JP2001034740A

JP2001034740A - 画像入力装置

Info

Publication number: JP2001034740A
Application number: JP11206241A
Authority: JP
Inventors: Hideo Katsumi; 栄雄勝見; Akashi Yamaguchi; 証山口; Tsutomu Morimoto; 勉森本; Eiji Takahashi; 英二高橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系を移動させる複雑な機械的機構を必要
とせず、被写体の撮影時間が長くなることなく、また従
来の工業用カメラを用いることが可能な高精細の画像情
報を得ることができる画像入力装置を提供する。【解決手段】多数の画素1aを直線状に配列させた１次
元撮像素子17の複数を、前記画素1aの配列方向と直交す
る方向に並列配置させてなる複合撮像素子１と、この複
合撮像素子１の前に配置され、被写体３のある一点を１
次元撮像素子17の画素1aの配列方向と直交する方向に拡
大して結像させる結像光学手段２とを備えてなるととも
に、前記結像光学手段２の結像位置に光学素子13が存在
し、前記１次元撮像素子17の画素1aの配列方向と直交す
る方向の複合撮像素子１の画素列の各画素1a毎に該光学
素子13の開口位置が異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力装置に関
し、特には高精細の画像を入力し得る画像入力装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】■圧延鋼板のキズ（表面欠陥）検査や印
刷物の絵柄検査等には、ラインカメラ（ラインセンサ）
などの撮影装置が使用されている。この圧延鋼板のキズ
検査に用いられるラインカメラ１４は、図１０に示すよ
うに、圧延鋼板１５の上方に配設されており、圧延鋼板
の表面のキズの検出に使用されている。この圧延鋼板の
キズ検査は、図示しない光源より可視光を圧延鋼板１５
の表面に照射して、この圧延鋼板１５からの反射光を前
記ラインカメラ１４に受光して圧延鋼板１５の表面のキ
ズを検出するものである。検査においてラインカメラ１
４は、レンズ１６より受光した圧延鋼板１５の幅方向
（圧延方向に直角な板幅方向）の１次元入力画像光を画
像信号に光電変換して１次元画像情報を得る。圧延鋼板
のキズ検査は、圧延鋼板１５の移動に伴い、順次、圧延
鋼板の幅方向の１次元入力画像光をラインカメラ１４に
より受光して行う。この受光した１次元入力画像光をラ
インカメラ１４の１次元画像入力装置により、１次元画
像情報に変換する。そして、この圧延鋼板の移動と共に
得た１次元画像情報を２次元の画像情報に変換して、圧
延鋼板の全長全表面のキズ検査が行われる。

【０００３】このラインカメラ１４に用いられる１次元
画像入力装置は、図１１に示すように、凸レンズ１９
と、光電変換手段を有する複数の受光素子（画素）１７
ａが直線状（１次元）に配列されてなる１次元撮像素子
１７と、信号回路２０とからなる構成である。前述のラ
インカメラ１４により受光した圧延鋼板（被写体）１８
の幅方向の１次元の入力画像光は、凸レンズ１９により
１次元撮像素子１７の複数の受光素子１７ａの面上に結
像させられる。そして、この１次元撮像素子１７を構成
する受光素子１７ａの面上の結像画像を受光素子１７ａ
の配列方向に走査して撮像（光電変換）することによ
り、画像信号を得る。これら画像信号を信号回路２０に
出力して、この信号回路２０により１次元画像情報を得
るものである。なお、図１１は、説明のために、圧延鋼
板１８の１次元入力画像光を構成する入力画像光内の任
意の部分の入力画像光を画像情報に変換している状態を
示している。そして、この図１１の被写体１８は、圧延
鋼板の断面を示すものであり、この圧延鋼板の幅方向の
両端部は省略している。

【０００４】上記圧延鋼板のキズ検査や、印刷物の絵柄
検査等においては精度向上の要求が高く、そのために
は、２次元撮像素子あるいは１次元撮像素子面上に結像
した画像の解像度を改善して高精細の画像情報を得るこ
とが求められている。高精細の画像情報を得るための方
法として、（イ）画像入力装置に用いられる２次元撮像
素子及び１次元撮像素子（以下撮像素子と言う）を構成
する受光素子（画素）数を増加（画素の高密度化）させ
る方法や、（ロ）複数のカメラを用いて被写体を分割し
て撮影する方法が行われている。

【０００５】しかし、（イ）の撮像素子の受光素子数を
増加させるためには、受光素子の面積を縮小することを
要し、このため必然的に、より高度な受光素子製造技術
を必要とし、受光素子の製造が難しくなる。このため、
受光素子の信頼性の低下や高価格化を招く問題を生じる
こととなる。また、受光面積が小さくなることにより感
度低下につながる。一方、受光素子の面積を縮小するこ
となく受光素子数だけを増やす方法も考えられる。しか
し、撮像素子の受光素子数を増加させると、撮像素子が
大きくなり、一般的な工業用カメラのレンズマウントに
収まらなくなる問題がある。このため、工業用カメラに
特殊な結像系を設けることが必要となりコストアップの
要因となる。さらに、この特殊な結像系の操作が複雑と
なる問題が生じる。

【０００６】そして、（ロ）の複数のカメラを用いる方
法では、複数のカメラで撮影した画像がカメラのつなぎ
目で不連続になる問題が生じる。さらに、複数のカメラ
で画像を取り込むため画像処理が複雑になり、複数の画
像処理装置が必要となりコストアップの要因となる。

【０００７】このため、高精細の画像を得るための他の
方法として、（ハ）受光素子の入力画像光領域内を複数
に分割する方法（特開平６−１９７２８７号公報参照）
や、（ニ）撮像素子の撮像面上の被写体像をずらす方法
（特開平９−２００６３０号公報参照）等が提案されて
いる。

【０００８】（ハ）の受光素子の入力画像光領域内を複
数に分割する方法は、受光素子に入力した画像を複数の
領域に分割して、時間をずらして画像を撮影することに
より、１つの受光素子で複数の画像を撮像（光電変換）
し、この複数組の画像信号を所定の方法で合成すること
により高精細の画像を得る方法である。すなわち、撮影
する画像数を増加させることにより高精細の画像を得る
ものである。このため、この受光素子に入力した画像を
複数の領域に分割するために、受光素子に入力画像光を
透過する位置を選択し該当位置を透過にし他を遮光する
透過遮光の制御手段が設けられている。

【０００９】（ニ）の撮像素子の撮像面上の被写体像を
ずらす方法は、光学レンズと撮像素子との間に光を透過
する平行平板を設け、この平行平板を機械的に傾けるこ
とによって、撮像素子上に結像される像の位置をわずか
にずらして複数の画像を撮影し、この複数組の画像信号
を所定の方法で合成することにより高精細の画像を得る
方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（ハ）
の受光素子の入力画像光領域内を複数に分割する方法
は、受光素子に入力する複数の画像を時間をずらして撮
像する必要があるため、被写体の撮影機構が複雑となる
問題がある。さらに、被写体の撮像に時間がかかる問題
がある。また、（ニ）の撮像素子の撮像面上の被写体像
をずらす方法は、光学系を移動させる複雑な機械的機構
が必要となる問題があり、また（ハ）と同様に被写体の
撮像に時間がかかる問題がある。

【００１１】そこで本発明は、光学系を移動させる複雑
な機械的機構を必要とせず、被写体の撮影時間が長くな
ることなく、また従来の工業用カメラレンズを用いるこ
とが可能な高精細の画像情報を得ることができる画像入
力装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明（請求項１）に係る画像入力装置は、多数
の画素を直線状に配列させた１次元撮像素子の複数を、
前記画素の配列方向と直交する方向に並列配置させてな
る複合撮像素子と、この複合撮像素子の前に配置され、
被写体のある一点を１次元撮像素子の画素の配列方向と
直交する方向に拡大して結像させる結像光学手段とを備
えてなるとともに、前記結像光学手段の結像位置に光学
素子が存在し、前記１次元撮像素子の画素の配列方向と
直交する方向の複合撮像素子の画素列の各画素毎に該光
学素子の開口位置が異なるものである。

【００１３】そして、上記画像入力装置においては、結
像光学手段が、円筒面レンズを含むレンズ系で構成され
てあってもよい（請求項２）。

【００１４】また、上記画像入力装置においては、光学
素子と複合撮像素子との間に縮小光学装置を設け、被写
体のある一点を１次元撮像素子の画素の配列方向と直交
する方向に拡大して結像させた光学素子の像を複合撮像
素子上に縮小して結像させてもよい（請求項３）。

【００１５】また、上記画像入力装置においては、光学
素子がマスク部材に形成された細長な開口からなり、そ
の開口の長手方向が１次元撮像素子の並列配置方向と平
行で、且つその開口位置が１次元撮像素子ごとに重なら
ないようにマスク部材にずらして形成されてあってもよ
い（請求項４）。更に、前記細長な開口の幅が、画素に
対応するマスク部材の大きさを１次元撮像素子の並列配
置数で除した値以下の幅でマスク部材に形成されてあっ
てもよい（請求項５）。

【００１６】また、上記画像入力装置においては、各１
次元撮像素子からの出力信号を１つの出力信号に合成す
る合成回路を有するものでつあってもよい（請求項
６）。

【００１７】また、上記画像入力装置においては、複合
撮像素子として、画素が２次元に配置されたＣＣＤ素子
又はＭＯＳ素子を用いることができる（請求項７）。

【００１８】上記本発明の画像入力装置では、多数の画
素を直線状に配列させた１次元撮像素子の複数を、前記
画素の配列方向（以下、１次元撮像素子の長尺方向と言
う）と直交する方向（以下、１次元撮像素子の短尺方向
と言う）に隣接して並列配置して複合撮像素子を構成
し、その複合撮像素子に、被写体の入力画像光を１次元
撮像素子の長尺方向に入力するとともに、その入力画像
光を結像光学手段により１次元撮像素子の短尺方向に拡
大し、この拡大した入力画像光を光学素子の開口を通し
て１次元撮像素子の短尺方向の受光素子（画素）面上
に、これら受光素子ごとにずらして結像させる。そして
更に、各１次元撮像素子ごとの、拡大された入力画像光
のそれぞれの結像画像を画像信号に変換するとともに、
各１次元撮像素子の画像信号を合成して１つの画像情報
を得るものである。

【００１９】上記本発明の画像入力装置では、多数の画
素を直線状に配列させた１次元撮像素子を、前記１次元
撮像素子の短尺方向に隣接して並列配置して複合撮像素
子を構成しているので、受光素子（画素）数を増加させ
ることができ、従来の工業用カメラのレンズマウントに
十分収めることができる。

【００２０】また、拡大結像光学手段を複合撮像素子の
画像光入力側に設けているので、１次元撮像素子の長尺
方向に入力した被写体の入力画像光を、複合撮像素子
の、１次元撮像素子の短尺方向の受光素子面上に結像さ
せることができる。これにより、従来、１次元撮像素子
の１つの受光素子に結像させていた画像を、複合撮像素
子を構成する１次元撮像素子の数だけ結像画像を増加さ
せることとなる。

【００２１】更に、１次元撮像素子の短尺方向の画素列
において受光素子に対応する光学素子の位置が変えられ
ているので、従来、１次元撮像素子の１つの受光素子に
結像させていた画像を、複合撮像素子を構成する１次元
撮像素子の数だけ分割することができる。この結果、複
合撮像素子を構成するそれぞれの１次元撮像素子が、前
記分割された結像画像を撮像（光電変換）することとな
り、分割された数だけ結像画像の入力情報が多くなるの
で、高解像度の画像情報を得ることができる。また複合
撮像素子を構成する受光素子数が増加しても、従来の１
次元撮像素子のみを用いた画像入力装置と同じ撮像の走
査周期で撮影を行うことができるので、被写体の撮影時
間が長くなることはない。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、図示例ととも
に説明する。図１〜図５は第１実施例を説明する図であ
り、図６は第２実施例を説明する図であり、図７は第３
実施例を説明する図であり、図８は第４実施例を説明す
る図であり、図９は第５実施例を説明する図である。本
発明の実施例の１次元画像入力装置は、前述した図１０
に示す圧延鋼板のキズ（表面欠陥）検査に用いるライン
カメラ（ラインセンサ）などの撮影装置に使用される例
を示すものである。

【００２３】（第１実施例：請求項１〜６に対応）本発
明の第１実施例を図１〜図５により説明する。図１は本
発明の第１実施例の画像入力装置の構成を示す説明図で
あり、図２はこの画像入力装置の拡大結像光学系の説明
図であり、図２ａは拡大結像光学系を上部から見た平面
図であり、図２ｂは拡大結像光学系を横（図１において
手前）から見た側面図である。そして、図３は本実施例
の画像入力装置の複合撮像素子の構成を示す説明図であ
り、図４は、この複合撮像素子を構成する受光素子のそ
れぞれに設けられた光学マスクの構成を示す説明図であ
る。そして、図５は、本実施例の画像入力装置の複合撮
像素子の短尺方向に拡大して結像させた短尺方向の複数
の受光素子の各画像信号を１つの画像信号に合成する信
号合成回路の説明図である。

【００２４】本実施例の画像入力装置は、図１に示すよ
うに、長方形の複合撮像素子１と、この複合撮像素子１
の画像光入力側（左側）に、円筒レンズ４と凸レンズ５
からなる拡大結像光学系（被写体のある一点を１次元撮
像素子の画素の配列方向と直交する方向に拡大して結像
させる結像光学手段）２を設け、そして、前記複合撮像
素子１は信号合成回路６と接続したものである。本実施
例の画像入力装置の複合撮像素子１は、図３に示すよう
に、従来の１次元画像入力装置に用いられる１次元撮像
素子１７（５０００個の受光素子（画素）１ａを直線状
に配列して構成）を隣接し、並列に１０本配置して長方
形の複合撮像素子１を構成したものである。このとき、
１０本の１次元撮像素子１７の受光素子１ａの配列方向
が、複合撮像素子１の長尺方向となるように配列した。
すなわち、５０００画素の１次元撮像素子１７を１０本
並べることにより、５００００画素のラインカメラと同
等の高精細の画像情報を得るものである。この１次元撮
像素子１７は長さが３５ｍｍで幅が７μｍであるので、
従来の工業用カメラのレンズマウントに十分に収めるこ
とができた。

【００２５】拡大結像光学系２は、図１と図２に示すよ
うに、圧延鋼板（被写体）３の横方向の１次元画像光を
複合撮像素子１上に結像するレンズ系である。この拡大
結像光学系２は、円筒面レンズ４と凸レンズ５から構成
することにより、複合撮像素子１の長尺方向に入力した
前記１次元入力画像光を短尺方向に拡大して、複合撮像
素子を構成する短尺方向の受光素子面上に結像させるも
のである。すなわち、被写体３の１次元画像光の任意の
部分の像Ｗが、円筒面レンズ４では画像Ｘとなり、凸レ
ンズ５では画像Ｙとなり、最後に、複合撮像素子１にお
いて、その複合撮像素子１を構成する短尺方向の受面素
子面上に画像Ｚとして結像される。本実施例では、図１
に示すように、圧延鋼板３の横方向の１次元画像光
（像）のある１点の像を、複合撮像素子１上の短尺方向
（縦方向）に隣接する１０個の受光素子面上に縦長の像
として結像させることとなる。つまり、圧延鋼板３の横
方向の１次元画像光（像）のある１点の像を、縦方向に
隣接する１０個の受光素子１ａで同時に撮像できること
となる。これにより、従来、１次元撮像素子の１つの受
光素子１ａに結像させていた画像を、複合撮像素子１を
構成する１次元撮像素子１７の数、すなわち、１０個の
結像画像に増加させて同時に撮像することができる。

【００２６】そして、本実施例では、図４に示すよう
に、開口（光学素子）１３を有する光学マスク１１ａが
それぞれの受光素子１ａ面上に密着させて設けられてい
る。この開口１３の幅は受光素子１ａの長さを、複合撮
像素子の短尺方向の受光素子１ａの数で除した１／１０
である。そして、この開口１３の長手方向の長さは受光
素子１ａと同じ長さである。

【００２７】これら光学マスク１１ａの開口１３の位置
は、図４に示すように、複合撮像素子の短尺方向（図で
は上下方向）に隣接する光学マスク１１ａそれぞれが、
図４の上のから下の位置になるごとに、開口幅の長さだ
け開口１３の位置が右にずれる構成となる。この結果、
これら開口１３のそれぞれの該当位置が互いに短尺方向
（図では上下方向）で重ならない構成となる。そして、
図の横方向に隣接する受光素子（同じ１次元撮像素子に
属する受光素子）に対応する光学マスク１１ａは同じ位
置に開口１３を持つ構成となる。このような受光素子面
上に設けられた光学マスク１１ａの開口１３の構成によ
り、圧延鋼板３の横方向の１次元画像光のある１点の像
を、長尺方向（図では横方向）に１０個の結像画像に分
割したこととなる。そして、この１０個に分割された画
像は、複合撮像素子１の短尺方向に隣接する１０個の受
光素子面上に結像させるものである。

【００２８】そして、この分割された結像画像を、複合
撮像素子１を構成する各１次元撮像素子１７が同時に撮
像することができ、各１次元撮像素子が前記分割された
結像画像を同時に撮像することができるので、従来の１
次元撮像素子を用いた１次元画像入力装置と同じ撮像の
走査周期で行うことができた。このとき、短尺方向（図
では上下方向）に隣接する１０個の受光素子面上に結像
した画像は、長尺方向の受光素子幅の１／１０、すなわ
ち開口幅の分解能で同時に撮影されると共に、１０個の
結像画像の入力情報が得られる。

【００２９】次に、前記分割された結像画像の信号（複
合撮像素子の短尺方向に拡大して結像させた短尺方向の
複数の受光素子の各画像信号）を信号合成回路６により
１つの画像信号に合成する。この画像信号の合成方法に
ついて、図５により説明する。図５に示すように、複合
撮像素子を構成する各１次元撮像素子はそれぞれ画像信
号の出力線を持ち、前記信号合成回路６によって１つの
合成出力信号線に合成する。この１つの合成出力信号線
に合成するために、合成出力信号のクロック信号の発生
頻度を、各１次元撮像素子の画像信号の出力のクロック
信号の発生頻度の１０倍にする。そして、図５に示すよ
うに、１０本の１次元撮像素子のそれぞれの画像出力Ｌ
１，Ｌ２，・・・，Ｌ１０を、合成出力信号のクロック
信号ごとに順次載せていくことにより、高細密の画像情
報の合成出力信号線を得ることができる。この信号合成
回路６により、１本の１次元撮像素子の出力時間と同じ
時間内に１０倍のデータ量を出力することを可能とする
ものである。

【００３０】以上の構成により、本実施例の画像入力装
置は、従来のラインカメラに用いられる１次元撮像素子
を、互いに隣接して並列に複数本配置した長方形の複合
撮像素子を有することにより、受光素子数を増加させて
も、従来の工業用カメラのレンズマウントに十分に収め
ることができるものである。そして、本実施例の１次元
画像入力装置の拡大結像光学系２により、前記複合撮像
素子１の長尺方向に入力した１次元入力画像光を短尺方
向に拡大して複合撮像素子を構成する短尺方向の受光素
子面上に結像させることにより、複合撮像素子を構成す
る１次元撮像素子１７の数だけ結像画像を増加させるも
のである。さらに、本実施例の開口１３を有する光学マ
スク１１ａにより、受光素子ごとに前記画像の結像領域
を変えて、従来、１次元撮像素子の１つの受光素子に結
像させていた画像を、複合撮像素子を構成する１次元撮
像素子の数だけ分割することができる。この分割された
結像画像を、複合撮像素子１を構成する各１次元撮像素
子１７が同時に撮像し、この結像画像の信号を信号合成
回路６により１つの画像信号に合成するすることによ
り、高細密の画像情報を得ることができるものである。
そして、複合撮像素子１を構成する受光素子数が増加し
ても、従来の１次元撮像素子を用いた１次元画像入力装
置と同じ走査周期で行うことができ、被写体３の撮影時
間が長くなることはない。

【００３１】本実施例では、５０００個の受光素子１ａ
で構成される１次元撮像素子１７を１０本組み合わせた
が、これに限定されることなく、１次元撮像素子に配列
された受光素子の数や１次元撮像素子の数を適宜選択す
ることができる。そして、本実施例では、拡大結像光学
系２は円筒面レンズ４と凸レンズ５のみの構成にした
が、拡大結像光学系２は、これ以外のレンズや絞りを加
えた構成にしてもよい。また、円筒面レンズ４の代わり
に２次元の像を１次元方向にのみ集光するレンズ（例え
ば、１次元方向にのみ集光するフルネルレンズ等）を用
いてもよい。さらに、凸レンズ５も通常の球面レンズに
限定されず、収差などを小さくするために非球面レンズ
を用いても良い。これに加えて、拡大結像光学系２は円
筒面レンズ４と球面レンズの組み合わせに限定されるも
のでなく、複合撮像素子の長尺方向に入力した１次元入
力画像光を前記長尺方向と直交する複合撮像素子の短尺
方向に拡大して、この複合撮像素子を構成する短尺方向
の受光素子面上に結像させことができるものであればよ
い（例えば、円筒面レンズの代わりに円筒鏡を用いるな
ど）。さらにまた、被写体３の一次元画像光の撮像時の
ノイズ低減のために、複合撮像素子をペルチェ素子など
によって冷却することができる。

【００３２】さらにまた、本実施例の１次元画像入力装
置には、光学素子１３として、マスク部材１１ａに開口
（光学素子）１３を設けた例を説明したが、光学素子は
入力画像光を透過する位置を選択し該当位置を透過にし
他を遮光できればよく、例えば、光スイッチアレー等を
用いることができる。

【００３３】次に、本発明の第１実施例の変形例（第２
実施例、第３実施例）をさらに説明する。

【００３４】（第２実施例：図６参照）本実施例の画像
入力装置は、第１実施例の画像入力装置と同じ構成で、
異なる点は、図６に示すように、複合撮像素子１のそれ
ぞれの受光素子１ａに設けた光学マスク１１ａの内、開
口１３を設けた光学マスク１１ａを５本の１次元撮像素
子１７にのみ設けて、読み取るライン数を半分の５ライ
ンになるようにしたものである。この時、光学マスク１
１ａの開口幅は、第１実施例の光学マスク１１ａの開口
幅の２倍の長さにして、開口面積を２倍にすることによ
り受光感度を２倍にしたものである。この結果、本実施
例では、１次元入力画光を撮像する受光素子数は半分の
２５０００個となるが、開口面積が２倍になるため受光
感度を２倍にすることができ、被写体３からの１次元入
力画光の照度が低い場合に対応できる。さらに、１次元
入力画光を撮像する受光素子数は半分となるので後段の
画像処理装置の負担を減らすことができる。このよう
に、光学マスク１１ａの開口幅を変えることによって、
被写体３や画像処理装置に適した受光素子数（画素数）
と受光感度を設定することができる。

【００３５】（第３実施例：図７参照）本実施例は、撮
像系に市販のカメラ用レンズを使用する場合の例を示す
ものである。本実施例は、図７に示すように、第１実施
例の画像入力装置（カメラ）８にカメラ用レンズ７を設
けたものである。被写体３の像はカメラ用レンズ７によ
って一旦カメラ８の結像面９に結像される。そして、そ
の後の操作は第１実施例と同じである。本実施例では、
市販のカメラ用レンズ７を使用することにより、被写体
３のピント合わせや紋り調節が容易になること、さら
に、被写体に応じて適切なカメラレンズを選択できると
いう利点がある。

【００３６】本発明の実施例の画像入力装置８におい
て、１次元撮像素子の受光素子の面積が小さく、又は／
さらに、１次元撮像素子の本数が多くなることにより、
複合撮像素子のそれぞれの受光素子に設けた光学マスク
の開口面積が小さくなって、光が透過できなくなくなる
問題が生ずる場合がある。この問題を解決するための実
施例を以下に示す。

【００３７】（第４実施例：請求項３に対応）本実施例
は、図８に示すように、第３実施例の画像入力装置にお
いて、複合撮像素子１のそれぞれの受光素子の画像光入
力側に設ける光学マスク群１１と複合撮像素子１との間
に、凸レンズからなる縮小光学系１２を設けるものであ
る。そして、前記光学マスク群１１のそれぞれの光学マ
スクは複合撮像素子１を構成する受光素子１ａの数倍の
大きさで作成し、これら光学マスクには、実施例１と同
様の開口１３が設けてある。そして、これら光学マスク
の開口幅は光を透過させるのに充分な長さになる構成に
した。

【００３８】本実施例は、第３の実施例と同様、被写体
３の像はカメラ用レンズ７によって一旦カメラ８の結像
面９に結像させる。そして、拡大結像光学系２により、
結像面９上の１点を一旦光学マスク１１群のマスク面上
に短尺方向に拡大した縦長の像として結像させた。そし
て、この光学マスク面上に結像された像を、縮小光学系
１２により縮小して複合撮像素子１の短尺方向を構成す
る受光素子面上に結像させるものである。この結果、前
述した光学マスクの開口１３の面積が小さいために、光
が透過できなくなる問題を解決することができた。

【００３９】次に、本発明の実施例の画像入力装置の複
合撮像素子に、複数の受光素子が２次元に配列された長
方形の複合撮像素子を用いた実施例について説明する。

【００４０】（第５実施例：請求項７に対応）本実施例
は、複合撮像素子として、一般的な２次元のＣＣＤエリ
アセンサを用いた例を説明する。本実施例の画像入力装
置は、第１実施例の画像入力装置（図１参照）の複合撮
像素子１に、図９に示すような長方形のＣＣＤエリアセ
ンサ（５０００画素×１０ライン）１ｂを用いたもの
で、各画素の前には図４と同様の開口（光学素子）１３
を有する光学マスク１１ａがある。他の構成は第１実施
例と同じである。

【００４１】本実施例では、分割された結像画像の信号
（複合撮像素子１ｂの短尺方向に拡大して結像させた短
尺方向の複数の受光素子１ａの各画像信号）を１つの画
像信号に合成するために、別の信号合成回路を用いるこ
とができる。この画像信号の合成方法について、図９に
より説明する。本実施例の信号合成回路は、図９に示す
ように、複合撮像素子１ｂの長尺方向の各画素１ａの画
像信号を長尺方向（図では左横方向）に順次転送する電
荷転送回路２１と、この長尺方向の各画素１ａの画像信
号を短尺方向に一列毎（図では縦一列毎）に出力する信
号出力回路２２から構成されている。この信号合成回路
では長尺方向の各画素（ライン１〜ライン１０）の画像
信号はそれぞれの電荷転送回路２１により信号出力回路
２２へ転送される。このとき、複合撮像素子１ｂを構成
する縦一列の画素１ａの画像信号毎に信号出力回路２２
へ出力される。このとき、この縦一列の画像信号の出力
は、１画素を１０分割した分解能の画像信号を順次出力
することになる。この縦一列の１０個の画像信号が横方
向（複合撮像素子の長尺方向）に５０００画素分出力す
ることとなり、本実施例の１次元画像入力装置の信号合
成回路では５００００画素の出力を時系列に出力するこ
ととなるものである。この結果、本実施例の信号合成回
路では、第１実施例のような複雑な信号合成回路は不要
になり、信号回路の簡略化が可能になる。

【００４２】本実施例に用いた複数の受光素子１ａが２
次元に配列された長方形の複合撮像素子１ｂは、第１実
施例の１次元画像入力装置の複合撮像素子１に代えて用
いるだけでなく、第２〜４の実施例の１次元画像入力装
置に用いる複合撮像素子にも適用できる。そして、この
複合撮像素子１ｂとして、２次元のＣＣＤエリアセンサ
以外に、ＭＯＳのエリアセンサを用いることができる。
ＭＯＳのエリアセンサを用いることにより、特定の画素
の画像信号だけを読み出すことが可能となるので、第２
実施例（受光素子に設けた光学マスクに開口を設けない
場合）のように、特定の画素の画像信号だけを読みとる
のに最適である。

【００４３】上述した実施例における１次元画像入力装
置は、圧延鋼板のキズ（表面欠陥）検査に用いるライン
カメラ（ラインセンサ）などの撮影装置に使用される例
を示したが、圧延鋼板だけでなく他の圧延板（Ｃｕ、Ａ
ｌ等の非鉄金属および非鉄合金）のキズ（表面欠陥）検
査に用いることができる。さらに、印刷物の絵柄検査等
に用いるラインカメラに適用できる。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明の画像入力装置は、従来のラインカメラに用いられ
る１次元撮像素子を隣接して並列に複数本配置した長方
形の複合撮像素子を構成することにより、受光素子（画
素）数を増加させることが可能となると共に、この複合
撮像素子は従来の工業用カメラのレンズマウントに十分
に収めることが可能となるものである。そして、この複
合撮像素子の画像光入力側に拡大結像光学手段を設ける
ことにより、従来、１次元撮像素子の１つの受光素子に
結像させていた画像を、複合撮像素子を構成する１次元
撮像素子上の短尺方向に隣接する受光素子面上に短尺方
向に拡大された（縦長の）像を結像させ、そして、受光
素子の画像光入力側のそれぞれに設けられた光学素子
（例えばマスク部材に形成した開口等）によって受光素
子ごとに前記画像の結像領域を変えることができるの
で、従来、１次元撮像素子の１つの受光素子に結像させ
ていた画像を、複合撮像素子を構成する１次元撮像素子
の数だけ分割することを可能とするものである。さら
に、複合撮像素子を構成するそれぞれの１次元撮像素子
が前記分割された結像画像を同時に読み取ることによ
り、従来の１次元撮像素子を用いた１次元画像入力装置
と同じ走査周期で行うことが可能となり、被写体の撮影
時間が長くなることはない。さらにまた、分割された数
だけ結像画像の入力情報が多くなるので、高解像度の画
像情報を得ることを可能とするものである。

【００４５】このように、本発明の画像入力装置は、１
台のカメラで複数台のカメラを用いた場合と同様の分解
能を得ることを可能とするものであり、複数のカメラ間
の調整の手間を必要としない効果がある。さらに、光学
系を移動させる複雑な機械的機構を必要とせず、被写体
の撮影時間が長くなることなく、従来の工業用カメラを
用いることが可能な高精細の画像情報を得る効果があ
る。

【００４６】請求項２記載の発明は、拡大結像光学系
が、円筒面レンズを含むレンズ系で構成することによ
り、１次元入力画像光を複合撮像素子の長尺方向と直交
する複合撮像素子の短尺方向に拡大すると共に、この複
合撮像素子を構成する短尺方向の受光素子面上に容易に
結像させることを可能とするものである。

【００４７】請求項４記載の発明は、本発明の画像入力
装置の光学素子が、マスク部材に形成された細長な開口
からなり、このマスク部材の開口の位置を入力画像光を
結像させた複合撮像素子の短尺方向を構成する受光素子
ごとにずれると共に、この開口のそれぞれの該当位置が
互いに短尺方向で重ならない構成にすることにより、複
合撮像素子の短尺方向の受光素子ごとに、これら受光素
子面上に短尺方向に拡大された入力画像の結像領域を容
易に変えること可能とすることができる。この結果、短
尺方向に拡大された結像画像は、複合撮像素子の短尺方
向を構成する受光素子の数だけ分割することができ、こ
の分割されたそれぞれの結像画像を読み取ることによ
り、高解像度の画像情報を得ることを可能とするもので
ある。

【００４８】請求項６記載の発明は、本発明の画像入力
装置に、前記分割された結像画像の信号（複合撮像素子
の短尺方向に拡大して結像させた短尺方向の複数の受光
素子の各画像信号）を１つの画像信号に合成する信号合
成回路により、容易に、高細密の画像情報の合成出力信
号を得ることを可能とするものである。そして、１次元
撮像素子を隣接して並列に複数本配置した構成の複合撮
像素子を用いた１次元画像入力装置にこの信号合成回路
を用いることにより、１本の１次元撮像素子の出力時間
と同じ時間に高細密の画像情報の合成出力信号を出力す
ることを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の画像入力装置の構成を示
す説明図である。

【図２】本発明の第１実施例の画像入力装置の拡大結像
光学系の説明図であり、ａは拡大結像光学系を上部から
見た平面図であり、ｂは拡大結像光学系を横（図１にお
いて手前）から見た側面図である。

【図３】本発明の第１実施例の画像入力装置の複合撮像
素子の構成を示す説明図である。

【図４】本発明の第１実施例の画像入力装置の複合撮像
素子を構成する受光素子のそれぞれに設けられた光学マ
スクの構成を示す説明図である。

【図５】本発明の第１実施例の画像入力装置の複合撮像
素子の短尺方向に拡大して結像させた短尺方向の複数の
受光素子の各画像信号を１つの画像信号に合成する信号
合成回路の説明図である。

【図６】本発明の第２実施例の画像入力装置の光学マス
クの構成を示す説明図である。

【図７】本発明の第３実施例の画像入力装置の構成を示
す説明図である。

【図８】本発明の第４実施例の画像入力装置の構成を示
す説明図である。

【図９】本発明の第５実施例の画像入力装置の光学マス
クの構成と信号出力法を説明する図である。

【図１０】圧延鋼板のキズ検査システムの構成を説明す
る図である。

【図１１】従来の１次元画像入力装置の構成を示す説明
図である。

【符号の説明】

１：複合撮像素子１ｂ：複合撮像素
子１ａ：受光素子２：拡大結像光
学系３：被写体４：円筒面レン
ズ５：凸レンズ６：信号合成回
路７：カメラ用レンズ８：カメラ９：カメラの結像面１０：複合撮像素
子１１：光学マスク群１１ａ：光学マ
スク１２：縮小光学系１３：開口１４：ラインカメラ１５：鋼板１６：レンズ１７：１次元撮
像素子１７ａ：受光素子１８：被写体１９：凸レンズ２０：信号回路２１：電荷転送回路２２：信号出力
回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０１Ｂ 11/30 Ａ５Ｃ０７２ // Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｖ５Ｃ０７６ 11/30 1/04 １０２Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｇ０１Ｂ 11/24 ＦＫ (72)発明者森本勉兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者高橋英二兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA56 BB01 CC00 CC06 DD06 FF01 FF04 JJ02 JJ03 JJ25 JJ26 LL00 LL08 LL09 LL10 LL30 QQ31 5B047 AA11 AB02 BB04 BB06 BC04 BC05 CA17 5C022 AA01 AB66 AC42 AC54 AC69 5C024 AA01 AA20 CA11 EA04 FA02 FA13 HA17 5C054 CA04 CC05 CH01 EA01 HA01 5C072 AA01 BA15 DA02 EA05 FA07 FA08 FB27 TA05 UA12 5C076 AA02 AA12 AA17 AA21 AA22 BA01 BA03 BA05 BA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の画素を直線状に配列させた１次元
撮像素子の複数を、前記画素の配列方向と直交する方向
に並列配置させてなる複合撮像素子と、この複合撮像素
子の前に配置され、被写体のある一点を１次元撮像素子
の画素の配列方向と直交する方向に拡大して結像させる
結像光学手段とを備えてなるとともに、前記結像光学手
段の結像位置に光学素子が存在し、前記１次元撮像素子
の画素の配列方向と直交する方向の複合撮像素子の画素
列の各画素毎に該光学素子の開口位置が異なることを特
徴とする画像入力装置。
【請求項２】結像光学手段が、円筒面レンズを含むレ
ンズ系で構成されてなる請求項１に記載の画像入力装
置。
【請求項３】光学素子と複合撮像素子との間に縮小光
学装置を設け、被写体のある一点を１次元撮像素子の画
素の配列方向と直交する方向に拡大して結像させた光学
素子の像を複合撮像素子上に縮小して結像させてなる請
求項１又は２に記載の画像入力装置。
【請求項４】光学素子がマスク部材に形成された細長
な開口からなり、その開口の長手方向が１次元撮像素子
の並列配置方向と平行で、且つその開口位置が１次元撮
像素子ごとに重ならないようにマスク部材にずらして形
成されてなる請求項１乃至３のいずれかに記載の画像入
力装置。
【請求項５】細長な開口の幅が、画素に対応するマス
ク部材の大きさを１次元撮像素子の並列配置数で除した
値以下の幅でマスク部材に形成されてなる請求項４に記
載の画像入力装置。
【請求項６】各１次元撮像素子からの出力信号を１つ
の出力信号に合成する合成回路を有する請求項１乃至５
のいずれかに記載の画像入力装置。
【請求項７】複合撮像素子として、画素が２次元に配
置されたＣＣＤ素子又はＭＯＳ素子を用いる請求項１乃
至６のいずれかに記載の１次元画像入力装置。