JP2006501635A

JP2006501635A - 電子的なイメージセンサおよび評価方法

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Publication number: JP2006501635A
Application number: JP2003572290A
Authority: JP
Inventors: リューディガーシュテーバーベルント; テュルケトーマス
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2003-02-22
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2023-02-22
Also published as: AU2003223835A1; CN100338935C; US20050157185A1; DE10208289C1; EP1503569A2; JP4416513B2; US7391441B2; CN1640112A; WO2003073745A1; EP1501276A3; EP1479217A1; EP1503569A3; RU2305912C2; EP1501276A2; WO2003073745B1; RU2004124528A

Abstract

本発明は、それぞれ複数のピクセルを備えている複数の個別センサを有している電子的なイメージセンサおよび電子的なイメージセンサの評価方法に関し、その際少なくとも１つの個別センサのピクセルは部分的にしか読み出されないので、個々の画像領域が選択的に排除されて、画像データの処理すべき量が低減される。

Description

本発明は請求項１の上位概念に記載の電子的なイメージセンサおよびまたは請求項１４の上位概念に記載の評価方法に関する。

この形式のイメージセンサは行センサと呼ばれかつ行に沿って配置されている光に感応する多数のピクセルから構成されている。個々のピクセルは光入力信号を電気的な出力信号に変換しかつこうして、イメージセンサによりピックアップされたイメージ、すなわち画像情報の電子的な評価を可能にする。この形式の行センサは例えば印刷物の検査、殊に有価証券の検査の際に使用される。

行センサの必要なピクセル数は実質的に、ピックアップすべき物体の幅と、用途にとって必要な、物体に関する分解能とに依存している。ピックアップすべき物体の幅は用途に応じて著しく変化する可能性がありかつますます小さなストラクチャが検出可能であるようにすべきであるので、従来技術によれば高分解能の特殊センサが使用されるが、そのために製造コストが高くなる。

ＤＥ４０２４６１８Ａ１には、それぞれにレンズ装置が配属されている複数のセンサを備えた表面情報を検出するための装置が開示されている。これらのレンズ装置にはビームスプリッタを用いて表面情報が供給される。

ＤＥ３３３８１６８Ａ１には、選択的にスイッチオン可能な複数のピクセルを有するセンサが示されている。

ＪＰ６３−２４０２８１Ａには、それぞれに１つの光学素子が配属されておりかつお互いの画像領域がオーバラップしているという２つのＣＣＤ行センサが示されている。

本発明の課題は、電子的なイメージセンサおよび評価のための方法を提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１または１４の特徴部分に記載の構成によって解決される。

本発明は、所望の行幅を有するコストのかかる特殊センサに代わって複数の個別駆動制御可能かつ評価可能な個別センサの組み合わせを使用するという基本思想に基づいている。この形式の個別センサは標準モジュールとして使用可能であり、従って相対的に安価である。イメージセンサの所望の幅に応じて、全体として必要なセンサ幅を保証するために、個別センサの数を変化させることができる。その際個別センサのそれぞれは画像領域を結像するための独自の光学素子を備えている。イメージセンサを行センサとして使用できるようにするために、個別センサはその長手軸線の方向に順次配置され、その際用途に応じて個別センサ間に所定の距離が設けられている。しかしその場合すべての個別センサは１つの評価装置によって共通に駆動制御されかつ評価されるので、評価装置に入力される画像情報は、相応の幅を有する特殊センサが送出するはずである画像情報に相応する。

すべての個別センサは１つの共通の支持体エレメントに配置されていて、個別センサの申し分なく正確な相互の配向が簡単な手段で保証される。この支持体エレメントは殊に、個別センサが実装されている電子装置回路板として実現されていてよい。更に電子装置回路板に、評価装置の駆動制御および評価電子装置の部分を設けることもできる。

個別センサが部分読み出し可能なセンサとして実現されていれば特別有利である。このような部分読み出し可能なセンサでは、それぞれの個別センサの個々のピクセルを個別センサにおけるそれぞれのジオメトリックな配置に依存して排除、つまり使用されないようにすることができる。例えば、所定の画像部分において重要な画像情報が期待されないことが分かっているのであれば、部分読み出し可能なセンサの相応の駆動制御によって、この画像領域が排除され、その結果評価装置において評価されるべき画像データが相応に低減される。

殊に、本発明のイメージセンサの製造のためにエリアセンサを使用することも可能であり、そうした場合エリアセンサの少なくとも１行がイメージセンサとして駆動制御され、これに対してエリアセンサのその他の行は読み出されない。

個別センサが部分読み出し可能なエリアセンサとして実現されているならば、カラーエリアセンサの行対の相応の駆動制御によってカラー情報もピックアップしかつ評価装置に転送することができる。

本発明のイメージセンサを形成するのに特別適しているのはＣＭＯＳ（Complementary-Metal-Oxid-Semi conductor）センサである。というのは、これは非常に有利なコストパフォーマンス比を有しているからである。

このＣＭＯＳセンサは部分的に、メモリモジュールに相応する画像構成を有しているので、個別のピクセルをメモリセルのように問い合わせ可能である。すなわち、実際にも評価したい画像エレメントだけを読み出しさえすればいい。

イメージセンサの個別センサの間に、所定の距離が存在している。しかし個別センサの前に配置されている光学素子に基づいて広い幅の画像部分が個別センサに結像されるようにすることができる。ピックアップされるべき物体のすべての領域が評価可能であるように、イメージセンサはピックアップされるべき物体に対して相対的に距離をおいて配置することができるので、個別センサによって捕捉検出可能な、ピックアップされるべき物体の画像領域は少なくとも僅かにオーバラップしている。その場合、それぞれ隣接している個別センサによってその都度２回ピックアップされるオーバラップ領域は評価装置において相応の評価アルゴリズムによって再び取り除かれるようにすることができる。

本発明の実施例は図面に図示されておりかつ以下に詳細に説明する。

その際
図１はイメージセンサの構成を第１の作動状態において略示し、
図２は図１のイメージセンサを第２の作動状態において略示している。

図１に図示のイメージセンサ０１は４つの隣接して離間して配置されている個別センサ０２；０３；０４および０６を有している。これらセンサは１つの共通の電子装置回路板０７に実装されている。個別センサ０２；０３；０４および０６のそれぞれに、光学素子０８が配属されている。これら光学素子を通って、ピックアップされるべき物体０９を１つの行に沿って個別センサ０２ないし０６に結像することができる。個別センサ０２；０３；０４および０６、光学素子０８およびピックアップされるべき物体０９は図１に示されているようにそれぞれ１直線上に配置されている。それぞれの光学素子０８にピックアップされるべき物体０９の捕捉検出すべき画像領域が直接相対向している。

その際光学素子０８の特性およびイメージセンサ０１とピックアップされるべき物体０９との間の距離は、一方において基本的にピックアップされるべき物体０９の全体の幅を個別センサ０２ないし０６に結像することができかつ他方において個別センサ０２ないし０６によってそれぞれ捕捉検出可能である画像領域が少なくとも僅かなオーバラップを有しているように選択されている。

個別センサ０２ないし０６のそれぞれは複数の隣接配置されているピクセルから構成されている。これらピクセルはそのジオメトリックな配置に依存して個別に駆動制御されるようになっている。このために、個別の画像領域を選択的に排除して、これにより処理すべき画像データの量を低減することが可能になる。

処理すべき画像データの量を低減する目的でどの画像領域を排除するのかを確定するために、まず、すべてのピクセルが読み出されて、特徴の位置が検出されなければならない。それから捕捉された特徴に基づいて、どのピクセルが読み出されるかが確定される。引き続いて残っているピクセルだけが読み出され、その際それぞれのピクセルは固有の信号を評価ユニットに送出する。

図１に示されている作動状態では、ピックアップされるべき物体０９は２つの重要な特徴１１および１２を支持しており、その存在およびジオメトリックな位置が評価装置によって評価されるものである。ピックアップされるべき物体０９の別の領域は評価にとって重要ではない。この評価課題を簡単な仕方で実施することができるようにするために、個別センサ０２ないし０６のピクセルが選択的に読み出される。個別センサ０６によって結像される、ピックアップされるべき物体０９の画像領域には重要な特徴が存在していないので、個別センサ０６のピクセルは読み出されず、その結果相応の画像領域は完全に排除されている。画像野（イメージフィールド）制限に対する必要なパラメータは評価装置からイメージセンサに予め与えることができる。

個別センサ０４の場合、ピックアップされるべき物体０９の重要な特徴１２が個別センサ０４の真ん中のピクセルによってピックアップされる。これに応じて、個別センサ０４の真ん中のピクセルだけが読み出され、これに対して個別センサ０４の左端および右端に配置されているピクセルは排除される。

重要な特徴１１は物体９に、それがそれぞれ部分的に個別センサ０２および０３によってピックアップされるように置かれている。特徴１１の位置だけが重要であるので、個別センサ０２および０３は、個別センサ０２では左端のピクセルのみが読み出されかつ個別センサ０３では右端のピクセルのみが読み出されるように駆動制御される。個別センサ０２および０３のすべての別のピクセルは読み出されないので、物体０９の相応の画像領域は排除されている。個別センサ０２および０３から供給される画像データがイメージセンサで評価される際に、オーバラップ領域が計算されかつ更に画像データが再計算されて、評価されるべきデータが特徴１１のジオメトリック形状に対応するようにされる。

図２には、イメージセンサ０１が第２の作動状態において図示されている。この作動状態において個別センサ０２ないし０６のすべてのピクセルが読み出されるので、ピックアップされるべき物体０９の全体の幅にわたってある行がピックアップされかつ評価される。その際個別センサ０２ないし０６のピックアップ領域は、イメージセンサ０１のピックアップ領域におけるギャップが全体として排除されるように僅かだけオーバラップしている。しかしイメージセンサはデータ流と一緒に全体の走査行にそれぞれの画素を一回しか後続の評価装置に引き渡さない。

イメージセンサの第３の作動状態において全体の走査行の部分領域においてもサブピクセルの読み出しによって（読み出されるピクセルの間でギャップが放置される）分解能を低減することができる。この場合、全体のイメージセンサ長にわたって読み出される画像領域の起こりうる制限に対して付加的に、重要度が種々に異なっている領域を完全なまたは低減された分解能で読み出すことができる。

イメージセンサは殊に、印刷物の検査のために使用することができる。

イメージセンサの構成の第１の作動状態における略図図１のイメージセンサの第２の作動状態における略図

符号の説明

０１イメージセンサ
０２個別センサ
０３個別センサ
０４個別センサ
０５
０６個別センサ
０７電子装置回路板
０８光学素子
０９ピックアップされるべき物体
１０
１１重要な特徴（ピックアップされるべき物体）
１２重要な特徴（ピックアップされるべき物体）

本発明は、請求項１、２または３の上位概念に記載の電子的なイメージセンサの評価方法に関する。

ＵＳ４００９３８８Ａ号には、それぞれが複数のピクセルを備えている複数の個別センサを有しているイメージセンサが開示されている。それぞれの個別センサには独自の光学素子が配属されている。
本発明の課題は、電子的なイメージセンサの評価方法を提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１、２または３の特徴部分によって解決される。

Claims

光に感応する複数のピクセルを備えた行を有する電子的なイメージセンサ（０１）であって、
それぞれのピクセルは相応のピクセル位置で受信された光入力信号に依存して電気的な出力信号を送出し、該出力信号の強度が光入力信号と相関されかつ評価ユニットにおいて画像情報として評価可能である
形式のものにおいて、
イメージセンサ（０１）は、複数のピクセルを備えた複数の個別に駆動制御可能かつ評価可能な個別センサ（０２；０３；０４；０６）を有しており、前記ピクセルはその長手軸線の方向において隣接してかつそれぞれ相互に離間して配置されており、ここでそれぞれの個別センサ（０２；０３；０４；０６）に、ピックアップされるべき物体（０９）の画像領域を個別センサ（０２；０３；０４；０６）に結像するための固有の光学素子（０８）が配属されておりかつ
すべての個別センサ（０２；０３；０４；０６）は１つの共通の評価装置によって駆動制御されかつ評価される
ことを特徴とする電子的なイメージセンサ。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）は１つの共通の支持体エレメント（０７）に配置されている
請求項１記載の電子的なイメージセンサ。
前記支持体エレメント（０７）は、個別センサ（０２；０３；０４；０６）が実装されている電子装置回路板として実現されている
請求項２記載の電子的なイメージセンサ。
評価装置の駆動制御および評価電子部は少なくとも部分的に電子装置回路板に実装されている
請求項３記載の電子的なイメージセンサ。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）は部分読み出し可能なセンサとして実現されており、その結果画像情報の評価の際個々のピクセルの出力信号は個別センサ（０２；０３；０４；０６）におけるジオメトリックな配置に依存して処理ないし排除することができる
請求項１から４までのいずれか１項記載の電子的なイメージセンサ。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）は部分読み出し可能なエリアセンサとして実現されており、その際該エリアセンサの少なくとも１行がイメージセンサとして駆動制御される
請求項１から５までのいずれか１項記載の電子的なイメージセンサ。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）は部分読み出し可能なカラーエリアセンサとして実現されており、その際該カラーエリアセンサの行対がカラー行センサとして駆動制御される。
請求項１から６までのいずれか１項記載の電子的なイメージセンサ。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）はＣＭＯＳセンサとして実現されている
請求項１から７までのいずれか１項記載の電子的なイメージセンサ。
イメージセンサ（０１）はピックアップされるべき物体（０９）に対して相対的に距離をおいて配置されており、その結果個別センサ（０２；０３；０４；０６）によって捕捉検出可能な、ピックアップされるべき物体（０９）の画像領域は少なくとも僅かにオーバラップしており、その際ライン上のそれぞれの画素は一回だけ評価装置に伝送される
請求項１から８までのいずれか１項記載の電子的なイメージセンサ。
それぞれのピクセルは独自の信号を評価装置に送出する
請求項１記載の電子的なイメージセンサ。
イメージセンサは印刷物の検査のために使用される
請求項１記載の電子的なイメージセンサ。
それぞれの光学素子（０８）はピックアップされるべき物体（０９）の、捕捉検出すべき画像領域に相対向している
請求項１記載の電子的なイメージセンサ。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）、光学素子（０８）およびピックアップされるべき物体（０９）はそれぞれ一直線上に配置されている
請求項１記載の電子的なイメージセンサ。
それぞれ複数のピクセルを備えた複数の個別センサ（０２；０３；０４；０６）の電子的なイメージセンサを評価するための方法において、
少なくとも１つの個別センサ（０２；０３；０４）のピクセルを部分的にだけ読み出し、その結果個々の画像領域は選択的に排除されて、画像データの処理すべき量が低減されるようにする
ことを特徴とする電子的なイメージセンサの評価方法。
少なくとも１つの個別センサ（０２；０３；０４）のピクセルを部分的に読み出す前に、少なくとも１つの個別センサ（０２；０３；０４；０６）のすべてのピクセルを読み出して特徴の位置が検出されるようにしかつその後に、いずれのピクセルが読み出されないかを確定する
請求項１４記載の方法。
少なくとも１つの個別センサ（０２；０３；０４）の依然として残るピクセルを読み出し、ここでそれぞれのピクセルは固有の信号を送出する
請求項１４または１５記載の方法。
これらのデータから特徴（１１；１２）の位置を求める
請求項１４記載の方法。
これらのデータから特徴（１１；１２）の画像領域を低減された分解能によって求める
請求項１４記載の方法。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）の出力信号を、ピックアップされるべき物体（０９）のラインに沿ってピックアップされる画像情報がジオメトリック的に位置正しく処理されるように、お互いに関連付けて評価する
請求項１４記載の方法。
ピックアップされるべき物体（０９）のラインの部分を結像する個別センサ（０２；０３；０４）のピクセルを部分的にのみ読み出す。
請求項１９記載の方法。
排除すべき部分領域をピックアップされるべき物体（０９）の運動に依存して変化する
請求項２０記載の方法。
それぞれのピクセルによって、１つの独自の信号を評価装置に供給する
請求項１４記載の方法。
イメージセンサを印刷物の検査のために使用する
請求項１４記載の方法。
それぞれの光学素子（０８）を物体（０９）の捕捉検出すべき画像領域に直接相対向して配置する
請求項１４記載の方法。
個別センサ（０２；０３；０４；０６）、光学素子（０８）およびピックアップされるべき物体（０９）をそれぞれ一直線上に配置する
請求項２４記載の方法。