JP5033291B2 - 危険区域の安全防護のための保護装置およびその装置の機能的信頼性をチェックする方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は危険区域、特に自動運転が行われる機械の危険区域の安全防護のための保護装置に関し、複数の感光性画像点を有するイメージセンサーを含む、対象画像を記録するための画像記録ユニットと、記録された対象画像に応じて安全機能を起動する評価および制御ユニットと、少なくとも画像記録ユニットの機能的信頼性をチェックするためのテスト装置とからなる保護装置に関する。
【０００２】
本発明はまた多数の感光性画像点を含むイメージセンサーの機能的信頼性をチェックする方法に関し、イメージセンサーは作動中に対象画像を記録し、定義されたテスト画像を更に機能的信頼性をチェックするためにイメージセンサーに供給し、イメージセンサーによって記録されたテスト画像を定義された期待値(expectation)と比較する方法に関する。
【０００３】
【背景技術】
かかる保護装置およびかかる方法はＤＥ ０ ９０２ ４０２ Ａ２に教示されている。
この文献は監視システムとして指定された保護装置を開示するが、この装置はカメラモジュールとＡ／Ｄコンバータを有する少なくとも1台のディジタルカメラと、マイクロプロセッサおよび画像メモリを有する評価ユニットからなる。評価ユニットでは、現在記録されている対象画像からの階調値が、参照画像の階調値とピクセル毎に比較される。この比較に基づいて保護装置は、監視対象区域内に危険な異物があるかどうか検出できる。それに応じて、エレベータのドアの閉鎖が防止される。
【０００４】
保護装置が故障のために正常に動作しない場合は、人的または物的被害が生じる恐れがあるので、既知の保護装置において、評価ユニットにカメラの機能的信頼性をモニターさせるための対策が施される。この目的のために様々な方法が提案されており、カメラからの同期信号の有無をチェックする、明るさの絶対値および／または相対値をチェックする、カメラのビデオマルチプレクサ入力に定期的にテスト画像を供給して発光ダイオードを使ってカメラの目くらまし(specifically blinding)を行う、などがあるが、この場合はカメラが捉えた画像パターンが参照パターンと比較される。
【０００５】
これらの方法により、保護装置の機能的信頼性に対する単純なチェックを行うことが原理的に可能である。しかし上記の方法は開示された形態では、ヨーロッパ規格ＥＮ９５４−１の高い安全カテゴリー、特にカテゴリー３および４の要件を満足するには不十分である。例えばカメラ内部の同期信号をモニターすることでは、カメラ内部で使用されているイメージセンサーの個々の画像点（ピクセル）に不具合が無いかどうかを判定することは出来ない。それに対してテスト画像を供給し、そして発光ダイオードによってカメラの目くらましを行う場合は、機能チェックを行っている間は保護装置で監視できない(blind)という欠点がある。時間的な空白を生じることなく危険区域の安全防護を行うことは、従って不可能である。
【０００６】
本発明の目的は、フェイルセーフ原則に従って時間的な空白を生じない仕方で危険区域の安全防護を可能にする、最初に述べたタイプの方法と装置を提供することである。
最初に例示した保護装置の場合、イメージセンサーに供給された対象画像をダイナミックにする手段を有するテスト装置によって、この目的が達成される。
最初に例示した方法の場合、テスト装置によってダイナミックにされた対象画像によって、またテスト画像として使用されるダイナミックにされた対象画像によって、この目的が達成される。
【０００７】
【発明の開示】
既知の方法とは異なり本発明によれば、保護装置の正常な動作中に記録された対象画像が、機能的信頼性をチェックするためのテスト画像として使用される。対象画像は以下に述べる好適な手段により特定の仕方で、すなわちテスト装置によってダイナミックにされることで変化させられる。この強制的なダイナミック化（すなわち変化）は決定論的な仕方で、すなわち少なくとも理論的には厳密に決定できる依存性に基づいて行われる。既知の依存性のために、ダイナミックにされた対象画像は、故障無しに機能している装置の場合に、既知の、あるいは少なくとも理論的に厳密に決定できる期待値に対応しなければならない。さもなければ装置に故障がある。期待値は、例えば参照画像の形でメモリに記憶できる。しかしその代わりに、対象画像をそれぞれダイナミック化することにより計算によって導くこともできる。
【０００８】
以下で本発明の好適な構成について説明するように、対象画像の最初の画像情報を壊さずに保持することができるので、機能チェックの間でも保護装置は目くらましされない。従って、いかなる時間的な空白も生じずに危険区域の安全防護が可能となる。
更に本発明は、対象画像の全信号経路を比較により間接的にテストできるという利点を有している。その結果、１回のテストを実行する間に、画像記録ユニットのイメージセンサーの故障だけでなく、更に信号経路の他の構成要素、例えばＡ／Ｄコンバータの故障も検出できる。更に実際の対象画像に対するチェックも行える。従来技術とは異なり、実際の観察作業とは異なる人工的なテストシナリオは作成されない。これにより、画像記録ユニットがそれに割り当てられた観察の課題に関して正確にチェックされることが保証される。それに対して従来知られていた方法の場合は、少なくとも原理的には、人工的なテスト画像による「研究室条件」下では実際の動作中に発生する故障が認識されない危険があった。そのため本発明の方法は、画像記録ユニットの実際の利用に関して、より高いフェイルセーフ機能を有している。
【０００９】
本発明による保護装置の更に好適な改良においては、テスト装置はイメージセンサーに供給された対象画像を、定義された画像点に関してダイナミックにする手段を有する。従って本発明の方法においては、対象画像は定義された画像点に関してダイナミックにされることが好ましい。
これらの手段により、画像記録ユニットのイメージセンサーを、個別の故障に対して具体的にチェックすることが可能となる。イメージセンサーに生じる可能性のある故障の中で主要なものは、個々の画像点のいわゆる焼き付きエラーで、これは記録された対象画像に関わり無く、各画像点がその出力信号を変化させなくなるものである。別の故障の原因としては、個々の画像点の間の静的または動的な結合があり、これは個別に発生することもあるが、かたまり、線状、あるいは柱状に現れることもある。この場合、ある画像点からの出力信号は他の画像点からの不適切な影響を受ける。更にアドレシングエラーが起きる可能性もある。すなわち最初の画像点の画像情報が間違って読み出されるが、しかし評価ユニットが読みだそうとしたのは２番目の異なる画像点であった、というものである。最後に、外部の影響、例えば紫外線放射や電気的な干渉によって個々の画像点の情報内容が変えられることによって故障が生じることもある。
【００１０】
本発明の好適な構成においては、これら考えられる故障の各々が非常に高い信頼性をもって、またリアルタイムで検出される。このことはヨーロッパ規格ＥＮ９５４−１の高い安全カテゴリーの要件を考慮すると、特に有利である。
更に別の構成では、テスト装置はイメージセンサーに供給された対象画像を、個々の画像点との関連でダイナミックにする手段を有する。
この手段は、前に説明した故障を個々の画像点に関して個別に判定できるという利点を有する。その結果、非常に柔軟性の高い故障チェックが可能になり、変化する要求に対応して比較的単純にこのチェック方法を適応させることができる。
【００１１】
本発明の別の構成では、テスト装置はイメージセンサーと対象画像を互いに相対的に変位させるダイナミック化手段からなる。従ってこの構成では、イメージセンサーと対象画像は互いに相対的に変位させられる。
この手段のために、保護装置の動作中に記録された対象画像を、定義された画像点に関して、ダイナミックにする（変化させる）ことが容易に可能になる。その時、この手段は対象画像がダイナミックにさせられたにも関わらずそれが実質的に変化せずに保持され、そのことがその後の画像評価を単純化するという利点を有する。従って、対象画像の通常のデータ処理に対して比較的わずかな変更を行うだけで、保護装置の機能的信頼性をチェックすることができる。
【００１２】
上記の手段の別の構成においては、イメージセンサーの物理的な位置がテスト装置によって変位させられる。
この場合好適には、イメージセンサーは画像記録ユニットの光軸を横切る方向に変位させられる。
この手段は、画像記録ユニットの記録光学系が堅固であるという利点を持ち、そのことは第一にそれらの構成を単純にし、第二に画質の向上および光の強度の増強を可能にする。光軸を横切る方向、特に記録光学系の焦点面に沿って変位を行う間、対象画像の鮮明さはほぼ維持されるが、このこともまた評価を簡単にする。
【００１３】
本発明の別の構成では、画像記録ユニットは対象画像のための光路を有する記録光学系からなり、光路はテスト装置によって変化させられる。好適な構成では、記録光学系がイメージセンサーに関して変位させられ、かつ／または回転光学素子が記録光学系の光路内に配置される。
対象画像のための光路を変化させることにより、イメージセンサーと対象画像を互いに相対的に変位させることも可能になる。この場合、比較的小さな動きで大きな変位を実現することが出来る。更に本発明のこの構成では、イメージセンサーをその物理的な位置に固定しておくこともできる。本発明による保護装置の構成および技術的な実施の柔軟性の高さが、これにより実現される。上に述べた、基本的に互いに代替可能な構成はすべて、互いに有利に組み合わせることもできる。
【００１４】
本発明の更に別の構成では、イメージセンサーと対象画像は互いに相対的にピクセルごとに変位させられる。
この手段もまた、イメージセンサーに生じる故障を個々の画像点について判定できるという利点を有する。その結果、この構成の保護装置を使うことで、既に述べたヨーロッパ規格の安全カテゴリー３および４の要件を特に良好に満たすことができる。
【００１５】
本発明の更に別の構成では、対象画像は明るい領域と暗い領域の定義されたパターンからなる。
この手段は、対象画像が高い固有のコントラストを有しているために、変位の結果として個々の画像点に階調の変化をもたらすことが可能になるという利点を有する。これらの決定された階調の変化は、信頼性の高いやり方でそれぞれの画像点の機能的信頼性をチェックするのに特に適している。
【００１６】
本発明の更に別の構成では、テスト装置は対象画像の上に可変光信号を重ね合わせるための光源を有する。従って本発明の構成による方法では、対象画像の上に可変の光信号が重ね合わされる。
光信号は、付加的に発生される光信号であり、かつ利用可能な全照度の広域的な変化でありうる。この手段の利点は、光信号の経路に働きかける必要が無く対象画像のダイナミック化を行えることである。そのため、テスト装置から独立して画像記録ユニットのイメージング特性を最適化することが可能となる。更にまたこれは、一般的なタイプの従来の保護装置に対しても、本発明の方法をそのまま適用することを可能にする。最後に、更に別の利点として、対物面すなわち記録される対象物の領域内の対象画像をダイナミックにすることが可能となることである。この場合、必要とされるイメージセンサー内の個々の画像点を選定および評価することなく、保護装置の機能的信頼性をシステムレベルでチェックできる。
【００１７】
上記の手段の更に別の構成では、前記光源はレーザー光源である。
この手段は、イメージセンサーの個々の画像点に対して特定のダイナミック化が可能であるという利点を有する。これもまた、安全カテゴリー３または４を達成する上で特に有利である。
本発明の更に別の構成では、前記光源は対象領域を照らす。
この手段は既に述べた利点、すなわち保護装置の個々の構成要素をそれら自体としてテストすることなく、保護装置をシステムレベルでチェックできるという利点を有する。その結果、保護装置全体を非常に迅速にチェックして機能的信頼性を確認することが出来る。
【００１８】
上記の手段の別の構成では、前記光源がイメージセンサーを照らす。
光源によって照らされるような該当する物体または障害物が、観察される対象領域に含まれない場合に、この手段は特に有利である。従って本発明のこの構成では、ある種の状況では複雑になる可能性のある対象領域を適合させる必要が無くなる。
本発明の更に別の構成では、保護装置は対象画像を時間的に連続したサブ区分でイメージセンサーに送る走査光学系を有する。本発明のこの構成による方法は、時間的に連続したサブ区分でイメージセンサーに送られる対象画像を特徴とする。
【００１９】
この手段は、システムの結果として対象画像が既にダイナミックになっているという利点を有する。従って本発明のこの構成では追加的にダイナミック化を行う必要が無くなる。
上記の手段の別の構成では、イメージセンサーが画像点の線状の配置を有する。
この手段は、必要な画像点の数と従ってまた、可能なエラー源の数が、低減されるという利点を有する。これに加えて、線状に配置された画像点は、その出力信号に影響を与える可能性のある隣接する画像点を２つしか持たないという事実がある。この手段によっても、可能なエラー源の数が低減される。従って本発明による方法はより単純かつ迅速になる。
【００２０】
上記の手段の更に別の構成では、保護装置は、走査光学系の走査装置に対して角度を持って配置されたコースを有する、物理的に延長された協調ターゲットを有する。
ここで言う協調ターゲットは、周囲の背景とは異なり、保護装置の評価ユニットによって容易に識別できるコントラスト構造である。この構造のコースが走査装置に対して傾いていることにより、記録される対象画像を効果的にダイナミックにするための、非常に単純で従って費用効果比の高い方法が得られるが、それは走査された対象画像内の構造の位置がイメージセンサー上でステップバイステップに移動するからである。
【００２１】
更に別の構成では、テスト装置は第一および第二の操作によって対象画像をダイナミックにするが、第一および第二の操作は互いに異なり、かつ互いに定義された関係を有している。
ここで参照画像は対象画像の操作（ダイナミック化）によって同様に生成される。２つの操作は互いに異なるが、互いに固定した関係を有している。従って基準となる出発点つまり記録された対象画像が同じであるため、テスト画像と期待値（参照画像）を互いに具体的に比較することが出来る。イメージセンサーが故障のない動作をする場合、テスト画像と期待値は一致するか、または少なくとも定義された関係の範囲内になければならない。対象画像に対する２つの操作が互いに異なるため、テスト画像の生成中および参照画像の生成中に起きるイメージセンサーの機能停止は異なる影響を及ぼし、そのため発生するエラーは２つの画像を比較することにより検出できる。
【００２２】
本発明の好適な構成では、第一の操作の間に対象画像の光路が物理的に変更される。
本発明のこの構成では、観察された対象領域それ自体の中に必要とされる手段または事象無しに、対象画像がイメージセンサーへのその経路上で変化させられる。従って操作はイメージセンサーの領域内で物理的に実行できる。その結果、本発明の装置はイメージセンサーを含むユニットの中にコンパクトに収納される。これにより設置が単純化され、更に意図的にまたは間違えて機能チェックを不作動状態にしたり誤作動させたりすることを困難にし、または防止する。更にまたこの場合、イメージセンサーは実際の、しかしダイナミックにされた対象画像を得るので、前方光学系からシステムの画像処理ユニットへの信号経路の全体を、本発明のこの構成によってチェックすることが出来る。更にまた、本発明のこの構成による方法は、チェックすべきイメージセンサーを含むカメラシステムの実際の技術的な実施から独立している。
【００２３】
上記手段の別の構成では、対象画像の光路が光学素子の導入によって変化させられる。
対象画像の光路に光学素子を導入することは、第一の操作を実行するための技術的に単純な方法を構成するものである。また様々な光学素子を代替的に、または互いに組み合わせて使用することにより、様々な第一の操作を作りだし、それによりイメージセンサーまたは画像記録ユニットの様々な特性を、この仕方で具体的にチェックすることが出来る。更に光学素子は、その特性で光路の変化に影響を与えるものが、外部環境の影響またはならし(aging)プロセスに対して強く安定しているという利点がある。その結果、本発明のこの構成の装置は特に堅固である。
【００２４】
更に別の構成では、対象画像の光路が光学素子を変更することにより変化させられる。
この変化は、例えば開口を調節することによりもたらされる。別の例は、対象画像の光路内に回転光学素子を配置し、回転が上記の変化を生じるものである。この手段は光路内に光学素子を挿入したり取り外したりするための機械的な運動を省略することが出来、構造を単純化するという利点がある。
【００２５】
この場合、一般に開口が光学系の制約的な部分となる。この制約により、縁の領域に回折効果が生じて、それが開口の背後に見える画像に影響を及ぼす。技術的には、開口は物理的な低域通過フィルターのような作用をし、開口の背後の領域では対象画像が広がり、近似的にｓｉｎ²（ｘ）／ｘの形の強度分布が生じる。開口を使用することは、伝達関数が幾何学的な寸法の関数として厳密に知られており、そのため比較のために必要な定義された関係を特に単純に決定できるという利点を有する。
【００２６】
上記手段の別の構成では、光路が回折格子によって変化させられる。
回折格子は、周知の光学の法則に従って、回折効果によりそれを通過する波面の間に干渉を起こす格子状の構造である。これらの干渉は目に見える変化をもたらすので、記録された対象画像内で評価しやすい。また回折格子は幾何学的な関係と光ビームの波長に基づいて、変化を正確に求めることが出来るという利点を有している。これによりテスト画像を参照画像と比較することが容易になる。
【００２７】
上記手段の別の構成では、回折格子電子的に起動される。
対象画像の光路中への回折格子の導入は、必ずしも機械的な運動によって行わなければならないわけではない。それよりも、内部に電子的に起動できる液晶を配置した透明シートによって回折格子を実現するのが好適である。このような液晶の使用は例えば、ディスプレーおよびモニターにおいてＬＣＤ（液晶ディスプレー）の名前で知られている。この手段は、回折格子を非常に素早く作動状態にし、また作動を解除できるという利点を有する。また機械的な運動のために必要な構造も省略できる。
【００２８】
別の構成では、対象画像からの画像データが第二の操作の間に画像処理アルゴリズムによって変更される。
これに対する別の方法として、光路中での物理的な変化によって第二の操作を行うことも、原理的には可能である。それに対してこの方法には、非常に高い費用効果比で実現できるという利点がある。更に画像処理アルゴリズムによる対象画像の操作は柔軟性を非常に高くして、その結果として変化する要求および／または機能テストに本発明の方法を非常に簡単に適応させることが出来る。最後に、画像処理アルゴリズムによる実施は、物理的な手段による操作とは技術的に全く異なる原理に基づいている。この様に異なるアプローチのために、発生した故障が両方の操作において同じ影響を有する可能性が急激に減少した。
【００２９】
上記手段の別の構成では、画像処理アルゴリズムは第一の操作のコンピュータ化されたシミュレーションを含む。
この手段は、参照画像とテスト画像の間の比較が特に簡単に行えるという利点があり、それは異なる操作にもかかわらず、画像記録ユニットのイメージセンサーが全体として故障無しに機能しているならば２つの画像が同一のはずだからである。回折格子または開口が使用されている場合のように、第一の操作のコンピュータシミュレーションが正確に分かっている場合には、この手段は特に有利である。
【００３０】
以上説明してきた機能と、更に以下の記述において説明される機能は、説明された特定の組み合わせだけでなく他の組み合わせでも、またそれら単独でも使用でき、その場合でも本発明の範囲から逸脱するものではないことは、自明のことである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施態様を更に詳細に説明する。
図１において、本発明による保護装置のその全体を参照符号１０で示す。
保護装置１０は、自動運転される機械１４が矢印１６の方向に移動できることから生じる危険区域１２の安全防護のために使用される。
参照符号１８は画像記録ユニットを示すが、その構成は後で説明する実施態様との関連でより詳しく説明する。画像記録ユニット１８は協調ターゲット２０の画像を記録する。従ってこれは危険区域１２の安全防護のための仮想バリア２２を形成するが、それは仮想バリア２２を破って侵入すれば協調ターゲット２０の背景の前面で容易に検出できるからである。
【００３２】
画像記録ユニット１８は、仮想バリア２２が破られた時に安全機能を起動する評価および制御ユニット２４に接続されている。安全機能には例えば、評価および制御ユニット２４が機械１４の電源を切るかまたは別の危険の無い状態にすることが含まれる。
図２では、保護装置１０のための画像記録ユニットの第一の実施態様全体を参照符号３０で示す。
【００３３】
画像記録ユニット３０は、複数の個々の画像点３４を含むイメージセンサー３２を有する。個々の画像点３４は技術的にはピクセルと呼ばれることが多い。参照符号３６は、イメージセンサー３２がその上に配置された位置決めユニットを表す。位置決めユニット３６は矢印３８の方向に、そして紙の表面に垂直に移動させることができる。
参照符号４０はセンサー駆動システムを示すが、これは好適にはいわゆるＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ）またはディジタル信号処理装置によって実現される。センサー駆動システム４０は、特にイメージセンサー３２の個々の画像点３４に働きかけ、それらの画像情報を読み出す。
【００３４】
参照符号４２は、画像記録ユニット３０および特にイメージセンサー３２の機能的信頼性をチェックするテスト装置を示す。テスト装置４２は、期待値４６が計算によって決定され、かつ／または他の適切な形で保存される評価ユニット４４を含む。期待値４６は、機能的信頼性のチェックの間にエラーの無いイメージセンサー３２が供給しなければならない個々の画像点のための期待値を含む。
好適な実施態様では、評価ユニット４４は図１に示す評価および制御ユニット２４の機能も含む。しかしこれは本発明を実施する上で必要ではない。
【００３５】
テスト装置４２は更に、位置決めユニット３６を介してイメージセンサー３２の物理的な位置を決定する位置制御システム４８を含む。
参照符号５０は、記録光学系５４を介して矢印５２の方向（画像の入射方向）においてイメージセンサー３２によって記録される対象画像を示す。記録光学系は参照符号５５で示される光軸を有する。記録光学系５４の光路は参照符号５６で示される。
【００３６】
位置決めユニット３６の実施態様を図３と図４に示す。同一の参照符号は前の図面のものと同じ要素を示す。
図３に示す実施態様では、位置決めユニット３６はイメージセンサー３２のためのキャリア５８を含み、このキャリアは圧電材料で構成される。キャリアは電圧源６０に接続される。印加される電圧Ｕに応じて、既知の圧電効果によってキャリア５８の寸法が変化し、その結果イメージセンサー３２が矢印６２、６４の方向に変位させられる。圧電効果の駆動によるイメージセンサー３２のかかる変位は画像処理の他の分野、すなわち高解像度カメラの生産において知られている。この原理に基づく高解像度カメラは、例えばドイツのＪｅｎｏｐｔｉｋ，８５３８６ Ｅｃｈｉｎｇから出た小冊子に説明されている。
【００３７】
図４の実施態様では、前の実施態様と区別するために、位置決めユニットは参照符号３６’で示されている。位置決めユニット３６’は、マイクロマシンの駆動装置６８により矢印６２の方向に移動させられるキャリア６６を有する。イメージセンサー３２はキャリア６６の上に固定され、第二のマイクロマシンの駆動装置７０によって矢印６４の方向に変位させることができる。
どちらの実施態様でも、イメージセンサー３２は光軸５５を横切る方向、従ってまた対象画像５０の入射方向５２を横切る方向に変位させることができる。
【００３８】
イメージセンサー３２と対象画像５０が相対的に変位することの効果は図５と図６で見ることが出来る。ここで模式的に図示された対象画像５０は、外側の暗い領域７４で囲まれた中央の明るい領域７２からなる。参照符号７６はこれら２つの領域の間にある階調(gray)遷移領域を示す。これらの異なる分布をした画像領域に従って、イメージセンサー３２の個々の画像点３４は異なる画像情報を記録する。
【００３９】
図５において、明るい領域７２はイメージセンサー３２上で中央に位置する。それに対して図６の明るい領域７２は、イメージセンサー３２の変位のために左側にずれている。その結果は例えば、イメージセンサー３２の左端の画像点７８は、画像情報の異なる部分、すなわち明るい部分を受け取ることになる。従って、もしも画像点７２に焼き付きエラーがあれば、画像点７８はこの場合エラーのある一定の画像のままとなるので、評価ユニット４４が期待値４６に基づいてこのエラーを検出できることになる。
【００４０】
これから理解されるように、対象画像５０とイメージセンサー３２のピクセルごとの相対的変位により、個々の画像点３４の機能チェックを個別に行うことが可能となる。今の場合では、個々の画像点３４のアナログ的な機能チェックさえ可能となるが、それは遷移領域７６内の階調値が明るい領域７２および暗い領域７４と比較された、専用の画像情報を表すからである。
上で説明した方法の利点は特に、各記録光学系５４が保有する変調伝達関数を間接的に利用できることである。変調伝達関数は、記録光学系５４の回折特性および非理想的伝達特性によってもたらされた、対象画像５０中の変化を記述するものである。変調伝達関数は先ず第一に散乱に現れるが、その結果として明るい領域７２と暗い領域７４の間に遷移領域７６が常に生じる。
【００４１】
図７は、暗い背景８２の前面にある明るい白いストライプ８０を含む協調ターゲット２０からの理論的な対象画像５０を例として示す。もしもこの対象画像の階調値のパターンがライン８４に沿って記録されると、図７のグラフ８６に対応する理論的なコース(course)が得られる。実際には変調伝達関数によって、例として図８に示された対象画像がイメージセンサー３２上に生じる。白いストライプ８０は暗い背景８２の中に分散し、平均的な輝度を有する遷移領域８８が生じる。ライン８４に沿った実際の階調パターンのコースをグラフ９０に示す。
【００４２】
図９は明るい領域と暗い領域を有するパターン９２、９４、９６の様々な実施態様を示すがこれにより、イメージセンサー３２の個々の画像点３４に対する特に簡単な機能チェックが変位を利用して可能になる。このタイプのパターンにより、個々の画像点内の最初に説明した故障の原因が全て容易に判定できる。
本発明の別の実施態様に関する以下の説明で、これまでの図面における同一の要素は同一の参照符号で示す。
【００４３】
図１０において、保護装置１０のための画像記録ユニットの別の実施態様の全体を参照符号１００で示す。
画像記録ユニット１００は、イメージセンサー３２が固定して配置される点で図２の画像記録ユニット３０とは大きく異なり、対象画像５０のそれに対する相対的な変位が光路５６を変化させることで行える。この目的のために画像記録ユニット１００は、矢印１０２の方向に変位させることができ、その位置が位置制御ユニット４８を介して制御される記録録光学系５４を有する。参照符号１０４は記録光学系５４に含まれるレンズを示す。レンズ１０４の位置に応じて、イメージセンサー３２上の対象画像５０の相対的な位置が変位させられる。
【００４４】
別の実施態様では、ここでは図示しないが、対象画像５０の光路５６は電気機械的に変位させられる。その原理は例えばDiRactorという商標名で市販されている米国カリフォルニア州Los GatosのPixera Corp.の画像記録ユニットによって知られている。
更に別の実施態様において、対象画像の相対変位は走査ミラーおよび／または旋回プリズムによって引き起こされる。更に画像記録ユニットの光路内にある回転光学素子によって、強制的なダイナミック化を達成できる。例えば光路内の回転プリズムは、イメージセンサー上の全対象画像を回転させる。回転するウェッジプレート、すなわち光軸を横切る方向に増加する断面を有する透明なプレートは、定義された円形経路上の各画像点の運動を引き起こす。
【００４５】
本発明のこれらの実施態様において、対象画像５０およびイメージセンサー３２の相対変位は、ピクセルごとに、すなわち約１０μｍステップで行わせることもできる。変位した対象画像の評価と画像記録ユニット１００の機能チェックは、ここでは先行する説明に従って行われる。
図１１で、保護装置１０のための画像記録ユニットの別の実施態様を全体として参照符号１２０で示す。
【００４６】
前の実施態様とは異なり、画像記録ユニット１２０はレーザーモジュールの形の光源１２２を有する。光源１２２からの光信号１２４は画像記録ユニット１２０の観察領域内の対象１２６を照らす。対象１２６は好適には図１の協調ターゲット２０である。
画像記録ユニット１２０のテスト装置４２もまた回折ユニット１２８を持ち、これにより対象１２６の領域内の光信号１２４を矢印１３０の方向でしかも紙の面に垂直に位置決めすることができる。従って回折ユニット１２８により、対象１２６の領域内にある任意の希望の点を照らすことが出来る。
【００４７】
これを対象画像５０を例として図１２に図示するが、ここで光信号１２４からの光の点を参照符号１３２で示す。画像記録ユニット１２０は危険領域１２の安全防護のために、対象画像１５０を通常の方法で記録および評価する。更にまた評価ユニット４４は、記録された対象画像５０内の光の点１３２の位置を求めて、期待値４６を使用してイメージセンサー７２の機能をチェックする。
光の点１３２の代わりに光のスポットまたは特定の光のパターンを使用しても良いことは言うまでもない。
【００４８】
図１３で、保護装置１０のための画像記録ユニットの別の実施態様を全体として参照符号１４０で示す。
画像記録ユニット１４０は、光源１２２からの光信号１２４が対象領域ではなくイメージセンサー３２を照らす点で、図１１による前の実施態様とは異なる。その外の点では、対象画像５０の評価と機能的信頼性のチェック方法は前の説明に対応する。
【００４９】
更に別の実施態様において、広域的に変化させられる画像の明るさによって、対象画像の強制的なダイナミック化が行われる。これも追加の光源により可能である。
図１４に示す実施態様において、画像記録ユニットは特に図示しないが走査光学系１５０を持ち、これにより対象画像５０が時間的に連続するサブ区画１５２でイメージセンサーに供給される。ここで走査光学系１５２は回転可能に搭載されるミラー１５４を含むが、その反射画像はピンホール対物レンズ１５６によって記録される。ピンホール対物レンズ１５６はサブ区画１５２の記録された画像を列状のイメージセンサー１５８上に焦点を結ばせるが、この実施態様ではこのイメージセンサーは１０２４×１個の画像点で構成される。
【００５０】
参照符号１６０と１６２は互いに直角に配置された２つの壁を示すが、その内壁に構造１６４が斜めに延設されている。構造１６４は協調ターゲットを構成するが、それにより今の場合は水平に置かれた仮想バリアが作られる。ここで構造１６４は走査光学系１５０の走査方向１６８に対して角度１６６をなす。この結果、連続して記録されたサブ区画１５２の対象画像内では構造１６４の位置がそれぞれの場合で異なることになる。走査が行われるにつれて、構造１６４の画像１７０は明らかに列状のイメージセンサー１５８の上を矢印１７２の方向に移動する。その結果、記録された対象画像に対してシステムによって強制的なダイナミック化が行われることになる。この強制的なダイナミック化は物理的な配置に基づいて決定されるので、前に述べたのと同じ仕方で保護装置の機能的信頼性のチェックに利用できる。
【００５１】
本発明の実施態様において、走査された全対象画像に対する対象画像は、画像記録ユニットに含まれる画像メモリ（図示せず）内の記録された個々のサブ区画から再構成され、記録された対象領域の完全な画像が、本発明のこの実施態様における対象画像としても得られる。従って対象画像の実際の評価を、既知の仕方で行うことが出来る。
ピンホール対物レンズ１５６と列状センサー１５８を示す図１５の配置の別の実施態様において、回転ミラー１７４はその前面１７６と背面１７８が銀メッキされる。更にまたミラー１７４は回転軸内で鉛直方向から約１〜２°傾いている。このタイプの配置により、この場合の構造１６４の画像は互いにオフセットした２つの位置の間を交互に行ったり来たりするので、水平方向に一様に延びる構造１６４もまた列状センサー１５８上にダイナミックに撮像される。
【００５２】
更に別の実施態様では、斜めに延びる構造１６４の代わりに、またはそれに加えて、走査光学系１５０全体も好適には水平方向から約１０°傾けることができる。この場合も、記録された対象画像の自動的なダイナミック化が走査によって行える。
ピンホール対物レンズの代わりに、前に説明した実施態様で使用された走査対物レンズまたはテレセントリック対物系を使用することもできる。
【００５３】
これまでに説明した実施態様の代わりに、またはそれに加えて、半導体メモリの機能チェックにおいて知られているものと類似した光学的／電気的機能テストを、イメージセンサー３２に対して行うことも可能である。この場合、イメージセンサーはそこに情報が光学的に書き込まれる光学的アナログメモリであるとみなすことが出来る。例えば光源によって周知の仕方で甚だしく目くらまし(blind)されたイメージセンサーにより、機能チェックを実行し、全画像点で電荷の飽和が生じるようにすることも可能である。すると所望のテストパターンを作成するために、個々の画像点はリセット回路によりリセットされる。このテストパターンを適切に選択することにより、１回のテストサイクルの間に複数の故障を検出することが可能になる。また、もしもテスト中に発光ダイオードが点灯したままになっている場合は、リセットされた画像点に電荷が再度蓄積するが、その程度は利用可能な積分時間によって異なる。このようにして、２つの最大値の他に異なる階調値を実現できる。
【００５４】
この原理の別の実施態様によれば、リセット機能の代わりにイメージセンサーのめくらましをする時に個々の画像点を覆い、評価テストパターンを作ることが出来る。個々の画像点を覆うことは、好適にはイメージセンサーの前面に配置されたＬＣＤマトリックスによって行われる。しかしこの目的には、個々の画像点またはその集団を覆うことが出来るものであるなら周知の電子シャッターを使用することもできる。
【００５５】
機能的信頼性をチェックするこれら全ての方法において、ヨーロッパ規格ＥＮ９５４−１の安全カテゴリー３または４を全保護装置１０で達成するためには、イメージセンサー３２の個々の画像点３４内で起こる故障を発見することが必要である。この場合、使用するイメージセンサーの寸法によって様々なテストパターンが可能である。
図１６において、本発明による装置を有する別の画像記録ユニットの全体を参照符号２１０で示す。
【００５６】
画像記録ユニット２１０は複数の画像点２１４を有するイメージセンサー２１２からなる。イメージセンサー２１２は、記録光学系２１６を介して対象２２０の対象画像２１８を記録する。対象２２０は、画像記録ユニット２１０の観察領域内に位置する。参照符号２２２は記録光学系２１６の光軸を示し、参照符号２２４は記録光学系２１６を通る対象画像２１８の光路を示す。
フェイルセーフ機能のために、画像記録ユニット２１０は主に２チャンネルの冗長構成になっており、図１６に示されるマイクロコントローラー２２６、２２８が２つの画像処理チャンネルをそれぞれ表す。画像記録ユニット２１０の動作中に、２つのマイクロコントローラー２２６、２２８が互いに冗長な仕方で画像処理を実行し、それらの結果は後続する回路ユニット（図示せず）で使用される。その結果は好適には後続する評価および制御ユニットに供給されるが、それに基づいて評価および制御ユニットは自動運転する機械の非常停止のような安全機能を起動する。
【００５７】
この実施態様では、２つのマイクロコントローラー２２６、２２８は知られているようにダブルポートのＲＡＭ２３０を介して接続されている。これは、両マイクロコントローラー２２６、２２８により読み取りと書き込みの両方ができるメモリである。ダブルポートＲＡＭ２３０を介して、２つのマイクロコントローラー２２６、２２８はそれぞれの処理結果を交換し、またそれらの結果を互いに比較する。このようにして、２つのマイクロコントローラー２２６、２２８は互いをモニターして画像記録ユニット２１０の動作中にエラーのない機能を保証する。
【００５８】
本発明の好適な設計によれば、２つのマイクロコントローラー２２６、２２８の各々は、記録された対象画像２１８からの画像データをそれ自身の信号経路を介して受け取る。しかし図１６で破線で示されるマイクロコントローラー２２６の信号経路２３２のために、この事は絶対に必要なわけではない。
この実施態様では互いに冗長な構成になっている２つの信号経路は、各々増幅器２３４を有しておりそれを介して、記録された対象画像２１８からの画像データがアナログ−ディジタルコンバータ２３６に送られる。ここで対象画像２１８からの画像データはディジタル化されて、２つのマイクロコントローラー２２６、２２８に供給される。各々の信号経路について、イメージセンサー２１２はそれ自身のアドレシングユニット２３８を介して駆動されるが、アドレシングユニットは対応するマイクロコントローラー２２６、２２８によって制御される。２つの信号経路の構成要素２３４、２３６、２３８はここでは離散的なものとして図示されている。しかしそれに対して好適な設計では、更にイメージセンサー２１２までも含む共通の回路の中に統合することもできる。
【００５９】
参照符号２４０と２４２はメモリを示す。メモリ２４０はマイクロコントローラー２２８に割り当てられており、以下に述べる第一の操作によって対象画像２１８から生成されるテスト画像０’を保存するために使用される。メモリ２４２はマイクロコントローラー２２６に割り当てられており、第二の操作によって対象画像２１８から生成される参照画像０”を保存するために使用される。
ここで説明する実施態様において、ダブルポートＲＡＭ２３０は第一のメモリ２４４を有するが、その中にマイクロコントローラー２２６が参照画像０”を保存して、それによって参照画像をマイクロコントローラー２２８によるテスト画像０’と比較することが出来る。この比較を図１６では点線の矢印２４６で示す。更にダブルポートＲＡＭ２３０は第二のメモリ領域２４８を有するが、その中にマイクロコントローラー２２８はテスト画像０’を保存して、それに対してマイクロコントローラー２２６がテスト画像を参照画像０”と比較することが出来る。この比較を図１６では点線の矢印２５０で示す。本発明のこの好適な実施態様によれば、テスト画像０’と参照画像０”の間の冗長性を持たせた２重の比較が行われる。
【００６０】
テスト画像０’を発生するために、画像記録ユニット２１０は光学素子２５２を有するが、これは対象画像２１８のための光路２２４内に矢印２５４の向きに導入できる。この実施態様では、光学素子２５２は回折格子であり、その効果は以下で図１７および図１８を参照して説明する。別の実施態様では、光学素子２５２は図１６とは異なり開口であり、特に開口部の大きさが変化可能な開口である。更に本発明の方法を実行するために、対象画像２１８に対するその影響が既知であるか、または少なくとも十分正確に求めることが出来るような、他の所望の光学素子を使用することもできる。更にまたここで光学素子２５２は、対物側で対象画像２１８の光路に導入される。これに対する代わりの構成として、光学素子２５２をイメージセンサー２１２の領域内で対象画像２１８の光路２２４に導入しても良いが、その場合はセンサー側と言うことになる。
【００６１】
参照画像０”を発生するために、マイクロコントローラー２２６は画像処理アルゴリズムＭを含む画像処理ユニット２５６を有する。ここで本発明の好適な実施態様によれば、画像処理アルゴリズムＭは回折格子２５２を使用する対象画像２１８の第一の操作のコンピュータシミュレーションを含む。図１６に示すコンピュータシミュレーションは変調伝達関数Ｍ（ｘ，ｙ，λ、…）を使用し、ｘとｙはイメージセンサー２１２の個々の画像点の座標であり、λは入射光の波長である。
【００６２】
参照画像０”を発生するために、回折格子２５２は光路２２４内には配置されない。従って対象画像２１８は対象２２０の実質的に歪みのない画像である。このようにして記録された対象画像２１８からの画像データは画像処理アルゴリズムで変化させられて、回折格子２５２の効果のコンピュータシミュレーションが行われる。画像記録ユニット２１０、特にイメージセンサー２１２がエラー無しに機能する場合は、この計算によって形成された参照画像０”は、回折格子２５２によって形成されたテスト画像０’に対応しなければならない。もしもそうでなければ、イメージセンサー２１２内の故障および／または信号経路の１つあるいはマイクロコントローラー２２６、２２８内の故障の存在を示す。
【００６３】
図１７および図１８は回折格子２５２が対象画像２１８に与える効果を示す。図１７において、変化していない対象画像を参照符号２６０で示す。例として、対象画像２６０は暗い領域２６４で囲まれた明るい帯状の領域２６２からなる。
回折格子２５２を光路２２４内に導入する結果として干渉が起こり、その結果明るい領域２６２の左右の定義された距離ｄに更に明るい領域２６６、２６８が形成される。これらの別の明るい領域２６６、２６８の光の強度はこの場合、明るい領域２６２の強度よりも低い。別の明るい領域２６６、２６８が生じる角度について、中心軸２７０を基準として次の関係が成り立つ：
ｓｉｎα＝ｎ・λ／ｇ
ここでαは屈折角、λは波長、ｎは考えている領域の次数、そしてｇは回折格子の格子定数である。
【００６４】
異なる格子定数ｇを有する回折格子を使うことにより、対象画像２６０に対する異なる第一の操作を作り出すことが可能となる。
図１９は、通常は完全に透明な領域２８２を有する液晶素子２８０を示すが、その個別の液晶は電圧Ｕを印加することで起動でき、部分的にのみ透明な回折格子２５２を構成するように出来る。ここで様々な制御電圧Ｕを印加することにより、格子定数ｇおよび／または格子パターンが異なる回折格子２５２を作ることが出来る。液晶素子２８０を使用した場合は、光路２２４内に回折格子２５２を挿入したりそこから取り除いたりする機械的な運動は省略できる。
【００６５】
本発明の更に別の実施態様において、回折格子２５２は画像記録ユニット２１０の光軸２２２の周りに回転する。これにより、対象画像２１８の光路２２４中での定義された変化がもたらされる。定義されたその性質のために、この変化もまた第二の操作によってコンピュータシミュレーションが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による保護装置の模式的平面図である。
【図２】 本発明による保護装置の画像記録ユニットで、変位可能なイメージセンサーを有するものを示す図である。
【図３】 変位可能なイメージセンサーの第一の実施態様を示す図である。
【図４】 変位可能なイメージセンサーの第二の実施態様を示す図である。
【図５】 イメージセンサーを模式的に示した対象画像と共に示す図である。
【図６】 図５のイメージセンサーを相対的に変位させられた対象画像と共に示す図である。
【図７】 帯状の対象画像と理論的な階調値パターンを有するイメージセンサーを示す図である。
【図８】 図７のイメージセンサーを実際の階調値パターンと共に示す図である。
【図９】 明るい領域と暗い領域の定義されたパターンの実施態様（ａ）〜（ｃ）を示す図である。
【図１０】 対象画像のための光路を変化させるテスト装置を有する画像記録ユニットを示す図である。
【図１１】 光信号を重畳するためのテスト装置を有する画像記録ユニットを示す図である。
【図１２】 図１１の画像記録ユニットからの対象画像を示す図である。
【図１３】 光信号を重畳するためのテスト装置を有する別の画像記録ユニットを示す図である。
【図１４】 走査光学系を有する本発明による保護装置を示す図である。
【図１５】 図１４の保護装置の走査光学系を示す図である。
【図１６】 本発明の装置を有する別の画像記録ユニットを示す図である。
【図１７】 対象画像を模式的に示す図である。
【図１８】 図１７の対象画像から第一の操作によって生成されるテスト画像を示す図である。
【図１９】 電子的に起動できる回折格子を示す図である。

Claims (26)

1. 危険区域（１２）の安全防護のための保護装置であって、
   複数の感光性画像点（３４，７８）を有するイメージセンサー（３２；１５８）を含む、対象画像（５０）を記録するための画像記録ユニット （１８；３０；１００；１２０；１４０）と、
   記録された対象画像（５０）を用いて前記危険区域（１２）に異物があるかどうかを検出する安全機能を起動するための評価および制御ユニット（２４）と、
   前記画像記録ユニットの機能的信頼性をチェックするためのテスト装置（４２）とを含む保護装置において、
   前記テスト装置（４２）は、前記イメージセンサー（３２）の位置と、前記イメージセンサー（３２）に供給される対象画像（５０）の光路（５６）とを相対的に変位させる変位手段（３６，４８；４８，１０２；１２８；１５０）と、
   前記変位手段が、前記イメージセンサー（３２）の位置と前記光路（５６）とを相対的に変位させている状態で記録された対象画像（５０）の変化に基づいて前記画像記録ユニットの機能的信頼性をチェックするチェック手段とを有し、
   前記テスト装置（４２）は、前記制御ユニット（２４）が前記安全機能を起動している時間においても、前記画像記録ユニットの機能的信頼性をチェックすることが可能であることを特徴とする、保護装置。
2. 前記変位手段が、対象画像（５０）の光路（５６）を所定の画像点（７８）に関して変位させる、請求項１記載の保護装置。
3. 前記変位手段が、対象画像（５０）の光路（５６）を個々の画像点（７８）に関して変位させる、請求項１記載の保護装置。
4. イメージセンサー（３２）の物理的な位置が変位可能である、請求項１ないし３のいずれかに記載の保護装置。
5. イメージセンサー（３２）が画像記録ユニット（３０）の光軸（５５）に関して横方向に変位可能である、請求項４記載の保護装置。
6. 画像記録ユニット（１００）が対象画像（５０）の光路（５６）を有する記録光学系（５４）を有し、前記光路（５６）がテスト装置（４２）によって変位させられるようになされている、請求項１ないし３のいずれかに記載の保護装置。
7. イメージセンサー（３２）と対象画像（５０）が相対的にピクセルごとに変位可能である、請求項１ないし６のいずれかに記載の保護装置。
8. 危険区域（１２）の安全防護のための保護装置であって、
   複数の感光性画像点（２１４）を有するイメージセンサー（２１２）を含む、対象画像（２１８）を記録するための画像記録ユニット（２１０）と、
   記録された対象画像（５０）を用いて前記危険区域（１２）に異物があるかどうかを検出する安全機能を起動するための評価および制御ユニット（２４）と、
   前記画像記録ユニット（２１０）の機能的信頼性をチェックするためのテスト装置（４２）とを含む保護装置において、
   前記テスト装置（４２）は、前記イメージセンサー（２１２）に供給される対象画像（２１８）の光路（２２２，２２４）に、光学素子（２５２）を導入する導入手段（２５４）と、前記導入手段（２５４）が、前記光路（２２２，２２４）に前記光学素子（２５２）を導入した状態で記録された対象画像（５０）の変化に基づいて前記画像記録ユニットの機能的信頼性をチェックするチェック手段とを有し、
   前記制御ユニット（２４）が安全機能を起動している時間においても、前記画像記録ユニット（２１０）の機能的信頼性をチェックすることが可能であることを特徴とする、保護装置。
9. テスト装置が第一の（２５４）および第二の（２５６）操作によって対象画像（２１８）を変化させ、第一の（２５４）および第二の（２５６）操作は互いに異なっていると同時に互いに所定の関係を有する、請求項８記載の保護装置。
10. 前記光学素子（２５２）は回折格子である、請求項８または請求項９に記載の保護装置。
11. 危険区域（１２）の安全防護のために用いられ、複数の感光性画像点（３４，７８）を含むイメージセンサー（３２；１５８）の機能的信頼性をチェックする方法であって、
    前記イメージセンサー（３２；１５８）によって対象画像（５０）を記録し、当該記録された対象画像（５０）を用いて前記危険区域（１２）に異物があるかどうかを検出することによって前記危険区域（１２）の安全性を評価し、その評価中に、
    前記イメージセンサー（３２）の位置と、前記イメージセンサー（３２）に供給される対象画像（５０）の光路（５６）とを相対的に変位させ、
    前記イメージセンサー（３２）の位置と前記光路（５６）とを相対的に変位させた状態で前記イメージセンサー（３２；１５８）に記録された対象画像（５０）を、所定の期待値（４６）と比較することにより前記イメージセンサー（３２；１５８）の機能的信頼性をチェックすることを特徴とする方法。
12. 対象画像（５０；２１８）が所定の画像点（７８；２１４）に関して変位される、請求項１１記載の方法。
13. 対象画像（５０；２１８）が個々の画像点（７８；２１４）に関して変位される、請求項１１記載の方法。
14. イメージセンサー（３２）と対象画像（５０）が互いに相対的に変位可能である、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の方法。
15. イメージセンサー（３２）がテスト装置（４２）によって変位させられる、請求項１４記載の方法。
16. イメージセンサー（３２）が光軸（５５）を横切る方向に変位させられる、請求項１５記載の方法。
17. イメージセンサー（３２）が、対象画像（５０）の光路（５６）を有する記録光学系（５４）と結合され、光路（５６）がテスト装置（４２）によって変位させられる、請求項１１ないし１６のいずれかに記載の方法。
18. イメージセンサー（３２）と対象画像（５０）が互いにピクセルごとに相対的に変位可能である、請求項１１ないし１７のいずれかに記載の方法。
19. 対象画像（５０）が明るい領域と暗い領域を有する所定のパターン（９２；９４；９６）を有する、請求項１１ないし１８のいずれかに記載の方法。
20. 危険区域（１２）の安全防護のために用いるイメージセンサー（２１２）であって、複数の感光性画像点（２１４）を含む前記イメージセンサー（２１２）の機能的信頼性をチェックする方法であって、
    前記イメージセンサー（２１２）によって対象画像（２１８）を記録し、当該記録された対象画像（５０）を用いて前記危険区域（１２）に異物があるかどうかを検出することによって前記危険区域（１２）の安全性を評価し、その評価中に、
    前記イメージセンサー（２１２）に供給される対象画像（２１８）の光路（２２２，２２４）に、光学素子（２５２）を導入し、
    前記光路（２２２，２２４）に、前記光学素子（２５２）を導入した状態で前記イメージセンサー（２１２）に記録された対象画像（２１８）を所定の参照画像（０”）と比較することにより前記イメージセンサー（２１２）の機能的信頼性をチェックすることを特徴とする、方法。
21. 対象画像（２１８）が第一の操作（２５４）によって変化され、所定の参照画像（０”）が第二の操作（２５６）によって対象画像（２１８）から 生成され、第一および第二の操作（２５６）は互いに異なり、かつ互いに所定の関係を有する、請求項２０記載の方法。
22. 対象画像（２１８）の光路（２２４）が光学素子（２５２）を変化させることにより変化させられる、請求項２０または２１記載の方法。
23. 前記光学素子（２５２）は回折格子である、請求項２０ないし請求項２２のいずれかに記載の保護装置。
24. 回折格子（２５２）が電子的に起動される、請求項２３記載の方法。
25. 第二の操作（２５６）の間に対象画像（２１２）からの画像データが画像処理アルゴリズム（Ｍ）による計算によって変化させられる、請求項２１記載の方法。
26. 画像処理アルゴリズム（Ｍ）が第一の操作（２５４）のコンピュータシミュレーションを含む、請求項２５記載の方法。

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