JPH03187686A - 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、画素
の分解能を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倍に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間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、上記した特開昭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
下左右に動かす必要があり、アレィを移動させる駆動系
に、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、■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
られる画像装置の提供を目的としている。

〈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、複数の三角
形画素ｐ・・・ｐを並べてなるアレイセンサＡと、その
センサアレイＡを画素の三角形の高さ方向に、かつ、そ
の高さＨｌよりも短い一定の距離づつ移動させる駆動手
段りと、アレイセンサへの移動によって上記した三角形
の面積よりも狭い所定の微小領域で形成されるマトリク
スに、三角形の画素とその移動位置で形成される画素デ
ータマトリクスをデコンボリューション演算により変換
することによってその微小領域のデータを求めて画面上
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、画素の形状を三角形とし、その高さの方向に
移動することによって、アレイセンサＡを一定方向に移
動させるだけで、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。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第２図は本発明実施例の全体構成図であり、Ｘ線撮像装
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
ような直角二等辺三角形状の有感面を持つＸ線センサＳ
・・・Ｓを、その底辺が瓦いに平行となるように１次元
状に配列したもので、駆動機構２によってその直角二等
辺三角形の底辺と直交する方向に一定の微小距離づつ移
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、例えばステン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を動かセつつ、その移動
ごとの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画
像データを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、
それぞれ直角二等辺三角形の有感面を有しており、走査
方向に４５°傾いた方向に配列されている。

そして、このようなアレイセンサＡが、その画素の直角
二等辺三角形の底辺と直交する方向に、かつ、底辺に対
する高さＨの１／２の距離づつ移動され、その各位置に
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図および第５図は本発明実施例の画像データの算出
方法の説四図であり、これらの図および第３図を参照し
つつ以下に作用を説明する。

第３図に示すように、引数ｉをアレイへの走査方向に直
交する方向の座標成分、同しく引数０．■を同しく走査
方向の座標成分とし、それぞれの画素を（ｉ、Ｏ）およ
び（ｉ、１）の形で呼ぶものとする。

このような２次元アレイＡを図中上下方向に直角二等辺
三角形の高さＨの１／２づつ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への移動回数を指す
引数である。

この図から明らかなように、アレイＡの移動によって、
−辺が直角二等辺三角形の斜辺の１／４である正方形状
の微小領域によって検出平面をカバーできることになる
。ここで、アレイＡの各位置における各画素を例えば（
ｉ、ｏ、ｋ）等と呼ぶものとすると、この方法によれば
、例えば（ｍ、ｎ）で示される微小領域は６個の画素、
つまり画素（ｉ＋１．Ｏ，ｋ）および（ｉ＋Ｌ１．ｋＬ
（ｉ、ｌ＋に＋１）、（ＬＯ。

に１２）および（Ｌｌ、に＋２）、　（ｉ、０．　ｋ＋
３）に投影され、また、（ｍ＋１．ｎ）は、４個の画素
つまり（ｉｌｌＬｋ）、　（＋＋１．０．に＋１）、　
（ｉ、１．に＋２）＋　（ｉ、０．に＋３）に投影され
ることになる。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、このような微小領域が投影され
る４個または６個の画素のデータを採用する。なお、図
中の引数ｍは、この方法で得られた微小領域のアレイ走
査方向に対して４５°顛いた方向Ｍの座標成分、同しく
ｎは引数ｍの成分方向と直交する方向Ｎ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。

次に、各センサの画素データから微小領域の画像データ
を求める方法について述べる。

まず、センサを３１走査による移動量をｑとしてセンサ
で撮像した画素データのをＦ　（ｓ、ｑ）とする。また
、正方形マトリクスとセンサとの対応関係から求まる２
次元行列の装置関数を６とする。さらに、アレイＡの走
査方向に対して４５６傾いた直交座標軸をｘ、ｙとして
、正方マトリクスにおける各微小領域の画像データｆ　
（ｘ、ｙ）とすると、このｆ　　（ｘ、ｙ）は、 Ｆ　（ｓ、ｑ）＝ＶＢ・ｆ　　（ｘ、ｙ）　　・・・Ｉ
Ｉ）で表せる。ここで、装置関数Ｂの逆行列を求めると
、（１）式は、 Ｂ−・Ｆ　（ｓ、ｑ）＝ｆ　　（ｘ、ｙ）　　・・・（
２）となり、この（２）式を用いて、アレイ移動ごとの
画素データＦ　（ｓ、ｑ）から正方形マトリクスの画像
データｒ　　（ｘ、ｙ）を得ることができる。

なお、センサは、通常、端部の感度が低くその感度補正
を行う必要があるが、この実施例においては、その補正
は装置関数６について行えばよい。

ところで、以上のような微小領域のデータのままでは、
得られる画像は走査方向に対して４５゜頭いた像となる
。そこでこの実施例では、第６図に示すように、例えば
、座標Ｑ０の微小領域の画像データとして、その対角線
上において互いに近接する４個の微小領域ずなわち座標
Ｑｌ＋Ｑ２．Ｑ、。

およびＱ４の微小領域の画像データのメデイアン値を１
采用する。これにより、マＩ・リクスが全体として４５
°回転し、走査方向に沿った画像を得ることができる。

ここで、本発明では、以上の実施例のようにアレイセン
サをラインセンナとして用いる場合のほか、面センサと
して用いることもできる。その実施例を、以下、第７図
乃至第９図を参照して説明する。ただし、アレ・イセン
サ以外の構成は先の実施例と同様とする。

第７図は面センサとしてのアレイセンサＡ１の有感面の
拡大正面図である。

２次元状に並ぶ各画素ｐ・・・ｐを構成するＸ線センサ
Ｓ・・・Ｓは、先の実施例と同様に、それぞれ直角二等
辺三角形の有感を有している。この例においても、アレ
イセンサＡ１が、その画素の直角二等辺三角形の底辺と
直交する方向に、かつ、底辺に対する高さＨの１／２の
距離づつ移動されるわけであるが、この例では、第１乃
至第４の位置おいてのそれぞれ画素データが画像メモリ
に格納される。

第８図および第９図はこの実施例の画像データ算出方法
の説明図であり、これらの図および第７図を参照しつつ
以下に作用を説明する。

第７図に示すように、引数ｌをアレイＡ１の走査方向に
に直交する方向の座標成分、ｊを同じく走行方向の座標
成分とし、それぞれの画素を１ｔＪ）の形で呼ぶものと
する。

このような２次元アレイＡ、を図中上下方向に直角二等
辺三角形の高さ１１の１／２づつ合計４位置に渡って移
動させた様子を第８図に示している。

図中の引数Ｏ・・・３はアレイＡ、の移動回数を指す引
数である。

この図から明らかなように、アレイＡ１の３回の移動に
よって一辺が直角二等辺三角形の斜辺の１／４である正
方形状の微小領域によって検出平面をカバーできること
になる。ここで、アレイＡ１の各位置における各画素を
、例えば（ｉ、ｊ、０）等と呼ぶものとすると、この方
法によれば、例えば（ｍ、ｎ）で示される微小領域は４
個の画素、つまり画素（ｉ＋１．ｊ、Ｏ）、　（ｉ＋Ｌ
Ｌ１）、　（ｉ、ｊ、２）、　（ｉ＋ｊ＋３）に投影さ
れ、また、（ｍ＋ｌ、ｎ）で示される微小領域は、６個
の画素、つまり画素（ｉ、ｊ＋１．０）および（ｉ＋１
．ｊ＋１．Ｏ）、　（ｉ＋１．３，１）、　（ＬＬ２）
および（ｉ＋１゜ｊ、２）、（ｉ、ｊ、３）に投影され
ることになる。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４個または６個の画素のデータを採用する。なお、
図中の引数ｍはこの方法で得られた微小領域のアレイ走
査方向に対して４５°傾いた方向Ｍの座標成分、同じく
ｎは引数ｍの成分方向Ｍと直交する方向Ｎの座標成分を
表すものとする。

この例における各微小領域のデータに採用する画素は第
９図に示す通りである。そして、各微小領域の画像デー
タは、先の実施例と同様な処理によって求めることがで
る。

次に、本発明の他の実施例を、以下、第１０図乃至第１
２図を参照しつつ説明する。

この例では、第１０図に示すように、第３図に示したア
レイセンサＡと同様のラインセンサを、その画素の直角
二等辺三角形の斜辺の１／２の長さ分シフトして順次１
次元方向に配列して、いわゆる１次元マルチライン型ア
レイＡ、を構成している。ただし、この例においても、
アレイセンサ以外の構成は、先の実施例と同様とする。

第１１図および第１２図はこの実施例の画像データの算
出方法の説明図であり、これらの図および第１０図を参
照して作用を説明する。

第１０図に示すように、引数ｉをアレイＡ。の走査方向
に直交する方向の座標成分、引数０・・・５を同じく走
査方向の座標成分とし、それぞれの画素を（ｉ、０）の
形で呼ぶものとする。

このようなマルチライン型アレイＡ、を図中上下方向に
直角二等辺三角形の高さＨの１／２づつ順次移動させた
様子を第１１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。

この図から明らかなように、アレイＡ、の移動によって
一辺が直角二等辺三角形の斜辺の１／４である正方形状
の微小領域によって検出平面をカバーできることになる
。ここで、アレイＡ、の各位置における各画素を例えば
（ｔ、ｏ、ｋ）等と呼ぶものとすると、この方法によれ
ば、例えば、（ｍ、ｎ）で示される微小領域は８個の画
素、つまり、画素（ｉ＋１，５．ｋ）＋　（ｉ＋１，４
．に＋１）、　（ｉ＋Ｌ３．に＋２）＋（ｉ＋１．２．
に＋３）　ｌ　（ｔ＋　１．に＋４）　ｌ　（ｉ、　１
．に＋５）　＋　（ｉ、０．に＋６）　＋　（ｉ。

０、に＋７）に投影される。また、（ｍ＋１．ｎ）で示
される微小領域は１２個の画素、つまり、画素（ｔ＋２
．４．ｋ）および（ｉ＋２．５．ｋ）、　（ｉ＋１．４
．に＋１）および（ｉ＋１５＋　ｋ＋１）　＋　（ｔ＋
１＋　３＋　ｋ＋２）　＋　（１＋１１２１　ｋ＋３）
および（ｘ＋Ｌ３゜ｋ＋３）、　（ｉ＋１．２．に＋４
）、　（ｉ＋１．に＋５）＋　（ｉ、Ｏｔｋ＋６）およ
び（１１１、に＋６）　＋　（ｉ＋　Ｏ＋　ｋ＋７）に
よって投影されることになる。

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８個または
１２個の画素のデータを採用する。

なお、図中の引数ｍはこの方法で得られた微小領域のア
レイ走査方向に対して４５°傾いた方向Ｍの座標成分、
同じくｎは引数ｍの成分方向Ｍと直交する方向Ｎの座標
成分とする。

この例における各微小領域のデータに採用する画素は第
１２図に示す通りである。そして、各微小領域のそれぞ
れの画像データは、先の実施例と同様な演算により求め
ることができる。

この実施例によると、直角二等辺三角形の角の部分に対
応する部分の微小領域のデータの信頼性が、先の実施例
に比して向上する。すなわち、直角二等辺三角形の画素
を千鳥状に配列することによって、角部に対応する部分
の微小領域の画像データとして採用する画素データ群の
うち、センサの感度が低い端部を除く部分で投影された
画素データの数を先の実施例よりも多くすることができ
、これによりデータの信頼性が向上する。

なお、この実施例においても、アレイセンサをラインセ
ンサとして用いる場合のほか、面センサとして用いるこ
ともできる。

なお、以上の実施例では、アレイセンサの各回の移動量
は直角二等辺三角形の高さＨの１／２としているが、本
発明はこれに限られることなく、例えば１／３等、画素
高さＨの１／ｎ（ｎは自然数）としてもよい。この場合
、その自然数を適宜に選択することによって、画像の分
解能を任意に設定することができる。

次に、本発明の他の実施例を、第１３図乃至第１５図を
参照して以下に説明する。ただし、アレイセンサ以外の
構成は先の実施例と同様とする。

第１３図はこの実施例のアレイセンサａの有感面の拡大
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、その画素の高
さｈの２／３の距離づつ順次移動され、その各位置にお
いてそれぞれの画素データが画像メモリに格納されるわ
けである。

第１４図および第１５図はこの実施例の画像データの算
出方法の説明図であり、これらの図および第１３図を参
照して以下に作用を述べる。

第１３図に示すように、引数ｉをアレイ八′の走行方向
に直交する方向の座標成分、引数０・・・３を同じく走
査方向の座標成分とし、それぞれの画素を（ｉ、０）と
呼ぶものとする。

このような１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づつ順次移動させた様子を第１５図に
示している。図中の引数にはアレイ八′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。

０、ｋ）等と呼ぶものとすると、この方法によれば、例
えば（ｍ、ｎ）で示される微小領域は３個の画素、つま
り画素（ｉ、２．ｋ）、（ｉ、１．ｋ）、（ｉ、（Ｌｋ
＋２）に投影され、また、（ｍ−ｔ−１，ｎ）は３個の
画素、つまり画素（ｉ、２．ｋ）　＋　（ｉ＋１．０．
に＋１）　＋　（ｉ＋１，０．に＋２）によって投影さ
れることになる。そして、この微小’ｐＵＫ（ｍ、ｎ）
等はその面積が画素の面積の１／９の正三角形となるゆ
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
のデータを採用する。なお、図中の引数ｍはこの方法で
得られた微小領域のアレイ走査方向に直交する方向Ｍの
座標成分、同じくｎは走査方向に対して３０”傾いた方
向Ｎ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１５図に示す通
りである。

次に、この実施例において、各センサの画素データから
微小領域の画像データを求める方法について述べる。

まず、センサをα、走査による移動量をβとしてセンサ
で撮像した画素データをＦ（α、β）とする。また、微
小領域のマトリクスとセンサとの対応関係から求まる２
次元行列の装置関数を８とする。さらに、アレイＡ′の
走査方向に直交する方向の座標をＶ、同じく走査方向に
対して３０゜傾いた座標をＷとして、各微小領域の画像
データをｆ　　（ｖ、ｗ）とすると、このｆ　　（ｖ、
ｗ）は、Ｆ（α、　　β）＝８・ｆ　（ｖ、Ｗ）・・・
・（３）で表せる。ここで、装置関数Ｂの逆行列を求め
ると、（３）式は、 ８−Ｆ（α、　　β）　＝ｆ　　（ｖ、　　ｗ）　　−
・−Ｃ４）となり、この式（４）を用いて、アレイ移動
ごとの画素データＦ（α、β）から微小領域の画像デー
タｆ　（ｖ、　　ｗ）を得ることができる。ただし、出
力される画像データは三角形のマトリクスとなる。

なお、この実施例においても、アレイセンサをラインセ
ンサとして用いる場合のほか、面センサとして用いるこ
ともできる。

また、この実施例では、アレイセンサの各回の移動量は
正三角形高さｈの２７３としているが、本発明はこれに
限られることなく、画素高さｈの１／３を選択してもよ
い。ただし、アレイセンサを面センサとした場合には、
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
良好でる。

ここで、以上説明した実施例のうら、アレイセンサとし
て第３図に示したラインセンサを用いた場合が、センサ
およびその信号処理回路の個数が最も少なくて済む。

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、アレイセンサを
ｌ方向に移動させるのみで、高度な分解能画像を得るこ
とができる。

なお、本発明によると、アレイセンサの画素の形状を直
角二等辺三角形とし、このアレイセンサの移動量を画素
の直角二等辺三角形の高さ１／２の距離とした場合には
、得られる画像の分解能は微小領域のピンチ（画素の直
角二等辺三角形の斜辺の長さの１７４）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、約
０．５倍に改善される。また、画素の形状を正三角形と
し、移動量を正三角形の高さの２／３の距離とした場合
には、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
つアレイを移動させる場合の分解能に比べて約０．８８
倍に改善される。

【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
明実施例の全体構成図、第３図はそのアレイセンサＡの
有感面の拡大正面図、第４図および第５図は第２図に示
す本発明実施例の画像データの算出方法の説明図、第６
図は第２図に示す本発明実施例で得られた正方形マトリ
クスの傾きを補正する方法の説明図である。 第７図乃至第１５図は本発明の他の実施例の説明図であ
る。 Ａ、Ａ、、Ａ、、Ａ’ ｓ、ｓ’ ｐ、ｐ’ ・・・Ｘ線源 ・・・駆動機構 ・・・画像メモリ ・・・コンピュータ ・・・ＣＲＴ ・・・アレイセンサ ・・・Ｘ線センサ ・・・画素

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の三角形画素を並べてなるアレイセンサと、そのセ
   ンサアレイを上記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、上記
   アレイセンサの移動によって上記三角形の面積よりも狭
   い所定の微小領域で形成されるマトリクスに、上記三角
   形の画素とその移動位置で形成される画素データマトリ
   クスをデコンボリューション演算により変換することに
   よって、その微小領域のデータを求めて画面上に画像情
   報を出力する演算手段を備えてなる、画像装置。