CN115118852A - 图像传感器 - Google Patents

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伊奈裕史
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Abstract

本发明提供一种图像传感器，用于使模块化结构的图像传感器的管理容易化。图像传感器具有拍摄系统及处理部，所述处理部执行使用由所述拍摄系统所获取的图像的处理。所述拍摄系统是通过将经模块化的多个构成元件予以组合而构成，所述多个构成元件分别具有非易失性存储器，所述存储器具有第1存储区域及第2存储区域，所述第1存储区域无法由所述图像传感器的用户来改写，所述第2存储区域能由所述用户来改写，所述处理部能够对所述多个构成元件各自的所述存储器进行信息的读取和/或写入。

Description

图像传感器
本发明是2018年11月13日所提出的申请号为201811344280.2、发明名称为《图像传感器》的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种在工场的制造线(line)等上利用的图像传感器(sensor)，尤其涉及一种包含多个模块(module)的组合的模块化(modular)型的图像传感器。
背景技术
在工场的制造线中，为了实现制造物的检查或管理的自动化或省力化，多采用被称作图像传感器的系统(system)。以往，一般采用将摄像机(camera)与图像处理装置通过电缆(cable)予以连接的结构(参照专利文献1)，但最近，处理一体型图像传感器也已面世，所述处理一体型图像传感器是将摄像机与图像处理装置一体化，利用单个装置来进行拍摄至图像处理。此种处理一体型图像传感器也被称作“智能摄像机(smart camera)”，也有照明或镜头成为一体者。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2007-214682号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
为了利用图像传感器来进行稳定的检查，理想的是，根据拍摄环境、检查对象或目的等，来使照明/镜头/拍摄元件的型号(种类)或规格/性能最佳化。因此，提供智能摄像机的厂家(marker)以往是列出(line up)使照明/镜头/拍摄元件等的型号(种类)或规格/性能逐个少许变化的多个产品，以便用户能够选择最佳的规格(spec)者。
此外，在工场的物联网(Internet of Things，IoT)化加速的过程中，智能摄像机的适用范围扩大，网罗多样化的用户需求(needs)的产品变化(variation)的提供逐渐变得困难。而且，因检查对象的变更进入短周期，例如为了在商品竞争中与竞争对手差异化而扩大符合各个顾客喜好的大规模定制(mass customization)或季节限定商品的提供、以智能电话为代表的数字设备商品的生命周期(life cycle)的缩短等，因而，配合检查来部分地变更照明/镜头等以使其达到最佳的需求也在增加。因此，近年来，所谓的模块化结构的智能摄像机已面世，所述模块化结构的智能摄像机是将照明、镜头、拍摄元件分别模块化，在用户侧将照明、镜头、拍摄元件自由组合。例如，只要在厂家侧各提供五种照明模块、镜头模块、拍摄元件模块，则可实现125种组合，用户能够从其中选择符合(match)要求规格的组合。
模块化结构对于厂家而言，有削减产品变化的优点(merit)，对于用户而言，有选择项或自由度扩展的优点。然而，另一方面，有可能存在如下所述的缺点(demerit)。以往，为了应对工场中的问题或维护，只要以图像传感器为单位来管理设备即可，但在导入模块化结构的图像传感器的情况下，可预见的是，掌握各个图像传感器包含何种模块的组合、各个模块为怎样的模块(制造年月日、导入时期、使用时间、从其他设备的沿用历史、详细规格等)的要求将扩大，设备的管理或保养/维护有可能复杂化。通常，由于在工场内设置有多个图像传感器(例如若为大规模的工场，则其数量将达到数百至数千台)，因此管理或保养/维护工时的增大成为严重的问题。
本发明是有鉴于所述实际情况而完成，其目的在于提供一种用于使模块化结构的图像传感器的管理容易化的技术。
[解决问题的技术手段]
本发明的第一侧面提供一种图像传感器，其具有拍摄系统与处理部，所述处理部执行使用由所述拍摄系统所获取的图像的处理，所述图像传感器的所述拍摄系统是通过将经模块化的多个构成元件予以组合而构成，所述多个构成元件分别具有非易失性存储器，所述处理部能够对所述多个构成元件各自的所述存储器进行信息的读取和/或写入。
根据此结构，由于构成元件各自具有非易失性存储器，因此能够使与各构成元件相关的固有信息等存储至此构成元件自身的存储器内。借此，能够将构成元件(硬件(hardware))及其固有信息(软件(software))相关联地进行处理，并且，通过处理部参照构成元件的存储器内的信息，从而能够通过软件来简单地验证(check)构成拍摄系统的构成元件的组合等。因此，能够使模块化结构的图像传感器的管理容易化。
所述存储器可至少存储有用于确定所述构成元件的形式的信息(形式信息)。通过参照此种形式信息，能够简单地确定构成拍摄系统的各构成元件的形式。作为形式信息，例如能够使用目录(catalog)上的形式名称或形式编号、或者对它们进行编码所得的信息等。
所述存储器可至少存储有用于确定所述构成元件的个体的信息(个体信息)。通过参照此种个体信息，能够简单地确定构成拍摄系统的各构成元件的个体。作为个体信息，例如能够使用产品的序列号或批次号、或者对它们进行编码所得的信息等。
所述存储器可至少存储有表示所述构成元件的性能和/或功能的信息。通过参照此种信息，能够简单地确定构成拍摄系统的各构成元件的性能或功能。
所述存储器可具有：第1存储区域，无法由所述图像传感器的用户来改写；以及第2存储区域，可由所述用户来改写。通过像这样设置使访问(access)权限不同的存储区域，能够提高存储器的有用性。例如，对于形式信息、个体信息、性能或功能之类的固定信息(不能被改写的信息)，可由厂家等供应商(supplier)在构成元件的出货时等写入至第1存储区域，仅允许用户参照(读取)。另一方面，通过预先准备如第2存储区域那样用户能够自由利用的存储区域，从而能够将例如构成元件的购买日、检修日、设置场所之类的、用户独自的管理项目的信息，与构成元件(硬件)一同进行保管/管理。
所述多个构成元件可包含对被摄物进行照明的照明部、使所述被摄物的光学像成像的镜头部、及基于所述光学像来生成所述图像的拍摄部。其原因在于，通过改变照明部/镜头部/拍摄部的组合，从而能够构成各种规格的拍摄系统。
本发明的第二侧面提供一种图像传感器，其包括：照明部，对被摄物进行照明；镜头部，使所述被摄物的光学像成像；拍摄部，基于所述光学像来生成图像；以及处理部，执行使用所述图像的处理，所述图像传感器的所述处理部被设于传感器本体，从形式不同的多个照明部、形式不同的多个镜头部及形式不同的多个拍摄部中选择的照明部、镜头部及拍摄部的任意组合能够组装至所述传感器本体，所述照明部具有存储与所述照明部相关的信息的非易失性存储器，所述镜头部具有存储与所述镜头部相关的信息的非易失性存储器，所述拍摄部具有存储与所述拍摄部相关的信息的非易失性存储器，所述处理部基于从所述照明部的存储器、所述镜头部的存储器、及所述拍摄部的存储器各自读取的所述信息，来确定组装至所述传感器本体的所述照明部、所述镜头部及所述拍摄部的组合。
根据此结构，图像传感器(处理部)自身能够容易地验证构成图像传感器的照明部、镜头部、拍摄部的组合。因此，能够使模块化结构的图像传感器的管理容易化。
所述处理部可将表示组装至所述传感器本体的所述照明部、所述镜头部及所述拍摄部的组合的信息输出至外部装置。通过图像传感器具有此种输出功能，从而外部装置(例如管理用的计算机(computer)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)等)能够容易地收集图像传感器的模块结构。因此，例如，能够容易地实现：通过管理用的计算机来进行设置在工场内的多个图像传感器的统一管理；以及PLC根据图像传感器的模块结构来改变控制内容等。
[发明的效果]
根据本发明，能够提供一种用于使模块化结构的图像传感器的管理容易化的技术。
附图说明
图1(A)是示意性地表示图像传感器的外观的立体图，图1(B)是示意性地表示将图像传感器分解的状态的立体图。
图2是示意性地表示图像传感器的结构的框图。
图3是表示图像传感器的使用例的图。
图4是表示模块结构信息的收集例的图。
符号的说明
1：图像传感器
10：照明部
11：镜头部
12：拍摄部
14：处理部
15：输入/输出I/F
16：传感器本体
30：输送机
31：制造物
100：照明模块存储器
110：镜头模块存储器
120：拍摄模块存储器
具体实施方式
＜适用例＞
首先，对适用本发明的场景的一例进行说明。图1(A)及图1(B)示意性地表示本发明的实施方式的图像传感器的一例。
本实施方式的图像传感器1是所谓的模块化结构的处理一体型图像传感器。作为拍摄系统的构成元件的照明部10、镜头部11及拍摄部12各自被模块化，用户能够根据图像传感器1的用途等来任意地组合各模块。在各模块(照明部10、镜头部11、拍摄部12)中，设有非易失性存储器100、110、120。在所述存储器100、110、120中，例如在工场出货时等保存形式信息或个体信息等。而且，用户能够对存储器100、110、120写入任意信息(用户数据)。传感器本体16的处理部14(参照图2)能够对各模块的存储器100、110、120进行信息的读取和/或写入。
通过像这样在每个模块中设置非易失性存储器，在其中保存与模块相关的固有信息以便能够参照，从而例如能够通过图像传感器1(处理部14)自身或者外部的计算机等，来简单地验证构成图像传感器1的模块的组合。因此，能够使模块化结构的图像传感器的管理容易化。
＜图像传感器的结构＞
参照图1(A)～图3来说明本发明的实施方式的图像传感器。图1(A)是示意性地表示图像传感器的外观的立体图，图1(B)是示意性地表示将图像传感器分解的状态的立体图。图2是示意性地表示图像传感器的结构的框图。图3是表示图像传感器的使用例的图。
图像传感器1例如是被设置于工场的制造线等上，用于利用图像的各种处理的装置。图像传感器1也被称作视觉传感器(vision sensor)或视觉系统(vision system)等。本实施方式的图像传感器1是拍摄系统与处理系统成为一体的处理一体型的图像传感器(所谓的智能摄像机)。
所述图像传感器1具备照明部10、镜头部11、拍摄部12以作为拍摄系统。照明部10是对图像传感器1的视野内的被摄物(检查对象等)进行照明的器件(device)，例如包含排列在镜头部11周围的多个发光元件(发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等)。镜头部11是使被摄物的光学像成像于拍摄部12的光学系统，例如使用具有调焦、光圈、变焦(zoom)等功能的光学系统。拍摄部12是通过光电转换来生成/输出图像数据的器件，例如包含电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等拍摄元件。
而且，图像传感器1包括处理部14、输入/输出I/F15以作为处理系统。处理部14是进行下述处理等的器件，即：针对从拍摄系统导入的图像数据的图像处理(例如前处理、特征量提取等)、基于图像处理结果的各种处理(例如检查、文字识别、个体识别等)、经由输入/输出I/F15的与外部装置的数据收发、向外部装置输出的数据的生成、针对从外部装置接收的数据的处理、拍摄系统或输入/输出I/F15的控制。处理部14例如包含处理器(processor)及存储器(memory)等，通过处理器读取并执行保存在存储器中的程序，实现所述的各种处理。另外，处理部14的功能中的一部分或全部既可通过专用集成电路(Application Specific lntegrated Circuit，ASIC)或现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)等来实现，也可由外部装置提供。输入/输出I/F15是与外部装置之间进行数据收发的通信接口(interface)。例如，输入/输出I/F15可包含用于与PLC或管理用终端(计算机)连接的网络接口、用于与其他传感器或控制器连接的并行接口(parallel interface)等。
本实施方式的图像传感器1具有模块化结构，如图1(B)所示，成为选择照明部10/镜头部11/拍摄部12这三个模块而组装至传感器本体16的结构。关于照明部，也能够不进行选择而使用。各个模块例如通过螺丝紧固等而固定于传感器本体16，可在用户侧自由进行模块的安装/拆卸。
作为照明部(照明模块)10，例如准备像白色照明/红色照明/红外光照明那样照明光的波长不同者、或者发光元件的配置或光量或发光图案(pattern)不同者等多种模块。而且，也可使用下述照明模块，即，在一个模块中设置红、蓝、绿、红外等多种光源(LED等)，通过控制各光源的发光，从而可照射红、蓝、绿、红外以外的波长的光(例如白、紫、粉红(pink)等)。此种照明被称作多彩(multi color)照明等。作为镜头部(镜头模块)11，例如准备具有能够通过手动操作或者使用致动器(actuator)等来自动调焦的功能的模块、如窄视野/广视野那样视野不同的模块、具备变焦功能的模块等多种模块。而且，作为拍摄部12，例如准备像素数、帧率(frame rate)、快门(shutter)方式(卷帘快门(rolling shutter)/全局快门(global shutter))等不同的多种模块。用户能够根据图像传感器1的用途或要求规格来将适当的适当的模块适当组合。
在各个模块中，内置有非易失性存储器。具体而言，如图2所示，在照明部10中内置有照明模块存储器100，在镜头部11中内置有镜头模块存储器110，在拍摄部12中内置有拍摄模块存储器120。以下，将它们总称作“模块存储器”。作为模块存储器，例如能够使用电可编程只读存储器(Electrically Programmable Read Only Memory，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)、铁电随机存取存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FeRAM)、磁阻式随机存取存储器(Magnetoresistive Random-Access Memory，MRAM)等，数据容量为任意。本实施方式中，使用具备数千字节(byte)～数十兆字节左右的容量的EEPROM。
在模块存储器中，可设有“厂家区域”与“用户区域”这两个写入区域。厂家区域是供厂家在模块的出货时写入数据的区域。用户虽能读取厂家区域内的数据，但不能改写或删除厂家区域内的数据。在厂家区域，例如保存模块的形式信息(形式名称、形式编号等)、个体信息(序列号、批次号、硬件版本(version)等)。而且，也可将驱动模块时的设定值或修正参数(parameter)、或者模块的个体差异信息(例如通过工场出货时的检查测定出的数据)保存到模块存储器中。例如，若为照明部的情况，则也可保存照明控制设定值(控制方式、电压、占空(Duty)、延迟、分块(block)点灯的方法等)、或者每个光源的亮度/颜色的差异、光轴信息等。而且，若为镜头部的情况，则也可保存镜头/聚焦(focus)设定值(聚焦初始基准值等)、自动聚焦(Auto Focus，AF)功能的有无、焦距、视角、F值、变形量、光轴的信息等。而且，若为拍摄部的情况，则也可保存摄像机设定值(拍摄元件的设定初始值等)、像素缺陷修正、竖条纹修正数据、白平衡(white balance)初始值等。另一方面，用户区域是用户可改写的区域。用户能够自由利用用户区域。例如，也可保存确定图像传感器的设置场所(工场、制造线)的信息、模块的购买日或维护日的信息、模块的使用状况等任何信息。另外，此处所举只是一例，只要是在图像传感器1的管理或运用时有用的信息，则也可将任何数据保存至模块存储器中。
图像传感器1能够利用于各种用途。例如可列举检查对象的图像记录、形状识别、边缘(edge)检测或宽度/根数的测量、面积测量、颜色特征的获取、标记(labeling)或分段(segmentation)、物体识别、条形码(bar code)或二维码的读取、光学字符识别(OpticalCharacter Recognition，OCR)、个体识别等。图3表示了利用图像传感器1对在输送机(conveyor)30上流动的制造物31进行拍摄，进行制造物31的外观检查的示例。
＜模块存储器的使用例＞
本实施方式的图像传感器1中，模块(构成元件)分别具有非易失性存储器，因此能够使与各模块相关的固有信息等存储于此模块自身的存储器内。由此，能够将模块(硬件)及其固有信息(软件)相关联地进行处理，并且，通过处理部14参照各模块的存储器内的信息，从而能够通过软件来简单且无错误地验证组装至图像传感器1的模块的组合等。因此，能够使模块化结构的图像传感器1的管理或运用容易化。以下，例示模块存储器的若干使用例。
(1)模块结构的收集
如图4所示，根据图像传感器1的启动时或来自外部装置的要求，处理部14从照明部10的存储器100、镜头部11的存储器110、拍摄部12的存储器120分别读出信息，基于这些信息来生成表示组装至传感器本体16的模块组合的模块结构信息，并记录至处理部14内的存储器中。处理部14自发地(定期地)或者根据来自外部装置的要求，将模块结构信息发送至外部装置。或者，在图像传感器1具有显示器的情况下，处理部14也可将模块结构信息显示于显示器。通过利用此种模块结构的收集功能，用户(包含设备的管理者)能够容易地收集并掌握运转中的图像传感器1的模块结构。而且，也容易自动收集在制造线上设置的多个图像传感器的模块结构信息，并在外部装置(管理用的计算机等)中进行统一管理。另外，模块结构信息的形式不论。例如，处理部14既可将从各模块的存储器读出的信息直接作为模块结构信息而输出，也可将使用从存储器读出的信息所生成的信息(例如，既可将所读出的多个形式信息予以组合而生成一个统合形式的信息，也可通过取得从使用开始日直至当前的日期差而生成表示期间的信息等)作为模块结构信息而输出。而且，在模块结构信息中，也可包含表示模块组合的信息以外的信息。
(2)问题发生时的原因确定
在外部装置(管理用的计算机等)中，通过收集在制造线上设置的所有图像传感器的模块结构信息，例如能够对使用中的图像传感器的模块结构、设置场所(设置的工序)、各模块的形式或版本、导入时期等进行统一管理。因此，例如当在制造线上发生了某些问题时，能够基于模块结构信息来迅速地进行可能存在问题的图像传感器的确定、原因(模块的劣化、旧版本等)的探明或对策(模块的修理/更换、版本升级等)的制定等。
(3)维护
可将模块的使用开始日或使用状况的信息记录至模块存储器中，处理部14或外部装置基于这些信息来预测模块的劣化或寿命。由此，模块的检修/更换时期的管理变得容易，能够有助于计划维护。而且，也可在模块存储器中记录校正日的信息，处理部14或外部装置检查各模块是否需要校正(维护)，或者自动进行校正时期的通知等。
(4)模块结构表的自动制作
外部装置也可基于所收集的模块结构信息，来自动制作在制造线上设置的图像传感器的模块结构的一览表。此种一览表例如除了能够用于掌握制造线的运转设备的目的以外，在新建立与当前的制造线为同一结构的复制线(copy line)时，也能够作为用于购买所需的图像传感器及模块的订购信息来利用。
＜其他＞
所述实施方式不过是例示性地说明本发明的结构例。本发明并不限定于所述的具体形态，可在其技术思想的范围内进行各种变形。例如，所述实施方式中，例示了照明部、镜头部、拍摄部这三个模块，但组装至图像传感器的构成元件并不限于这些。例如也可将光学滤波器、输入/输出I/F、处理部(处理器或存储器)、显示器等模块化。另外，作为智能摄像机的提供形态(交货形态)，有各别地提供模块并在用户侧进行装配的形态、与以将照明模块或镜头模块装入传感器本体中的状态来提供的形态。在后者的提供形态的情况下，由于不需要用户侧的光学条件的调整等，因此有能够更简单地进行图像传感器的导入的优点。
＜附注＞
(1)一种图像传感器1，其具有拍摄系统10、11、12与处理部14，所述处理部14执行使用由所述拍摄系统10、11、12所获取的图像的处理，所述图像传感器1的特征在于，
所述拍摄系统是通过将经模块化的多个构成元件10、11、12予以组合而构成，
所述多个构成元件10、11、12分别具有非易失性存储器100、110、120，
所述处理部14能够对所述多个构成元件各自的所述存储器100、110、120进行信息的读取和/或写入。
(2)一种图像传感器1，其包括：
照明部10，对被摄物进行照明；
镜头部11，使所述被摄物的光学像成像；
拍摄部12，基于所述光学像来生成图像；以及
处理部14，执行使用所述图像的处理，
所述图像传感器1的特征在于，
所述处理部14被设于传感器本体16，
从形式不同的多个照明部、形式不同的多个镜头部及形式不同的多个拍摄部中选择的照明部10、镜头部11与拍摄部12的任意组合能够组装至所述传感器本体16，
所述照明部10具有存储与所述照明部10相关的信息的非易失性存储器100，
所述镜头部11具有存储与所述镜头部11相关的信息的非易失性存储器110，
所述拍摄部12具有存储与所述拍摄部12相关的信息的非易失性存储器120，
所述处理部14基于从所述照明部的存储器100、所述镜头部的存储器110及所述拍摄部的存储器120各自读取的所述信息，来确定组装至所述传感器本体16的所述照明部10、所述镜头部11及所述拍摄部12的组合。

Claims (9)

1.一种图像传感器，其具有拍摄系统与处理部，所述处理部执行使用由所述拍摄系统所获取的图像的处理，所述图像传感器的特征在于，
所述拍摄系统是通过将经模块化的多个构成元件予以组合而构成，
所述多个构成元件分别具有非易失性存储器，所述存储器具有：第1存储区域，无法由所述图像传感器的用户来改写；以及第2存储区域，能由所述用户来改写，
所述处理部能够对所述多个构成元件各自的所述存储器进行信息的读取和/或写入。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，
所述存储器至少存储有用于确定所述构成元件的形式的信息。
3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，
所述存储器至少存储有用于确定所述构成元件的个体的信息。
4.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，
所述存储器至少存储有表示所述构成元件的性能和/或功能的信息。
5.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，
所述多个构成元件包含对被摄物进行照明的照明部、使所述被摄物的光学像成像的镜头部、及基于所述光学像来生成所述图像的拍摄部。
6.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述处理部基于所述信息来预测所述图像传感器的劣化或寿命。
7.一种图像传感器，其包括：
照明部，对被摄物进行照明；
镜头部，使所述被摄物的光学像成像；
拍摄部，基于所述光学像来生成图像；以及
处理部，执行使用所述图像的处理，
所述图像传感器的特征在于，
所述处理部被设于传感器本体，
从形式不同的多个照明部、形式不同的多个镜头部及形式不同的多个拍摄部中选择的照明部、镜头部及拍摄部的任意组合能够组装至所述传感器本体，
所述照明部具有存储与所述照明部相关的信息的非易失性存储器，
所述镜头部具有存储与所述镜头部相关的信息的非易失性存储器，
所述拍摄部具有存储与所述拍摄部相关的信息的非易失性存储器，
所述存储器具有：第1存储区域，无法由所述图像传感器的用户来改写；以及第2存储区域，能由所述用户来改写，
所述处理部基于从所述照明部的存储器、所述镜头部的存储器、及所述拍摄部的存储器各自读取的所述信息，来确定组装至所述传感器本体的所述照明部、所述镜头部及所述拍摄部的组合。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，
所述处理部将表示组装至所述传感器本体的所述照明部、所述镜头部及所述拍摄部的组合的信息输出至外部装置。
9.根据权利要求7或8所述的图像传感器，其特征在于，所述处理部基于所述信息来预测所述图像传感器的劣化或寿命。
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