(57)【要約】【課題】画素密度が低くコストが低い撮像素子を用い、解像度の高い画像を得る撮像装置を提供する。【解決手段】被写体５を撮像する撮像素子２１と、撮像素子２１の受光面に形成される遮光膜２６と、撮像素子２１を１画素より小さい単位ずつをずらした複数の撮像位置に段階的に移動させる駆動部３と、撮像素子２１の撮像によって得られる撮像情報を取得する記憶部７と、撮像位置ごとに算出した撮像情報の違いに基づき、被写体５の画素情報を１画素より小さい単位で算出する制御部４と、算出された画素情報を被写体の位置と対応付けて画像情報として記憶する記憶部７と、を備えた。【選択図】図１
2013051467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの入射光を変換して１画素分の画素情報を取得する画素情報取得領域を、縦方向及び横方向に配列して複数有する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面に形成される遮光膜であって、前記複数の画素情報取得領域における縦方向の１画素に満たない幅の一端の行と横方向の１画素に満たない幅の一端の列との少なくとも一方の領域を覆う遮光膜と、
前記撮像素子を、１画素より小さい単位ずつずらした複数の撮像位置に段階的に移動させる駆動部と、
前記撮像素子が前記駆動部によって前記撮像位置に移動するごとに前記撮像素子の撮像によって得られる撮像情報を取得する撮像情報取得部と、
前記撮像情報取得部によって前記撮像位置ごとに取得した撮像情報の違いに基づき、前記被写体の画素情報を１画素より小さい単位で算出する画素情報算出部と、
前記画素情報算出部によって算出された画素情報を前記被写体の位置と対応付けて画像情報として記憶する画像情報記憶部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体からの入射光を変換して１画素分の画素情報を取得する画素情報取得領域を、縦方向及び横方向に配列して複数有する撮像素子と、前記撮像素子の受光面に形成される遮光膜であって、前記複数の画素情報取得領域における縦方向の１画素に満たない幅の一端の行と横方向の１画素に満たない幅の一端の列との少なくとも一方の領域を覆う遮光膜と、を備えた撮像装置を用いて被写体を撮像する撮像方法であって、
駆動部によって、前記撮像素子を、１画素より小さい単位ずつずらした複数の撮像位置に段階的に移動させるステップと、
撮像情報取得部によって、前記撮像素子が前記駆動部によって前記撮像位置に移動するごとに前記撮像素子の撮像によって得られる撮像情報を取得するステップと、
画素情報算出部によって、前記撮像情報取得部によって前記撮像位置ごとに取得した撮像情報の違いに基づき、前記被写体の画素情報を１画素より小さい単位で算出するステップと、
画像情報記憶部によって、前記画素情報算出部によって算出された画素情報を前記被写体の位置と対応付けて画像情報として記憶するステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を撮像する撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品や金型、治具等の形状を測定し、測定結果に基づき製造装置等の調整を行っている。このような作業において、高解像度の固体撮像素子を搭載した撮像装置が用いられる。固体撮像素子として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子等が挙げられる。
また、特許文献１には、限られた画素数の撮像素子を用いて高い解像度を得るため、受光面を振動させる固体撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１８９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、撮像装置の解像度は、一般的に、撮像素子の有効画素数に応じて増加する。しかし、撮像素子の有効画素数を向上するためには、通常、撮像素子が有する受光素子の画素密度を増加する必要がありコストがかかる。一方で、受光素子の数を増やさずに解像度を向上させることを目的として、受光素子の画素密度が高い撮像範囲の狭い撮像素子を用い、撮像する被写体を複数の部分に分割し、撮像素子を移動させながら被写体の部分ごとに複数回撮影を繰り返す方法がある。この場合、得られた画像を、相対的な位置関係を確認しながら、繋ぎ合わせる必要があるため、繋ぎ合わせる画像同士の相対的な位置関係を計算しなければならない。撮像素子の移動距離が増大すると、移動によって生じる位置ズレを考慮して、画素間の相関を計算する必要が生じ、ここでも誤差が発生し易くなるという課題があった。
【０００５】
特許文献１に開示された固体撮像装置は、例えば、インターライン転送方式において、感光部に蓄積された信号電荷を信号ブランキング期間に垂直ＣＣＤレジスタに転送し、次のフィールド有効期間中に読み出すものであるが、解像度を向上するための詳細については示されていない。
【０００６】
そこで本発明は、上述の課題を鑑みて、画素密度が低くコストが低い撮像素子を用い、解像度の高い画像を得る撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、被写体（例えば、後述の被写体５）からの入射光を変換して１画素分の画素情報を取得する画素情報取得領域（例えば、後述の画素情報取得領域Ｐ（１，１）〜Ｐ（ｉ，ｊ））を、縦方向及び横方向に配列して複数有する撮像素子（例えば、後述の撮像素子２１）と、前記撮像素子の受光面に形成される遮光膜（例えば、後述の遮光膜２６）であって、前記複数の画素情報取得領域における縦方向の１画素に満たない幅の一端の行と横方向の１画素に満たない幅の一端の列との少なくとも一方の領域を覆う遮光膜と、前記撮像素子を、１画素より小さい単位ずつずらした複数の撮像位置（例えば、後述の基本位置［１］〜移動位置［４］）に段階的に移動させる駆動部（例えば、後述の駆動部３）と、前記撮像素子が前記駆動部によって前記撮像位置に移動するごとに前記撮像素子の撮像によって得られる撮像情報（例えば、後述の出力値）を取得する撮像情報取得部（例えば、後述の記憶部７）と、前記撮像情報取得部によって前記撮像位置ごとに取得した撮像情報の違いに基づき、前記被写体５の画素情報（例えば、後述の画素値）を１画素より小さい単位で算出する画素情報算出部（例えば、後述の制御部４）と、前記画素情報算出部によって算出された画素情報を前記被写体の位置と対応付けて画像情報として記憶する画像情報記憶部（例えば、後述の記憶部７）と、を備えたことを特徴とする撮像装置（例えば、後述の撮像装置１０）を提供することである。
【０００８】
本発明の第１の態様によると、画素密度が低くコストが低い撮像素子を用い、解像度の高い画像を得ることができる。
また、撮像素子の受光面に遮光膜が形成されるので、撮像素子の受光エリアと遮光膜との境界近傍に入射する光からは、撮像素子の遮光エリアへの回折光が生じ難くなる。また、撮像素子の受光エリアと遮光膜との境界近傍から撮像素子の遮光エリアに直接入射する迷光が生じ難くなる。このため、撮像素子の遮光エリアのノイズの影響を低減することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、被写体（例えば、後述の被写体５）からの入射光を変換して１画素分の画素情報を取得する画素情報取得領域（例えば、後述の画素情報取得領域Ｐ（１，１）〜Ｐ（ｉ，ｊ））を、縦方向及び横方向に配列して複数有する撮像素子（例えば、後述の撮像素子２１）と、前記撮像素子の受光面に形成される遮光膜（例えば、後述の遮光膜２６）であって、前記複数の画素情報取得領域における縦方向の１画素に満たない幅の一端の行と横方向の１画素に満たない幅の一端の列との少なくとも一方の領域を覆う遮光膜と、を備えた撮像装置（例えば、後述の撮像装置１０）を用いて被写体を撮像する撮像方法であって、駆動部（例えば、後述の駆動部３）によって、前記撮像素子を、１画素より小さい単位ずつずらした複数の撮像位置（例えば、後述の基本位置［１］〜移動位置［４］）に段階的に移動させるステップと、撮像情報取得部（例えば、後述の記憶部７）によって、前記撮像素子が前記駆動部によって前記撮像位置に移動するごとに前記撮像素子の撮像によって得られる撮像情報（例えば、後述の出力値）を取得するステップと、画素情報算出部（例えば、後述の制御部４）によって、前記撮像情報取得部によって前記撮像位置ごとに取得した撮像情報の違いに基づき、前記被写体の画素情報（例えば、後述の画素値）を１画素より小さい単位で算出するステップと、画像情報記憶部（例えば、後述の記憶部７）によって、前記画素情報算出部によって算出された画素情報を前記被写体の位置と対応付けて画像情報として記憶するステップと、を含むことを特徴とする撮像方法を提供することである。
【００１０】
本発明の第２の態様によっても、上記撮像装置の発明と同様な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素密度が低くコストが低い撮像素子を用いて高画素の画像を取得することができる。よって設備に費用をかけず、解像度の高い画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の概略図である。
【図２】図１の撮像装置を構成する撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の撮像装置を構成する撮像部の概略図である。
【図４】図３の撮像装置を構成する撮像素子と遮光膜との関係を示す図である。
【図５】撮像素子と遮光部位との関係を説明する図である。
【図６】遮光膜を形成した撮像素子の一例を示す図である。
【図７】図６の撮像素子を駆動することにより生成可能な被写体に対するパターンを示す図である。
【図８】図６の撮像素子の端部を形成する画素情報取得領域と遮光膜との関係を示す図である。
【図９】被写体の画像情報領域を示す図である。
【図１０】図７の撮像素子の複数の画素情報取得領域の基本位置［１］における出力値と遮光膜との関係を示す図である。
【図１１】図７の撮像素子の最上部を構成する複数の画素情報取得領域の移動位置［２］における出力値と遮光膜との関係を示す図である。
【図１２】図７の撮像素子の最左部を構成する複数の画素情報取得領域の移動位置［３］における出力値と遮光膜との関係を示す図である。
【図１３】図７の撮像素子の最上部を構成する複数の画素情報取得領域の移動位置［４］における出力値と遮光膜との関係を示す図である。
【図１４】図７の撮像素子によって取得された被写体の画素情報を示す図である。
【図１５】図２の撮像装置が実行する画像情報を取得する処理のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１〜図１５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の概略について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の概略図であり、図２は、本実施の形態に係る撮像装置の撮像素子の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示す撮像装置１０は、被写体５を撮影して電気信号に変換する撮像素子２１を含む撮像部２と、撮像素子２１を駆動する駆動部３と、撮像素子２１、撮像部２及び駆動部３を制御する制御部４と、撮像部２によって撮像された被写体５の画像データを記憶する記憶部７と、画像データに基づいて被写体５の画像を表示する表示部８と、を含む。
【００１６】
撮像部２は、撮像素子２１の他、被写体５からの光を後述する撮像位置に配置された撮像素子２１に結像させる不図示の撮像レンズを含む。撮像位置に配置された撮像素子２１は、撮像レンズによって結像される被写体５からの入射光を電気信号に変換する。撮像素子２１は、撮像レンズによって自身に投影されて結像される被写体５を光電変換する受光素子を複数備えたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子等によって構成される。撮像部２は撮像手段の機能を有する。
【００１７】
駆動部３は、撮像素子２１を、被写体５を撮像するために適切な撮像位置に駆動する。駆動部３の詳細については後述する。
【００１８】
本実施の形態では、制御部４と記憶部７と表示部８とは、コンピュータ９の一部として構成される。制御部４は、図示を省略するが、撮像装置１０が各種機能を実行するためのプログラムが記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行して撮像装置１０の各種機能を実現するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵが各種の処理を実行する上において必要なデータ等が適宜記憶されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等とによって構成される。
【００１９】
制御部４は、駆動部３を制御して撮像素子２１を移動させ、撮像素子２１を撮像位置に配置する。さらに、制御部４は、撮像素子２１から出力される電気信号を処理して、画像データ（画像情報）を生成し、生成した画像データを記憶部７に記憶する。さらに制御部４は、生成した画像データに基づいて表示部８に撮像素子２１が撮像した画像を表示する。また、制御部４は、撮像素子２１から出力される電気信号を処理する際に、後述する演算処理を実行する。
【００２０】
表示部８は、液晶ディスプレイ等によって構成される。記憶部７は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びハードディスク等によって構成される。
【００２１】
［撮像素子の構成］
次に、図２を参照して、撮像素子２１の基本構成について説明する。撮像素子２１は、二次元に配列された複数の受光素子から構成されている。受光素子の各々は所定の面積を有する受光面を含む。受光素子の各々は、この受光面に入射光を受光すると光電変換を実行して、受光面あたりの受光量に応じて、１画素に相当する信号電荷を生成する。この受光素子の各々が有する受光面を、以後、「画素情報取得領域」と呼ぶ。このため、この受光素子を二次元に配列して形成される撮像素子２１が有する受光面全体は、受光素子ごとに、各々が１画素に相当する信号電荷を発生する複数の画素情報取得領域に分割することができる。
【００２２】
図２に示すように、撮像素子２１の受光面を形成する画素情報取得領域の数によって撮像素子２１の総画素数は決定される。例えば、ｉ，ｊを任意の自然数とすると、横方向に配設された画素情報取得領域の数、すなわち、横画素数をｉ、縦方向に配設された画素情報取得領域の数、すなわち、縦画素数をｊとすると、この撮像素子２１の総画素数はｉ×ｊとなる。また、画素情報取得領域は、受光素子の受光面に相当する。
【００２３】
すなわち、撮像素子２１は、受光素子Ｕ（１，１）、Ｕ（２，１）、Ｕ（３，１）、・・・・、Ｕ（１，２）、Ｕ（１，３）、・・・・、Ｕ（ｉ，ｊ）を有する。受光素子Ｕ（１，１）、Ｕ（２，１）、Ｕ（３，１）、・・・・、Ｕ（１，２）、Ｕ（１，３）、・・・・、Ｕ（ｉ，ｊ）の各々が形成する画素情報取得領域をそれぞれ、画素情報取得領域Ｐ（１，１）、Ｐ（２，１）、Ｐ（３，１）、・・・・、Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）、・・・・、Ｐ（ｉ，ｊ）として表す。
【００２４】
ここで、図２では不図示であるが、撮像素子２１の一部は、撮像素子２１に入射する光の一部を遮光するように形成された遮光膜２６で覆われている。つまり、遮光膜２６が、撮像素子２１の受光面の一部に形成されている。
【００２５】
図４（Ａ）に、本実施の形態の撮像素子２１と遮光膜２６との関係を示す。図４（Ａ）に示すように、本実施の形態では、撮像素子２１の受光エリアの一部に直接遮光膜２６が形成され遮光エリアを設けている。すなわち、遮光膜２６は、撮像素子２１の保護膜２８の内部に、撮像素子２１の表面に貼り付けて形成されている。このため、受光エリアに入射する光Ｌ１と保護膜２８に入射する光Ｌ２には通常の吸収と反射が行われる。また、受光エリアと遮光膜２６との境界近傍に入射する光からは、撮像素子２１の遮光エリアへの回折光が生じ難い。また、受光エリアと遮光膜２６との境界近傍から撮像素子２１の遮光エリアに直接入射する迷光が生じ難い。このため、撮像素子２１の遮光エリアのノイズの影響を低減することができる。
【００２６】
参考までに、図４（Ｂ）に、従来の撮像素子２１と遮光板６との関係を示す。遮光板６は撮像素子２１を覆う保護膜２８の上方に配置される。このため、撮像素子２１と遮光板６との間には一定の距離がある。したがって、遮光板６の境界部に入射する光Ｌ３により生じる回折光ＬＳ１、ＬＳ２は大きくなり、撮像素子２１の遮光エリアに入射してノイズの原因になる。また、遮光板６の境界部から撮像素子２１の遮光エリアに直接入射する迷光Ｌ４が生じ、ノイズの原因になる。
【００２７】
このように、遮光板６に代えて、図４（Ａ）に示すような遮光膜２６を設けることにより、遮光により生じる可能性のあった回折光及び迷光が軽減される。
【００２８】
撮像素子に遮光膜を形成する場合の一例について説明する。例えば、撮像素子は図５に示すように使用されてきた。有効画素信号が第１フィールドと第２フィールドと併せて４９３ラインあるとする。第１フィールドで、有効画素信号の１番目のラインと２４８番目のラインは、フィールド読み出しの片側の画素信号に光学的黒が含まれるため、実質的には活用されていない。さらに、右側に位置する水平の４０画素の光学的黒も、撮像素子２１の受光エリアに光が入射しないように遮光されている。水平の４０画素の信号は映像信号の黒基準に使われている。左側に位置する２２画素分の水平空送り信号は、暗電流成分が少ないため、画素信号に含まれる暗電流の大きさを見る基準として使われてきた。
【００２９】
このように、黒補正として遮光された画素は存在したが、１画素の数分の１に相当する単位で意図的に光の受光を制御するためには使用されて来なかった。本実施の形態では、例えば、撮像素子の中でこの黒補正や暗電流測定で使用されてきた部分に、１画素の数分の１に相当する単位で入射光を遮光する遮光膜２６を形成する。このようにして、従来注目されてこなかった撮像素子の周辺部分を有効活用する。
【００３０】
遮光膜２６が形成された撮像素子２１の一例を図６に示す。遮光膜２６は撮像素子２１を１画素の任意の数分の１に相当する単位で遮光するように形成すればよい。ここでは、本実施の形態として、１画素を４分割して画素情報を得る場合を例に説明する。
【００３１】
撮像素子２１は、撮像素子２１の最端部を形成する縦横の２辺にＬ字型の遮光膜２６が形成されている。ここでは、上側と左側の２辺を遮光するようになっているが、縦横２辺であればどの辺を遮光しても構わない。なお、本発明としては、少なくとも縦横２辺のうち少なくとも一方であってもよい。つまり、本発明の遮光膜は、複数の画素情報取得領域における縦方向の１画素に満たない幅の一端の行と横方向の１画素に満たない幅の一端の列との少なくとも一方の領域を覆う。
【００３２】
このＬ字型の遮光膜２６によって撮像素子２１の最左上端部を形成する画素情報取得領域Ｐ（１，１）は４分の３画素分が遮光され、画素情報取得領域Ｐ（２，１）、Ｐ（３，１）、Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）は、２分の１（４分の２）画素分だけ遮光されることになる。残りの画素情報取得領域Ｐ（２，２）、Ｐ（３，２）、Ｐ（２，３）、Ｐ（３，３）は遮光されない。
【００３３】
ここでは、理解を容易にするため、９個の画素情報取得領域のみについて説明したが、撮像素子２１が有する画素情報取得領域の数は任意である。遮光膜２６は、撮像素子２１をサブピクセルの単位で同様のパターンで遮光するように形成されていればよい。すなわち、図６のケースでは、遮光膜２６は、撮像素子２１の左端部と上端部とを遮光するように形成されていればよい。
【００３４】
［撮像部の構成］
図３に戻って、本実施の形態に係る撮像装置１０では、撮像部２は撮像素子２１を備えている。駆動部３は制御部４の制御に基づいて撮像素子２１を複数の撮像位置に駆動する。ここで、撮像素子２１は、入射光を適切に受光し、被写体を撮像可能な撮像ポイントＦに配置される。駆動部３は、撮像ポイントＦに位置する撮像素子２１を、入射光に対して垂直な面の方向Ｘ、Ｙにサブピクセルの単位で移動させる（図３（Ｂ）参照）。すなわち、駆動部３は、撮像素子２１を、１画素より小さい単位ずつずらした複数の撮像位置に段階的に移動させる。駆動部３の駆動機構は、圧電素子アクチュエータ、距離センサ等により構成することができる。
【００３５】
図７に、駆動部３により図６の撮像素子２１を駆動することにより画素情報取得領域が取り得る被写体５に対する複数の撮像位置を示す。
【００３６】
撮像ポイントＦに配置された撮像素子２１は、駆動部３により被写体５からの入射光に対して垂直な面の方向Ｘ、Ｙにサブピクセルの単位で移動して、所定の撮像位置に設定される。駆動部３が撮像素子２１を入射光に対して垂直な面の方向に移動させることによって、様々なパターンを形成することができる。撮像素子２１が入射光に対して垂直な面の方向Ｘ、Ｙにサブピクセルの単位で移動して図７に示すパターンＩ〜ＩＶのそれぞれに相当する撮像情報を取得する場合について説明する。
図７に、パターンＩ〜ＩＶ毎の撮像素子２１の位置を示す図７（Ａ）〜図７（Ｄ）と、パターンＩ〜ＩＶに相当する撮像情報を取得するために必要な、撮像素子２１のパターンＩを基準とする移動方向と移動量（位相ズレ量）の表を示す図７（Ｅ）とを示す。
【００３７】
図７（Ａ）及び図７（Ｅ）に示すように、撮像素子２１は基本位置では、パターンＩにおける撮像情報を取得することができる。この位置を基本位置［１］とする。
【００３８】
さらに、図７（Ｂ）及び図７（Ｅ）に示すように、撮像素子２１は基本位置［１］よりＸ軸に沿って紙面右方向に２分の１ピクセルに相当する距離だけ移動することにより、パターンＩＩにおける撮像情報を取得することができる。この位置を移動位置［２］とする。
【００３９】
また、図７（Ｃ）及び図７（Ｅ）に示すように、撮像素子２１は、基本位置［１］よりＹ軸に沿って紙面下方向に２分の１ピクセルに相当する距離だけ移動することにより、パターンＩＩＩにおける撮像情報を取得することができる。この位置を移動位置［３］とする。
【００４０】
さらに、図７（Ｄ）及び図７（Ｅ）に示すように、撮像素子２１は基本位置よりＸ軸に沿って紙面右方向に２分の１ピクセル、Ｙ軸に沿って紙面下方向に２分の１ピクセルに相当する距離だけ移動することにより、パターンＩＶにおける撮像情報を取得することができる。この位置を移動位置［４］とする。
【００４１】
このように、遮光膜２６が形成された撮像素子２１を入射光に対して垂直の方向にサブピクセルの単位で移動させることによって、撮像素子２１はサブピクセルの単位でずれた撮像情報を得ることができる。
【００４２】
遮光膜２６を用いた場合と同様に、他の遮光膜を用いることにより、１画素を４分割した画素情報を得るのみならず、１画素を任意の自然数の整数倍に分割した画素情報を得ることができる。例えば、Ｘ、Ｙを任意の自然数とすると、１画素をＸ×Ｙ分割することが可能である。例えば、１画素を９分割して画素情報を得る遮光膜の構成としてもよい。
【００４３】
［撮像処理］
このようにして構成された撮像素子２１を用いて、被写体を効率的に撮像する処理について、以下、図８から図１４を参照して説明する。
【００４４】
図８に、最初に被写体５を撮像素子２１のパターンＩ〜ＩＶを用いて撮像する際に遵守すべき、撮像素子２１に形成された遮光膜２６と撮像素子２１の端部を形成する画素情報取得領域と、撮像素子２１に結像される被写体５との間の位置関係を示す。
【００４５】
図８（１）に示すように、例えば、撮像素子２１において遮光膜２６は、撮像素子２１の最端部を形成する少なくとも２辺を部分的に遮光するように形成されている。図８（１）右側に、撮像素子２１の最左上端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）と遮光膜２６との関係を拡大してより詳細に示す。撮像素子２１の実線で囲まれた部分が撮像素子２１の最左上端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）を表している。画素情報取得領域Ｐ（１，１）は、撮像素子２１の最左上端部に入射する光を受光すると、１画素分に相当する画素情報を取得して出力するようになっている。図８（１）に示す位置において、遮光膜２６は、画素情報取得領域Ｐ（１，１）に入射する光のうち、上端部及び左端部のそれぞれ１画素の４分の３相当が遮光されるように配置されている。このため、画素情報取得領域Ｐ（１，１）は、実際には１画素の４分の１相当のサブピクセル単位の画素情報を出力することになる。
【００４６】
同様に、Ｌ字型の遮光膜２６は、撮像素子２１に結像される被写体５のうち、撮像素子２１の画素情報取得領域Ｐ（１，１）を有する２辺に相当する画素情報取得領域Ｐ（１，１）以外の画素情報取得領域に対しても、縦方向及び横方向にそれぞれ１画素の２分の１相当が遮光されるように配置される。この結果、図８（２）に示す位置において、遮光膜２６は同様に、最端部の縦方向及び横方向の２辺を形成する画素情報取得領域、すなわち、上端部の画素情報取得領域Ｐ（２，１）、Ｐ（３，１）、・・・・、Ｐ（ｉ，１）、及び左端部の画素情報取得領域Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）、・・・・、Ｐ（１，ｊ）に対しても、上端部及び左端部に入射する光のうち、それぞれ１画素の２分の１相当を遮光する。したがって、画素情報取得領域Ｐ（２，１）、Ｐ（３，１）、・・・・、Ｐ（ｉ，１）、及び画素情報取得領域Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）、・・・・、Ｐ（１，ｊ）は、実際には１画素の２分の１相当のサブピクセル単位の画素情報を出力することになる。
【００４７】
続いて、本実施の形態の撮像処理について説明する。本実施の形態では、駆動部３を制御して、撮像素子２１を、遮光膜２６が覆った残りの１画素に満たない単位（１画素の４分の１）ずつを段階的にずらした複数の撮像位置に移動して被写体５を撮影する処理を、それぞれ遮光膜２６が覆った残りの１画素に満たない単位（１画素の４分の１）で１画素分撮像するまで段階的に繰り返して被写体５を撮像する。つまり、本実施の形態では、デフォルトを入れて被写体５を４回撮像する。
【００４８】
＜最端部の画素情報取得領域に着目した処理＞
まず、理解を容易にするため、被写体５を撮像する撮像素子２１のパターンＩ〜ＩＶを用いるように各所定の撮像位置に設定する動作と、撮像素子２１のパターンＩ〜ＩＶからの出力値との関係を、最端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）と被写体５に着目して説明する。本実施の形態では、撮像素子２１のパターンＩ〜ＩＶによって、４つの異なる撮像情報が得られる。
【００４９】
以下の処理では、最左上端部の１画素の４分の１に規定した、画素情報取得領域Ｐ（１，１）のサブピクセルの小領域に着目して考える。これにより、撮像素子２１のパターンＩ〜ＩＶの撮像位置ごとに取得した４つの撮像情報の違いに基づき、被写体５の画素情報を１画素より小さい単位で算出する。
図９に、撮像素子２１によって撮像される被写体５の画像情報領域を示す。図９に示すように、撮像される被写体５は、１画素の４分の１ごとの画像情報領域ｇ（ｍ，ｎ）で区画される。ここで、ｍ，ｎは０から始まる整数であり、総数ｍ，ｎは画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）におけるｉ，ｊの２倍の数となる。なお、画像情報領域ｇ（ｍ，ｎ）におけるｍ又はｎが０のときは、被写体５の撮像範囲から外れた部分の領域である。
駆動部３は、最端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）での撮像が画像情報領域ｇ（１，１）、ｇ（２，１）、ｇ（１，２）、ｇ（２，２）のそれぞれとなるように、撮像素子２１を所定の撮像位置に移動させながら、遮光膜２６を用いて１画素の４分の１に対応する単位で縦方向と横方向の画素情報領域を切り替える。
【００５０】
結果として、横方向には、最端部の被写体５における画像情報領域ｇ（１，１）に連なる縦方向に配列された一行の画像情報領域が１画素に相当する領域分を撮像するまで、また、縦方向には、最端部の被写体５における画像情報領域ｇ（１，１）に連なる横方向に配列された一列の画像情報領域が１画素に相当する領域分を撮像するまで、撮像素子２１をパターンＩ〜ＩＶとなるように、所定の位置に移動させる。したがって、遮光膜２６を用いて１画素の４分の１に対応する単位で縦方向と横方向の左上端部の被写体５が１画素分撮像されるまで変更されることになる。
【００５１】
まず、撮像素子２１は最左上端部の１画素の４分の３のサブピクセルに相当する領域を遮光膜２６によって遮光した状態の画素情報取得領域Ｐ（１，１）で画像情報領域ｇ（１，１）を撮像する。この時の撮像素子２１の被写体５に対する位置を基本位置［１］とする。
【００５２】
図１０は、基本位置［１］における撮像素子２１の位置と被写体５との関係を、最左上端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）に着目して示す図である。このように最左上端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の上部と左部がそれぞれ１画素分４分の３に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。
画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値をａ（１，１）として記憶部７に記憶する。さらに、この時の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値ａ（１，１）を被写体５の最左上端部の領域の画像情報領域ｇ（１，１）の画素値Ａ（１，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（２，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（２，１）の出力値をａ（２，１）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の出力値をａ（ｉ，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（１，２）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，２）の出力値をａ（１，２）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の出力値をａ（１，ｊ）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）及び画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）以外の遮光膜２６によって遮光されていない画素情報取得領域の部分も撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）の出力値をａ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
【００５３】
続いて、撮像素子２１の位置を基本位置［１］から右方向に被写体５に対して１画素の２分の１画素分に相当する距離シフトして撮像する。すなわち、撮像素子２１は最左上端部の１画素の４分の３のサブピクセルに相当する領域を遮光膜２６によって遮光した状態の画素情報取得領域Ｐ（１，１）で画像情報領域ｇ（２，１）を撮像する。この時の撮像素子２１の被写体５に対する位置を移動位置［２］とする。
【００５４】
図１１は、このように撮像素子２１を基本位置［１］から右方向に、撮像素子２１に結像される被写体５の画像情報領域が、２分の１画素分に相当する距離ｈシフトするように移動した時の撮像素子２１と被写体５との関係を示す図である。
この時の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値ｂ（１，１）を記憶部７に記憶する。この時の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値ｂ（１，１）を被写体５の左上部の画像情報領域ｇ（２，１）の画素値Ｂ（１，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（２，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（２，１）の出力値をｂ（２，１）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の出力値をｂ（ｉ，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（１，２）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，２）の出力値をｂ（１，２）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の出力値をｂ（１，ｊ）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）及び画素情報取得部領域（１，ｊ）以外の遮光膜２６によって遮光されていない画素情報取得部領域の部分も撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）の出力値をｂ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
【００５５】
さらに、
ａ（２，１）−Ｂ（１，１）＝Ａ（２，１）として、
この値Ａ（２，１）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から右方向に３番目の画像情報領域ｇ（３，１）の画素値Ａ（２，１）として記憶部７に記憶する。
これに加え、
ｂ（２，１）−Ａ（２，１）＝Ｂ（２，１）として、
この値Ｂ（２，１）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から右方向に４番目の画像情報領域ｇ（４，１）の画素値Ｂ（２，１）として記憶部７に記憶する。
【００５６】
このように、Ａ（ｉ，１）は、
ａ（ｉ，１）−Ｂ（ｉ−１，１）＝Ａ（ｉ，１）として、
Ｂ（ｉ，１）は、
ｂ（ｉ，１）−Ａ（ｉ，１）＝Ｂ（ｉ，１）として、
この値Ａ（ｉ，１）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から右方向にｍ＝２ｉ番目の画像情報領域ｇ（ｍ，１）の画素値Ａ（ｉ，１）として記憶部７に記憶する。またこの値Ｂ（ｉ，１）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から右方向にｍ＝２ｉ−１番目の画像情報領域ｇ（ｍ，１）の画素値Ｂ（ｉ，１）として記憶部７に記憶する。
【００５７】
続いて、撮像素子２１の位置を基本位置［１］から下方向に被写体５に対して１画素の２分の１画素分に相当する距離シフトして撮像する。すなわち、撮像素子２１は最左上端部の１画素の４分の３のサブピクセルに相当する領域を遮光膜２６によって遮光した状態の画素情報取得領域Ｐ（１，１）で画像情報領域ｇ（１，２）を撮像する。この時の撮像素子２１の被写体５に対する位置を移動位置［３］とする。
【００５８】
図１２は、このように撮像素子２１を基本位置［１］から下方向に、撮像素子２１に結像される被写体５の画像情報領域が、２分の１画素分に相当する距離ｈシフトするように移動した時の撮像素子２１と被写体５との関係を示す図である。
この時の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値ｃ（１，１）を記憶部７に記憶する。この時の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値ｃ（１，１）を被写体５の左上部の画像情報領域ｇ（１，２）の画素値Ｃ（１，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（２，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（２，１）の出力値をｃ（２，１）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の出力値をｃ（ｉ，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（１，２）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，２）の出力値をｃ（１，２）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の出力値をｃ（１，ｊ）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）及び画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）以外の遮光膜２６によって遮光されていない画素情報取得領域の部分も撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）の出力値をｃ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
【００５９】
さらに、
ａ（１，２）−Ｃ（１，１）＝Ａ（１，２）として、
この値Ａ（１，２）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から下方向に３番目の画像情報領域ｇ（１，３）の画素値Ａ（１，２）として記憶部７に記憶する。
これに加え、
ｃ（１，２）−Ａ（１，２）＝Ｃ（１，２）として、
この値Ｃ（１，２）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から下方向に４番目の画像情報領域ｇ（１，４）の画素値Ｃ（１，２）として記憶部７に記憶する。
【００６０】
このように、Ａ（１，ｊ）は、
ａ（１，ｊ）−Ｃ（１，ｊ−１）＝Ａ（１，ｊ）として、
Ｃ（１，ｊ）は、
ｃ（１，ｊ）−Ａ（１，ｊ）＝Ｃ（１，ｊ）として、
この値Ａ（１，ｊ）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から下方向にｎ＝２ｊ番目の画像情報領域ｇ（１，ｎ）の画素値Ａ（１，ｊ）として記憶部７に記憶する。またこの値Ｃ（１，ｊ）を撮影して得られた被写体５の最左上端部から下方向にｎ＝２ｉ−１番目の画像情報領域ｇ（１，ｎ）の画素値Ｃ（１，ｊ）として記憶部７に記憶する。
【００６１】
さらに、撮像素子２１の位置を基本位置［１］から右下方向に被写体５に対して１画素の２分の１画素分に相当する距離シフトして撮像する。すなわち、撮像素子２１は最左上端部の１画素の４分の３のサブピクセルに相当する領域を遮光膜２６によって遮光した状態の画素情報取得領域Ｐ（１，１）で画像情報領域ｇ（２，２）を撮像する。この時の撮像素子２１の被写体５に対する位置を移動位置［４］とする。
【００６２】
図１３は、このように撮像素子２１を基本位置［１］から右下方向に、撮像素子２１に結像される被写体５の画像情報領域が、それぞれ２分の１画素分に相当する距離ｈシフトするように移動した時の撮像素子２１と被写体５との関係を示す図である。
この時の画素情報取得領域Ｐ（１、１）の出力値をｄ（１，１）として記憶部７に記憶する。この時の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の出力値ｄ（１，１）を被写体５の左上部の画像情報領域ｇ（２，２）の画素値Ｄ（１，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（２，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（２，１）の出力値をｄ（２，１）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の上部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）の出力値をｄ（ｉ，１）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（１，２）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，２）の出力値をｄ（１，２）として記憶部７に記憶する。これと同様にして、画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の左部が１画素分２分の１に相当する領域が遮光膜２６によって遮光された状態で撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）の出力値をｄ（１，ｊ）として記憶部７に記憶する。
また、このとき画素情報取得領域Ｐ（ｉ，１）及び画素情報取得領域Ｐ（１，ｊ）以外の遮光膜２６によって遮光されていない画素情報取得領域の部分も撮像が行われる。画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）の出力値をｄ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
【００６３】
さらに、
ｃ（２，１）−Ｄ（１，１）＝Ｃ（２，１）として、
この値Ｃ（２，１）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に３番目、下方向に２番目の画像情報領域ｇ（３，２）の画素値Ｃ（２，１）として記憶部７に記憶する。
【００６４】
さらに、
ｂ（１，２）−Ｄ（１，１）＝Ｂ（１，２）として、
この値Ｂ（１，２）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に２番目、下方向に３番目の画像情報領域ｇ（２，３）の画素値Ｂ（１，２）として記憶部７に記憶する。
【００６５】
さらに、
ｄ（２，１）−Ｃ（２，１）＝Ｄ（２，１）として、
この値Ｄ（２，１）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に４番目、下方向に２番目の画像情報領域ｇ（４，２）の画素値Ｄ（２，１）として記憶部７に記憶する。
【００６６】
さらに、
ｄ（１，２）−Ｂ（１，２）＝Ｄ（１，２）として、
この値Ｄ（１，２）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に２番目、下方向に４番目の画像情報領域ｇ（２，４）の画素値Ｄ（１，２）として記憶部７に記憶する。
【００６７】
さらに、
ａ（２，２）−（Ｄ（１，１）＋Ｂ（２，１）＋Ｃ（１，２））＝Ａ（２，２）として、
この値Ａ（２，２）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に３番目、下方向に３番目の画像情報領域ｇ（３，３）の画素値Ａ（２，２）として記憶部７に記憶する。
【００６８】
同様に、
ｂ（２，２）−（Ｃ（２，１）＋Ｄ（２，１）＋Ａ（２，２））＝Ｂ（２，２）として、
この値Ｂ（２，２）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に４番目、下方向に３番目の画像情報領域ｇ（４，３）の画素値Ｂ（２，２）として記憶部７に記憶する。
【００６９】
同様に、
ｃ（２，２）−（Ｂ（１，２）＋Ｄ（１，２）＋Ａ（２，２））＝Ｃ（２，２）として、
この値Ａ（３，４）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に３番目、下方向に４番目の画像情報領域ｇ（３，４）の画素値Ｃ（２，２）として記憶部７に記憶する。
【００７０】
同様に、
ｄ（２，２）−（Ａ（２，２）＋Ｂ（２，２）＋Ｃ（２，２））＝Ｄ（２，２）として、
この値Ｄ（２，２）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に４番目、下方向に４番目の画像情報領域ｇ（４，４）の画素値Ｄ（２，２）として記憶部７に記憶する。
【００７１】
このように、画素値は、求める画像情報領域ｇ（ｍ，ｎ）の該当画素値を残すように、ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）のいずれかから、上側及び左側の他の画素値を差し引くことにより算出できる。
すなわち、画素値Ａ（ｉ，ｊ）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に２ｉ−１番目、下方向に２ｊ−１番目の画像情報領域ｇ（２ｉ−１，２ｊ−１）の画素値Ａ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
つまり、画像情報領域ｇ（２ｉ−１，２ｊ−１）の画素値Ａ（ｉ，ｊ）＝ａ（ｉ，ｊ）−（Ｄ（ｉ−１，ｊ−１）＋Ｂ（ｉ−１，ｊ）＋Ｃ（ｉ，ｊ−１））である。
【００７２】
画素値Ｂ（ｉ，ｊ）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に２ｉ−１番目、下方向に２ｊ番目の画像情報領域ｇ（２ｉ，２ｊ−１）の画素値Ｂ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
つまり、画像情報領域ｇ（２ｉ，２ｊ−１）の画素値Ｂ（ｉ，ｊ）＝ｂ（ｉ，ｊ）−（Ｃ（ｉ，ｊ−１）＋Ｄ（ｉ，ｊ−１）＋Ａ（ｉ，ｊ））である。
【００７３】
画素値Ｃ（ｉ，ｊ）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に２ｉ番目、下方向に２ｊ−１番目の画像情報領域ｇ（２ｉ−１，２ｊ）の画素値Ｃ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
つまり、画像情報領域ｇ（２ｉ−１，２ｊ）の画素値Ｃ（ｉ，ｊ）＝ｃ（ｉ，ｊ）−（Ｂ（ｉ−１，ｊ）＋Ｄ（ｉ−１，ｊ）＋Ａ（ｉ，ｊ））である。
【００７４】
画素値Ｄ（ｉ，ｊ）を撮影した被写体５の最左上端部から右方向に２ｉ番目、下方向に２ｊ番目の画像情報領域ｇ（２ｉ，２ｊ）の画素値Ｄ（ｉ，ｊ）として記憶部７に記憶する。
つまり、画像情報領域ｇ（２ｉ，２ｊ）の画素値＝ｄ（ｉ，ｊ）−（Ａ（ｉ，ｊ）＋Ｂ（ｉ，ｊ）＋Ｃ（ｉ，ｊ））である。
【００７５】
このようにして、撮像素子２１を所定の撮像位置、すなわちパターンＩ〜ＩＶに移動させることによって、撮像素子２１を基本位置［１］から移動位置［２］〜移動位置［３］を経て移動位置［４］にシフトさせて撮像情報を得ることができる。そしてこの撮像情報の違いに基づいて、上記のように被写体５の画素情報を４分の１相当のサブピクセルの画素値として算出することができる。そして、４分の１相当のサブピクセルの画素値として算出した被写体５の画素情報を被写体５の位置と対応付けて画像情報として記憶する。すなわち、１画素分の画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）を用いて略４倍の解像度の画像情報を得ることができる。
以上より、撮像素子２１の遮光膜２６で最上部、最左部を部分的に遮光した状態で得られる情報から、図１４に示すように被写体５の全画素のサブピクセル情報を分離することができる。
【００７６】
図１５を参照して、本実施の形態の撮像装置１０が被写体５の画像情報を取得する処理のフローについて説明する。以下の処理は、制御部４の制御によって行われる。
【００７７】
まず、制御部４は駆動部３を制御して、撮像素子２１の位置を設定する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部４は、駆動部３を制御して撮像素子２１が被写体５を撮像可能な撮像ポイントＦに配置する。
【００７８】
続けて、撮像素子２１を所定量、所定の方向に移動して撮像する（ステップＳ１０２）。
具体的には、制御部４は駆動部３を制御して、撮像素子２１を、入射光に対して垂直な面の方向Ｘ、Ｙにサブピクセルの単位で、被写体５を撮像するために適当な所定の撮像位置（基本位置［１］から移動位置［２］〜移動位置［３］を経て移動位置［４］）まで移動して撮像を行う。
【００７９】
続けて、撮像を行ったことによる撮像素子２１からの出力値（撮像情報）を入力する（ステップＳ１０３）。
具体的には、制御部４は撮像部２を制御して撮像を行い、撮像素子２１のそれぞれの画素情報取得領域Ｐ（１，１）、Ｐ（２，１）、Ｐ（３，１）、・・・・、Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）、・・・・、Ｐ（ｉ，ｊ）から出力される出力値（撮像情報）を入力して、記憶部７に記憶する。
【００８０】
続けて、画素値を算出する（ステップＳ１０４）。
具体的には、制御部４は撮像素子２１のそれぞれの画素情報取得領域Ｐ（１，１）、Ｐ（２，１）、Ｐ（３，１）、・・・・、Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）、・・・・、Ｐ（ｉ，ｊ）からの複数の撮像位置での出力値（撮像情報）から、それぞれの被写体５の画素情報であるサブピクセルの画素値を算出し、記憶部７に記憶する。
【００８１】
ステップＳ１０４において、制御部４が、被写体５の全ての画素情報であるサブピクセルの画素値が算出されると、算出した全画素値を記憶部７に、対応する被写体５の位置情報と対応付けて被写体５の画像情報として記憶する（ステップＳ１０５）。また、必要に応じて、算出した全画素値に基づいて画像を表示する。具体的には、制御部４は表示部８を制御して、記憶部７に記憶された被写体５の全ての画素情報に基づいて被写体５の画像を表示する。これをもって、画像情報取得処理は終了する。
【００８２】
本実施の形態の撮像装置１０は、所定の面積を有する受光面である画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）を有し部分的にＬ字に遮光した撮像素子２１を、被写体５からの入射光を４つのパターンＩ〜ＩＶに移動させて撮像する。これにより、撮像素子２１の受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）からの、異なるパターンＩ〜ＩＶでの出力値（撮像情報）を取得するステップ（ステップＳ１０３）と、撮像素子２１の受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）からの複数の出力値（撮像情報）から、撮像素子２１の各々の受光素子（ｉ，ｊ）による受光領域よりも小さな面積における受光量に応じた画素値（画素情報）を算出するステップ（ステップＳ１０４）と、ステップＳ１０４によって算出された画素値（画素情報）を被写体５の位置と対応付けて画像情報として記憶するステップ（ステップＳ１０５）と、を含む撮像方法を実行する。
かかる撮像方法は、遮光膜２６を有する撮像素子２１を変位させることで、撮像素子２１の出力値に基づいて、一層微細な被写体５の画像情報領域ｇ（ｍ，ｎ）の画素値（Ａ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）、Ｃ（ｉ，ｊ）、Ｄ（ｉ，ｊ）のいずれか）を得ることができるので、受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）の画素密度を上げる必要がない。つまり、画素密度が低くコストが低い撮像素子を用いて、本実施例では４倍の高画素の画像を取得することができる。よって設備に費用をかけず、解像度の高い画像を取得することができる。
【００８３】
また、撮像素子２１の受光面に遮光膜２６が形成されるので、撮像素子２１の受光エリアと遮光膜２６との境界近傍に入射する光からは、撮像素子２１の遮光エリアへの回折光が生じない。また、撮像素子２１の受光エリアと遮光膜２６との境界近傍から撮像素子２１の遮光エリアに直接入射する迷光が生じない。このため、撮像素子２１の遮光エリアのノイズの影響を低減することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、撮像素子２１を用いて、画素領域を１画素の２分の１に相当する距離ごとにシフトして被写体５を撮影する処理を、画像情報領域ｇ（１，１）が１画素分に相当する撮像情報（出力値）を取得するまで繰り返して被写体５を撮影する場合について説明した。すなわち、被写体５を、１画素を４分割したサブピクセルの精度で撮影する場合を例に説明した。しかしながら、遮光膜を有する撮像素子を用いて画素領域をシフトする距離は１画素の２分の１に相当する距離に限定されない。また、画素領域をシフトする方向も縦方向と横方向で異なってもよい。Ｘ、Ｙを任意の自然数とすると、被写体５を縦方向及び横方向にそれぞれ１画素のＸ分の１及び１画素のＹ分の１に相当する距離ごとにシフトして撮影する処理を、画像情報領域ｇ（１，１）が１画素分に相当する撮像情報（出力値）を取得するまで繰り返す場合、すなわち、１画素をＸにＹを乗じて得られた整数個に分割したサブピクセルの精度で撮影する場合も同様の手順で実行することができる。
【００８５】
このように、本実施の形態の撮像装置１０は、１画素分の画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）を有すると共に、一部の受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）を被写体５からの入射光から部分的に遮光する遮光膜２６を選択的に形成した撮像素子２１を備える。ここで、ｉは１以上の自然数、ｊは１以上の任意の自然数とする。かかる構成により、本実施の形態の撮像装置１０は、最左端部の画素情報取得領域Ｐ（１，１）の遮光膜２６で遮光された部分の残りに等しい画像情報領域ｇ（ｍ，ｎ）の画素値を算出可能な出力値を得ることができる。したがって、撮像装置１０は、受光面を遮光していない状態の出力値とは異なる、遮光の状態の度合いを反映した微細な出力値を得ることができる。
【００８６】
さらに、本実施の形態の撮像装置１０は、画素情報取得領域Ｐ（ｉ，ｊ）を４つのパターンＩ〜ＩＶで撮像して得た複数の撮像情報の違いから、受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）の受光面よりも小さな面積における受光量に応じた画素値を算出する算出手段である制御部４と、制御部４によって算出された画素値を被写体５の位置と対応付けて記憶する記憶部７と、をさらに備えることができる。よって、本実施の形態の撮像装置１０は、パターンＩ〜ＩＶを異ならせた複数の撮像情報の違いから、受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）の受光面よりも小さな面積における受光量に応じた画素値を算出し、算出した画素値を被写体５の位置と対応付けて記憶することができる。したがって、撮像装置１０は、受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）の各々の受光面よりも小さな面積に対応した画素値に基づく、一層微細な被写体５の画像情報を取得することができる。
【００８７】
さらに、本実施の形態の撮像装置１０によると、遮光膜２６を形成した撮像素子２１の位置を、受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）の寸法よりも小さな距離ずつ変位させた、異なるパターンＩ〜ＩＶに移動させる駆動部３を備える。かかる構成により、本実施の形態の撮像装置１０は、撮像素子２１の受光素子Ｕ（ｉ，ｊ）の寸法よりも小さな距離ずつ変位させることができるので、その変位に応じた出力値（撮像情報）に基づき、一層微細な被写体５の画像情報を得ることができる。
【００８８】
したがって、受光素子の画素密度を増加させることなく、また、画像を繋ぎ合わせる必要もなく、一層微細な被写体５の画像情報を得ることができる。すなわち、低画素のイメージセンサを用いて高画素の画像を取得できる。よって、本実施の形態の撮像装置１０は、設備に費用をかけない低コストな手法で、解像度の高い画像を取得することができる。
【００８９】
本実施の形態の撮像装置１０は、ステップＳ１０４において、パターンＩ〜ＩＶにより異なる撮像情報の違いから、例えば、撮像情報（ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）のいずれか）から左部及び上部の画素情報（画素値Ａ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）、Ｃ（ｉ，ｊ）、Ｄ（ｉ，ｊ）等）を差し引くことで、目的とする画素値を求めるステップを含む撮像方法を実行する。
【００９０】
また、本実施の形態では、被写体５を、１画素を４分割したサブピクセルの精度で撮影する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本実施の形態では、遮光膜２６を有する撮像素子２１を、被写体５の２辺に対して、最左上端部から縦方向及び横方向にそれぞれ１画素の２分の１に相当する領域を遮光した状態で、撮像素子２１を縦方向及び横方向にそれぞれ１画素の２分の１に相当する距離ごとにシフトして撮影する処理を繰り返して被写体５を撮影するとしたが、本発明はこれに限定されない。
【００９１】
例えば、Ｘ、Ｙを任意の自然数とすると、被写体５の２辺に対して、縦方向及び横方向に、それぞれ１画素のＸ分のＸ−１及び１画素のＹ分のＹ−１に相当する領域を遮光した状態の撮像素子を用い、縦方向及び横方向にそれぞれ１画素のＸ分の１及び１画素のＹ分の１に相当する距離ごとにシフトして撮影をする処理を、ＸにＹを乗じて得られた整数だけ繰り返して被写体５を撮影することでもよい。これにより、同様の手法で、１画素をＸにＹを乗じて得られた整数だけ分割したサブピクセルの精度で撮影することができる。
かかる実施の形態の撮像装置では、遮光膜によって分割する１画素あたりの数を変化させることで、撮像する画像の解像度、又は撮像する画像を構成する画素数情報を任意に増やすことができる。
【００９２】
すなわち、駆動部３は、遮光膜を有する撮像素子を、基本位置［１］〜移動位置［４］の撮像位置に、１画素の４分の１に相当する単位ずつ駆動する。
撮像素子２１は、駆動部３によって撮像位置に駆動される都度、撮像を行う。記憶部７は、撮像素子２１が生成する信号電荷に基づいて撮像情報（出力値）を取得する。記憶部７は撮像情報取得部を構成する。
さらに制御部４は、撮像素子２１が駆動部３によって駆動された撮像位置ごとに取得した撮像情報の違い、すなわち撮像位置ごとの撮像素子２１が生成した信号電荷の違いに基づき、被写体５の一部に対応する画素情報（画素値）を１画素より小さい単位で算出する。制御部４は画素情報算出部を構成する。
制御部４は、こうして算出された画素情報を被写体５の位置と対応付けて画像情報として記憶部７に記憶する。記憶部７は画像情報記憶部を構成する。
【００９３】
また、遮光膜２６をＬ字型の形状としたが、遮光膜２６は、撮像素子２１の少なくとも２辺を遮光するために好適であれば、Ｌ字型以外の形状でもよい。
【００９４】
以上説明したように本発明によれば、受光素子の画素密度を増加させることなく、また、画像を繋ぎ合わせる必要もなく、一層微細な被写体の画像情報を得ることができる。すなわち、低画素のイメージセンサを用いて高画素の画像を取得できる。よって、本発明の撮像装置は、設備に費用をかけない低コストな手法で、解像度の高い画像を取得することができる。
【００９５】
本発明の撮像装置では、１枚の撮像素子を１画素より小さい単位で移動させて撮像を行うだけでよいので、撮像する被写体を複数の部分に分割し、撮像素子を移動させながら被写体の部分ごとに複数回撮影を繰り返す従来の方法と比べて、処理は非常に簡便である。したがって、本発明によると、撮像素子の移動に要する時間を短くして、撮像に要する全体の時間を短縮して解像度の高い画像を取得することができる。
【００９６】
本発明では、遮光膜を有する撮像素子が撮像位置に配置されるごとに撮像によって得られる、各画素情報取得領域が生成する信号電荷（撮像情報）に基づいて、被写体の一部に対応する画素情報を１画素より小さい単位で算出し、算出された画素情報を被写体の位置と対応付けて画像情報として記憶することができる。
【００９７】
本発明における遮光膜が形成された撮像素子は、遮光膜が撮像素子の縦方向に配列された画素情報取得領域の１画素中の残り一行分と横方向に配列された画素情報取得領域の１画素中の残りの一列分との少なくとも一方を、Ｘ、Ｙを所定の自然数として、縦方向及び横方向にそれぞれ１画素のＸ分の１又は１画素のＹ分の１に相当する単位で撮像素子を駆動すればよい。
【００９８】
本発明は、このように構成された撮像素子が、撮像位置に配置される都度、撮像を行う。そして、こうした複数の撮像位置の撮像素子が生成する信号電荷（撮像情報）に基づいて、被写体の一部に対応する画素情報を１画素のＸにＹを乗じて得られた整数分の一の単位で算出することができる。
【００９９】
以上説明したように本発明では、遮光膜が形成された撮像素子を１画素より小さい単位で移動させて撮像することによって、サブピクセルの単位で画像情報を取得することができる。
【０１００】
また、本発明では、撮像素子の受光面に遮光膜が形成されるので、撮像素子の受光エリアと遮光膜との境界近傍に入射する光からは、撮像素子の遮光エリアへの回折光が生じ難い。また、撮像素子の受光エリアと遮光膜との境界近傍から撮像素子の遮光エリアに直接入射する迷光が生じ難い。このため、撮像素子の遮光エリアのノイズの影響を低減することができる。これによって、撮像素子により得られる撮像情報の精度が向上し、サブピクセルの単位でより精度の高い画像情報を取得することができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施の形態では、被写体を、１画素を４分割したサブピクセルの精度で撮影する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、Ｍを任意の自然数とすると、撮像素子の１画素分の画素情報を取得する画素情報取得領域の１行又は１列をＭ分の１画素分の入射光のみを入射し、残りの入射光を遮光する遮光板を有する撮像素子を移動させて撮像する場合は、撮像素子の画素情報取得領域Ｐ（１，１）について、Ｍ分の１画素分の入射光を入射する領域が被写体の左上１画素の範囲において異なるように撮像素子を移動させながら、被写体をＭ回撮像して撮像情報を取得し、撮像情報の違いからＭ分の１画素相当の画素情報を算出すればよい。
【０１０２】
なお本発明は、ワークの位置を測定するための装置のみならず、撮像素子を備えた電子機器一般に適用することができる。上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
【０１０３】
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパソコンであってもよい。
【０１０４】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
【符号の説明】
【０１０５】
２…撮像部
３…駆動部
４…制御部（画素情報算出部）
５…被写体
７…記憶部（撮像情報取得部、画像情報記憶部）
８…表示部
１０…撮像装置
２１…撮像素子
２６…遮光膜
【図１】
2013051467.tif 000003
【図２】
2013051467.tif 000004
【図３】
2013051467.tif 000005
【図４】
2013051467.tif 000006
【図５】
2013051467.tif 000007
【図６】
2013051467.tif 000008
【図７】
2013051467.tif 000009
【図８】
2013051467.tif 000010
【図９】
2013051467.tif 000011
【図１０】
2013051467.tif 000012
【図１１】
2013051467.tif 000013
【図１２】
2013051467.tif 000014
【図１３】
2013051467.tif 000015
【図１４】
2013051467.tif 000016
【図１５】
2013051467.tif 000017