JP3000308B2 - ビデオカメラ - Google Patents

ビデオカメラ

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JP3000308B2
JP3000308B2 JP3222086A JP22208691A JP3000308B2 JP 3000308 B2 JP3000308 B2 JP 3000308B2 JP 3222086 A JP3222086 A JP 3222086A JP 22208691 A JP22208691 A JP 22208691A JP 3000308 B2 JP3000308 B2 JP 3000308B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラに関し、
特に連続材料プロセスの品質管理およびモニタに使用す
るのに適したビデオカメラに関するので、以下これを参
照しながら本発明について説明する。しかしながら本発
明は文書記録、写真フィルムスキャニング、写真文書記
録、物体トラッキングおよびビデオセキュリティを含む
他の用途に用いられる電荷結合デバイス（ＣＣＤ）およ
び他のビデオカメラにも使用できる。
【０００２】
【従来の技術】これまでは、品質管理およびモニタリン
グは、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラおよび他のビ
デオカメラを使用して実施されていた。ある方法では、
長い、連続する一連のビデオ像フィールドを含む一つの
ビデオ出力信号を発生していた。フレーム転送式ＣＣＤ
カメラでは、連続またはパルス状光源からの光を所定期
間中ＣＣＤセンサの撮像部分へ合焦している。この期間
は、物体の動きにより像が大きくボケることなく良好な
像コントラストを発生するよう選択される。撮像部分の
各素子上の電荷は、受信した光の強度を表示している。
垂直帰線期間中、例えば数百マイクロ秒の間に、電荷は
光学的に不感なＣＣＤ大量蓄積部分の対応する素子へ転
送される。撮像部分が受けた光の積分を再び開始する
と、光学的に不感な素子から素子ごとに電荷が読み出さ
れ、合成像の一つのフィールドを表示するビデオ信号を
形成する。６０分の１秒またはその他の所定の読み出し
期間の後に、第２のフィールドを表示する電荷が撮像部
分から蓄積部分へ転送される。第２フィールドが蓄積部
分から読み出されると、第２ビデオ信号撮像部分が光の
積分を開始し第３フィールドを形成する。このようなシ
ーケンスが周期的に繰り返されて一連の像フィールドを
表示するビデオ信号を形成する。
【０００３】像フィールドを連続的に発生するのでＣＣ
Ｄカメラは、所定の多量の品質管理を行うのには向いて
いなかった。連続シートまたは個々の物体がＣＣＤカメ
ラを通過する際、その結果生じるビデオ信号は長い一連
の像フィールドを発生する。特性モニタのために各々の
物体の像を検討するには、まず最初にビデオ信号のどこ
にモニタされた個々の物体または連続シートの一部を示
すフィールドが含まれるかを決定しなければならない。
第２に、フィールドにおけるモニタされた物体またはシ
ート部分の実際の位置を決定しなければならなかった。
ライティングを強くしなければならないとき、ストロボ
状のライティングの作動と当該フィールドとを整合す
る。ストロボ状ライティングが当該フィールド内での物
体またはシート部分の共通位置に完全に一致しなけれ
ば、ライティングの強度および物体の形状は物体またシ
ート部分ごとに当該フィールド間で変わってしまうこと
になる。物体またはシート流が６０分の１秒または他の
１フィールド露光時間と比較して高速に移動している場
合、各々の物体は当該所定フィールド内の異なる位置に
位置することになる。このように物体が異なる位置に位
置することにより、ビデオフィールドにおける物体の位
置を識別することが必要となるだけでなく、物体に対す
るライティング条件を変えなければならなくなる。これ
らのタイミング、位置およびモニタ中の物体のライティ
ングの不正確さにより品質管理のモニタリングを行う精
度および速度が制限される。
【０００４】米国特許第４８９６２１１号では、ＣＣＤ
カメラは、移動物体を静止させるよう制御された瞬間に
非同期的にトリガーする。この瞬間は、移動物体が所定
の検査点に進入する間に同期化される。移動物体を静止
するためＣＣＤカメラの非同期トリガリングと同時に高
光量のストロボのフラッシュが発せられる。かかる方法
にはユニークな利点があるが、作動に必要な大光量の光
をフラッシュするには大量の電力容量が必要である。ま
たストロボの最小周期は搬送システムの速度を制限す
る。
【０００５】連続ウエブモニタリングに非同期トリガリ
ングが適用できるが、ストロボの再充電期間によりウエ
ブの送り速度が制御されるような高速で送られるウエブ
もある。また一連の個々のフィールドで発生するカメラ
で連続ウエブを検査するには、ギャップまたは重なり合
いがないようにウエブの完全な一つの像が得られるよう
に隣接フィールドの頂部および底部を整合させなければ
ならない。連続ウエブが送られるプロセスとしては、プ
ラスチック、例えばポリエチレン、マイラー、セロファ
ンおよびビニール、金属、ガラス、合板、紙および他の
木パルプ製品、布のシートおよびフィルムの製造；新
聞、雑誌、壁紙、包装紙等の印刷；プラスチック、複合
物、紙等のラミネーション；プラスチック、金属等のペ
イント、磁気粒子、研磨剤、接着剤、写真エマルジョ
ン、導電性材料等によるコーティング；上記原料または
処理材料のいずれかのエンボス加工、切断、スリッティ
ング、孔開け等がある。
【０００６】過去において、これらウエブのいくつかは
ラインスキャンカメラ、すなわち単一ラインの感光面か
ら成るセンサを使用したカメラを使用してこれらのウエ
ブのいくつかを撮像していた。しかしながらウエブの走
行できる最大速度はおそくかつセンサから利用できる信
号を発生するのに必要な照明量は多いことに起因してか
かるセンサの利用範囲は、きわめて限定されていた。更
に、ウエブの運動が停止しているときにはラインスキャ
ンセンサは像を発生できないので、かかるシステムの合
焦および位置合わせは困難である。
【０００７】軍事的地域偵察および他の特殊用途のため
過去に時間遅延および積分（ＴＤＩ）走査モードを使用
するカメラが製造されていた。しかしながら、これらの
カメラはウエブの動きに同期できないので、ウエブの検
査には使用できない。また観察中の物体がカメラに対し
正しい速度で移動していなければ、像を得ることができ
ないので、これらの用途も限られている。これによりシ
ステムに静止物体を供給することはほとんど不可能とな
る。
【０００８】米国特許第４９４９１７２号に記載のカメ
ラシステムでは、カメラは時間遅延および積分モードま
たは標準ラスタスキャンモードのいずれかで作動できる
が、ＴＤＩモードではウエブが運動を停止しているとき
には像は生じない。このような像の一時的欠如は、カメ
ラの初期の較正、合焦および整合の際に欠点となる。
【０００９】本発明の目的は、上記およびそれ以外の問
題を解決した新規でかつ改良されたビデオカメラを提供
することにある。
【００１０】本発明の特徴の一つによれば、像センサア
レイと、当該領域からの光線を像センサアレイに合焦す
るためのレンズと、像センサアレイに沿うデータ値のラ
インのシフトを制御するためのクロック信号を発生する
ためのタイミング発生手段とから成るビデオカメラにお
いて、外部で発生した選択可能な周波数のタイミング信
号および内部同期発生器からの内部で発生した固定周波
数のタイミング信号のいずれかをタイミング発生手段へ
スイッチングするためのスイッチング手段を特徴とする
ビデオカメラが提案される。
【００１１】本発明の第２の特徴によれば、検査領域を
通過させるよう少なくとも一つの被搬送物品を搬送する
ための搬送手段と、検査領域を通過する搬送手段の速度
に応じて変化する速度応答タイミング信号を発生するた
めの速度応答タイミング信号手段と、像センサアレイ
と、検査領域からのフォトンを前記像センサアレイの少
なくとも一部に合焦するためのレンズとを含み、前記ア
レイは感光素子のラインとコラムとから画定され、更に
各行の感光素子に受光されたフォトンの積分のタイミン
グを制御するためのタイミング発生器手段とを含むカメ
ラシステムにおいて、タイミング手段は速度応答タイミ
ング信号に従ってコラムに沿うフォトンの積分の期間を
可変制御し、搬送手段上の所定点が検査領域を移動する
際にこれより発生しコラムの感光素子に順次入射するフ
ォトンが積分されるようタイミング発生器手段は速度応
答タイミング信号手段に作動的に接続されていることを
特徴とするカメラシステムが提供される。
【００１２】本発明の第３の特徴によれば、累積受光量
を各々が示す画素値のラインを累積するための感光素子
の複数の列を有するＣＣＤアレイと、当該領域からの光
をＣＣＤアレイに合焦するためのレンズ手段と、ＣＣＤ
アレイからの画素値の各ラインを出力ビデオ信号のシリ
アル化するためのシリアル化手段と、ラインシフトタイ
ミング手段からの受信タイミング信号で制御されるレー
トでＣＣＤアレイに沿う画素値の列をシリアル化手段に
シフトするためのラインシフト手段と、所定周波数の水
平タイミング信号および垂直帰線タイミング信号を含む
従来のラスタスキャンタイミング信号を発生するための
ラスタスキャン同期発生手段と、ラインシフトタイミン
グ手段とコンパーティブルになるよう調節自在な周波数
の外部で発生されたタイミング信号を条件化するための
タイミング信号コンディショニング手段から成るビデオ
カメラにおいて、（ｉ）ラスタスキャン同期発生手段を
ラインシフトタイミング手段に電気的に接続しこれに水
平および垂直帰線消去タイミング信号を与え、従来のラ
スタスキャンモードでＣＣＤアレイから画素データの列
を読み出すか、（ii）信号コンディショニング手段を調
節自在な周波数のタイミング信号の外部ソースに電気的
に接続し、外部タイミング信号に従うレートでＣＣＤア
レイに沿って画素データのラインをシフトするか、(ii
i) 信号コンディショニング手段をラスタスキャン同期
発生手段に電気的に接続しこれより水平タイミング信号
を受け、ラスタスキャン同期発生手段により固定された
レートでＣＣＤアレイに沿って画素データのラインをシ
フトするかのいずれかに選択的にスイッチングするため
のスイッチング手段を特徴とするビデオカメラが提供さ
れる。
【００１３】本発明の第４の特徴によれば、搬送手段を
モニタするよう像検出アレイを使用する方法において、
複数の平行ストライプを有するテストチャートを検査領
域内に固定して配置すること、テストチャートが検査領
域内にある間テストチャートを像検出アレイに撮像する
こと、画素データのラインを固定レートで像検出アレイ
に沿ってシフトして積分するよう像検出アレイを固定レ
ートでクロック制御すること、アレイからのデータのラ
インをシリアルに読み出すこと、このデータのラインを
ビデオ較正信号に変換すること、ビデオ較正信号に従っ
て、ビデオカメラシステムの合焦、整合および較正の少
なくとも一つを調節すること、テストチャートを除き、
テストチャートストライプに平行な方向に前記搬送手段
が検査領域を通過するようにすること、搬送手段の検査
領域の通過速度をモニタし、この速度に従って像検出ア
レイをクロック制御すること、アレイからデータのライ
ンを読み出し、このデータのラインをビデオ信号に変換
することから成る像検出アレイ使用方法が提供される。
【００１４】以下添付図面を参照して例により本発明に
係るカメラシステムおよびカメラについて説明する。
【００１５】図１を参照すると、制御システムは調節自
在または不規則な速度で検査領域１４を通過させるよう
検査すべき連続ウエブすなわち一列の物体１２等を移動
する搬送手段Ａを含む。ＣＣＤカメラＢは、光電トラン
スジューサに移動物体の像を合焦させることによって移
動物体をモニタしている。物体が移動する際、これに対
応して像もトランスジューサに沿って移動する。同期化
制御手段Ｃは、物体の移動とカメラＢによる電子ビデオ
信号への像の変換を同期化しかつ整合する。特に、トラ
ンスジューサは、同一素子すなわち像の画素を数回サン
プリングする。同期化手段は、トランスジューサの異な
る領域で異なるサンプリング回数だけサンプリングされ
た像のうちの同一画素に対応する多数回のサンプリング
値を積分する。この同期化手段は、トランスジューサの
サンプリングを物体の移動に適合させる。しかしなが
ら、ある用途では、トランスジューサのサンプリングに
整合するよう物体の速度を変えることが好ましい。品質
管理分析手段力は、ウエブの傷、欠陥または特性につい
てビデオ信号を分析し、それらの位置を表示する。
【００１６】続いて図１を参照しながら、図２を参照す
る。搬送手段Ａは、移動物体１２が検査領域１４を通過
するようにする従来のコンベア１０を含む。このコンベ
アの特性は、当業者に知られているように搬送すべき物
体に依存する。好ましい実施態様では、コンベアは床カ
バー、壁紙または他の仕上がりシート材の連続ウエブ用
のローラを含む。この被検査対称としては、プラスチッ
ク、例えばポリエチレン、マイラー、セロファンおよび
ビニール、金属、ガラス、合板、紙および他の木パルプ
製品、布のシートおよびフィルムの；新聞、雑誌、壁
紙、包装紙等の印刷、プラスチック、複合物、紙等のラ
ミネーション；プラスチック、金属等のペイント、磁気
粒子、研摩剤、接着剤、写真エマルジョン、導電性材料
等によるコーティング；上記原料または処理材料のいず
れかのエンボス加工、切断、スリッティング、孔開け等
がある。コンベアは、任意にベルト上の各支持物体の位
置を固定するためのポケット、溝またはクランプを有し
てよい。
【００１７】カメラは、光学系、例えば検査領域から受
光した光線のフォトンを感光面２２、好ましくは感光素
子の双方向性アレイに合焦させるための光学系を含む。
レンズは、検査領域から発せられた光を連続して光電ト
ランスジューサの感光面すなわち像部分に合焦する。こ
の結果生じる像の解像の度は、単位広さあたりの、感光
素子の数によって決まる。素子数が多くなれば、解像度
もより微細になる。代表的なビデオカメラは、２４４×
６１０個の素子アレイを有する。カラーの場合、素子の
３分の１が緑色フィルタを有し、素子の３分の１が青色
フィルタを有し、素子の３分の１が赤色フィルタを有す
るか、当業者に知られているように他の３つの色フィル
タを組み合わせてもよい。
【００１８】従来のフレーム転送ＣＣＤカメラでは、Ｃ
ＣＤ像部分の各画素を消去またはリセットする垂直帰線
期間中に像部分２２から光シールドされた蓄積部分２４
へデータを多量に周期的にシフトする。ＴＤＩモードで
は、垂直帰線信号は除去する。像部分および蓄積部分の
双方は、同期化手段Ｃに接続されており、この手段は可
変ライン周波数レートで画素のラインを連続して出力レ
ジスタ２６へ進ませる。この同期化手段は、蓄積した電
荷が観察中の物体から到着した光パターンに同期して移
動するようにフォトセンサ２２，２４のラインまたはコ
ラムを制御する。例えば、検査領域を通過するスポット
または汚点をウエブが有しているとき、このスポットの
像は、漸次感光面に沿って蓄積部分２４内に転送または
シフトされる。すなわち、物体がわずかの増分量加だけ
移動すると、電荷は一列だけシフトして動きを追う。フ
ォト素子が１００列あれば、像内の小面積ごとの全露光
時間は、単一列の撮像デバイスの１００倍長く継続する
ことになる。これによりラインは１００倍速く移動で
き、すなわち露光強度は１００分の１に減少できる。フ
レーム転送ＣＣＤ撮像デバイスと同じようにインターラ
イン転送ＣＣＤ撮像デバイスも使用できるが、より複雑
な支援回路が必要である。
【００１９】撮像中の物体およびＣＣＤアレイ上のその
像の移動に正しく同期してＣＣＤアレイに沿って列ごと
に電荷値がシフトされる。例えば、レンズ２０がＣＣＤ
アレイの各素子に物体の１mm×１mmの面を合焦するとす
れば、物体が１mm移動するごとに画素の電荷または積分
された光の値がＣＣＤアレイ内で１列または１ラインだ
けシフトされる。このようにして、ＣＣＤアレイ上の後
の像がシフトされた先の像に直接重畳する。像の値、す
なわち像の値のラインがセンサの不感光性の蓄積部分２
４に達するまでに、物体からの光学的情報が全転期間
（例えば、１０分の１秒）に積分されてしまう。２４４
個×６１０個ＣＣＤアレイの場合、各画素値は、２４４
個のＣＣＤ素子の各々に受光された光の合計を示す。同
期化手段Ｃは、モニタ中の物体の移動と像センサの転送
プロセスが正しく同期するよう保つ。好ましい実施態様
ではコンベアローラ、ドライブモータ等の速度は同期化
手段によりＣＣＤアレイ用の同期信号に変換される。こ
れとは異なり、カメラ内の同期電子回路からの信号をコ
ンベアの速度変化によって再調節してもよい。
【００２０】時間遅延積分モードでは、ＣＣＤアレイの
第１ライン内のみの画素値がその都度リフレッシュされ
る。これらの画素値は、選択可能な速度で像部分および
蓄積部の双方に沿ってシフトされ、各位置における受光
された光が積分される。このことは、フレーム転送操作
で１フィールドあたり１回だけ像領域から蓄積領域へ画
素値を高速転送することと逆になっている。
【００２１】ＴＤＩモードでは蓄積部分２４は不要であ
り、取り除くことができると解すべきである。蓄積部分
を除くことは、各データラインの収集とビデオデータの
ラインへの変換との間で遅延を課す蓄積ラインが不要と
なることであって有利である。これまでは、ＣＣＤ撮像
センサアレイなる用語で説明したが、時間遅延期間中に
ＴＤＩモードでカラムの各画素に受光された光強度の加
算をＣＣＤ像センサアレイを除く他のビデオ像センサと
組み合わせて行うことができる。シフトレジスタまたは
他のシリアル化手段へ積分データ値のラインを与えるメ
モリアレイ内のセンサアレイからデータを積分すること
もできる。
【００２２】図２および図３を参照する。信号コンディ
ショナー３０は、コンベア速度センサすなわちタコメー
タ３２からのトリガ信号ｔ1 を受信し、対応するレート
で像センサアレイをクロックするクロックパルスを発生
する。より詳細に説明すれば、トリガ信号はセンサライ
ンシフトタイミング発生器７８の周波数を制御し、タイ
ミング発生器は光像センサ部分の制御手段２２ａおよび
蓄積部分の制御手段２４ａにクロック信号を供給する。
光像センサ制御手段２２ａは、各撮像素子すなわち像部
分２２の素子の列の電荷がラインごとにシフトされるよ
うにする。図示した２４４個のアクティーブラインＣＣ
Ｄ像部分における約２４４個のパルスすなわちシフトコ
マンドの後に、一ラインの電荷値が撮像部分の最初のラ
インから蓄積部分２４内へと２４４本のラインをシフト
される。
【００２３】像の転送がコンベアの移動と同期するよう
にクロック信号が選択される。コントローラＣは、同一
転送クロックパルスを像部分制御手段２２ａへ送る際に
蓄積部分制御手段２４ａへも送り、蓄積部分２４からの
データをラインごとにシフトレジスタ手段２６へシフト
させる。カメラが従来のフィールドモードまたは時間遅
延積分モードのいずれでも作動できるようにするため蓄
積部分は、像部分と同じ大きさとなっている。
【００２４】カラービデオ像部分を使用するときは、赤
シフトレジスタ２６ａ、青シフトレジスタ２６ｂ、緑シ
フトレジスタ２６ｇが設けられる。これとは異なり、カ
ラーフィルタの無い、すなわち白黒像部分および単一の
白黒出力シフトレジスタを設けてもよい。画素または積
分された光の値の一域ラインが蓄積部分２４からシフト
レジスタに一旦転送されると、センサ出力レジスタタイ
ミング発生器８０は、より高速の三相シフトレジスタク
ロック信号をシフトレジスタコントローラ２６ａへ送
る。シフトレジスタは、次のラインが蓄積部分からシフ
トレジスタにモードされる前にビデオ信号出力ライン４
０に各電荷またはデータ値をシリアルに進める。従っ
て、像または蓄積部分の転送クロックパルスの間で、１
ラインあたりの素子の数に等しい多数のシフトレジスタ
クロックパルスが発生され、ＥＩＡテレビ信号規格にコ
ンパーティブルな周波数およびフォーマットで赤色、緑
色および青色（または白黒）出力信号をクロックアウト
する。
【００２５】フィードバックアンプ４２は、ＤＣ基準レ
ベルを決定するフィードバック信号と三色の出力信号の
各々を組み合わせてクロックノイズの干渉効果を最小に
する。利得調節アンプ手段４４は、それに応じて３つの
すべての信号成分の利得を調節する。
【００２６】図４を参照する。各カラー信号は同じビデ
オチャンネル５０，５０′および５０″により処理され
る。ビデオチャンネルは、低インピーダンス出力信号を
発生するインピーダンス調節アンプ５２を含む。バンド
パスフィルタ５４は、クロック信号ノイズ等の痕跡を除
くものである。ユーザ利得制御式アンプ５６は、バンド
パスフィルタからの信号を増幅し、ＤＣビデオを回復す
るクランプ手段５８へ送る。各水平スイープラインの終
了点では、クランプ手段はＤＣ基準レベルまで短絡し
て、生じる像の白レベルを定めるＤＣレベルを回復す
る。同期情報手段６０は、ライン間を基準電圧にスイッ
チングして信号に帰線消去および水平同期化情報を加え
る。この同期手段６０は慣習として一つのビデオ成分
（一般に緑信号成分）に同期情報を加える。フィードバ
ック回路６２は、複合ビデオ信号の一部をフィードバッ
クし、クロック操作を位相検出し、クロックノイズを最
小にするＤＣレベルを定める。
【００２７】フィードバック信号も成分のうちの一つを
ベースとすることが好ましい。ビデオ処理回路は、２５
６のうちの一部よりも良好となるよう安定であり、合成
ビデオ信号の正確なデジタル化およびデジタル信号処理
が可能である。
【００２８】品質管理分析手段Ｄは、複合ビデオ信号を
受信し、品質管理を行うのに適した態様で信号を演算す
る。例えば、分析手段Ｄは、複合信号を人の読み取れる
ビデオ像に変えることができる。これとは異なり、分析
手段は、所定領域に対応するビデオ信号の成分を検査
し、信号成分が相互の所定の特性、所定の規格等を満し
ているかどうかを判別する。
【００２９】例えば、無地のカラー材料の連続ウエブの
モニタリングについて検討すると、ウエブの像はウエブ
像の残部に対してグレイスケールすなわち色変化を生じ
得る。このような変化は、ウエブの色の変化、すなわち
反射光の量を変化させるような表面の変形の結果生じ得
る。ウエブのビデオ信号の画素の値を所定のグレイスケ
ール特性すなわち値と比較し、ウエブが所定の許容度以
上に変形または損傷しているかどうか判別する。ウエブ
のパターンが繰り返しパターンである場合、像すなわち
ビデオ信号をパターンが周期的に変化する対応する規格
と比較し、ウエブが正確に処理されたかどうか判別す
る。ウエブの色をモニタする場合、各像すなわちビデオ
信号の画素の値をパターン内の所定位置に従って複数の
標準光の一つと比較する。これとは異なり、色または他
の物理的パラメータを使用して種々のタイプ、グレード
または製品を分類してもよい。検査すべき物体の条件に
適するよう他の多くの分類、品質管理および許可アルゴ
リズムを実行できる。
【００３０】図３を再度参照する。同期化手段Ｃは、ラ
スタスキャンモードに対しラスタタイミング信号を発生
する内部ラスタスキャン同期信号発生器手段７０を含
む。このスキャン発生器手段は、タイムベースとして内
部クリスタル発振器または外部ドライブ信号のいずれか
を含んでよい。制御ライン７２は、カメラが時間遅延積
分（ＴＤＩ）モードまたはラスタスキャンモードのいず
れかで作動できるようにする入力信号を受ける。このモ
ード選択信号は、モード選択のスイッチング手段７４を
制御する。モード選択スイッチング手段７４は、第１ス
イッチ７６を含み、このスイッチはラスタスキャン発生
器７０の出力または信号コンディショナー３０からのプ
ロセス制御クロック信号のいずれかをセンサラインシフ
トタイミング発生器７８および出力レジスタタイミング
発生器８０に送る。クリスタル発振器８２は、出力タイ
ミング発生器８０のタイミングを制御し、カメラにラス
タスキャンモードのタイミングを与える。このように、
シフトレジスタ２６のクロック制御、すなわちビデオ信
号はプロセスの速度と無関係である。センサラインシフ
ト発生手段７８は、所定モードの受信タイミング信号を
像部分および蓄積部分に対する四相のクロックに変換す
る。出力レジスタタイミング発生手段８０は、出力レジ
スタからの画素の電荷を読み出すための三相クロックを
発生する。出力レジスタタイミング発生手段は、クラン
プタイミング信号もビデオチャンネルのクランピング手
段５８および同期化手段６０に送る。バッファ８４は、
センサおよびシフトレジスタ制御に使用できるよう三相
および四相クロックパルスを条件付ける。出力シフトレ
ジスタ２６に対する三相クロック信号は双方のモードで
発振器８０に制御される。
【００３１】次に図５を参照する。同期化手段Ｃは、較
正、合焦、および整合のため、内部制御されたＴＤＩモ
ードで作動する。より詳細には、検査領域１４には較正
テストチャート９０が静止状態に取付けられる。この較
正チャートは、複数の平行ストライプ９０を含み、これ
らストライプは被検査ウエブが検査領域を通過する方向
と一致している。
【００３２】内部／外部制御選択ライン９４はタイミン
グ制御信号をタコメータ３２等から外部より供給する外
部制御モードおよび内部制御モードのいずれかをオペレ
ータが選択できるようにする。内部／外部制御ライン９
４は、スイッチング手段７４の第２スイッチ９６に接続
され、信号コンディショニング手段３０の出力を外部タ
イミング信号ｔｉとラスタスキャン同期信号発生手段７
０からの内部水平タイミング信号とのいずれかにスイッ
チングする。内部／外部制御ラインは、更にモードスイ
ッチング手段７４の第３スイッチ９８を制御する。この
スイッチ９８は、ラスタスキャン発生器手段７０を垂直
および水平ドライブ信号の外部印加ソースから切るよう
になっている。内部水平タイミング信号が信号コンディ
ショナー３０を通過することにより、センサラインシフ
トタイミング発生器７８が内部および外部ＴＤＩ動作の
双方で同一ラインにタイミングを与えることを保証す
る。ラスタスキャン同期信号発生器手段を外部、垂直お
よび水平ドライブ信号から分離することは、従来のラス
タスキャンの周波数を越える水平タイミング信号を生じ
させる外部信号が供給されないよう保証する。かかる高
周波は、水平タイミング速度が速すぎることに起因する
ジッターおよび他の像劣化の問題を生じさせ得る。
【００３３】好ましい実施態様は、従来のビデオカメラ
と同じように上記時間遅延積分モードまたは内部クロッ
ク化時間遅延積分モードで作動できる。時間遅延積分モ
ードを選択したとき、ＴＤＩ／ラスタモード制御入力７
２へ印加される適当な入力信号はモード選択手段７４が
ライン開始信号をセンサラインシフトタイミング発生器
７８およびセンサ出力レジスタタイミング発生器８０に
送るようにし、センサラインタイミング発生器７８が四
相ＴＤＩクロックシーケンスを像および蓄積部分制御手
段２２ａ，２４ａへ送るようにする。従来のフレームモ
ードが選択されているとき、ラスタスキャン同期信号発
生器７０は、センサライン発生器が従来の四相フレーム
転送クロック信号またはインターライン転送クロック信
号を送り出すようにする。
【００３４】好ましい実施態様では、簡略化のため単一
のカメラしか図示しなかったが、多数のカメラを使用で
きると解されたい。例えば、カメラはウエブを横断する
隣接部分を撮影してもよい。これとは異なり交互のライ
ンに整合した２つのカメラで移動方向に沿う部分を撮影
できる。撮影部分を一致させ、カメラの画素を一致させ
るようテストチャートまたは静止ウエブ上で固定周波数
ＴＤＩモードで多数のカメラを作動する。別の用途で
は、異なるタイプのデータを転送するようにカメラをラ
スタ、内部および外部制御ＴＤＩモードに循環させるこ
ともできる。例えば、カメラでラスタモードでの人の像
とＴＤＩモードでの文書を交互に送ることができる。こ
れによりカメラはテレビ電話のように作動し、かつ検討
中の文書またはデータの高解像度の像を出力またはプリ
ントアウトできる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の第１の効果は、物体が静止して
いる状態のラスタモード、物体の動作に同期したＴＤＩ
モード、また固定スクロールレートにおけるＴＤＩモー
ド（いずれのモードもいつでも選択可能である）で本発
明に係るカメラは、スキャンを実行することにある。本
発明の別の効果は、固定周波数でのデータの受信に限定
されたデータ収集および処理ボードにより較正信号をデ
ジタル化できることにある。これにより、試験および検
査アルゴリズムの開発が迅速化される。
【００３６】本発明の別の効果は、ＴＤＩモードを使用
して物体が静止状態で研究所で開発すべきシステム内で
カメラがＴＤＩモードで作動しているときに使用ルーチ
ンがビデオデータを処理できることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカメラおよびカメラシステムを使
用した品質管理システムの略図である。
【図２】図１のシステムの一部の詳細図である。
【図３】図１のシステムの一部の詳細図である。
【図４】図１のシステムの一部の詳細図である。
【図５】整合、合焦および較正テストチャートを含む図
２に示したシステムの一部の別の実施態様を示す。
【符号の説明】
１２ 物体 ２２ 像部分 ２４ 蓄積部分 ２６ 出力レジスタ ３２ タコメータ ７０ ラスタスキャン同期発生器 ７６ 選択スイッチ ７８ センサラインシフトタイミング信号発生器 ９６、９８ 選択スイッチ
フロントページの続き (72)発明者 ジャック ダブリュ．ギティングス アメリカ合衆国 カルフォルニア州 94061，レッドウッド シティ，アラミ ーダ デ ラス パルガス 1724 (56)参考文献 特開 平２−121577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/232 G01N 21/86 H04N 5/335

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 像センサアレイ（２２，２４）と、検査
    領域（１４）からの光線を像センサアレイ（２２，２
    ４）に合焦するためのレンズ（２０）と、像センサアレ
    イ（２２，２４）に沿うデータ値のラインのシフトを制
    御するためのクロック信号を発生するためのタイミング
    信号発生手段（７８）とから成るビデオカメラにおい
    て、 外部で発生した選択可能な周波数のタイミング信号（ｔ
    ｉ）及び内部同期発生器（７０）からの内部で発生した
    固定周波数タイミング信号のいずれかをタイミング信号
    発生手段（７８）にスイッチングするためのスイッチン
    グ手段（７４）を特徴とするビデオカメラ（Ｂ）。
  2. 【請求項２】 前記スイッチング手段（７４）は、
    （ｉ）カメラ（Ｂ）が標準ラスタスキャンモードで作動
    するようラスタスキャン同期発生器（７０）を前記タイ
    ミング信号発生手段（７８）に選択的に接続し、（ii）
    タイミング信号発生手段（７８）を外部選択可能周波数
    タイミング信号入力端（９６）に選択的に接続し、（ii
    i)ラスタスキャン同期発生器（７０）を外部タイミング
    信号入力端（９６）に選択的に接続してこれに前記固定
    周波数タイミング信号を与えるための手段（７６，９
    ６，９８）を含む請求項１のカメラ。
  3. 【請求項３】 前記外部選択可能周波数タイミング信号
    入力端（９６）は、コンベア（１０）が検査領域（１
    ４）を通過する速度に従って外部タイミング信号（ｔ
    ｉ）を発生するためのタコメータ手段（３２）に接続さ
    れている請求項１または２に記載のカメラ。
  4. 【請求項４】 前記像センサアレイ（２２，２４）は、
    受光光線に従って電荷値を放電する感光性ＣＣＤ素子の
    アレイ（２２）を含み、前記アレイ（２２）はタイミン
    グ信号発生手段（７８）からのクロック信号によってア
    レイ（２２，２４）に沿う電荷値のラインをシフトする
    ようクロック制御される感光素子のラインを有する請求
    項１，２または３に記載のカメラ。
  5. 【請求項５】 検査領域（１４）を通過させるよう少な
    くとも一つの被搬送物品を搬送するための搬送手段
    （Ａ）と、検査領域（１４）を通過する搬送手段の速度
    に応じて変化する速度応答タイミング信号（ｔｉ）を発
    生するための速度応答タイミング信号手段（３２）と、
    速度応答タイミング信号手段（３２）と固定周波数タイ
    ミング信号手段（７０）との間にタイミング信号発生手
    段（７８）を選択的にスイッチングするためのスイッチ
    ング手段（９６）と、像センサアレイ（２２，２４）
    と、検査領域（１４）からのフォトンを前記像センサア
    レイ（２２，２４）の少なくとも一部に合焦するための
    レンズ（２０）とを含み、前記アレイは感光素子のライ
    ンとコラムとから画定され、更に各行の感光素子に受光
    されたフォトンの積分のタイミングを制御するためのタ
    イミング信号発生手段とを含むカメラシステムにおい
    て、 タイミング信号手段（３２）は速度応答タイミング信号
    （ｔｉ）に従ってコラムに沿うフォトンの積分の期間を
    可変制御し、搬送手段（Ａ）上の所定点が検査領域（１
    ４）を移動する際にこれより発生しコラムの感光素子に
    順次入射するフォトンが積分されるようタイミング信号
    発生手段（７８）は速度応答タイミング信号手段（３
    ２）に作動的に接続されていることを特徴とするカメラ
    システム。
  6. 【請求項６】 前記スイッチング手段（９６）がタイミ
    ング信号発生手段（７８）を固定周波数タイミング信号
    手段（７０）に接続させるとき検査領域（１４）に配置
    されるテストチャート（９０）を更に含み、このテスト
    チャート（９０）は搬送手段の移動方向に平行に延びる
    複数のストライプを有する請求項５に記載のカメラシス
    テム。
  7. 【請求項７】 前記像センサアレイ（２２，２４）はＣ
    ＣＤアレイであり、前記レンズ（２０）は検査領域（１
    ４）を通過中の物体（１２）の一部から光フォトンをＣ
    ＣＤアレイのコラムの一連の画素上に合焦し、タイミン
    グ信号発生手段（７８）は物体部分からの合焦光フォト
    ンがＣＣＤアレイ（２２，２４）に沿って移動するのと
    同じレートで検査物体部分に対応する電荷がＣＣＤアレ
    イ（２２，２４）に沿ってシフトされるようＣＣＤアレ
    イ画素に沿って電荷をシフトする請求項５または６に記
    載のカメラシステム。
  8. 【請求項８】 内部垂直および水平タイミング信号を発
    生するためのラスタスキャン同期発生器（７０）を更に
    含み、前記スイッチング手段（７４）は、ＣＣＤアレイ
    を従来のラスタスキャンモードで作動するためのラスタ
    スキャン同期発生器（７０）と、速度応答タイミング信
    号手段（３２）と、対応する一定レートで電荷値をＣＣ
    Ｄアレイ（２２，２４）に沿ってシフトするようラスタ
    スキャン同期発生器（７０）からの内部水平タイミング
    信号とのいずれかにタイミング信号発生手段（７８）を
    選択的にスイッチングする請求項５，６または７に記載
    のカメラシステム。
  9. 【請求項９】 累積受光量を各々が示す画素値のライン
    を累積するための感光素子の複数列を有するＣＣＤアレ
    イ（２２，２４）と、検査領域（１４）からの光をＣＣ
    Ｄアレイ（２２，２４）に合焦するためのレンズ手段
    （２０）と、ＣＣＤアレイ（２２，２４）からの画素値
    の各ラインを出力ビデオ信号のシリアル化するためのシ
    リアル化手段（２６）と、ラインシフトタイミング信号
    発生手段（７８）からの受信タイミング信号で制御され
    るレートでＣＣＤアレイ（２２，２４）に沿う画素値の
    列をシリアル化手段（２６）にシフトするためのライン
    シフト手段（２４ａ）と、所定周波数の水平タイミング
    信号及び垂直帰線タイミング信号を含む従来のラスタス
    キャンタイミング信号を発生するためのラスタスキャン
    同期発生手段（７０）と、ラインシフトタイミング信号
    発生手段（７８）とコンパーティブルになるよう調節自
    在な周波数の外部で発生されたタイミング信号（ｔｉ）
    を条件化するためのタイミング信号コンディショニング
    手段（３０）から成るビデオカメラにおいて、（ｉ）ラ
    スタスキャン同期発生手段（７０）をラインシフトタイ
    ミング信号発生手段に電気的に接続し、これに水平及び
    垂直帰線消去タイミング信号を与え、従来のラスタスキ
    ャンモードでＣＣＤアレイ（２２，２４）から画素デー
    タの列を読み出すか、（ii）信号コンディショニング手
    段（３０）を調節自在な周波数のタイミング信号（ｔ
    ｉ）の外部ソースに電気的に接続し、外部タイミング信
    号（ｔｉ）に従うレートでＣＣＤアレイ（２２，２４）
    に沿って画素データのラインをシフトするか、(iii) 信
    号コンディショニング手段（３０）をラスタスキャン同
    期発生手段（７０）に電気的に接続し、これより水平タ
    イミング信号を受け、ラスタスキャン同期発生手段（７
    ０）により固定されたレートでＣＣＤアレイ（２２，２
    ４）に沿って画素データのラインをシフトするかのいず
    れかに選択的にスイッチングするためのスイッチング手
    段（７４）を設けたことを特徴とするビデオカメラ。
  10. 【請求項１０】 搬送手段（Ａ）をモニタするよう像検
    出アレイ（２２，２４）を使用する方法において、複数
    の平行ストライプ（９２）を有するテストチャート（９
    ０）を検査領域（１４）内に固定して配置すること、テ
    ストチャート（９０）が検査領域（１４）内にある間テ
    ストチャート（９０）を像検出アレイ（２２，２４）に
    撮像すること、画素データのラインを固定レートで像検
    出アレイに沿ってシフトして積分するよう像検出アレイ
    （２２，２４）を固定レートでクロック制御すること、
    像検出アレイ（２２，２４）からのデータのラインをシ
    リアルに読み出すこと、このデータのラインをビデオ較
    正信号に変換すること、ビデオ較正信号に従って、ビデ
    オカメラシステムの合焦、整合及び較正の少なくとも一
    つを調節すること、テストチャート（９０）を除き、テ
    ストチャートストライプ（９２）に平行な方向に前記搬
    送手段（Ａ）が検査領域（１４）を通過するようにする
    こと、搬送手段（Ａ）の検査領域の通過速度をモニタ
    し、この速度に従って像検出アレイ（２２，２４）をク
    ロック制御すること、像検出アレイ（２２，２４）から
    データのラインを読み出し、このデータのラインをビデ
    オ信号に変換することから成る像検出アレイ使用方法。
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