JP6738644B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。

従来、半導体生産現場において、半導体内部を検査する非破壊検査手段として、Ｘ線照射による半導体内部の撮像が行われている。
特許文献１に記載されている検出装置では、移動する撮像対象物を透過したＸ線をラインカメラで撮像し、撮像した細長いライン状の画像データをつなぎ合わせて撮像対象物全体の撮像画像を得ることが示されている。撮像した画像をより明るく撮像するためには、Ｘ線の照射量を増加する必要があるが、Ｘ線の照射量を増加させると、撮像対象物に損傷を及ぼす危険がある。
また、照射するＸ線は、点源でなくポイントスプレッド（Ｐｏｉｎｔ Ｓｐｒｅａｄ、点拡がり）関数で定義される数μｍから数百μｍ程度の広がりを持つ。このため、撮像した撮像画像にぼやけが生じる。ぼやけ抑制として、微小な穴をマスクに一点開けたものを光線源と対象物の間に挿入する、いわゆるピンホールカメラが知られているが、しかし、撮像対象物へのＸ線照射量が非常に少なくなり暗い撮像画像となる。上述したように、ピンホールを施してぼやけを抑制し、なおかつ明るい撮像画像を得ようとすることは、ラインカメラでは困難である。
これを解決する方法として、ピンホールと同じぼやけ抑制効果を得ながら少ない照射量で撮像対象物を明るく撮像する方法として、符号化マスクを光線と対象物の間に挿入して撮像した後に復号して撮像対象物の撮像画像を得ることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

特表２０１４−５３５０３５号公報

Ｅ．Ｅ．Ｆｅｎｉｍｏｒｅ ａｎｄ Ｔ．Ｍ Ｃａｎｎｏｎ「Ｃｏｄｅｄ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ａｒｒａｙｓ」 １９７８ １Ｆｅｂ Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．３ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ

しかしながら、非特許文献１においては、符号化マスクを挿入して撮像対象物全体を撮像する必要があり撮像対象物全体を撮像可能なカメラ設置すると撮像装置コストが高くなってしまう。
特許文献１の検出装置に、符号化マスクを用いた場合、合成前の細長いライン状の撮像画像では符号化情報が失われ、符号化された画像の復号ができず、そもそも意味のある撮像画像を得ることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、従来に比較して鮮明でかつ明るい撮像画像を低コストで容易に得られる撮像装置及び撮像方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様である撮像装置は、光線を照射する照射部と、相対的に移動する撮像対象物を透過する前記光線を検出し、撮像画像を生成する検出器と、前記照射部と前記撮像対象物との間に介挿された符号化マスクと、前記検出器から得られる前記撮像画像を復号する画像復号部と、前記画像復号部から得られる２枚以上の復号画像を、前記撮像対象物が移動した距離の情報を用いて合成する画像合成部とを備え、前記画像合成部は、前記撮像対象物における移動の方向と前記撮像画像における撮像方向とのなす角度に相当する方向ずれ量に基づいて算出される、前記撮像対象物が前記撮像方向に移動した距離に基づいて、前記２枚以上の復号画像を合成する。

また、上述した課題を解決するために、本発明の一態様である撮像方法は、照射部から、前記照射部と撮像対象物との間に介挿された符号化マスクを介して光線を照射する過程と、検出部が相対的に移動する前記撮像対象物を透過する前記光線を検出する過程と、画像復号部が、前記検出器から得られる符号化された撮像画像を復号する画像復号過程と、画像合成部が前記画像復号部から得られる２枚以上の復号画像を、前記撮像対象物が移動した距離の情報を用いて合成する画像合成過程とを含み、前記画像合成過程では、前記撮像対象物における移動の方向と前記撮像画像における撮像方向とのなす角度に相当する方向ずれ量に基づいて算出される、前記撮像対象物が前記撮像方向に移動した距離に基づいて、前記２枚以上の復号画像を合成する。

以上説明したように、この発明によれば、明るく鮮明な撮像画像を低コストで容易に取得できる。

撮像装置の撮像の概念を示す概念図である。 撮像装置の構成を示すブロック図である。 撮像装置が用いる符号化マスクパターンの一例を示す図である。 撮像装置の撮像対象物の移動方向と判定器の判定の関係を説明する図である。 撮像画像を合成する処理を説明する概念図である。 撮像装置の撮像対象物の移動方向と判定器の判定との補正を説明する図である。 撮像装置が合成画像を取得するまでの処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による撮像装置について図面を参照して説明する。本実施形態は、撮像に用いる光線源がＸ線源であり、撮像対象物が半導体積層チップ、液晶パネル等であり、半導体の非破壊検査を行う場合の例について説明する。

＜撮像装置１における撮像の概略の説明＞
まず、撮像装置１における撮像の概略について説明する。図１は、この発明の一実施形態による、撮像装置１が撮像画像を撮像する概念を示す概念図である。
撮像装置１は、撮像部分に、照射部１０、符号化マスク１１−１、移動台１３−１、検出器１４を含んで構成される。撮像対象物１２は、移動台１３−１上に固定され、移動台１３−１の移動に伴い、図１のｘ軸方向に進行する。すなわち、撮像対象物１２は、検出器１４に対して、相対的に移動する。照射部１０は、符号化マスク１１−１を通して、撮像対象物１２の移動方向に垂直な面に対しＸ線を照射する。検出器１４は、符号化マスク１１−１を通して、撮像対象物１２を透過した、Ｘ線量を検出して撮像データを生成する。
検出器１４は、撮像対象物１２が図１のｘ軸方向に移動する度に、上記撮像データを生成する。

＜撮像装置１の各処理ブロックの説明＞
次に、上述した、撮像装置１の各処理ブロックについて詳細に説明する。図２は、撮像装置１の撮像処理、画像合成処理、制御処理の各構成を示すブロック図である。
撮像装置１は、上述した、照射部１０、符号化マスク１１−１、移動台１３−１、検出器１４に加えて、符号化マスク駆動部１１−２、移動台駆動部１３−２、位置検出部１３−３、を含んで構成され、さらに、撮像制御部１５、画像処理部１６、制御部３０、を含んで構成される。
撮像制御部１５は、照射制御部２０、符号化マスク制御部２１、移動台制御部２３、検出器制御部２４、を含んで構成され、撮像部分の制御を行う。
画像処理部１６は、記憶部３１、画像合成部３２、画像復号部３３、画像保持部３４を含んで構成され、撮像した画像データの処理を行う。

照射部１０は、照射制御部２０から照射角度（図１のθ）、照射するＸ線エネルギー等の、Ｘ線照射に関する制御情報を取得し、照射部１０内部に有するＸ線照射部分より所望のＸ線を照射する。照射部１０が照射するＸ線の照射面は、撮像対象物１２の移動方向に対し垂直な面（図１のｙｚ平面）である。
また、照射部１０は、照射制御部２０から取得した撮像倍率に関する制御情報を用いて、照射部１０の駆動部を駆動し、照射部１０のＸ線照射部分を図１のｚ軸方向に駆動する。
照射部１０が照射するＸ線は、半導体検査等で用いられる場合、例えば、照射角度θが１２０度程度、照射エネルギーが数ｋｅＶから１００ｋｅＶである。
照射部１０は、一般に、ターゲット基材（電子が衝突するとＸ線を放射する材質）、ゾーンプレート（Ｘ線を平行化あるいは収束化させる部材）を有しており、Ｘ線を照射する場合、単にタングステン等のターゲット基材に電子を衝突させて発生したＸ線を、そのまま利用するのではなく、ゾーンプレートを用いて、Ｘ線の広がり角度や、Ｘ線の照射分布を調整する。

符号化マスク１１−１は、Ｘ線の通過する箇所（マスクのない領域）と、Ｘ線の通過しない箇所（マスクのある領域）と、を含んで構成され、照射部１０と撮像対象物１２の間、照射部１０のＸ線照射部分の直下に挿入される。符号化マスク１１−１には、例えば、均一冗長アレイコードや修正均一冗長アレイコードを、周期的に繰返した符号化パターンを用いる。符号化パターンについては後で説明する。
符号化マスク駆動部１１−２は、撮像倍率等の設定に伴い、符号化マスク制御部２１から供給される、符号化マスク１１−１の設置位置に関する制御情報を取得し、符号化マスク１１−１を図１のｚ軸方向に駆動する。
また、符号化マスク駆動部１１−２は、符号化マスク制御部２１から供給される、符号化マスク１１−１の有無等に関する制御情報を取得し、符号化マスク１１−１を図１のｘ軸方向に駆動する。符号化マスク１１−１を、照射部１０と撮像対象物１２の間のＸ線照射領域から一時的に退避させることで、検出器１４や照射部１０のキャリブレーションを行うことができる。

符号化マスク１１−１は、シリコン基板上の金めっき処理をすることで形成される。そうすることで、シリコンに金をめっきしたパターンの部分は、Ｘ線が透過せず、シリコンのみのパターンの部分は、Ｘ線が通過することとなる。金めっき処理を施したパターンの部分が、Ｘ線を遮断し通過しないようにするために、高アスペクト比（マスクサイズに対するマスク厚みの比率）について、１０以上が要求されるが、ＬＩＧＡプロセス（ＬＩｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ、Ｘ線を用いたフォトリソグラフィと電解めっきと形成による微細加工）等のめっき処理によって製作できる。

撮像対象物１２は、空気による吸着、静電吸着、又は治具により、移動台１３−１上に固定される。

移動台駆動部１３−２は、移動台制御部２３から、撮像対象物１２の撮像位置の調整等に関する制御情報を取得し、移動台駆動部１３−２を駆動し、移動台１３−１上に固定した、撮像対象物１２を図１のｙ軸方向、または図１のｚ軸方向に動かし、撮像対象物１２の撮像位置を調整する。

移動台駆動部１３−２は、移動台制御部２３から進行方向、進行速度等の制御情報を取得し、移動台駆動部１３−２を駆動し、移動台１３−１上に固定した、撮像対象物１２を図１のｘ軸方向に進行させる。撮像対象物１２の進行速度は、例えば、撮像対象物１２が、検出器１４の検出面の１画素に相当する距離を進行する間に、検出器１４が１回検出するような、検出器１４が単位時間に検出する回数（フレームレート）等から算出される、速度である。
移動台駆動部１３−２は、例えばベルトコンベアを含んで構成される。

移動台１３−１の位置検出部１３−３は、移動台１３−１上に固定した、撮像対象物１２が図１のｘ軸方向に進行するのに伴い、撮像対象物１２の位置情報を取得し、移動台制御部２３に出力する。撮像対象物１２の位置情報は、検出器１４の検出タイミング及び、画像合成部３２の画像合成処理に、用いられる。
位置検出部１３−３は、例えば、リニアエンコーダを含んで構成される。

検出器１４は、検出器制御部２４より検出タイミング信号を取得し、符号化マスク１１−１を介して、撮像対象物１２を透過し、検出器１４に到達した、Ｘ線の線量を検出し、電気信号に変換して撮像データを生成する。この撮像データは、符号化マスク１１−１の符号化パターンにより符号化された符号化画像である。
検出器１４は、Ｘ線の線量を電気信号に変換する検出センサを含んで構成される。検出器１４の検出センサは、例えばフラットパネルセンサやイメージインテンシファイア等がある。検出器１４は、符号化画像を、画像保持部３４に出力する。

撮像制御部１５は、照射制御部２０、符号化マスク制御部２１、移動台制御部２３、検出器制御部２４、を含んで構成され、これまでに述べたように、撮像に必要な、照射部１０における位置や、Ｘ線の照射タイミング、符号化マスク１１−１の位置、移動台１３−１の初期位置と、撮像対象物１２の進行、検出器１４のＸ線検出タイミング等一連の制御を行う。

画像処理部１６は、画像保持部３４、画像復号部３３、画像合成部３２、記憶部３１、を含んで構成され、画像保持部３４による符号化画像の保持、画像復号部３３による符号化画像の復号、画像合成部３２による復号画像の合成、及び、記憶部３１による合成画像の記憶、等の処理を含む一連の画像処理を行う。

画像保持部３４は、検出器１４から符号化画像を取得し、内部の記憶部に取得した符号化画像を書き込んで記憶する。また、画像保持部３４は、上記記憶部に記憶した符号化画像を、画像復号部３３に出力する。

画像復号部３３は、画像保持部３４から符号化画像を取得し、取得した符号化画像を、符号化パターンに対応する復号パターンとコンボリュージョン（畳み込み積分）することで復号画像を生成する。復号パターン及び復号方法については後で説明する。また、画像復号部３３は、復号した画像データを、画像合成部３２に、出力する。

画像合成部３２は、位置検出部１３−３から、移動台制御部２３を介して、撮像対象物１２の位置情報を取得し、画像復号部３３から複数枚の復号画像を取得し、上記位置情報を用いて、上記複数枚の復号画像を合成する。復号画像合成については後で説明する。

上述のように、画像合成部３２が複数枚の復号画像の画素値を積算して、合成画像を生成することで、合成されていない画像と比べて明るく鮮明な合成画像を生成できる。画像復号部３３は、合成画像を、記憶部３１に書き込んで記憶させる。

制御部３０は、撮像制御部１５を通じた撮像処理の制御、及び、画像処理部１６を通じた画像処理の制御を行う。
また、制御部３０は、例えば、外部入力端末を含んで構成され、倍率、分解能等の情報を外部から入力される外部信号により取得する。
制御部３０は、上記外部から入力された倍率等の情報に基づいて、撮像制御部１５に対して撮像のための制御情報を出力する。

＜符号化パターンについて＞
符号化マスク１１−１で用いる符号化パターンについて説明する。符号化パターンは、均一冗長アレイ（Ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙ、ＵＲＡ）、修正均一冗長アレイ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＵＲＡ）で定義されるコードパターンを用いる。
図３は均一冗長アレイコードＡの一例を表す行列である。均一冗長アレイコードＡの「１」の部分がＸ線の通過する箇所であり、「０」の部分がＸ線の通過しない箇所である。

均一冗長アレイコードＡは、以下で定義される。
Ａ（ｉ，ｊ）＝０（ただし、ｉ＝０）
Ａ（ｉ，ｊ）＝１（ただし、ｉ≠０）
Ａ（ｉ，ｊ）＝１（ただし、Ｃｒ（i）Ｃｓ（ｊ）＝１）
Ａ（ｉ，ｊ）＝０（ただし、上記以外の場合）

ここで、ｒおよびｓは、差が２となる素数である。
また、Ｃｒ（i）は、以下で定義される。
Ｃｒ（i）＝１（ただし、１≦ｘ＜ｒである、整数ｘに対して、ｉ＝Ｍｏｄ（ｒ）ｘ＾２）
Ｃｒ（i）＝０（ただし、上記以外の場合）

ここで、Ｍｏｄ（Ｎ）Ｋは、整数Ｋを整数Ｎで割ったときの剰余（Ｍｏｄｕｌｏ）を示している。ｘ＾２はｘの階乗を示している。
ｒ＝７、ｓ＝５であるとき、均一冗長アレイコードＡは図３の縦７列横５列のコードとなり、符号化マスク１１−１は、均一冗長アレイコードＡを周期的に繰返した符号化パターンを用いる。

＜復号パターン及び復号方法について＞
復号方法について説明する。復号は、復号パターンＧを符号化画像Ｐとコンボリュージョン（畳み込み積分）することで、復号画像Ｏを得る。

Ｏ（ｉ，ｊ）＝Ｐ＊Ｇ

復号パターンＧは、符号化パターンに用いた、均一冗長アレイコードＡに対応する復号パターンである。
復号パターンＧは、均一冗長アレイコードＡに基づき、以下で求められる。
Ｇ（ｉ，ｊ）＝＋１（ただし、Ａ（ｉ，ｊ）=１）
Ｇ（ｉ，ｊ）＝−１（ただし、Ａ（ｉ，ｊ）=０）

＜復号画像合成について＞
復号画像合成について説明する。
図４は、検出器１４が、撮像対象物１２が進行する度に撮像する状態を示すイメージ図である。撮像箇所１２−１は、撮像対象物１２の中の黒点で示された撮像される位置を示している。また、撮像画像座標１４−１は、検出器１４の検出センサが検出した撮像画像座標であり、撮像画像座標１４−１の中に、撮像箇所１２−１が撮像されている場合のイメージを示している。

図４（ａ）は、時刻ｔにおける、撮像対象物１２の撮像処理を示している。位置（ｉ，ｊ）は、Ｉ軸とＪ軸とが構成する２次元座標である、撮像画像座標１４−１上における、撮像箇所１２−１が撮像される画素の座標値を示している。
図４（ｂ）は、時刻ｔ＋Δｔにおける、撮像対象物１２の撮像処理を示している。位置（ｉ−１，ｊ）は、Ｉ軸とＪ軸とが構成する２次元座標である、撮像画像座標１４−１上における、撮像箇所１２−１が撮像される画素の座標値を示している。
時刻ｔから、時刻ｔ＋Δｔまでの間に、撮像対象物１２は、例えば、検出器１４の検出センサ一画素分の距離を、ｘ軸方向に進行している。
このため、撮像箇所１２−１は、撮像画像座標１４−１上を、撮像対象物１２の進行方向（ｘ軸方向）に、１画素分（ここでは、１画素分の長さを撮像画像座標の、１座標とする）進行し、Ｉ軸のマイナス方向に進行する。
ここで、ｘ軸方向と、Ｉ軸方向の正負が逆となるのは、ｘ軸が、撮像対象物１２の進行方向を示しているのに対して、Ｉ軸が、撮像対象物１２の撮像方向を示すためである。

図５は、撮像画像を合成する処理を説明する概念図である。
図５（ａ）は、検出器１４が撮像した、撮像画像座標１４−１を、撮像順に時系列に並べた状態のイメージを示している。撮像画像座標１４−１の各々は、撮像箇所１２−１が撮像される座標値が、１画素ずつ、Ｉ軸のマイナス方向にずれている。
図５（ｂ）は、撮像画像座標１４−１の各々を撮像した時系列の順に一画素ずつずらしながら、重ねあわた状態のイメージを示している。図５（ｂ）は、図のわかり易さのため、重ねあわせた画像が、Ｊ軸方向にずれているが、重ねあわせた状態を明確にするためであり、実際には、Ｊ軸方向にはずれていない。
図５（ｃ）は、撮像画像座標１４−１を撮像した時系列の順に一画素ずつずらしながら重ねることによって、合成された画像１４−１０が生成される。合成された画像１４−１０上に、撮像画像座標１４−１の各々における、撮像箇所１２−１の画素が重って合成された、合成撮像箇所１２−１０が示されている。

図２に戻り、画像合成部３２は、図５に示したように、時刻ｔにおける、復号画像ＯＡと時刻ｔ＋Δｔにおける、復号画像ＯＢの合成画像ＯＣを算出する。
ＯＣ（ｉ，ｊ，ｔ）＝ＯＡ（ｉ，ｊ，ｔ）＋ＯＢ（ｉ−１，ｊ，ｔ＋Δｔ）

ここで、時刻ｔ＋Δｔにおける、復号画像ＯＢのＩ軸座標が、１座標少なくなるのは、時刻Δｔ間に、撮像対象物１２が図４のｘ軸方向に、１座標進行したために、相対的に、図４のＩ軸方向に、1座標減少したためである。

画像合成部３２は、時刻ｔにおける復号画像から、時刻Δｔごとに撮像した、Ｎ枚の復号画像をすべて合成して、合成画像を算出する。

ここで、Ｏ^Ｎ（ｉ，ｊ，ｔ）は、位置（ｉ，ｊ）における、Ｎ枚の復号画像を用いた合成画像の画像データである。Ｏ^ｋ（ｉ，ｊ，ｔ）は、位置（ｉ，ｊ）における、時刻ｔの復号画像である。

＜撮像から画像取得までの動作の説明＞
続いて、図７を用いて、撮像から画像取得までの処理について説明する。
図７は撮像装置１が、撮像対象物１２を撮像し、撮像対象物１２の合成画像を得るまでの処理を示すフローチャートである。

まず、制御部３０は、外部から入力された又は内部にある、撮像対象物１２の撮像倍率、撮像分解能に関する情報から、照射するＸ線のエネルギー、照射角度、撮像対象物１２を進行させる速度、撮像する移動距離、撮像回数等の所望の撮像をするための設定をする。
照射部１０は、制御部３０、照射制御部２０を介して照射するＸ線のエネルギー、照射角度等の情報を取得し、これらの情報に対応させた位置から所望のＸ線を照射する準備をする（ステップＳ１０）。
移動台駆動部１３−２は、制御部３０から取得した、移動台１３−１の移動速度等の情報を用い所望の速度で、移動台１３−１を移動し、撮像対象物１２を進行させる準備をする（ステップＳ１０）。
撮像対象物１２は、移動台１３−１上に吸着又は治具により、移動台１３−１に固定する（ステップＳ１０）。

次に、符号化マスク１１−１は、照射部１０と、撮像対象物１２の間に挿入される（ステップＳ１１）。
そして、移動台制御部２３は、移動台駆動部１３−２を駆動させて、撮像対象物１２を、所望の速度で進行させる（ステップＳ１２）。
このとき、移動台制御部２３は、位置検出部１３−３が取得した、撮像対象物１２の位置情報を、検出器制御部２４に出力する。検出器制御部２４は、撮像対象物１２が検出器１４で検出される位置まで進行したか、上記位置情報を用いて判断する（ステップＳ１３）。
検出器制御部２４は、撮像対象物１２が、検出器１４で検出される位置まで進行したら、撮像対象物１２の撮像を開始するトリガ信号を出力し（ステップＳ１３ Ｙｅｓ）、検出器制御部内部に記憶している撮像回数を初期化する（ステップＳ１４）。
検出器１４は、検出器制御部２４よりトリガ信号を取得したら、符号化マスク１１−１を介して、撮像対象物１２を透過したＸ線強度を検出し、電気信号に変換し、符号化画像を取得する（ステップＳ１５）。
検出器制御部２４は、位置検出部１３−３から移動台制御部２３を介して取得した、撮像対象物１２の位置情報から、撮像対象物１２が検出器１４で検出される位置まで進行していないと判断した場合（ステップＳ１３ Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻る。

検出器１４は、取得した符号化画像を、画像保持部３４に出力する（ステップＳ１６）。
検出器制御部２４は、検出器１４が符号化画像を取得したら、検出器制御部２４の内部に記憶している撮像回数をインクリメントし、移動台駆動部１３−２は、検出器１４が符号化画像を取得したら、移動台１３−１を移動させ、撮像対象物１２を、所定の距離だけ進行させる（ステップＳ１７）。この、撮像と撮像の間に、撮像対象物１２が進行した距離が、後述する、合成画像を生成する際の情報として用いられる。
画像保持部３４は、検出器１４の符号化画像取得回数が、所望の回数（ここでは、Ｎ回）に達したか判断する（ステップＳ１８）。
検出器１４の符号化画像取得回数が、Ｎ回に達したら（ステップＳ１８ Ｙｅｓ）、画像保持部３４は、保持した符号化画像を、画像復号部３３に出力し、画像復号部３３は、符号化画像を復号する（ステップＳ１９）。
画像保持部３４は、検出器１４から符号化画像を取得した回数が、所望の回数に達していなければ（ステップＳ１６ Ｎｏ）、ステップＳ１５に戻り、所望の回数に達するまで、検出器１４から符号化画像を取得する。

画像復号部３３は、復号画像を、画像合成部３２に出力し、画像合成部３２は、復号画像から、合成画像を生成する（ステップＳ２０）。

＜復号画像合成時の方向ずれ補正について＞
復号画像合成時の方向ずれ補正について説明する。復号画像合成時の方向ずれは、移動台１３−１の移動方向と、検出器１４のI軸方向が必ずしも並行ではない、ずれた状態で撮像されることから生じる。このずれを補正することで、より鮮明な合成画像を生成できる。

図６（ａ）は、撮像対象物１２が移動台１３−１の移動方向（ｘ軸方向）と、検出器１４のI軸方向が並行しておらず、ずれた状態で撮像される状態のイメージ図を示している。
図６（ａ）で、撮像画像座標１４−１は、わかり易さのため、検出器１４がｘｚ平面上で傾いて設置されているように見えるが、実際には、検出器１４は、移動台１３−１と並行する面（ｘｙ平面）上で、ｘ軸とＩ軸が並行する関係になく、傾いた状態で設置されている場合を示している。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の、撮像画像座標１４−１を拡大した図である。図６（ｂ）１４−３は、撮像対象物１２の中の撮像箇所（図６（a）１２−１）が、撮像画像座標１４−１上の座標位置を移動する状態を示している。
図６（ｃ）は、図６（ｂ）の撮像対象物１２の中の、撮像箇所１２−１（図６（ｂ）１４−３）の付近を拡大した図である。撮像箇所１２−１が、撮像画像座標上の、位置（ｉ，ｊ）、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ−１）、（ｉ−１，ｊ−１）で囲まれる領域の中に移動している。角度αは、０からπ／２までの値をとる、ｘ軸方向とI軸方向の方向ずれ量である。

ｘ軸方向とI軸方向の方向ずれが角度αである場合、撮像対象物１２がｘ軸方向に、Ｎ移動したとき、撮像画像座標は、I軸方向に（−Ｎ＊ｃｏｓα）、Ｊ軸方向に（−Ｎ＊ｓｉｎα）移動する。これより、画像合成部３２は、以下のとおりに、方向ずれを補正して、合成画像ＯＣＣを算出する。

ＯＣＣ（ｉ，ｊ，ｔ）＝ＯＡ（ｉ，ｊ，ｔ）＋ＯＢ（ｉ−ｃｏｓα，ｊ−ｓｉｎα，ｔ＋Δｔ）

ここで、ＯＡとＯＢは、それぞれ、時刻ｔと、時刻ｔ＋Δｔにおける、復号画像である。

画像合成部３２は、時刻ｔにおける復号画像から、時刻Δｔごとに撮像した、Ｎ枚の復号画像をすべて合成して、合成画像ＯＮを算出する。

ここで、Ｏ^Ｎ（ｉ，ｊ，ｔ）は、位置（ｉ，ｊ）における、Ｎ枚の復号画像を用いた合成画像の画像データである。Ｏ^ｋ（ｉ，ｊ，ｔ）は、位置（ｉ，ｊ）における、時刻ｔの復号画像である。αは移動台１３−１が進行する、ｘ軸方向と、撮像画像座標１４−１のI軸方向の方向ずれ量である。

画像合成部３２は、さらに、（ｉ−ｃｏｓα）や（ｊ−ｓｉｎα）は必ずしも整数になるとは限らないため、合成画像にあたっては周辺の画素補間を行う。

図６（Ｃ）で、位置（ｉ−ｃｏｓα，ｊ−ｓｉｎα）は、撮像画像座標上の、位置（ｉ，ｊ）、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ‐１）、（ｉ−１，ｊ−１）で囲まれる領域の中に位置している場合、位置（ｉ＊ｃｏｓα，ｊ＊（１−ｓｉｎα））における、復号画像Ｏ（ｉ−ｃｏｓα，ｊ−ｓｉｎα）を、例えば、以下のように補間して算出する。

ここで、Ｏ（ｉ，ｊ）、Ｏ（ｉ−１，ｊ）、Ｏ（ｉ，ｊ−１）、Ｏ（ｉ−１，ｊ−１）は、それぞれ撮像画像上の、位置（ｉ，ｊ）、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ−１）、（ｉ−１，ｊ−１）における復号画像である。αはｘ軸方向とI軸方向の方向ずれ量である。また、ｗ１からｗ４は、補間する際の重み（ウェイト）量であり、例えば、ｗ１＝１、ｗ２＝１／√｛（１−ｃｏｓα）＾２＋（ｓｉｎα）＾２｝、ｗ３＝１／√｛（ｃｏｓα）＾２＋（１−ｓｉｎα）＾２｝、ｗ４＝１／√｛（１−ｃｏｓα）＾２＋（１−ｓｉｎα）＾２｝、で算出される。

ここで、方向ずれ量は、予め方向ずれ量を検出して求める一定量として扱っている。
方向ずれ量の検出は、例えば、制御部３０が、撮像対象物１２を固定する前に、移動台１３−１を所望の速度で駆動し、移動台１３−１上に定めた定点が、検出器１４の判定センサ上の座標上をどう移動しているかに関する情報を取得することで、検出できる。

このとき、画像合成部３２は、移動台制御部２３から、移動台１３−１の移動方向（図６（ｂ）ｘ軸方向）と検出器１４の撮像座標方向（図６（ｂ）Ｉ軸方向）の方向ずれ量を取得し、方向ずれに量を用いて、復号した画像の重ね合わせ方向を補正する。
ここで、画像合成部３２は、各復号画像の画素値を加算しようとするときに、座標位置が整数値とならない場合には、その座標位置の画素値を、その座標を囲む周辺の画素データを補間して算出する。

以上述べた実施形態は全て本発明の実施形態を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。

例えば、移動台１３−１の移動方向（図６（ｂ）ｘ軸方向）と、検出器１４の撮像座標方向（図６（ｂ）Ｉ軸方向）の方向ずれ量は一の撮像対象物の撮像に対して一定値としているが、複数の撮像対象物の撮像に対して一定値としてもよいし、方向ずれ量を時間に依存する関数としてもよい。
移動台１３−１は、一定速度で移動してもよいし、移動台１３−１は、一定距離移動する度に停止し、移動台１３−１が停止した状態で、検出器１４が検出するようにしてもよい。
また、画像合成部３２は、複数の画像データを合成する際に、重み付け加算を行ってもよい。画像データを分割して、それぞれの領域に対して、重み（ウェイト）を重畳して加算してもよく、例えば、照射部１０の直下に位置する部分は大きなウェイトで加算し、照射部１０から離れた部分は小さなウェイトで加算することもできる。
また、画像復号部３３は、符号化画像を、画像保持部３４から複数枚まとめて取得して復号してもよいし、符号化画像を画像保持部３４から一枚ずつ取得して復号してもよい。

上述の実施形態において、符号化マスク１１−１を用いて撮像した後に復号し、さらに復号画像を重ね合わせて合成することで、合成画像が明瞭となる。高分解能の撮像画像を得ようとする場合であっても、撮像回数を増やすことなく鮮明な撮像画像を容易に取得できる。

上述した実施形態における画像合成処理をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。

また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…撮像装置、
１０…照射部、１１−１…符号化マスク、１１−２…符号化マスク駆動部、１２…撮像対象物、１３−１…移動台、１３−２…移動台駆動部、１３−３…位置検出部、１４…検出器、１４−１…撮像画像座標、１５…撮像制御部、１６…画像処理部、
２０…照射制御部、２１…符号化マスク制御部、２３…移動台制御部、２４…検出器制御部、３０…制御部、３１…記憶部、３２…画像合成部、３３…画像復号部、３４…画像保持部

Claims (5)

1. 光線を照射する照射部と、
   相対的に移動する撮像対象物を透過する前記光線を検出し、撮像画像を生成する検出器と、
   前記照射部と前記撮像対象物との間に介挿された符号化マスクと、
   前記検出器から得られる前記撮像画像を復号する画像復号部と、
   前記画像復号部から得られる２枚以上の復号画像を、前記撮像対象物が移動した距離の情報を用いて合成する画像合成部と
   を備え、
   前記画像合成部は、前記撮像対象物における移動の方向と前記撮像画像における撮像方向とのなす角度に相当する方向ずれ量に基づいて算出される、前記撮像対象物が前記撮像方向に移動した距離に基づいて、前記２枚以上の復号画像を合成する、
   ことを特徴とする、撮像装置。
2. 前記検出器は、撮像対象物が前記復号画像における画素に相当する毎に前記撮像画像を生成し、
   前記撮像対象物が移動した距離の情報は、前記撮像対象物が前記撮像方向に移動した距離に相当する画素数である
   ことを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画像合成部が、
   前記復号画像の各々を、基準となる前記復号画像における前記撮像対象物が撮像された位置に対して、前記復号画像の各々における前記撮像対象物が移動した距離に相当する位置の周辺に位置する複数の画素の画素値を用いて算出した画素値を重ねあわせて合成する
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の撮像装置。
4. 前記符号化マスクが、均一冗長アレイまたは修正均一冗長アレイを含む符号化パターンで形成されている
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 照射部から、前記照射部と撮像対象物との間に介挿された符号化マスクを介して光線を照射する過程と、
   検出部が相対的に移動する前記撮像対象物を透過する前記光線を検出する過程と、
   画像復号部が前記検出部から得られる符号化された撮像画像を復号する画像復号過程と、
   画像合成部が前記画像復号部から得られる２枚以上の復号画像を、前記撮像対象物が移動した距離の情報を用いて合成する画像合成過程と
   を含み、
   前記画像合成過程では、前記撮像対象物における移動の方向と前記撮像画像における撮像方向とのなす角度に相当する方向ずれ量に基づいて算出される、前記撮像対象物が前記撮像方向に移動した距離に基づいて、前記２枚以上の復号画像を合成する、
   ことを特徴とする、撮像方法。

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