JPH11341367A - ラインセンサカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ラインセンサを使用して画素ずらしを適用した
撮像装置において、ラインセンサを使った場合特有の問
題点を考慮し、エリアセンサよりも幅の広い領域を画素
ずらしにより解像度を高めて撮像可能な装置を提供する
ことにある。 【解決手段】その一つの事例として、構成するラインセ
ンサ素子１１上に被写体４の像を結像させるための結像
手段３と、複数の画素列１１ａ、１１ｂを、所定の長さ
ずつ周期をずらした位置に形成してなるラインセンサ素
子１１と、該ラインセンサ素子１１の各画素列１１ａ、
１１ｂを独立したタイミングで動作させて撮像を行い画
像データとして出力する電気回路部分１２とからなるラ
インセンサカメラ１としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画素ずらし手法に
より画素周期よりも高解像度な画像を撮像可能なライン
センサカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤやＣＭＯＳなどの感光素子を使用
したデジタルカメラの解像度を決定する要素の一つとし
て、素子上に形成されている画素間の周期がある。例え
ば画素数が同じならば画素間の周期が短いほど高解像度
の画像が得られる。しかし、画素間の周期を短くすれば
必然的に画素サイズが小さくなり、感度やダイナミック
レンジなど感光素子の性能低下を招くことになる。

【０００３】ここで画素サイズを変えないで感光素子の
性能を維持したまま、解像度を上げた画像を得る方法と
して、画素ずらしと呼ばれる方法が従来より知られてい
る。これは、撮像した画像に対して、感光素子の画素間
の周期の１／ｎ（ｎは正整数）だけ位置をずらした画像
を撮像し元の画像と合成して、解像度を上げた画像を得
る方法である。

【０００４】この、画素ずらしと呼ばれる方法は、エリ
アセンサを使った撮像装置に適用され、既に実現してい
る。エリアセンサで画素ずらしによる高解像度の画像を
得る方法としては、被写体を移動させて複数回撮像した
画像を合成する方法、エリアセンサカメラを移動させて
複数回撮像した画像を合成する方法、光学素子によりエ
リアセンサ素子の面上での結像位置をずらして複数回撮
像した画像を合成する方法、ビームスプリッターで像を
分けて複数のエリアセンサカメラで撮像した画像を合成
する方法などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ライン
センサを使った撮像装置で画素ずらしを適用したものは
今までなく、エリアセンサを使った場合との相違点やラ
インセンサを使った場合の特有の問題点についての検討
も行われていなかった。

【０００６】エリアセンサが、画素を２次元に並べた感
光素子であるのに対して、ラインセンサは画素を１次元
的に並べた感光素子である。従って、ラインセンサが２
次元的な画像を得るためには、その画素の並び方向と垂
直な方向に被写体あるいはラインセンサ自体を動かさな
ければならないという特徴がある。

【０００７】しかしラインセンサは、比較的容易に画素
数の多い感光素子を製作できるというメリットがある。
例えばＣＣＤエリアセンサでは、１０００×１０００程
度の画素数になると画素全てに欠陥がない素子を製作す
るのは困難であるが、ＣＣＤラインセンサでは５０００
画素程度の素子が比較的容易に製作されている。従って
ラインセンサを使えば、エリアセンサよりも幅の広い領
域を観察することができるメリットがある。

【０００８】本発明は、ラインセンサを使用して画素ず
らしを適用した撮像装置に関するものであり、その課題
とするところは、ラインセンサを使った場合特有の問題
点を考慮し、エリアセンサよりも幅の広い領域を画素ず
らしにより解像度を高めて撮像可能な装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１の発明では、画素ずら
し手法により、画素周期よりも高解像度な画像を撮像出
来るラインセンサカメラであって、それを構成するライ
ンセンサ素子上に被写体の像を結像させるための結像手
段と、複数の画素列を、所定の長さずつ周期をずらした
位置に形成してなるラインセンサ素子と、該ラインセン
サ素子の各画素列を独立したタイミングで動作させて撮
像を行い画像データとして出力する電気回路部分とから
なることを特徴とするラインセンサカメラとしたもので
ある。

【００１０】また、請求項２の発明では、画素ずらし手
法により、画素周期よりも高解像度な画像を撮像出来る
ラインセンサカメラであって、それを構成するラインセ
ンサ素子上に被写体の像を結像させるための結像手段
と、その結像光を複数の光路に分けるビームスプリッタ
ーと、該ビームスプリッターにより分けられた前記結像
光をそれぞれ受光するラインセンサ素子群と、該ライン
センサ素子群を各々独立したタイミングで動作させて撮
像を行い画像データとして出力する電気回路部分とから
なることを特徴とするラインセンサカメラとしたもので
ある。

【００１１】また、請求項３の発明では、画素ずらし手
法により、画素周期よりも高解像度な画像を撮像出来る
ラインセンサカメラであって、被写体からの光を平行光
にする被写体側結像手段と、該平行光を常光線と異常光
線に分ける複屈折偏光子と、該複屈折偏光子からの光を
ラインセンサ素子上に結像するラインセンサ側結像手段
と、複屈折偏光子により分けられた常光線の像と異常光
線の像のそれぞれを受光するラインセンサ素子群と、該
ラインセンサ素子群を各々独立したタイミングで動作さ
せて撮像を行い画像データとして出力する電気回路部分
とからなることを特徴とするラインセンサカメラとした
ものである。

【００１２】また、請求項４の発明では、画素ずらし手
法により、画素周期よりも高解像度な画像を撮像出来る
ラインセンサカメラであって、被写体からの光をライン
センサ素子上に結像する結像手段と、該結像光を常光線
と異常光線に分ける複屈折偏光子と、複屈折偏光子によ
り分けられた常光線の像と異常光線の像のそれぞれを受
光するラインセンサ素子群と、該ラインセンサ素子群を
各々独立したタイミングで動作させて撮像を行い画像デ
ータとして出力する電気回路部分とからなることを特徴
とするラインセンサカメラとしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。本発明のラインセンサカメラ
において、まず請求項１の発明は、図１に示すように、
画素ずらし手法により、画素周期よりも高解像度な画像
を撮像出来るラインセンサカメラ（１）であって、それ
を構成するラインセンサ素子（１１）上に被写体（４）
の像を結像させるための結像手段（３）と、図２に示す
ように、複数の画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）を、所
定の長さずつ周期をずらした位置に形成してなるライン
センサ素子（１１）と、該ラインセンサ素子（１１）の
各画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）を独立したタイミン
グで動作させて撮像を行い画像データとして出力する電
気回路部分（１２）とからなることを特徴とするもので
ある。

【００１４】上記のように、ラインセンサ素子（１１）
の画素ずらしを適用したラインセンサカメラ（１）によ
れば、ラインセンサ素子（１１）上に形成された複数の
画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）で、被写体（４）に結
像する撮像位置（４ａ、４ｂ）の像が所定の量だけずれ
た画像を撮像されるので、ラインセンサ素子（１１）を
形成する画素（１０）の周期よりも高解像度で撮像する
ことが可能となる。

【００１５】以下に上記請求項１の発明のラインセンサ
カメラについて、事例を挙げながらより詳しく、具体的
に説明する。図１は、請求項１の発明のラインセンサカ
メラの一事例を示す概略図であり、この図に示す被写体
（４）は、搬送装置（２）により搬送装置（２）に近接
するパルス発生器（７０）の方向すなわち搬送方向
（Ｙ）に、撮像位置ａ（４ａ）およびｂ（４ｂ）付近ま
で搬送される。また搬送装置（２）は、パルス発生器
（７０）より搬送距離に応じた電気信号パルス（Ｓｐ）
をラインセンサカメラ（１）に送るものである。

【００１６】図１に示す結像手段（３）は、上記撮像位
置ａ、ｂ（４ａ、４ｂ）からの光をラインセンサ素子
（１１）上に、所定の倍率で結像させるものであり、そ
の結像手段（３）としては各種撮影レンズ、顕微鏡など
の光学装置を用いることが出来る。

【００１７】また、図１に示すラインセンサカメラ
（１）は、ラインセンサ素子（１１）および電気回路部
分（１２）からなり、そのラインセンサ素子（１１）上
には例えば二つの画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）が形
成されており、上記結像手段（３）により撮像位置ａ
（４ａ）の像は画素列ａ（１１ａ）上に、撮像位置ｂ
（４ｂ）の像は画素列ｂ（１１ｂ）上に結像する。また
電気回路部分（１２）はラインセンサ素子（１１）の各
画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）のデータを読み出し、
出力データ（Ｓｄ）として出力する。出力データ（Ｓ
ｄ）としては各画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）のデー
タを合成した画像データでもよいし、後段の処理回路で
画像合成が可能ならば各画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１
ｂ）のデータそのものでもよい。

【００１８】ここで、上述した構成の請求項１の発明の
ラインセンサカメラ（１）による動作等を図１を用いて
具体的に説明すると、まず、被写体（４）が搬送装置
（２）により撮像される撮影位置ａ（４ａ）付近まで運
ばれてくると、位置検出手段（図示せず）がそれを検知
し撮像開始信号をラインセンサカメラ（１）に送る。ま
た、照明光照射手段（図示せず）からの照明光により照
らされた撮像位置ａ（４ａ）および撮像位置ｂ（４ｂ）
の像はそれぞれ、結像手段（３）によりラインセンサ素
子（１１）上の画素列ａ（１１ａ）およびｂ（１１ｂ）
上で結像する。そして電気回路部分（１２）は、前記搬
送装置（２）に近接するパルス発生器（７０）からの電
気信号パルス（Ｓｐ）が与えるタイミングで、ラインセ
ンサ素子（１１）の各画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）
から画像データを読み出す。

【００１９】次に図２、図３に示すラインセンサ素子
（１１）は各画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）からな
り、その各画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）は、感光領
域となる多数の画素（１０）からなっている。この各画
素（１０）の感光領域のサイズをｕ×ｖ、画素の並び方
向の周期をＰｕ、画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）間の
周期をＰｖとする。上記図１で示した被写体（４）の搬
送方向（Ｙ）に被写体（４）を搬送するとその像は、図
２、図３に示すように、画素列ａ（１１ａ）から画素列
ｂ（１１ｂ）の方向（Ｙ’）に動いていくものとし、図
２に示すように、画素（１０）の並びの方向に１／２周
期シフトさせた場合と、図３に示すように、シフトさせ
ない場合とがある。

【００２０】また、図４に示すように、電気回路部分
（１２）が画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）のそれぞれ
からデータを読み出すタイミングを与える水平同期信号
パルスａ、ｂ（Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ）であり、その両パルス
（Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ）とも、搬送装置（２）が搬送した距
離に応じて出す信号パルス（Ｓｐ）をもとに発生するも
のとする。そして画素列ａ（１１ａ）を駆動する水平同
期信号パルスａ（Ｓ４ａ）は、被写体（４）の撮像開始
位置が撮像位置ａ（４ａ）に来たことを知らせる撮像開
始信号が来た時点（ｔｓ）から発生し始めるものとす
る。また画素列ｂ（１１ｂ）を駆動する水平同期信号パ
ルスｂ（Ｓ４ｂ）は、撮像開始信号が来た時点（ｔｓ）
から時間Ｔｉだけ遅れて発生し始めるものとする。上記
両パルス（Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ）とも信号パルスの周期はＴ
ｖとする。

【００２１】以上のような条件で図１１に示すｘ方向に
１／２周期シフトする方法で画素ずらしの画像データを
撮像したい場合には、そのラインセンサ素子（１１）は
図２に示すような１／２シフトした画素列ａ、ｂ（１１
ａ、１１ｂ）の配置のものを使用し、時間（Ｔｉ）を、
被写体（４）の像がラインセンサ素子（１１）上でＰｖ
だけ進む時間とし、周期Ｔｖを被写体（４）の像がライ
ンセンサ素子（１１）上でｖだけ進む時間とすればよ
い。このとき画素列ａ（１１ａ）の各画素（１０）の視
野は、図１１に示すように、実線で示す四角形のように
なり、また、画素列ｂ（１１ｂ）の各画素（１０）の視
野は、破線で示す四角形のようになり、両四角形がｘ方
向に１／２周期ずれた形となる。

【００２２】また、図１２に示すようにｙ方向に１／２
周期シフトする方法で画素ずらしの画像データを撮像し
たい場合には、そのラインセンサ素子（１１）は図３の
ようなシフトしない画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）の
配置のものを使用し、時間Ｔｉを、被写体（４）の像が
ラインセンサ素子（１１）上で（Ｐｖ＋ｖ／２）だけ進
む時間とし、周期Ｔｖを被写体（４）の像がラインセン
サ素子（１１）でｖだけ進む時間とすればよい。このと
き画素列ａ（１１ａ）の各画素（１０）の視野は、図１
２に示すように実線で示す四角形のようになり、画素列
ｂ（１１ｂ）の各画素（１０）の視野は破線で示す四角
形のようになり、両四角形がｙ方向に１／２周期ずれた
形となる。

【００２３】また、図１３のように（ｘ＋ｙ）方向に１
／２周期シフトする方法で画素ずらしの画像データを撮
像したい場合には、そのラインセンサ素子（１１）は図
２のような１／２シフトした画素列ａ、ｂ（１１ａ、１
１ｂ）の配置のものを使用し、時間Ｔｉを、被写体
（４）の像がラインセンサ素子（１１）上で（Ｐｖ＋ｖ
／２）だけ進む時間とし、周期Ｔｖを被写体（４）の像
がラインセンサ素子（１１）上でｖだけ進む時間とすれ
ばよい。このとき各画素列ａ（１１ａ）の各画素（１
０）の視野は実線で示す四角形のようになり、画素列ｂ
（１１ｂ）の各画素（１０）の視野は破線で示す四角形
のようになり、両四角形がｘとｙ方向に１／２周期ずれ
た形となる。

【００２４】更に、図１４に示すように前記３事例のシ
フト方法を全て重ね合わせて画素ずらしの画像データを
撮像したい場合には、そのラインセンサ素子（１１）は
図２のような画素列ａ（１１ａ）と画素列ｂ（１１ｂ）
とが１／２シフトした配置のものを使用し、時間Ｔｉ
を、被写体（４）の像がラインセンサ素子（１１）上で
Ｐｖだけ進む時間とし、周期Ｔｖを被写体（４）の像が
ラインセンサ素子（１１）上でｖ／２だけ進む時間とす
ればよい。このとき画素列ａ（１１ａ）の各画素（１
０）の視野中心は図１４に示す□または●になり、画素
列ｂ（１１ｂ）の各画素（１０）の視野は図１４に示す
○または■になる。撮像は図１４のようにしておき、画
像合成のときに使用するデータを選ぶ事もできる。例え
ば□と○のデータのみを使えば図１３に示すようなｘと
ｙ方向にシフトした形と等価な画像を合成することがで
きる。

【００２５】以上のような請求項１の発明の事例では、
２本の画素列ａ、ｂ（１１ａ、１１ｂ）とし画素（１
０）の並び方向へシフトする場合はそのシフト量を画素
間周期の１／２としたが、画素列をｎ本とし画素の並び
方向への各画素列のシフト量を、画素間周期の１／ｎ、
２／ｎ、．．．．（ｎ−１）／ｎとして解像度を上げる
こともできる。また、画素列がｎ本の場合、第（ｋ＋
１）番目の画素列を駆動する水平同期信号は、第１番目
の画素列の水平同期信号よりも被写体（４）の像がライ
ンセンサ素子（１１）上で（Ｐｖ×ｋ）だけ進む時間だ
け遅れて発生し始め、周期Ｔｖは被写体（４）の像がラ
インセンサ素子（１１）上で（ｖ／ｎ）だけ進む時間と
すれば、搬送方向（Ｙ）へ１／ｎ、２／ｎ、．．．．
（ｎ−１）／ｎシフトさせた画像のセットを撮像するこ
とが出来る。

【００２６】また、上記事例では、結像手段（３）とラ
インセンサカメラ（１）を固定して被写体（４）のほう
を搬送装置（２）で移動させるものとしたが、被写体
（４）を固定して結像手段（３）とラインセンサカメラ
（１）を連結した状態で移動させるようにしてもよい。

【００２７】続いて、本発明のラインセンサカメラにお
いて、請求項２の発明は、図５に示すように、画素ずら
し手法により、画素周期よりも高解像度な画像を撮像可
能なラインセンサカメラ（１）であって、それを構成す
る複数のラインセンサ素子（１１）上に被写体（４）の
像を結像させるための結像手段（３）と、その結像光を
複数の光路（４ｆ）に分けるビームスプリッター（Ｂ
ｓ）と、該ビームスプリッターに（Ｂｓ）より分けられ
た前記結像光をそれぞれ受光するラインセンサ素子（１
１）群と、該ラインセンサ素子（１１）群を各々独立し
たタイミングで動作させて撮像を行い画像データとして
出力する電気回路部分（１２）とからなることを特徴と
するものである。

【００２８】上記のような請求項２の発明の画素ずらし
を適用したラインセンサカメラ（１）によれば、ビーム
スプリッター（Ｂｓ）により結像光を複数の光路（４
ｆ）に分け、分けられた結像光をそれぞれ所定の量だけ
結像位置をずらして複数のラインセンサ素子（１１）で
撮像することにより、ラインセンサの画素の周期よりも
高解像度で撮像することが可能となる。

【００２９】以下に上記請求項２の発明のラインセンサ
カメラについて、事例を挙げながらより詳しく、具体的
に説明する。図５は、請求項２の発明の一事例の構成を
示す概略図であり、被写体（４）、搬送装置（２）およ
び結像手段（３）の構成や動作は、上記請求項１の発明
の事例と同じであるので説明は省略する。この事例のラ
インセンサカメラ（１）は、この他にビームスプリッタ
ー（Ｂｓ）、二つのラインセンサ素子ａ（５１ａ）およ
びラインセンサ素子ｂ（５１ｂ）、電気回路部分（１
２）から構成される。

【００３０】上記ビームスプリッター（Ｂｓ）は結像手
段（３）を通ってきた光の光路（４ｆ）を２つに分け、
各ラインセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）へ導く。
このビームスプリッター（Ｂｓ）としてはペリクルビー
ムスプリッターやキューブビームスプリッター等の光学
素子を用いることが出来る。

【００３１】また、ラインセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、
５１ｂ）としては、画素列１本だけの通常のラインセン
サＣＣＤ素子などを使用することができる。ラインセン
サ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）の画素列の位置が、被
写体（４）からの光がビームスプリッター（Ｂｓ）を通
った後に結像する点になるよう配置する。また二つのラ
インセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）の配置は、搬
送方向（Ｙ）にはずらさない場合には図６（ａ）に示す
ように、１／２周期ずらす場合は図７（ａ）に示すよう
にすればよい。更に、画素の並び方向にずらさない場合
と１／２周期ずらした場合の、ラインセンサ素子ａ、ｂ
（５１ａ、５１ｂ）の各画素の視野の重なりを図６
（ｂ）、図６（ｃ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示し
た。

【００３２】上述した請求項２の発明の事例に示した構
成の画素ずらしを適用したラインセンサカメラによりな
される動作を、図５を用いて説明すると、被写体（４）
が搬送装置（２）により撮像位置ａ（４ａ）付近まで運
ばれてくると、位置検出手段（図示せず）がそれを検知
し撮像開始信号をラインセンサカメラ（１）に送る。ま
た、照明光照射手段（図示せず）からの照明光により照
らされた撮像位置ａ（４ａ）付近の像は、結像手段
（３）を通った後ビームスプリッター（Ｂｓ）により２
つに分けられ、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ（５１
ａ、５１ｂ）上に結像する。一方電気回路部分（１２）
は、搬送装置（２）からの電気信号パルス（Ｓｐ）が与
えるタイミングで、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ（５
１ａ、５１ｂ）のそれぞれからデータを読み出し、デー
タＳｄとして出力する。このデータＳｄとしては各ライ
ンセンサ素子のデータを合成した画像データでもよい
し、後段の処理回路で画像合成が可能ならば各ラインセ
ンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）のデータそのもので
もよい。

【００３３】以上のような条件で図１１のようにｘ方向
に１／２周期シフトする方法で画素ずらしの画像データ
を撮像したい場合には、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ
（５１ａ、５１ｂ）の配置を、図６（ａ）に示すように
して被写体（４）の搬送方向（Ｙ）には同じ撮像位置ａ
（４ａ）を観察するようにし、図６（ｃ）に示すように
画素の並び方向には１／２周期ずらしてやればよい。こ
の場合、ラインセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）を
駆動する水平同期信号は共通のものを使用することが出
来る。

【００３４】また、図１２に示すようにｙ方向に１／２
周期シフトする方法で画素ずらしの画像データを撮像し
たい場合には、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ（５１
ａ、５１ｂ）の配置を、図７（ａ）に示すようにして搬
送方向（Ｙ）の１画素の視野の１／２だけずれた撮像位
置ａ（４ａ）およびｂ（４ｂ）を観察するようにし、図
７（ｂ）のように画素の並び方向にはずらさないように
してやればよい。この場合、二つのラインセンサ素子
ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）を駆動する水平同期信号は共
通のものを使用することが出来る。

【００３５】あるいは、ラインセンサ素子ａ、ｂ（５１
ａ、５１ｂ）の配置を、図６（ａ）に示すようにして搬
送方向（Ｙ）には同じ撮像位置（４ａ）を観察するよう
にし、図６（ｂ）に示すように画素の並び方向にもずら
さないようにして、ラインセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、
５１ｂ）を駆動する水平同期信号の位相が半周期ずれた
ものを使用しても図１２に示すような画素ずらしの画像
データを撮像することができる。

【００３６】また、図１３に示すように、（ｘ＋ｙ）方
向に１／２周期シフトする方法で画素ずらしの画像デー
タを撮像したい場合には、二つのラインセンサ素子ａ、
ｂ（５１ａ、５１ｂ）の配置を、図７（ａ）に示すよう
にして搬送方向（Ｙ）の１画素の視野の１／２だけずれ
た撮像位置ａ（４ａ）およびｂ（４ｂ）を観察するよう
にし、図７（ｃ）に示すように、画素の並び方向にも１
／２周期ずらしてやればよい。この場合、ラインセンサ
素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）を駆動する水平同期信号
は共通のものを使用することが出来る。

【００３７】あるいは、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ
（５１ａ、５１ｂ）の配置を、図６（ａ）に示すように
して搬送方向（Ｙ）には同じ撮像位置（４ａ）を観察す
るようにし、図６（ｃ）に示すように画素の並び方向に
は１／２周期ずらして、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ
（５１ａ、５１ｂ）を駆動する水平同期信号の位相が半
周期ずれたものを使用しても図１３に示すような画素ず
らしの画像データを撮像することができる。

【００３８】更に、図１４に示すように、上記３種類の
シフト方法を全て重ね合わせて画素ずらしの画像データ
を撮像したい場合には、図６（ｃ）あるいは図７（ｃ）
に示すように画素の並び方向に１／２周期ずらして、ラ
インセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）を駆動する水
平同期信号は共通のものを使用すればよい。ただしこの
場合の水平同期信号の周期は上記３種類のシフト方法の
場合の１／２にする必要がある。

【００３９】このときラインセンサ素子ａ（５１ａ）の
各画素の視野中心は図１４に示す□または●になり、ラ
インセンサ素子ｂ（５１ｂ）の各画素の視野は図１４に
示す○または■になる。この時の撮像は図１４に示すよ
うにしておき、画像合成のときに使用するデータを選ぶ
事もできる。例えば□と○のデータのみを使えば図１３
に示すようなｘとｙに１／２シフトした場合と等価の画
像を合成することができる。

【００４０】なお、上記事例では使用するラインセンサ
素子を２個としたが、ビームスプリッター（Ｂｓ）の後
段にさらに別のビームスプリッターを付ければ、ライン
センサ素子の数をさらに増やすことも可能である。例え
ば図８に示すように３個のビームスプリッターＢｓ、Ｂ
ｓ’、Ｂｓ”と、４個のラインセンサ素子ａ、ｂ、ｃ、
ｄ（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）を使用すること
も可能である。

【００４１】また、本発明のラインセンサカメラにおい
て、請求項３の発明は、図９に示すように、画素ずらし
手法により、画素周期よりも高解像度な画像を撮像出来
るラインセンサカメラ（１）であって、被写体（４）か
らの光を平行光にする被写体側結像手段（３ａ）と、該
平行光を常光線（４ｆ１）と異常光線（４ｆ２）に分け
る複屈折偏光子（６２）と、該複屈折偏光子（６２）か
らの光をラインセンサ素子上に結像するラインセンサ側
結像手段（３ｂ）と、複屈折偏光子（６２）により分け
られた常光線（４ｆ１）の像と異常光線（４ｆ２）の像
のそれぞれを受光するラインセンサ素子群（例えばａ
（５１ａ）、ｂ（５１ｂ））と、該ラインセンサ素子群
を各々独立したタイミングで動作させて撮像を行い画像
データとして出力する電気回路部分（１２）とからなる
ことを特徴とするものである。

【００４２】上記のような請求項３の発明の画像ずらし
を適用したラインセンサカメラ（１）によれば、複屈折
偏光子（６２）により平行光または結像光を常光線（４
ｆ１）と異常光線（４ｆ２）に分け、それぞれを所定の
量だけ結像位置をずらしてラインセンサ素子で撮像する
ことにより、ラインセンサの画素の周期よりも高解像度
で撮像することが可能となる。

【００４３】以下に上記請求項３の発明のラインセンサ
カメラについて、事例を挙げながらより詳しく、具体的
に説明する。図９は、請求項３の発明の一事例の構成を
示す概略図であり、被写体（４）、搬送装置（２）およ
び構成や動作は上記請求項１の発明の場合と同じである
ので説明は省略する。このラインセンサカメラ（１）に
使用するスリット（ＳＬ）は、撮像位置ａ（４ａ）以外
からの光が結像手段（３）に入らないようにするため
に、被写体（４）と結像手段（３）の間に配置される。

【００４４】上記結像手段（３）は、被写体側結像手段
（３ａ）、複屈折偏光子（６２）およびラインセンサ側
結像手段（３ｂ）からなり、被写体（４）の撮像位置ａ
（４ａ）からの光は被写体側結像手段（３ａ）により平
行光となり、複屈折偏光子（６２）に入射し常光線（４
ｆ１）と異常光線（４ｆ２）に分けられる。その後、ラ
インセンサ側結像手段（３ｂ）により結像するが、常光
線（４ｆ１）の像と異常光線（４ｆ２）の像は異なった
位置に結像する。前記複屈折偏光子（６２）は、複屈折
を起こす方向が搬送方向（Ｙ）と平行になるように配置
する。

【００４５】請求項３の発明の一事例のラインセンサカ
メラ（１）は、二つのラインセンサ素子ａ、ｂ（５１
ａ、５１ｂ）と、電気回路部分（１２）とから構成され
る。また二つのラインセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１
ｂ）はそれぞれ撮像位置（４ａ）の、常光線（４ｆ１）
の像、異常光線（４ｆ２）の像が結像する位置に配置さ
れる。電気回路部分（１２）の動作は上記請求項２の発
明の場合と同様であるので説明は省略する。

【００４６】本事例では、二つのラインセンサ素子ａ、
ｂ（５１ａ、５１ｂ）は搬送方向（Ｙ）には同じ撮像位
置（４ａ）を観察することになる。このラインセンサ素
子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）を画素の並びの方向にずら
さないか、１／２周期ずらすことにより、さらにライン
センサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）を駆動する水平同
期信号の周期や位相を選ぶことにより、前記請求項２の
発明の事例で説明したのと同様に、図１１〜１４のよう
な画素ずらしの画像データを撮像することができる。

【００４７】さらにまた、本発明のラインセンサカメラ
において、請求項４の発明は、図１０に示すように、画
素ずらし手法により、画素周期よりも高解像度な画像を
撮像出来るラインセンサカメラ（１）であって、被写体
（４）からの光をラインセンサ素子上に結像する結像手
段（３）と、該結像光を常光線（４ｆ１）と異常光線
（４ｆ２）に分ける複屈折偏光子（６２）と、複屈折偏
光子（６２）により分けられた常光線（４ｆ１）の像と
異常光線（４ｆ２）の像のそれぞれを受光するラインセ
ンサ素子群（例えばａ（５１ａ）、ｂ（５１ｂ））と、
該ラインセンサ素子群を各々独立したタイミングで動作
させて撮像を行い画像データとして出力する電気回路部
分（１２）とからなることを特徴とするものである。

【００４８】上記のような請求項４の発明の画像ずらし
を適用したラインセンサカメラ（１）によれば、複屈折
偏光子（６２）により平行光または結像光を常光線（４
ｆ１）と異常光線（４ｆ２）に分け、それぞれを所定の
量だけ結像位置をずらしてラインセンサ素子で撮像する
ことにより、ラインセンサの画素の周期よりも高解像度
で撮像することが可能となる。

【００４９】以下に上記請求項４の発明のラインセンサ
カメラについて、具体的に説明する。図１０は、請求項
４の発明の一事例の構成を表す概略図であり、結像手段
（３）をのぞいては前記請求項３の発明の事例と同様で
あるので、結像手段（３）についてのみ説明する。この
事例での結像手段（３）は、被写体側結合手段（３ａ）
と複屈折偏光子（６２）からなり、被写体（４）の撮像
位置ａ（４ａ）から発した光は、被写体側結合手段（３
ａ）を通った後、複屈折偏光子（６２）により常光線
（４ｆ１）と異常光線（４ｆ２）に分けられ、それぞれ
対応するラインセンサ素子ａ、ｂ（５１ａ、５１ｂ）上
に結像する。その後の動作は前記請求項３の発明の事例
と同様であるので説明は省略する。

【００５０】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。即ち、構成するラインセンサ素子
上に被写体の像を結像させるための結像手段と、複数の
画素列を、所定の長さずつ周期をずらした位置に形成し
てなるラインセンサ素子と、該ラインセンサ素子の各画
素列を独立したタイミングで動作させて撮像を行い画像
データとして出力する電気回路部分とからなるラインセ
ンサカメラ、または構成するラインセンサ素子上に被写
体の像を結像させるための結像手段と、その結像光を複
数の光路に分けるビームスプリッターと、該ビームスプ
リッターにより分けられた前記結像光をそれぞれ受光す
るラインセンサ素子群と、該ラインセンサ素子群を各々
独立したタイミングで動作させて撮像を行い画像データ
として出力する電気回路部分とからなるラインセンサカ
メラ、または被写体からの光を平行光にする被写体側結
像手段と、該平行光を常光線と異常光線に分ける複屈折
偏光子と、該複屈折偏光子からの光をラインセンサ素子
上に結像するラインセンサ側結像手段と、複屈折偏光子
により分けられた常光線の像と異常光線の像のそれぞれ
を受光するラインセンサ素子群と、該ラインセンサ素子
群を各々独立したタイミングで動作させて撮像を行い画
像データとして出力する電気回路部分とからなるライン
センサカメラ、または被写体からの光をラインセンサ素
子上に結像する結像手段と、結像光を常光線と異常光線
に分ける複屈折偏光子と、複屈折偏光子により分けられ
た常光線の像と異常光線の像のそれぞれを受光するライ
ンセンサ素子群と、該ラインセンサ素子群を各々独立し
たタイミングで動作させて撮像を行い画像データとして
出力する電気回路部分とからなるラインセンサカメラの
ように、画素ずらしを適用したラインセンサカメラとす
ることにより、エリアセンサよりも広い幅の領域を解像
度を高めて撮像できるという効果がある。

【００５１】従って本発明は、種々の被写体の表面検査
等の如き用途においてのラインセンサカメラとして、優
れた実用上の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のうちの請求項１の発明の一実施の形態
を示すラインセンサカメラの概略図である。

【図２】請求項１の発明の一実施の形態を示すもので、
ラインセンサ素子上の画素列配置の一事例を表す図であ
る。

【図３】請求項１の発明の一実施の形態を示すもので、
ラインセンサ素子上の画素列配置の他の一事例を表す図
である。

【図４】請求項１の発明の一実施の形態を示すもので、
画素列からデータを読みだすタイミングを与える水平同
期信号の概略を示す図である。

【図５】本発明のうちの請求項２の発明の一実施の形態
を示すラインセンサカメラの概略図である。

【図６】請求項２の発明の一実施の形態を示すもので、
（ａ）は、ラインセンサ素子の配置の一事例を表す概略
図である。（ｂ）は、ラインセンサ素子上の画素列配置
の一事例を表す図である。（ｃ）は、ラインセンサ素子
上の画素列配置の他の一事例を表す図である。

【図７】請求項２の発明の一実施の形態を示すもので、
（ａ）は、ラインセンサ素子の配置の他の一事例を表す
概略図である。（ｂ）は、ラインセンサ素子上の画素列
配置の一事例を表す図である。（ｃ）は、ラインセンサ
素子上の画素列配置の他の一事例を表す図である。

【図８】請求項２の発明の一実施の形態を示すもので、
ラインセンサ素子の配置のさらに他の一事例を表す概略
図である。

【図９】本発明のうちの請求項３の発明の一実施の形態
を示すラインセンサカメラの概略図である。

【図１０】本発明のうちの請求項４の発明の一実施の形
態を示すラインセンサカメラの概略図である。

【図１１】本発明の一実施の形態を示すもので、画素を
ｘ軸方向に１／２シフトさせたときの各画素の視野の重
複状態を表す図である。

【図１２】本発明の一実施の形態を示すもので、画素を
ｙ軸方向に１／２シフトさせたときの各画素の視野の重
複状態を表す図である。

【図１３】本発明の一実施の形態を示すもので、画素を
（ｘ＋ｙ）軸方向に１／２シフトさせたときの各画素の
視野の重複状態を表す図である。

【図１４】本発明の一実施の形態を示すもので、画素を
ｘ軸、ｙ軸および（ｘ＋ｙ）軸方向に１／２シフトさせ
合成させたときの各画素の視野の重複状態を表す図であ
る。

【符号の説明】

１‥‥ラインセンサカメラ ２‥‥搬送装置 ３‥‥結像手段 ３ａ‥‥被写体側結像手段 ３ｂ‥‥ラインセンサ側結像手段 ４‥‥被写体 ４ａ‥‥撮像位置ａ ４ｂ‥‥撮像位置ｂ ４ｆ‥‥光路 ４ｆ１‥‥常光線 ４ｆ２‥‥異常光線 １０‥‥画素 １１‥‥ラインセンサ素子 １１ａ‥‥画素列ａ １１ｂ‥‥画素列ｂ １２‥‥電気回路部分 ５１ａ‥‥ラインセンサ素子ａ ５１ｂ‥‥ラインセンサ素子ｂ ５１ｃ‥‥ラインセンサ素子ｃ ５１ｄ‥‥ラインセンサ素子ｄ ６２‥‥複屈折偏光子 ７０‥‥パルス発生器 Ｂｓ‥‥ビームスプリッター Ｐｕ‥‥各画素間の、画素の並び方向の周期の長さ Ｐｖ‥‥画素列間の周期の長さ Ｓｐ‥‥電気信号パルス Ｓｄ‥‥出力データ Ｓ４ａ‥‥水平信号パルスａ Ｓ４ｂ‥‥水平信号パルスｂ ＳＬ‥‥スリット ｔｓ‥‥撮像開始信号がきた時点 Ｔｖ‥‥水平同期信号の周期 Ｔｉ‥‥水平同期信号の第１パルスの間の時間 ｕ‥‥画素の並び方向のサイズ ｖ‥‥画素の並び方向と垂直な方向のサイズ Ｙ‥‥被写体の搬送方向 Ｙ’‥‥被写体の像がラインセンサ上を動く方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素ずらし手法により、画素周期よりも高
   解像度な画像を撮像出来るラインセンサカメラであっ
   て、それを構成するラインセンサ素子上に被写体の像を
   結像させるための結像手段と、複数の画素列を、所定の
   長さずつ周期をずらした位置に形成してなるラインセン
   サ素子と、該ラインセンサ素子の各画素列を独立したタ
   イミングで動作させて撮像を行い画像データとして出力
   する電気回路部分とからなることを特徴とするラインセ
   ンサカメラ。
2. 【請求項２】画素ずらし手法により、画素周期よりも高
   解像度な画像を撮像出来るラインセンサカメラであっ
   て、それを構成するラインセンサ素子上に被写体の像を
   結像させるための結像手段と、その結像光を複数の光路
   に分けるビームスプリッターと、該ビームスプリッター
   により分けられた前記結像光をそれぞれ受光するライン
   センサ素子群と、該ラインセンサ素子群を各々独立した
   タイミングで動作させて撮像を行い画像データとして出
   力する電気回路部分とからなることを特徴とするライン
   センサカメラ。
3. 【請求項３】画素ずらし手法により、画素周期よりも高
   解像度な画像を撮像出来るラインセンサカメラであっ
   て、被写体からの光を平行光にする被写体側結像手段
   と、該平行光を常光線と異常光線に分ける複屈折偏光子
   と、該複屈折偏光子からの光をラインセンサ素子上に結
   像するラインセンサ側結像手段と、複屈折偏光子により
   分けられた常光線の像と異常光線の像のそれぞれを受光
   するラインセンサ素子群と、該ラインセンサ素子群を各
   々独立したタイミングで動作させて撮像を行い画像デー
   タとして出力する電気回路部分とからなることを特徴と
   するラインセンサカメラ。
4. 【請求項４】画素ずらし手法により、画素周期よりも高
   解像度な画像を撮像出来るラインセンサカメラであっ
   て、被写体からの光をラインセンサ素子上に結像する結
   像手段と、結像光を常光線と異常光線に分ける複屈折偏
   光子と、複屈折偏光子により分けられた常光線の像と異
   常光線の像のそれぞれを受光するラインセンサ素子群
   と、該ラインセンサ素子群を各々独立したタイミングで
   動作させて撮像を行い画像データとして出力する電気回
   路部分とからなることを特徴とするラインセンサカメ
   ラ。