JPH031670A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は画像を複数の画素に分解して撮像する素子を用
いた撮像装置に関し、例えばＸ線センサやＣＣＤを用い
た撮像装置等に利用することができる。

〈従来の技術〉 画素に対応するセンサを１次元ないしは２次元状に配列
したアレイセンサを用いた撮像装置では、一般に、画像
の分解能はそのセンサの配列ピッチ（以下、画素ピッチ
と称する）の２倍となる。すなわち、この種の撮像装置
では画像上で画素ピッチの２倍より短い距離しか隔てて
いない２点は識別不能である。

本出願人は、既に、この種の撮像装置において、正方形
のセンサを並べたアレイセンサを、その画素ピッチの１
／２づつ上下および左右に移動させつつ撮像するととも
に、得られた画像データを相互補完的に配列することに
よって、画像の分解能を画素ピッチと同等程度にまで向
上させる技術を提案している。（特開昭６２−５３６３
６号）〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記した特願昭６２−５３６３６号の技術に
よれば、一つの画像情報を得るためにアレイセンサを上
下左右に動かせて合計４回の撮像が必要であるとともに
、アレイセンサを移動させる駆動系も上下と左右の２方
向のものを必要とする。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、より少
ない測定回数のもとに、かつ、１方向の駆動系を備える
だけで、さらに高度な画像分解能が得られる盪像装置の
提供を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、第１図に示す基本
概念図を参照しつつ説明すると、本発明は、−辺が所定
長さの正三角形の画素ｐ・・・・Ｐを２次元状に並べて
なるアレイセンサＡと、そのアレイセンサＡを画素の正
三角形の高さｈ方向に、かつ、その高さｈよりも短い一
定の距離づつ移動させる駆動手段りと、各移動時に得ら
れる画素データのうち、上記した正三角形の面積よりも
狭い所定の微小領域が投影される複数の画素のデータを
合計することによってその微小領域のデータを求め、か
つ、互いに近接する複数の微小領域のデータを合計する
ことによってこれらの微小領域近傍の輝度データを算出
して画面状に画像情報を出力する演算手段Ｃを備えたこ
とによって特徴づけられる。

く作用〉 基本的には、アレイセンサを画素のピッチよりも短い距
離づつ移動させることによって分解能を向上させるわけ
であるが、画素の形状を正三角形とし、その高さ方向に
移動することによって、アレイセンサＡを一方向に移動
させるだけで、それぞれが画素と同じ正三角形で、かつ
、画素の面積よりも小面積の領域のデータを画素データ
から求めることが可能となる。

また、このような微小領域のデータを、互い５こ近接す
る複数の領域について合計することによってこれらの近
傍の輝度データを求めれば、フィルタ作用によってモア
レ縞等の発生を防止することが可能となる。

〈実施例〉 第２図は本発明実施例の全体構成図であり、Ｘ線撞像装
置に本発明を適用した例を示している。

アレイセンサＡには、Ｘ線源１から出て被写体Ｗを透過
したＸ線が入射する。このアレイセンサＡは、後述する
ような正三角形状の有感面を持つＸ線センサＳ・・・・
Ｓを２次元状に一様に配列したもので、駆動機構２によ
ってその正三角形の高さ方向に一定の微小距離づつづ移
動され、その移動ごとに各画素データが画像メモリ３に
採り込まれる。

駆動機構２は例えばステッピングモータとラックピニオ
ンあるいは送りねじ等の公知の機構であって、コンピュ
ータ４によって制御される。コンピュータ４は、駆動機
構２によってアレイセンサＡを動かせつつ、合計３回に
わたって各画素データを画像メモリ３内の定められたア
ドレスに格納していく。そして、後述する方法によって
輝度データをＣＲＴ５に出力する。

第３図は本発明実施例のアレイセンサＡの有感面の部分
拡大正面図である。

各画素ｐ・・・・ｐを構成するＸ線センサＳ、・・・Ｓ
は、それぞれ−辺がＬの正三角形の有感面を有している
。そして、このようなアレイセンサＡが、その画素の正
三角形の高さｈ方向に、かつ、その高さｈの２／３の距
離づつ移動され、第１乃至第３の位置においてそれぞれ
の画素データが画像メモリ３に格納されるわけである。

第４図乃至第８図は本発明実施例の輝度情報の算出方法
の説明図であり、これらの図および第３図を参照しつつ
以下に作用を述べる。

第３図に示すように、引数ｉをアレイＡの走査方向に直
行する方向の座標成分、ｊを同じく走査方向の座標成分
とし、それぞれの画素を（ｉ、ｊ）の形で呼ぶものとす
る。

このような２次元アレイＡを図中上下方向に正三角形の
高さｈの２／３づつ合計３位置に渡ってさ移動させた様
子を第４図に示している。図中の引数にはアレイＡの移
動回数を指す引数である。

そして、各位置における各画素を例えば（ｉ。

ｊ、ｋ）等と呼ぶものとすると、この方法によれば、例
えば（４２，ｍ）で示される微小頭域は３個の画素、つ
まり画素（ｉ、ｊ、ｋ）、　　（ｉ、ｊ。

ｋ＋１）および（ｉ＋１．ｊ＋１．に＋２）に投影され
ることになる。そして、この微小領域（Ｌｍ）等は、そ
の面積が画素の面積の１／９の正三角形となる。そこで
この実施例では、以上のような微小領域のデータとして
、このような各微小領域が投影される３個の画素のデー
タの合計を採用する。なお、図中の引数ｌはこの方法で
得られた微小領域のアレイ走査方向に直行する方向の座
標成分、同じくｍは走査方向の座標成分を現すものとす
る。

各微小領域のデータに採用する画素は第５図に示す通り
である。

さて、以上のような手法によって、第６図に示すように
画素の高さｈの２／３（微小領域の高さの２倍）のライ
ンおよびスペースの像を観察した場合を例にとって、各
微小領域のデータと、そのデータから輝度データの算出
法を以下に詳細に説明する。この例では、説明の簡略化
のために、入力データはＯと１の２値データとする。

第７図は第６図の像を撮像し、上記の方法によって関係
する３個の画素データをそれぞれ合計することによって
得られる各微小領域のデータ値を示す図である。

このような微小領域のデータのままでは、関係する３個
の画素の重なり方の差からモアレ縞が生じる。そこで、
このモアレ縞を低減させるため、本発明の実施例では、
第８図（ａ）に示すような平滑処理を行う。すなわち、
互いに近接する６個の微小領域のデータを合計し、その
合計値をその６個の領域の中点の輝度データとして採用
するわけである。

第８図（ｂ）は、同図（ａ）の手法で第７図のデータを
平滑化した結果を示す図であ゛す、図に示すような数値
が各座標位置の輝度信号としてＣＲＴ５に供給されるこ
とになる。

ここで、本発明では、以上の実施例のようにアレイセン
サを面センサとして用いる場合のほか、ラインセンサと
して用いることもできる。その場合、引数ｊの最小値を
Ｏとすると、ｊの最大値は１、つまり最低２行の画素が
必要である。このとき、同時に引数には、観察する領域
を、画素の正三角形の高さの２／３で割った値よりも４
以上大きくする必要がある。つまりラインセンサとして
用いる場合には、観察する領域の走査方向の端部におい
て微小領域のデータを正確にするための若干のオーバー
ランが必要となる。

次に、以上の実施例で得られた輝度信号を用いて、エツ
ジ部を強調した像を出力する方法について述べる。

エツジ部のデータを等法的に得る演算として、微分値の
絶対値の像を得る。すなわち、輝度データのＸ方向の微
分値θｆ／θＸと、Ｘ方向の微分値θｆ／θｙについて
、 の計算を行い、得られたｆ′を画面に出力することによ
り、エツジ部の強調画像を得る。

本発明では、第９図（ａ）の様な近傍６点の輝度データ
から微分値を得る。具体的には、等方向なデータを得る
ために、 の計算を行う。これによって得たθ「／θＸおよびθｆ
／θｙを（１）弐に代入して、エツジ部の強調像を得る
。第９図（ｂ）、（ｃ）は第８図に示したデータの微分
結果である。

次に、正三角形のマトリクスから正方形のマトリクスへ
の変換について述べる。

１個の輝度データを１個の正方形マトリクスの画素とし
て出力する装置や、あるいは正方形マトリクスで画像処
理する装置と本発明装置との互換性をとるためには、正
三角形マトリクスから正方形マトリクスへの変換が必要
となる。その方法は、正三角形７トリクスより充分小さ
いピッチの正方形マトリクス上に、正三角形マトリクス
の輝度データを投射する。ここで、各正方形マトリクス
上の画素については、その正方形の中に入っている輝度
データの積分を行う。ここでいう積分とは、正方形の中
に入っているいくつかの正三角形の輝度データについて
、それぞれ、輝度データと正方形の中に入っている面積
との積を計算し、それを合計することである。このよう
な手法により、正方形マトリクスのデータを得ることが
できる。

次いで画像の比較について述べる。

複数の画像データを比較するとき、直行座標系ではＸ方
向、Ｘ方向、および回転角θを位置合わせする必要があ
る。本発明では、目的のパターンの輝度データの重心を
中心として極座標に変換し、角度θをシフトさせながら
比較する方法を用いる。

ここで、極座標に変換する方法は、正三角形マトリクス
の輝度データを、第１０図のように並べ変える。第１０
図中の数字は、第７図中の輝度データである。このよう
にして並べ変えた像を正方形マトリクスへ投射して、正
方形マトリクスの極座標像を得る。これによって得られ
た像を、角度θをシフトさせながら像を比較し、一致、
不一致、あるいは特異点等の情報を得る。

なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されること
なく、例えばアレイセンサの各回の移動量は正三角形の
高さの２／３以外を選択することができ、要は画素ピン
チよりも小さい距離を移動させることによって、分解能
を向上させればよいわけである。ただし、正三角形の高
さの２／３づつ移動させて合計３回に渡って測定する方
法が、分解能と測定の簡素性の双方の点で良好である。

なお、本発明はＸ線撮像装置の外、ＣＣＤ等を用いて画
素情報の連続によって画像を形成する撮像装置に広く応
用できることは勿論である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、例えばアレイセ
ンサの移動量を画素の正三角形の高さの２／３の距離と
すると、得られる画像の分解能は微小領域のピッチ（画
素の正三角形の高さの２／３）程度となり、同一面積の
正方形の画素を持つアレイを上下左右に移動させる場合
の分解能（正方形の一辺の長さ）に比べて、２×３′１
、つまり約０゜８８倍に改善される。

また同時に、測定回数が従来技術の４回から３回に削減
されるとともに、駆動系も２方向から１方向に減らすこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例６例の全体構成図、第３図はそのアレイセンサ
への有感面の部分拡大正面図、第４図乃至第８図は本発
明実施例の輝度データの算出方法の説明図、第９図はエ
ツジ部を強調した像を得るためのデータ処理方法の説明
図、第１０図は本発明実施例で得られた正三角形マトリ
クスを正方形マトリクスに変換する方法の説明図である
。 １・・・・Ｘ線源 ２・・・・駆動機構 ３・・・・画像メモリ ４・・・・コンピュータ ５・・・・ＣＲＴ Ａ・・・・アレイセンサ Ｓ・・・・Ｘ線センサ ｐ・・・・画素 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一辺が所定長さの正三角形の画素を２次元状に並べてな
   るアレイセンサと、そのアレイセンサを上記正三角形の
   高さ方向に、かつ、その高さよりも短い一定の距離づつ
   移動させる駆動手段と、各移動時に得られる画素データ
   のうち、上記正三角形の面積よりも狭い所定の微小領域
   が投影される複数の画素のデータを合計することによっ
   てその微小領域のデータを求め、かつ、互いに近接する
   複数の微小領域のデータを合計することによってこれら
   の微小領域近傍の輝度データを算出して画面状に画像情
   報を出力する演算手段を備えてなる撮像装置。