JP2606207B2 - 画像撮影装置 - Google Patents

画像撮影装置

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JP2606207B2 JP62071097A JP7109787A JP2606207B2 JP 2606207 B2 JP2606207 B2 JP 2606207B2 JP 62071097 A JP62071097 A JP 62071097A JP 7109787 A JP7109787 A JP 7109787A JP 2606207 B2 JP2606207 B2 JP 2606207B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は可視画像，赤外線像,X線画像など，用いる光
線の種類を問わず，画像をデイジタル像として撮影する
技術に関し，特に,2次元のアレイ状センサーで，画像結
像面を部分的に走査し再構成計算によって，デイジタル
像を求めるような画像撮影法に関する。
（ロ）従来の技術 デイジタル画像は画素（PIXEL;ピクセル）の集合で現
されるものであり，その画像を撮影することは，すべて
の画素のデータを検出器を通して測定することにほかな
らない。画素の数は通常著しく多く，例えば1000×1000
分割では百万個の画素になるので，各画素ごとに検出器
を設けることはきわめて高額な負担になり，検出器の数
を低減することが強く望まれる。
通常よく行われる検出器数の低減策は，走査方式の導
入である。一個の検出器で結像面内を縦横に走査して，
遂次的に全ての画素のデータを求める方式はよく採用さ
れ，また，一次元に一列に並んだ検出器列（リニア・ア
レイ）で像面を走査する方式は，次善の策としてよく用
いられる。
第２図ａは，通常のリニアアレイ検出器を走査して画
像を撮影する，従来からよく用いられる撮像方式を示
す。１はＸ線源,2は被写体,3は検出器列（アレイ）４が
走査する撮像面であり，検出器列４からの信号は画像メ
モリー５に蓄積され，図示しないデータ処理装置により
処理され，表示される。ここでは,X1,X2,……,Xnのｎ個
の検出器からなるアレイが，位置Y1,Y2,……Ynを順に走
査し，各位置で測定データを得て画像メモリーに送り出
し，結果としてｎ×ｎ個の画素マトリックスからなる画
像を撮影する。第２図ｂは検出器列４が走査する撮像面
を拡大表示した図である。
（ハ）発明が解決すべき問題点 第２図に示すようなリニアアレイ検出器を走査する撮
像方式では，全撮影時間は，単位測定時間（１個の検出
器で必要十分な精度の測定値を得るに必要な時間）をｔ
として,n×ｔを要する。入射光量から画像データへ有効
に変換される変換効率は,1/nである。
ただ１個の検出器を用いてX1〜Xn,Y1〜Ynのすべての
画素位置を順に走査し測定するやりかたでは，撮影時間
はｎ×ｎ×ｔになる。変換効率は1/（ｎ×ｎ）となり，
きわめて低い。
一方，すべての画素位置にそれぞれ検出器をおけば，
撮影時間はｔと最短になり，変換効率は１と最高になる
が,n×ｎ個という膨大な数の検出器を要する。
このように,1個の検出器を走査する方式は，検出器に
投じるコストを最低にするが，必要な情報量を求めるた
めの測定時間は最大になり，また結像面に入射する放射
線が画像データに有効に変換される効率は，この場合，
最低になる。またリニアアレイ検出器を走査する方式は
測定時間，変換効率ともに最高の値にははるかに及ばな
い。
（ニ）問題点を解決するための手段 本発明にかかる画像撮影装置は、画像検出面を構成す
る検出画素を組み合わせて形成した複数の検出領域から
の光量子をそれぞれ検出する複数の検出器を多数有する
画像検出器を備え、前記複数の検出領域は、前記画像検
出面と画像検出器とを相対的に移動させることで前記複
数の検出器で得られた測定データと、その測定データに
対応する検出画素のデータとの関係を示すマトリックス
の行列式がゼロとならないように形成されており、 前記マトリックスを解くことで、前記画像検出面と画像
検出器とを相対的に移動させることにより前記複数の検
出器で得られた測定データから、その測定データに対応
する各検出画素のデータを算出する計算手段を備えたこ
とを特徴とする。
（ホ）作 用 ここに述べる発明は，変換効率を最高に保ちつつ，検
出器の数を低減せしめて装置の規模を縮減する。あるい
は規模を同一に保つならば，測定画素数を増加して，よ
り細密な画像を得さしめる。
（ヘ）実施例 第１図a,bの示すのは，本発明の要旨を説明するため
に，検出器数を全画素数の1/2に減らすべく構成した実
施例である。この場合，全面に符号化した領域を配した
検出器７の２×２画素領域ごとに２組の符号化領域８
（検出領域）A0,A1,B0,B1を形成し，同一領域をＡ組,B
組の符号で計２回測定を行って，それぞれの符号化領域
から得られたデータより，計算回路６を用いた下に示す
計算によって画素値を求める。このとき，測定は２回行
うが，変換効率は１回目は10,2回目は0.75となるから，
総合変換効率は1.75/2＝0.875となり，全画素検出方法
における最高値１に匹敵する値となる。走査方式に比べ
れば格段の利用効率の向上となり，測定時間を短かく，
また入射光線量を最小にすることができる。
画素S00,S01,S10,S11の値は，符号化領域A0,A1,B0,B1
を定義した次の連立方程式を解いて求めることができ
る。
A0＝１×S00＋０×S01＋１×S10＋０×S11 A1＝０×S00＋１×S01＋０×S10＋１×S11 B0＝１×S00＋１×S01＋０×S10＋０×S11 B1＝０×S00＋０×S01＋０×S10＋１×S11 すなわち，上式を解けば S00＝B0＋B1−A1 S01＝A1−B1 S10＝A0＋A1−B0−B1 S11−B1 となる。
ここで重要なのは符号化領域の形である。この連立方
程式から画素値sijを算出できるためには，式が相互に
一次独立であることが必要であり，そのためには上式の
係数群から構成される行列式（determinant）|sij|がゼ
ロでないことが必要かつ十分な条件である。
逆に言えば，上に示した符号化領域は，その行列式が
ゼロにならないように選んだものであり，もし第３図の
ように選べば，次のようにDET＝０となって不能とな
り，解は得られない。
第４図は，検出器数を総画素数の1/4にできるように
選んだ本発明の実施例である。図中に画素値算出式を併
せて示す。この場合の符号化領域は他にも多数考えられ
るが，一般に対称性をわずかに歪ませたパターンにな
り,DET≠０として検証しつつ求める事ができる。第４図
の符号化パターンでは，検出面を４回移動させて撮影し
た測定データから画像データが計算される。
これをやや変形して第５図のような符号化パターンに
すると,3回の移動測定でよく，変換効率も改善される。
ただし，検出器の数の低減率は,1/4であったのが1/3と
なる。
さらに符号化領域を多数の画素にまたがって大きく定
めて，検出器の数をさらに減らすことも，ここに示した
考察により可能である。
また，検出器面の移動走査を，ある場合には機械的に
構成しやすい円運動に変更する改善も導き得るであろ
う。また走査運動を間欠的にでなく連続的に行うことも
いくらかの近似的処理のもとに適応して有益である。
また数式解を一義的にでなく近似解として求める方法
も可能である。遂次近似計算法やコンボリューション計
算などを織り込むと，符号化パターンはさらに変形する
ことができる。これらの一般的方法はＸ線CTなどで実現
されているがこれらに本法の符号化の概念を導入するこ
とは当該分野の技術者ならば本発明の延長として容易に
拡張可能であろう。
（ト）発明の効果 このようにして，本発明では検出感度の大きな低下や
測定時間の延長をもとらすことなく，検出器の数の低
減，あるいは検出器実装密度の低減が可能である。適応
分野としては，可視光像やＸ線像のみならず，赤外線，
ガンマ線などすべての波長領域で実施でき，また，単な
る平面像の撮影だけでなく,X線CTなど撮影像の測定にも
用いて効果があるものである。
この効果は，入射像情報が本質的に微弱であり貴重で
あるような撮影において特に効果を発揮する。例えば医
学用の人体透過Ｘ線像や体内投与R.I.から得られる放射
線像は人体比爆を低減するため極力低線量でできること
が望ましく，そのためにすべての放射線を漏らさず画像
に変換することが望まれる。また，微弱な光線から天体
像を撮影する問題では，すべての入射光を無駄なく測定
しないと定時間に良好な画像が撮影できない。あるい
は，微量な材料の表面を反応させながら物質の化学構造
を測定する問題においても，すべての入射情報が短時間
にロスなく検出され利用されなければ，精度の高い分析
はなしえない。
このような分野の測定装置は，もともと大規模であり
複雑な高額な装置であるけれども，画素の数だけ検出器
を設けることはやはり過大であり，あるいは一定の結像
面に必要な数の検出器を必要な密度で設けることが著し
く困難な場合も少なくない。このような利用分野におい
て，本発明のように情報の質を落とさず検出器の個数を
数分の一に削減できる提案は，一方で測定機構を若干複
雑にし，また，測定データから画像データに変換するた
めの計算回路の付加を要するにしても，測定上の不可能
を可能にし，または測定限界を縮減することのできる，
大なる効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
第１図ａは本発明を実施するための画像撮影装置の一実
施例を示す図であり，第１図ｂはその一部分の符号化し
た検出器面の構成を示す図である。第２図a,bは従来の
Ｘ線撮像方式を説明する図である。第３図は本発明の説
明のための図であり，第４図，第５図は本発明の他の実
施例説明図である。 １……Ｘ線源、２……被写体 ３……撮像面、５……画像メモリー ４……計算回路、７……全面符号化検出器 A0,A1,B0,B1,8……符号化領域 S00,S01,S10,S11……画素

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像検出面を構成する検出画素を組み合わ
    せて形成した複数の検出領域からの光量子をそれぞれ検
    出する複数の検出器を多数有する画像検出器を備え、 前記複数の検出領域は、前記画像検出面と画像検出器と
    を相対的に移動させることで前記複数の検出器で得られ
    た測定データと、その測定データに対応する検出画素の
    データとの関係を示すマトリックスの行列式がゼロとな
    らないよう形成されており、 前記マトリックスを解くことで、前記画像検出面と画像
    検出器とを相対的に移動させることにより前記複数の検
    出器で得られた測定データから、その測定データに対応
    する各検出画素のデータを算出する計算手段を備えたこ
    とを特徴とする画像撮影装置。
JP62071097A 1987-03-25 1987-03-25 画像撮影装置 Expired - Lifetime JP2606207B2 (ja)

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