JP2002268132A - 一定周期繰り返しパターンを持つ平面状被写体の撮像装置 - Google Patents

一定周期繰り返しパターンを持つ平面状被写体の撮像装置

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JP2002268132A
JP2002268132A JP2001071929A JP2001071929A JP2002268132A JP 2002268132 A JP2002268132 A JP 2002268132A JP 2001071929 A JP2001071929 A JP 2001071929A JP 2001071929 A JP2001071929 A JP 2001071929A JP 2002268132 A JP2002268132 A JP 2002268132A
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pickup apparatus
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Junichi Saito
純一 斉藤
Keiichi Tanizawa
恵一 谷澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】周期的パターンを持つ平面状被写体の同一パタ
ーンの画像だけを被写体上のパターンとCCD素子との干
渉によるモアレ縞や画像の劣化を発生させることなしに
撮像する装置を提供する。 【解決手段】エリアCCDもしくはCMOS撮像素子をもつカ
メラ12と、レンズと、被写体13を把持するステージ
と、カメラが被写体の任意の一部分を撮像可能となるよ
うにカメラとステージとを相対移動させうる第1の駆動
手段10と、被写体とカメラとの距離を相対変化させう
る第2の駆動手段11と、被写体を照明する照明手段1
4と、カメラのシャッターおよび第1、第2の駆動手段
を制御する制御手段と、カメラから得られた画像を蓄
積、保存する記録手段とを有する撮像装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一定周期の繰り返し
パターンを持つ平面状被写体の同一パターン部の画像だ
けを被写体上のパターンとCCD素子等の撮像素子との干
渉によるモアレ縞を発生させることなしに撮像する装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の撮像装置は2次元CCDカメラとズ
ームレンズを用いて被写体のパターン周期とCCD素子の
ピッチが1対1で一致するようにズーム比を変化させ、
一括撮像して画像を得るというものである。
【0003】また、別の撮像装置ではラインCCDを用い
てCCD上に投影された被写体の繰り返しパターンのピッ
チが撮像素子のピッチのほぼ数倍となるよう撮像レンズ
およびカメラ、被写体間の距離を固定的に設置してCCD
出力を読み取りながら被写体をラインCCDの操作方向と
直角に移動させることによって記憶装置上に2次元の中
間データとして蓄積した後、中間データの座標と輝度情
報から同一のパターン部分を抜き出して求めるべき画像
を合成するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2次元
CCDカメラを用いた場合には、撮像レンズの収差に起因
するCCD上の画像の歪みによって画面全域においてパタ
ーンの明部とCCD画素とを一致させることは不可能であ
り、モアレ縞を完全に除去することは出来ない。また入
手可能なCCDカメラの素子数によって撮影可能な被写体
が制限されるという問題も生じる。
【0005】また、ラインCCDを用いた場合には被写体
のパターンピッチとCCDピッチとが整数倍とならないた
め中間データ上での被写体明暗パターンの位相にばらつ
きが生じる。これによって同一のパターン部分を抜き出
す演算を高精度に行なうことが出来ず、求める画像の品
質を劣化させる原因となる。 特定の被写体に対しては
ピッチが整数倍となるようにCCDを設置することは可能
であるが被写体のパターンピッチは被写体毎に異なって
おり一般的には整数倍にならない。CCD読み出しクロッ
クを高めるかステージ移動速度を低くするかのいずれか
の方法でピッチの比を大きくすれば演算の精度は向上す
るが、 CCD読み出しクロックには技術上の上限があり、
またステージ移動速度は装置のスループットに影響する
ため無制限に低くすることは出来ない。このため、実用
的な範囲では画像の品質劣化は避けられない。
【0006】本発明はこのような従来の課題に鑑みなさ
れたものであり、その目的とするところは、周期的パタ
ーンを持つ平面状被写体の同一パターンの画像だけを被
写体上のパターンとCCD素子との干渉によるモアレ縞や
画像の劣化を発生させることなしに撮像する装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の撮像装置は2次元状の撮像エリアをもつカ
メラと、撮像レンズと、被写体を把持するステージと、
カメラが被写体の任意の一部分を撮像可能となるように
カメラとステージとを相対移動させうる第1の駆動手段
と、ステージとカメラとの距離を相対変化させうる第2
の駆動手段と、被写体を照明する照明手段と、カメラの
シャッターおよび第1、第2の駆動手段を制御する制御
手段と、カメラから得られた画像を蓄積、保存する記録
手段とによって構成される。
【0008】撮像の際は、撮像レンズを介して撮像素子
上に投影された被写体の繰り返しパターンのピッチが撮
像素子のピッチの整数倍となるよう第2の駆動手段を制
御した後、被写体の端部がカメラの視野の端部となるよ
う第1の駆動手段によってカメラおよびステージを相対
移動させる。ここでカメラのシャッターを切り得られた
画像を記録手段に保存した後、第1の駆動手段によりカ
メラおよびステージをカメラの視野幅相当分相対移動さ
せて再度カメラのシャッターを切り得られた画像を記録
手段に保存する。これを繰り返して被写体の部分画像を
タイル状に撮像、保存し、最終的には被写体の全面に対
する画像を記録手段に保存する。上記操作の制御は制御
手段によって行なわれる。
【0009】記録手段に保存された画像は撮像時のカメ
ラと被写体の相対位置および被写体上のパターンの座標
位置とピッチからどのドットがパターン部を撮像したデ
ータであるかを特定することが可能である。上記演算に
基づいて画像からパターン部の画像のみを抽出し、パタ
ーン部のみの画像から構成される画像を再構成する。本
撮像装置によって得られる被写体画像はタイル状に分割
された部分画像の組であるが、これを合成して被写体全
体の画像とすることは既知の手段によって可能であり、
また用途によっては部分画像のままであってもかまわな
い。
【0010】
【作用】本発明の撮像装置により、被写体のパターンピ
ッチが撮像素子のピッチに対して正確に整数倍となる画
像を得ることが可能となり、この画像上でパターン部が
記録されているドットを比較的単純な計算によって精度
良く求めることが可能となる。これによりパターン部の
画像のみを抽出し、パターン部のみの画像から構成され
る画像を再構成することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】[実施例1]以下に、本発明の実
施例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の撮像
装置の外観図、図2は撮像装置制御のフローを示すもの
である。図1において、被写体(13)の面上の任意の
位置にカメラ(12)を移動可能なように被写体上方に
配置された駆動手段1(10)はXY2方向に移動可能
な2軸直交ロボットアームである。駆動手段1のスライ
ダ上には駆動手段2(11)がそのスライダが被写体の
面に直交する方向(Z方向)に移動可能に固定されてお
り、スライダ上にはカメラ、レンズが被写体に向けて固
定されている。一方、被写体は図示省略したステージ上
に固定され、更にその下方にある光源(14)によって
照明されている。従って、この実施例で対象とする被写
体は透明或いは半透明なもので透過光に撮像されるが、
照明をカメラと同方向から当てることによって不透明な
被写体を反射光で撮像を行なうことももちろん可能であ
る。
【0012】制御手段に被写体のパターンピッチを入力
することにより制御手段は駆動手段2の移動量を演算
し、駆動手段2に移動指令を出力する。このパターンピ
ッチは同時に記録手段内にも保存される。その後、制御
手段は駆動手段1に被写体の端部に移動する指示を出
し、次いでカメラのシャッターを切る指示を出す。カメ
ラからは撮像された画像データが記憶手段に送られ、同
時にその画像に対するカメラ位置情報が制御手段から記
録手段に送られる。続いて制御手段はカメラの視野幅分
だけ制御手段1をX方向に移動する指令を出す。以下、
撮像、記録動作は上述と同じである。カメラが被写体の
他端に達したならば制御手段はカメラの視野高さ分だけ
制御手段1をY方向に移動する指令を出し、以下上述と
同じ手順で被写体の幅分の撮像、記録、移動を繰り返
す。このようにして記録手段内には被写体全体の画像デ
ータが記録される。
【0013】図3(a)は得られた画像の模式図であ
り、これに対し、撮像時のカメラ位置とパターンピッチ
から求めるべきパターン部の画像内の座標(ドット)を
計算する。図3(a)では求めるべきパターンはX方向
に5ドット目から幅2ドット、ピッチ6ドットで記録さ
れていることが演算によりわかった。この情報を基に該
当するドットのみを抜き出し(図3(b))、さらにこ
の画像に対して空白部分を詰めることによりパターン部
分のみの画像(図3(c))が得られる。この図3
(c)が、同一パターン部を撮像したドットのみを抽
出、合成して同一パターンのみの画像を再構成したもの
である。
【0014】図4(a)は千鳥状に2次元にパターンが
配置された被写体から得られた画像を示す模式図であ
り、この場合でも図4(b)、図4(c)に示すように
同様の手順でパターン部分のみの画像が得られる。
【0015】[実施例2]以下に、本発明の別の実施例
について説明する。図5はカメラ(92)を駆動手段1
(90)によってX方向に移動可能に設置し、被写体
(93)を把持したステージ(95)を駆動手段1によ
ってY方向に移動可能としたものである。カメラが1軸
移動であることにより、照明(94)は管状の照明を使
用している。
【0016】[実施例3]以下に、本発明の別の実施例
について説明する。図6は基本的には実施例2とほぼ同
様の構成であるがカメラ(102)、駆動手段1(10
0)のX方向軸、照明(104)を複数台設置し、被写
体(103)の複数箇所を同時撮像することを可能とし
たものである。これにより撮像時間の短縮が可能とな
る。
【0017】[実施例4]さらに、本発明の別の実施例
について説明する。図7は実施例2とほぼ同じ構造の撮
像装置であるが、光源(114)を小型の面光源としワ
イヤーおよびプーリーを介して駆動手段1(110)と
連結して常にカメラ直下に位置するようにすることによ
り小型の光源でも被写体の全面に対する撮像が可能とな
っている。もちろん照明がカメラの移動に伴って移動す
る機構はこれに限るものではない。本実施例では常に光
源の同じ部分を用いて撮像することになるため照明の不
均一さが画像に影響することが避けられるという効果も
併せ持つ。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明の撮像
装置によれば、被写体のパターンピッチが撮像素子のピ
ッチに対して正確に整数倍となる画像を得ることが可能
となり、この画像上でパターンが撮像されているドット
を比較的単純な計算によって精度良く求めることが可能
となる。これによりパターン部の画像のみを抽出し、パ
ターン部のみの画像から構成される画像を再構成するこ
とが可能となる。以上によりモアレ縞や画像劣化のない
高品質な画像が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像装置外観図(実施例1)である。
【図2】本発明の撮像装置制御のフローを示す図(実施
例1)である。
【図3】撮像された画像から同一パターン部のドットの
みを抽出、合成された模式図画像をそれぞれ示し(a)
は、撮像された画像の模式図、(b)は、撮像された画
像からパターン部を抜き出した画像を示す模式図、
(c)は、パターン部のみを再構成した画像を示す模式
図である。
【図4】撮像された別の画像から同一パターン部のドッ
トのみを抽出、合成された模式図画像をそれぞれ示し
(a)は、撮像された画像の模式図、(b)は、撮像さ
れた画像からパターン部を抜き出した画像を示す模式
図、(c)は、パターン部のみを再構成した画像を示す
模式図である。
【図5】本発明の撮像装置外観図(実施例2)である。
【図6】本発明の撮像装置外観図(実施例3)である。
【図7】本発明の撮像装置外観図(実施例4)である。
【符号の説明】
10…駆動手段1 11…駆動手段2 12…カメラ、レンズ 13…被写体 14…照明 90…駆動手段1 91…駆動手段2 92…カメラ、レンズ 93…被写体 94…照明 95…ステージ 100…駆動手段1 101…駆動手段2 102…カメラ、レンズ 103…被写体 104…照明 105…ステージ 110…駆動手段1 111…駆動手段2 112…カメラ、レンズ 113…被写体 114…照明 115…ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/19 H04N 5/222 B 5/222 Z 5/225 F 5/225 101:00 // H04N 101:00 1/04 103E Fターム(参考) 2H054 AA01 2H105 AA03 5C022 AB15 AC27 AC42 AC52 AC69 AC74 5C072 AA01 BA18 DA21 DA23 EA05 EA08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元状の撮像エリアもつカメラと、レン
    ズと、被写体を把持するステージと、カメラが被写体の
    任意の一部分を撮像可能となるようにカメラとステージ
    とを相対移動させうる第1の駆動手段と、被写体とカメ
    ラとの距離を相対変化させうる第2の駆動手段と、被写
    体を照明する照明手段と、カメラのシャッターおよび第
    1、第2の駆動手段を制御する制御手段と、カメラから
    得られた画像を蓄積、保存する記録手段とを有する撮像
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1の撮像装置で、レンズを介して撮
    像素子上に投影された被写体の繰り返しパターンのピッ
    チが撮像素子のピッチの整数倍となるよう第2の駆動手
    段を制御した後、第1の駆動手段によってカメラおよび
    ステージを相対移動させつつ繰り返し撮像、保存を行な
    い、最終的に記録手段上に被写体全面の画像を保存する
    ことを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項3】請求項1、2の撮像装置で、撮像時のカメ
    ラと被写体の相対位置、被写体上のパターンの座標位置
    とピッチ、および画像上の座標値を基に記録手段上に保
    存された画像から同一パターン部を撮像したドットのみ
    を抽出、合成して同一パターン部のみの画像を再構成す
    ることを特徴とする撮像装置。
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