(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る撮像手段と、前記撮像画素が配列される方向において、撮像対象物と撮像手段との相対的な位置を変化させる撮像位置変化手段とを備え、相対的な位置をずらしながら前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像したときの複数枚の低解像度画像から、該低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像を生成する画像生成装置であって、
各低解像度画像を撮像するときの前記相対的な位置をそれぞれ設定する撮像位置設定部であって、複数枚の低解像度画像間で、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定する撮像位置設定部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で前記撮像対象物が撮像されるように、前記撮像手段および前記撮像位置変化手段を制御する撮像制御部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で撮像された複数枚の低解像度画像から高解像度画像を生成する高解像度画像生成部と、
前記撮像手段に生じている欠陥のうち、撮像画素が配列される一配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該一配列方向の最大画素数が予め格納される撮像条件記憶部とを備え、
前記撮像位置設定部は、
前記一配列方向に関して高解像度化する倍率をＡとし、１撮像画素が撮像する撮像領域の該一配列方向に関するサイズをＷとし、前記撮像条件記憶部に格納される前記最大画素数をＣとするとき、
前記一配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該一配列方向に関する離間距離Ｌが、
Ｌ＝（Ｃ＋１／Ａ）×Ｗ
の関係式を満足するように、各撮像位置を設定することを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る撮像手段と、前記撮像画素が配列される方向において、撮像対象物と撮像手段との相対的な位置を変化させる撮像位置変化手段とを備え、相対的な位置をずらしながら前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像したときの複数
枚の低解像度画像から、該低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像を生成する画像生成装置であって、
各低解像度画像を撮像するときの前記相対的な位置をそれぞれ設定する撮像位置設定部であって、複数枚の低解像度画像間で、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定する撮像位置設定部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で前記撮像対象物が撮像されるように、前記撮像手段および前記撮像位置変化手段を制御する撮像制御部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で撮像された複数枚の低解像度画像から高解像度画像を生成する高解像度画像生成部と、
前記撮像手段に生じている欠陥のうち、撮像画素が配列される第１の配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該第１の配列方向の最大画素数、および第２の配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該第２の配列方向の最大画素数が予め格納される撮像条件記憶部とを備え、
前記撮像位置設定部は、
前記第１および第２の配列方向に関して高解像度化する倍率をそれぞれＡｘ，Ａｙとし、１撮像画素が撮像する撮像領域の前記第１および第２の配列方向に関するサイズをＷｘ，Ｗｙとし、前記撮像条件記憶部に格納される前記第１および第２の配列方向の最大画素数をＣｘ，Ｃｙとするとき、
前記第１の配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該第１の配列方向に関する離間距離Ｌｘが、
Ｌｘ＝（Ｃｘ＋１／Ａｘ）×Ｗｘ
の関係式を満足し、かつ
前記第２の配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該第２の配列方向に関する離間距離Ｌｙが、
Ｌｙ＝（Ｃｙ＋１／Ａｙ）×Ｗｙ
の関係式を満足するように、各撮像位置を設定することを特徴とする画像生成装置。
【請求項３】
複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る撮像手段と、前記撮像画素が配列される方向において、撮像対象物と撮像手段との相対的な位置を変化させる撮像位置変化手段とを備え、相対的な位置をずらしながら前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像したときの複数枚の低解像度画像から、該低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像を生成する画像生成方法であって、
各低解像度画像を撮像するときの前記相対的な位置をそれぞれ設定する撮像位置設定ステップであって、複数枚の低解像度画像間で、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定する撮像位置設定ステップと、
前記撮像位置設定ステップによって設定された各撮像位置で前記撮像対象物が撮像されるように、前記撮像手段および前記撮像位置変化手段を制御する撮像制御ステップと、
前記撮像位置設定ステップによって設定された各撮像位置で撮像された複数枚の低解像度画像から高解像度画像を生成する高解像度画像生成ステップとを含み、
前記撮像位置設定ステップでは、
撮像画素が配列される一配列方向に関して高解像度化する倍率をＡとし、１撮像画素が撮像する撮像領域の該一配列方向に関するサイズをＷとし、前記撮像手段に生じている欠陥のうち、前記一配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該一配列方向の最大画素数をＣとするとき、
前記一配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該一配列方向に関する離間距離Ｌが、
Ｌ＝（Ｃ＋１／Ａ）×Ｗ
の関係式を満足するように、各撮像位置を設定することを特徴とする画像生成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の画像生成方法をコンピュータに実行させるための画像生成プログラム
。
【請求項５】
請求項４に記載の画像生成プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像画像に基づいて撮像画像よりも高解像度の画像を生成する画像生成装置、画像生成方法、画像生成プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサおよびＣＭＯＳ（
Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子を用いて、工業用途での測定および検査が広く行われている。特に、シリコンウェハの傷や異物の検査、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display：略称「ＦＰＤ」）の点灯検査における微小な検出対象物の検出などのように、高周波成分を検出する必要がある用途での測定および検査においては、その精度を向上させるために、検査（測定）対象物の画像を高解像度で取得することが求められている。また、民生用のカメラなどにおいても、最近では、被写体をより高精細に撮像したいという要望がある。
【０００３】
このような要望に対し、従来から画素密度を増大させた固体撮像素子の開発が進められている。しかしながら、このようなハードウェア面でのアプローチには限界があり、さらに、画素密度を増大させるにつれて固体撮像素子自体が高価になってしまうという問題がある。そこで、最近では、固体撮像素子によって撮像された画像（以下、「撮像画像」と称する）よりも解像度の高い画像（以下、「高解像度画像」と称する）を、画像処理によって生成する技術が実用されている。
【０００４】
たとえば、撮像対象物に対して固体撮像素子またはカメラ全体の位置を微小量ずつずらしながら、それぞれの位置で撮像対象物を撮像し、各位置における撮像画像同士を合成する画素ずらし法や、光学ボケなどを考慮して高解像度画像を生成する超解像技術などの高解像度化技術が実用されている。
【０００５】
これらの高解像度化技術を用いる場合、撮像対象物と固体撮像素子との相対的な位置をずらしながら複数回撮像を行う必要があるが、撮像対象物または固体撮像素子の移動量が大きくなると、移動時間の増加、移動位置精度の低下、および移動用のアクチュエータの寿命低下などが問題となる。そのため、撮像対象物と固体撮像素子との相対的な位置をずらす場合には、従来から、最低限必要な距離ずつ位置をずらしながら撮像が行われている。
【０００６】
具体的には、撮像画素（すなわち、固体撮像素子における画素）がマトリクス状に配列されている固体撮像素子を用いて、撮像画像の３倍の解像度を有する高解像度画像を生成する場合、固体撮像素子を、撮像画素の各配列方向に沿って、撮像画素のサイズの１／３ずつ位置をずらしながら合計９回の撮像を行い、９枚の撮像画像を合成することによって高解像度画像が生成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−７３０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、固体撮像素子では、半導体の局部的な結晶欠陥などによって、撮像画素に欠陥が発生し易いことが知られている。たとえば数百万程度の撮像画素数を有する固体撮像素子では、欠陥が生じている撮像画素（以下、「欠陥画素」と称する）が、数画素程度発生する場合がある。このような欠陥画素では、入射光量に応じた撮像出力に、常に一定のバイアス電圧が加算されてしまい、正常な撮像出力を行うことができない。それ故、このような固体撮像素子によって出力される画像データでは、欠陥画素に対応する画素の輝度値が、正常な値よりも高輝度または低輝度の値となってしまう。
【０００９】
したがって、撮像対象物の撮像画像に基づいて微小な傷や異物などの検出対象物を検出する用途に、このような欠陥画素を有する固体撮像素子が用いられていると、微小な検出対象物を見逃してしまうおそれがある。
【００１０】
以下、この問題点について図面を用いて説明する。図１０は、欠陥画素を有する固体撮像素子で撮像対象物を撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。図１０において、矩形状の９つの撮像領域Ｖは、固体撮像素子においてマトリクス状に配列されている縦横３×３個の撮像画素によって撮像された被撮像面上での領域に対応している。特に、ハッチングが付されている撮像領域ｖ１は、欠陥画素によって撮像された被撮像面上での領域に対応しており、ハッチングが付されていない撮像領域ｖ０、すなわち撮像領域ｖ１の周囲の８つの撮像領域ｖ０は、正常な撮像画素によって撮像された被撮像面上での領域に対応している。また、図１０において、撮像対象物に生じている微小な検出対象物を、参照符Ｕを付して示している。なお、後述する図１１においても同様とする。
【００１１】
前述するように、欠陥画素では正常な撮像出力を行うことができないため、図１０に示すように、欠陥画素の撮像領域ｖ１内に検出対象物Ｕが完全に含まれてしまった場合には、検出対象物Ｕを検出することができなくなってしまう。また、この場合、欠陥画素の周囲の正常な撮像画素によって撮像出力される輝度値情報に基づいて、欠陥画素に対する補正処理を行ったとしても、正常な撮像画素の撮像領域ｖ０には検出対象物Ｕが含まれていないため、やはり検出対象物Ｕを検出することはできない。
【００１２】
図１０では、画素ずらし法を行わない場合について説明したが、従来から用いられている画素ずらし法、すなわち、最低限必要な距離ずつ位置をずらしながら撮像を行う画素ずらし法を採用した場合においても、撮像対象物に生じている微小な検出対象物を見逃してしまうおそれがある。以下では、従来の画素ずらし法を用いて、撮像画像の解像度の２倍の解像度を有する高解像度画像を生成する場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
図１１は、従来の画素ずらし法において固体撮像素子で撮像対象物を撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。ここで、固体撮像素子においてマトリクス状に配列されている撮像画素の各配列方向を、Ｘ方向およびＹ方向と記すと、従来の画素ずらし法では、解像度を２倍にするために、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って、撮像画素のサイズの１／２ずつ固体撮像素子をずらしながら、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示すように、合計４回の撮像が行われる。
【００１４】
図１１（ａ）は、撮像対象物と固体撮像素子との相対的な位置関係が初期状態であるときの各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す初期状態から撮像画素のサイズの１／２だけＸ方向に固体撮像素子を移動させたときの各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示す初期状態から撮像画素のサイズの１／２だけＹ方向に固体撮像素子を移動させたときの各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図１１（ｄ）は、図１１（ａ）に示す状態から撮像画素のサイズの１／２だけＸ方向およびＹ方向に固体撮像素子を移動させたときの各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。なお、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）において、被撮像面における基準点を参照符Ｏで示している。
【００１５】
図１１に示すように、従来の画素ずらし法では、固体撮像素子を最低限必要な距離しか移動させないので、４回の撮像の全てにおいて、欠陥画素の撮像領域ｖ１内に検出対象物Ｕが完全に含まれてしまうことがある。このような場合には、欠陥画素が正常な撮像出力を行えないことから、前記と同様に、欠陥画素の周囲の正常な撮像画素によって撮像出力される輝度値情報に基づいて、欠陥画素に対する補正処理を行ったとしても、正常な撮像画素の撮像領域ｖ０には検出対象物Ｕが含まれていないため、検出対象物Ｕを検出することができなくなってしまう。
【００１６】
図１２は、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈを示す図である。高解像度画像Ｈは、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に対応した４枚の撮像画像を、基準点Ｏを一致させて重ね合わせることにより生成されるものである。したがって、高解像度画像Ｈの各画素Ｅの輝度値情報は、各撮像画像における画素のうち、当該画素Ｅに対応している画素の輝度値情報に基づいて生成される。
【００１７】
ここで、撮像画像における各画素のうち、欠陥画素によって撮像出力された輝度値情報を無効なものとすると、高解像度画像Ｈの画素Ｅには、有効撮像枚数が４枚の画素ｅ０と、有効撮像枚数が３枚の画素ｅ１と、有効撮像枚数が２枚の画素ｅ２と、有効撮像枚数が０枚の画素ｅ３とが含まれる。ここで、有効撮像枚数とは、画素Ｅを生成するための４枚の撮像画像に基づく４つの輝度値情報のうち有効な輝度値情報の数に相当する。
【００１８】
したがって、有効撮像枚数が０枚の画素ｅ３に対応する被撮像面上での領域、換言すれば、欠陥画素による各撮像領域ｖ１が互いに重複している領域内に、検出対象物Ｕが完全に含まれている場合には、前記のように、検出対象物Ｕを検出することができなくなってしまう。
【００１９】
また、従来の画素ずらし法では、有効撮像枚数が０枚の画素ｅ３の近傍に、有効撮像枚数が少ない画素ｅ２が現れてしまう。このような画素ｅ２では、有効撮像枚数の数が少なくなるほど、有効な輝度値情報の数が減少してしまうため、Ｓ／Ｎ比の減少によってノイズの影響を受け易くなってしまう。このように有効撮像枚数の数が少ない画素ｅ２に対応する被撮像面上での領域内に、検出対象物Ｕが含まれている場合には、有効撮像枚数の数の減少数が多いほど検出対象物Ｕの検出精度が低下してしまう。
【００２０】
本発明の目的は、撮像対象物を撮像する固体撮像素子に欠陥画素が含まれている場合であっても、撮像画像に基づいて生成される高解像度画像の精度の低下を抑制することができる画像生成装置、画像生成方法、画像生成プログラム、および前記画像生成プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る撮像手段と、前記撮像画素が配列される方向において、撮像対象物と撮像手段との相対的な位置を変化させる撮像位置変化手段とを備え、相対的な位置をずらしながら前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像したときの複数枚の低解像度画像から、該低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像を生成する画像生成装置であって、
各低解像度画像を撮像するときの前記相対的な位置をそれぞれ設定する撮像位置設定部であって、複数枚の低解像度画像間で、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定する撮像位置設定部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で前記撮像対象物が撮像されるように、前記撮像手段および前記撮像位置変化手段を制御する撮像制御部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で撮像された複数枚の低解像度画像から高解像度画像を生成する高解像度画像生成部と、
前記撮像手段に生じている欠陥のうち、撮像画素が配列される一配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該一配列方向の最大画素数が予め格納される撮像条件記憶部とを備え、
前記撮像位置設定部は、
前記一配列方向に関して高解像度化する倍率をＡとし、１撮像画素が撮像する撮像領域の該一配列方向に関するサイズをＷとし、前記撮像条件記憶部に格納される前記最大画素数をＣとするとき、
前記一配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該一配列方向に関する離間距離Ｌが、
Ｌ＝（Ｃ＋１／Ａ）×Ｗ
の関係式を満足するように、各撮像位置を設定することを特徴とする画像生成装置である。
【００２３】
また本発明は、複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る撮像手段と、前記撮像画素が配列される方向において、撮像対象物と撮像手段との相対的な位置を変化させる撮像位置変化手段とを備え、相対的な位置をずらしながら前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像したときの複数枚の低解像度画像から、該低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像を生成する画像生成装置であって、
各低解像度画像を撮像するときの前記相対的な位置をそれぞれ設定する撮像位置設定部であって、複数枚の低解像度画像間で、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに
重複しないように、各撮像位置を設定する撮像位置設定部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で前記撮像対象物が撮像されるように、前記撮像手段および前記撮像位置変化手段を制御する撮像制御部と、
前記撮像位置設定部によって設定された各撮像位置で撮像された複数枚の低解像度画像から高解像度画像を生成する高解像度画像生成部と、
前記撮像手段に生じている欠陥のうち、撮像画素が配列される第１の配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該第１の配列方向の最大画素数、および第２の配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該第２の配列方向の最大画素数が予め格納される撮像条件記憶部とを備え、
前記撮像位置設定部は、
前記第１および第２の配列方向に関して高解像度化する倍率をそれぞれＡｘ，Ａｙとし、１撮像画素が撮像する撮像領域の前記第１および第２の配列方向に関するサイズをＷｘ，Ｗｙとし、前記撮像条件記憶部に格納される前記第１および第２の配列方向の最大画素数をＣｘ，Ｃｙとするとき、
前記第１の配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該第１の配列方向に関する離間距離Ｌｘが、
Ｌｘ＝（Ｃｘ＋１／Ａｘ）×Ｗｘ
の関係式を満足し、かつ
前記第２の配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該第２の配列方向に関する離間距離Ｌｙが、
Ｌｙ＝（Ｃｙ＋１／Ａｙ）×Ｗｙ
の関係式を満足するように、各撮像位置を設定することを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る撮像手段と、前記撮像画素が配列される方向において、撮像対象物と撮像手段との相対的な位置を変化させる撮像位置変化手段とを備え、相対的な位置をずらしながら前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像したときの複数枚の低解像度画像から、該低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像を生成する画像生成方法であって、
各低解像度画像を撮像するときの前記相対的な位置をそれぞれ設定する撮像位置設定ステップであって、複数枚の低解像度画像間で、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定する撮像位置設定ステップと、
前記撮像位置設定ステップによって設定された各撮像位置で前記撮像対象物が撮像されるように、前記撮像手段および前記撮像位置変化手段を制御する撮像制御ステップと、
前記撮像位置設定ステップによって設定された各撮像位置で撮像された複数枚の低解像度画像から高解像度画像を生成する高解像度画像生成ステップとを含み、
前記撮像位置設定ステップでは、
撮像画素が配列される一配列方向に関して高解像度化する倍率をＡとし、１撮像画素が撮像する撮像領域の該一配列方向に関するサイズをＷとし、前記撮像手段に生じている欠陥のうち、前記一配列方向におけるサイズが最大の欠陥についての該一配列方向の最大画素数をＣとするとき、
前記一配列方向に隣接する撮像位置で撮像される２枚の低解像度画像において、同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士の該一配列方向に関する離間距離Ｌが、
Ｌ＝（Ｃ＋１／Ａ）×Ｗ
の関係式を満足するように、各撮像位置を設定することを特徴とする画像生成方法である。
【００２５】
また本発明は、前記画像生成方法をコンピュータに実行させるための画像生成プログラムである。
【００２６】
また本発明は、前記画像生成プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高解像度画像を生成するための複数枚の低解像度画像間で、固体撮像素子における同一の撮像画素が撮像する撮像領域同士が互いに重複しないように、各低解像度画像の撮像位置が設定される。これにより、固体撮像素子に欠陥画素が含まれている場合であっても、高解像度画像における各画素において、有効撮像枚数の低下を抑制することができる。したがって、低解像度画像に基づいて生成される高解像度画像の精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理システム１００の概略的な構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像処理システム１００の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施例において撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。
【図４】図３（ａ）〜図３（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈ１を示す図である。
【図５】第２実施例において撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。
【図６】図５（ａ）〜図５（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈ２を示す図である。
【図７】第３実施例において撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。
【図８】図７（ａ）〜図７（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈ３を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る画像処理システム１００による画像生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】欠陥画素を有する固体撮像素子で撮像対象物を撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。
【図１１】従来の画素ずらし法において固体撮像素子で撮像対象物を撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。
【図１２】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理システム１００の概略的な構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る画像処理システム１００の構成を示すブロック図である。画像生成装置である画像処理システム１００は、図示のように、撮像装置１０と、アクチュエータ２０と、制御装置３０と、表示装置４０とを含む構成である。
【００３０】
撮像装置１０は、複数の撮像画素が２次元的に配列されて成る固体撮像素子１２を備え、制御装置３０の指示に従って、撮像対象物Ｐの撮像を行う装置である。ここで、「撮像画素」とは、撮像画像における１画素分の情報を出力する部分であるものとする。つまり、撮像画像における１画素は、固体撮像素子１２における１つの撮像画素によって撮像された撮像領域に対応している。
【００３１】
アクチュエータ２０は、制御装置３０の指示に従って、固体撮像素子１２と撮像対象物Ｐとの相対的な位置を、固体撮像素子１２における撮像画素の配列方向に変化させる装置である。
【００３２】
制御装置３０は、撮像対象物Ｐを撮像するときの固体撮像素子１２と撮像対象物Ｐとの相対的な位置（以下、「撮像位置」と称する）を設定する。特に、本実施形態では、画素ずらし法によって、複数枚の撮像画像に基づいて高解像度画像を生成するため、複数の撮像位置が制御装置３０によって設定される。なお、本実施形態における撮像画像が、低解像度画像に相当する。
【００３３】
また、制御装置３０は、設定した各撮像位置において撮像が順次行われるように、撮像装置１０およびアクチュエータ２０の動作を制御する。さらに、制御装置３０は、固体撮像素子１２が各撮像位置において撮像対象物Ｐを撮像したときの撮像画像の画像データ（以下、「撮像画像データ」と称する）に基づいて、高解像度画像の画像データ（以下、「高解像度画像データ」と称する）を生成する。
【００３４】
表示装置４０は、制御装置３０によって生成された高解像度画像データに基づいて、撮像対象物Ｐの高解像度画像を表示するための装置である。
【００３５】
画像処理システム１００は、このように、画素ずらし法を採用することによって、固体撮像素子１２によって取得される撮像画像よりも高解像度化した、撮像対象物Ｐの高解像度画像を、表示装置４０に表示させるように構成されている。このような画像処理システム１００は、撮像対象物Ｐの撮像画像における高周波成分を検出する必要がある用途に、好適に用いることができる。
【００３６】
たとえば、シリコンウェハを撮像対象物Ｐとすることにより、シリコンウェハにおける傷および異物などの検出対象物を検査するために用いることができる。また、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：略称「ＬＣＤ」）およびプラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：略称「ＰＤＰ」）などのＦＰＤを撮像対象物Ｐとすることにより、ＦＰＤの点灯検査において、ＦＰＤにおける微小な検出対象物を検出するために用いることができる。
【００３７】
本実施形態に係る画像処理システム１００は、特に、固体撮像素子１２を構成している複数の撮像画素に欠陥画素が含まれている場合であっても、画素ずらし法によって生成される高解像度画像の精度の低下を抑制することができるように構成されている。
【００３８】
以下の説明において、固体撮像素子１２における欠陥のうち、欠陥画素が複数個単位で集合している欠陥を「クラスタ欠陥」と称し、欠陥画素が単独で存在している欠陥を「非クラスタ欠陥」と称する。
【００３９】
以下、画像処理システム１００の各構成である撮像装置１０、アクチュエータ２０、制御装置３０および表示装置４０の詳細について説明する。
【００４０】
まず、撮像装置１０について説明する。撮像装置１０は、図２に示すように、光学的結像手段であるレンズ１１と、撮像手段である固体撮像素子１２と、レンズ１１および固体撮像素子１２を収容する筐体とを備えている。
【００４１】
撮像装置１０は、撮像対象物Ｐに対向して設置され、撮像対象物Ｐから反射した光を、筐体の内部に固定して設けられるレンズ１１を介して、該筐体の内部に設けられる固体撮像素子１２の撮像面に、光学的に結像させるように構成されている。
【００４２】
固体撮像素子１２は、複数の撮像画素を前記撮像面においてマトリクス状に配列することによって構成されており、その撮像面がレンズ１１の光軸に対して垂直となるように、筐体内に設けられている。固体撮像素子１２は、制御装置３０の指示に従って、該撮像面に光学的に結像した撮像対象物Ｐの像を、空間的に離散化させてサンプリングし、画像信号に変換する。撮像装置１０は、このようにして、撮像面に結像した撮像対象物Ｐの像を、撮像画像データとして取得し、制御装置３０へ出力する。固体撮像素子１２は、エリアセンサとして構成されており、ＣＣＤイメージセンサおよびＣＭＯＳイメージセンサなどを用いることができる。
【００４３】
以下の説明において、マトリクス状に配列される撮像画素の各配列方向を、それぞれＸ方向およびＹ方向と称する。すなわち、Ｘ方向およびＹ方向は、互いに直交する方向であり、いずれの方向も、固体撮像素子１２の撮像面に平行な方向である。
【００４４】
次に、撮像位置変化手段であるアクチュエータ２０について説明する。アクチュエータ２０は、撮像対象物Ｐと固体撮像素子１２との相対的な位置を変化させるための装置であり、本実施形態では、図示しないステージ上に載置される撮像対象物Ｐに対して、固体撮像素子１２の位置を変化させるように構成されている。すなわち、アクチュエータ２０は、固定的に配置される撮像対象物Ｐに対して、固体撮像素子１２を移動させるように構成されている。
【００４５】
アクチュエータ２０は、撮像装置１０の筐体の内壁に固定されて設けられ、固体撮像素子１２は、このアクチュエータ２０によって支持されている。アクチュエータ２０は、制御装置３０の指示に従って、固体撮像素子１２を、前述するＸ方向およびＹ方向に沿って変位させるように構成されている。
【００４６】
アクチュエータ２０としては、たとえばピエゾアクチュエータおよびステッピングモータなどの装置を使用することができる。アクチュエータ２０としては、撮像対象物Ｐと固体撮像素子１２との相対位置を変化させることができるように構成されていればよく、特に限定されないが、ここではピエゾアクチュエータを用いるものとする。
【００４７】
また、本実施形態では、アクチュエータ２０は、固体撮像素子１２を撮像対象物Ｐに対して移動させるように構成されているが、このような構成に限定されず、撮像対象物Ｐを固体撮像素子１２に対して、撮像装置１０のレンズ１１の光軸に垂直な平面に沿って２次元的に移動させるように構成されてもよい。また、固体撮像素子１２および撮像対象物Ｐの両方を移動させるように構成されてもよい。
【００４８】
次に、制御装置３０について説明する。制御装置３０は、図２に示すように、撮像位置設定部３１と、撮像条件記憶部３２と、撮像制御部３３と、撮像画像記憶部３６と、高解像度画像生成部３７とを備えて構成される。すなわち、これらの構成により、前述するような制御装置３０の機能が実現される。制御装置３０は、たとえばパーソナルコンピュータおよびワークステーションなどによって構成される。
【００４９】
撮像位置設定部３１は、撮像条件記憶部３２に予め格納されている撮像条件を読み出して、撮像対象物Ｐを撮像するときの固体撮像素子１２の撮像位置を設定する。撮像位置の設定についての詳細は後述する。
【００５０】
撮像条件記憶部３２には、撮像画像に基づいて高解像度画像を生成するときの倍率（以下、「高解像度化倍率」と称する）Ａのデータが格納される。本実施形態では、撮像画素の第１の配列方向であるＸ方向と第２の配列方向であるＹ方向とに個別に高解像度化できるように構成されている。したがって、撮像条件記憶部３２には、Ｘ方向およびＹ方向に関する高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙ（但し、Ａｘ，Ａｙは２以上の整数とする）のデータが格納される。
【００５１】
また、撮像条件記憶部３２には、固体撮像素子１２における撮像画素のＸ方向およびＹ方向に関する画素ピッチＤｘ，Ｄｙのデータが格納される。ここで、画素ピッチＤｘとは、固体撮像素子１２において、Ｘ方向に隣接している各撮像画素の中心間の距離に相当する。同様に、画素ピッチＤｙとは、固体撮像素子１２において、Ｙ方向に隣接している各撮像画素の中心間の距離に相当する。すなわち、画素ピッチＤｘ，Ｄｙは、撮像装置１０に搭載される固体撮像素子１２に応じて決定される値である。
【００５２】
さらに、撮像条件記憶部３２には、固体撮像素子１２に生じている欠陥の位置およびサイズのデータが格納される。ここで、欠陥の位置とは、固体撮像素子１２における欠陥画素の撮像面における位置座標に相当する。
【００５３】
また、欠陥のサイズとは、固体撮像素子１２に生じている１または複数の欠陥に関して、Ｘ方向のサイズが最大の欠陥におけるＸ方向の最大画素数Ｃｘ（但し、Ｃｘは自然数）と、Ｙ方向のサイズが最大の欠陥におけるＹ方向の最大画素数Ｃｙ（但し、Ｃｙは自然数）とに相当する。
【００５４】
つまり、固体撮像素子１２に生じている欠陥にクラスタ欠陥が含まれていない場合（すなわち、非クラスタ欠陥のみである場合）、欠陥のサイズＣｘ，Ｃｙはいずれも１（すなわち、Ｃｘ＝Ｃｙ＝１）となる。また、固体撮像素子１２に生じている欠陥にクラスタ欠陥が１または複数含まれている場合には、欠陥のサイズＣｘ，Ｃｙは、その各クラスタ欠陥のサイズに応じて決定されるものであり、少なくともＣｘ，Ｃｙのいずれかは、２以上となる。
【００５５】
このような欠陥の位置およびサイズＣｘ，Ｃｙのデータは、たとえば撮像装置１０に搭載される固体撮像素子１２を、予め専用の検査装置で検査することによって取得される。
【００５６】
ユーザは、図示しない入力装置を利用して、所望の高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙを設定するとともに、固体撮像素子１２に関する前記の各データを設定する。これにより、撮像条件記憶部３２には、撮像条件として、これらの各データが格納される。
【００５７】
また、撮像条件記憶部３２には、これらの各データのほか、各撮像位置において撮像対象物Ｐを撮像するときの露光時間（シャッタスピード）、撮像感度、使用する光学フィルタ、およびアイリス（絞り）などの撮像条件に関するデータが、ユーザによって設定されて格納される。
【００５８】
撮像制御部３３は、図２に示すように、アクチュエータ制御部３４と、撮像タイミング制御部３５とを備えている。アクチュエータ制御部３４は、撮像位置設定部３１によって設定された撮像位置のデータに基づいて、アクチュエータ２０の駆動を制御する。具体的には、アクチュエータ制御部３４は、アクチュエータ２０の駆動開始および駆動停止のタイミング、アクチュエータ２０の駆動速度などを制御する。このようなアクチュエータ制御部３４の制御によって、アクチュエータ２０は、撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置に、固体撮像素子１２を順次移動させることができる。
【００５９】
撮像タイミング制御部３５は、固体撮像素子１２による撮像の開始および停止のタイミングを制御する。具体的には、撮像タイミング制御部３５は、撮像条件記憶部３２に格納されている撮像条件に基づいて撮像装置１０へ制御信号を送ることにより、各撮像位置における撮像時間、すなわち露光時間を制御する。
【００６０】
撮像制御部３３において、アクチュエータ制御部３４と撮像タイミング制御部３５とは、互いに同期がとれるように構成されており、撮像制御部３３は、アクチュエータ２０の駆動によって固体撮像素子１２が撮像位置に移動された後に、固体撮像素子１２による撮像が行われるように、撮像装置１０およびアクチュエータ２０の動作を制御する。
【００６１】
画像処理システム１００では、撮像タイミング制御部３５の指示によって、ある撮像位置において撮像が行なわれると、撮像装置１０は、撮像によって取得された撮像画像データに、該撮像画像データを識別可能な識別子を付して、制御装置３０の撮像画像記憶部３６に格納する。したがって、撮像画像記憶部３６には、撮像位置を識別可能な複数の撮像画像データが格納される。
【００６２】
高解像度画像生成部３７は、撮像画像記憶部３６に格納されている撮像位置ごとの撮像画像データに基づいて、Ｘ方向にＡｘ倍、Ｙ方向にＡｙ倍した高解像度画像データを、画素ずらし法によって生成する。このとき、高解像度画像生成部３７は、撮像条件記憶部３２に格納されている欠陥画素の位置座標のデータに基づいて、高解像度画像データの補正を行う。具体的には、撮像画像データにおける各画素のうち、この欠陥画素に対応する画素の輝度値情報が、高解像度画像データに反映されないように補正を行う。このようにして生成された高解像度画像データは、図示しない記憶領域に格納される。
【００６３】
次に、表示装置４０について説明する。表示装置４０は、制御装置３０によって生成された高解像度画像データを受け取ると、撮像対象物Ｐの高解像度画像を表示部に表示する。表示装置４０は、たとえばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤおよびＰＤＰなどによって実現される。
【００６４】
以下では、撮像位置設定部３１による撮像位置の設定方法について説明する。撮像位置設定部３１は、複数の撮像画像間で、同一の撮像画素によって撮像される撮像領域Ｖ同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定する。
【００６５】
つまり、撮像位置設定部３１は、固体撮像素子１２における１つの撮像画素が撮像する被撮像面での撮像領域ＶのＸ方向に関するサイズをＷｘとするとき、Ｘ方向に隣接する撮像位置で撮像される撮像画像間で、同一の撮像画素によって撮像される撮像領域Ｖ同士の離間する距離ＬｘがＬｘ≧Ｗｘを満足するように、Ｘ方向に隣接する各撮像位置を設定する。
【００６６】
同様に、撮像位置設定部３１は、固体撮像素子１２における１つの撮像画素が撮像する被撮像面での撮像領域ＶのＹ方向に関するサイズをＷｙとするとき、Ｙ方向に隣接する撮像位置で撮像される撮像画像間で、同一の撮像画素によって撮像される撮像領域Ｖ同士の離間する距離ＬｙがＬｙ≧Ｗｙを満足するように、Ｙ方向に隣接する各撮像位置を設定する。
【００６７】
詳細には、撮像位置設定部３１は、撮像条件記憶部３２に格納されているＸ方向およびＹ方向に関する高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙに基づいて、Ｘ方向およびＹ方向に関する離間距離Ｌｘ，Ｌｙが、下記の数式（１），（２）を満足するように、各撮像位置を設定する。
Ｌｘ＝（Ｎｘ＋Ｍｘ／Ａｘ）×Ｗｘ                                  …（１）
Ｌｙ＝（Ｎｙ＋Ｍｙ／Ａｙ）×Ｗｙ                                  …（２）
【００６８】
ここで、Ｎｘ，Ｎｙは、いずれも自然数であり、後述するように、撮像条件記憶部３２に格納されている欠陥のサイズＣｘ，Ｃｙに基づいて定められる値である。また、Ｍｘ，Ｍｙは、１≦Ｍｘ＜Ａｘおよび１≦Ｍｙ＜Ａｙをそれぞれ満足する任意の自然数である。したがって、数式（１），（２）において、Ｎｘ＋Ｍｘ／Ａｘ＞１およびＮｙ＋Ｍｙ／Ａｙ＞１となるため、Ｌｘ＞ＷｘおよびＬｙ＞Ｗｙを満足するように、離間距離Ｌｘ，Ｌｙが設定される。
【００６９】
本実施形態に係る画像処理システム１００は、前記のように、撮像対象物Ｐに対して固体撮像素子１２を移動させるように構成されている。したがって、撮像位置設定部３１は、前記の数式（１），（２）を満足するように、固体撮像素子１２の移動量を設定することによって、撮像位置を設定するように構成されている。
【００７０】
具体的には、Ｘ方向およびＹ方向に隣接する撮像位置間での固体撮像素子１２の移動量をそれぞれＦｘ，Ｆｙとすると、移動量Ｆｘ，Ｆｙは、撮像条件記憶部３２に格納されている高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙおよび画素ピッチＤｘ，Ｄｙに基づいて、下記の数式（３），（４）を満足するように設定される。
Ｆｘ＝（Ｎｘ＋Ｍｘ／Ａｘ）×Ｄｘ                                  …（３）
Ｆｙ＝（Ｎｙ＋Ｍｙ／Ａｙ）×Ｄｙ                                  …（４）
【００７１】
ここで、数式（１），（２）は、隣接する撮像位置で撮像される撮像画像間における同一の撮像画素が撮像する撮像領域Ｖ同士の関係を記述したものであるのに対し、数式（３），（４）は、数式（１），（２）に記述されている関係を、固体撮像素子１２の移動量に換算した式に相当する。
【００７２】
撮像位置設定部３１は、数式（３），（４）に基づいて移動量Ｆｘ，Ｆｙを設定するにあたり、高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙおよび画素ピッチＤｘ，Ｄｙについては、前記のように、撮像条件記憶部３２に格納されているデータに基づいて数値を入力する。
【００７３】
数式（３），（４）において、Ｎｘ，Ｎｙは、固体撮像素子１２を、Ｘ方向、Ｙ方向に、少なくとも撮像画素の幾つ分移動させる必要があるかを規定している変数に相当している。従来の画素ずらし法によれば、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを可及的に低減するためにＮｘ＝Ｎｙ＝０として移動量Ｆｘ，Ｆｙが設定されていたが、本実施形態では、固体撮像素子１２に生じている欠陥を考慮して、高解像度画像の各画素における有効撮像枚数の低下を１枚に抑えるために、すなわち、高解像度画像の各画素における有効撮像枚数が撮像画像の枚数（すなわち、撮像位置の数）に対して２枚以上低下してしまうことを回避するために、撮像位置設定部３１は、撮像条件記憶部３２に格納されている欠陥のサイズＣｘ，Ｃｙに基づいて、下記の数式（５），（６）に従って、Ｎｘ，Ｎｙを設定する。
Ｎｘ≧Ｃｘ                                                        …（５）
Ｎｙ≧Ｃｙ                                                        …（６）
【００７４】
つまり、この数式（５），（６）に従えば、Ｘ方向に関しては、固体撮像素子１２を、Ｘ方向のサイズが最大の欠陥におけるＸ方向の最大画素数Ｃｘ以上移動させるように、移動量Ｆｘが設定される。また、Ｙ方向に関しては、固体撮像素子１２を、Ｙ方向のサイズが最大の欠陥におけるＹ方向の最大画素数Ｃｙ以上移動させるように、移動量Ｆｙが設定される。すなわち、数式（５），（６）を満足するように移動量Ｆｘ，Ｆｙを設定することで、有効撮像枚数の低下を１枚だけに抑えるように撮像位置を設定することができる。
【００７５】
ところで、数式（５），（６）に記載されている条件さえ満足すれば、Ｎｘ，Ｎｙを如何なる数値に設定したとしても、有効撮像枚数の低下を１枚だけに抑えることができるという前記の効果は達成される。そこで、数式（５），（６）に記載の条件に加えて、さらに、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを可及的に低減するという条件に基づいて、Ｎｘ，Ｎｙを設定するのが好ましい。すなわち、ＦｘとＮｘ、およびＦｙとＮｙとはそれぞれ比例関係にあることから、移動量Ｆｘ，Ｆｙを可及的に低減するために、Ｎｘ＝ＣｘおよびＮｙ＝Ｃｙと設定するのが好ましい。
【００７６】
また、Ｍｘ，Ｍｙは、前記のように、１≦Ｍｘ＜Ａｘおよび１≦Ｍｙ＜Ａｙをそれぞれ満足する任意の自然数であり、数式（３），（４）において、Ｍｘ／ＡｘおよびＭｙ／Ａｙは、１未満の正の値となる。したがって、前記と同様に、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを可及的に低減するという条件を考慮して、Ｍｘ＝Ｍｙ＝１と設定するのが好ましい。
【００７７】
以上を考慮して、本実施形態では、撮像位置設定部３１は、撮像条件記憶部３２に格納されている高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙ、画素ピッチＤｘ，Ｄｙ、および欠陥のサイズＣｘ，Ｃｙに基づいて、移動量Ｆｘ，Ｆｙを、下記の数式（７），（８）を満足するように設定する。
Ｆｘ＝（Ｃｘ＋１／Ａｘ）×Ｄｘ                                    …（７）
Ｆｙ＝（Ｃｙ＋１／Ａｙ）×Ｄｙ                                    …（８）
【００７８】
撮像位置設定部３１は、このようにして移動量Ｆｘ，Ｆｙを設定すると、高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙに基づいて決定される枚数分の撮像を行うために、固体撮像素子１２の各撮像位置を設定する。たとえば、撮像画像をＸ方向およびＹ方向にそれぞれ３倍（すなわち、Ａｘ＝Ａｙ＝３）に高解像度化した高解像度画像を生成する場合、３（Ｘ方向）×３（Ｙ方向）のマトリクス状に並ぶ撮像位置が、撮像面を含む仮想平面内において設定される。
【００７９】
具体的には、該仮想平面におけるＸ方向およびＹ方向の座標を（ｘ，ｙ）として表すと、基準となる撮像位置の座標を（０，０）とするとき、他の撮像位置の座標はそれぞれ、（Ｆｘ，０）、（２Ｆｘ，０）、（０，Ｆｙ）、（Ｆｘ，Ｆｙ）、（２Ｆｘ，Ｆｙ）、（０，２Ｆｙ）、（Ｆｘ，２Ｆｙ）、（２Ｆｘ，２Ｆｙ）として設定される。
【００８０】
このように、本実施形態では、有効撮像枚数の低下を１枚だけに抑えるための固体撮像素子１２の撮像位置を設定する際に、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを可及的に低減するように撮像位置を設定しているので、従来の画素ずらし法に比べて固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙが増大してしまうことによる影響、すなわち、撮像位置間の移動時間の増加、アクチュエータ２０によって移動された位置の撮像位置に対する精度の低下、およびアクチュエータ２０の寿命低下を、可及的に抑制することができる。
【００８１】
ここで、撮像画像をＸ方向に２倍、Ｙ方向に２倍に高解像度化した高解像度画像を生成する場合を例に挙げて、本実施形態の画素ずらし法を複数の実施例について説明する。
【００８２】
まず、固体撮像素子１２に生じている欠陥にクラスタ欠陥が含まれていない場合の実施例（以下、「第１実施例」と称する）について説明する。すなわち、この第１実施例においては、撮像条件記憶部３２に格納されている高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙはそれぞれ２（すなわち、Ａｘ＝Ａｙ＝２）であり、また欠陥のサイズＣｘ，Ｃｙはそれぞれ１（すなわち、Ｃｘ＝Ｃｙ＝１）である。
【００８３】
したがって、撮像位置設定部３１は、前記の数式（７），（８）に基づいて、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを、Ｆｘ＝３Ｄｘ／２およびＦｙ＝３Ｄｙ／２と設定する。これにより、撮像位置設定部３１は、固体撮像素子１２の撮像位置を、（０，０）、（３Ｄｘ／２，０）、（０，３Ｄｙ／２）、（３Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）と設定する。ここで、（０，０）は、基準の撮像位置の座標を表しているものとする。
【００８４】
図３は、第１実施例において撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。図３において、矩形状の９つの撮像領域Ｖは、固体撮像素子１２においてマトリクス状に配列されている縦横３×３個の撮像画素によって撮像された被撮像面上での領域に対応している。特に、ハッチングが付されている撮像領域ｖ１は、欠陥画素によって撮像された被撮像面上での領域に対応しており、ハッチングが付されていない撮像領域ｖ０、すなわち撮像領域ｖ１の周囲の８つの撮像領域ｖ０は、正常な撮像画素によって撮像された被撮像面上での領域に対応している。また、図３において、撮像対象物Ｐに生じている微小な異物や傷などの検出対象物を、参照符Ｕを付して示している。
【００８５】
図３（ａ）は、基準の撮像位置（０，０）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図３（ｂ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｘの３／２だけＸ方向に固体撮像素子１２を移動させた撮像位置（３Ｄｘ／２，０）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。
【００８６】
また、図３（ｃ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｙの３／２だけＹ方向に固体撮像素子１２を移動させた撮像位置（０，３Ｄｙ／２）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図３（ｄ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｘ，Ｄｙの３／２だけＸ方向およびＹ方向に固体撮像素子１２をそれぞれ移動させた撮像位置（３Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。なお、図３（ａ）〜図３（ｄ）において、被撮像面における基準点を参照符Ｏで示している。
【００８７】
ここで、４回の撮像を行う場合の順序については、特に制限はないが、基準の撮像位置（０，０）を最初の撮像位置とすると、たとえば、（３Ｄｘ／２，０）、（３Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）、（０，３Ｄｙ／２）という順番で固体撮像素子１２を移動させることにより、固体撮像素子１２の全体的な移動量を可及的に小さくすることができる。
【００８８】
図３に示すように、第１実施例における画素ずらし法によれば、各撮像画像において、欠陥画素によって撮像される撮像領域ｖ１同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定することができる。
【００８９】
図４は、図３（ａ）〜図３（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈ１を示す図である。高解像度画像Ｈ１は、図３（ａ）〜図３（ｄ）に対応した４枚の撮像画像を、基準点Ｏを一致させて重ね合わせることにより生成されるものである。したがって、高解像度画像Ｈ１の各画素Ｅの輝度値情報は、各撮像画像における画素のうち、当該画素Ｅに対応している画素の輝度値情報に基づいて生成される。
【００９０】
ここで、撮像画像における各画素のうち、欠陥画素によって撮像出力された輝度値情報を無効なものとすると、本実施例による高解像度画像Ｈ１の画素Ｅには、有効撮像枚数が４枚の画素ｅ０と、有効撮像枚数が３枚の画素ｅ１とが含まれる。
【００９１】
すなわち、第１実施例によれば、高解像度画像Ｈ１の画素Ｅは、有効撮像枚数が撮像画像の枚数と同数の画素ｅ０と、有効撮像枚数が撮像画像の枚数よりも１枚だけ少ない画素ｅ１とによって構成され、有効撮像枚数が撮像画像の枚数よりも２枚以上少ない画素が含まれない。
【００９２】
このように、本実施形態に係る画像処理システム１００によれば、固体撮像素子１２に欠陥画素が含まれている場合であっても、高解像度画像Ｈ１における各画素Ｅにおいて、有効撮像枚数の低下を抑制することができる。したがって、撮像画像に基づいて生成される高解像度画像Ｈ１の精度の低下を抑制することができる。このような画像処理システム１００を、撮像対象物Ｐに生じている微小な異物や傷などの検出対象物を検出する用途に用いることにより、微小な検出対象物の見逃しが生じる可能性を低減することができる。
【００９３】
また、本実施例による高解像度画像Ｈ１では、有効撮像枚数が３枚の画素ｅ１が集合して形成される４つの島が、高解像度画像Ｈ１の画素Ｅの１行分および１列分だけ互いに離間して存在している。前述するように、移動量Ｆｘ，Ｆｙを設定するための数式（３），（４）において、数式（５），（６）を満足するようにさえＮｘ，Ｎｙを設定すれば、高解像度画像Ｈ１において、有効撮像枚数が２枚以下の画素が生成されることを回避することができ、Ｎｘ，Ｎｙの設定値は、高解像度画像Ｈ１における前記４つの島同士の間隔に寄与する。しかしながら、４つの島同士が互いに重複することのない限り、有効撮像枚数の低下を抑制する効果については、４つの島同士の間隔に依らず同等である。そこで、本実施形態では、前記のように、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを可及的に低減するように、Ｎｘ，Ｎｙを設定している。
【００９４】
したがって、従来の画素ずらし法に比べて固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙが増大してしまうことによる影響、すなわち、撮像位置間の移動時間の増加、アクチュエータ２０によって移動された位置の撮像位置に対する精度の低下、およびアクチュエータ２０の寿命低下を、可及的に抑制することができる。
【００９５】
次に、固体撮像素子１２に生じている欠陥に、欠陥画素がＸ方向に２個連続したクラスタ欠陥が最大の欠陥として含まれている場合の実施例（以下、「第２実施例」と称する）について説明する。すなわち、この第２実施例においては、撮像条件記憶部３２に格納されている高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙはそれぞれ２（すなわち、Ａｘ＝Ａｙ＝２）であり、また、欠陥のサイズＣｘが２，Ｃｙが１（すなわち、Ｃｘ＝２、Ｃｙ＝１）である。
【００９６】
したがって、撮像位置設定部３１は、前記の数式（７），（８）に基づいて、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを、Ｆｘ＝５Ｄｘ／２およびＦｙ＝３Ｄｙ／２と設定する。これにより、撮像位置設定部３１は、固体撮像素子１２の撮像位置を、（０，０）、（５Ｄｘ／２，０）、（０，３Ｄｙ／２）、（５Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）と設定する。ここで、（０，０）は、基準の撮像位置の座標を表しているものとする。
【００９７】
図５は、第２実施例において撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。図５（ａ）は、基準の撮像位置（０，０）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図５（ｂ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｘの５／２だけＸ方向に固体撮像素子１２を移動させた撮像位置（５Ｄｘ／２，０）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。
【００９８】
また、図５（ｃ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｙの３／２だけＹ方向に固体撮像素子１２を移動させた撮像位置（０，３Ｄｙ／２）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図５（ｄ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｘの５／２だけＸ方向に、かつ画素ピッチＤｙの３／２だけＹ方向に固体撮像素子１２をそれぞれ移動させた撮像位置（５Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。なお、図５（ａ）〜図５（ｄ）において、被撮像面における基準点を参照符Ｏで示している。
【００９９】
図５に示すように、第２実施例における画素ずらし法によれば、各撮像画像において、欠陥画素によって撮像される撮像領域ｖ１同士が互いに重複しないように、各撮像位置を設定することができる。
【０１００】
図６は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈ２を示す図である。高解像度画像Ｈ２は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に対応した４枚の撮像画像を、基準点Ｏを一致させて重ね合わせることにより生成されるものである。図６に示すように、本実施例による高解像度画像Ｈ２の画素Ｅには、有効撮像枚数が４枚の画素ｅ０と、有効撮像枚数が３枚の画素ｅ１とが含まれる。
【０１０１】
すなわち、第２実施例によれば、前記第１実施例と同様に、高解像度画像Ｈ２の画素Ｅは、有効撮像枚数が撮像画像の枚数と同数の画素ｅ０と、有効撮像枚数が撮像画像の枚数よりも１枚だけ少ない画素ｅ１によって構成され、有効撮像枚数が撮像画像の枚数よりも２枚以上少ない画素が含まれない。
【０１０２】
このように、本実施形態に係る画像処理システム１００によれば、固体撮像素子１２に欠陥画素が含まれている場合であっても、高解像度画像Ｈ２における各画素Ｅにおいて、有効撮像枚数の低下を抑制することができる。したがって、撮像画像に基づいて生成される高解像度画像Ｈ２の精度の低下を抑制することができる。このような画像処理システム１００を、撮像対象物Ｐに生じている微小な異物や傷などの検出対象物を検出する用途に用いることにより、微小な検出対象物の見逃しが生じる可能性を低減することができる。
【０１０３】
また、前述するように、従来の画素ずらし法に比べて固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙが増大してしまうことによる影響、すなわち、撮像位置間の移動時間の増加、アクチュエータ２０によって移動された位置の撮像位置に対する精度の低下、およびアクチュエータ２０の寿命低下を、可及的に抑制することができる。
【０１０４】
次に、撮像位置を設定するための条件として、さらに、撮像位置間の移動時間の増加、アクチュエータ２０によって移動された位置の撮像位置に対する精度の低下、およびアクチュエータ２０の寿命の低下などに基づいて、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙに、限界量Ｑｘ，Ｑｙ（すなわち、Ｆｘ≦Ｑｘ、Ｆｙ≦Ｑｙ）が設定されている場合の実施例（以下、「第３実施例」と称する）について説明する。
【０１０５】
前記の数式（７），（８）によって設定される移動量Ｆｘ，Ｆｙがそれぞれ、限界量Ｑｘ，Ｑｙよりも小さい場合には、算出された移動量Ｆｘ，Ｆｙに基づいて撮像位置を設定すればよい。これに対し、数式（７），（８）によって設定される移動量Ｆｘ，Ｆｙの少なくとも一方でも限界量Ｑｘ，Ｑｙを超えてしまった場合には、限界量Ｑｘ，Ｑｙに基づいて撮像位置を設定すればよい。
【０１０６】
以下では、固体撮像素子１２に生じている欠陥に、欠陥画素がＸ方向に２個連続したクラスタ欠陥が最大の欠陥として含まれている場合を想定し、さらに、撮像位置を設定するための条件として、Ｘ方向の限界量Ｑｘが画素ピッチＤｘの２倍（すなわち、Ｑｘ＝２Ｄｘ）、Ｙ方向の限界量Ｑｙが画素ピッチＤｙの２倍（すなわち、Ｑｙ＝２Ｄｙ）に設定されている場合の実施例について説明する。
【０１０７】
この第３実施例においては、撮像条件記憶部３２に格納されている高解像度化倍率Ａｘ，Ａｙはそれぞれ２（すなわち、Ａｘ＝Ａｙ＝２）であり、また、欠陥のサイズＣｘが２，Ｃｙが１（すなわち、Ｃｘ＝２、Ｃｙ＝１）である。
【０１０８】
したがって、撮像位置設定部３１は、前記の数式（７），（８）に基づいて、固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを、Ｆｘ＝５Ｄｘ／２およびＦｙ＝３Ｄｙ／２と設定する。ここで、撮像位置設定部３１は、設定された移動量Ｆｘ，Ｆｙと、予め設定されている限界量Ｑｘ，Ｑｙとを比較する。
【０１０９】
本実施例では、設定された移動量Ｆｘ（＝５Ｄｘ／２）が、限界量Ｑｘ（＝２Ｄｘ）を超えているので、移動量Ｆｘを再設定する必要がある。具体的には、Ｎｘ＝Ｃｘとして設定された数式（７）において、Ｎｘ＝Ｃｘ−１として再設定することにより移動量Ｆｘを再設定する。つまり、本実施例では、Ｆｘ＝３Ｄｘ／２と再設定される。
【０１１０】
これにより、撮像位置設定部３１は、固体撮像素子１２の撮像位置を、（０，０）、（３Ｄｘ／２，０）、（０，３Ｄｙ／２）、（３Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）と設定する。ここで、（０，０）は、基準の撮像位置の座標を表しているものとする。
【０１１１】
図７は、第３実施例において撮像位置設定部３１によって設定された各撮像位置で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示す図である。図７（ａ）は、基準の撮像位置（０，０）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図７（ｂ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｘの３／２だけＸ方向に固体撮像素子１２を移動させた撮像位置（３Ｄｘ／２，０）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。
【０１１２】
また、図７（ｃ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｙの３／２だけＹ方向に固体撮像素子１２を移動させた撮像位置（０，３Ｄｙ／２）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。また、図７（ｄ）は、基準の撮像位置（０，０）から画素ピッチＤｘの３／２だけＸ方向およびＹ方向に固体撮像素子１２をそれぞれ移動させた撮像位置（３Ｄｘ／２，３Ｄｙ／２）で撮像対象物Ｐを撮像したときの、各撮像画素による撮像領域Ｖを示している。なお、図７（ａ）〜図７（ｄ）において、被撮像面における基準点を参照符Ｏで示している。
【０１１３】
図７に示すように、第３実施例における画素ずらし法によれば、数式（５），（６）を満足するように移動量Ｆｘ，Ｆｙが設定されていないので、各撮像画像において、欠陥画素によって撮像される撮像領域ｖ１同士が互いに重複してしまうことになる。
【０１１４】
図８は、図７（ａ）〜図７（ｄ）に対応した各撮像画像を合成することによって生成された高解像度画像Ｈ３を示す図である。高解像度画像Ｈ３は、図７（ａ）〜図７（ｄ）に対応した４枚の撮像画像を、基準点Ｏを一致させて重ね合わせることにより生成されるものである。図８に示すように、高解像度画像Ｈ３の画素Ｅには、有効撮像枚数が４枚の画素ｅ０と、有効撮像枚数が３枚の画素ｅ１と、有効撮像枚数が２枚の画素ｅ２とが含まれる。
【０１１５】
すなわち、この第３実施例では、前記第２実施例とは異なり、高解像度画像Ｈ３の画素Ｅは、有効撮像枚数が撮像画像の枚数と同数の画素ｅ０、および有効撮像枚数が撮像画像の枚数よりも１枚だけ少ない画素ｅ１だけではなく、有効撮像枚数が撮像画像の枚数よりも２枚少ない画素ｅ２を含んで構成される。
【０１１６】
したがって、第３の実施例は、前記の第２実施例に比べて有効撮像枚数の低下を抑制することはできないが、このように移動量Ｆｘ，Ｆｙに限界量Ｑｘ，Ｑｙが設定されている場合であっても、従来の画素ずらし法と比較すると、高解像度画像Ｈ３における各画素Ｅにおいて、有効撮像枚数の低下を抑制することができる。
【０１１７】
したがって、本実施形態に係る画像処理システム１００によれば、従来の画素ずらし法に比べて、撮像画像に基づいて生成される高解像度画像Ｈ３の精度の低下を抑制することができる。このような画像処理システム１００を、撮像対象物Ｐに生じている微小な異物や傷などの検出対象物を検出する用途に用いることにより、微小な検出対象物の見逃しが生じる可能性を低減することができる。
【０１１８】
図９は、本発明の実施形態に係る画像処理システム１００による画像生成処理の手順を示すフローチャートである。検査対象の撮像対象物Ｐが、図示しないステージ上の所定の位置に載置された状態で、画像生成処理が開始される。
【０１１９】
ステップｓ１では、撮像位置設定部３１が、撮像条件記憶部３２に予め格納されている撮像条件のデータを読み出し、前記の数式（７），（８）に基づいて固体撮像素子１２の移動量Ｆｘ，Ｆｙを算出することにより、固体撮像素子１２による撮像位置を設定する。撮像位置が設定されると、ステップｓ２に進む。
【０１２０】
ステップｓ２では、撮像制御部３３が、予め設定された撮像の順序に従って、ステップｓ１で設定された各撮像位置で撮像が行われるように、撮像装置１０およびアクチュエータ２０の動作を制御する。これにより、当該撮像位置で撮像された撮像画像の撮像画像データが取得される。取得された撮像画像データは、制御装置３０における撮像画像記憶部３６に格納される。撮像画像データが撮像画像記憶部３６に格納されると、ステップｓ３に進む。
【０１２１】
ステップｓ３では、撮像制御部３３が、ステップｓ１で設定された全ての撮像位置で撮像が行われたか否かを判定する。全ての撮像位置で撮像が行われたと判定されると、ステップｓ４に進み、全ての撮像位置で撮像が行われていないと判定されると、ステップｓ２に戻る。
【０１２２】
ステップｓ４では、高解像度画像生成部３７が、撮像画像記憶部３６に格納されている各撮像位置の撮像画像データを合成することにより、高解像度画像データを生成する。さらに、各撮像画像データにおいて欠陥画素に対応する画素の輝度値情報が高解像度画像データに反映されないように、生成された高解像度画像データを補正する。このようにして、高解像度画像データが取得されると、ステップｓ５に進む。
【０１２３】
ステップｓ５では、表示装置４０が、ステップｓ４で取得された高解像度画像データを読み出して、撮像対象物Ｐの高解像度画像を表示部に表示する。高解像度画像が表示部に表示されると、画像生成処理を終了する。
【０１２４】
コンピュータの制御装置３０に含まれる各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１２５】
すなわち、コンピュータの制御装置３０は、各機能を実現する画像生成プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである画像生成プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体をコンピュータに供給し、コンピュータがその記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても達成可能である。
【０１２６】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１２７】
また、コンピュータを通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介してコンピュータに供給するようにしてもよい。この通信ネットワークとしては、とくに限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、とくに限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【符号の説明】
【０１２８】
１０  撮像装置
１２  固体撮像素子
２０  アクチュエータ
３０  制御装置
３１  撮像位置設定部
３２  撮像条件記憶部
３３  撮像制御部
３４  アクチュエータ制御部
３５  撮像タイミング制御部
３６  撮像画像記憶部
３７  高解像度画像生成部
４０  表示装置
１００  画像処理システム
Ｐ  撮像対象物
Ｕ  検出対象物
【図１】
0005269049.tif 000002
【図２】
0005269049.tif 000003
【図３】
0005269049.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005269049.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005269049.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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