JP2540707B2 - 改良されたｔｄｉ検査用照明システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本願は、機械による観察技術に関し、そしてさらに詳
しくは高速自動ビデオ検査に関する。本願は、特に、
布、紙、マイラ、シート状金属等の連続したウエッブ状
材料の自動ビデオ検査に適用することが可能であり、特
にこのような材料を引用して説明するが、本願は、標本
が一連の検査用カメラの視野を通過するものであれば、
標本が連続でも個々に分かれていてもいわゆる連続して
動く標本の検査に適用でき、また比較的低水準の照明を
使用するシステム等にも広く適用することができる。

機械による観察システムは、高速ビデオ検査を確立し
て工業上確固たる地位を得ている。このような機械によ
る観察システムは、一般に、標本を照明する照明システ
ムと、標本から反射される光を検知するカメラとから構
成されている。カメラによって受け入れられた映像から
デジタル化された映像が形成される。この映像を表わす
データは、さらにあらかじめ定められた標本の物理的特
性と照合されて標本の受容可否の判定に利用される。

初期の領域配列ビデオ検査システムは、典型的には、
検査用カメラの視野に入り、一般に均一な連続体の標本
の検査に適用された。これらのシステムは、単一の照明
期間で充分な照明を採用した。さらに他の初期のシステ
ムは、インデックスカメラを使用していた。このカメラ
は、大きい通常は平面状の標本の細かい部分についてそ
の数を漸進的に増加させて標本の一連の映像を完成する
ものである。

実質的な製品がウエッブ状またはシート状材料の連続
した流れとして生産される。前述のシステムは相当な数
の検査は充分適しているが、高速で動くウエッブ状材料
の連続した流れの矛盾のない詳細な検査映像を得る手段
ではない。このような材料の自動化された検査を行う初
期の試みは、連続した照明を併用したライン走査カメラ
に依存していた。ストロボスコープシステムもまた利用
されたが、このシステムは強力な照明の期間を必要とし
た。それゆえ、ウエッブ状材料の連続した流れに対して
詳細な高速ビデオ検査を可能にし、または広範囲の標本
に対して、従来の不充分な照明強度でも改善された画像
精度および画像強度を得ることができるシステムの提供
が望まれる。

最近、カメラ、特にチャージ・カップルド・デバイス
（Charge coupled device（CCD））カメラの進歩によ
り、米国特許第4,922,337号および米国特許第4,949,337
号に記載されているような遅延時間集積化（time delay
integration（TDI））技術がもたらされた。TDIは、CC
D素子の列が連続したウェッブまたは他の標本の広がる
方向に対して垂直に配列されたCCD配列を使用する。連
続した光源からの光が、標本の一般に線状の断面からCC
D素子の１つの列に反射する。その列で得られた画像デ
ータは、CCD配列中の次の平行な素子の列にシフトさ
れ、そこで標本の同じ断面から反射した付加的な光束が
集積化される。したがって、標本の単一の断面による低
い光度の影響が繰返し得られる。その結果、得られる結
合された映像は実質的なノイズ要素を平均化し、捉えた
映像中に改善されたシグナル対ノイズ比を与える。この
ことにより、ウエッブまたは他の標本を横断する連続し
た一連の高い精度を有する線状画像を得ることができ
る。

前述のTDI技術は実質的な改良を与えるものである
が、一方幾つかの不利益もある。より慣用的なビデオ検
査システムと同様に、TDI検査技術も照明技術より数値
処理に集中する。従来の技術は、それぞれの線状断面画
像のある種の“ボケ”を増進する。しばしば同じシステ
ムによって異なる品位のウエッブまたは全く異なったウ
エッブ状材料を検査することがある。同様に、ウエッブ
でないシステムでは種々の機会に著しく異なった標本に
遭遇する。このような場合、反射率の差異を補償しなけ
ればならない。このことは典型的には検査用アルゴリズ
ム・ソフトウエアの中で補償することにより達成され
る。これにも限界があり、すなわち絶対的光感度の限界
はCCDに固有であり、一旦感度のしきい値を超えると情
報は失われ、補償は不可能になる。

慣用的な照明において、照明強度を変えることもまた
可能であるが、白熱光光源には固有の色温度変化があ
り、蛍光光源を効果的に改善するための厳密な周波数ま
たは電流の調節は困難かつ高価である。

本発明は、上述のすべての問題およびその他の問題を
解決する新規かつ改良されたビデオ検査および照明シス
テムを目的とし、改良された完全性を有し、ウエッブ状
材料その他の標本の流れの連続検査を可能にするビデオ
検査システムを提供する。

発明の要旨 改良された照明ビデオ検査システムは、発光素子の配
列を有している。該配列中の発光素子は、一個以上の分
離したサブセットとして制御できるように固定されてい
る。関連した標本の前記配列に対する線速度を表わす信
号がコントローラへ送られる。次いで、該コントローラ
は、発光素子を短時間、選択的に発光させる。該発光素
子配列の発した光は、標本に露光したのち、感光トラン
スジューサ配列に受け入れられる。該トランスジューサ
配列中のトランスジューサの列は連続したウエッブ状材
料または他の標本と同調している。

本願の他の態様によれば、標本に対して感光トランス
ジューサの反対側に複数の発光素子を配置することによ
って付加的なバック・ライティング（back lighting）
を得ることができる。

本願の効果は、シートまたはウエッブ状材料その他の
標本の連続した流れの詳細な検査を達成するビデオ検査
システムの提供にある。

本願の他の効果は、ウエッブ状材料の連続した領域の
凍結した画像を得ることを可能にしたシステムの提供に
ある。

本願のさらに他の効果は、ウエッブ状材料の連続した
流れの中の選択された領域から得られる多くの画像デー
タのセットを蓄積可能にすることにより、比較的低い照
度において、また広範囲のウエッブ状材料に適用できる
システムにおいて、従来よりも高速度で、詳細な検査を
可能にするシステムの提供にある。

さらに他の効果は、捕捉した画像に対して改善された
シグナル−ノイズ比を達成する検査システムの提供にあ
る。

さらに他の効果は、改良された特性、一貫性、安定性
および信頼性を有する照明を採用した検査システムの提
供にある。

さらに他の効果は、本明細書を読み理解することによ
って当業者に明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 本発明は、ある部分および部分の配置について物理的
な形態をとるが、その好ましい態様がこの明細書中で詳
細に説明され、その一部が添付図面中に示される。ここ
で、 図１は、発光ダイオードの配列を用いたビデオ検査シ
ステムの説明図、 図２は、ウエッブ状材料の検査用画像を得るために配
置した３基のカメラの平面図、 図３は、二重カメラを使用する態様の説明図、 図４は、ウエッブ状材料の連動して動く流れを検査す
るためのシフト時間対位置のグラフ、 図５は、図１に示すシステムに用いられる照明とCCD
サブシステムの説明図、 図６は、本発明のTDIにより改良された照明検査シス
テムの動作を示すフローチャート、 図７は、図１および図５に示す第１次照明配列の他の
実施態様の説明図である。

好ましいおよび他の実施態様の詳細な説明 図によって説明するが、図は本願の好ましい実施態様
および変更された実施態様を示すことを目的とするもの
で、これらを限定することを目的とするものではない。
図１は改良されたビデオ検査システムＡの説明図であ
り、該システムは、改良された照明システムまたは手段
Ｂ、データ採取システムまたは手段Ｃおよびコンピュー
タシステムまたは手段Ｄを有している。

前記照明システムＢは、複数の発光素子10の配列から
形成される。該発光素子は好ましくは複数の発光ダイオ
ード（“LEDs"）のような固体発光素子で構成される。
発光ダイオードは、応答が早く、耐用時間が長く、かつ
光出力が安定している点で有利である。

現在の固体発光素子は、赤外線から青色までの色彩範
囲で使用可能である。それぞれは照明に対して明らかな
利点を有している。選択される光の波長は、選択される
検査との関連により異なる。さらにＥ＝ｈ・ν、ここ
で、Ｅ＝エネルギー、ν＝光の周波数、ｈ＝プランクの
定数である、で示される照明エネルギーと光の色の比率
について考えてみることも価値がある。初期の発光ダイ
オード検査システムは、典型的にはこの周波数／エネル
ギー関係と短い露光時間を克服するためには大きい光量
を必要とすることを考慮して赤外線または赤色の素子を
採用した。一定時間にわたる検査を集積化した定常状態
の照明TDIは、実質的に照明当たりの必要な光量が少な
いので、種々の周波数の組合せによる照明を可能にす
る。繰返し集積化する照明露光／画像捕捉シーケンス
は、出力効率が低いにもかかわらず、緑色の発光ダイオ
ードのみならず青色の発光ダイオードさえも使用可能に
した。特別な検査に対しては混合スペクトルが有利に使
用される。複数の光の波長による影響は標本の種々の色
彩を検知できる手段と同様に、３次元情報を提供する。
種々のスペクトルの影響を分離するために、選択された
スペクトルに対して感度を有する複数のカメラを使用す
ることが好ましい。このことを達成するために、選択さ
れたチャージ・カップルド、デバイス（CCD）、配列、
フィルタまたはスプリッタの使用が好ましい。

好ましい実施態様では、発光ダイオードはそれから発
する光が一般に狭いビームまたは円錐形になるように焦
点を合わせられ、該円錐は一般に選択された角度を有す
る。しかしながら、焦点を合わせられた発光ダイオード
と同様な効果はビームの幅を広げ、発光ダイオードと標
本の距離を大きくすることによっても得ることができ
る。

典型的な集光型発光ダイオードは、弾丸状のケーシン
グを有しており、該ケーシングはダイオードの発する光
を細いビームまたは円錐形に投影するレンズとしての機
能を有している。どのような焦点とするか、どのように
機器を配置するか、またどのような照明角度を選ぶか
は、適用例によって異なる。慣用的に使用可能な集光型
発光ダイオードの光のビームは一般に広がり角度が頂点
において20゜、またはダイオードに垂直な中心線から10
゜である。本発明のシステムの発光ダイオードの角度の
選択は適用例に大きく依存する。より集光する発光ダイ
オードは、発生する光の最大量を小さい領域に集中する
と同時に照明の均一性を保持する。このことは特定の領
域により強力な照明を行い、該領域の照明強度を独立し
て制御可能とし、また発光ダイオード単体、グループま
たはサブセットの角度の調節を可能にする。

発光ダイオードは、ダイオードを形成するPN結合に損
傷を与える恐れのある熱の蓄積を防ぐため、持続時間を
充分に短くすれば、想到高い電流でパルスすることがで
きる。持続時間が１から200μ秒の範囲では、このよう
な高い電流を供給しても発光ダイオードは、全くまたは
きわめてわずかしか損傷しないことがわかった。以下に
記載するように、この持続時間は、急速に動く標本の画
像を“凍結”するにも充分であり、これにより静止画像
を得ることができる。好ましい実施態様において、CCD
配列には240本の走査線が適用される。したがって、標
本のそれぞれの直線状の断面に対して240回のパルスと2
40回の露光が集積化される。

このシステムは、TDIの光蓄積性によって与えられる
約４μ秒の持続時間で、発光ダイオード10の全部または
一部を同時にフラッシュする。しかしながら、このシス
テムにおいては0.1μ秒から100μ秒の範囲での操作が最
も有利である。この持続時間の間にそれぞれの発光ダイ
オードは、1mAから500Maの間の適切な電流が供給され
る。73Maの電流が受け入れ可能であることが確認され
た。このようなパルシングを達成することができる好適
な電源は、当業者によく知られているので、ここでは記
載しない。４μ秒の時間は、NTSCビデオ信号の代表的水
平走査時間と比較して、低い負荷サイクルを有利に提供
するので選択される。15.75KHzの走査速度は、63μ秒の
水平走査時間を与える。したがって、前記４μ秒のパル
スは4/63の負荷サイクルを与える。この特定の速度と実
際の負荷サイクルは、特定の応用例に実施される走査速
度に比例する。

図１に示す実施耐用において、発光ダイオード10は、
ブラケットまたは固定手段12によって、一般には半円筒
状の配列（array）16に固定される。このような配列構
造は、長方形の照明領域14に一般に均一な照明をするの
に有利である。この構造は、半球状のプリント回路板の
両端に固定された柔軟なプリント回路板の部分から形成
される。発光ダイオードは、前記配列の内側の部分に取
付けられ、そして可能な限り相互に近づけて配置し、照
明を最高にし、かかるこれらの間の移行を最小にし、そ
れによってより均一な照明領域を形成することが好まし
い。この特定の構造は好ましい実施態様に用いられる
が、種々の標本の照明に対して他の多様な配列構造を使
用できることを理解すべきである。

角度をつけた照明、すなわち１個またはそれ以上の発
光ダイオードから標本に伝達し、標本の表面から180゜
未満の定められた角度で反射してカメラへ到達する照明
は、ある種の表面欠陥の改良された検査法として有用で
ある。このようなシステムは、CCD配列中での進行を通
じて画像特性を保持するため、希望により遠近補正レン
ズ（perspective correcting lense）を使用することが
できる。このような遠近補正レンズは、他の方法ではこ
のような配置から発生する人為物（artifacts）を排除
しながら光を直角でない角度で配列から標本へ向けるこ
とを可能にする。例えば、長方形の配列からの角度をつ
けた（垂直でない）光が標本を照明するときは、梯形の
照明領域を形成する。さらにその結果得られる画像ビデ
オ像も同様に歪められる。このようにして反射性の高い
材料を検査する場合には、遠近補正レンズを使用するこ
とにより、レンズそれ自体の反射画像を排除することが
でき、画像化したウエッブ状材料は望ましい均一性を得
る。

発光ダイオード10は、複数のグループまたはサブセッ
ト20に分割される。サブセット20それぞれの発光ダイオ
ードは、ともに接続22を介して電源および接続函24によ
り制御される。発光ダイオードをグループ化することに
より、関連する標本の選択された小部分に沿って強度を
制御する手段または選択された照明角度をつける手段が
提供される。このような構造は、周辺の素子の出力を増
加することにより、劣化または消えた素子を補償する機
能をも有している。さらにその構造は、カメラセンサの
ある与えられた領域に到達する反射光の減少にも対応す
る。

図１に示すＡにおいて、発光素子10の一部は、バック
・ライティング配列26を形成している。背面からの照明
は、光透過性の標本または一部が光透過性の標本の検査
に対してしばしば有利に使用される。図示された実施態
様において、バック・ライティング配列26は一般に平面
状に固定されている。このような平面状の配置は、バッ
ク・ライティングの適用として一般的に最も適している
が、他の多様な配置も有用であることを理解すべきであ
る。１次配列部分16の光源と同様に、バック・ライティ
ング配列26の発光ダイオードは複数のサブセット28に構
成され、電源および接続函24に接続される。説明を容易
にするため、これらの接続は図１から削除されている。
このようなサブセットの形成は、上述した１次配列部分
16の配置と類似した制御性を与える。

図１に、拡散器30の横断面が示される。この拡散器30
は、配列16の形と類似した半円筒形状に形成するのが好
ましく、前記配列16の内側に配置される。任意に設けら
れる拡散器は配列のLEDs間の移行を円滑にし、より均一
な照明領域を形成する。

また図１には、ウエッブ状材料の流れの一部分38も記
載されている。該ウエッブ状材料は一般に記載された方
向へ連続して移動する。再度記載するが、ここで使用す
るウエッブ状材料とは、紙、布、シート状金属、プラス
チック、積層物等のいわゆるシート状材料を指すもので
ある。本願のシステムは、分離された標本システムにも
有利に使用することができる。しかしながら、記載を簡
単にするために、ここでは一般にウエッブ状材料の場合
のみについて述べる。コンベア駆動装置（図示せず）
が、ウエッブ状材料38を一般的に高速度で照明領域14を
通して駆動する。ウエッブ状材料の位置は、タコメータ
40のような位置／速度センサによって測定される。１次
配列部分16の発光ダイオード10からの光はウエッブ38か
ら反射する。監視領域42からの反射光はカメラ46のレン
ズ44を通して受け入れられる。図１の横断面には、ただ
１つのカメラが示されているが、以下に示すようにしば
しば複数のカメラが有利に使用される。前記監視領域42
は、可能な限り周辺の光、すなわち１次（または２次）
照明配列16（28）の発する光以外の光から分離されてい
る。

図１の実施態様において、カメラ46のレンズ44は、開
口部52を通して若干照明領域14の内側に延びて取付けら
れている。レンズ44は、カメラ自体による画像人為物を
最小にするため、好ましくはピンホールユニットとして
形成される。このようなレンズ構成は典型的には直径3/
8インチ以下である。１台のカメラを使用するときは、
半円筒状の１次配列部分16のような左右対称配列におい
て、開口部は一般に該配列の中心部に位置するのが好ま
しく、そして複数のカメラを使用する実施態様において
は、等間隔に配置される。このシステムは、好ましい実
施態様として、ピッカー・インターナショナルInc.社製
のTDI カメラ VISIONEER4050を使用している。

好ましい実施態様において、カメラ46はCCD配列を有
している。CCD配列は、通常、感光トランスジューサ素
子のＭ×Ｎ長方形配列であり、ここでＭおよびＮは０で
はない正の整数で、通常２の倍数である。好ましい実施
態様のカメラはCCD素子の244列として機能し、それぞれ
の列は610個の画素を有している。

図１の配置において、カメラ46はウエッブ40に関して
それぞれの列が、一般的にウエッブの移動方向に対して
直角になるように配置されている。典型的なCCD配列
は、黒白システムに対しては、選択された数のグレイ・
スケール・レベル（gray scale levels）に感応し、カ
ラー・システムに対しては３原色に対して感応する。

一般に入手可能なCCDカメラは、慣用的な陰極線管
（“CRT"）におけるラスタ走査と同様に、トランスジュ
ーサ素子の列に独立してアドレスすることが可能であ
る。CCD素子は、繰返し露光される光の強度を表わす電
気信号を供給する積算器としても作動する。CCDトラン
スジューサ素子は光強度のデータを蓄積する能力をも有
している。この性質は、動いている標本が一般に暗い監
視領域にあるとき、ストロボまたはパルス光源により、
標本またはその部分の静止画像を得るために有効であ
る。

カメラ46は、焦点、傾き（planatary）、垂直、水平
を制御するための調節システム48を有することが有利で
ある。センサと被検査材料との間の直交性（orthogonal
ty）が保持されなければならない。このような調節は、
人為的に、またはデジタルコンピュータシステムＤによ
り提供される信号により、カメラ同調および制御ライン
のデータ伝送によって行うことができる。

カメラ46から得られた画像データは、ビデオ信号ライ
ン60を通じてデジタルコンピュータシステムＤ、より詳
しくは該システム中のコンピュータ62へ伝送される。該
コンピュータ62は、中央制御装置（CPV）、記憶装置、I
/Oユニットおよび適切なソフトウエアと接続函24を有
し、さらにウエッブの速度センサ40を伴っている。該コ
ンピュータ62は、デジタル化された画像データを許容性
を表わすデータと比較することによって標本の許容性を
決定する。

図１の実施態様では、１台のカメラのみが記載されて
いるが、幾つかの応用例では複数のカメラを使用するこ
とが有利である。図２は、ウエッブ38に対して相互に直
線状に３台のカメラ46a、46bおよび46cを配置した実施
例を示す。前記複数のカメラの監視領域は標本の全断面
を覆うように直線状に整列されている。このようにカメ
ラを固定することによって、比較的幅の広いウエッブの
断面を充分に包含する延長された監視領域42を得ること
ができる。

図３は、カメラ46自体が複数のカメラで形成されてい
る実施例を示している。この実施例において標本からの
光は、部分的に銀メッキした鏡70へ伝達される。その一
部は直接カメラ46′のレンズ44′へ通過する。光の他の
部分は、鏡72で反射してカメラ46″のレンズ44″へ到達
する。図３に示すような二重または多重のカメラ構造の
使用は、標本の選択された部分に特殊な検査を行うため
解像度を高める場合や、光学的フィルタを使用する場合
に有効な手段を与える。例えば、検査されるウエッブ状
材料に継ぎ目または傷跡がある場合、第２のカメラはそ
こに焦点を合わせて精密な調査を行うことができる。同
様に、図３に72′の数字を付し鎖線で示した第３のカメ
ラは、他の部分の解析に有用である。このような多重カ
メラの個々のカメラへの照明において、光の分割は本来
の強度を減少させるので（露光時間が短い場合）、それ
ぞれのカメラに充分な光を供給するには強力な照明が必
要となるから、光分割器の環境は一般に望ましい結果ま
たは設計を生じない。

ある応用では、例えば図２に示すように、適切な倍率
と時計速度を持った多重のカメラを２台または３台有す
るモジュールを使用することができる。

図４および図５を参照すると、グラフは、カメラ46中
のCCDの動作を説明するものである。このグラフで、位
置は横軸に、シフト時間は縦軸にとられている。CCDに
関してすでに記載したように、トランスジューサ素子は
CCD中にＭ×Ｎの格子状に整列されている。CCD素子のそ
れぞれの列のデータは典型的にはラスター型様式で順次
アクセスし、読み取られる。この性質は、ウエッブ状材
料の標本表面の複数の直線状断面から一連の直線状の走
査を行うのに利用される。CCD配列の走査線のアクセス
はウエッブ状材料38の速度と同調していることが好まし
い。非連続照明を行う場合、一連の照明または光のパル
スは、グラフ中の長方形80によって示される。多重カメ
ラを使用する場合、それぞれの列または走査線はすべて
のカメラの間で同調していることが望ましい。もしそれ
が有利であれば、１本の走査線に対して多重のパルスを
適用してもよい。

CCDとウエッブ状材料との同調は、ウエッブ状材料の
速度の調節またはCCDの列の増加によって達成できる。
好ましい実施態様において、CCDの列の増加は、以下に
記載するように、シフトコントロールを変化することに
よるウエッブ状材料の速度の変化に従って変更される。

図５を特に参照してCCD配列82の配置を示す。デジタ
ルコンピュータシステムＤは、キーボード、CRTおよび
記憶媒体が図示され、かつコンピュータ62を有し、セン
サ40から送られるウエッブ状材料の速度を表わす信号を
受信する。この情報は、シフトレジスタ90として図示さ
れた列走査回路を経て、CCD配列素子88の列86の走査の
シーケンスに順次利用される。多重カメラを使用する実
施態様においては、同様の連続操作がそれぞれのCCD配
列に適用される。ウエッブ状材料の進行は連続的に監視
され、列選択回路90により実行されるシフト時間はその
進行によって変更される。図４のグラフは、ウエッブ状
材料の速度に従ったシフト時間と変化を示す。

図６を参照すると、本発明のTDI照明の動作を示すフ
ローチャートが記載されている。動作は、スタートステ
ップ100で開始され、I/Oステップ102へ進行する。ステ
ップ102において、ウエッブ状材料の速度を表わす信号
はタコメータ40から得られる。ステップ104において、
ウエッブ状材料の速度のデータは、シフトレジスタまた
はCCDカメラのシフトレジスタをステップ102で得られた
ウエッブ状材料の速度のデータと同調させることに利用
される。ステップ106において、LEDの配列は、好ましい
実施態様に記載したように約４μ秒の短い持続時間で脈
動的に点灯される。この持続時間は、ウエッブ状材料の
速度と同調しているために、前回のシフト操作が落ち着
く時点に同調する。そのためスミアー（画像のにじみ）
を最小限にとどめることができる。照明の強度もまたこ
のステップに関連して変更することができる。

ステップ108において、デジタルコンピュータは、シ
フトレジスタ90のシフト動作を指令してCCD配列82の列
のレジスタ92への進行を生起する。したがって、このと
きに前の列86Nの内容は次いでステップ11においてレジ
スタ92へ伝送される。このデータは、次いでステップ11
2において画像プロセッサ94を経てデジタルコンピュー
タシステムＤへ伝送される。この段階で、標本の許容性
を決定するデータ上での適切なアルゴリズムが達成され
る。

ステップ114では、照明強度調整データを受け入れて
ステップ106における強度の選択的調節を可能にする。
ステップ116において、検査の完了はステップ118で終了
させ、検査の継続はステップ102へと戻るように処理さ
れる。

図７は、図１および図５に示した１次配列16の他の実
施態様を示す。この実施態様において、１次配列16′は
一連の長方形の平面状部分16a′〜16d′および、第１と
第２の平面状の末端部分16e′と16f′から形成されてい
る。図１および図５に示した半円筒状配列のように、配
列16′の内側部分にはウエッブ状材料38′に向かって蜜
に配置されたLEDを有している。この実施態様は、配列1
6′を通常の平面状印刷回路板材料から作製することに
より、有利に実行できる。この配置は、ウエッブ状材料
38′を取り囲む照射領域14′に実質的に均一な照明を提
供する。半円筒状配列に類似している程度に応じて多か
れ少なかれ長方形のサブセクションを利用することが望
ましい。さらに他の形体の配列も利用できる。このよう
な配列の形体は、ウエッブ状材料の性質、寸法および希
望する照明の質を提供するための照明の角度、強度によ
って指定される。例えば半球型、“ティファニィ・ラン
プ”型その他が使用できる。

変調配列選択CCD（the modulated row select CCD）
構造を使用することにより、複数のカメラまたはムービ
ングカメラを使用することなく、連続して動くウエッブ
状材料の単一の直線の一部（サブセクション）を多重読
み取りするシステムが提供される。多重読み取りによっ
て得られたデータは、検査を行うに当たりさらに高い信
頼性を与える。CCDの一部（サブセクション）に対し
て、照明も適切な角度と強度で有利に実行できる。

本発明を好ましい実施態様および変更された実施態様
に基づいて記述したが、この明細書を読み、理解するこ
とにより、その改良、変更が想到されることは明らかで
ある。このようなすべての改良および変更は、付随する
クレームおよびその均等の範囲に入る限り本発明に含ま
れるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−174889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−268075（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141647（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−503086（ＪＰ，Ａ)

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光ダイオードの第１の配列と、 関連した標本の表面の選択された小部分への照明強度が
   発光ダイオードの選択されたサブセットに主に起因する
   ように、発光ダイオードの第１の配列中のそれぞれの発
   光ダイオードから放射する光が照明領域中に配置された
   関連した標本を指向するように、第１の配列を固定する
   のに適した第１の固定手段と、 選択された走査期間中、第１の配列に対する関連した標
   本の直線状の変位を表わす変位信号を受け入れる手段
   と、 関連した標本の複数の一般的に直線状の部分が複数回照
   明されるように、変位信号に従って走査周期中に発光ダ
   イオードに電流のパルスを選択的に供給するコントロー
   ラ手段と、 変位信号を該コントローラ手段へ伝送する手段とを含む
   ビデオ検査照明システム。
2. 【請求項２】コントローラ手段は、関連したCCD配列の
   それぞれの走査線の発光素子へ電流のパルスを供給する
   手段を含む請求項１に記載のビデオ検査照明システム。
3. 【請求項３】発光素子が可視光線を発生する請求項２に
   記載のビデオ検査照明システム。
4. 【請求項４】変位信号を受け入れる手段は、長さが実質
   的に照明領域を超えている一般に連続した標本の速さを
   表わす変位信号を受け入れる手段を含んでいる請求項２
   に記載のエンジニアリングされたビデオ検査照明システ
   ム。
5. 【請求項５】コントローラ手段は、0.1μ秒から100μ秒
   の範囲の時間で電流のパルスを供給する手段を含む請求
   項４に記載のビデオ検査照明システム。
6. 【請求項６】コントローラ手段は、１μ秒から10μ秒の
   範囲の時間で電流のパルスを供給する手段を含む請求項
   ５に記載のビデオ検査照明システム。
7. 【請求項７】照明領域中に配置された関連した標本の一
   部を、周辺光および選択された波長の光のうちの少なく
   とも１つからマスクする手段をさらに含む請求項６に記
   載のエンジニアリングされたビデオ検査照明システム。
8. 【請求項８】第１の固定手段は、発光ダイオードの第１
   の配列を一般に半円筒状の配置の内側に固定する手段を
   さらに含む請求項７に記載のビデオ検査照明システム。
9. 【請求項９】発光ダイオードの第２の配列と、発光ダイ
   オードの第２の配列から発する光の少なくとも一部が関
   連した標本を通過して屈折したのち、一般に第１の配列
   の発光ダイオードを指向するように発光ダイオードの第
   ２の配列を固定する第２の固定手段をさらに含む請求項
   ８に記載のビデオ検査照明システム。
10. 【請求項１０】第２の固定手段は、発光ダイオードの第
    ２の配列を一般に平面状の配置する固定する手段を含む
    請求項９に記載のビデオ検査照明システム。
11. 【請求項１１】発光ダイオードの配列と、 発光ダイオードの配列から発する光が一般に連動して動
    く関連した標本の一部を指向するように発光ダイオード
    の配列を固定するのに適した手段と、 選択された走査期間中、該配列に対する関連した標本の
    速さを表わす変位信号を受け入れる手段と、 関連した標本の一部が該配列の発光ダイオードの複数の
    列で順次照明されるように、該配列の選択された発光ダ
    イオードに電流のパルスを変位信号に従って走査期間中
    選択的に供給するコントローラ手段と、 変位信号をコントローラ手段へ伝送する手段と、 関連した標本を露光したのちに発光ダイオードの配列に
    よって発生した光を受け入れるように適合した感光性ト
    ランスジューサの配列とを含むビデオ検査システム。
12. 【請求項１２】感光性トランスジューサ素子の配列は、
    一般に関連した標本の広がる方向に垂直であるように固
    定される複数の一般的に平行な列として形成され、また
    感光性トランスジューサ素子の配列は、発光素子の選択
    された列に蓄積された以前の露光を示すデータが周期的
    に隣接したトランスジューサ素子の列へ伝送されるよう
    に、配列の個々の列に選択的にアドレスする手段を含ん
    でいる請求項11に記載のビデオ検査システム。
13. 【請求項１３】変位信号を受け入れる手段は、一般的に
    一連のウェッブ状材料の線速度を表わす変位信号を受け
    入れる手段を含み、また選択手段は、選択的アドレス操
    作を連続的に制御することによって、ウェッブ状材料の
    一般的に均等な直線部分を連続的に照明するように、個
    々の列に選択的にアドレス操作を行う手段を含む請求項
    12に記載のビデオ検査システム。
14. 【請求項１４】発光ダイオードが可視光線を発生する請
    求項13に記載のビデオ検査システム。
15. 【請求項１５】発光素子の配列と、 それぞれの照明素子のサブセットから放散される円錐形
    状の光が関連した標本の選択された領域を指向するよう
    に、配列を発光素子の複数の発光素子サブセットに固定
    するのに適した手段と、 関連した標本の発光素子の配列に対する線速度を表わす
    変位信号を受け入れる手段と、 関連した標本の単一部分が、分離された発光素子のサブ
    セットによって連続して照明されるように、走査期間中
    変位信号に従ってそれぞれの照明素子のサブセットの実
    効強度を選択的に制御するコントローラ手段と、 変位信号をコントローラ手段へ伝送する手段と、 関連した標本に露光したのちに、焦点を合わされた発光
    素子の配列により発生した光を受け入れることに適した
    感光性トランスジューサ素子の配列とを有し、 ここで、感光性トランスジューサの配列は複数のトラン
    スジューサ素子のサブセットとして形成され、そして感
    光性トランスジューサの配列は、個々の感光性トランス
    ジューサのサブセットに選択的にアドレスする選択手段
    を含み、該選択手段は、関連標本の一般的に均等な部分
    を連続的に繰返し照明するように、個々の分離した照明
    素子のサブセットのそれぞれに対応する選択された個々
    のトランスジューサ素子のサブセットに連続的にアドレ
    スする手段を含む照明ビデオ検査システム。
16. 【請求項１６】固定する手段は、それぞれの発光素子の
    サブセットを一般に平行な複数の列として固定する装置
    をさらに含む請求項15に記載の照明ビデオ検査システ
    ム。
17. 【請求項１７】発光素子が可視光線を発生する請求項16
    に記載の照明ビデオ検査システム。
18. 【請求項１８】発光ダイオードのそれぞれの列のダイオ
    ードから放散される円錐形状の光が、選択された走査期
    間中関連した標本の一般に直線状の領域を指向するよう
    に配置された、焦点を合わされた発光ダイオードの一般
    に平行な複数の配列に対する関連した標本の直線状変位
    を表わす変位信号を受け入れる工程と、 関連した標本の単一部分が配列の発光ダイオードの複数
    の列に連続して照明されるように、走査期間中、変位信
    号に従って発光ダイオードのそれぞれの列の実効強度を
    選択的に調節する工程と、 関連した標本に露光した後に、焦点を合わされた発光ダ
    イオードの配列によって発生した光を受け入れるに適し
    た複数のトランスジューサ素子に、発光ダイオードによ
    り発生した光を受け入れる工程とからなるビデオ検査方
    法。
19. 【請求項１９】発光ダイオードの複数の列の個々の列に
    選択的にアドレスする工程をさらに有する請求項18に記
    載のビデオ検査方法。
20. 【請求項２０】一般的に一連のウェッブ状材料の直線速
    度を表わす変位信号を受け入れる工程および 選択的アドレス操作の連続制御によりウェッブ状材料の
    一般的に均等な直線状部分を連続して照明するように個
    々の列に選択的にアドレスする工程をさらに有する請求
    項19に記載のビデオ検査方法。
21. 【請求項２１】発光ダイオードが可視光線を発生する請
    求項20に記載のビデオ検査システム。
22. 【請求項２２】発光ダイオードの第１の配列と、 関連標本の表面の選択された部分の光の強度が主として
    発光ダイオードの選択されたサブセットによるように照
    明領域に配置されるのに適合した第１の固定手段と、 選択された走査期間中、第１の配列に対する関連標本の
    直線状の変位を表わす変位信号を受け入れる手段と、 走査期間中、変位信号に従って選択された部分が複数回
    照明されるように、発光ダイオードに電流を供給する手
    段と、 関連標本を第１の配列の光に露光して得られる複数の関
    連標本の画像を同調して集積化するビデオ受像手段と、 第１の配列に対する関連標本の直線状の変位とビデオ受
    像器を同調させるために変位信号をビデオ受像器へ伝送
    する手段とを含むビデオ検査システム。
23. 【請求項２３】変位信号を受け入れる手段が、個々の標
    本のそれぞれの流れの速度を表わす変位信号を受け入れ
    る手段を含む請求項22に記載のビデオ検査システム。
24. 【請求項２４】固定する手段が第１の配列の発光ダイオ
    ードを、該ダイオードから放散する光が関連標本に選択
    された角度で指向されるように整列する手段を含む請求
    項23に記載のビデオ検査システム。
25. 【請求項２５】光が関連標本を照射したのちに、該光を
    ビデオ受像手段へ供給するレンズ手段をさらに含む請求
    項24に記載のビデオ検査システム。
26. 【請求項２６】レンズ手段が遠近補正レンズを含む請求
    項24に記載のビデオ検査システム。
27. 【請求項２７】発光ダイオードが可視光線を発生する請
    求項26に記載のビデオ検査システム。