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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024100022
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】画像取得装置
(51)【国際特許分類】
H04N 23/955 20230101AFI20240719BHJP
H04N 23/951 20230101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
H04N23/955
H04N23/951
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003715
(22)【出願日】2023-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100124800
【弁理士】
【氏名又は名称】諏澤 勇司
(72)【発明者】
【氏名】片桐 佳来
(72)【発明者】
【氏名】宅見 宗則
(72)【発明者】
【氏名】内田 圭祐
(72)【発明者】
【氏名】瀧口 優
(72)【発明者】
【氏名】北山 研一
(72)【発明者】
【氏名】石井 勝弘
(72)【発明者】
【氏名】大石 友則
【テーマコード（参考）】
5C122
【Ｆターム（参考）】
5C122EA37
5C122FB17
5C122FH18
5C122HA82
(57)【要約】
【課題】対象物の高解像度画像を精度よく得ること。
【解決手段】画像取得装置１は、対象物Ｓからの平行波Ｂの一部の透過率を、平行波Ｂの入射方向であるＺ軸方向に交差するｘｙ平面上で変化させるマスク画素９ａを有するマスク部材９と、平行波Ｂの入射方向に交差する方向に並んで配置され、マスク部材９を透過した平行波Ｂを検出する複数の画素１１ｂを有する検出器１１と、マスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータと、検出器１１から入力された複数の画素１１ｂの検出信号Ｏとを基に圧縮センシングを用いて画像を再構成する画像処理装置７と、を備え、マスク部材９のマスク画素９ａのｘｙ平面上のサイズは、複数の画素１１ｂのｘｙ平面に沿ったサイズよりも小さい。
【選択図】図１
【解決手段】画像取得装置１は、対象物Ｓからの平行波Ｂの一部の透過率を、平行波Ｂの入射方向であるＺ軸方向に交差するｘｙ平面上で変化させるマスク画素９ａを有するマスク部材９と、平行波Ｂの入射方向に交差する方向に並んで配置され、マスク部材９を透過した平行波Ｂを検出する複数の画素１１ｂを有する検出器１１と、マスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータと、検出器１１から入力された複数の画素１１ｂの検出信号Ｏとを基に圧縮センシングを用いて画像を再構成する画像処理装置７と、を備え、マスク部材９のマスク画素９ａのｘｙ平面上のサイズは、複数の画素１１ｂのｘｙ平面に沿ったサイズよりも小さい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物からのビームの一部の透過率を、前記ビームの入射方向に交差する交差面上で変化させるパターンを有するマスク部材と、
前記ビームの入射方向に交差する方向に並んで配置され、マスク部材を透過したビームを検出する複数の画素を有する検出器と、
前記マスク部材と前記対象物との間の相対的な移動量に関するデータと、前記検出器から入力された前記複数の画素の検出信号とを基に圧縮センシングを用いて画像を再構成する処理部と、を備え、
前記マスク部材のパターンの前記交差面上のサイズは、前記複数の画素の前記交差面に沿ったサイズよりも小さい、
画像取得装置。
前記ビームの入射方向に交差する方向に並んで配置され、マスク部材を透過したビームを検出する複数の画素を有する検出器と、
前記マスク部材と前記対象物との間の相対的な移動量に関するデータと、前記検出器から入力された前記複数の画素の検出信号とを基に圧縮センシングを用いて画像を再構成する処理部と、を備え、
前記マスク部材のパターンの前記交差面上のサイズは、前記複数の画素の前記交差面に沿ったサイズよりも小さい、
画像取得装置。
【請求項2】
前記処理部は、前記相対的な移動量が変化した際に得られた複数組の前記複数の画素の検出信号を基に前記画像を再構成する、
請求項１に記載の画像取得装置。
請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項3】
前記マスク部材を前記対象物に対して移動させ、前記移動量に関するデータを前記処理部に出力する移動機構をさらに備える、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項4】
前記対象物を前記マスク部材に対して移動させる搬送機構をさらに備える、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項5】
前記ビームとして電磁波を照射する光源をさらに備え、
前記マスク部材のパターンの前記交差面上のサイズは、前記電磁波の波長よりも大きい、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
前記マスク部材のパターンの前記交差面上のサイズは、前記電磁波の波長よりも大きい、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項6】
前記対象物と前記検出器との間に配置され、前記対象物からの前記ビームを前記検出器に結像するレンズ部材をさらに備える、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項7】
前記マスク部材と前記検出器とを複数組有する、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項8】
前記検出器は、２次元的に配列された前記複数の画素を有する、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項9】
前記処理部は、複数画素にわたった関心領域のみにスパース性を課し、画像再構成する、
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施形態の一側面は、対象物の画像を取得する画像取得装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、対象物の高解像度画像を取得する手法が知られている。例えば、下記非特許文献１には、圧縮センシングと呼ばれる画像再構成技術を用いて対象物の高解像度画像を取得する手法について開示されている。この手法によれば、対象物を撮像するイメージセンサの出力を基に、そのイメージセンサの画素より細かい解像度の画像を再構成することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】W. Saafin, M. Vega, R. Molinaand A. K. Katsaggelos, “Image super-resolution fromcompressed sensing observations”, 2015 IEEEInternational Conference on Image Processing (ICIP), 2015, pp. 4268-4272
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような従来の手法においては、イメージセンサの画素よりも細かな構造を有する対象物を対象とした場合に再構成された画像の精度が十分ではない傾向にある。また、イメージセンサの画素からの情報量が少ないために、再構成された画像の精度が低下する傾向にもある。
【0005】
そこで、実施形態の一側面は、対象物の高解像度画像を精度よく得ることが可能な画像取得装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の一側面に係る画像取得装置は、対象物からのビームの一部の透過率を、ビームの入射方向に交差する交差面上で変化させるパターンを有するマスク部材と、ビームの入射方向に交差する方向に並んで配置され、マスク部材を透過したビームを検出する複数の画素を有する検出器と、マスク部材と対象物との間の相対的な移動量に関するデータと、検出器から入力された複数の画素の検出信号とを基に圧縮センシングを用いて画像を再構成する処理部と、を備え、マスク部材のパターンの交差面上のサイズは、複数の画素の交差面に沿ったサイズよりも小さい。
【0007】
上記一側面においては、ビームの入射方向に交差する交差面上のマスク部材のパターンのサイズが、検出器の画素の交差面に沿ったサイズよりも小さくされている。そして、処理部では、当該入射方向に交差する方向に配置された複数の画素の検出信号と、マスク部材と対象物との間の相対的な移動量に関するデータを基に、圧縮センシングによって画像が再構成される。これにより、空間上の透過率を細かく変化させた上で検出した検出信号を用いることにより、複数の画素からの情報量を多くすることができる。その結果、対象物の高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0008】
上記一側面においては、処理部は、相対的な移動量が変化した際に得られた複数組の複数の画素の検出信号を基に画像を再構成する、ことが好適である。この場合、空間上の透過率の変化のパターンを変えながら得た複数組の検出信号を基に画像を再構成することができ、対象物の高解像度画像の精度をさらに向上させることができる。
【0009】
また、上記一側面においては、マスク部材を対象物に対して移動させ、移動量に関するデータを処理部に出力する移動機構をさらに備える、ことも好適である。この場合、コンパクトな装置構成により対象物の高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0010】
また、上記一側面においては、対象物をマスク部材に対して移動させる搬送機構をさらに備える、ことも好適である。この場合、対象物の大きさに関わらず、検出器を含む光学系のサイズを小型化することができる。
【0011】
さらに、上記一側面においては、ビームとして電磁波を照射する光源をさらに備え、マスク部材のパターンの交差面上のサイズは、電磁波の波長よりも大きい、ことも好適である。かかる構成を採れば、電磁波を照射して得られた対象物の検出信号を用いて対象物の高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0012】
またさらに、上記一側面においては、対象物と検出器との間に配置され、対象物からのビームを検出器に結像するレンズ部材をさらに備える、ことも好適である。こうすれば、対象物と検出器との間の距離が離れていても、対象物からのビームを拡大して検出器で検出させることができ、対象物の高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0013】
さらにまた、上記一側面においては、マスク部材と検出器とを複数組有する、ことも好適である。かかる構成を採れば、空間上の透過率の変化のパターンを変えた場合の複数組の検出信号を効率的に取得することができる。
【0014】
また、上記一側面においては、検出器は、２次元的に配列された複数の画素を有する、ことも好適である。この場合、広い範囲で精度の高い高解像度画像を効率的に得ることができる。
【0015】
さらに、上記一側面においては、処理部は、複数画素にわたった関心領域のみにスパース性を課し、画像再構成する、ことも好適である。この場合、限定した範囲での精度の高い高解像度画像を効率的に得ることができる。
【0016】
実施形態の画像取得装置は、［１］「対象物からのビームの一部の透過率を、前記ビームの入射方向に交差する交差面上で変化させるパターンを有するマスク部材と、前記ビームの入射方向に交差する方向に並んで配置され、マスク部材を透過したビームを検出する複数の画素を有する検出器と、前記マスク部材と前記対象物との間の相対的な移動量に関するデータと、前記検出器から入力された前記複数の画素の検出信号とを基に圧縮センシングを用いて画像を再構成する処理部と、を備え、前記マスク部材のパターンの前記交差面上のサイズは、前記複数の画素の前記交差面に沿ったサイズよりも小さい、画像取得装置」である。
【0017】
実施形態の画像取得装置は、［２］「前記処理部は、前記相対的な移動量が変化した際に得られた複数組の前記複数の画素の検出信号を基に前記画像を再構成する、上記［１］に記載の画像取得装置」であってもよい。
【0018】
実施形態の画像取得装置は、［３］「前記マスク部材を前記対象物に対して移動させ、前記移動量に関するデータを前記処理部に出力する移動機構をさらに備える、上記［１］又は［２］に記載の画像取得装置」であってもよい。
【0019】
実施形態の画像取得装置は、［４］「 前記対象物を前記マスク部材に対して移動させる搬送機構をさらに備える、上記［１］又は［２］に記載の画像取得装置」であってもよい。
【0020】
実施形態の画像取得装置は、［５］「前記ビームとして電磁波を照射する光源をさらに備え、前記マスク部材のパターンの前記交差面上のサイズは、前記電磁波の波長よりも大きい、上記［１］～［４］のいずれかに記載の画像取得装置」であってもよい。
【0021】
実施形態の画像取得装置は、［６］「前記対象物と前記検出器との間に配置され、前記対象物からの前記ビームを前記検出器に結像するレンズ部材をさらに備える、上記［１］～［５］のいずれかに記載の画像取得装置」であってもよい。
【0022】
実施形態の画像取得装置は、［７］「前記マスク部材と前記検出器とを複数組有する、上記［１］～［６］のいずれかに記載の画像取得装置」であってもよい。
【0023】
実施形態の画像取得装置は、［８］「 前記検出器は、２次元的に配列された前記複数の画素を有する、上記［１］～［７］のいずれかに記載の画像取得装置」であってもよい。
【0024】
実施形態の画像取得装置は、［９］「 前記処理部は、複数画素にわたった関心領域のみにスパース性を課し、画像再構成する、上記［１］～［８］のいずれかに記載の画像取得装置」であってもよい。
【発明の効果】
【0025】
本開示によれば、対象物の高解像度画像を精度よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【0028】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る画像取得装置１の構成を示す図である。図１においては、対象物の検出光学系についてはその構成が斜視図で示され、その他の構成はブロック図で示され、検出光学系の設置面に沿った方向をｘ軸方向及びｙ軸方向とし、ｘ軸方向及びｙ軸方向に直交する方向であって対象物Ｓへの電磁波（ビーム）の入射方向をｚ軸方向とする。画像取得装置１は、対象物Ｓの高解像度画像を取得する装置である。画像取得装置１は、照明光学系３、検出光学系５、及び画像処理装置（処理部）７を備える。
図１は、第１実施形態に係る画像取得装置１の構成を示す図である。図１においては、対象物の検出光学系についてはその構成が斜視図で示され、その他の構成はブロック図で示され、検出光学系の設置面に沿った方向をｘ軸方向及びｙ軸方向とし、ｘ軸方向及びｙ軸方向に直交する方向であって対象物Ｓへの電磁波（ビーム）の入射方向をｚ軸方向とする。画像取得装置１は、対象物Ｓの高解像度画像を取得する装置である。画像取得装置１は、照明光学系３、検出光学系５、及び画像処理装置（処理部）７を備える。
【0029】
検出光学系５は、マスク部材９、検出器１１、及び移動機構（搬送部）１３を有する。マスク部材９は、対象物Ｓからｚ軸方向に離れて対象物Ｓに向かい合って配置され、ｘｙ平面（電磁波の入射方向に交差する交差面）に沿ってｘ軸方向に延びる略矩形状の光学部材である。マスク部材９は、検出光学系５から出射されて対象物Ｓを透過した電磁波をｘｙ平面上で空間的に変調して透過させる構造を有する。本実施形態では、マスク部材９は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に２次元的に分割して形成された互いに同一サイズの正方形領域の複数のマスク画素（パターン）９ａを有する。複数のマスク画素９ａのサイズは、対象物Ｓを透過する電磁波の波長よりも大きい。複数のマスク画素９ａは、光の透過率が２つの値（具体的には、０％あるいは１００％）のいずれかに設定され、透過率が異なる２種類のマスク画素９ａの配置パターンが不規則となるように形成されている。マスク画素９ａの個数は特定の個数には限定されないが、例えば、ｘ軸方向の配置数：８１、及び、ｙ軸方向の配置数：３２の合計２，５９２個である。
【0030】
移動機構１３は、ステッピングモータ、サーボモータ、あるいはギヤードモータ等の駆動部を内蔵し、マスク部材９をｘ軸方向に直線的に移動させる機能を有する。移動機構１３は、予め設定された距離（例えば、マスク画素９ａのｘ軸方向のサイズ）で、マスク部材９を複数のマスク画素９ａの配列方向に沿って繰り返し移動させる。また、移動機構１３は、マスク部材９のｘ軸方向に沿った移動量に関するデータを画像処理装置７に出力する。
【0031】
検出器１１は、マスク部材９からｚ軸方向に離れて対象物Ｓ及びマスク部材９に向かい合って配置され、検出光学系５から出射されて対象物Ｓ及びマスク部材９を透過した電磁波の強度分布を検出する素子である。検出器１１は、対象物Ｓ側にｘｙ平面に沿った矩形状の受光面１１ａを有し、その受光面１１ａ上において、ｘ軸方向及びｙ軸方向（電磁波の入射方向に交差する方向）に２次元的に分割されて並んで配列された互いに同一サイズの正方形領域の複数の画素１１ｂを有する。受光面１１ａ上の画素１１ｂの個数は特定の個数には限定されないが、例えば、ｘ軸方向の配置数：４、及び、ｙ軸方向の配置数：４の合計１６個である。ここで、画素１１ｂのｘ軸方向に沿ったサイズ及びｙ軸方向に沿ったサイズのそれぞれは、マスク画素９ａのｘ軸方向に沿ったサイズ及びｙ軸方向に沿ったサイズよりも大きく、例えば、画素１１ｂのｘ軸方向に沿ったサイズ及びｙ軸方向に沿ったサイズは、それぞれ、マスク画素９ａのｘ軸方向に沿ったサイズ及びｙ軸方向に沿ったサイズの８倍である。
【0032】
照明光学系３は、光源装置（光源）１５及びレンズ１７を有する。光源装置１５は対象物Ｓに向けてｚ軸方向に電磁波を照射する。光源装置１５は、電磁波として、可視光、テラヘルツ波、赤外線、紫外線、Ｘ線、あるいはガンマ線を照射する。本実施形態の光源装置１５としては、一例として可視光を照射する装置が用いられる。レンズ１７は、光源装置１５から照射された電磁波を、ｚ軸方向に沿って平行に伝搬する平行波Ｂに変換して対象物Ｓに入射させる。
【0033】
画像処理装置７は、対象物Ｓの高解像度画像を生成する演算装置である。画像処理装置７は、物理的には、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、記録媒体であるＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）、通信モジュール、及び入出力モジュール等を含んだコンピュータ等である。なお、画像処理装置７は、入出力デバイスとして、ディスプレイ、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイ等を含んでいてもよいし、ハードディスクドライブ、半導体メモリ等のデータ記録装置を含んでいてもよい。また、画像処理装置７は、複数のコンピュータによって構成されていてもよい。画像処理装置７は、検出器１１及び移動機構１３から有線通信あるいは無線通信を利用してデータを受信可能に構成されている。以下、画像処理装置７の機能について詳述する。
【0034】
画像処理装置７は、検出器１１から、移動機構１３によってＫ回（Ｋは任意の整数）ほど繰り返しマスク部材９を移動させたそれぞれのタイミングにおいて、検出器１１から複数の画素１１ｂの検出信号Ｏの入力を受けるとともに、１回目からＫ回目の測定時のマスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータを取得する。相対的な移動量に関するデータは、画像処理装置７内に予め設定されていてもよいし、移動機構１３から入力されてもよい。画像処理装置７は、１回目からＫ回目までの検出信号Ｏ１～ＯＫと、１回目からＫ回目までの相対的な移動量に関するデータとを用いて、圧縮センシングを用いて画像を再構成することにより高解像度画像である再構成画像を生成する。
【0035】
図２は、マスク部材９の対象物Ｓに対する移動状態に対応して取得される検出信号Ｏのイメージを示す図である。このように、対象物Ｓに対するマスク部材９のｘ軸方向に沿った移動量が所定間隔で変化した場合の複数組の画素１１ｂの検出信号Ｏ１，Ｏ２，…ＯＫが取得される。
【0036】
ここで、検出器１１の画素数を、ｘ軸方向：Ｍ個、及び、ｙ軸方向：Ｎ個（Ｍ，Ｎは正の整数）とし、ｘ軸方向：Ｓ＝Ｐ×Ｍ個、及びｙ軸方向：Ｔ＝Ｑ×Ｎ個（Ｐ，Ｑは正の整数）の画素によって構成される再構成画像を生成する場合の画像処理装置７の機能について説明する。この場合、再構成画像は、検出器１１の各画素１１ｂを、ｘ軸方向にＰ個、及びｙ軸方向にＱ個で細分化した画像となる。以下の説明では、複数の画素１１ｂを分割した領域を（ｍ，ｎ；ｐ，ｑ）で示す。この表現は、ｘ軸方向のｍ番目（ｍ列目ともいう）であってｙ軸方向のｎ番目（ｎ行目ともいう）である画素を分割した正方形の領域のうちのｐ列目、ｑ行目の領域を示す。画像処理装置７は、検出器１１で平行波を検出することを前提とした再構成画像の生成機能を有するが、照明光学系３が球面波を照射する構成の場合も各構成要素間の距離から見積もられる拡大率を考慮することによって同様に再構成画像を生成することができる。
【0037】
図３には、１回目の測定時における対象物Ｓ、マスク部材９、及び検出器１１の相対的な位置関係を示している。検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）には、対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）、及びマスク部材９上の領域のΩｍａｓｋ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を透過した光が入射する。１回目の測定時のマスク部材９の透過率のｘｙ平面上の分布Ｔ（ｘ、ｙ）は既知であり、この分布からマスク部材９の領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）における透過率Ｔ１（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、下記式（１）；
によって表される。ここで、上記式中のΩmaskは、検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）に入射する光がマスク部材９のどこを通過するかを表した領域(面)を意味する。上記式（１）は、分布Ｔ（ｘ、ｙ）をΩmask内にあるすべての点（ｘ，ｙ）について面積分した値を、Ωmaskの面積で割った値を表している。言い換えれば、Ｔ１（ｍ，ｎ；ｐ，ｑ）は、検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）に入射する光が通過するマスク部材の領域の空間的な透過率の平均値である。また、対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（２）；
で表わされる。
【数1】
によって表される。ここで、上記式中のΩmaskは、検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）に入射する光がマスク部材９のどこを通過するかを表した領域(面)を意味する。上記式（１）は、分布Ｔ（ｘ、ｙ）をΩmask内にあるすべての点（ｘ，ｙ）について面積分した値を、Ωmaskの面積で割った値を表している。言い換えれば、Ｔ１（ｍ，ｎ；ｐ，ｑ）は、検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）に入射する光が通過するマスク部材の領域の空間的な透過率の平均値である。また、対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（２）；
【数2】
で表わされる。
【0038】
図４には、ｋ回目（ｋは２以上Ｋ以下の整数）の測定時における対象物Ｓ、マスク部材９、及び検出器１１の相対的な位置関係を示している。マスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータを基に、ｋ回目の測定時におけるマスク部材９のｘ軸方向の移動量ｕｋ及びｙ軸方向の移動量ｖｋが特定される。この移動量（ｕｋ，ｖｋ）から、ｋ回目の測定時におけるマスク部材９の領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）における透過率Ｔｋ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、下記式（３）；
によって表される。また、対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（４）；
によって表される。
【数3】
によって表される。また、対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（４）；
【数4】
によって表される。
【0039】
ｋ回目の測定時の検出器１１のｍ列目、ｎ行目の画素１１ｂの検出信号Ｏｋ（ｍ，ｎ）は、当該画素内の分割領域に入射する光強度の総和として、下記式（５）；
によって表される。Ｋ回の測定で得られた検出信号Ｏｋ（ｍ，ｎ）を順に並べた一次元ベクトルを測定ベクトルｙ、光強度Ｉｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を順に並べた一次元ベクトルを再構成画像ベクトルｘとすると、上式（５）より、測定ベクトルｙの各要素が再構成画像ベクトルｘの要素の線形和で表現できることから、変換行列Ｄを用いて下記式（６）；
で表わすことができる。
【数5】
によって表される。Ｋ回の測定で得られた検出信号Ｏｋ（ｍ，ｎ）を順に並べた一次元ベクトルを測定ベクトルｙ、光強度Ｉｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を順に並べた一次元ベクトルを再構成画像ベクトルｘとすると、上式（５）より、測定ベクトルｙの各要素が再構成画像ベクトルｘの要素の線形和で表現できることから、変換行列Ｄを用いて下記式（６）；
【数6】
で表わすことができる。
【0040】
上記の理論を利用して、画像処理装置７は、既知の値であるマスクの透過率分布Ｔ（ｘ、ｙ）、及び各測定におけるマスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータを参照して、画像再構成の計算に必要な変換行列Ｄを求める。すなわち、測定ベクトルｙのｉ番目の要素ｙｉを、ｉ＝（ｋ－１）ＮＭ＋（ｎ－１）Ｍ＋ｍとしたときのＯｋ（ｍ，ｎ）となるように測定ベクトルｙの並べ方を設定する。また、再構成画像ベクトルｘのｉ番目の要素ｘｉを、ｉ＝｛（ｎ－１）Ｑ＋ｑ－１｝ＭＰ＋（ｍ－１）Ｐ＋ｐとしたときのＩｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）となるように再構成画像ベクトルｘの並べ方を設定する。画像処理装置７は、ＮＭＰＱ列、ＫＮＭ行の２次元行列である変換行列Ｄのｉ列、ｊ行の要素Ｄｉ，ｊを、ｉ＝｛（ｎｉ－１）Ｑ＋ｑｉ－１｝ＭＰ＋（ｍｉ－１）Ｐ＋ｐｉを満たす値ｎｉ，ｍｉ，ｐｉ，ｑｉと、ｊ＝（ｋｊ－１）ＮＭ＋（ｎｊ－１）Ｍ＋ｍｊを満たす値ｋｊ，ｎｊ，ｍｊを用いて、下記式（７）；
によって計算する。上記計算を繰り返すことにより、画像処理装置７は、変換行列Ｄを求めることができる。δｎ，ｍはクロネッカーのデルタと呼ばれる関数であり（ｎ，ｍはそれぞれ自然数）、ｎ＝ｍの場合にδｎ，ｍ＝１となり、ｎ≠ｍの場合にδｎ，ｍ＝０となる関数である。
【数7】
によって計算する。上記計算を繰り返すことにより、画像処理装置７は、変換行列Ｄを求めることができる。δｎ，ｍはクロネッカーのデルタと呼ばれる関数であり（ｎ，ｍはそれぞれ自然数）、ｎ＝ｍの場合にδｎ，ｍ＝１となり、ｎ≠ｍの場合にδｎ，ｍ＝０となる関数である。
【0041】
さらに、画像処理装置７は、計算した変換行列Ｄ及び測定ベクトルｙを用いて、再構成画像ベクトルｘを計算する。一般に、再構成画像ベクトルｘがある基底ｖｉと係数ａｉを用いて下記式（８）；
で示すような線形和で記述できる場合には、係数ａｉを並べた一次元ベクトルａは基底ｖｉを並べた行列の逆行列Ψを用いて、下記式（９）；
によって表される。画像処理装置７は、再構成画像ベクトルｘが基底ｖｉに関してスパース性を持つと仮定して、一次元ベクトルａのほとんどの要素が値を持たない０の成分でありわずかな要素のみが値を持つとして、下記の一般化ｌ１正則化問題（一般化LASSO）を解くことにより、再構成画像ベクトルｘを算出する。
あるいは、画像処理装置７は、下記の一般化ｌ１最適化問題を解くことにより、再構成画像ベクトルｘを算出してもよい。
例えば、画像処理装置７は、ＪＰ特許第７０６３３７８号に記載の圧縮センシングアルゴリズムの一種であるＡＤＭＭ（Alternating Direction Method of Multipliers）を用いて、再構成画像ベクトルｘを算出することができる。
【数8】
で示すような線形和で記述できる場合には、係数ａｉを並べた一次元ベクトルａは基底ｖｉを並べた行列の逆行列Ψを用いて、下記式（９）；
【数9】
によって表される。画像処理装置７は、再構成画像ベクトルｘが基底ｖｉに関してスパース性を持つと仮定して、一次元ベクトルａのほとんどの要素が値を持たない０の成分でありわずかな要素のみが値を持つとして、下記の一般化ｌ１正則化問題（一般化LASSO）を解くことにより、再構成画像ベクトルｘを算出する。
【数10】
あるいは、画像処理装置７は、下記の一般化ｌ１最適化問題を解くことにより、再構成画像ベクトルｘを算出してもよい。
【数11】
例えば、画像処理装置７は、ＪＰ特許第７０６３３７８号に記載の圧縮センシングアルゴリズムの一種であるＡＤＭＭ（Alternating Direction Method of Multipliers）を用いて、再構成画像ベクトルｘを算出することができる。
【0042】
画像処理装置７は、上記のようにして再構成した再構成画像ベクトルｘを二次元の再構成画像に変換する。そして、画像処理装置７は二次元の再構成画像をディスプレイ、タッチパネルディスプレイ等の出力デバイスに出力する。
【0043】
本実施形態の作用効果について説明する。
【0044】
画像取得装置１においては、平行波Ｂの入射方向に交差するｘｙ平面上のマスク部材９のマスク画素９ａのサイズが、検出器１１の画素１１ｂのｘｙ平面に沿ったサイズよりも小さくされている。そして、画像処理装置７では、当該入射方向に交差する方向に配置された複数の画素１１ｂの検出信号Ｏと、マスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータを基に、圧縮センシングによって高解像度画像が再構成される。これにより、空間上の透過率を細かく変化させた上で検出した検出信号Ｏを用いることにより、複数の画素１１ｂからの情報量を多くすることができる。その結果、対象物Ｓの高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0045】
また、画像処理装置７は、相対的な移動量が変化した際に得られた複数組の複数の画素１１ｂの検出信号Ｏ１～ＯＫを基に画像を再構成している。この場合、空間上の透過率の変化のパターンを変えながら得た複数組の検出信号Ｏ１～ＯＫを基に画像を再構成することができ、対象物Ｓの高解像度画像の精度をさらに向上させることができる。
【0046】
また、画像取得装置１は、マスク部材９を対象物Ｓに対して移動させ、移動量に関するデータを画像処理装置７に出力する移動機構１３をさらに備える。この場合、コンパクトな装置構成により対象物Ｓの高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0047】
また、画像取得装置１は電磁波を照射する光源装置１５をさらに備え、マスク部材９のマスク画素９ａのｘｙ平面上のサイズは、電磁波の波長よりも大きく設定されている。かかる構成を採れば、電磁波を照射して得られた対象物Ｓの検出信号Ｏを用いて対象物Ｓの高解像度画像を精度よく得ることができる。
【0048】
また、検出器１１は、２次元的に配列された複数の画素１１ｂを有している。この場合、広い範囲で精度の高い高解像度画像を効率的に得ることができる。
【0049】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る画像取得装置１Ａの構成を示す図である。画像取得装置１Ａは、移動機構１３の代わりに搬送機構１３Ａを備え、マスク部材９が検出器１１の受光面１１ａに向かい合うように固定されている点で、第１実施形態に係る画像取得装置１とは異なる構成を有する。以下、画像取得装置１Ａの構成のうち第１実施形態と異なる部分について説明する。
本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る画像取得装置１Ａの構成を示す図である。画像取得装置１Ａは、移動機構１３の代わりに搬送機構１３Ａを備え、マスク部材９が検出器１１の受光面１１ａに向かい合うように固定されている点で、第１実施形態に係る画像取得装置１とは異なる構成を有する。以下、画像取得装置１Ａの構成のうち第１実施形態と異なる部分について説明する。
【0050】
搬送機構１３Ａは、ステッピングモータ等の駆動部と対象物Ｓが配置される配置面を含むベルト部１９とを有し、対象物Ｓを、ｘ軸方向に直線的に、マスク部材９に対して移動させる機能を有する。搬送機構１３Ａは、予め設定された距離で、対象物Ｓを複数のマスク画素９ａの配列方向に沿って繰り返し移動させる。また、搬送機構１３Ａは、対象物Ｓのｘ軸方向に沿った移動量に関するデータを画像処理装置７に出力する。
【0051】
画像処理装置７は、検出器１１から、搬送機構１３ＡによってＫ回ほど繰り返し対象物Ｓを移動させたそれぞれのタイミングにおいて、検出器１１から検出信号Ｏの入力を受けるとともに、１回目からＫ回目の測定時のマスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータを取得する。相対的な移動量に関するデータは、画像処理装置７内に予め設定されていてもよいし、搬送機構１３Ａから入力されてもよい。
【0052】
図６は、対象物Ｓのマスク部材９に対する移動状態に対応して取得される検出信号Ｏのイメージを示す図である。このように、マスク部材９に対する対象物Ｓのｘ軸方向に沿った移動量が所定間隔で変化した場合の複数組の画素１１ｂの検出信号Ｏ１，Ｏ２，…ＯＫが取得される。
【0053】
図７には、第２実施形態において画像処理装置７が取得する再構成画像のイメージを示している。画像処理装置７が取得する再構成画像の画素数は、対象物Ｓの動かし方によって変化する。ｘ軸方向に変位量ｕだけ対象物Ｓを移動させながら検出信号Ｏを取得する場合を考える。このときは、１回目の測定領域に対応したＰＭ×ＱＮのサイズの画像領域Ｇ１から、Ｋ回目の測定に対応したＰＭ×ＱＮのサイズの画像領域ＧＫまで、変位量ｕに対応する画素単位の変位量ｕｐｉｘｅｌでＫ回シフトさせた場合に重なる画像領域Ｇｔｏｔが再構成画像の画像領域となる。従って、再構成画像の画素数は、｛ＰＭ＋（Ｋ－１）ｕｐｉｘｅｌ｝×ＱＮとなる。
【0054】
画像処理装置７は、下記のようにして再構成画像を生成する。画像処理装置７は、検出器１１で平行波を検出することを前提とした再構成画像の生成機能を有するが、照明光学系３が球面波を照射する構成の場合も各構成要素間の距離から見積もられる拡大率を考慮することによって同様に再構成画像を生成することができる。
【0055】
図８には、１回目の測定時における対象物Ｓ、マスク部材９、及び検出器１１の相対的な位置関係を示している。検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）には、対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）、及びマスク部材９上の領域のΩｍａｓｋ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を透過した光が入射する。マスク部材９の透過率のｘｙ平面上の分布Ｔ（ｘ、ｙ）は既知であり、この分布からマスク部材９の領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）における透過率Ｔ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、下記式（１０）；
によって表される。Ｔ（ｍ，ｎ；ｐ，ｑ）は、検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）に入射する光が通過するマスク部材の領域の空間的な透過率の平均値である。また、１回目の測定において対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ，１（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（１１）；
で表わされる。
【数12】
によって表される。Ｔ（ｍ，ｎ；ｐ，ｑ）は、検出器１１のある領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）に入射する光が通過するマスク部材の領域の空間的な透過率の平均値である。また、１回目の測定において対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ，１（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（１１）；
【数13】
で表わされる。
【0056】
図９には、ｋ回目（ｋは２以上Ｋ以下の整数）の測定時における対象物Ｓ、マスク部材９、及び検出器１１の相対的な位置関係を示している。マスク部材９と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータを基に、ｋ回目の測定時における対象物Ｓのｘ軸方向の移動量ｕｋ及びｙ軸方向の移動量ｖｋが特定される。マスク部材９の領域（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）における透過率Ｔ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、上記式（１０）によって表される。また、ｋ回目の測定における対象物Ｓ上の領域Ωｏｂｓ（ｍ，ｎ：ｐ、ｑ）を透過する光強度Ｉｏｂｓ，ｋ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）は、移動量（ｕｋ，ｖｋ）、及び、対象物Ｓを透過するｘｙ平面上の光強度分布Ｉｏｂｓ（ｘ，ｙ）を用いて下記式（１２）；
によって表される。
【数14】
によって表される。
【0057】
ｋ回目の測定時の検出器１１のｍ列目、ｎ行目の画素１１ｂの検出信号Ｏｋ（ｍ，ｎ）は、当該画素内の分割領域に入射する光強度の総和として、下記式（１３）；
によって表される。Ｋ回の測定で得られた検出信号Ｏｋ（ｍ，ｎ）を順に並べた一次元ベクトルを測定ベクトルｙ、光強度Ｉｏｂｓ，ｋ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を行毎に順番に一次元データとして並べた一次元ベクトルを再構成画像ベクトルｘとすると、上式（１３）より、測定ベクトルｙの各要素が再構成画像ベクトルｘの要素の線形和で表現できることから、変換行列Ｄを用いて上記式（６）で表わすことができる。
【数15】
によって表される。Ｋ回の測定で得られた検出信号Ｏｋ（ｍ，ｎ）を順に並べた一次元ベクトルを測定ベクトルｙ、光強度Ｉｏｂｓ，ｋ（ｍ，ｎ：ｐ，ｑ）を行毎に順番に一次元データとして並べた一次元ベクトルを再構成画像ベクトルｘとすると、上式（１３）より、測定ベクトルｙの各要素が再構成画像ベクトルｘの要素の線形和で表現できることから、変換行列Ｄを用いて上記式（６）で表わすことができる。
【0058】
画像処理装置７は、上記の理論を利用して、第１実施形態と同様にして、変換行列Ｄを求めた後に、変換行列Ｄ及び測定ベクトルｙを用いて再構成画像ベクトルｘを計算する。そして、画像処理装置７は、二次元の再構成画像を出力デバイスに出力する。
【0059】
上記の第２実施形態に係る画像取得装置１Ａによっても、対象物Ｓの高解像度画像を精度よく得ることができる。特に、対象物Ｓをマスク部材９に対して移動させる搬送機構１３Ａを備えている。このような構成の場合、対象物Ｓの大きさに関わらず、検出器１１を含む検出光学系５のサイズを小型化することができる。
【0060】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【0061】
図１０は、画像取得装置の第１変形例の構成を示す図である。図１０に示す第１変形例に係る画像取得装置１Ｂは、対象物Ｓが配置されるベルト部１９とマスク部材９及び検出器１１との間に配置されたレンズ（レンズ部材）２１を備える点で第２実施形態に係る画像取得装置１Ａと異なる。レンズ２１は、対象物Ｓを透過した平行波Ｂを拡大してマスク部材９を透過させて検出器１１に結像する。ここで、画像取得装置１Ｂの搬送機構１３ＡにおけるＫ回の測定時の移動量の間隔が、マスク部材９上のマスク画素９ａのサイズに対応するように、レンズ２１の拡大率が考慮された値に設定される。
【0062】
このような第１変形例によれば、対象物Ｓからの平行波Ｂを拡大して検出器１１で検出することができ、対象物Ｓの高解像度画像を拡大して得ることができる。また、検出器１１と対象物Ｓとの間の距離を離した場合でも対象物Ｓの高解像度画像を得ることができ、対象物Ｓの検査の自由度が向上する。なお、レンズ２１は、第１実施形態に係る画像取得装置１において追加されてもよい。
【0063】
図１１は、画像取得装置の第２変形例の構成を示す図である。図１１に示す第２変形例に係る画像取得装置１Ｂは、検出光学系５にマスク部材９と検出器１１との組み合わせを複数組含む点が、第２実施形態に係る画像取得装置１Ａの構成と異なる。すなわち、検出光学系５には、互いに向かい合って配置されたマスク部材９１及び検出器１１１と、互いに向かい合って配置されたマスク部材９２及び検出器１１２と、互いに向かい合って配置されたマスク部材９３及び検出器１１３とが含まれている。マスク部材９２及び検出器１１２は、マスク部材９３及び検出器１１３に対してｘ軸方向に距離ｄ２，３だけシフトして配置され、マスク部材９１及び検出器１１１は、マスク部材９２及び検出器１１２に対してｘ軸方向に距離ｄ１，２だけシフトして配置されている。
【0064】
画像取得装置１Ｃの搬送機構１３Ａは、対象物Ｓを、ｘ軸方向に直線的に一定速度ｖで移動させる機能を有する。測定が開始され対象物Ｓの搬送が開始された際に、検出器１１３は、検出器１１３が検出可能な範囲を対象物Ｓが移動する複数の時刻ｔ３のタイミングで、繰り返し検出信号Ｏを生成する。これに対して、検出器１１２は、複数の時刻ｔ２＝ｔ３＋ｖ×ｄ２，３のタイミングで、繰り返し検出信号Ｏを生成し、検出器１１２は、複数の時刻ｔ１＝ｔ２＋ｖ×ｄ１，２のタイミングで、繰り返し検出信号Ｏを生成する。
【0065】
画像取得装置１Ｃの画像処理装置７は、３つの検出器１１１，１１２，１１３から出力された複数回の測定による検出信号Ｏと、それぞれの測定時に用いたマスク部材９１，９２，９３と対象物Ｓとの間の相対的な移動量に関するデータとを用いて、第２実施形態と同様にして、再構成画像を生成する。
【0066】
上記構成の画像取得装置１Ｃによれば、空間上の透過率の変化のパターンを変えた場合の複数組の検出信号Ｏを効率的に取得することができ、測定時間を短縮化できる。
【0067】
検出器１１としては、様々な種類の検出器が用いられる。例えば、ボロメータアレイ、超電導センサ（ＳＳＰＤ：Superconducting Single Photon Detector）アレイ、赤外線センサアレイ、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）、ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）アレイ、光電管アレイ、ＡＰＤ（avalanche photodiode）アレイ、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）、ＴｏＦ（Time of Flight）センサ、紫外線センサアレイ、放射線センサアレイ、電子・イオンセンサアレイ、ストライプディテクタ、シンチレータを張り合わせたＰＤ（photodiode）アレイ等が用いられる。
【0068】
また、対象物Ｓの測定に用いる電磁波は、可視光以外に、テラヘルツ波、赤外線、紫外線、Ｘ線、あるいは、ガンマ線であってもよい。また、電子、陽子、中性子等の粒子線であってもよい。その場合に用いるマスク部材９は、各波長の電磁波あるいは粒子線の透過強度を十分に変調できる構成とされる。例えば、Ｘ線を用いる場合は、マスク部材９は、Ｘ線を遮蔽するために十分な厚みを持った鉛、鉄等の金属板に穴を形成したものとされる。テラヘルツ波を用いる場合には、マスク部材９は、例えば、金属薄膜あるいはポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）に穴を形成したものとされる。
【0069】
測定できる粒子線あるいは電磁波と観測できる粒子線あるいは電磁波とが異なっている場合には、検出器１１には、粒子線あるいは電磁波を変換する部分が備えられてもよい。例えば、上記実施形態１，２、上記変形例１，２には、マスク部材９の代わりに、検出器１１に画素１１ｂよりも細かな構造を有する変換部を設け、その変換部にマスク部材９と同じ機能を持たせてもよい。Ｘ線シンチレータを変換部として設けて、検出器１１において、シンチレータを細かくした構造をランダムに配置したり、シンチレータをレーザ加工によって空間的に一部を変質させてもよい。また、このような構成の変換部がマスク部材９と併用された構成であってもよい。
【0070】
マスク部材９におけるマスク画素９ａの空間的な変調パターンは、ランダムパターン等の不規則にされてもよいし、アダマール行列などの規則性を持ったものであってもよい。
【0071】
画像処理装置７は、対象物Ｓの画像の全体にスパース性を課して再構成してもよいし、複数画素に亘った関心領域のみにスパース性を課して再構成し、画像の一部のみ高解像度化してもよい。
【0072】
マスク部材９は、画素１１ｂ毎に異なる変調パターンとなるような構成であってもよい。この場合、マスク部材９と対象物Ｓとの間をサブピクセル単位で移動させてもよいし、１画素以上の単位で移動させてもよい。また、移動方向はｘ軸方向でもよいしｙ軸方向でもよいし、両方の方向でもよい。また、マスク部材９は画素１１ｂ間で同じ変調パターンとなるような構成であってもよい。この場合、測定時には、マスク部材９と対象物Ｓとの間をサブピクセル単位で移動させる。このときも、移動方向はｘ軸方向でもよいしｙ軸方向でもよいし、両方の方向でもよい。
【0073】
マスク部材９は、空間的な透過率が２つの値で変化する構成には限定されず、３つの値以上で変化する構成であってもよい。この場合、画素１１ｂ毎に異なる変調パターンとなるような構成であってもよいし、画素１１ｂ間で同じ変調パターンとなるような構成であってもよい。
【0074】
上記の第１実施形態においては、複数のマスク部材９が重ね合わせて配置された構成が採用されてもよい。複数のマスク部材９の空間的な変調パターンは同じであっても異なっていてもよい。この場合、移動機構１３は、複数のマスク部材９のうちの１枚以上のマスク部材９を移動させる。また、対象物Ｓを移動させる搬送機構１３Ａと組み合わせた構成であってもよい。
【0075】
検出器１１は、二次元的に配置された画素１１ｂの構成には限定されず、一次元的に配置された複数の画素を有する一次元ラインセンサであってもよい。例えば、検出器１１は、複数の画素がｙ軸方向に沿って配列された構成であってもよいし、ｘ軸方向（マスク部材９あるいは対象物Ｓの移動方向）に沿って配置された構成であってもよいし、ｘ軸方向及びｙ軸方向に対して傾斜した方向に沿って配置された構成であってもよい。
【符号の説明】
【0076】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…画像取得装置、７…画像処理装置（処理部）、９，９１，９２，９３…マスク部材、９ａ…マスク画素（パターン）、１１，１１１，１１２，１１３…検出器、１１ｂ…画素、１３…移動機構、１３Ａ…搬送機構、１５…光源装置（光源）、Ｓ…対象物、Ｏ，Ｏ１～ＯＫ…検出信号、ｕｋ，ｖｋ…移動量。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
