JPH044685A - 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、一般ニ、画像
の分解能はそのセンサの配列ピンチ（以下、画素ピンチ
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、この種の画像装置において、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、アレイ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。しかも、
アレイをステップ状に移動させつつ撮像を行うため、ア
レイを移動させている時間が無駄な時間となるばかりで
なく、アレイの移動と停止を繰り返すことは、センサと
その信号処理用ＩＣチップとの接続不良の発生を加速さ
せるいった問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、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、しかも、撮像の無駄時間のなく、かつ、故障率の
低い撮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、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
アレイセンサＡを画素の三角形の高さｈ方向に一定の速
度で移動させる駆動手段りと、アレイセンサＡが移動す
る平面上において定めた、画素の三角形の面積よりも狭
い所定の微小領域をエレメントとする空間マトリクスに
、三角形の画素とその時間的な存在確率で形成される画
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を備えているこ
とによって特徴づけられる。

〈作用〉 画素の形状を三角形とし、その高さｈ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、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。しかも、アレイセンサ
Ａの移動方向は一方向でよいことから、アレイを移動・
停止することなく一定の速度で移動させつつ撮像を行う
ことが可能となる。ここで、アレイセンサＡが移動する
平面上において仮定した微小領域のデータは、その微小
領域を通過した複数の画素のデータとその各画素の微小
領域上における時間的な存在確率から求めることができ
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ｈ方向に一定の速度で移動される
。また、そのアレイセンサＡの移動位置を検出ための位
置検出器３を備えている。なお、駆動機構２は、例えば
モータとランクピニオンあるいは送りねじ等の公知の機
構である。

各Ｘ線センサＳには、それぞれプリアンプ１１が接続さ
れ、さらに２個のコンパレータ１２ａ。

１２ｂおよび２個のカウンタ１３ａ、１３ｂが接続され
ている。この二つのカウンタＬ３ａ、１３ｂは、第３図
のタイムチャートに示すように、χ線センサＳからの出
力パルス信号を交互に計数する。

すなわち、二つのカウンタ１３ａおよび１３ｂは位置検
出器３の出力に基づいて２、アレイセンサＡがその画素
の正三角形の高さｈの１／４に達する時点ｔｌ＋　ｔ２
＋　ｊ　３＋・・・Ｉｔｌｌごとに計数動作が交互に切
り換わり、一方のカウンタ１３ａが計数を行っていると
きには、他方のカウンタ１３ｂは先に計数したデータを
転送し、次いでそのデータをクリアするよう構成されて
いる。

各カウンタ１３ａ、１３ｂの出力データはデータ転送部
１４から順次出力され画像メモリ４内に格納されるわけ
であるが、その格納アドレスはコンピュータ５によって
指定される。そして、コンピュータ５は、画像メモリ４
内に格納したデータを用いて、後述する方法によって画
像データを求めてＣＲＴ６に出力する。

第４回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
向に一定速度で移動され、その移動量が正三角形の高さ
ｈの１／４に達するごとに順次に画素データを画像メモ
リ４に格納されるわけである。

第５メおよび第６図は本発明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４図を参照し
つつ以下に作用を述べる。

第４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、ｊを同し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。

さて、この方法においては、第５図に示すように、アレ
イセンサＡが移動する平面上に、面積が画素の正三角形
よりも狭い正三角形状の微小領域のマトリクスを仮定す
る。このマトリクスのアレイＡの走査方向に直交する方
向の座標成分を！、同しく走査方向の座標成分をｍとす
ると、例えば微小領域（ｊ２．　ｍ）のデータに採用す
る画素は、第６図のタイムチャートに示す通りになる。

ただし、図中の数字、例えば１／６等は画素が微小領域
上に存在した面積の時間積分値である。

ここで、カウンタ１３ａがｔ０〜１．、１．〜Ｆ＋・・
・間においてカウントした各データの引数をに、　ｋ＋
２゜・・・とし、同じくカウンタ１３ｂが１．−１２．
１．〜ｊｌ＋・・・間においてカウントした各データの
引数をに＋１゜ｋ＋３．・・・とすると、微小領域（ｊ
！、　ｍ）と各画素との対応関係は、 となる。

次に、各センサに採用する画素データから正三角形の微
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Ｓ、走査を開始した時点からの経過時間
をｔとしてセンサで撮像した画素データをＦ　（ｓ、ｔ
）とする。また、正三角形の微小領域マトリクスとセン
サとの対応関係から求まる２次元行列の装置関数をＡと
する。さらにアレイＡの走査方向に直交する軸をＸ、同
じく走査方向の軸をｙとして、正三角形状の微小領域マ
トリクスにおける各微小領域の画像データをｆ　（ｘ、
ｙ）とすると、このｆ’（ｘ、ｙ）は、 Ｆ　（ｓ、ｔ）　−Ａ−ｆ　　（ｘ、）’）　　・・・
（１）で表せる。ここで、装置関数Ａの逆行列を求める
と、（１）式は、 １に−−Ｆ　（ｓ、ｔ）　−ｆ　　（ｘ、ｙ）　　・・
・（２）となり、この（２）式を用いて画素データＦ　
（ｓ、ｔ）から、正三角形状の微小領域マトリクスの画
像データｆ　　（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Ａについて行えばよい。

次に、本発明の他の実施例を、以下、第７図乃至第９図
を参照しつつ説明する。なお、アレイセンサ以外の構成
は先の実施例と同等で、その説明は省略する。

第７図はこの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、それぞれ直角二等辺三角形の有感面を有してい
る。そして、この例においても、アレイセンサＡ′がそ
の画素の直角二等辺三角形の高さＨ方向に一定速度で移
動され、その移動量が直角二等辺三角形の高さＨの１／
４に達するごとに順次に画素データが画像メモリに格納
されるわけである。

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ｉをアレイＡ′の走査方向に
直交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。

さて、この方法においては、第８図に示すように、アレ
イセンサＡ′が移動する平面上に、面積が画素の直角二
等辺三角形よりも狭い正方形状の微小領域のマトリクス
を仮定する。

このマトリクスのアレイＡ′の走査方向に直交する方向
の座標成分をｌ、同しく走査方向の座標成分をｍとする
と、例えば微小頭域Ｃ１，ｍ）のデータに採用する画素
は、第９図のタイムチャートに示す通りになる。ただし
、図中の数字、例えば１／６等は画素が、微小領域上に
存在した面積の時間積分値である。

ここで、先の実施例と同様に、カウンタ１３ａがｔ０〜
１．、１２〜１＋、・・・間においてカウントした各デ
ータの引数をに、に＋２．・・・とじ、同しく、カウン
タ１３ｂがｔ１〜１．、１．〜ｔ４・・・間においてカ
ウントした各データの引数をに＋ｌ、に＋３．−・・と
すると、微小領域（ｊ２．　ｍ）と各画素との対応関係
は、となる。そして、正方形状の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って求め
ることができる。

なお、以上の実施例においては、アレイセンサＡ、Ａ’
の移動量が、画素の正三角形あるいは直角二等辺三角形
の高さり、Ｈの１／４となるごとに画素データを採取し
ているが、本発明はこれに限られることな（、例えば１
／３等、画素の高さ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。

また、以上の実施例において、二つのコンパレータ１２
ａおよび１２ｂのそれぞれの闇値を互いに異なる値とす
れば、二つのエネルギ分布の撮像を同時に行え、例えば
人体のＸ線像を撮像する際に、骨部の消去や石灰化層の
強調などの画像処理を行うことが可能となる。

なお、本発明はＸ線撮像装置の外、ＣＣＤ等を用いて画
像情報の連続によって画像を形成する撮像装置に広く利
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
一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。しかも、アレイセンサを、従来のようにス
テップ状に移動させるのではなく一定速度で連続的に移
動させるので、撮像の無駄時間がなくなるとともに、ア
レイの移動・停止により生じる振動によって発生する故
障、例えばセンサとその信号処理回路の接続不良等の発
生確率が低減する。

【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図はその実施例のカウンタ１
３ａ、１３ｂの動作を示すタイムチャート、第５図およ
び第６図は第２図に示す本発明実施例の画像データの算
出方法の説明である。 第７図は本発明の他の実施例のアレイセンサＡ′の有感
面の拡大正面図、第８図および第９図はその実施例の画
像データの算出方法の説明図である。 １・・・χ線源 ２・・・駆動機構 ３・・・位置検出器 ４・・・画像メモリ ５・・・コンピュータ ６・・・ＣＲＴ １３ａ、１３ｂ・・・カウンタ Ａ、Ａ’　　・・・アレイセンサ ｓ、ｓ’　　・・・Ｘ線センサ ｐ、ｐ’　・・・画素 特許出願人　　　　株式会社島津製作所代　理　人　　
　　弁理士　西１）新 第３図 第４図 第７図 第５図 第６図 癖箭 ｔｏ　　ｔ＋　　ｔｚ　　ｂ　　ｂ　　ｔＩｉｔｃ　　
ｈ　　ｔ８ｔｑ第８図

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、そのア
   レイセンサを上記三角形の高さ方向に一定の速度で移動
   させる駆動手段と、上記アレイセンサが移動する平面上
   において定めた、上記三角形の面積よりも狭い所定の微
   小領域をエレメントとする空間マトリクスに、上記三角
   形画素とその時間的な存在確率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、撮像装置。