JP2013501561A - レーザスキャニングシステムにおける改良またはそれに関連する改良 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(a)ポリゴン面の位置の最適でないタイミング。ポリゴン面が検出器の平面に対して正確に垂直ではないときにクロック信号が開始された場合、画像の垂直のライン全体は垂直方向にシフトされる。
(b)面検出器の電子トリガシステムによって生じたランダムノイズ。スキャンラインの記録のためのクロック信号のトリガが早かったり、または遅かったりする場合、画像の垂直のライン全体は垂直方向にシフトされる。
(c)ポリゴンの面におけるカット深度(cut depth)のばらつき。面のカット深度エラーは、面の中心から回転軸の中心への距離の面の間の偏差である。これらのばらつきの効果は、スキャンラインに周期的な垂直方向のシフトを生じることである。
(d)ポリゴンの面の平面性におけるばらつき。面の間の平面性におけるばらつきが、結果として、スキャンラインにおける周期的なジッタとなる。
(e)ポリゴンの回転速度におけるばらつき。ポリゴンの回転速度は取付け部からのノイズによって影響され得る。ポリゴンの回転速度におけるこれらのばらつきの効果は、スキャンラインにおけるランダムな垂直方向のシフトを生じることである。
レーザスキャニングシステムによって生成されたスキャンされる画像が参照対象物の参照画像を含むように構成された参照対象物を提供するステップと、
参照画像のラインの非繰り返し性のずれから生じるエラーを計算するために、参照画像を処理するステップと、
計算されたエラーに応じて、レーザスキャニングシステムの少なくとも1つの動作パラメータを調整するステップと、
を含む、方法が提供される。
R=r1,r2,..,ri,..,rn,
C=c1,c2,...,cj,...,cm,
ここでRは参照カラム信号であり、
Cは他のカラム信号の1つであり、
nおよびmは信号の長さである
(本実施形態において、全てのカラムは同じ長さ=3072を有するので、m=nである)。
(a)境界条件:p1=(1,1)およびpK=(m,n)。これは、マトリクスの対角線上反対側の隅のセルにおいて始まり、そして終わる整合性の経路を必要とする。すなわち、整合性の経路の開始点および終了点は、シーケンスの最初および最後の点となる必要がある。
(b)単調性(monotonicity):pk=(a,b)の場合、pk−1=(a’,b’)、ここでa−a’≧0およびb−b’≧0。これは、整合性の経路Pにおける点を、時宜にかなって単調に離間させる。すなわち、整合性の経路の座標は増加する必要がある。
(c)継続性(continuity):pk=(a,b)の場合、pk−1=(a’,b’)、ここでa−a’≦1およびb−b’≦1。これは、整合性の経路Pにおける可能なステップを、隣接のセル(対角線上で隣接するセルを含む)に制限する。すなわち、経路は上または左、あるいはそれら両方にのみ進むことができる。
γ(i,j)=d(ri,ci)+min{γ(i−l,j−l),γ(i−l,j),γ(i,j−l)}。
P=(p1,p2,...,pK)
pk=(pkx,pky)は、経路における各点の座標である。
pky=f(pkx) ここで1≦k≦K。
ここでOffset(j)は、各面についてのカラムシフトであり、
k kは画像カラムを表すインデックスであり、
n 画像におけるカラムの数(n=3900)、
j 各面に対応する変数(ここでは1≦j≦16)。
Offset(j)=0.25×(round(Offset(j)))
によって計算されることができる。
Time Delay(ns)=7.57×Offset(j)。
Claims (65)
- 対象物の複数のラインを含むスキャンされる画像を生成するように適合されたレーザスキャニングシステムにおけるジッタエラーを低減する方法であって、
前記レーザスキャニングシステムによって生成された前記スキャンされる画像が参照対象物の参照画像を含むように構成された前記参照対象物を提供するステップと、
前記参照画像のラインの非繰り返し性のずれから生じるエラーを計算するために、前記参照画像を処理するステップと、
計算された前記エラーに応じて、前記レーザスキャニングシステムの少なくとも1つの動作パラメータを調整するステップと
を含む、方法。 - 前記参照対象物は、前記レーザスキャニングシステムのスキャンのラインの方向において周期的である、請求項1に記載の方法。
- 前記参照対象物は、交互に白黒の一連のバンドを含む、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記交互に白黒のバンドは等しく離間されている、請求項3に記載の方法。
- 各バンドの幅は0.25mmから0.75mmの間である、請求項4に記載の方法。
- 前記参照画像は複数のピクセルを含む、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照画像を処理するステップは、参照カラムとして、前記参照画像の1つのカラムを割り当てることを含む、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照カラムは、前記参照画像の中心周囲に位置される、請求項7に記載の方法。
- 前記参照画像を処理するステップは、前記カラムの画像情報を表す1つ以上のカラムについてデータ信号を生成することを含む、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カラムの画像情報は、前記画像の光強度または輝度を含み、前記データ信号はこの光強度または輝度を表す値を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記光強度または輝度は、前記参照画像における各ピクセルの光強度または輝度を含む、請求項6から請求項10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記データ信号は、前記参照画像の各カラムに対して生成される、請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照画像を処理するステップは、前記参照カラムのデータ信号と1つ以上の他のカラムからのデータ信号とを比較することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号は全ての他のカラムのデータ信号と比較される、請求項13に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と他のカラムのデータ信号との比較は、前記信号間の類似性を決定することをさらに含む、請求項13または請求項14に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と他のカラムのデータ信号との比較は、前記信号間のワーピングを決定することを含む、請求項14または請求項15に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と他のカラムのデータ信号との比較は、動的時間伸縮法アルゴリズムを用いることを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と他のカラムのデータ信号との比較は、微分動的時間伸縮法アルゴリズムを用いることを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と他のカラムのデータ信号との比較は、前記参照カラムのデータ信号と前記他のカラムのデータ信号との間のペアワイズ距離を表すマトリクスを生成することを含む、請求項13から請求項18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と全ての他のカラムのデータ信号との各々の比較に対してマトリクスが生成される、請求項19に記載の方法。
- 各カラムの間の前記距離は、ピクセルにより規定され、各信号の対応する点間の距離は、整数のピクセルによって表される、請求項19または請求項20に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と他のカラムのデータ信号との比較は、前記参照カラムのデータ信号の導関数と前記他のカラムのデータ信号の導関数との間のペアワイズ距離を表すマトリクスを生成することを含む、請求項13から請求項18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と全ての他のカラムのデータ信号との各々の比較に対してマトリクスが生成される、請求項22に記載の方法。
- 前記導関数は、前記参照カラムのデータ信号の第1の導関数と、前記他のカラムのデータ信号の各々の導関数との間のペアワイズ距離である、請求項22または請求項23に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と前記他のカラムのデータ信号との間の比較は、前記マトリクスの最短距離経路を表す関数を決定することを含む、請求項13から請求項24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マトリクスの最短距離経路を表す関数の決定は、1つ以上の制約を適用することを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記制約は、前記関数が境界条件基準を満たすことを含み、ここで前記関数の開始点および終点は、シーケンスの最初の点および最後の点である必要がある、請求項26に記載の方法。
- 前記制約は、前記関数が単調性の基準を満たすことをさらに含む、請求項26または請求項27に記載の方法。
- 前記制約は、前記関数が連続性の基準を満たすことをさらに含む、請求項26から請求項28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照画像を処理するステップは、前記参照カラムのデータ信号と前記他のカラムのデータ信号の各々との間の近似の信号シフトを決定することをさらに含む、請求項1から請求項29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記信号シフトは、前記参照画像におけるカラムシフトに対応する、請求項30に記載の方法。
- 前記カラムシフトは、前記参照画像のカラムの擬似周期的なずれから生じるエラーに対応する、請求項31に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と前記他のカラムのデータ信号との間の近似の信号シフトの決定は、前記関数の助変数表示を陽関数形に変換することを含む、請求項30から請求項32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変換は、パラメトリック曲線の横座標の重複を除去することを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記変換は、前記関数の陽関数形の補間を含む、請求項33または請求項34に記載の方法。
- 前記参照カラムのデータ信号と前記他のカラムのデータ信号の各々との間の近似の信号シフトの決定は、前記陽関数によって規定された補間経路と、前記マトリクスにおける参照経路との間の距離を決定することを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記マトリクスにおける参照経路は、前記マトリクスの対角線に対応する、請求項36に記載の方法。
- 前記参照画像を処理するステップは、前記レーザスキャニングシステムのスキャニング要素の同一の部分から生じる全てのカラムのデータ信号について、平均の近似の信号シフトを決定することを含む、請求項1から請求項37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照画像を処理するステップは、回転ポリゴンミラーの同一の面から生じる全てのカラムのデータ信号について、平均の近似の信号シフトを決定することを含む、請求項1から請求項38のいずれか一項に記載の方法。
- 前記計算されたエラーに応じて、前記レーザスキャニングシステムの前記少なくとも1つの動作パラメータを調整するステップは、前記第1または第2のスキャニング要素のキャプチャ時間を調整することを含み得る、請求項1から請求項39のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1または第2のスキャニング要素のキャプチャ時間は、前進および/または遅延される、請求項40に記載の方法。
- 前記第1または第2のスキャニング要素は回転ポリゴンミラーであり、ポリゴンの各々の面は特定のキャプチャ時間を有する、請求項40または請求項41に記載の方法。
- 前記ポリゴンの各々の面についてのキャプチャ時間は、前記スキャニング要素の特定の部分についての前記平均の近似の信号シフトに依存する係数により、参照キャプチャ時間を前進または遅延させることにより決定される、請求項42に記載の方法。
- 前記レーザスキャニングシステムは、コリメート光の光源をさらに備える、請求項1から請求項43のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザスキャニングシステムは、第1および第2のスキャニング要素をさらに含む、請求項1から請求項44のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のスキャニング要素は回転ポリゴンミラーであり、前記第2のスキャニング要素は振動平面ミラーである、請求項45に記載の方法。
- 前記参照対象物は、前記第1のスキャニング要素の後の、前記レーザスキャニングシステムの光学経路内に位置する、請求項45または請求項46に記載の方法。
- 前記コリメート光の光源ならびに前記第1および第2のスキャニング要素を組合わせて、2次元コリメート光スキャンを提供する、請求項45〜47のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のスキャニング要素は、前記第1のスキャニング要素の後に、前記レーザスキャニングシステムの光学経路内に配置され、前記参照対象物は、前記第2のスキャニング要素の後に配置される、請求項45から請求項48のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザスキャニングシステムは、2つの焦点を有するスキャントランスファー手段をさらに備える、請求項1から請求項49のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コリメート光の光源ならびに前記第1および第2のスキャニング要素を組合わせて、見かけの点光源から2次元コリメート光スキャンを提供し、前記見かけの点光源は、前記スキャントランスファー手段の第1の焦点において提供され、対象物は、前記スキャントランスファー手段の第2の焦点において適合され、前記スキャントランスファー手段は、前記見かけの点光源から前記対象物へ、前記2次元コリメート光スキャンを転送する、請求項50に記載の方法。
- 前記対象物は目であり、前記スキャントランスファー手段は、前記見かけの点光源から前記目に、前記2次元コリメート光スキャンを転送する、請求項51に記載の方法。
- 前記スキャン転送手段は、エリプティカルミラー、非球面ミラー、エリプソイダルミラー、対のパラボラミラー、または対の放物面ミラーからなる群より1つを含む、請求項50から請求項52のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザスキャニングシステムはスキャンリレー手段をさらに含む、請求項1から請求項53のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コリメート光の光源、前記第1および第2のスキャニング要素、ならびに前記スキャンリレー手段を組合わせて、見かけの点光源から前記2次元のコリメート光スキャンを提供する、請求項54に記載の方法。
- 前記スキャンリレー手段は2つの焦点を備える、請求項54または請求項55の方法。
- 前記スキャンリレー手段の1つの焦点は、前記スキャントランスファー手段の1つの焦点と一致する、請求項56に記載の方法。
- 前記スキャンリレー手段は、エリプティカルミラー、非球面ミラー、エリプソイダルミラー、対のパラボラミラー、または対の放物面ミラーからなる群より1つを含み得る、請求項54から請求項57のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照対象物は前記スキャントランスファー手段またはスキャンリレー手段のうちの1つに位置する、請求項54から請求項58のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザスキャニングシステムによって生成されるスキャンされた画像は、前記対象物の画像および前記参照対象物の参照画像を含む、請求項1から請求項59のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対象物の画像および前記参照対象物の参照画像は、前記スキャンされた画像において、互いに隣接して生じる、請求項60に記載の方法。
- 参照対象物を含むレーザスキャニングシステムのためのミラー。
- 前記参照対象物は、前記レーザスキャニングシステムのスキャンのラインの方向において周期的である、請求項62に記載のミラー。
- 前記参照対象物は、交互に白黒の一連のバンドからなる、請求項63に記載のミラー。
- 前記ミラーは、エリプティカルミラー、非球面ミラー、エリプソイダルミラー、対のパラボラミラー、または対の放物面ミラーであってよい、請求項62から請求項64のいずれか一項に記載のミラー。
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