(57)【要約】【課題】撮像装置において、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を向上させることにより、超解像処理の効果を向上させる。【解決手段】複数の画素を有し、被写体からの光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子３１と、被写体からの光を撮像素子に導くレンズユニット４２と、撮像素子の受光面上で結像する光像と撮像素子との相対的な円運動を行わせる光学的シフト機構３５とを備え、円運動の半径を、撮像素子における画素ピッチ以上とした構成とする。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、被写体からの光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子と、
前記被写体からの光を前記撮像素子に導く光学系と、
前記撮像素子の受光面上で結像する光像と前記撮像素子との相対的な円運動を行わせる光学的シフト機構と
を備え、
前記円運動の半径は、前記撮像素子における画素ピッチ以上であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記円運動の半径は、以下の式で定められることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2≦ｒ≦２Ｌ
ここで、ｒは前記円運動の半径であり、Ｌは前記画素ピッチである。
【請求項３】
前記円運動の半径は、前記画素ピッチの２倍の大きさであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
複数の画素を有し、被写体からの光を光電変換して画素信号を出力する単板式のカラー撮像素子と、
前記被写体からの光を前記撮像素子に導く光学系と、
前記撮像素子の受光面上で結像する光像と前記撮像素子との相対的な円運動を行わせる光学的シフト機構と
を備え、
前記カラー撮像素子のＧ画素の前記円運動による軌跡が、前記カラー撮像素子の１画素サイズに相当する着目領域に対して、高解像度化によって生成されるべき複数のサブピクセル領域の１４／１６以上を通過するように、前記光学的シフト機構による円運動の半径を設定したことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の受光面上で結像する光像と撮像素子とを相対的に微小変位させながら撮像を行う、いわゆる画素ずらしによって取得した複数の原画像から超解像処理により高解像度画像を生成するのに適した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置には画素がマトリクス状に配置された２次元イメージセンサが採用されており、この２次元イメージセンサでは、解像度が画素の大きさや画素数に依存する。一方、撮像素子の受光面上で結像する光像と撮像素子とを相対的に微小変位させながら撮像を行う、いわゆる画素ずらしによって取得した複数の原画像から、撮像素子の本来の解像度より高い解像度の画像を生成する手法が従来から知られている。
【０００３】
このような画素ずらしによる高解像度化の手法においては、光像と撮像素子とを相対的に微小変位させるシフト機構（以下、「光学的シフト機構」という。なお、「光学的シフト」を「画素ずらし」と同義に用いる場合がある。）が必要であり、例えば、ピエゾ素子などからなるアクチュエータで撮像素子を微小変位させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、撮像光学系と撮像素子との間に撮像光学系の光軸に対して傾斜するように平行平板を配置し、この平行平板を光軸周りに回転させて、撮像素子の受光面上の光像の位置をずらす技術が存在する（特許文献２参照）。
【０００５】
また、画素ずらしによって取得した複数の原画像から高解像度画像を生成する画像処理法として、低解像度画像の画素値を高解像度画像の画素にマッピングするイメージシフト処理や、ＭＬ(Maximum-likelihood)法、ＭＡＰ(Maximum A Posterior)法や、ＰＯＣＳ(Projection On to Convex Sets)法などを用いた超解像処理の技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０６４９２号公報
【特許文献２】特開２０００−１２５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、超解像処理の技術では、処理に用いる低解像度の原画像の枚数を増やし、撮像位置が微小に異なる原画像を多数用いることで、得られる高解像度画像の品質（実質的な解像度）を向上させることができる。そして、超解像処理に用いる低解像度の原画像は、上記特許文献２に開示された平行平板を回転させる技術によって取得することが可能である。上記特許文献２では、撮像素子の受光面上で結像する光像に対して撮像素子の画素を縦方向および横方向に画素ピッチの１／２ずつずらすように、光像に対する画素の相対的な円運動の半径（以下、「シフト半径」という。）を設定することにより、画素密度を実質的に２倍とすることを可能としている。
【０００８】
しかしながら、例えば、ＲＧＢの画素をベイヤ配列とした単板式カラーイメージセンサに上記超解像処理を適用する場合、上記特許文献２のような画素ピッチの１／２のシフト量では、超解像処理の効果が十分に発揮されずに高解像度の画像を得ることが難しいという問題があった。そこで、本願発明者が鋭意検討した結果、光学的シフトによって撮像素子の画素中心（相対的に逆の見方をすれば、すなわち、撮像素子上に結像される光像）が高解像度空間を移動する際の軌跡が、高解像度空間における各画素領域（サブピクセル領域）を埋める（通過する）割合（以下、「画素の充填率」という。）が低く、超解像処理を行なっても高解像度空間に画素が十分に再配置されていないことがわかった（後述する図１１、図１２参照）。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を向上させることにより、超解像処理の効果を向上させることを可能とした撮像装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像装置は、複数の画素を有し、被写体からの光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子と、前記被写体からの光を前記撮像素子に導く光学系と、前記撮像素子の受光面上で結像する光像と前記撮像素子との相対的な円運動を行わせる光学的シフト機構とを備え、前記円運動の半径が、前記撮像素子における画素ピッチ以上である構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、光学的シフト機構による円運動の半径を撮像素子における画素ピッチ以上に設定し、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を向上させることにより、超解像処理の効果を向上させることが可能となるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るネットワークカメラシステムの全体構成図
【図２】図１に示した撮像装置及び画像処理装置の概略構成を示すブロック図
【図３】図１に示した撮像装置及び画像処理装置における処理状況を示す模式図
【図４】図２に示した撮像装置の撮像部を示す断面図
【図５】図４に示した光学的シフト機構の分解斜視図
【図６】図４に示した光学的シフト機構の斜視図
【図７】図４に示した光学的シフト機構の平面図
【図８】図４に示した光学的シフト機構の要部断面図
【図９】図４に示した光学的シフト機構におけるシフト制御部１４の構成図
【図１０】図４に示した撮像素子への光の入射状況を示す断面図
【図１１】光像に対する画素の相対的な円運動（ｒ＝０．５Ｌ）の状況を示す模式図
【図１２】図１１の要部拡大図
【図１３】光像に対する画素の相対的な円運動（ｒ＝０．９Ｌ）の状況を示す模式図
【図１４】光像に対する画素の相対的な円運動（ｒ＝１．０Ｌ）の状況を示す模式図
【図１５】光像に対する画素の相対的な円運動（ｒ＝約１．３５Ｌ）の状況を示す模式図
【図１６】光像に対する画素の相対的な円運動（ｒ＝２Ｌ）の状況を示す模式図
【図１７】撮像装置におけるシフト半径ｒと画素の充填率Ｆｕとの関係を示すグラフ
【図１８】シフト半径ｒと光学的シフトによる画素中心の移動量との関係を示すグラフ
【図１９】撮像とこれにより生成する画像の状況を示す模式図
【図２０】撮像周期と円運動周期との比率の一例での撮像基準位置の状況を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、複数の画素を有し、被写体からの光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子と、前記被写体からの光を前記撮像素子に導く光学系と、前記撮像素子の受光面上で結像する光像と前記撮像素子との相対的な円運動を行わせる光学的シフト機構とを備え、前記円運動の半径が、前記撮像素子における画素ピッチ以上である構成とする。
【００１４】
これによると、光学的シフト機構による円運動の半径を撮像素子における画素ピッチ以上に設定し、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を向上させることにより、超解像処理の効果を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、第２の発明は、前記円運動の半径は、以下の式で定められる構成とする。
((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2≦ｒ≦２Ｌ
ここで、ｒは前記円運動の半径であり、Ｌは前記画素ピッチである。
【００１６】
これによると、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を高い値とすることができ、超解像処理の効果を更に向上させることが可能となる。
【００１７】
また、第３の発明は、前記円運動の半径は、前記画素ピッチの２倍の大きさである構成とする。
【００１８】
これによると、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を最大とすることができ、超解像処理の効果を確実に発揮させることが可能となる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、用語「軸方向」は光軸方向（図４中の上下方向に相当）を示す共に、用語「径方向」は光軸と直交する方向（図４中の左右方向に相当）を示すものとする。径方向は、光軸を中心とした３６０゜内の任意の角度を取り得る。
【００２０】
また、第４の発明は、複数の画素を有し、被写体からの光を光電変換して画素信号を出力する単板式のカラー撮像素子と、前記被写体からの光を前記撮像素子に導く光学系と、前記撮像素子の受光面上で結像する光像と前記撮像素子との相対的な円運動を行わせる光学的シフト機構とを備え、前記カラー撮像素子のＧ画素の前記円運動による軌跡が、前記カラー撮像素子の１画素サイズに相当する着目領域に対して、高解像度化によって生成されるべき複数のサブピクセル領域の１４／１６以上を通過するように、前記光学的シフト機構による円運動の半径を設定したものである。
【００２１】
これによると、超解像処理における画素充填率を十分なものとし、高画質の高解像度画像を得ることが可能となる。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るネットワークカメラシステムの全体構成図である。図１に示すように、本発明が適用されるネットワークカメラシステムは、少なくとも１台の撮像装置（ここでは、ネットワークカメラ）１と、画像処理装置２とで構成される。撮像装置１と画像処理装置２とは、インターネット３を介して接続され、撮像装置１で生成した撮像データが、例えば遠隔地に存する画像処理装置２に送信されて、画像処理装置２で映像が表示される。また、撮像装置１を制御する各種のコマンド信号が画像処理装置２から撮像装置１に送信される。
【００２３】
なお、撮像データは、例えばＴＣＰ（ＵＤＰ）／ＩＰといった、いわゆるインターネットプロトコルを利用して撮像装置から画像処理装置に送信されるが、撮像データを、例えば暗号化、カプセル化してＶＰＮ（Vertual Private Network）を利用して送信してもよく、専用回線によって撮像装置１と画像処理装置２が１対１の関係で接続される、いわゆるＣＣＴＶ（Closed Circuit TV）と称されるネットワークカメラシステムとしてもよい。
【００２４】
図２は、図１に示した撮像装置及び画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、撮像装置１は、撮像部１１と、画像処理部１２と、データ圧縮送信部１３と、シフト制御部１４とを備えている。撮像部１１は、被写体からの光を光電変換してアナログの画素信号を出力する撮像素子３１を備えている。この撮像素子３１は、２次元ＣＭＯＳイメージセンサである。撮像素子３１は、例えばＱｕａｄ  ＶＧＡ（1280×960画素）の画素構成を備え、センササイズは１／３インチ、隣接画素との間隔である画素ピッチＬは主走査方向、副走査方向ともに３．７５μｍである。なお、これに替えて２次元ＣＣＤイメージセンサを撮像素子３１に用いてもよい。
【００２５】
撮像素子３１から出力されるアナログ信号はＡ／Ｄ変換器３２でディジタル信号に変換され、このディジタル信号は画像処理部１２に入力され、ここで色補正、デモザイク処理、階調補正（γ補正）、ＹＣ分離処理等を施されて画像データに変換される。この画像データは、データ圧縮送信部１３において例えばＨ．２６４やＭＰＥＧ４等の圧縮処理を施された上で画像処理装置２に送信される。
【００２６】
また、撮像部１１は、後に詳述するが、撮像素子３１の受光面上で結像する光像と撮像素子３１とを相対的に微小変位させる光学的シフト機構３５を備えている。光学的シフト機構３５には、光像を微小変位させる光学部材（図４中の符号５１参照）を磁力により回転駆動する磁気回転駆動部３６と、光学部材の径方向および軸方向の位置をそれぞれ制御する位置制御部３８と、光学部材の径方向および軸方向の位置をそれぞれ検出する径方向磁気センサ３９および軸方向磁気センサ４０とを備えている。
【００２７】
光学的シフト機構３５は、シフト制御部１４により制御される。光学的シフト機構３５の回転部分にはここでは図示しない着磁部が設けられており、両磁気センサ３９、４０は着磁部の位置情報を検出してシフト制御部１４に出力する。シフト制御部１４は、この位置情報に基づいて磁気回転駆動部３６を制御して光学部材を回転させると共に、位置制御部３８を制御して光学部材を所定の位置に保持する。
【００２８】
画像処理装置２は、データ受信復号部２１と、表示部２２と、記憶部２３と、超解像処理部２４と、周期設定部２５と、入力部２６とを備えている。なお、この画像処理装置２は、パソコンやワークステーション等の情報処理装置に所要のアプリケーションソフトウェアを導入することで構成される他、ＣＣＴＶレコーダなど専用の装置であってもよい。
【００２９】
画像処理装置２では、撮像装置１から送信された圧縮画像データが、データ受信復号部２１にて受信されて復号された後、ＲＧＢの画像データに変換されて、リアルタイムにディスプレイ等からなる表示部２２に表示される。さらに、ＲＧＢの画像データは、ハードディスクドライブ装置等からなる記憶部２３に送られて、ここに一時的に蓄積され、必要に応じて記憶部２３から読み出して表示部２２で再生することができる。
【００３０】
また、例えば交通事故の検証の用途等で高解像度画像の必要が生じた場合には、記憶部２３から画像データを読み出して超解像処理部２４にて超解像処理を施して高解像度画像（静止画像）を生成し、その高解像度画像を表示部２２に表示させることができる。
【００３１】
また、入力部２６は、後に詳述するが、ユーザからの撮像周期の入力を受け付けて、これを周期設定部２５に送る。周期設定部２５は、入力部２６から送られてきた撮像周期に基づいて円運動周期を決定し、円運動周期に関するコマンド信号を撮像装置１に送信する。撮像装置１のシフト制御部１４は、円運動周期に関するコマンド信号に基づいて、光学的シフト機構３５を動作させることにより、指定された円運動周期に対応する回転速度で光学部材を回転駆動する。
【００３２】
また、周期設定部２５は、駆動回路３３に対して撮像タイミングに関する情報を送信し、これにより、駆動回路３３のタイミングジェネレータ（図示せず）は制御用の同期パルスを所定間隔で発生する。この同期パルスは、撮像素子３１に出力され、これにより、撮像素子３１の電荷蓄積期間（電子シャッタ期間）の始期および終期が決定される。また、同期パルスは、シフト制御部１４にも出力され、これにより、シフト制御部１４では、撮像素子３１が実際に露光されている期間を把握することができる。
【００３３】
図３は、撮像装置１及び画像処理装置２における処理状況を示す模式図である。図３に示すように、撮像素子３１は駆動回路３３によって駆動され、駆動回路３３が生成するタイミング信号に応じて一定の周期（以下、撮像周期）で撮像（サンプリング）が行われる。例えばフレームレートを３０frame/secとして１秒あたり３０枚のフレーム画像を生成する場合、撮像周期は３０ｍｓ程度に設定される。
【００３４】
画像処理装置２の超解像処理部２４では、時間的に連続する複数のフレーム画像から高解像度画像を生成する超解像処理が行われる。この超解像処理では、まず、記憶部２３に蓄積されたフレーム画像がコマ送りで静止画として表示される。そして、その中からユーザにより基準画像が指定されると、その基準画像となるフレーム画像とその前後の複数のフレーム画像が記憶部２３から読み出されて超解像処理部２４に送られて超解像処理が行われる。
【００３５】
超解像処理としては、例えば、ＭＬ（Maximum-likelihood）法、ＭＡＰ（Maximum A Posterior）法や、ＰＯＣＳ（Projection On to Convex Sets）法などが採用され、アプリケーションソフトウェアをＣＰＵで実行することで実現される。一般に超解像処理は演算量が多いため、処理の一部をＧＰＵ（Graphics Processing Unit）や、専用ハードウェアを用いて行うようにしてもよい。
【００３６】
ここで、ＭＬ法とは、高解像度画像から推定された低解像度画像の画素値と、実際に観測された画素値との二乗誤差を評価関数とし、この評価関数を最小化するような高解像度画像を推定画像とする方法である。つまり、ＭＬ法とは、最尤推定の原理に基づく超解像処理方法である。また、ＭＡＰ法とは、二乗誤差に高解像度画像の確率情報を付加した評価関数を最小化するような高解像度画像を推定する方法である。つまり、ＭＡＰ法とは、高解像度画像に対するある先見情報を利用して、事後確率を最大化する最適化問題として高解像度画像を推定する超解像処理方法である。ＰＯＣＳ法とは、高解像度画像と低解像度画像との画素値に関して連立方程式を作成し、その方程式を逐次的に解くことにより、高解像度画像を得る超解像処理方法である。
【００３７】
これらの超解像処理は、まず、高解像度画像を仮定し、そして仮定した高解像度画像から、カメラモデルから得られる点広がり関数（ＰＳＦ関数）に基づき、低解像度画像の画素について、その画素値を推定し、その推定値と観測された画素値（観測値）との差が小さくなるような高解像度画像を探索するという処理を有している。そのため、これらの超解像処理は、再構成型超解像処理と呼ばれている。
【００３８】
さて、ここで高解像度画像を探索する処理は、低解像度画像として得られた画素が高解像度画像においてどの位置に対応するのかを探索するものであり、いわゆる「位置合わせ」と呼ばれる処理である。一般に超解像処理では、複数の低解像度画像間の画素位置の変化が不明であっても高解像度化を可能とするため、着目画素の周囲に対して広範囲に位置合わせ処理を繰り返し実行する。このため計算コストが極めて大きくなることが知られている。一方、後に詳しく説明するように、本発明では光学的シフト機構３５によってシフトされた画素の位置は既知であり、そして、その既知の位置で各フレーム画像、すなわち低解像度画像を撮像するようにしたため、少なくとも静止している被写体については、光学的シフトによって位置合わせ処理の多くを省略することが可能となり、計算コストを大幅に削減することができる。
【００３９】
なお、時間的に連続する複数のフレーム間に及ぶ画像情報を利用する超解像処理は、特にフレーム間再構成型超解像処理と呼称されることもある。一方で、１つのフレーム内で再構成型超解像処理を行う場合は、フレーム内再構成型超解像と呼称される。本実施形態では、フレーム間再構成型超解像を採用している。
【００４０】
なお、ここでは、画像処理装置２において超解像処理によって高解像度化された静止画像を再生するものとしているが、画像処理装置２の処理能力が十分に高ければ、超解像処理で得られた高解像度画像をフレーム画像として動画を再生することも可能である。
【００４１】
図４は、図２に示した撮像装置１の撮像部１１を示す断面図であり、図５は、図４に示した撮像装置１の光学的シフト機構３５の分解斜視図であり、図６は、光学的シフト機構３５の斜視図であり、図７は、光学的シフト機構３５の平面図であり、図８は、光学的シフト機構の要部断面図である。なお、図５では、説明の便宜上、光学カプセル（カプセル部材）５０の内部に収容される各部材（光学部材５１等）を外部に取り出した態様で示している。また、図５および図６では、図７に示す回転駆動コイル８１を省略してある。
【００４２】
図４に示すように、撮像装置１の撮像部１１は、撮像素子３１が設けられたセンサモジュール４１と、被写体（図示せず）からの光を撮像素子３１の受光面３１ａ上で結像させるレンズユニット（光学系）４２と、撮像素子３１の受光面３１ａ上で結像される光像を光軸Ｃに対して垂直な方向に変位させる光学的シフト機構３５とを有している。レンズユニット４２はレンズホルダ４５を介して基板４６に支持されている。センサモジュール４１及び光学的シフト機構３５も基板４６に支持されている。なお、基板４６には、必要に応じてその他電気部品等が搭載される。
【００４３】
光学的シフト機構３５は、例えば透明樹脂あるいは硝材から形成された光学カプセル５０と、この光学カプセル５０に収容された光学部材５１とを主として備える。光学カプセル５０の内部には、空気よりも高い屈折率を有する液体（流体）５２が封入されている。また、液体５２の屈折率は、後述する平行平板５３の屈折率よりも小さく設定されている。
【００４４】
光学部材５１は、略円板状を呈しており、その中央部にはレンズユニット４２の光軸Ｃに対して所定角度傾斜した平行平板５３が設けられている。平行平板５３は、光学ガラスやアクリル樹脂等の材料から形成することができる。また、光学部材５１の外周側には、その外周部を支持する円環状のバックヨーク５４と、バックヨーク５４の外周部に取り付けられた円環状の径側マグネット５５と、バックヨーク５４における光学部材５１の光入射側および光出射側の部位（ここでは、バックヨーク５４の上下面）にそれぞれ固定された上マグネット（第１軸側マグネット）５６および下マグネット（第２軸側マグネット）５７が設けられている。上マグネット５６および下マグネット５７は、共に同一径の円環状を呈している。これら各部材５４〜５７は、光軸Ｃを中心として同軸的に配置されており、液体５２が充填された光学カプセル５０内に光学部材５１と共に収容されている。
【００４５】
光学カプセル５０は、上下方向に重ね合わされた２つの部材５０ａ、５０ｂから構成され、これにより、液体５２が封入される密閉空間が形成されている。光学カプセル５０は、中央がくびれた断面を呈しており、光軸Ｃを中心とした円板状の空間を画成する中央部６０と、この中央部６０の外周側に連なると共に、矩形断面を有する円環状の空間を画成する円環部６１とを有している。中央部６０には平行平板５３が収容される一方、上下方向に拡幅された円環部６１には、光学部材５１の外周部およびバックヨーク５４等が収容されている。ここで、光学カプセル５０の内面と光学部材５１の表面との間隔は０．５ｍｍに設定されている。なお、光学カプセル５０は、少なくとも中央部６０における光軸Ｃ周辺の光路部分（レンズユニット４２からの入射光が通過する領域）が上述のような透明材料で形成されていればよい。
【００４６】
ここで、光学カプセル５０（中央部６０）が配置されるレンズユニット４２とセンサモジュール４１との間の間隔Ｄは、通常は非常に狭く（例えば、約３ｍｍ）、撮影範囲が広角になるのに応じてさらに狭くなる。しかしながら、光学部材５１（平行平板５３）のみを光路に配置するようにすれば、間隔Ｄが狭いにも拘わらず支障なく装置を構成することができる。
【００４７】
また、光学カプセル５０の中央部６０の上面６０ａはレンズユニット４２の下面４２ａに当接しており、これにより、光学カプセル５０とレンズユニット４２との間の光路（厳密には、入射光が通過する空間）が密閉される。さらに、円環部６１の下面６１ａは基板４６の上面４６ａに当接しており、これにより、光学カプセル５０とセンサモジュール４１との間の光路（すなわち、光学カプセル５０、センサモジュール４１および基板４６で画成される空間Ｖ）が密閉されている。このような構成により、レンズユニット４２から撮像素子３１までの光路中への塵埃等の侵入に起因する画質の劣化を防止することができる。なお、上記のように光路を密閉する方法としては、撮像素子３１をモールドされたイメージセンサそのものとして捉えるならば、光学カプセル５０をイメージセンサに直接当接させる構成としてもよい。
【００４８】
なお、光学カプセル５０の光路に対応する部分以外を不透明（例えば、黒色）としてもよい。このようにすることで、撮像素子３１に不要な光が入る、いわゆる迷光を遮断することができる。
【００４９】
本実施形態では、液体５２として不凍液（ポリピレングリコールと水との混合物）を用いている。液体５２が水を含む場合、磁性体（例えば、鉄系の材料）で形成されたバックヨーク５４には錆が生じ得る。これを防止するため、バックヨーク５４の表面には樹脂コーティングが施されている。なお、不凍液は水系である必要性はなく、例えば、透明なシリコンオイルを採用してもよい。この場合は径側マグネット５５等に錆が生じるおそれはなく、樹脂コーティングといった防錆処理は不要となる。また、撮像装置１の設置環境が室内に限定されるような場合は、必ずしも不凍液を用いる必要はない。また、磁気特性は若干劣るが、バックヨーク５４を例えばＳＵＳ３１６等の非磁性金属材料や樹脂等で形成することにより、錆の発生を抑えることもできる。
【００５０】
図５に示すように、光学的シフト機構３５において、光学カプセル５０の周辺には、径側マグネット５５に磁力を作用させることによって光学部材５１及び径側マグネット５５を流体以外と非接触状態、即ちこれらを光学カプセル５０の内壁と非接触で回転させる６つの磁気回転駆動部３６と、径側マグネット５５、上マグネット５６、及び下マグネット５７にそれぞれ磁力を作用させることにより、光学部材５１の径方向および軸方向の位置を正規位置（平行平板５３が光学カプセル５０に接触することなく回転可能な定位置）に保持する３つの位置制御部３８（以下、各々を区別する必要がある場合には、図７に示すように位置制御部３８ａ、３８ｂ、３８ｃと称する。）とが設けられている。このように光学部材５１の径側マグネット５５、上マグネット５６、及び下マグネット５７はいずれも永久磁石であり、これらに磁力を作用させる位置制御部３８に電磁石を採用しているが、これによって光学カプセル５０内部には一切の信号線が引き込まれず、光学カプセル５０の密閉性を高めることを可能としている。
【００５１】
後に詳述するように、光学部材５１の回転駆動および径方向の位置制御は、図６に示す位置検出部としての３つの径方向磁気センサ３９（以下、各々を区別する必要がある場合には、図７に示すように径方向磁気センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃと称する。）の出力する情報に基づいて行われる。また、光学部材５１の軸方向の位置制御は、図６に示す位置検出部としての軸方向磁気センサ４０が出力する情報に基づいて行われる。
【００５２】
このような構成により、光学部材５１は、液体５２を満たした光学カプセル５０内で非接触状態で回転する。この磁力を利用した構成は、いわゆるベアリングレスモータの構成に準ずるものであり、摺動部が全く存在せず、光学的シフト機構３５は極めて低振動で駆動され、かつ長寿命を達成することができる。
【００５３】
また、図６に示すように、光学カプセル５０の周辺には、光学部材５１の回転に伴う原点位置を定期的に検出する原点センサ６５が設けられている。原点センサ６５は、反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）からなり、径側マグネット５５の上部に設けられたマーカ６６（図４参照）を検出する。原点センサ６５としては、反射型フォトセンサに限らず、他の光学センサを含む周知のセンサを用いることができる。この原点センサ６５の出力と、径方向磁気センサ３９の出力とによって検出される径側マグネット５５の着磁部６８（図７参照）の磁極位置によって、光軸Ｃに対して傾斜した平行平板５３による光のシフト方向を確実に把握することができる。
【００５４】
マーカ６６は、図４に示すように、光学カプセル５０を挟んで原点センサ６５と対向するように配置される。このマーカ６６は、光学的に識別されるものであり、例えば、径側マグネット５５にマグネットと異なる色で印刷されていてもよいし、マグネットの表面粗さを変えて 結果的に異なる反射率が得られるようにされていてもよい。原点センサ６５は、マーカ６６と径側マグネット５５との反射率の違いを利用してマーカ６６を検出する。
【００５５】
光学部材５１の回転方向において、平行平板５３の傾斜方向と回転方向におけるマーカ６６の位置との関係を予め把握しておくことにより、マーカ６６を検出したタイミングで平行平板５３の方向（すなわち、光学的シフトの方向）が検出できる。つまり、マーカ６６検出時に平行平板５３の回転角度を知ることができるため、光学的シフトがなされる方向を特定することが可能である。ここで、平行平板５３による光学的シフト量は、光軸に対する平行平板５３の角度に依存するが、この角度は軸方向磁気センサ４０で検出され、図８に示す磁気回路で一定になるように制御される。また、バックヨーク５４を含む回転体が回転することで、コマの回転と同様にジャイロ効果により軸ブレは小さく抑えられるから、光軸に対する平行平板５３の角度（すなわち、光学的シフト量）は略一定となる。したがって、平行平板５３の回転角度から光学的シフトによる光像ずれの座標を算出することができる。
【００５６】
ところで、図２に示した超解像処理部２４にて実施される超解像処理では、撮像位置をサブミクロンオーダ（例えば、画素ピッチＬは５．６μｍとして、これを超解像処理で４×４倍に拡大する場合、新たに生成される画素ピッチＬは５．６／４＝１．４μｍとなり、サブミクロンオーダの変位が必要となる）で決定することができれば、いわゆる「位置合わせ処理」の演算コストを大幅に低減できることが知られている。本発明に係る撮像装置及びネットワークカメラシステムでは、上記のような原点センサ６５を採用し、駆動回路３３が生成するタイミング信号（同期パルス）に応じて撮像素子３１で撮像が行われたときの光像のシフト位置が決定されるため、超解像処理の演算コストを低減することができる。つまり、本発明によれば、画像のシフト位置を確実に把握できるため、上述の高解像度画像の探索量が減少し、光学的シフトの撮像対象のうち静止部分についての超解像処理の演算コストが大幅に減少する。
【００５７】
図７に示すように、径側マグネット５５は、その周方向に沿って交互にＮ極及びＳ極に着磁された１６の磁極からなる着磁部６８を備えている。径側マグネット５５は、微小な磁性体粒子を分散混合したポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）によって形成された、いわゆるプラスチックマグネットであり、これにより、水を含む液体５２中にあっても吸水および膨潤が防止される。ここでは、磁性体粒子としてネオジムを採用している。磁力が極めて大きいネオジム磁石は、大きな駆動トルクを得ることができるため、低温時に液体５２の粘性が大きくなった場合等に有効である。一方、ネオジムは水によって酸化されて錆を生じ得るため、径側マグネット５５は、その表面が樹脂材料でコーティングされ、液体５２との接触が防止されている。なお、上マグネット５６、下マグネット５７も同様にネオジム磁性体粒子を分散混合したＰＰＳで形成され、これらにも樹脂コーティングが施されている。径側マグネット５５、上マグネット５６、下マグネット５７として用いる磁性体粒子としては、ネオジムに限らず、例えば、フェライトやサマリウムコバルト等を用いることもできる。
【００５８】
磁気回転駆動部３６は、電磁鋼帯を複数積層してなるステータコア８０と、ステータコア８０に巻回された導線からなる回転駆動コイル８１とによって構成されている。略Ｕ字状をなすステータコア８０は、両端が光学カプセル５０の外壁に当接した状態でその外周面に沿って等間隔に配置されており、また、光学カプセル５０を介して径側マグネット５５の着磁部６８に対向配置されている。これにより、光学的シフト機構３５は、いわゆるインナロータ型の３相モータ（本実施形態では、１２スロット１６ポール）と同様の構成を有する。磁気回転駆動部３６は、回転駆動コイル８１に電流を流すことで生じる磁界によって着磁部６８に作用する引力および斥力により、着磁部６８を所定の方向に回転させる。これにより、バックヨーク５４と光学部材５１（平行平板５３）とが光軸Ｃ周りに回転する。
【００５９】
径方向磁気センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、ホール素子からなり、光学カプセル５０の外壁に当接した状態でその外周面に沿って周方向に等間隔で配置されており、それぞれは、隣接する２つの磁気回転駆動部３６の間に位置する。このような径方向磁気センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃの配置により、光学部材５１の径方向の変位量を精度良く検出することができる。径方向磁気センサ３９としてホール素子を用いることで、光学カプセル５０内の光学部材５１の位置を約１μｍの精度で検出することができる。より高い精度が必要となる場合はホール素子に替えて光位置センサ（PSD:Position Sensitive Detector）を用いてもよい。ＰＳＤを用いることで位置検出精度は０．１μｍ程度まで改善される。
【００６０】
なお、位置検出手段としてホール素子を用いた場合の検出精度が１μｍである点と、上述した「撮像位置をサブミクロンオーダで決定する」という点は矛盾するものではない。本実施形態の光学的シフト機構３５において、光学部材５１（平行平板５３）は、単に入射光を平行シフトさせるパワーしか有さず、光像のシフト位置はもっぱら光学部材５１の回転角度によって決定される。光学部材５１が光軸方向や径方向に対して平行に変位しても、平行平板５３によるシフト位置は全く影響を受けず、影響を受けるとすれば、光学部材５１の光軸Ｃに対する傾斜角が変動する場合である。本実施形態では、後に詳細に説明するように傾斜角変動による影響を小さくしており、結果的に検出精度が１μｍ程度であっても、サブミクロンオーダの精度でシフト位置が決定される。
【００６１】
図７に示した１２スロット１６ポールの構成では、光学カプセル５０の外周部には、隣接する磁気回転駆動部３６の間に６つの空間が生じることになる。したがって、これらの空間に、３つの径方向磁気センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃを、それぞれ３つの位置制御部３８ａ、３８ｂ、３８ｃと光軸Ｃを中心として１８０度回転した位置に配置することができる。これにより、光学カプセル５０の外側のスペースを有効利用して装置の小型化を実現しつつ、光学部材５１の径方向の位置制御を容易に行うことが可能となる。
【００６２】
径方向磁気センサ３９は、径側マグネット５５の着磁部６８から生じた磁力を検出することで、着磁部６８の磁極（Ｎ極とＳ極）の位置情報を出力する。より詳細には、径方向磁気センサ３９は、自身に対して径側マグネット５５のＮ極とＳ極の１組が相対移動すると、これを１周期とする正弦波を位置情報としてシフト制御部１４（図２参照）に出力する。シフト制御部１４は、この位相情報を処理することで、光学部材５１の回転速度を計算する。すなわち、径方向磁気センサ３９及びシフト制御部１４は、光学部材５１の回転位置検出部及び回転速度検出部として機能する。
【００６３】
このような回転速度の検出方法に替えて、例えば、光学部材５１又は径側マグネット５５の外周部（着磁部等）にマーキングを施し、これを光学式センサ（フォトリフレクタ）で検出するようにしてもよい。その場合、白黒のマーキングとすれば、比較的狭ピッチで描けるため、より高いサンプリングレートで回転角速度の検出が可能となる。
【００６４】
軸方向磁気センサ４０は、光学カプセル５０の上面外壁に当接して位置制御部３８の近傍に配置されている。軸方向磁気センサ４０は、図４中に２点鎖線で示すように、光学カプセル５０を介して上マグネット５６に対向するように配置されているが、場合によっては、下マグネット５７に対向するように軸方向磁気センサ４０を配置してもよい。軸方向磁気センサ４０は、上マグネット５６から生じる磁力の大きさを検出することにより、上マグネット５６が取り付けられたバックヨーク５４（すなわち、光学部材５１）の軸方向の位置情報を出力する。この位置情報に基づき、シフト制御部１４（図２参照）は、軸方向位置制御コイル７１（図８参照）に流す電流を制御し、光学部材５１の軸方向の位置制御を行う。
【００６５】
図８に示すように、位置制御部３８は、電磁鋼帯を複数積層した略Ｅ形を呈するステータコア７０と、ステータコア７０の下側端部において上方（光軸方向に平行な方向）に突出する突部７０ａに捲回された軸方向位置制御コイル７１と、ステータコア７０の中間部において側方（光軸方向に垂直な方向）に突出する突部７０ｂに捲回された径方向位置制御コイル７２とを有している。突部７０ａおよび突部７０ｂの先端は、光学カプセル５０の下面および外周面にそれぞれ当接した状態にある。
【００６６】
軸方向位置制御コイル７１によって突部７０ａに形成される電磁石７４は、下マグネット５７に対して作用する磁力を発生する軸方向磁力発生手段として機能し、光学部材５１の軸方向の位置制御に用いられる。また、径方向位置制御コイル７２によって突部７０ｂに形成される電磁石７５は、径側マグネット５５に対して作用する磁力を発生する径方向磁力発生手段として機能し、光学部材５１の径方向の位置制御に用いられる。
【００６７】
また、ステータコア７０の上側端部には、光学カプセル５０を挟んで突部７０ａと対向配置された下方（光軸方向に平行な方向）に突出する突部７０ｃが設けられている。突部７０ｃは、永久磁石７６の一部として形成されており、その先端が光学カプセル５０の上面に当接した状態にある。永久磁石７６は、上マグネット５６に対して作用する磁力を発生する軸方向磁力発生手段として機能し、対向する下方の電磁石７４と協働し、光学部材５１の軸方向の位置制御に用いられる。この場合、永久磁石７６と上マグネット５６とは同磁極（ここでは、共にＮ極）であり、これらの間には斥力が作用する。なお、永久磁石７６としてはネオジム磁石を採用しているが、下方の電磁石７４による磁力とのバランスを考慮して、他の磁石（例えば、フェライト磁石等）を用いてもよい。
【００６８】
突部７０ｂは、ステータコア７０の上部と下部とを連結する連結部材７７の一部として形成されている。連結部材７７は、電磁石７４、電磁石７５、及び永久磁石７６の間に磁気的な相互作用が生じないようにするために、非磁性体（例えば、樹脂、セラミック等）から形成されている。
【００６９】
なお、本実施形態では、位置制御部３８は、光学部材５１の径方向および軸方向の位置を制御する手段として機能するが、径方向の位置を制御する位置制御部と軸方向の位置を制御する位置制御部とをそれぞれ個別に設けた構成も可能である。
【００７０】
軸方向の位置制御においては、軸方向位置制御コイル７１に電流を流すことにより電磁石７４が励磁され、互いに同磁極（ここでは、Ｓ極）の電磁石７４と下マグネット５７との間に斥力が生じる。この斥力の大きさを、光学カプセル５０を挟んで電磁石７４とは反対側に位置する永久磁石７６と上マグネット５６との間に作用する斥力との釣り合わせることにより、光学部材５１の軸方向位置が正規位置に保持される。
【００７１】
一方、電磁石７４が励磁されない場合には、光学部材５１には永久磁石７６からの斥力が作用して光学部材５１は下方に移動し、かつ下マグネット５７と無通電状態のステータコア間の引力によって（すなわち、下マグネット５７の下端が光学カプセル５０に当接した状態）で固定される。このように、撮像装置に電源を投入していない場合（例えば、撮像装置の運搬等の際）には、光学部材５１が確実に固定されるため、平行平板５３の破損を防止することができる。この場合、光学部材５１（平行平板５３）は、上記固定状態においても、破損防止等の観点から光学カプセル５０に接触しないことが好ましい。したがって、光学部材５１が図８に示す正規位置にある場合には、下マグネット５７と光学カプセル５０との間隔ｄ１は、光学部材５１と光学カプセル５０との間隔ｄ２よりも小さくなるように設定される。
【００７２】
なお、光学的シフト機構３５では、永久磁石７６と上マグネット５６との間ならびに電磁石７４と下マグネット５７との間にそれぞれ引力を作用させて、それらを釣り合わせる構成も可能である。しかしながら、上述のように斥力を作用させることで、初期起動時等に上マグネット５６または下マグネット５７による磁力（吸着力）の影響により、光学部材５１に摩擦力が生じて装置が起動できなくなる等のトラブルを防止できるという利点がある。
【００７３】
また、径方向の位置制御においては、径方向位置制御コイル７２に電流を流すことにより電磁石７５が励磁され、径側マグネット５５との間に斥力が生じる。この斥力は、図７に示す位置制御部３８ａ、３８ｂ、３８ｃの配置により、径側マグネット５５の周囲の三方向から作用し、それらを釣り合わせることにより、光学部材５１の径方向位置が定位置に保持される。
【００７４】
上記光学的シフト機構３５では、図７に示したように、位置制御部３８ａと径方向磁気センサ３９ａ、位置制御部３８ｂと径方向磁気センサ３９ｂ、並びに位置制御部３８ｃと径方向磁気センサ３９ｃは、それぞれ互いに光軸Ｃを中心として１８０゜回転した位置に配置されている。そして、位置制御部３８ａ、３８ｂ、３８ｃの径方向位置制御コイル７２（図８参照）は、それぞれ径方向磁気センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃが検出した位置情報に基づき駆動される。つまり、各置制御部３８ａ、３８ｂ、３８ｃの径方向位置制御コイル７２は、それぞれ光学カプセル５０を挟んで対向する位置で検出された位置情報に基づき駆動される。このような構成により、径方向磁気センサ３９の出力の増大が、対応する位置制御部３８と光学部材５１（径側マグネット５５）との離間距離の増大に直接的に関連づけられ、位置制御の処理が容易となる。
【００７５】
また、上記光学的シフト機構３５では、図６および図７に示したように、磁気回転駆動部３６、径方向磁気センサ３９、軸方向磁気センサ４０、及び位置制御部３８を、それぞれ光学カプセル５０の外面に当接させている。このように、光学部材５１の回転駆動制御および位置制御に必要な構成要素を光学カプセル５０に当接させて配置する。これにより、光学カプセル５０自体の寸法精度を良好に管理すれば、各構成要素の位置関係（すなわち、距離関係）を極めて高精度に定めることが可能となり、高い制御性能を実現することができる。ここでは、好適な例として、回転駆動制御および位置制御に必要な全ての構成要素が光学カプセル５０に当接する構成としたが、これに限らず、それら構成要素の一部が光学カプセル５０に当接する構成も可能である。
【００７６】
また、上記光学的シフト機構３５では、光学部材５１を回転させるために、いわゆる３相モータに準ずる構成を適用した例を示したが、これを単相モータに準ずる構成を適用しても同様の効果を得ることができる。
【００７７】
図９は、図４に示した光学的シフト機構３５におけるシフト制御部１４の構成図である。以下では、シフト制御部１４による光学部材５１の回転駆動制御及び位置制御について、図９と図７とを併用して説明する。
【００７８】
まず、光学部材５１の回転駆動制御に関して説明する。光学部材５１の径側マグネット５５には、図７に示したように、１６極の着磁部６８が設けられており、着磁部６８が発生する磁気は３つの径方向磁気センサ３９により検出される。この径方向磁気センサ３９の検出出力（アナログ信号）は、コンパレータ９１ａに入力されるが、その入力前に、図示しない増幅器及びアナログオフセット回路によって、その信号レベルが接地レベルに対して±に変化するようアナログ的にシフトされる。そして、コンパレータ９１ａは、このアナログ信号のゼロクロスを検出するとＦＧ信号（パルス信号）を出力する。このＦＧ信号は、割り込み信号（ＩＲＱ）として演算処理部９２に入力される。上述のように径方向磁気センサ３９は３系統あるから、演算制御部９２はそれぞれのセンサについてゼロクロスに基づく割り込み信号を受け取る。また、原点センサ６５の検出出力は、コンパレータ（ＣＭＰ）９１ｂによって２値化され、割り込み信号（ＩＲＱ）として演算処理部９２に出力される。さらに、駆動回路３３から出力される同期パルスは、シフト制御部１４の演算処理部９２に対して割り込み信号（ＩＲＱ）として入力される。
【００７９】
ここで、着磁部６８の各磁極の間隔は同一に設定されているため、磁極間の距離は既知である。そこで、この距離をシフト制御部１４に設けられた高速カウンタで計数したパルス間（例えば、隣接するゼロクロスの間隔）の時間で除算すれば速度算出値Ｖｎが得られる。つまり、本実施形態では演算処理部９２は、速度算出部としても機能し、径方向磁気センサ３９の出力に基づいて光学部材５１の回転速度を算出する。このような構成により、径方向磁気センサ３９で光学部材５１の速度検出と位置検出とを行うことが可能となり、装置の低コスト化が図れる。
【００８０】
ここで、演算処理部９２における処理の詳細について説明する。演算処理部９２は、演算処理を実行するＣＰＵ９３と、ＣＰＵ９３の処理に必要なプログラムを記憶するＲＯＭ９４と、ＣＰＵ９３がプログラムを実行する際のワークエリアとして機能するＲＡＭ９５とを有する。演算処理部９２では、算出された光学部材５１の回転速度に基づきＰＩ制御（比例積分制御）を行うことにより、光学部材５１を等角速度で回転させる。光学部材５１が等速で回転するときのＦＧパルスの間隔（時間）は既知であるため、これを速度理論値Ｖｒ（設定された角速度、即ち速度目標値）として、当該速度理論値Ｖｒに対する速度算出値Ｖｎの誤差δＶを次式のように算出する。
δＶ＝Ｖｒ−Ｖｎ
【００８１】
なお、速度理論値Ｖｒおよび速度算出値Ｖｎは、本来は実数であるが、ＣＰＵ９３による演算を高速化するために、例えば、予め１６ｂｉｔの整数値として正規化することができる。ＰＩ制御のうち比例項であるＰ項は、δＶに適切なゲインＧｐを乗じて次式のように算出する。
Ｐ＝Ｇｐ×δＶ
【００８２】
ここで、ゲインが無限大であれば、Ｐ項のみを用いて速度制御が可能となるが、一般にゲインは有限であり、このとき速度オフセットを生じることから、誤差δＶを積分し、これに適切なゲインＧｉを乗じて積分項であるＩ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）項を次式のように算出する。
Ｉ＝Ｇｉ×Σ（δＶ）
【００８３】
このＰ＋Ｉがいわゆる速度指令値であり、ＣＰＵ９３は速度指令値をパルス幅変調器（ＰＷＭ）９６に送出する。この速度指令値に基づき、パルス幅変調器９６は所定周期におけるＯＮデューティ比を算出し、このデューティ比に基づきパルス幅変調された信号（ＰＷＭ信号）が３相ドライバ９７に出力される。３相ドライバ９７は、内部に３系統のプッシュプル型のトランジスタ回路９８を備え、シフト制御部１４から出力されたＰＷＭ信号に基づきスター結線された各回転駆動コイル８１に流す電流を制御して回転駆動を行う。ここで、各回転駆動コイル８１から取り出されたコモン信号は３相ドライバ９７に入力され、各プッシュプル型のトランジスタ回路９８の相励磁（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御される。この相励磁の切り替えによって光学的シフト機構の回転が制御される。なお、この電流の制御には、パルス幅変調器９６の替わりに周知の電圧調整器を用いてもよい。いずれの構成を採用したとしても、速度理論値Ｖｒとして用いる速度目標値を変更することによって、光学部材５１を複数の異なる一定の角速度で回転させることが可能である。これによって周期設定部２５（図２参照）から指示された円運動周期で回転駆動制御が実行される。
【００８４】
次に、光学部材５１の位置制御について説明する。上述のように、光学部材５１の位置検出は、３つの軸方向磁気センサ４０と、ＦＧ信号（速度情報）の入力源を兼ねる３つの径方向磁気センサ３９とで行われる。これらのセンサ群は、上マグネット５６および径側マグネット５５に設けられた着磁部の磁気をそれぞれ検出する。この検出値は、Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂによってディジタル信号へ変換される。各Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂの出力は８ｂｉｔであり、演算処理部９２のＣＰＵ９３は合計８×３×２ｂｉｔの位置情報信号を受け取る。
【００８５】
そして、ＣＰＵ９３は、取得した位置情報信号に基づき理論値（光学部材５１が正規位置にある場合の径方向磁気センサ３９および軸方向磁気センサ４０との位置関係（既知の値））とのずれを修正する修正値を計算し、この修正値（ディジタル信号）をＤ／Ａ変換器１０２ａ、１０２ｂに送出する。Ｄ／Ａ変換器１０２ａ、１０２ｂにおいてディジタル信号がアナログ信号に変換される。このアナログ信号に基づき、径方向駆動用ドライバ１０３及び軸方向駆動用ドライバ１０４は、それぞれ径方向位置制御コイル７２および軸方向位置制御コイル７１を駆動し、光学カプセル５０内の光学部材５１の位置を制御する。
【００８６】
なお、本実施形態では、径方向磁気センサ３９および軸方向磁気センサ４０の出力は直接的に距離情報を示す。したがって、ＰＩ制御のうちＩ項についてのみ演算を行えばよい。
【００８７】
図１０は、撮像素子への光の入射状況を示す断面図であり、図１０（Ａ）は入射した光の光路が最も右側にシフトした状態を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の状態から平行平板５３が１８０゜回転した状態を示している。なお、図１０（Ｂ）の状態から、平行平板がさらに１８０゜回転すると、図１０（Ａ）の状態に復帰する。
【００８８】
図１０に示すように、光学部材５１の平行平板５３は、レンズユニット４２の光軸Ｃに対して傾斜しているため、レンズユニット４２を経て入射する光を屈折させ、撮像素子３１の受光面に入射する光の位置が平行平板５３の回転位置に応じて変化し、光学的シフト機構３５により光学部材５１を回転させると、撮像素子３１の受光面上で結像する光像が、光学部材５１の回転速度に応じた周期（円運動周期）で円を描くように移動し、これにより撮像素子３１に対して光像を相対的に微小変位させることができる。
【００８９】
次に、図１１〜図１６を参照して上記構成の撮像装置における光像に対する画素の相対的な円運動について説明する。以下では、撮像装置の光学的シフト機構においてシフト半径ｒを段階的に変更した例を示すが、便宜上、本願発明の範囲から外れるもの（すなわち、本願発明の効果が得られないシフト半径ｒの値）を含めて説明する。ここで、シフト半径ｒは、撮像素子の画素ピッチＬに換算して（すなわち、画素ピッチＬの倍数として）示すものとする。例えば、シフト半径ｒを画素ピッチＬに相当する５．６μｍに設定する場合には、必要に応じて「ｒ＝１Ｌ」のように簡略化して示す。
【００９０】
なお、シフト半径ｒは、平行平板５３における光路部分の厚みおよび傾斜角度ならびにポリピレングリコール濃度を調整することによって変更することができる。例えば、ｒ＝１Ｌの場合、平行平板５３の厚みは０．１ｍｍ、傾斜角度は傾斜角度＝２０°、ポリピレングリコール濃度は６０ｗｔ％（６０ｗｔ％（ＰＧと水の混合比が６：４であり、屈折率は約１．３８）となる。
【００９１】
また、光像に対する画素の相対的な円運動は、図１０に示したように、固定された撮像素子３１の画素に対して光像が変位するものであるが、ここでは、便宜上、画素に対する光像の相対的な移動を、静止した光像に対して撮像素子３１の画素が移動するように図示する。さらに、各画素は、光を受光する所定のサイズの受光領域を有するが、以下の説明では、便宜上、各画素の中心位置（画素中心）のみを図示する。
【００９２】
図１１は、ｒ＝０．５Ｌの場合の光像に対する画素の相対的な円運動の状況を示す模式図であり、図１２は、図１１の要部拡大図である。なお、ｒ＝０．５Ｌは、上述の特許文献２のシフト量に相当するものである。
【００９３】
図１１に示すように、撮像素子３１は、入射光のうちＲ（Red）成分を受光するＲ画素と、Ｂ（Blue）成分を受光するＢ画素と、Ｇ（Green）成分を受光するＧ画素の各画素がいわゆるベイヤ配列に基づいて配列された、いわゆる単板式のカラー撮像素子である。このベイヤ配列では、Ｇ画素が全画素数の１／２の画素数で千鳥状（チェッカフラッグ状）に配置され、Ｒ画素及びＢ画素が各全画素数の１／４ずつの画素数でＧ画素の配置位置を除く位置に分散配置されている。
【００９４】
図中のＸ軸は主走査方向、Ｙ軸は副走査方向をそれぞれ示す。また、図中に実線で示されたＸ軸およびＹ軸方向における複数の直線は、それぞれ撮像素子３１の画素ピッチＬの間隔で配置されている。さらに、図中に破線で示されたＸ軸およびＹ軸方向における複数の直線は、上述した超解像処理における高解像度空間の画素を示すためのものであり、ここで、高解像度空間の画素は、画素ピッチＬを主走査および副走査をともに４分割したサブピクセル（すなわち、４×４倍の超解像処理を行う場合）として規定されている。以下、図１２〜図１６についても同様である。
【００９５】
なお、本実施形態では低解像度画像を４×４倍に高解像度化する超解像処理を前提として説明をするが、４×４倍で得られる有利な効果は、これよりも分割数が小さい場合（例えば、画素ピッチＬを３分割、即ち３×３倍の超解像）であっても、同様に得られ、むしろ分割数が小さくなるほど後述の充填率は高くなる。
【００９６】
図１１中に実線の円で示すように、各Ｇ画素の画素中心は、各黒丸（●）を回転中心として半径が画素ピッチＬの１／２の大きさの円軌道を描いて運動する。ここで、各Ｇ画素の移動範囲を判定するために、図１２中に１点鎖線で示す判定領域（すなわち、互いに隣接する所定の２つのＧ画素の回転中心の間において１６個のサブピクセルで構成された領域）に注目する。この判定領域において、斜線で埋められた６個のサブピクセル（以下、「有効サブピクセル」という。）が、Ｇ画素の画素中心の移動範囲（円運動により画素を走査可能な範囲）である。また、それ以外の斜線で埋められていない１０個のサブピクセルは、超解像処理における高解像度空間において画素情報が欠落することとなる。
【００９７】
なお、人間の視覚特性上、Ｇ成分は解像度に最も影響を与えるから、解像度を向上させる超解像処理の効果は、高解像度空間におけるＧ画素の充填率を向上することによって直接的に改善される。
【００９８】
ｒ＝０．５Ｌの場合、画素の充填率Ｆｕ（ここでは、１６個のサブピクセルにおける有効サブピクセルの割合）は６／１６（３７．５％）と小さいため、超解像処理の効果を発揮させることは難しい。なお、例えば、シフト半径ｒをやや増大させてｒ＝(√２／２)Ｌ（約０．７１Ｌ）とした場合でも、画素の充填率Ｆｕは同様（Ｆｕ＝６／１６）である。
【００９９】
図１３は、ｒ＝０．９Ｌの場合の光像に対する画素の相対的な円運動の状況を示す模式図である。なお、図１３（図１４〜図１６についても同様）は、図１２に対応するものであり、以下で特に言及しない事項については、上述の図１１及び図１２の場合と同様である。ｒ＝０．９Ｌの場合、有効サブピクセルはそれぞれ１０個であり、画素の充填率Ｆｕはｒ＝０．５Ｌの場合よりも増大して１０／１６（６２．５％）となる。しかしながら、依然として画素の充填率が低いため、超解像処理の効果を発揮させることは難しい。
【０１００】
充填率が１０／１６以下である場合、超解像処理によって高解像度化された画像には、特にエッジ部分に粒状ノイズが発生し、超解像効果は限定されたものとなる。また、この粒状ノイズは撮影対象には存在しないはずの色、即ち擬色を伴う傾向がある。擬色の程度も充填率が低くなるほど原色成分が顕著となり、Ｒ成分やＢ成分であることが多い。Ｇ画素の充填率が低下する以上に、もともと画素数の少ないＲ画素やＢ画素の充填率が低下することが要因になっていると思われる。
【０１０１】
図１４は、ｒ＝１．０Ｌの場合の光像に対する画素の相対的な円運動の状況を示す模式図である。ｒ＝１．０Ｌの場合、有効サブピクセルは１２個であり、画素の充填率Ｆｕは１２／１６（７５％）となる。この場合、画素の充填率Ｆｕがｒ＝０．５Ｌの場合に比べて大幅に改善される。なお、例えば、シフト半径ｒをさらに増大させてｒ＝１．２５Ｌとした場合でも、画素の充填率Ｆｕはｒ＝１．０Ｌの場合と同様（Ｆｕ＝１２／１６）である。
【０１０２】
充填率が１２／１６程度になると、エッジ部の粒状ノイズや擬色が減少し、官能評価のポイントは大幅に改善する。しかしながら、これら粒状ノイズや擬色は残存しており、高解像度画像の再現性としては不十分である。
【０１０３】
図１５は、ｒ＝((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2（約１．３５Ｌ）の場合の光像に対する画素の相対的な円運動の状況を示す模式図である。このときの円運動の軌跡（シフト軌跡）は例えばＳ１であり、回転中心を“●”とし、点“▲”によって半径ｒを定めたものである。ｒ＝((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2の場合、有効サブピクセルは１４個であり、画素の充填率Ｆｕは１４／１６（８７．５％）となり、高い値の画素の充填率Ｆｕを実現することができる。なお、例えば、シフト半径ｒをさらに増大させてｒ＝√２Ｌ（約１．４１Ｌ）やｒ＝１．９Ｌとした場合でも、画素の充填率Ｆｕは同様（Ｆｕ＝１４／１６）である。
【０１０４】
図１６は、ｒ＝２Ｌの場合の光像に対する画素の相対的な円運動の状況を示す模式図である。ｒ＝２Ｌの場合、全１６個のサブピクセルが有効サブピクセルとなり、画素の充填率Ｆｕを最大の１６／１６（１００％）とすることができる。
【０１０５】
充填率が１４／１６以上になると、エッジ部の粒状ノイズや擬色は全く発生しなくなる。このことから、超解像処理を前提として光学シフトを行う際の軌跡は、軌跡が円になる場合に限らず、充填率が１４／１６以上となるように設計することが望ましい。
【０１０６】
このように本実施形態は、単板式のカラー撮像素子の複数のＧｒｅｅｎ画素の円運動（図１５，図１６の場合では、画素充填に６つのＧｒｅｅｎ画素の円運動が関与している）による軌跡が、カラー撮像素子の１画素サイズに相当する着目領域（図１１を用いて説明した「判定領域」）に対して、高解像度化によって生成されるべき複数のサブピクセル領域の１４／１６以上を通過するように、光学的シフト機構による円運動の半径を設定したものである、と言うこともできる。
【０１０７】
図１７は、撮像装置におけるシフト半径ｒと画素の充填率Ｆｕとの関係を示すグラフである。図１７に示すように、縦軸に示す画素の充填率Ｆｕは、０．５Ｌ≦ｒ＜２Ｌの場合には、横軸に示すシフト半径ｒが大きくなるに連れて概ね増大する傾向にある。そして、ｒ＝２Ｌの場合に画素の充填率Ｆｕは最大（１６／１６）となり、その後は、画素の充填率Ｆｕは、ｒ＝３Ｌまで１４／１６と１６／１６との間で増減を繰り返す。例えば、ｒ＝((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2（約２．１２Ｌ）の場合にはＦｕ＝１４／１６となり、ｒ＝２．２５Ｌの場合にはＦｕ＝１６／１６となり、ｒ＝２．５Ｌの場合にはＦｕ＝１４／１６となり、ｒ＝３．０Ｌの場合にはＦｕ＝１６／１６となる。
【０１０８】
上述のように、本願の撮像装置では、少なくとも１Ｌ≦ｒの場合には、Ｆｕ≧１２／１６（７５％）となるため、超解像処理の効果を向上させることができる。そして、((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2≦ｒの場合には、Ｆｕ≧１４／１６（８７．５％）となるため、高い超解像処理の効果を発揮させることが可能となり、高い解像度の画像を生成することができる。ｒ＝２の場合には、Ｆｕ＝１６／１６（１００％）となるため特に好ましく、極めて高い超解像処理の効果を発揮させることが可能となる。
【０１０９】
ここで、シフト半径ｒが２を越えた場合においても、画素の充填率Ｆｕが１４／１６（８７．５％）または１６／１６（１００％）となることがあるが、画素の円運動を一定の回転数（角速度）で行う場合には、シフト半径ｒの増大により回転速度（すなわち、光像の変位速度）が増大するため、画像がブレて（いわゆるモーションブラーと同じ状態が発生して）画素積分によって高周波成分が失われ、超解像処理の効果を抑制する要因となる。したがって、ブレの発生等を考慮するとシフト半径ｒはより小さいことが望ましい。そこで、次に撮像素子の電荷蓄積期間を考慮したシフト半径ｒの大きさとブレの影響について説明する。
【０１１０】
図１８は、シフト半径ｒと光学的シフトによる画素中心の移動量との関係を示すグラフである。ここでは、複数の電荷蓄積期間（５ｍｓ〜３０ｍｓ）について示している。また、光像に対する画素の相対的な円運動の回転数を６０ｒｐｍとしている。
【０１１１】
図１８において、縦軸に示す移動量Ｍは、各電荷蓄積期間における光学的シフトによる画素の移動量であり、ここでは、上述の図１１等に示したサブピクセルのサイズを基準として示している（以降、サブピクセルサイズをＬSUBと表記する。）。つまり、Ｍ＝１ＬSUBは、サブピクセルのサイズＬSUBだけ画素が移動したことを示す。ここで、移動量Ｍが１ＬSUBを越えた（すなわち、画素の移動範囲が複数のサブピクセルに及ぶ）場合、本来分離されるべき複数のサブピクセルの情報が加算（積分）されてしまうため、折り返し歪みが増大して超解像処理の効果が低下する。一方、移動量Ｍが１ＬSUB以下の場合には、個々のサブピクセルの情報は失われず、超解像処理においてブレは殆ど発生しない。したがって、シフト半径ｒは、移動量Ｍが１ＬSUB以下の範囲において充填率Ｆｕが高くなる値を選択するとよい。
【０１１２】
例えば、上述のような４×４倍の超解像処理を行う場合には、電荷蓄積期間が１５ｍｓでは、シフト半径ｒが２．７５以下のときに、移動量Ｍが１ＬSUB以下となる。したがって、超解像処理の効果を得るために画素の充填率Ｆｕを考慮すると、シフト半径ｒは、((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2≦ｒ≦２．７５の範囲で設定するとい。また、画素の充填率Ｆｕが同じであればシフト半径ｒはより小さいことが望ましいため、シフト半径ｒは、好ましくは((０．５Ｌ)2+(１．２５Ｌ)2)1/2≦ｒ≦２の範囲で設定するとよい。さらに、画素の充填率Ｆｕが１６／１６（１００％）となるため、シフト半径ｒは、より好ましくはｒ＝２に設定するとよい。
【０１１３】
次に、撮像（サンプリング）について説明する。図１９は、撮像と撮像により生成する画像の状況を示す模式図である。ここでは、図１９に示すように、光像に対する画素の相対的な円運動を１方向に一定速度で連続して行わせながら撮像が行われ、撮像位置が少しずつずれたフレーム画像Ｆ１、Ｆ２・・・が順次生成される。図示する撮像基準位置Ｐ１、Ｐ２・・・は、撮像のタイミングを示すものであり、各々で１枚のフレーム画像が生成される。特にここでは、撮像開始時の画素の中心位置を撮像基準位置として示しており、各撮像基準位置で電荷蓄積が開始され、直後の撮像基準位置の手前で電荷蓄積が完了して画素信号が出力される。
【０１１４】
この円運動の回転速度は上述したＰＩ制御によって安定して保たれ、平行平板５３（図１０等参照）の回転位置の基準は上述した原点センサ６５（図６参照）によって管理され、また平行平板５３の傾斜角変動のシフト幅（シフト位置）に対する影響は小さく抑えられているから、各タイミングで撮像されるフレーム画像の撮像位置は極めて高精度に把握されることとなる。
【０１１５】
以降、図９、図２を併用して説明する。
【０１１６】
この撮像位置に関する情報は径方向磁気センサ３９及び原点センサ６５の出力に基づき演算処理部９２で逐次生成され（いずれも図９参照）、演算処理部９２を含むシフト制御部１４から記憶部２３へ出力され、撮像部１１から出力されたフレーム単位の画像データと関連づけて記憶される。そして超解像処理の過程で、撮像位置に関する情報は超解像処理部２４で参照され、この際に位置合わせ処理が簡略化される（いずれも図２参照）。
【０１１７】
なお、超解像処理で適切な高解像化を行うには、全ての画素において均一に変位した状態とすることが望ましく、各画素ライン間で電荷蓄積タイミングに時間差が生じるのは妥当でないため、ここでは全ての画素のシャッタ動作を同じタイミングで行わせるグローバルシャッタ方式が採用される。
【０１１８】
また、画素が１回の円運動を行う間に数多くの撮像（サンプリング）を行うことで、超解像処理で得られる高解像度画像の品質を高めることができ、特にここでは、円運動周期を撮像周期の非整数倍に設定する。このようにすると、円運動を繰り返すことで、多数の異なる位置での撮像が可能となるため、撮像位置が微小に異なる画像を多数生成することができるので、超解像処理で得られる高解像度画像の品質を向上させることができる。これに対して、円運動周期を撮像周期の整数倍とすると、円運動を繰り返しても撮像基準位置に変化がなく、１回の円運動で設定可能な撮像基準位置の数に限定される。
【０１１９】
以下、円運動周期と撮像周期との比率を具体的に定めて、撮像基準位置の例について図２０を用いて説明する。図２０は、撮像周期と円運動周期との比率の一例での撮像基準位置の状況を示す模式図である。なお、図２０では、画素ピッチを１として図示している。
【０１２０】
図２０に示す例では、円運動周期を撮像周期の７．５倍に設定している。ここで、撮像周期を例えば３０ms（約３０frame/s）とすると、円運動周期は２２５msとなる（＝３０ms×７．５）。この場合、円運動の２回目で撮像基準位置が原位置に復帰し、円運動が２回行われる間に１５回の撮像（サンプリング）が行われる。各撮像基準位置は４８deg（＝３６０deg／７．５）の相対角度をもって離間している。なお、超解像効果は画像にブレ（積分効果）があると抑制されるため、撮像素子３１における電荷蓄積期間（シャッタ速度）の選定は重要である。この観点からすれば、シャッタ速度は可能な限り高速にすべきである。しかし、一方でシャッタ速度を高速にすると感度不足となりやすいため、被写体の光量に応じてシャッタ速度優先でゲインを補償するのが望ましい。本実施形態ではシャッタ速度を１／２５０sec（４ms）に設定している。撮像周期＝３０msに対してシャッタ速度をこの程度にすると、超解像処理における画像のブレによる悪影響は目視上観測されなかった。
【０１２１】
円運動の１回目では、図２０（Ａ）に示すように、撮像基準位置Ｐ１〜Ｐ８で撮像が行われ、円運動の２回目では、図２０（Ｂ）に示すように、撮像基準位置Ｐ９〜Ｐ１５で撮像が行われ、各撮像基準位置Ｐ９〜Ｐ１５は、円運動の１回目における隣り合う撮像基準位置（例えばＰ１とＰ２）の中間位置となる。円運動の１回目と２回目とを合わせると、図２０（Ｃ）に示すように、各撮像基準位置Ｐ１〜Ｐ１５が２４degの相対角度をもって離間する。
【０１２２】
ここで、円運動の１回目の撮像基準位置Ｐ１〜Ｐ８での撮像で得られた８枚の画像に基づいて超解像処理を行う第１の処理モードと、円運動の１回目と２回目とを合わせた撮像基準位置Ｐ１〜Ｐ１５での撮像で得られた１５枚の画像に基づいて超解像処理を行う第２の処理モードとの２つの処理モードを選択することができる。
【０１２３】
第１の処理モードでは、本来の１画素の範囲内に、Ｘ軸、Ｙ軸の両方向で位置の異なる２つの撮像基準位置が設定されるため、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれの方向について撮像素子３１の本来の解像度のほぼ２倍の解像度で高解像度化を行うことができる。一方、第２の処理モードでは、本来の１画素の範囲内に、Ｘ軸、Ｙ軸の両方向で位置の異なる４つの撮像基準位置が設定されるため、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれの方向について撮像素子３１の本来の解像度のほぼ４倍の解像度で高解像度化を行うことができる。
【０１２４】
特に、この第２の処理モードでは、円運動の２回目で設定される撮像基準位置Ｐ９〜Ｐ１５の各々が、円運動の１回目で設定される撮像基準位置Ｐ１〜Ｐ８の互いに隣り合うもの同士の中心位置になり、撮像基準位置が偏ることなく均等に分散された状態となるため、超解像処理との適合性に優れた画像を生成することができる。
【０１２５】
また、撮像装置１で撮像が行われている最中に撮像装置１で超解像処理を行うことも可能であり、この場合、第２の処理モードでは、円運動が２回行われて１５枚の画像が揃う度に１回の超解像処理を行えばよい。
【０１２６】
一方、第１の処理モードでは、撮像基準位置を順次シフトさせながら８枚の画像が揃う度に超解像処理を行うとよい。具体的には、１回目で、撮像基準位置Ｐ１〜Ｐ８での撮像で得られた８枚の画像を用いて超解像処理を行い、２回目で、撮像基準位置Ｐ９〜Ｐ１５、Ｐ１での撮像で得られた８枚の画像を用いて超解像処理を行い、以降、３回目では撮像基準位置Ｐ２〜Ｐ９、４回目では撮像基準位置Ｐ１０〜Ｐ１５、Ｐ１、Ｐ２というように撮像基準位置を１つずつずらすようにする。
【０１２７】
このように２つの処理モードを設定することができ、両モードでは、円運動周期（光学的シフト機構３５の回転速度）や撮像周期を変化させる必要がないため、制御が容易である。
【０１２８】
なお、各モードでの超解像処理に用いる最初の画像は原位置Ｐ１の撮像で得られた画像に限定する必要がなく、第１の処理モードでは、任意の位置から１回の円運動が行われる間に撮像された８枚の画像を用いて超解像処理を行い、第２の処理モードでは、任意の位置から２回の円運動が行われる間に撮像された１５枚の画像を用いて超解像処理を行うようにしてもよい。
【０１２９】
このような処理は、図３に示したように、画像処理装置２の記憶部２３に蓄積されたフレーム画像を用いて超解像処理を行う場合にも、また撮像装置１での撮像の最中に超解像処理を行う場合にも適用することができ、特に後者の場合には、処理モードの切り替えに伴って撮像開始位置を原位置Ｐ１に戻す操作が必要でないため、直ちに処理モードを切り替えて解像度が異なる高解像度画像を生成することが可能になる。
【０１３０】
図２に示したように、撮像周期は、画像処理装置２において入力部２６を用いてユーザにより指定され、周期設定部２５にて、指定された撮像周期に基づいて円運動周期が決定され、ここで決定された円運動周期に関するコマンド信号が撮像装置１に送信される。撮像装置１のシフト制御部１４では、画像処理装置２から取得した円運動周期に関するコマンド信号に基づいて、指定された円運動周期に対応する回転速度で光学的シフト機構３５を動作させる。
【０１３１】
また、ユーザは処理モード（第１の処理モードと第２の処理モード）を指定することができ、図３に示したように、画像処理装置２の記憶部２３に蓄積されたフレーム画像を用いて超解像処理を行う場合には、基準画像と共に処理モードをユーザに指定させ、ここで指定された処理モードに応じた数のフレーム画像を、基準画像として指定されたフレーム画像を基準にして読み出して超解像処理を行わせればよい。
【０１３２】
なお、上記円運動周期は、適宜変更することが可能である。例えば、円運動周期を撮像周期の７．２倍に設定することにより、円運動の５回目で撮像基準位置が原位置に復帰し、円運動が５回行われる間に３６回の撮像（サンプリング）が行われる構成も可能である。その場合、各撮像基準位置は５０deg（＝３６０deg／７．２）の相対角度をもって離間する。
【０１３３】
本発明について実施例を含む特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。なお、上記実施形態に示した本発明に係る撮像装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明に係る撮像装置は、高解像度空間に再配置された際の光学的シフトによる画素の充填率を向上させることにより、超解像処理の効果を向上させることを可能とし、撮像素子の受光面上で結像する光像と撮像素子とを相対的に微小変位させながら撮像を行う、いわゆる画素ずらしによって取得した複数の原画像から超解像処理により高解像度画像を生成するのに適した撮像装置として有用である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  撮像装置
２  画像処理装置
１１  撮像部
１２  画像処理部
１４  シフト制御部
３１  撮像素子
３５  光学的シフト機構
３６  磁気回転駆動部
３８  位置制御部
３９  径方向磁気センサ
４０  軸方向磁気センサ
４１  センサモジュール
４２  レンズユニット（光学系）
５０  光学カプセル
５１  光学部材
５２  液体（流体）
５３  平行平板
５４  バックヨーク
５５  径側マグネット
５６  上マグネット
５７  下マグネット
６５  原点センサ
７２  位置制御コイル
７５  電磁石
７６  永久磁石
７７  連結部材
Ｃ  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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