(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素ずらし撮影が可能な撮像装置において、
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を変位させる圧電素子と、
前記撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで前記圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路と、
前記圧電素子の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路と、
前記圧電素子の充電電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、
前記放電用ＳＷ回路と前記比較手段の動作状態を制御する制御手段と、を備え、
前記比較手段は、前記制御手段によって動作状態となった場合に、前記検出電圧と前記基準電圧との比較結果に基づいて、前記充電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子への充電を開始し、前記圧電素子の前記検出電圧が所定電圧になった場合に充電動作を停止させる充電動作を行い、
前記制御手段は、前記比較手段によって前記圧電素子が充電されることによる前記撮像素子が変位した状態の撮影と、前記放電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子を放電させて前記撮像素子が変位しない状態の撮影とを行うように制御すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
画素ずらし撮影が可能な撮像装置において、
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を変位させる圧電素子と、
前記撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで前記圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路と、
前記圧電素子の充電電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、
前記圧電素子を充電しないで前記撮像素子が変位しない状態の撮影を行うように制御し、その後、前記比較手段を動作状態に制御する制御手段と、を備え、
前記比較手段は、前記制御手段によって動作状態になった場合に、前記検出電圧と前記基準電圧との比較結果に基づいて、前記充電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子への充電を開始し、前記圧電素子の前記検出電圧が所定電圧になった場合に充電動作を停止させる充電動作を行い、
前記制御手段は、前記比較手段によって前記圧電素子が充電されることによる前記撮像素子が変位した状態の撮影を行うように制御すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記基準電圧は、前記圧電素子への充電電圧を可変可能な可変電圧が設定されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
画素ずらし撮影が可能な撮像装置において、
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を変位させる圧電素子と、
前記撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで前記圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路と、
前記圧電素子の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路と、
前記圧電素子の充電電圧を検出する検出回路と、
前記充電用ＳＷ回路と前記放電用ＳＷ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出回路によって検出された検出電圧に基づいて、前記圧電素子が前記圧電素子の変位のための所定電圧を維持するように前記充電用ＳＷ回路を制御して前記撮像素子が変位した状態の撮影を行い、前記放電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子を放電させて前記撮像素子が変位しない状態の撮影を行うように制御すること、
を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，撮像装置に関し，詳細には，撮像素子を圧電素子で変位させる撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時，デジタルカメラの高画質化が要求されている。高画質の画像を得るためには，固体撮像素子の画素数が多く設定されるので，読み出し時間は長くなる。このため，近年，少ない画素数で高画質化を図るための画素ずらし技術が提案されている。
【０００３】
また，光学式カメラの電源回路に関する各種技術が開示されている。例えば，特開平５−１６５０８０号公報の「カメラの電源回路」では，振動波モータと閃光装置とを内蔵するカメラの電源回路において，カメラ内の機構を動作させる前記振動波モータの圧電素子に加える第１の電圧と，前記閃光装置を動作させる第２の電圧とを，一組の昇圧用トランスと，スイッチング素子と，発振制御回路と，出力電圧切替回路とからなる昇圧回路を構成し，それぞれの動作に応じて出力電圧切替回路により，第１の電圧と第２の電圧とを各々切り替えて，フィルム巻き上げ用超音波モータ，レンズ駆動用超音波モータ，およびストロボ回路を駆動する技術が開示されている。
【０００４】
また，特開平７−３０１８４３号公報の「カメラの電源回路」では，ストロボ発光を行うストロボ発光装置と，このストロボ発光装置を発光させるための発光エネルギーを蓄積するためにコンデンサと，電源電池の電源電圧を昇圧し，昇圧電圧で上記コンデンサを充電するための充電手段と，カメラ内に設けられたアクチュエータと，このアクチュエータを駆動するための駆動回路と，上記アクチュエータに上記コンデンサに蓄積された発光エネルギーおよび上記電源電池からのエネルギーのいずれかを選択的に上記駆動回路に供給する切替手段と，上記電源電圧を検出する電源電圧検出手段と，カメラの環境温度を検出する測温手段と，上記電源電圧検出手段によって検出された上記電源電圧と上記測温手段によって検出された環境温度に基づいて，上記コンデンサまたは上記電源電圧のいずれかを選択して上記切替手段を制御する制御手段を備えたことにより，ストロボ発光エネルギーを蓄積するコンデンサを電源としてカメラのレンズ駆動機構とフィルム給送機構の駆動力源とする技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述の特開平５−１６５０８０号公報の「カメラの電源回路」にあっては，昇圧回路内部の出力切替機能を要するため回路規模が大きくなるという問題がある。また，特開平７−３０１８４３号公報の「カメラの電源回路」にあっては，ストロボ発光エネルギーを蓄積するコンデンサを電源としてカメラのレンズ駆動機構とフィルム給送機構を駆動する技術が開示されているだけであり，撮像素子を変位させるための圧電素子の電源技術に関しては何等提案されていない。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり，撮像装置内部に別途昇圧回路を用意することなく撮像素子を変位させる圧電素子を動作させることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また，本発明は上記に鑑みてなされたものであり，高精細な画像を得ることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため，請求項１に係る発明は，画素ずらし撮影が可能な撮像装置において、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を変位させる圧電素子と、前記撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで前記圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路と、前記圧電素子の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路と、前記圧電素子の充電電圧を検出する検出回路と、前記検出回路によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、前記放電用ＳＷ回路と前記比較手段の動作状態を制御する制御手段と、を備え、前記比較手段は、前記制御手段によって動作状態となった場合に、前記検出電圧と前記基準電圧との比較結果に基づいて、前記充電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子への充電を開始し、前記圧電素子の前記検出電圧が所定電圧になった場合に充電動作を停止させる充電動作を行い、前記制御手段は、前記比較手段によって前記圧電素子が充電されることによる前記撮像素子が変位した状態の撮影と、前記放電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子を放電させて前記撮像素子が変位しない状態の撮影とを行うように制御すること、を特徴とする。
【０００９】
また，請求項２に係る発明は，画素ずらし撮影が可能な撮像装置において、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を変位させる圧電素子と、前記撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで前記圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路と、前記圧電素子の充電電圧を検出する検出回路と、前記検出回路によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、前記圧電素子を充電しないで前記撮像素子が変位しない状態の撮影を行うように制御し、その後、前記比較手段を動作状態に制御する制御手段と、を備え、前記比較手段は、前記制御手段によって動作状態になった場合に、前記検出電圧と前記基準電圧との比較結果に基づいて、前記充電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子への充電を開始し、前記圧電素子の前記検出電圧が所定電圧になった場合に充電動作を停止させる充電動作を行い、前記制御手段は、前記比較手段によって前記圧電素子が充電されることによる前記撮像素子が変位した状態の撮影を行うように制御すること、を特徴とする。
【００１０】
また，請求項３に係る発明は，請求項１または２に記載の撮像装置において、前記基準電圧は、前記圧電素子への充電電圧を可変可能な可変電圧が設定されること、を特徴とする。
【００１１】
また，請求項４に係る発明は，画素ずらし撮影が可能な撮像装置において、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を変位させる圧電素子と、前記撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで前記圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路と、前記圧電素子の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路と、前記圧電素子の充電電圧を検出する検出回路と、前記充電用ＳＷ回路と前記放電用ＳＷ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出回路によって検出された検出電圧に基づいて、前記圧電素子が前記圧電素子の変位のための所定電圧を維持するように前記充電用ＳＷ回路を制御して前記撮像素子が変位した状態の撮影を行い、前記放電用ＳＷ回路を制御して前記圧電素子を放電させて前記撮像素子が変位しない状態の撮影を行うように制御すること、を特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して，この発明に係る撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図１に示したデジタルカメラ１は，主要な構成を大別すると，被写体を撮像してアナログ画像データを得る撮像ブロック２と，この撮像ブロック２で得られたアナログ画像データをデジタル化したデジタル画像データを処理して外部に出力する信号処理ブロック３と，ストロボ回路４とを備えている。
【００２２】
このデジタルカメラ１において，撮像ブロック２と信号処理ブロック３間には，画像データをアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換部５が設けられ，信号処理ブロック３には，図示せぬモードスイッチ等の操作に応じて信号を発生して信号処理ブロック３にその信号を出力する信号発生器７が接続されている。
【００２３】
撮像ブロック２は，光学レンズ２０，信号処理ブロック３の制御に従って移動可能に設けられた撮像部２１等を有している。撮像部２１は，光学レンズ２０に入射された光を光学的機構で遮光するシャッタ機構（メカシャッタや絞り等）２２と，例えばＣＣＤからなり，光学レンズ２０に入射された光を受光して電気信号（アナログ画像データ）に変換する撮像素子２３と，この撮像素子２３を支持して撮像素子２３の受光面を結像面との間で平行に移動させ同一被写体の撮像範囲を変更して画素ずらしを行う圧電素子２４とを有している。撮像素子２３の出力はＡ／Ｄ変換部５に供給される。
【００２４】
信号処理ブロック３は，例えば，システムコントローラ３０，センサーデータ出力部３１，複数枚のメモリよりなるメモリ群３２，画素ずらし処理部３３等を有している。
【００２５】
システムコントローラ３０は，撮像ブロック２の撮像部２１，ストロボ回路４，Ａ／Ｄ変換部５，センサーデータ出力部３１，メモリ群３２，画素ずらし処理部３３，圧電素子充電回路６，信号発生器７等の各ユニットに結合され，撮像動作，ストロボ発光動作，Ａ／Ｄ変換，メモリのリード／ライト，画素ずらし，キー入力に応じた動作等を制御する。
【００２６】
なお，システムコントローラ３０は，マイクロコンピュータ等で構成され，ＲＯＭに予め記憶しておいた各種プログラムに従ってマイクロコンピュータを作動させることで，各ユニットの制御や演算処理を実行する。
【００２７】
センサーデータ出力部３１は，Ａ／Ｄ変換部５の出力に結合されデジタル画像データを入力すると共に，システムコントローラ３０の制御に従って後段のメモリ群３２の内のいずれかのメモリに入力デジタル画像データを出力する。
【００２８】
メモリ群３２は，複数枚のメモリを有し，システムコントローラ３０の制御に従って，撮像１回当たりにひとつのメモリを画像データ格納用に使用したり，一メモリからデジタル画像データを読み出して後段の画素ずらし処理部３３に供給する。
【００２９】
画素ずらし処理部３３は，メモリ群３２から供給されるデジタル画像データに基づいて画素ずらし処理を施すものであり，具体的には，圧電素子２４により撮像範囲を変更したときの画素ずれ量（例えば，画素１／２ピッチ）に応じて同一被写体における高画質化を行い，最終的に一枚分の画像データを得る。
【００３０】
この画素ずらし処理部３３の出力は図示せぬ外部端子に接続され，パーソナルコンピュータ等の外部機器に接続することで送出することができる。
【００３１】
ストロボ回路４は，システムコントローラ３０の制御によりストロボ発光を行うための回路であり，反射鏡や放電管等を備えたストロボ発光を行うストロボ発光回路４１，ストロボ発光回路４１等にエネルギーを供給するメインコンデンサ４２，メインコンデンサ４２を充電するメインコンデンサ充電回路４３等を備えている。
【００３２】
圧電素子充電回路６は，システムコントローラ３０の制御により，ストロボ回路４のメインコンデンサ４２を２次電源として撮像部２１の圧電素子２４の充電を行う。
【００３３】
信号発生器７は電子シャッタやシャッタ機構２２を作動させて撮像を行うためのレリーズキーや各種モードを設定するためのモードスイッチ等を具備している。
【００３４】
次に，圧電素子２４について説明する。図２は撮像ブロック２内の圧電素子２４の取付構造を示す概略構成図である。積層タイプの圧電素子２４は，一端が基板２６Ａに接続され，他端で撮像素子２３を取り付けた素子フォルダ２５を支持している。素子フォルダ２５は圧電素子２４の作動によって矢印方向に移動する。圧電素子２４が充電されていない状態では，撮像素子２３は同図のＰの位置にあり，圧電素子２４が充電された状態では圧電素子が伸長して撮像素子２３はＸの位置に変位する。そして，圧電素子２４が放電された場合には再びＰの位置に戻る。圧電素子２４の変位量（Ｘ−Ｐ）は例えば１／２画素とすることができる。
【００３５】
この圧電素子２４は，撮像ブロック２内における取付角度に従って，水平，垂直，対角のいずれかの方向に対して撮像範囲の変更（圧電素子２４の画素ずらし動作）を実施する。
【００３６】
つぎに，図３および図４を参照して，上記構成のデジタルカメラの画素ずらし撮影の動作を説明する。図３はデジタルカメラの画素ずらし撮影の動作を説明するためのフローチャート，図４は撮像素子２３の駆動・転送と圧電素子２４の充放電タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。同図において，（ａ）はデジタルカメラの動作状態，（ｂ）は垂直同期信号（ＶＤ），（ｃ）は電荷掃捨パルス（ＳＵＢ），（ｄ）はメカシャッタの動作，（ｅ）は撮像素子２３の電荷転送（ＣＣＤＯＵＴ），（ｆ）は圧電素子２４に印加される電圧を示す。
【００３７】
図３において，まず，図４（ａ）に示すようにモニタリングがおこなわれているときに，信号発生器７のレリーズキーが押下されると，図４（ｆ）に示すように，圧電素子充電回路６は，システムコントローラ３０の制御信号に応じて，メインコンデンサ４２を二次電源として圧電素子２４の充電を開始する（ステップＳ１０１）。圧電素子充電回路６は，所定電圧値まで圧電素子２４を充電すると，自動的に（図５参照）またはシステムコントローラ３０からの制御信号に応じて（図７参照），圧電素子２４の充電を終了する（ステップＳ１０２）。圧電素子充電回路６が自動的にまたはシステムコントローラ３０からの制御信号に応じて，圧電素子２４の充電を終了する構成については後述する。この充電により圧電素子２４が伸長して撮像素子２３が所定量変位する（図２のＸの位置となる）。
【００３８】
そして，図４（ｄ）に示すように，システムコントローラ３０はメカシャッタを閉成して１回目の撮影を行う（ステップＳ１０３）。そして，１回目の撮影が終了すると，図４（ｅ）に示すように，撮像素子２３から電荷が奇数ライン（Ｏｄｄ信号），偶数ライン（Ｅｖｅｎ信号）の順に転送される。この転送後には，画像データはシステムコントローラ３０の制御に従ってメモリ群３２における１回目の撮像用のメモリに書き込まれる。そして，撮像素子２３からの電荷の転送が終了すると，図４（ｄ）に示すように，システムコントローラ３０はメカシャッタを開成する。
【００３９】
つづいて，図４（ｆ）に示すように，圧電素子充電回路６は，システムコントローラ３０の制御信号に応じて，圧電素子２４の放電を開始させる（ステップＳ１０４）。この放電により圧電素子２４が伸縮して撮像素子２３が元の位置に戻る（図２のＰの位置となる）。圧電素子２４の放電が終了すると（ステップＳ１０５），図４（ｄ）に示すように，システムコントローラ３０はメカシャッタを閉成して２回目の撮影を行う（ステップＳ１０６）。２回目の撮影が終了すると，図４（ｅ）に示すように，撮像素子２３から電荷が奇数ライン（Ｏｄｄ信号），偶数ライン（Ｅｖｅｎ信号）の順に転送される。２回目の撮像で得られた画像データについては，１回目の撮像のときと同様に転送が行われ，システムコントローラ３０の制御に従ってメモリ群３２の１回目の撮像で書き込んだメモリとは異なるメモリに書き込まれる。
【００４０】
そして，画素ずらし処理部３３は，メモリ群３２から供給される１回目に撮影されたデジタル画像データと，２回目に撮影されたデジタル画像データに基づいて，圧電素子２４により撮像範囲を変更したときの画素ずれ量（例えば，画素１／２ピッチ）に応じて同一被写体における高画質化を行い，最終的に一枚分の画像データを得る。
【００４１】
図５は圧電素子２４への充電動作を自動終了する圧電素子充電回路６の構成を示す回路図である。圧電素子充電回路６は，同図に示す如く，コンパレータ６４の出力に基づいて圧電素子２４の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路６１，圧電素子２４の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路６２，圧電素子２４の電圧を検出するための分圧抵抗６３と，圧電素子２４の電圧と基準電圧値とを比較するコンパレータ６４と，コンパレータ６４への電源の供給をＯＮ／ＯＦＦさせるコンパレータ電源用ＳＷ回路６５とを備えている。
【００４２】
上述したように，メインコンデンサ４２に充電されたエネルギーを圧電素子２４の二次電源とする。まず，圧電素子２４を充電させる動作を説明する。圧電素子２４を充電する場合には，システムコントローラ３０からコンパレータ電源用ＳＷ回路６５のＳＷ１にＨレベルの制御信号が供給されると，コンパレータ電源用ＳＷ回路６５はコンパレータ６４に電源を供給する。
【００４３】
コンパレータ６４は，圧電素子２４の電圧が分圧抵抗６３で分圧されて得られる検出電圧ＶPとリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）とを比較し，圧電素子２４の電圧ＶPがリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）以下である場合には，充電用ＳＷ回路６１にＨレベルの信号を出力する。充電用ＳＷ回路６１は，コンパレータ６４からＨレベルの信号が入力されるとＯＮとなって，メインコンデンサ４２から圧電素子２４への充電が開始される。なお，リファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）は固定電圧でも良いし，また，システムコントローラ３０の制御により可変電圧としても良い。
【００４４】
圧電素子２４への充電が進み，分圧抵抗６３の検出電圧ＶPがリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）に等しくなると，コンパレータ６４の充電用ＳＷ回路６１への出力がＬレベルになり，充電用ＳＷ回路６１がＯＦＦとなって圧電素子２４への充電は自動的に終了する。
【００４５】
つぎに，圧電素子２４を放電させる動作について説明する。圧電素子２４の放電時には，システムコントローラ３０は，コンパレータ電源用ＳＷ回路６５のＳＷ１にＬレベルの制御信号を出力してコンパレータ電源用ＳＷ回路６５をＯＦＦとして，コンパレータ６４への電源供給を遮断し，かつ，放電用ＳＷ回路６２のＳＷ２にＨレベルの制御信号を出力して，放電用ＳＷ回路６２をＯＮさせて，圧電素子２４に充電された電荷をグランドに放電させる。
【００４６】
尚，ここではＳＷ１の制御でコンパレータ６４の電源投入制御を行うこととしたが，ＳＷ１の制御でリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）の投入も併せて行うことにしても良い。かかる場合の回路構成の図示は省略する。
【００４７】
つぎに，図６を参照して，図５の圧電素子充電回路６の充放電シーケンスを説明する。図６は図５の圧電素子充電回路６の充放電シーケンスを示す図である。同図において，（ａ）は圧電素子２４の電圧が分圧抵抗６３で分圧されて得られる検出電圧ＶP，（ｂ）はコンパレータ電源用ＳＷ回路６５のＳＷ１にシステムコントローラ３０から入力される制御信号，（ｃ）は充電用ＳＷ回路６１のＳＷ２にシステムコントローラ３０から入力される制御信号を示す。
【００４８】
図６において，圧電素子２４の電圧値の初期状態を０Ｖとする。システムコントローラ３０は時間ｔ１にＳＷ１へＨレベルの制御信号を出力し，圧電素子２４の充電を開始する。充電開始後，時間ｔ２においてＶｐ＝Ｖｒｅｆに収束して圧電素子２４の充電は自動的に停止する。この状態で１回目の撮影を行う。その後，システムコントローラ３０は，ＳＷ１への制御信号をＬレベルにした後，時間ｔ３のときに，ＳＷ２にＨレベルの制御信号を出力し，圧電素子２４の放電を行う。放電が完了してＶｐ＝０Ｖになった場合に２回目の撮影を行う。
【００４９】
図７は圧電素子２４への充電停止をシステムコントローラ３０で制御する場合の圧電素子充電回路６の構成を示す回路図である。圧電素子充電回路６は，同図に示す如く，システムコントローラ３０の制御によりメインコンデンサ４２から圧電素子２４への充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路６６，システムコントローラ３０の制御により圧電素子２４の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路６７，圧電素子２４の電圧を検出するための分圧抵抗６８とを備えている。
【００５０】
上述したように，メインコンデンサ４２に充電されたエネルギーを圧電素子２４の二次電源とする。まず，圧電素子２４を充電させる動作を説明する。圧電素子２４を充電する場合には，システムコントローラ３０は充電用ＳＷ回路６６のＳＷ３にＨレベルの制御信号を出力して，充電用ＳＷ回路６６をＯＮさせて，メインコンデンサ４２から圧電素子２４への充電を開始する。
【００５１】
他方，圧電素子２４の電圧が分圧抵抗６８で分圧されて得られる検出電圧ＶP'がシステムコントローラ３０に出力される。システムコントローラ３０は，入力される検出電圧ＶP'を内蔵のＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換した後，検出電圧データとして取得し，規定の電圧値であるか否かを判断する。そして，システムコントローラ３０は，圧電素子２４が規定の電圧値まで充電されると，充電用ＳＷ回路６６のＳＷ３にＬレベルの制御信号を出力して，充電用ＳＷ回路６６をＯＦＦさせて圧電素子２４の充電を終了させ，圧電素子２４の高電位を維持する。
【００５２】
つぎに，圧電素子２４を放電させる動作について説明する。圧電素子２４の放電時には，システムコントローラ３０は，放電用ＳＷ回路６７のＳＷ４にＨレベルの制御信号を出力して，放電用ＳＷ回路６７をＯＮさせて，圧電素子２４に充電された電荷をグランドに放電させる。
【００５３】
図８を参照して，図７の圧電素子充電回路６の充放電シーケンスを説明する。図８は図７の圧電素子充電回路６の充放電シーケンスを示す図である。同図において，（ａ）は圧電素子２４の電圧が分圧抵抗６８で分圧されて得られる検出電圧ＶP’，（ｂ）は充電用ＳＷ回路６６のＳＷ３にシステムコントローラ３０から入力される制御信号，（ｃ）は放電用ＳＷ回路６７のＳＷ４にシステムコントローラ３０から入力される制御信号を示す。
【００５４】
図８において，圧電素子２４の電圧値の初期状態を０Ｖとする。またＶｐ’＝Ｖａの場合を圧電素子２４が規定の電圧まで充電された場合とする。システムコントローラ３０は，時間ｔ１’にＳＷ３へＨレベルの制御信号を出力し，圧電素子２４の充電を開始する。充電開始後，時間ｔ２’においてＶｐ’＝Ｖａとなり規定の電圧値まで圧電素子２４が充電されると，システムコントローラ３０は，ＳＷ３にＬレベルの制御信号を出力して圧電素子２４の充電を停止する。この状態で一回目の撮影を行う。その後，システムコントローラ３０は，時間ｔ３’にＳＷ４にＨレベルの制御信号を出力し，圧電素子２４の放電を行う。圧電素子２４の放電が完了し，Ｖｐ’＝０Ｖになった場合に２回目の撮影を行う。
【００５５】
以上説明したように，圧電素子２４の電力供給源として，ストロボ発光用のメインコンデンサ４２を使用することとしたので，デジタルカメラ内部に別途昇圧回路を用意することなく圧電素子を動作させることが可能となる。
【００５６】
また，図５および図７に示す圧電素子充電回路６では，画素ずらし撮影を行う際に，ストロボ発光用のメインコンデンサ４２に蓄積されたエネルギーで圧電素子２４を充電させ，また，圧電素子２４の放電を行わせ，システムコントローラ３０が圧電素子充電回路６を制御して，圧電素子２４の充放電シーケンスを制御することとしたので，デジタルカメラ内部に別途昇圧回路を用意することなく圧電素子を動作させることができ，また，高精細な画像を得ることができる。
【００５７】
また，図５に示す圧電素子充電回路６では，画素ずらし撮影を行う際に，圧電素子の充電電圧が所定値になると充電動作を停止して当該充電電圧を保持する一方，圧電素子の充電電圧が所定値よりも低下した場合に，充電動作を再開することとしたので，システムコントローラ３０の負担を減らすことができる。
【００５８】
また，図５に示す圧電素子充電回路６は，圧電素子２４の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路６１と，圧電素子２４の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路６２と，圧電素子２４の充電電圧を検出する分圧抵抗６３と，分圧抵抗６３で検出した圧電素子２４の充電電圧と基準電圧値とを比較するコンパレータ６４を含み，充電用ＳＷ回路６１はコンパレータ６４の比較結果に基づいて圧電素子２４の充電をＯＮ／ＯＦＦさせることとしたので，簡単な構成で圧電素子充電回路を実現することが可能となる。
【００５９】
また，図７に示す圧電素子充電回路６では，画素ずらし撮影を行う際に，システムコントローラ３０が，圧電素子２４が所定電圧になった場合に充電動作を停止させることとしたので，充電終了制御をシステムコントローラ３０で行うことができ，小規模な回路構成で圧電素子充電回路を実現することが可能となる。
【００６０】
また，図７に示す圧電素子充電回路６は，圧電素子２４の充電をＯＮ／ＯＦＦさせる充電用ＳＷ回路６６と，圧電素子２４の放電をＯＮ／ＯＦＦさせる放電用ＳＷ回路６７と，圧電素子２４の充電電圧を検出する分圧抵抗６８を含み，システムコントローラ３０が分圧抵抗６８の検出電圧に基づいて充電用ＳＷ回路６６をＯＮ／ＯＦＦさせることとしたので，簡単な構成で圧電素子充電回路を実現することができ，より小規模な回路構成で圧電素子充電回路を実現することが可能となる。
【００６１】
以上の説明では，画素ずらし撮影を行う際に，１回目の撮影では，圧電素子２４を充電して撮像素子２３を変位させた状態で撮影を行い，２回目の撮影では，圧電素子２４を放電させて撮像素子２３を元の位置に戻した状態で撮影を行うこととしているが，これとは逆に，１回目の撮影では，圧電素子２４を放電させた状態で撮影を行い，２回目の撮影では，圧電素子２４を充電させた状態で撮影を行うことにしても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
図９は１回目の撮影を圧電素子２４の放電状態で行い，２回目の撮影を圧電素子２４の充電状態で行う場合の撮像素子２３の駆動・転送と圧電素子の充放電タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。同図において，（ａ）はデジタルカメラの動作状態，（ｂ）は垂直同期信号（ＶＤ），（ｃ）は電荷掃捨パルス（ＳＵＢ），（ｄ）はメカシャッタの動作，（ｅ）は撮像素子２３の電荷転送（ＣＣＤＯＵＴ），（ｆ）は圧電素子２４に印加される電圧を示す。
【００６３】
図９（ａ）に示すようにモニタリングが行われているときに，信号発生器７のレリーズキーが押下されると，図９（ｄ）に示すように，システムコントローラ３０はメカシャッタを閉成させて１回目の撮影を行う。この場合，撮像素子２３は初期位置（図２のＰの位置）にある。そして，１回目の撮影が終了すると，図９（ｅ）に示すように，撮像素子２３から電荷が奇数ライン（Ｏｄｄ信号），偶数ライン（Ｅｖｅｎ信号）の順に転送される。
【００６４】
そして，撮像素子２３からの電荷の転送が終了すると，図９（ｄ）に示すように，システムコントローラ３０は，メカシャッタを開成し，つづいて，図９（ｆ）に示すように圧電素子２４の充電を行う。圧電素子２４の充電が終了すると，図９（ｄ）に示すようにメカシャッタを閉成させて２回目の撮影を行う。この場合，この充電により圧電素子２４が伸長して撮像素子２３が所定量変位する（図２のＸの位置となる）。２回目の撮影が終了すると，図９（ｅ）に示すように撮像素子２３から電荷が奇数ライン（Ｏｄｄ信号），偶数ライン（Ｅｖｅｎ信号）の順に転送され，また，圧電素子２４の自然放電が行われる。
【００６５】
ところで，目的とする高精細画像は，画素ずらし処理部３３で，１回目と２回目の画像データを合成処理することにより得られるが，ハードウェア演算で高速化を図っても，次の高精細画像を得るための被写体のセッティングには１０秒単位の操作が必要となる。また，この合成処理をＣＰＵのソフトウェア演算で行った場合には１０秒単位の時間が必要となる。
【００６６】
他方，圧電素子２４の特性は，０．２μＦ程度のコンデンサで代表され，検出電圧Ｖｐを得る為の図５や図７の分圧抵抗６３，６８を１ＭΩとした場合は，充電を停止していれば約０．２秒で圧電素子２４は自然放電することになる。従って，２回目の撮影を圧電素子２４の充電状態で行った場合に，この自然放電を利用することにすれば，図５および図７の放電用ＳＷ回路６２，６７を省略できることになる。
【００６７】
発明者らによる実験では，圧電素子と撮像素子を直結，すなわち圧電素子の変位量を拡大する機構を用いない場合には，約０．２秒の遅い放電でも摩擦等の影響を受けず圧電素子は初期位置に復帰することが確認されている。
【００６８】
なお，本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく，発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実行可能である。例えば，本実施の形態においては，内部ストロボ方式（図１のストロボ回路４）について説明したが，外部式のストロボ装置を使用した場合についても本発明を適用することが可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように，請求項１に係る発明によれば，撮像手段は被写体を撮像し、圧電素子は撮像手段を変位させ、充電用ＳＷ回路は、撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせ、放電用ＳＷ回路は、圧電素子の放電をＯＮ／ＯＦＦさせ、検出回路は、圧電素子の充電電圧を検出し、比較手段は、検出回路によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較し、制御手段は、放電用ＳＷ回路と比較手段の動作状態を制御し、比較手段は、制御手段によって動作状態となった場合に、検出電圧と基準電圧との比較結果に基づいて、充電用ＳＷ回路を制御して圧電素子への充電を開始し、圧電素子の検出電圧が所定電圧になった場合に充電動作を停止させる充電動作を行い、制御手段は、比較手段によって圧電素子が充電されることによる撮像素子が変位した状態の撮影と、放電用ＳＷ回路を制御して圧電素子を放電させて、撮像素子が変位しない状態の撮影とを行うように制御することとしたので、撮像装置内部に別途昇圧回路を用意することなく圧電素子を動作させることができ、また、高精細な画像を得ることができる。さらに、充電終了制御を比較手段で行うこととしたので、制御手段の負担を減らすことができる。
【００７０】
また，請求項２に係る発明によれば，撮像手段は被写体を撮像し、圧電素子は撮像手段を変位させ、充電用ＳＷ回路は、撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせ、検出回路は、圧電素子の充電電圧を検出し、比較手段は、検出回路によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較し、制御手段は、圧電素子を充電しないで撮像素子が変位しない状態の撮影を行うように制御し、その後、比較手段を動作状態に制御し、比較手段は、制御手段によって動作状態になった場合に、検出電圧と基準電圧との比較結果に基づいて、充電用ＳＷ回路を制御して圧電素子への充電を開始し、圧電素子の検出電圧が所定電圧になった場合に充電動作を停止させる充電動作を行い、制御手段は、比較手段によって圧電素子が充電されることによる撮像素子が変位した状態の撮影を行うように制御することとしたので、撮像装置内部に別途昇圧回路を用意することなく圧電素子を動作させることができ、また、高精細な画像を得ることができる。さらに、充電終了制御を比較手段で行うこととしたので、制御手段の負担を減らすことができる。
【００７２】
また，請求項４に係る発明によれば，撮像手段は被写体を撮像し、圧電素子は撮像手段を変位させ、充電用ＳＷ回路は、撮像装置の内部または外部に設けられたストロボ発光用のメインコンデンサに蓄積されたエネルギーで圧電素子の充電をＯＮ／ＯＦＦさせ、放電用ＳＷ回路は、圧電素子の放電をＯＮ／ＯＦＦさせ、検出回路は、圧電素子の充電電圧を検出し、制御手段は、充電用ＳＷ回路と放電用ＳＷ回路のＯＮ／ＯＦＦを制御し、制御手段は、検出回路によって検出された検出電圧に基づいて、圧電素子が前記圧電素子の変位のための所定電圧を維持するように充電用ＳＷ回路を制御して撮像素子が変位した状態の撮影を行い、放電用ＳＷ回路を制御して圧電素子を放電させて撮像素子が変位しない状態の撮影を行うように制御することとしたので、撮像装置内部に別途昇圧回路を用意することなく圧電素子を動作させることができ、また、高精細な画像を得ることができる。さらに、充電終了制御を制御手段で行うこととしたので、より小規模な回路構成で充電用ＳＷ回路と、放電用ＳＷ回路と、検出手段とを含む回路を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置を適用したデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像ブロック内の圧電素子の取付構造を示す概略構成図である。
【図３】画素ずらし撮影の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】撮像素子の駆動・転送と圧電素子の充放電タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図５】圧電素子への充電動作を自動終了する圧電素子充電回路の構成を示す回路図である。
【図６】図５の圧電素子充電回路の充放電シーケンスを示す図である。
【図７】圧電素子への充電停止をシステムコントローラで制御する場合の圧電素子充電回路の構成を示す回路図である。
【図８】図７の圧電素子充電回路の充放電シーケンスを示す図である。
【図９】１回目の撮影を圧電素子の放電状態で行い，２回目の撮影を圧電素子の充電状態で行う場合の撮像素子の駆動・転送と圧電素子の充放電タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１      デジタルカメラ
２      撮像ブロック
３      信号処理ブロック
４      ストロボ回路
５      Ａ／Ｄ変換部
６      圧電素子充電回路
７      信号発生器
２１    撮像部
２２    シャッタ機構
２３    撮像素子
２４    圧電素子
２５    素子フォルダ
２６Ａ  基板
３０    システムコントローラ
３１    センサーデータ出力部
３２    メモリ群
３３    画素ずらし処理部
４１    ストロボ発光回路
４２    メインコンデンサ
４３    メインコンデンサ充電回路
６１，６６    充電用ＳＷ回路
６２，６７    放電用ＳＷ回路
６３，６８    分圧抵抗
６４    コンパレータ
６５    コンパレータ電源用ＳＷ回路
【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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