(57)【要約】【課題】超解像処理に用いる低解像度画像を撮像する撮像装置において、高い精度を維持しつつ長時間安定して画素ずらし制御を行うことを可能とする。【解決手段】撮像装置２は、撮像素子３１と、レンズ５１と、レンズを保持するレンズホルダ５２と、レンズホルダと非接触状態にてレンズをその光軸Ｏに垂直な水平方向に移動させることにより、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変位させる光学的シフト機構３５とを備え、レンズホルダには、水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄと、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄとが設けられ、光学的シフト機構には、水平方向マグネットに磁力を作用させることにより、水平方向におけるレンズの位置を制御する水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄと、軸方向マグネットに磁力を作用させることにより、光軸方向におけるレンズの位置を制御する軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄとが設けられた構成とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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結像させるレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダと非接触状態にて前記レンズをその光軸に垂直な水平方向に移動させることにより、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を相対的に変位させる光学的シフト機構と
を備え、
前記レンズホルダには、前記水平方向の磁界を発生させる水平方向マグネットと、前記光軸方向の磁界を発生させる軸方向マグネットとが設けられ、
前記光学的シフト機構には、前記水平方向マグネットに磁力を作用させることにより、前記水平方向における前記レンズの位置を制御する水平方向位置制御部と、前記軸方向マグネットに磁力を作用させることにより、前記光軸方向における前記レンズの位置を制御する軸方向位置制御部とが設けられたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記水平方向マグネットは、前記レンズの外周を囲むように複数配置され、
前記水平方向位置制御部は、前記各水平方向マグネットの外側において当該各水平方向マグネットにそれぞれ対向するように複数配置されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記水平方向マグネットの１つの磁極面と、この磁極面に対向する前記水平方向位置制御部の１つの磁極面とは、前記光軸方向から見て一方が凸状をなす円弧面であり、他方が凹状をなす円弧面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】
前記レンズホルダには、前記水平方向の磁界を発生させる水平位置検出用マグネットが更に設けられ、
前記光学的シフト機構には、前記水平位置検出用マグネットが発生した磁界を検出することにより、前記レンズの水平位置を検出する水平方向磁気センサが設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の水平方向位置制御部は、電磁石と、前記レンズを介して前記電磁石に対向する位置に配置された永久磁石とを含むことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する外周保持部と、当該外周保持部から前記水平方向外側に突設された第１および第２の突設部対を有し、
前記第１および第２の突設部対では、各突設部が前記光軸を対称中心とした対称位置にそれぞれ配置されると共に、互いに逆方向に突設され、
前記水平方向マグネットは、前記各突設部にそれぞれ配置されると共に、当該突設部の突設方向に垂直かつ前記光軸に垂直な方向に磁界を発生させ、
前記水平方向位置制御部は、前記第１および第２の突設部対の各々において、対応する前記水平方向マグネットに対してそれぞれ同一方向に磁力を作用させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記各突設部には、前記水平方向の磁界を発生させる水平位置検出用マグネットが更に設けられ、
前記光学的シフト機構には、前記水平位置検出用マグネットが発生した磁界を検出することにより、前記レンズの水平位置を検出する水平方向磁気センサが設けられたことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の撮像装置と、当該撮像装置の撮像画像を超解像処理する画像処理装置とを備えた撮像システム。
【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低解像度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およびこれを備えた撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の撮像システムにおける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平行平板ガラスを配置し、この平行平板ガラスを静電気力や電磁力によって駆動して、撮像光学系の光軸に対して傾斜させることにより、撮像素子の受光面上における光像の位置をずらす技術が存在する（特許文献２〜４参照）。
【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２００６−１３５４６７公報
【特許文献３】特許第３６８４０２７公報
【特許文献４】特開平８−０７０４０６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、上記撮像装置を監視カメラ等に適用する場合には、超解像処理のために行われる撮像素子の受光面上における光像の位置制御（すなわち、画素ずらし制御）は、高い精度を維持しつつ長時間安定して行われることが望ましい。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２〜４に記載の従来技術では、平行平板ガラス（またはそれを保持する部材）は、その支持や傾斜時の駆動（押圧）の構成上、周囲の部材に対して完全に非接触の状態とならないため、長時間使用する際には、シフト機構と周囲の部材との当接や摺動に起因する各部材の摩耗や破損等が発生して安定した画素ずらし制御が難しくなるという問題があった。また、上記従来技術のように平行平板ガラスを傾斜させて光像と撮像素子とを相対的に微小変位させる構成では、シフト機構と周囲の部材とを非接触とした場合、高精度な画素ずらし制御を行うことが難しいという問題もあった。
【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、高い精度を維持しつつ長時間安定して画素ずらし制御を行うことを可能とした撮像装置およびこれを備えた撮像システム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、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結像させるレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダと非接触状態にて前記レンズをその光軸に垂直な水平方向に移動させることにより、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を相対的に変位させる光学的シフト機構とを備え、前記レンズホルダには、前記水平方向の磁界を発生させる水平方向マグネットと、前記光軸方向の磁界を発生させる軸方向マグネットとが設けられ、前記光学的シフト機構には、前記水平方向マグネットに磁力を作用させることにより、前記水平方向における前記レンズの位置を制御する水平方向位置制御部と、前記軸方向マグネットに磁力を作用させることにより、前記光軸方向における前記レンズの位置を制御する軸方向位置制御部とが設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、高い精度を維持しつつ長時間安定して画素ずらし制御を行う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】第１実施形態に係るネットワークカメラシステム１の全体構成図
【図２】第１実施形態に係る撮像装置２及び画像処理装置３の概略構成を示すブロック図
【図３】第１実施形態に係る撮像装置２及び画像処理装置３における処理状況を示す模式図
【図４】第１実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部斜視図
【図５】第１実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部平面図
【図６】第１実施形態に係る磁気浮上部５０の要部斜視図
【図７】第１実施形態に係る撮像素子３１への光の入射状況の一例（レンズ５１の前後方向移動時）を示す模式図
【図８】第１実施形態に係る撮像素子３１への光の入射状況の一例（レンズ５１の光軸方向移動時）を示す模式図
【図９】第１実施形態に係る光像に対する画素の相対移動の一例（充填率25%）を示す模式図
【図１０】第１実施形態に係る光像に対する画素の相対移動の一例（充填率100%）を示す模式図
【図１１】第１実施形態に係る磁気浮上部５０に作用する回転抑制トルクの説明図
【図１２】第１実施形態に係る磁気浮上部５０の回転角と回転抑制トルクの関係を示すグラフ
【図１３】第２実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部平面図
【図１４】第３実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部斜視図
【図１５】第３実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部平面図
【図１６】第３実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の部分拡大斜視図
【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、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結像させるレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダと非接触状態にて前記レンズをその光軸に垂直な水平方向に移動させることにより、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を相対的に変位させる光学的シフト機構とを備え、前記レンズホルダには、前記水平方向の磁界を発生させる水平方向マグネットと、前記光軸方向の磁界を発生させる軸方向マグネットとが設けられ、前記光学的シフト機構には、前記水平方向マグネットに磁力を作用させることにより、前記水平方向における前記レンズの位置を制御する水平方向位置制御部と、前記軸方向マグネットに磁力を作用させることにより、前記光軸方向における前記レンズの位置を制御する軸方向位置制御部とが設けられた構成とする。
【００１４】
これによると、光学的シフト機構と非接触状態にてレンズをその光軸に垂直な水平方向に移動させることができるため、高い精度を維持しつつ長時間安定して画素ずらし制御を行うことが可能となる。
【００１５】
また、第２の発明は、前記水平方向マグネットは、前記レンズの外周を囲むように複数配置され、前記水平方向位置制御部は、前記各水平方向マグネットの外側において当該各水平方向マグネットにそれぞれ対向するように複数配置された構成とする。
【００１６】
これによると、簡易な構成により、光学的シフト機構と非接触状態にてレンズをその光軸に垂直な水平方向に移動させることが可能となる。
【００１７】
また、第３の発明は、前記水平方向マグネットの１つの磁極面と、この磁極面に対向する前記水平方向位置制御部の１つの磁極面とは、前記光軸方向から見て一方が凸状をなす円弧面であり、他方が凹状をなす円弧面である構成とする。
【００１８】
これによると、水平方向マグネットおよび水平方向位置制御部の磁極面を平面とした場合に比べて、光軸（レンズの軸）を中心としたレンズの回転が生じた際に、その回転方向と逆方向により大きな回転抑制トルクを発生させることができるため、より高精度な画素ずらし制御が可能となる。
【００１９】
また、第４の発明は、前記レンズホルダには、前記水平方向の磁界を発生させる水平位置検出用マグネットが更に設けられ、前記光学的シフト機構には、前記水平位置検出用マグネットが発生した磁界を検出することにより、前記レンズの水平位置を検出する水平方向磁気センサが設けられた構成とする。
【００２０】
これによると、簡易な構成により、レンズの水平方向位置を確実に検出することが可能となる。
【００２１】
また、第５の発明は、前記複数の水平方向位置制御部は、電磁石と、前記レンズを介して前記電磁石に対向する位置に配置された永久磁石とを含む構成とする。
【００２２】
これによると、永久磁石を適切に配置して用いることにより、画素ずらし制御に影響を及ぼすことなく、消費電力を抑えて低コスト化が可能となると共に、水平方向におけるレンズの位置制御が容易となる。
【００２３】
また、第６の発明は、前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する外周保持部と、当該外周保持部から前記水平方向外側に突設された第１および第２の突設部対を有し、前記第１および第２の突設部対では、各突設部が前記光軸を対称中心とした対称位置にそれぞれ配置されると共に、互いに逆方向に突設され、前記水平方向マグネットは、前記各突設部にそれぞれ配置されると共に、当該突設部の突設方向に垂直かつ前記光軸に垂直な方向に磁界を発生させ、前記水平方向位置制御部は、前記第１および第２の突設部対の各々において、対応する前記水平方向マグネットに対してそれぞれ同一方向に磁力を作用させる構成とする。
【００２４】
これによると、各突設部対（水平方向マグネット）において、磁極方向が互いに平行に（２軸上に）配置された水平方向位置制御部の磁気力を水平方向マグネットに作用させる構成であるため、光軸回りのレンズの回動を効果的に抑制することができ、より高精度でかつ安定した画素ずらし制御が可能となる。
【００２５】
また、第７の発明は、前記各突設部には、前記水平方向の磁界を発生させる水平位置検出用マグネットが更に設けられ、前記光学的シフト機構には、前記水平位置検出用マグネットが発生した磁界を検出することにより、前記レンズの水平位置を検出する水平方向磁気センサが設けられた構成とする。
【００２６】
これによると、簡易な構成により、レンズの水平方向位置を高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
また、第８の発明は、上記第１から第７の発明に係る撮像装置と、当該撮像装置の撮像画像を超解像処理する画像処理装置とを備えた撮像システムである。
【００２８】
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）を示す共に、用語「水平方向」は光軸と直交する方向（図４中の前後方向、左右方向を含む）を示すものとする。また、各図では、同様の構造および機能を有する構成要素については同一の符号を付し、必要に応じて数字の符号に添字（Ａ〜Ｄ）を付して複数の構成要素を区別するものとする。
【００２９】
＜第１実施形態＞[k1]
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（撮像システム）１の全体構成図である。図１に示すように、ネットワークカメラシステム１は、少なくとも１台（ここでは３台）の撮像装置２と、撮像装置２による映像（撮像画像）を超解像処理する画像処理装置３とで構成される。撮像装置２と画像処理装置３とは、インターネット４を介して接続される。撮像装置２で生成した撮像データは、例えば遠隔地に存在するユーザ端末としての画像処理装置３に送信され、そこで画像処理され後に映像として表示される。また、画像処理装置３からは、撮像動作を制御するための各種のコマンド信号が撮像装置２に対して送信される。
【００３０】
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２から画像処理装置３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２と画像処理装置３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。
【００３１】
図２は、図１に示した撮像装置２及び画像処理装置３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２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には、２次元ＣＭＯＳイメージセンサ（例えば、15×15mmサイズ）を用いることができる。
【００３２】
撮像素子３１は、図示しないイメージセンサモジュールの基板に搭載され、レンズ５１（図４参照）に近接して（ここでは、1mm間隔）配置されている。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。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３に送信される。
【００３３】
後に詳述するが、撮像部１１は、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は、レンズ５１（図４参照）の水平方向の位置を制御する複数の水平方向位置制御部３６と、レンズ５１の水平方向の位置を検出する複数の水平方向磁気センサ３７と、レンズ５１の軸方向の位置を制御する複数の軸方向位置制御部３８と、レンズ５１の軸方向の位置を検出する複数の軸方向磁気センサ３９とから主として構成されている。ここで、水平方向位置制御部３６と軸方向位置制御部３８とは、レンズ５１を所定の位置に静止状態で保持するのみならず、それぞれレンズ５１を水平方向または軸方向に駆動する（水平方向および軸方向に移動させる）ことが可能である。
【００３４】
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。両磁気センサ３７、３９はレンズ５１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水平方向位置制御部３６および軸方向位置制御部３８を制御してレンズ５１を水平方向および軸方向に移動させる。
【００３５】
画像処理装置３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３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。
【００３６】
画像処理装置３では、撮像装置２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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、入力部２６は、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水平方向の移動周期を決定し、この移動周期に関するコマンド信号を撮像装置２に送信する。撮像装置２のシフト制御部１４は、水平方向の移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、指定された移動周期に対応する移動速度でレンズ５１を水平方向に駆動する。
【００３９】
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。
【００４０】
図３は、撮像装置２及び画像処理装置３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。
【００４１】
画像処理装置３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（基準低解像度画像）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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（レジストレーション）」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。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、ここでは、画像処理装置３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３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。
【００４８】
図４および図５は、それぞれ光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部斜視図および要部平面図であり、図６は、磁気浮上部５０の要部斜視図である。ここで、図４〜図６には、撮像装置２の筐体内部における主要な構成要素が示されている。
【００４９】
撮像装置２には、光学的シフト機構３５と非接触の状態で水平方向および軸方向に移動可能な磁気浮上部５０が設けられている。磁気浮上部５０は、被写体からの光を撮像素子３１に結像させるレンズ５１と、このレンズ５１を保持するレンズホルダ５２と、主として水平方向の磁界（磁力線）を発生させることにより、水平方向におけるレンズ５１の移動に供される４つの水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄと、主として水平方向の磁界を発生させることにより、水平方向におけるレンズ５１の水平方向位置（すなわち、初期位置からの変位量）の検出に供される４つの水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄと、主として軸方向の磁界を発生させることにより、軸方向におけるレンズ５１の移動およびレンズ５１の軸方向位置（すなわち、初期位置からの変位量）の検出に供される４つの軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄとから主として構成される。
【００５０】
ここで、光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０では、光軸（レンズの軸）Ｏを中心として水平方向（ここでは、図４中の前後方向および左右方向）に略対称な構造となるように、各構成要素がそれぞれ設けられている
【００５１】
レンズ５１は、軸方向からみて略正方形を呈する両凸レンズであり、光学材料（光学ガラスや透明樹脂等）によって形成される。レンズ５１は、ここでは１枚のレンズからなるが、複数枚のレンズからなるレンズ群として構成してもよい。また、光像を撮像素子３１の受光面上に適切に結像させるために、磁気浮上部５０とは別に被写体側に他の光学系を設けることができる。
【００５２】
レンズホルダ５２は、レンズ５１の外周部を保持する筒部６１と、この筒部６１の４つの角部（四隅の切り欠き部）の下部からそれぞれ水平方向外側に突設された略直方体状をなす４つの突設部６２Ａ〜６２Ｄとを有している。筒部６１は、光軸Ｏ方向からみて略正方形状の外形を有すると共に、レンズ５１が嵌め込まれる方形の貫通孔６１ａを有している。
【００５３】
水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄは略直方体状をなす永久磁石からなる。水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄでは、内方（光軸Ｏ側）に向けられた内側磁極面が筒部６１の前後左右の各側面における幅方向（前後または左右方向）中央にぞれぞれ固着され、内側磁極面の対面となる外側磁極面（ここでは、Ｎ極）がぞれぞれ前後左右の方向に向けられている。
【００５４】
各水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄの外方には、それらと対向するように水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄがそれぞれ設けられている。水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄは、電磁鋼帯を複数積層してなる磁性体コアの周囲に導線からなるコイルを巻き付けた電磁石であり、図示しない筐体に取り付けられている。水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄの内側磁極面（ここでは、Ｎ極）は、水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄの外側磁極面に対向して配置されており、これにより、水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄのコイルに所定の電流が供給されると、水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄとそれらと対をなす水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄとの間には斥力が生じる。
【００５５】
水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄの上方には、所定の間隔をおいて水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄがそれぞれ配置されている。水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄは直方体状をなす永久磁石からなる。水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄでは、水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄと同様に、内側磁極面が側面に対して固着され、外側磁極面（ここでは、Ｎ極）がぞれぞれ前後左右の方向に向けられている。
【００５６】
各水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄの外方には、ホール素子からなる水平方向磁気センサ３７Ａ〜３７Ｄがそれぞれ設けられている。水平方向磁気センサ３７Ａ〜３７Ｄは、図示しない取付部材に固定され、それぞれ水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄの上方に所定の間隔をおいて配置されると共に、水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄの外側磁極面の中央部に対向する。水平方向磁気センサ３７Ａ〜３７Ｄは、それぞれ水平位置検出用マグネット５４Ａ〜５４Ｄが発生する磁界を電気信号に変換して出力する。これにより、レンズホルダ５２（レンズ５１）の水平方向位置を精度良く検出することが可能である。
【００５７】
図６に示すように、各突設部６２Ａ〜６２Ｄ内には、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄが取り付けられている。軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄは直方体状をなす永久磁石からなる。軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄは、それぞれ上方に向けられた上側磁極面および下方に向けられた下側磁極面を有している。軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄは、図５の平面視において光軸Ｏを中心として水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄおよび水平方向マグネット５３Ａ〜５３Ｄを45°回転させた位置にそれぞれ配置されている。
【００５８】
各軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄの上方には、図４に示すように、それらと同数の軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄがそれぞれ設けられている。軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄは、形状等の一部の違いを除けば水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄと同様の電磁石であり、図示しない筐体に取り付けられている。軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄの下側磁極面（ここでは、Ｎ極）は、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄの上側磁極面（ここでは、Ｎ極）に対向して配置されており、これにより、軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄのコイルに所定の電流が供給されると、両者の間には斥力が生じる。
【００５９】
また、各軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄの下方には、それらと同数の軸位置制御用マグネット４０Ａ〜４０Ｄがそれぞれ設けられている。軸位置制御用マグネット４０Ａ〜４０Ｄは直方体状をなす永久磁石からなり、軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄとのバランスを考慮して磁力が設定されている。軸位置制御用マグネット４０Ａ〜４０Ｄは、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄを介して軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄと上下方向にそれぞれ対をなすように配置されている。軸位置制御用マグネット４０Ａ〜４０Ｄの上側磁極面（ここでは、Ｓ極）は、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄの下側磁極面（ここでは、Ｓ極）の内側領域に対向して配置されており、これにより、両者の間には斥力が生じる。
【００６０】
軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄの上方には、ホール素子からなる軸方向磁気センサ３９Ａ〜３９Ｄがそれぞれ設けられている。軸方向磁気センサ３９Ａ〜３９Ｄは、図示しない取付部材に固定され、軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄの外方に所定の間隔をおいて配置されると共に、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄの上側磁極面の外側領域に対向する。軸方向磁気センサ３９Ａ〜３９Ｄは、軸方向マグネット５５Ａ〜５５Ｄが発生する磁界をそれぞれ電気信号に変換して出力することにより、レンズホルダ５２（レンズ５１）の軸方向位置を精度良く検出することが可能である。
【００６１】
上記構成により、撮像装置２では、水平方向磁気センサ３７Ａ〜３７Ｄの検出結果に基づき４つの水平方向位置制御部３６Ａ〜３６Ｄのコイルに流す電流を制御して、各部の斥力の大きさを変化させることにより、水平方向（図４中の前後方向、左右方向）における磁気浮上部５０（すなわち、レンズ５１）の移動（所定位置での静止を含む）を制御することができる。また、軸方向磁気センサ３９Ａ〜３９Ｄの検出結果に基づき４つの軸方向位置制御部３８Ａ〜３８Ｄのコイルに流す電流を制御して、各部の斥力の大きさを変化させることにより、軸方向（図４中の上下方向）における磁気浮上部５０の移動（所定位置での静止を含む）を制御することができる。
【００６２】
なお、レンズ５１の初期位置（原点位置）については、例えば、光学的に識別される複数のマーカをレンズホルダ５２の適所に設け、そのマーカを反射型フォトセンサ等によって検出することにより認識することができる。
【００６３】
このように、撮像装置２では、光学的シフト機構３５と非接触状態（すなわち、摺動部等が存在しない構成）にてレンズ５１を光軸Ｏに垂直な水平方向に移動させることができるため、高い精度を維持しつつ長時間安定して画素ずらし制御を行うことが可能となる。したがって、撮像装置２は監視カメラ等への適用に好適である。また、水平方向マグネット５３は、レンズ５１の外周を囲むように複数配置され、水平方向位置制御部３６は、各水平方向マグネット５３の外側において当該各水平方向マグネット５３にそれぞれ対向するように複数配置された構成であるため、簡易な構成により画素ずらし制御を行うことが可能となる。
【００６４】
図７は、撮像素子３１への光の入射状況の一例（レンズ５１の前後方向移動時）を示す模式図であり、図８は、撮像素子３１への光の入射状況の一例（レンズ５１の光軸方向移動時）を示す模式図である。
【００６５】
図７中に実線および２点鎖線で示すように、レンズ５１の上下方向位置および左右方向位置を変化させずに、レンズ５１を前後方向に移動させることにより、撮像素子３１の受光面３１ａ上で結像する光像（矢印参照）と、撮像素子３１とを相対的に微少変位させることができる。図示しないが、レンズ５１を左右方向に移動させた場合にも、同様に受光面３１ａ上で結像する光像と撮像素子３１とを相対的に微少変位させることが可能である。
【００６６】
また、図８中に実線および２点鎖線で示すように、レンズ５１の前後方向位置および左右方向位置を変位させずに、レンズ５１を上下方向に移動させることにより、マルチフォーカスが可能となる。
【００６７】
図９および図１０は、光像に対する画素の相対移動の一例（それぞれ充填率２５％および充填率１００％）を示す模式図である。光像に対する画素の相対的な移動は、実際は固定された撮像素子３１の画素（ここでは、４つ）に対して光像が微少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水平方向の移動を、静止した光像（被写体１画素）に対して撮像素子３１の画素（画素中心）が移動するように図示している。また、光像については、画素と同様の形状で示しており、ここでは、超解像処理における高解像度空間の画素を1/4画素ピッチサイズのサブピクセルとして規定している。
【００６８】
図９に示す例では、上述のようなレンズ５１の水平方向の移動に基づき、画素中心は、それぞれ矢印で示すように前方、左方、後方の順に1/4画素ピッチの移動量をもって移動する。ここで、１６個のサブピクセルで構成される被写体１画素のうち斜線で埋められた４個のサブピクセル（以下、「有効サブピクセル」という。）が画素中心の移動範囲となり、画素の充填率（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4/16（25%）となる。この場合、斜線で埋められていない１２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。
【００６９】
図１０に示す例では、画素中心について、それぞれ矢印で示すように、3/4画素ピッチの大きさの前方移動、1/4画素ピッチの大きさで左方移動、3/4画素ピッチの大きさの後方移動、1/4画素ピッチの大きさの左方移動、3/4画素ピッチの大きさの前方移動、1/4画素ピッチの大きさの左方移動、3/4画素ピッチの大きさの後方移動が順次実施される。この場合、被写体１画素のうち斜線で埋められた１６個の全てのサブピクセルが画素中心の移動範囲となり、画素の充填率16/16（100%）となる。このように充填率を100%とすることにより、超解像処理の効果を高めることができる。なお、画素中心の移動経路は、図１０に示す場合に限定されず、他の移動経路を採用して充填率を100%としてもよい。
【００７０】
撮像装置２による撮像は、上記のような光像に対する画素の相対的な移動を所定の移動周期に基づき定速度で連続して行わせながら実施される。つまり、各サブピクセルに相当する位置において少しずつずれた複数のフレーム画像が順次生成される。このとき、サブピクセル領域内の所定の撮像基準位置で電荷蓄積が開始され、次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という動作が繰り返される。
【００７１】
なお、本実施形態においては、両凸レンズであるレンズ５１の表面および裏面における屈折の度合いは、光の入射位置によって異なるため、レンズ５１（磁気浮上部５０）の移動量は、光像に対する画素の相対的な移動量と線形関係にはない。しかしながら、レンズ５１の移動量と光像に対する画素の相対的な移動量とに線形性をもたせるようにレンズ５１の特性を定めれば、レンズ５１の構成は複雑になるものの画素ずらし制御がより容易となるという利点がある。
【００７２】
ところで、図１０に示したような光像に対する画素の相対移動は、光学的シフト機構３５と非接触状態（浮上状態）にある磁気浮上部５０の水平方向（前後方向、左右方向）の移動により実現されるが、場合によっては、光軸Ｏを中心とした意図しない磁気浮上部５０（レンズ５１）の回転が生じ得る。そのような回転が生じると、レンズ５１の移動量の制御誤差が大きくなり、画素ずらし制御を高精度に行うことが困難となる。しかしながら、撮像装置２では、次のように、磁気浮上部５０に回転抑制トルクを作用させることにより、そのような回転を抑制可能となっている。
【００７３】
図１１は、磁気浮上部５０に作用する回転抑制トルクの説明図であり、図１２は、磁気浮上部５０の回転角と回転抑制トルクの関係を示すグラフである。図１１（Ａ）は本願発明に係る構成であり、図１１（Ｂ）は比較例である。ここでは、光軸Ｏを中心として水平方向マグネット５３（レンズホルダ５２）が時計回りに僅かに回動した状態を示している。
【００７４】
図１１（Ａ）に示すように、本願発明に係る撮像装置２では、平面視（図５参照）において、水平方向マグネット５３の外側磁極面６５が凹状をなす円弧面として形成され、これに対応する水平方向位置制御部３６の内側磁極面６６が外側磁極面６５と同一の曲率を有する凸状をなす円弧面として形成されている。一方、図１１（Ｂ）に示す比較例では、水平方向マグネット５３の外側磁極面６５および水平方向位置制御部３６の内側磁極面６６は平面として形成されている。ここで、レンズホルダ５２が回動していない初期状態（図５参照）における外側磁極面６５および内側磁極面６６の端部間の間隔（各磁極面を平坦とした場合の間隔Ｌ０）と、比較例の回動前における外側磁極面６５および内側磁極面６６の間の間隔とは同一に設定されている。
【００７５】
上記構成において、図１１（Ａ）では、光軸Ｏを中心とした水平方向マグネット５３の時計回り方向の回動により、その回動を打ち消すように反時計回り方向に斥力Ｆ１による光軸Ｏ回りの回転抑制トルク（Ｆ１×Ｌ１）が自動的に作用する。同様に、図１１（Ｂ）では、水平方向マグネット５３の回動により、その回動を打ち消すように斥力Ｆ２による光軸Ｏ回りの回転抑制トルク（Ｆ２×Ｌ２）が作用する。この場合、距離Ｌ１＞距離Ｌ２となるため、図１２に示すように、（Ａ）本願発明では（Ｂ）比較例に比べて大きな回転抑制トルクを生じさせることが可能となる。比較例では、回動時の磁極面間の距離が本願発明の場合よりも小さくなって斥力Ｆ２が斥力Ｆ１よりも大きくなり得るが、距離Ｌ１、Ｌ２の大小の差が回転抑制トルクに及ぼす影響がより大きいため、本願発明の構成において大きな回転抑制トルクが得られる。
【００７６】
このように、撮像装置２では、水平方向マグネット５３の１つの磁極面と、この磁極面に対向する水平方向位置制御部３６の１つの磁極面とについて、光軸Ｏ方向から見て一方を凸状の円弧面とし、他方を凹状の円弧面とする構成としたため、水平方向マグネットおよび水平方向位置制御部の磁極面を平面とした場合に比べて、光軸Ｏを中心としたレンズの回転が生じた際に、その回転方向と逆方向により大きな回転抑制トルクを発生させることができ、より高精度な画素ずらし制御が可能となる。なお、各水平方向マグネット５３の外側磁極面６５と、これに対応する水平方向位置制御部３６の内側磁極面６６との形状とは、互いに逆の構成としてもよい。
【００７７】
＜第２実施形態＞
図１３は、本発明の第２実施形態に係る光学的シフト機構３５の要部平面図であり、上述の第１実施形態における図５に対応するものである。図１３では、上述の第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号が付されている。また、第２実施形態では、以下で特に言及する事項を除いて第１実施形態の場合と同様として詳細な説明を省略する。
【００７８】
図１３に示すように、第２実施形態に係る光学的シフト機構３５では、水平方向位置制御部３６Ｂ、３６Ｃが永久磁石で構成される点において第１実施形態の場合とは異なる。つまり、対をなす水平方向位置制御部３６Ａ、３６Ｂおよび水平方向位置制御部３６Ｃ、３６Ｄについては、一方を永久磁石で構成することが可能であり、これにより、画素ずらし制御に影響を及ぼすことなく、消費電力を抑えて低コスト化が可能となると共に、水平方向におけるレンズの位置制御が容易となるという利点がある。
【００７９】
＜第３実施形態＞
図１４〜１６は、それぞれ本発明の第３実施形態に係る光学的シフト機構３５および磁気浮上部５０の要部斜視図面図、平面図および部分拡大斜視図である。図１４〜図１６では、上述の第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号が付されている。また、第３実施形態では、以下で特に言及する事項を除いて第１または第２実施形態の場合と同様として詳細な説明を省略する。
【００８０】
磁気浮上部５０において、レンズホルダ５２は、筒部（外周保持部）６１の平面視（図１５参照）の外形（正方形）における４辺の中央からそれぞれ水平方向外側に突設された略直方体状をなす４つの突設部６２Ａ〜６２Ｄを有している。ここで、一対の突設部６２Ａ、６２Ｂ（第１の突設部対）は前後方向に配置され、他の一対の突設部６２Ｃ、６２Ｄ（第２の突設部対）は左右方向に配置されている。なお、各突設部６２Ａ〜６２Ｄの構成（その周辺の構成も含む）は同様であるため、以下では突設部６２Ａに注目して説明する。
【００８１】
図１４および図１６に示すように、突設部６２Ａ内には、前後方向に配置された一対の水平方向マグネット５３Ａａ、５３Ａｂと、上下方向に配置された一対の軸方向マグネット５５Ａａ、５５Ａｂとが設けられている。
【００８２】
右側水平方向マグネット５３Ａａの右方には、水平方向位置制御部３６Ａが配置されている。水平方向位置制御部３６Ａの左側磁極面（ここでは、Ｎ極）は、右側水平方向マグネット５３Ａａの右側磁極面（ここでは、Ｎ極）に対向して配置されており、両者の間には斥力が生じる。
【００８３】
また、左側水平方向マグネット５３Ａｂの左方には、水平位置制御用マグネット７１Ａが設けられている。水平位置制御用マグネット７１Ａは、略直方体状をなす永久磁石からなり、水平方向位置制御部３６Ａとのバランスを考慮して磁力が設定されている。水平位置制御用マグネット７１Ａは、一対の水平方向マグネット５３Ａａ、５３Ａｂを介して水平方向位置制御部３６Ａと左右方向に対をなすように配置されている。左側水平方向マグネット５３Ａｂの左側磁極面（ここでは、Ｎ極）は、水平位置制御用マグネット７１Ａの右側磁極面（ここでは、Ｎ極）に対向して配置されており、両者の間には斥力が生じる。
【００８４】
上側軸方向マグネット５５Ａａの上方には、軸方向位置制御部３８Ａが配置されている。軸方向位置制御部３８Ａの下側磁極面（ここでは、Ｎ極）は、上側軸方向マグネット５５Ａａの上側磁極面（ここでは、Ｎ極）に対向して配置されており、両者の間には斥力が生じる。
【００８５】
また、下側軸方向マグネット５５Ａｂの下方には、軸位置制御用マグネット４０Ａが設けられている。軸位置制御用マグネット４０Ａは略直方体状をなす永久磁石からなり、一対の軸方向マグネット５５Ａａ、５５Ａｂを介して軸方向位置制御部３８Ａと上下方向に対をなすように配置されている。下側軸方向マグネット５５Ａｂの下側磁極面（ここでは、Ｎ極）は、軸位置制御用マグネット４０Ａの上側磁極面（ここでは、Ｎ極）に対向して配置されており、両者の間には斥力が生じる。
【００８６】
また、突設部６２Ａ内には、一対の水平方向マグネット５３Ａａ、５３Ａｂの内方に、それぞれ直方体状をなす永久磁石からなる水平位置検出用マグネット５４Ａおよび軸位置検出用マグネット７２Ａが設けられている。
【００８７】
水平位置検出用マグネット５４Ａの右方には、水平方向磁気センサ３７Ａが設けられている。水平方向磁気センサ３７Ａは、水平方向位置制御部３６Ａの後方に所定の間隔をおいて配置されると共に、水平位置検出用マグネット５４Ａの右側磁極面に対向する。これにより、水平方向磁気センサ３７Ａは、レンズホルダ５２（レンズ５１）の水平方向位置を精度良く検出することが可能である。
【００８８】
軸位置検出用マグネット７２Ａ（図１６参照）の下方には、軸方向磁気センサ３９Ａが設けられている。軸方向磁気センサ３９Ａは、軸位置制御用マグネット４０Ａの後方に所定の間隔をおいて配置されると共に、軸位置検出用マグネット７２Ａの下側磁極面に対向する。これにより、軸方向磁気センサ３９Ａは、レンズホルダ５２（レンズ５１）の軸方向位置を精度良く検出することが可能である。
【００８９】
図１５に示すように、一対の突設部６２Ａ、６２Ｂにそれぞれ対応する水平方向位置制御部３６Ａ、３６Ｂは同一方向（左右方向）に両磁極が配置されている。また、他の一対の突設部６２Ｃ、６２Ｄにそれぞれ対応する水平方向位置制御部３６Ｃ、３６Ｄは、光軸Ｏを中心に水平方向位置制御部３６Ａ、３６Ｂを時計回り方向に９０°回転させた位置にあり、ともに同一方向（前後方向）に両磁極が配置されている。
【００９０】
つまり、上述の第１および第２実施形態では、図５および図１３に示したように、磁極方向が１軸上に配置された２つの水平方向位置制御部（水平方向位置制御部Ａ、Ｂまたは水平方向位置制御部Ｃ、Ｄ）によって、一方向における磁気浮上部５０（レンズ５１）の移動を行う構成であるが、第３実施形態では、図１５に示すように、磁極方向が互いに平行（２軸上）かつレンズを介して離間して配置された２つの水平方向位置制御部（水平方向位置制御部Ａ、Ｂまたは水平方向位置制御部Ｃ、Ｄ）によって、一方向における磁気浮上部５０の移動を行う構成である。これにより、第３実施形態では、光軸Ｏ回りのレンズ５１の回動をより効果的に抑制することができ、より高精度でかつ安定した画素ずらし制御が可能となる。ここでは、４つの突設部を設けた構成としたが、突設部の数を更に増大させた構成も可能である。
【００９１】
また、第３実施形態では、光軸Ｏ回りのレンズ５１の回動量を小さくできるため、第１および第２実施形態の場合と比較して水平方向磁気センサ３７Ａを水平方向位置制御部３６Ａの近傍に配置する必要がなくなり、水平方向磁気センサ３７Ａは、水平方向位置制御部３６Ａの磁界の影響を受けなくなる程度まで水平方向磁気センサ３７Ａとの距離を確保して、検出精度を高めることが可能となる。
【００９２】
本発明を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。例えば、上記実施形態では、光学的シフト機構と磁気浮上部とを磁石の斥力を利用して非接触状態に保持する構成としたが、磁石の吸引力を利用してもよい。また、永久磁石や電磁石の構成は、上記実施形態に限定されず、少なくとも同様の機能を果たし得る限りにおいて周知の構成を適宜採用することができる。なお、上記実施形態に示した本発明に係る撮像装置およびこれを備えた撮像システムの各構成要素は、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】
【００９３】
本発明に係る撮像装置およびこれを備えた撮像システムは、高い精度を維持しつつ長時間安定して画素ずらし制御を行うことを可能とし、画素ずらしによって取得した複数の低解像度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およびこれを備えた撮像システムとして有用である。
【符号の説明】
【００９４】
１  ネットワークカメラシステム（撮像システム）
２  撮像装置
３  画像処理装置
３１  撮像素子
３５  光学的シフト機構
５１  レンズ
５２  レンズホルダ
３６Ａ〜３６Ｄ  水平方向位置制御部
３７Ａ〜３７Ｄ  水平方向磁気センサ
３８Ａ〜３８Ｄ  軸方向位置制御部
３９Ａ〜３９Ｄ  軸方向磁気センサ
４０Ａ〜４０Ｄ  軸位置制御用マグネット
５３Ａ〜５３Ｄ  水平方向マグネット
５４Ａ〜５４Ｄ  水平位置検出用マグネット
５５Ａ〜５５Ｄ  軸方向マグネット
６５  外側磁極面（凹状をなす円弧面）
６６  内側磁極面（凸状をなす円弧面）
【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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