JP2008064624A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で容易に入手できる撮像素子を用いて、高速で連続的に移動する対象物を撮像して画像化する撮像方法及び撮像装置を提供する。
【解決手段】エリアセンサ１１は、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳエリアセンサのラインを、対象物の移動方向と逆の方向に一定時間Ｔ毎に切り替えながら第１ラインから最終ラインまで順にスキャンを行い、最終ラインのスキャンが終了すると、第１ラインに対向する位置へ対象物の未スキャン領域が移動するまでスキャンを休止する。そして、対象物の未スキャン領域が第１ラインに対向すると、前記スキャン工程を開始し、これらの工程を繰り返し行うことで、対象物の連続した画像を取得する。
【選択図】図５

Description

本発明は、高速で連続的に移動する対象物を撮像して画像化する撮像装置及び撮像方法に関する。

製造ラインを連続して高速に流れる対象物、例えば書籍のようなオフセット印刷物・フィルム・樹脂板など、の検査には、撮像素子としてＣＣＤラインセンサを備えたラインカメラが従来使用されている。ラインカメラは、高速で移動する対象物の主走査方向の画像をＣＣＤラインセンサでスキャン（撮像）し、対象物が一定距離移動する毎にＣＣＤラインセンサがスキャンした画像を読み出して、各画像を順番に並べていくことにより全体の画像を形成させて出力する。

また、ＣＣＤラインセンサを用いた検査装置としては、例えば、高速で走行するウエブ（輪転印刷用の巻き取り紙）に印刷されたカラーの絵柄をプリズムによりＲ、Ｇ、Ｂの画像に分光させて、各色の画像を高速型モノクロＣＣＤで撮像することで印刷汚れを正確に検出する印刷物の汚れ検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２４１３５７号公報（第３−４頁、第１−５図）

ＣＣＤラインセンサは、受光素子で発生した電荷が所定のタイミングで転送用素子に移動され、転送用素子に移動された電荷がバケツリレーのように隣の転送用素子に順次移動されて、一番端の転送用素子から１ラインの画像データが１画素ずつ取り出される。そのため、１ライン分のデータ（蓄積電荷）を全て読み出してしまわないと次のデータを読み出すことができず、ＣＣＤラインセンサで画像を撮像するためには、ある程度の時間が必要である。また、１ラインの画素数が多いＣＣＤラインセンサほど、データの読み出しに時間が必要である。

一方、オフセット印刷物・フィルム・樹脂板などの製造ラインでは、近時、対象物の移動速度が更に高速化されつつあるが、対象物の移動速度がＣＣＤラインセンサの動作時間よりも高速であると、ＣＣＤラインセンサを備えたラインカメラでの撮像が間に合わなくなり、対象物を検査できない場合があった。

この問題を解決するためには、画素数が少なく短時間でデータの読み出すことができるＣＣＤラインセンサを複数使用する必要がある。しかしながら、ＣＣＤラインセンサは、コピー・ＦＡＸ・スキャナなど多画素化のニーズが強い商品に主に使用され、画素数が少ないＣＣＤラインセンサを使用する商品が少なくなっているため、画層数が少ないＣＣＤラインセンサの生産量が減少している。また、画素数が少ないＣＣＤラインセンサは主として特殊用途向けに製造されているため、民生用途向けのものに比べて非常に高価であるという問題があった。

そこで、本発明は、高速で連続的に移動する対象物を確実に撮像することができる撮像装置及び撮像方法を安価に提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。

（１）副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像装置であって、
主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子と、
前記エリア型撮像素子の複数のライン状撮像エリアを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ライン状撮像エリアに前記対象物を連続的に撮像させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、撮像装置は副走査方向の１画素毎にライン状撮像エリアを切り替えながら副走査方向に移動する対象物を撮像する。したがって、ライン状撮像エリアの切り替え速度を対象物の移動速度に応じて変化させることで、各ライン状撮像エリアで対象物の主走査方向の画像を確実に撮像することができる。また、各ライン状撮像エリアが撮像した画像を所定の順番に並べることで、対象物の連続的な画像を得ることができる。さらに、ライン状撮像エリアの切り替えは、副走査方向側の一方の端部（第１ライン）から他方の端部（最終ライン）へ順番に１画素毎に行う方式を採用することができる。この場合、最終ラインの撮像が終了すると撮像を一旦休止して、対象物の未撮像領域が第１ラインで撮像できる位置に移動したとき第１ラインから撮像を再開するように設定することができる。また、最終ラインで撮像を終了した後、第１ラインで対象物の未撮像領域を撮像するまでの間もいずれかのラインで撮像を継続するようにしても良い。この場合、撮像した画像は、廃棄しても良いし、別の用途に使用しても良く、例えば、対象物の色調などの補正に使用することができる。

（２）副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像装置であって、
主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子と、
前記エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、前記対象物の移動方向と逆方向に、撮像するライン状撮像エリアを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ライン状撮像エリアに前記対象物を連続的に撮像させ、
前記最終ラインの撮像が終了すると、前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインで撮像できる位置に移動するまで撮像を休止させ、
前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインの撮像可能位置に移動すると、再度前記第１ラインから順に撮像を実行させて、前記エリア型撮像素子に撮像と休止を繰り返し実行させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、エリア型撮像素子の副走査方向の画素毎に撮像するライン状撮像エリアを切り替えながら対象物を撮像することができるので、例えば小型のライン型撮像素子の代用として小型のエリア型撮像素子を使用することで、対象物の連続的な画像を高速に撮像することができる。また、一定時間毎（副走査方向の画素毎）に撮像するラインを切り替えるローリングシャッタ方式のＣＭＯＳエリアセンサは入手が容易で安価であるので、安価かつ容易に本装置を実現することができる。

（３）副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像装置であって、
主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子と、
前記対象物の移動方向と同方向に、前記エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、前記対象物の移動速度よりも速い速度で副走査方向の１画素毎に撮像するライン状撮像エリアを切り替えながら、各ライン状撮像エリアに前記対象物を連続的に撮像させ、
前記最終ラインの撮像が終了すると、前記第１ラインから前記最終ラインまで順に繰り返し撮像を実行させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、エリア型撮像素子のラインを対象物の移動方向と同方向に切り替えて撮像するので、撮像順に画像を並べて利用することができないが、各画像の並べる順番を変えて重複する画像を取り除くことで、対象物の連続的な画像を得ることができる。したがって、（２）と同様に、対象物の連続的な画像を高速に撮像することができる。

（４）主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子で、副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像方法であって、
前記エリア型撮像素子の複数のライン状撮像エリアを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ライン状撮像エリアで前記対象物を連続的に撮像することを特徴とする。

この構成においては、（１）と同様の効果を得ることができる。

（５）主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子で、副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像方法であって、
前記対象物の移動方向と逆方向に、エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、撮像するラインを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ラインで前記対象物を連続的に撮像する撮像工程と、
前記最終ラインの撮像が終了すると、前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインで撮像できる位置に移動するまで撮像を休止する休止工程と、
前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインの撮像可能位置に移動すると、前記撮像工程を開始する再開工程と、を備え、これらの工程を順番に繰り返すことを特徴とする。

この構成においては、（２）と同様の効果を得ることができる。

（６）主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子で、副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像方法であって、
前記対象物の移動方向と同方向に、エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、対象物の移動速度よりも速い速度で副走査方向の１画素毎に撮像するラインを切り替えながら、各ラインで前記対象物を連続的に撮像する撮像工程と、
前記最終ラインの撮像が終了すると、再度前記第１ラインから前記撮像工程を開始する工程と、を備え、これらの工程を順番に繰り返すことを特徴とする。

この構成においては、（３）と同様の効果を得ることができる。

本発明の撮像装置は、一定速度で連続的に移動する対象物を、汎用的で安価なローリングシャッタ方式のＣＭＯＳエリアセンサのようなエリア型撮像素子を用いて、主走査方向の画像を撮像するライン状撮像エリアを所定のタイミングで切り替えながら撮像する。そのため、確実に対象物の画像を連続的に撮像することができ、また、従来の装置よりも低コストで高速スキャンが可能な撮像装置及び撮像方法を提供することができる。

以下の説明では、オフセット輪転機において印刷紙面の欠陥を検査する印刷欠陥検査装置に本発明の撮像装置を適用した例を挙げて説明するが、本発明の適用分野はこれに限るものではなく、連続的に一定速度で移動する対象物を連続的に画像化する分野や、従来ラインエリアセンサが用いられている分野に適用できる。例えば、印刷物の品質検査装置、用紙・フィルムなどの品質検査装置等で対象物の画像を撮像する装置に適用できる。

なお、従来の印刷欠陥検査装置は、ＣＣＤラインセンサで印刷物を読み取って画像化し、基準紙の画像データと比較して、その差異に基づいて、印刷物のインキ・油・水だれなどによる汚れ、インキ量の変動による濃度変化、インキかすれや版磨耗などによる白抜けなどの各種印刷不良を検出する。

また、以下の説明で主走査方向とは対象物の幅方向であり、副走査方向とは対象物の送り方向である。

図１は、オフセット輪転機の概観図である。オフセット輪転機１０１は、給紙装置１０２にセットされたロール紙Ｒから連続紙Ｐを供給し、印刷ユニット１０３でブラック・シアン・マゼンタ・イエローの順に印刷を行い、ドライヤ１０４で連続紙Ｐを加熱して乾燥させる。そして、冷却胴１０５で連続紙Ｐを冷却して、アジャストローラ１０６でカットオフ調整を行い、ウェッブガイド装置１０７で連続紙Ｐの蛇行補正を行って、撮像装置２ａ，２ｂで印刷紙面の両面の欠陥検査を行うと、三角板１０８で連続紙Ｐを所定のサイズに折り曲げる。

図２は、本発明の実施形態に係る撮像装置を備えた印刷欠陥検査装置の概略構成を示したブロック図である。印刷欠陥検査装置１は、撮像装置２、基準画像メモリ３、差分回路４、エッジ画像生成回路５、エッジマスク回路６、比較回路７、及び欠陥報知回路８を備えている。撮像装置２は、印刷紙面の画像をスキャンして読み取った画像を出力する。基準画像メモリ３は、撮像装置２がスキャンした良品の印刷紙面の画像を基準画像として記憶する。差分回路４は、撮像装置２がスキャンした印刷紙面の画像と、基準画像メモリ３が記憶する基準画像との差を計算する。エッジ画像生成回路５は、印刷紙面のエッジ画像を作成する。エッジマスク回路６は、エッジ画像生成回路５が作成したエッジ画像を用いて、印刷紙面の空間的な動きに対して変動しやすい部分に対してマスクをかけて変動分をキャンセルする。比較回路７は、エッジマスク回路６からの出力に基づいて画像の欠陥を判定する。欠陥報知回路８は、比較回路７が画像の欠陥を検出した場合、ユーザに欠陥があったことを報知する。印刷欠陥検査装置１は、上記のような構成により、汚れ・濃度変化・白抜けなど印刷紙面の各種の欠陥を判定する。

次に、撮像装置２の概略構成について説明する。図３は、撮像装置の概略構成を示したブロック図である。図３に示すように、撮像装置２は、レンズ１０、ＣＭＯＳエリアセンサ１１、ドライバ１２、画像処理回路１３、メモリ１４、及び出力回路１５を備えている。レンズ１０は、対象物の画像をＣＭＯＳエリアセンサ１１上に結像する。ＣＭＯＳエリアセンサ１１は、マトリックス状に受光素子が配置されたｍ行ｎ列構成のローリングシャッタ方式の撮像素子であり、一定時間Ｔ毎にスキャンするライン（行）を切り替えながら対象物の画像を読み取って電気信号に変換して画像データを出力する。ドライバ１２は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の動作を制御する。画像処理回路１３は、ドライバ１２の動作タイミング信号を出力するとともに、ＣＭＯＳエリアセンサ１１から出力された対象物の画像に対してＡ／Ｄ変換や圧縮などの処理を行って、この画像データをメモリ１４に記憶させる。また、画像処理回路１３は、メモリ１４に一定量の画像データが蓄積されると、メモリ１４から画像データを読み出して各画像データを合成して連続的な画像のデータを出力する。出力回路１５は、画像処理回路１３から出力された画像データを基準画像メモリ３または差分回路４へ出力する。

ここで、ＣＣＤラインセンサとＣＭＯＳエリアセンサとの構造の違いについて説明する。図４は、ＣＣＤラインセンサ及びＣＭＯＳエリアセンサの概略の構造図である。図４（１）に示すように、ＣＣＤラインセンサ２１は、直線状に１列に並んだ複数の受光素子２２と、この受光素子２２に隣接した複数の転送用素子２３と、を備えている。ＣＣＤラインセンサ２１では、受光素子２２で発生した電荷は所定のタイミングで転送用素子２３に移動され、転送用素子２３に移動された電荷がバケツリレーのように隣の転送用素子２３に順次移動されて、一番端の転送用素子２３ｅから１ラインの画像データが１画像ずつ取り出される。このように、ＣＣＤラインセンサ２１は、受光素子２２と転送用素子２３とによって、撮像と撮像した画像データの転送を同時に行うことができるので、１ライン分のデータを全て読み出してしまわないと次のデータを読み出すことかできないという制限はあるが、１ラインの受光素子で対象物の画像を順次撮像することができる。

一方、図４（２）に示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ３１は、マトリックス状に並んだ複数の受光素子３２の各々にゲートの役割をするＣＭＯＳトランジスタ３３が接続した構造であり、各ＣＭＯＳトランジスタ３３の動作を水平シフトレジスタ３４及び垂直シフトレジスタ３５から出力する信号で制御することで、任意の受光素子３２を選択して電荷を取り出すことができる。ＣＭＯＳエリアセンサ３１は、ＣＣＤラインセンサ２１と異なり転送用素子２３を備えていないので、各受光素子３２の電荷を転送中に撮像を行うことができない。

そこで、本発明では、主走査方向をスキャン（撮像）するＣＭＯＳエリアセンサの各ラインを一定時間毎（副走査方向の所定画素毎）に、順次切り替えながら対象物の撮像を行う。以下、その詳細について説明する。なお、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳエリアセンサを使用することで、主走査方向のｎ個の受光素子によって構成されるライン（ライン状撮像エリア）の副走査方向への切り替えを一定時間毎に容易に行うことができる。

［第１実施形態］
撮像装置２の印刷紙面のスキャン動作について説明する。図５は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための概念図である。ここで、ＣＭＯＳエリアセンサ１１はｍ×ｎ個の受光素子がマトリックス状に配列された構成であるが、以下の説明では、図５（１）に示すように一例として、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の一部である４×ｎ個の受光素子を使用して１ライン（行）単位で対象物の画像を撮像して、順次撮像するラインを切り替える方式について説明する。図５（１）には、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の４×ｎ個の受光素子列を示している。なお、本発明では、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の更に複数のライン（行）を使用するようにしても良い。

ＣＭＯＳエリアセンサ１１は、ローリングシャッタ方式のエリアセンサであり、図５（１）に示した４ラインの番号順（対象物の移動方向と逆の方向）に一定時間Ｔ毎に、つまり副走査方向の所定サイズの画素をスキャンする毎にラインを切り替えながら、副走査方向に移動する対象物をスキャンする。各ラインのｎ個の受光素子は、スキャン動作が開始されるとほぼ同時に撮像を開始する。図５（２）は、対象物１２の移動の様子を示しており、図５（２）Ａ〜Ｈは、対象物が同図の上から下の方向へ等速で移動している様子を示している。

ここで、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインの画素幅（視野高さ）をｄ（ｍｍ）とし、対象物（印刷紙）の移動速度をａ（ｍｍ／秒）、第１〜第４ラインの各スキャン時間をＴ（秒）とし、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインのスキャン速度をｂ＝ｄ／Ｔ（ｍｍ／秒）とする。また、詳細は後述するが、第４ラインがスキャンを終了してから第１ラインがスキャンを開始するまでに非動作期間（ブランク期間）を空ける必要があり、このブランク期間Ｓの長さをｓ（秒）とする。

図５（２）Ａに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第１ラインは、第１ラインの画素幅ｄの領域と、対象物がＴ（秒）間に移動するａＴ（ｍｍ）の領域と、を１画素としてスキャンする。したがって、第１ラインのスキャン開始時における対象物の位置を基準位置（０（ｍｍ））とした場合、第１ラインは、副走査方向の長さが画素幅ｄよりも長い領域である基準位置からｄ＋ａＴ（ｍｍ）までの領域をスキャンする。

図５（２）Ｂに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第２ラインは、第１ラインがスキャンを終了すると同時にスキャンを開始する。第２ラインのスキャン開始位置は、基準位置からｄ＋ａＴ（ｍｍ）離れた位置となる。第２ラインは、第１ラインと同様にＴ（秒）間に、第２ラインの視野高さｄの領域とａＴ（ｍｍ）の領域とを１画素としてスキャンする。したがって、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第２ラインは、ｄ＋ａＴ（ｍｍ）から２（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）までの領域をスキャンする。

同様に、図５（２）Ｃに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第３ラインは２（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）から３（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）までの領域を１画素としてスキャンし、図５（２）Ｄに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第４ラインは、３（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）から４（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）までの領域を１画素としてスキャンする。

図５（２）Ｅに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第４ラインがスキャンを終了した時点では、第４ラインの上端部は基準位置から４（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）移動した位置に対向しており、第１ラインの下端部は基準位置から２（ｄ＋ａＴ）＋ａＴ（ｍｍ）移動した位置、つまり第３ラインがスキャンした部分に対向しているので、この位置から第１ラインがスキャンを開始すると非効率である。そのため、撮像装置２では、スキャン動作を行わないブランク期間を設けて、対象物が移動してＣＭＯＳエリアセンサ１１の第１ラインが対象物の未スキャン領域である４（ｄ＋ａＴ）（ｍｍ）の位置に対向するとスキャンを開始させる。

ここで、図５（２）Ｅに示す位置から図５（２）Ｇに示す位置まで対象物がｓ秒間に移動する距離は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の４ライン分の長さである４ｄ（ｍｍ）であり、対象物は速度ａで移動している。したがって、ブランク期間Ｓは、Ｓ＝４ｄ／ａになる。また、ＣＭＯＳエリアセンサ１１のｍライン分を使用してスキャン動作を行った場合には、ブランク期間ＳはＳ＝ｍｄ／ａとなる。

このように、本発明の撮像装置２では、上記のように各ラインで一定時間Ｔずつ（１画素ずつ）スキャン動作を行う工程と、ブランク期間Ｓだけスキャンを休止する工程と、センサ１１の第１ラインが対象物の未スキャン領域の位置に対向するとスキャンを開始させる工程と、を繰り返し行うことで、印刷紙面（対象物）の連続した画像を取得することができる。また、一定周期毎にスキャンを休止させる仕様のＣＭＯＳエリアセンサを用いることができる。

なお、上記の説明では、撮像装置２がスキャン動作を行わないブランク期間を設けるように設定した場合について説明したが、本発明の撮像装置では、ブランク期間を設けずに、例えばセンサ１１の第４ラインがスキャンを完了すると、続いてセンサ１１の第１ライン及び第２ラインで対象物をスキャンするように設定することも可能である。この場合、センサ１１の第１ライン及び第２ラインでスキャンしたデータは、使用せずに廃棄しても良いし、対象物を撮像したデータを用いて、例えば色調補正など別の用途に使用するようにしても良い。また、センサ１１の各ラインの端部近傍で別の部位を撮像して、別の用途に使用することも可能である。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る撮像装置の動作について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための概念図である。以下の説明では、一例として第１実施形態と同様に４×ｎ個の受光素子を使用して１ライン（行）単位で対象物の画像を撮像して、順次撮像するラインを切り替える方式について説明する。なお、図６（１）に示したＣＭＯＳエリアセンサ１１は、説明の都合上、図５（１）に示したＣＭＯＳエリアセンサ１１と各ラインの画素幅ｄが異なる長さになっている。

ＣＭＯＳエリアセンサ１１は、ローリングシャッタ方式のエリアセンサであり、図６（１）に示した４ラインの番号順（対象物の移動方向と同方向）に一定時間Ｔ毎に切り替えながら、つまり副走査方向の所定サイズの画素をスキャンする毎にラインを切り替えながら、副走査方向に移動する対象物をスキャンする。各ラインのｎ個の受光素子は、スキャン動作が開始されるとほぼ同時に撮像を開始する。図６（２）は、対象物１２の移動の様子を示しており、図６（２）Ａ〜Ｈは、対象物が図における上から下へ等速で移動している様子を示している。なお、図６には、説明を簡略化するために、４ライン構成のＣＭＯＳエリアセンサ１１を示したが、ＣＭＯＳエリアセンサの更に複数のラインを使用するようにしても良い。

ここで、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインの画素幅（視野高さ）をｄ（ｍｍ）とし、対象物（印刷紙）の移動速度をａ（ｍｍ／秒）、第１、第２、第３、第４ラインの各スキャン時間（単位時間）をＴ（秒）とする。また、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインは画素幅ｄ（ｍｍ）の領域をスキャンし、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインの切り替え速度ｂは、対象物（印刷紙）の移動速度ａよりも速い速度に設定されている。ＣＭＯＳエリアセンサ１１の対象物をスキャンするラインが切り替わると、対象物は単位時間Ｔの間にＣＭＯＳエリアセンサ１１の画素幅ｄの１／２ずつ移動する。したがって、この例ではＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインの切り替え速度はｂ＝ｄ／２Ｔ（ｍｍ／秒）である。

図６（２）Ａに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１はスキャンを開始すると、まず第１ラインで対象物の副走査方向の長さｄ（ｍｍ）の領域を１画素としてスキャンする。この領域を領域４，５とする。対象物は、単位時間ＴにＣＭＯＳエリアセンサ１１の画素幅ｄの１／２だけ移動するので、図６（２）Ｂに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第２ラインは、対象物の領域３，４を１画素としてスキャンする。同様に、図６（２）Ｃに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第３ラインは対象物の領域２，３を１画素としてスキャンし、図６（２）Ｄに示すように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の第４ラインは対象物の領域１，２を１画素としてスキャンする。ＣＭＯＳエリアセンサ１１では、第４ラインのスキャンが終了すると、休止せずに続けて第１ラインがスキャンを行う。すなわち、図６（２）Ｅに示すように、第１ラインは対象物の領域８，９を１画素としてスキャンする。続いて、図６（２）Ｆに示すように第２ラインは、対象物の領域７，８を１画素としてスキャンし、図６（２）Ｇに示すように、第３ラインは対象物の領域６，７を１画素としてスキャンする。また、図６（２）Ｈに示すように、第４ラインは対象物の領域５，６を１画素としてスキャンする。

以上の結果を表にまとめると以下のようになる。

ＣＭＯＳエリアセンサ１１は、対象物の移動方向と同方向にラインを切り替えながらスキャンを行うので、スキャンした画像をそのまま並べると対象物の連続的な画像が得られない。しかし、スキャンしたデータを４ライン毎にライン番号を降順に並べ替えて重複する部分を削除すると、対象物の連続的な画像が得られる。すなわち、以下の表のようになる。

したがって、以上の結果から、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインがスキャンしている対象物の位置が連続的に一定のピッチで移動していることがわかる。このことは、本方式によって通常のラインセンサでスキャンしているのと同じ効果を得られることを示している。また、上記の例では、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインがスキャンする領域は半分ずつ重なっているが、対象物の移動速度やＣＭＯＳエリアセンサ１１の各ラインの切り替え速度（スキャン速度）ｂを変更することで、重複する領域面積を変えることができる。

また、ＣＭＯＳエリアセンサ１１でスキャンした画像を画像処理回路１３で画像処理してメモリ１４に蓄積し、対象物の画像データを出力する際には、スキャンしたデータをスキャン回数が同じデータ毎にライン番号の降順に並べ替えて出力することで、対象物の連続的な画像を出力することができる。

ここで、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る撮像装置で使用するＣＭＯＳエリアセンサは、リニアＣＣＤのような小型のライン型撮像素子の代用として小型のものを使用することで、さらに高速に対象物の画像を撮像することができる。しかし、この場合には、対象物のサイズによっては、ＣＭＯＳエリアセンサの主走査方向（幅方向）の撮像範囲が狭いために、対象物の全体を撮像できないことがある。そこで、このような場合には、撮像装置を以下のように構成すれば良い。図７は、撮像範囲を拡げた撮像装置の構成を示した概観図である。図７（１）に示すように、複数の撮像装置２を主走査方向に、各撮像装置２の撮像範囲の一部が重複するように、所定の間隔で配置すると良い。そして、各撮像装置２が、同時に上記のいずれかの方法を実行して対象物の撮像を行うように設定すると良い。また、このように構成した場合には、各撮像装置２が出力した画像を合成して対象物の全体の画像を出力する画像合成回路９を設けると良い。この画像合成回路９により各撮像装置２の撮像範囲の重複部分を調整しておくことで、各撮像装置２の取り付け誤差などを補正した対象物の全体の画像を取得できる。

また、図７（２）に示すように、１台の撮像装置２の内部に複数のレンズ１０及びＣＭＯＳエリアセンサ１１を設けるようにしても良い。この場合も、各ＣＭＯＳエリアセンサ１１の撮像範囲の一部が重複するように、所定の間隔でレンズ１０及びＣＭＯＳエリアセンサ１１を配置すると良い。そして、各ＣＭＯＳエリアセンサ１１が、同時に上記のいずれかの方法を実行して対象物の撮像を行うように設定すると良い。また、ドライバ１２の駆動能力に応じて、各ＣＭＯＳエリアセンサ１１を１つのドライバ１２で一括して駆動するようにしても良いし、また複数のドライバ１２で各ＣＭＯＳエリアセンサ１１を駆動するようにしても良い。また、各ＣＭＯＳエリアセンサ１１が出力した画像データは、画像処理回路１３で合成処理を行うようにすると良い。このように構成することで、対象物の撮像範囲が広い場合でも、安価な構成で容易に全体を撮像することができる。

なお、スキャン速度（各ラインの副走査方向への切り替え速度）ｂをこの対象物の移動速度ａに比例して変化させることにより、対象物の移動速度ａに依存せずに対象物の画像を連続的に撮像することができる。また、エリアセンサの主走査方向をスキャンするラインの副走査方向への切り替え方法は、上記の第１実施形態及び第２実施形態に限るものではなく、他のパターンでラインが切り替わるようにしても良い。例えば、主走査方向をスキャンするラインを１つおきに副走査方向へ切り替わるようにしても良い。

以上のように、本発明の撮像装置は、連続的に高速で移動する対象物の画像を安価な構成で確実に撮像することできるので、本発明の撮像装置を印刷欠陥検査装置に適用することで、オフセット輪転機で高速印刷した印刷紙面であっても確実に欠陥を検出することができる。

連続的に一定速度で移動する対象物を連続的に画像化する分野、従来ラインエリアセンサが用いられている分野、例えば、印刷物の品質検査装置、用紙、フィルムなどの品質検査装置等の分野に適用できる。

オフセット輪転機の概観図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置を備えた印刷欠陥検査装置の概略構成を示したブロック図である。 撮像装置の概略構成を示したブロック図である。 ＣＣＤラインセンサ及びＣＭＯＳエリアセンサの概略の構造図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための概念図である。 本発明の第２実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための概念図である。 撮像範囲を拡げた撮像装置の構成を示した概観図である。

符号の説明

２−撮像装置、１０−レンズ、１１−ＣＭＯＳエリアセンサ、
１２−ドライバ、１３−画像処理回路、１４−メモリ、１５−出力回路

Claims (6)

1. 副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像装置であって、
   主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子と、
   前記エリア型撮像素子の複数のライン状撮像エリアを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ライン状撮像エリアに前記対象物を連続的に撮像させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像装置であって、
   主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子と、
   前記エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、前記対象物の移動方向と逆方向に、撮像するライン状撮像エリアを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ライン状撮像エリアに前記対象物を連続的に撮像させ、
   前記最終ラインの撮像が終了すると、前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインで撮像できる位置に移動するまで撮像を休止させ、
   前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインの撮像可能位置に移動すると、再度前記第１ラインから順に撮像を実行させて、前記エリア型撮像素子に撮像と休止を繰り返し実行させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
3. 副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像装置であって、
   主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子と、
   前記対象物の移動方向と同方向に、前記エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、前記対象物の移動速度よりも速い速度で副走査方向の１画素毎に撮像するライン状撮像エリアを切り替えながら、各ライン状撮像エリアに前記対象物を連続的に撮像させ、
   前記最終ラインの撮像が終了すると、前記第１ラインから前記最終ラインまで順に繰り返し撮像を実行させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子で、副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像方法であって、
   前記エリア型撮像素子の複数のライン状撮像エリアを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ライン状撮像エリアで前記対象物を連続的に撮像することを特徴とする撮像方法。
5. 主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子で、副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像方法であって、
   前記対象物の移動方向と逆方向に、エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、撮像するラインを副走査方向の１画素毎に切り替えながら、各ラインで前記対象物を連続的に撮像する撮像工程と、
   前記最終ラインの撮像が終了すると、前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインで撮像できる位置に移動するまで撮像を休止する休止工程と、
   前記対象物の未撮像領域が前記第１ラインの撮像可能位置に移動すると、前記撮像工程を開始する再開工程と、を備え、これらの工程を順番に繰り返すことを特徴とする撮像方法。
6. 主走査方向の所定領域を撮像するライン状撮像エリアが副走査方向に複数設定されたエリア型撮像素子で、副走査方向に移動する対象物を連続的に撮像する撮像方法であって、
   前記対象物の移動方向と同方向に、エリア型撮像素子の第１ラインから最終ラインまで順に、対象物の移動速度よりも速い速度で副走査方向の１画素毎に撮像するラインを切り替えながら、各ラインで前記対象物を連続的に撮像する撮像工程と、
   前記最終ラインの撮像が終了すると、再度前記第１ラインから前記撮像工程を開始する工程と、を備え、これらの工程を順番に繰り返すことを特徴とする撮像方法。

Images