JP3647494B2

JP3647494B2 - Inspection system using electronic still camera

Info

Publication number: JP3647494B2
Application number: JP02421895A
Authority: JP
Inventors: 重一深田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH08223559A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子スチルカメラを用いた検査システムに関し、とくにたとえば製造ライン上を移動する製品を撮影してその製品の検査を行なうのに好適な電子スチルカメラを用いた検査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子スチルカメラによるスチル撮影では、その固体撮像素子、たとえば電荷結合デバイス(CCD) の露光タイミングは、垂直同期信号により制御されている。したがって、このような制御方式のカメラを固定した状態でたとえば製造ライン上を移動する被写体である製品を撮像画面の所定の位置に撮影する場合は、この被写体の移動を上記垂直同期信号に同期させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に概念的に示すように、たとえば従来の電子スチルカメラによるストロボを用いた通常のフレーム撮影では、図４ａに示すようにストロボの発光タイミングは、垂直同期信号に同期した図４ｄに示すストロボ発光許可信号の許可期間400 内に限定される。また、このフレーム撮影によりCCD に蓄積された第１および第２フィールドの電荷に基づく映像信号は、同図ｂおよびｃに示すように垂直同期信号に同期してその垂直帰線期間401 が経過した直後から読出される。したがって、このような従来の電子スチルカメラによる移動被写体の撮影では、カメラ側から被写体側へ垂直同期信号を送り、この同期信号に被写体の移動を同期させなければならないという問題があった。また、この同期信号が不安定の場合には、被写体の所定の位置での撮影が困難になるために、撮影画像にずれやぼけが生じるという問題があった。
【０００４】
また、このように垂直同期信号に同期した従来の電子スチルカメラによる撮影方式には、フィールド撮影とフレーム撮影とがある。１フィールドの静止画を得るフィールド撮影では、撮影された静止画の解像度に問題が、また１フレームの静止画を得るフレーム撮影では、２フィールド同時に高速シャッタが切れないため、２フィールド間で明るさが異なり画像にむらが生じるという問題があった。このような画像のむらを無くそうとすると、上記のようなストロボ撮影が必要であった。この場合、一般にストロボ球の寿命が短いので、そのメンテナンスが必要であった。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、移動被写体の撮影による検査において良質の静止画像の映像信号を得ることのできる電子スチルカメラを用いた検査システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、移動する被写体が所定の位置にある時に撮影を行なって、この撮影による被写体の映像信号の映像を再生する電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、このシステムは、移動する被写体が所定の位置に来た時を検出し、この検出による位置検出信号を出力する位置検出手段と、第１の駆動信号を受け電子シャッタを開放状態にして被写体に応じた電荷をセルアレイに蓄積し、第２の駆動信号を受けこの蓄積した電荷に応じた１フレームのアナログ映像信号を読み出すとともに、所定位置の被写体に合焦しているピニング動作が可能な撮像手段と、位置検出手段から位置検出信号を受け、この位置検出信号に同期した電子シャッタを開閉する第１の駆動信号を出力するとともに、この第１の駆動信号とは非同期の同期信号を発生する基準信号発生手段を含み、この同期信号に同期した第２の駆動信号を出力する制御手段とを有し、この制御手段は、位置検出信号を受けた時に第１の駆動信号を撮像手段に供給してその電子シャッタを開放状態にして被写体の撮影を行なわせ、続いてこの電子シャッタが第１の駆動信号により閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されこの同期信号に同期した第２の駆動信号をこの撮像手段に供給してそのセルアレイに蓄積した１フレームのアナログ映像信号を読み出させることを特徴とする。
【０００７】
このシステムはさらに、撮像手段から１フレームのアナログ映像信号を受け、このアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換して出力するアナログ・ディジタル変換手段と、アナログ・ディジタル変換手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、この１フレームのディジタル映像信号を蓄積するとともに、この蓄積した１フレームのディジタル映像信号を読み出すことのできる記憶手段とを含み、制御手段は、アナログ・ディジタル変換手段にアナログ・ディジタル変換用の制御信号を供給して撮像手段から読み出したアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換させ、続いて記憶手段に書き込み制御信号を供給してこのディジタル映像信号をこの記憶手段に蓄積させることを特徴とする。
【０００８】
このシステムはさらにまた、記憶手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、この１フレームのディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換して出力するディジタル・アナログ変換手段と、このディジタル・アナログ変換手段からのアナログ映像信号を可視表示する表示手段とを含み、制御手段は、記憶手段に読み出し制御信号を供給して蓄積したディジタル映像信号を読み出させ、続いてディジタル・アナログ変換手段にディジタル・アナログ変換用の制御信号を供給してこの読み出したディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換させ、このアナログ映像信号を表示手段に供給して可視表示させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムよれば、位置検出手段は移動する被写体が所定の位置に来た時を検出すると位置検出信号を制御手段に出力する。制御手段は、これを受けると基準信号発生手段の同期信号に同期していない、この位置検出信号に同期した第１の駆動信号を撮像手段に供給する。これによって撮像手段の電子シャッタは開放状態になり、被写体に応じた電荷がこの撮像手段のセルアレイに蓄積される。このように、同期信号に無関係に撮影を行なうと、同期化による電子シャッタの時間遅延は生じない。したがって、このセルアレイには、撮像画面の所定の位置に高解像度のずれやぼけのない映像信号が蓄積される。
【００１０】
また制御手段は、第１の駆動信号により電子シャッタが閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されるこの同期信号に同期した第２の駆動信号を撮像手段に供給し、そのセルアレイに蓄積した１フレームの映像信号を読み出している。このように、１フィールドあるいは１フレームの遅延なしにすぐに、読み出している。したがって、このセルアレイからは、むらのない映像信号が読み出される。この読み出された映像信号は、アナログ・ディジタル変換手段、記憶手段、およびディジタル・アナログ変換手段を介して表示手段に送られ、そこでその映像信号の映像が表示される。
【００１１】
【実施例】
次に添付図面を参照して本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムの実施例を詳細に説明する。
【００１２】
この実施例における検査システムの電子スチルカメラ１には、図２に示すように製造ラインに乗せられて矢印３の方向に移動する製品（被写体）Ｘ等が所定の位置Ｙにある時を検出する位置センサ26と、NTSC標準テレビジョン信号などの映像信号を受けてその映像を表示するモニタ装置20とが接続されている。
【００１３】
電子スチルカメラ１と位置センサ26とは、制御線128 にて接続されている。制御線128 は位置センサ26の位置検出信号出力端子IOUTから電子スチルカメラ１の位置検出信号入力端子IIN に接続されて、位置センサ26からの位置検出信号128 が電子スチルカメラ１に供給される。この電子スチルカメラ１とモニタ装置20とは、信号線110 にて接続されて、電子スチルカメラ１の映像出力端子VOUTからの映像信号がモニタ装置20のビデオ入力端子VIN に供給される。この検査システムでは、電子スチルカメラ１が、位置センサ26からの位置検出信号128 に応動して１フレームの撮影を行ない、この撮影による１フレームの映像信号の映像をモニタ装置20に表示する。カメラ１の詳細を図１の機能ブロック図に示す。
【００１４】
図１を参照すると、電子スチルカメラ１が示され、これは固体撮像素子10を有している。固体撮像素子10には、たとえば垂直同期信号に同期させずに、いずれのシャッタタイミングでも露光し、この露光の後すぐに、蓄積した電荷に基づく映像信号を読み出し、それら以外の期間では、ホトダイオードに蓄積した電荷を直接基板側に掃出して消滅させる、つまりピニング動作が可能なCCD が適用される。なお、このようなピニング動作が可能なCCD の詳細は、本願と同じ出願人による特許出願、特開平6-113209などを参照されたい。
【００１５】
具体的には、この電子スチルカメラ１は、位置センサ26から位置検出信号（図３ａ）を受けた時に高速シャッタ時間の駆動信号（図３ｂ）を発生して固体撮像素子10の電子シャッタを全開状態にして被写体の１フレームの撮影を行なう。この場合の駆動信号は同期信号発生器22内の基準発振器22b と非同期である。これに続いてすぐに、この撮影による１フレームの映像信号が固体撮像素子10から読み出されて、その高解像度の映像信号の映像がモニタ装置20に表示される。この場合の固体撮像素子10から映像信号を読み出すためのクロックや水平同期信号（図３ｃ）などは、上記基準発振器22b と同期している。したがって駆動信号（図３ｂ）と水平同期信号（図３ｃ）は非同期の関係にある。この実施例の電子スチルカメラ１は、図１に示すように、固体撮像素子10、信号処理部12、アナログ・ディジタル(A/D) 変換器14、フレームメモリ16、ディジタル・アナログ(D/A) 変換器18、同期信号発生器22、メモリコントローラ24およびシステムコントローラ28から構成されている。
【００１６】
固体撮像素子10は、前述したようにピニング動作が可能なCCD 撮像デバイスであり、その撮像面（図示せず）には撮像光学系（図示せず）が配設され、撮像光学系の光軸が製造ライン上の所定の位置、本実施例では被写体Ｙの位置に向くように配向され、これに合焦するようにセットされる。固体撮像素子10の駆動入力112 、および114 が同期信号発生器22の駆動出力に接続され、その映像信号出力102 が信号処理部12に接続されている。固体撮像素子10は、システムコントローラ28から制御線130 を通して送られてくる指示信号（本実施例では図３ａと同じ信号）により、その駆動入力112 から高速シャッタ時間（例えば1/2000秒）の駆動信号（図３ｂ）を入力し、その電子シャッタを全開してそのセルアレイに露光された被写体画像に応じた電荷を蓄積し、その駆動入力114 からの駆動クロックに応動してその蓄積したR、G およびB の電荷に応じた１フレームのカラ−の映像信号をその出力102 に出力する。
【００１７】
この１フレームの映像信号を読み出すときのライン数をカウントするラインカウンタのタイミングが便宜上アナログ的な形で図３ｄに示されている。この場合のライン数は本実施例ではトータルが525 本のNTSC方式であるから、たとえば第１および第２フィールドの垂直帰線消去期間を合わせた期間の42本のラインを除く483 本である。このライン数は、後述する同期信号発生器22内に構成されるラインカウンタ22c で計数され、このラインカウンタ22c はラインを483 本数える483 進のカウンタでよい。
【００１８】
信号処理部12はその入力102 に入力される、固体撮像素子10のフイルタ配列によるR、G およびB の映像信号を、サンプルホールドして色分離し、色成分信号R、G、B とする色成分信号作成機能および色成分信号R、G、B を輝度信号Ｙおよび色差信号R-Y、B-Y とするマトリックス機能を有する。信号処理部12はまた、たとえば白バランスの調整およびγ補正等の必要な映像信号処理をこれに施す機能を有する。このような処理を行なうための水平および垂直同期信号などを含む制御信号は、同期信号発生器22から制御線116 を介して供給される。信号処理部12からの出力104 はA/D 変換器14に入力される。
【００１９】
A/D 変換器14は，その入力118 からのサンプリングパルスによりその入力104 のアナログ形式の映像信号をサンプリングし、たとえば８ビットの対応するディジタルデータに変換してその出力106 に出力する信号変換回路である。このAD変換に必要なサンプリングパルスなどは同期信号発生器22から制御線118 を介して供給される。A/D 変換器14からの出力106 はフレームメモリ16に入力される。
【００２０】
フレームメモリ16は、本実施例では、少なくとも１コマ、すなわち１フレームの映像信号データを一時蓄積する記憶容量を有するRAM で構成されており、A/D 変換器14からのディジタル化された映像信号データ106 をこれに書き込む。またこのフレームメモリ16は、モニタ装置20へ可視像として表示する速度にて、蓄積された映像信号データを読み出して出力108 に出力する。この場合に必要なデータの書込みおよび読出し用のアドレスやクロックなどを含む制御信号は、メモリコントローラ24から制御線120 を通して受ける。メモリコントローラ24は、このメモリ16への書込みおよび読出しを行なうときのライン数をカウントするアドレスカウンタ24a を有し、そのカウントタイミングが便宜上アナログ的な形で図３ｅおよびｆに示されている。この場合のアドレスカウンタ24a は前述の固体撮像素子10から映像信号を読み出す場合と同じライン数の483 本数える483 進のカウンタでよい。フレームメモリ16からの出力108 はD/A 変換器18に入力される。
【００２１】
D/A 変換器18は、入力108 からの映像信号データＹ、R-Y、B-Yを対応するアナログ値にて表される映像信号に変換し、さらに、これら変換した映像信号を本実施例では、NTSC方式の映像信号に変換し出力110 に出力する信号変換回路である。このDA変換に必要なサンプリングパルスなどを含む制御信号は、同期信号発生器22から制御線124 を介して供給される。D/A 変換器18からの出力110 はモニタ装置20に入力されて可視表示される。
【００２２】
同期信号発生器22は、システムコントローラ28から制御線130 を介して送られてくる指示信号（図３ａに相当）に応動して図３ｂに示すような高速シャッタ時間の駆動信号を生成するシャッタ制御回路22a を有し、生成した駆動信号をその出力112 から出力する。この駆動信号112 は、具体的には、図３ｂに示すように図３ａのパルスの立ち下がりの時刻t₀にて低レベルになり時刻t₁で高レベルになる信号である。この場合のt₀からt₁までの時間t_wは、電子シャッタの全開の時間すなわち露光時間であって、例えば1/2000秒(0.5msec) である。またこの同期信号発生器22は安定な周波数で自走する基準発振器22b などを有し、上記シャッタ制御回路22a からの駆動信号またはコントローラ28からの指示信号に応動して、固体撮像素子10の駆動に必要な水平および垂直駆動クロックを出力114 に、信号処理部12の処理に必要な水平および垂直同期信号などを出力116 に、A/D 変換器14およびD/A 変換器18に必要なサンプリングパルスを出力118 および124 に、フレームメモリ16のデータの書込みおよび読出しに必要なアドレスやクロックなどを生成するためのサンプリングパルスや水平同期信号や垂直同期信号などを含む各種同期信号を出力126 に出力する。
【００２３】
上記説明からわかるように本実施例はとくに、出力112 から出力される高速シャッタ時間の駆動信号は、出力114、116、118、124、および126 から出力される各種信号と同期状態にない。つまり、たとえば撮影の露光タイミング（図３ｂ）とその撮影された映像信号を読み出すタイミング（図３ｃ）は完全に非同期状態になっている。したがって、露光タイミングは基準信号と同期させていないから、そのために露光タイミング（図３ｂ）の遅延は生じない。
【００２４】
メモリコントローラ24は、その入力126 から各種同期信号を受けて、フレームメモリ16へのデータの書込みおよび同フレームメモリ16からのデータの読出し制御に必要な様々なタイミング信号、たとえば、書込み読出しアドレス、書込みイネーブル、チップセレクトおよびクロックなどをその出力120 に出力する制御回路である。
【００２５】
システムコントローラ28は位置センサ26から制御線128 を通して送られる位置検出信号（図３ａ）に応動して本装置全体の動作を制御する制御機能部であり、本実施例ではとくにその制御信号、つまり撮影の開始を示す指示信号、本実施例では前述したように図３ａと同じタイミングの信号を制御線130 を介して同期信号発生器22に送る。
【００２６】
動作を説明する。図２を参照すると移動する被写体が被撮影位置Ｙにくると、位置センサ26により検出されて、図３ａに示すタイミングの位置検出信号128 が電子スチルカメラ１のシステムコントローラ28に出力される。システムコントローラ28はこれに応動して、同じタイミングで指示信号130 を出力し、その出力130 が同期信号発生器22に出力される。また同時に、このシステムコントローラ28は、撮影および再生開始制御などを含む装置全体の制御を行なう。
【００２７】
同期信号発生器22は指示信号130 に応動してその内部のシャッタ制御回路22a によって図３ｂの駆動信号112 を生成してこれを固体撮像素子10に出力供給し、また、その内部の基準発振器22b を含む回路によって固体撮像素子10の駆動クロック114 を生成してこれを固体撮像素子10に出力する。この場合、駆動信号112 と駆動クロック114 とは非同期であり、この駆動クロック114 は本実施例では、駆動信号112 （図３ｂ）のパルスの立ち上りの時刻t₁の後に最初に現われる水平同期信号S₀（図３ｃ）のタイミングにより開始され、それに同期した、たとえば周波数が14.3MHz の信号である。
【００２８】
これにより被写体Ｙの撮影が行なわれる。すなわち、固体撮像素子10の駆動入力112 から入力される駆動信号によりその電子シャッタが解放され、そのセルアレイに露光された被写体画像に応じた電荷が蓄積される。続いて、駆動入力114 から入力される駆動クロックによりその蓄積された電荷に応じた１フレームの映像信号が読み出され、その出力102 が信号処理部12に出力される。この場合、同期信号発生器22内に設けられた483 進ラインカウンタのタイミング（図３ｄ）と並行して動作する駆動クロック114 により、固体撮像素子10から１フレームの有効な483 本の映像信号102 が読み出される。
【００２９】
この読み出された映像信号102 は、次の信号処理部12によって色分離等の信号処理が行なわれ、その出力104 がA/D 変換器14に入力される。A/D 変換器14に入力され信号はディジタル信号に変換され、その出力106 がフレームメモリ16に出力される。
【００３０】
フレームメモリ16に送られてきた信号はここで、その制御入力120 から入力されるメモリコントローラ24からの書き込み制御信号により一旦蓄積され、同制御入力120 から入力されるメモリコントローラ24からの読み出し制御信号によって出力108 に出力される。この場合の書き込みは書き込み用483 進ラインカウンタの図３ｅに示す歩進値Y₀に同期して行なわれ、また、読み出しは読み出し用483 進ラインカウンタの図３ｆに示す歩進値Y₁およびY₂に同期して行なわれる。図３には示してないが、この読み出しは、次の被写体Ｚが所定の位置Ｙに到達した時の撮影によるメモリ16へのデータの書き込みが開始されるまで繰り返される。なお、図３ｆに示すカウンタ歩進値X_nでは、被写体Ｙの前の被写体Ｘのデータの読み出しが行われる。
【００３１】
フレームメモリ16に記憶された信号はメモリコントローラ24からの読み出し制御信号によって読み出され、D/A 変換器18に入力される。D/A 変換器18に入力された信号は、アナログのNTSC方式の映像信号に変換され、その出力110 がモニタ装置20に出力される。これによりモニタ装置20には、入力された被写体Ｙを表わす映像信号の映像が映出される。
【００３２】
このように、本実施例では、位置センサ26からの位置検出信号128 の入力に同期して固体撮像素子10の電子シャッタが全開状態にされ被写体の１フレームの撮影が行なわれる。これに続いてすぐに、上記位置検出信号128 とは同期状態にない駆動クロック114 によりこの撮影による１フレームの映像信号が固体撮像素子10から読み出され、その良質の映像信号の映像がモニタ装置20に表示される。このように構成すれば、所定の位置に被写体が到達した時に必ず１フレームの撮影を行なうことができ、したがってストロボなしでぼけやむらなどの無い良質な静止画を得ることができる。
【００３３】
なお、固体撮像素子10およびモニタ装置20としては、NTSC方式に限定されることはなく、たとえばPAL、SECAM およびハイビジョンなどの他の方式でもよい。フレームメモリ16は、半導体メモリに限定されることはなくたとえば磁気ディスクなどでもよく、また、その記憶容量は、１フレームに限定されることはなくたとえばそれ以上とし、多くの静止画を蓄積できるようにし、書き込み読み出しを連続的に行なえるようにしてもよい。電子シャッタ時間すなわち露光時間については、1/2000秒(0.5msec) に限定されることはなくたとえばそれ以下でも以上でも固体撮像素子10に適合するとともに、被写体をぶれなく撮影できればよい。位置センサ26は、光、音および圧力などのセンサを用いたものでよく、被写体の位置が検出されるものであればよい。
【００３４】
なお、さらに、本実施例では電子スチルカメラ１とモニタ装置20と位置センサ26とを別々にした構成の検査システムとしたが、電子スチルカメラ１とモニタ装置20とを一つにした構成でも、位置センサ26と電子スチルカメラ１とを一つにした構成でも、それら３つを一つに構成したものでもよい。また、本実施例では、位置センサ26からの位置検出信号128 をシステムコントローラ28に入力する構成をとっているが、たとえば、制御線130 をやめて、この位置検出信号128 をシステムコントローラ28および同期信号発生器22に入力する構成にしてもよい。さらに、駆動クロック114 は、本実施例では、駆動信号112 （図３ｂ）のパルスの立ち上りの時刻t₁から後に最初に現われる水平同期信号S₀（図３ｃを参照）のタイミングにより開始するとしたが、このS₀以降の、たとえば所定の数の水平同期信号の後の水平同期信号のタイミングでもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムよれば、制御手段は、位置検出手段からの位置検出信号を受けとると基準信号発生手段の同期信号に同期させずに、この位置検出信号に同期した第１の駆動信号を撮像手段に供給している。これによって、撮像手段の電子シャッタが開放状態にされ、被写体に応じた１フレームの電荷がこの撮像手段のセルアレイに蓄積される。このように、同期化によるシャッタの遅延時間のない、ストロボのいらない撮影ができる。また、制御手段は、第１の駆動信号により電子シャッタが閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されるこの同期信号に同期した第２の駆動信号を撮像手段に供給し、そのセルアレイに蓄積した１フレームの映像信号を読み出している。このように、１フィールドあるいは１フレームの遅延なしにすぐに、読み出しを行なうことができる。したがって、表示手段には、その画面の所定の位置に、高解像度でずれやぼけやむらのない読み出された映像信号の映像を効果的に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における電子スチルカメラを用いた検査システムの具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムの一実施例の接続関係を示すブロック図である。
【図３】図１に示す実施例の検査システムの各部に現われる信号波形の例を示すタイムチャートである。
【図４】従来の電子スチルカメラによるストロボを用いたフレーム撮影のシーケンスである。
【符号の説明】
1 電子スチルカメラ
10 固体撮像素子
12 信号処理部
14 A/D 変換器
16 フレームメモリ
18 D/A 変換器
20 モニタ装置
22 同期信号発生器
24 メモリコントローラ
26 位置センサ
28 システムコントローラ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an inspection system using an electronic still camera, and more particularly to an inspection system using an electronic still camera suitable for, for example, photographing a product moving on a production line and inspecting the product.
[0002]
[Prior art]
In still photography with a conventional electronic still camera, the exposure timing of the solid-state imaging device, for example, a charge coupled device (CCD), is controlled by a vertical synchronization signal. Therefore, for example, when a product that is a subject moving on the production line is photographed at a predetermined position on the imaging screen with a camera of such a control method fixed, the movement of the subject is synchronized with the vertical synchronization signal. There is a need.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as conceptually shown in FIG. 4, in normal frame shooting using a strobe with a conventional electronic still camera, for example, the strobe emission timing is as shown in FIG. 4d synchronized with the vertical synchronization signal as shown in FIG. 4a. The flash emission permission signal shown in FIG. Further, the video signal based on the charges of the first and second fields accumulated in the CCD by this frame photographing has passed its vertical blanking period 401 in synchronization with the vertical synchronizing signal as shown in FIGS. Read immediately after. Therefore, in shooting a moving subject using such a conventional electronic still camera, there is a problem that a vertical synchronization signal must be sent from the camera side to the subject side, and the movement of the subject must be synchronized with the synchronization signal. In addition, when the synchronization signal is unstable, there is a problem in that the captured image is displaced or blurred because it is difficult to capture the subject at a predetermined position.
[0004]
Further, there are field photographing and frame photographing as conventional photographing methods using an electronic still camera synchronized with a vertical synchronizing signal. In field shooting to obtain a still image of one field, there is a problem with the resolution of the shot still image. In frame shooting to obtain a still image of one frame, the high-speed shutter cannot be released simultaneously for two fields. However, there was a problem that the image was uneven. In order to eliminate such image unevenness, the above-described flash photography was required. In this case, since the life of the strobe bulb is generally short, its maintenance is necessary.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inspection system using an electronic still camera that can eliminate such drawbacks of the prior art and can obtain a video signal of a high-quality still image in an inspection by photographing a moving subject.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an inspection system using an electronic still camera that performs shooting when a moving subject is at a predetermined position and reproduces a video signal of the subject. The system detects when the moving subject has reached a predetermined position, and outputs a position detection signal based on this detection. The system receives the first drive signal and opens the electronic shutter in accordance with the subject. An image pickup unit that accumulates electric charges in a cell array, receives a second drive signal, reads out an analog video signal of one frame corresponding to the accumulated electric charges, and is capable of a pinning operation focusing on a subject at a predetermined position; A position detection signal is received from the position detection means, and a first drive signal for opening and closing the electronic shutter synchronized with the position detection signal is output, and the first drive is performed. The reference signal includes a reference signal generating means for generating an asynchronous synchronization signal, and has a control means for outputting a second drive signal synchronized with the synchronization signal, and the control means receives the position detection signal. The first drive signal is supplied to the image pickup means so that the electronic shutter is opened and the subject is photographed. Subsequently, when the electronic shutter is closed by the first drive signal, it appears after that time. A second drive signal that is started from a predetermined position of the synchronization signal and synchronized with the synchronization signal is supplied to the imaging means to read out one frame of the analog video signal accumulated in the cell array.
[0007]
The system further receives an analog video signal of one frame from the imaging means, converts the analog video signal into a digital video signal and outputs the digital video signal, and outputs a digital video signal of one frame from the analog / digital conversion means. And storing the one-frame digital video signal and reading the stored one-frame digital video signal, and the control means sends the analog-digital conversion means to the analog-digital conversion means. The analog video signal read from the image pickup means is converted into a digital video signal, and then the write control signal is supplied to the storage means to store the digital video signal in the storage means. To do.
[0008]
The system further includes a digital / analog conversion means for receiving a digital video signal of one frame from the storage means, converting the digital video signal of one frame into a corresponding analog video signal and outputting the analog video signal, and the digital / analog conversion means. Display means for visual display of the analog video signal from the display, and the control means supplies the read control signal to the storage means to read out the stored digital video signal, and then causes the digital / analog conversion means to read out the digital analog signal. A control signal for conversion is supplied to convert the read digital video signal into a corresponding analog video signal, and the analog video signal is supplied to display means for visual display.
[0009]
[Action]
According to the inspection system using an electronic still camera according to the present invention, the position detection means outputs a position detection signal to the control means when detecting when the moving subject has reached a predetermined position. Upon receiving this, the control means supplies a first drive signal synchronized with the position detection signal, which is not synchronized with the synchronization signal of the reference signal generating means, to the imaging means. As a result, the electronic shutter of the image pickup means is opened, and charges corresponding to the subject are accumulated in the cell array of the image pickup means. As described above, when photographing is performed regardless of the synchronization signal, there is no time delay of the electronic shutter due to synchronization. Accordingly, in this cell array, video signals with high resolution and no blur are accumulated at predetermined positions on the imaging screen.
[0010]
In addition, when the electronic shutter is closed by the first drive signal, the control means sends a second drive signal synchronized with the synchronization signal that starts from a predetermined position of the synchronization signal that appears after that time to the imaging means. The one-frame video signal stored in the cell array is read out. In this way, data is read immediately without delay of one field or one frame. Therefore, a uniform video signal is read from this cell array. The read video signal is sent to the display means via the analog / digital conversion means, the storage means, and the digital / analog conversion means, where the video of the video signal is displayed.
[0011]
【Example】
Next, an embodiment of an inspection system using an electronic still camera according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0012]
The electronic still camera 1 of the inspection system in this embodiment detects when a product (subject) X or the like that moves on the production line and moves in the direction of the arrow 3 is at a predetermined position Y as shown in FIG. The position sensor 26 is connected to a monitor device 20 that receives a video signal such as an NTSC standard television signal and displays the video.
[0013]
The electronic still camera 1 and the position sensor 26 are connected by a control line 128. The control line 128 is connected from the position detection signal output terminal IOUT of the position sensor 26 to the position detection signal input terminal IIN of the electronic still camera 1, and the position detection signal 128 from the position sensor 26 is supplied to the electronic still camera 1. The electronic still camera 1 and the monitor device 20 are connected by a signal line 110, and the video signal from the video output terminal VOUT of the electronic still camera 1 is supplied to the video input terminal VIN of the monitor device 20. In this inspection system, the electronic still camera 1 captures one frame in response to the position detection signal 128 from the position sensor 26, and displays the image of the one-frame video signal obtained by the photographing on the monitor device 20. Details of the camera 1 are shown in the functional block diagram of FIG.
[0014]
Referring to FIG. 1, an electronic still camera 1 is shown, which has a solid-state image sensor 10. The solid-state image sensor 10 is exposed at any shutter timing, for example, without synchronizing with the vertical synchronization signal, and immediately after this exposure, the video signal based on the accumulated charge is read out, and in other periods, the photodiode is read. A CCD is used that sweeps the accumulated charge directly to the substrate side and extinguishes it. For details of the CCD capable of such a pinning operation, refer to a patent application filed by the same applicant as the present application, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-113209, and the like.
[0015]
Specifically, the electronic still camera 1 generates a high-speed shutter time drive signal (FIG. 3B) upon receiving a position detection signal (FIG. 3A) from the position sensor 26, and fully opens the electronic shutter of the solid-state image sensor 10. In this state, one frame of the subject is photographed. The drive signal in this case is asynchronous with the reference oscillator 22b in the synchronization signal generator 22. Immediately following this, one frame of the video signal obtained by this photographing is read out from the solid-state imaging device 10 and the video of the high-resolution video signal is displayed on the monitor device 20. In this case, a clock for reading a video signal from the solid-state imaging device 10 and a horizontal synchronization signal (FIG. 3c) are synchronized with the reference oscillator 22b. Therefore, the drive signal (FIG. 3b) and the horizontal synchronization signal (FIG. 3c) are in an asynchronous relationship. As shown in FIG. 1, an electronic still camera 1 of this embodiment includes a solid-state imaging device 10, a signal processing unit 12, an analog / digital (A / D) converter 14, a frame memory 16, a digital / analog (D / A). It comprises a converter 18, a synchronization signal generator 22, a memory controller 24, and a system controller 28.
[0016]
The solid-state imaging device 10 is a CCD imaging device that can perform a pinning operation as described above, and an imaging optical system (not shown) is disposed on the imaging surface (not shown), and the optical axis of the imaging optical system Is oriented so as to be directed to a predetermined position on the production line, in this embodiment, the position of the subject Y, and set so as to be in focus. The drive inputs 112 and 114 of the solid-state imaging device 10 are connected to the drive output of the synchronization signal generator 22, and the video signal output 102 is connected to the signal processing unit 12. The solid-state image pickup device 10 is driven at a high shutter speed (for example, 1/2000 second) from its drive input 112 by an instruction signal sent from the system controller 28 through the control line 130 (in this embodiment, the same signal as FIG. 3a). A signal (FIG. 3b) is input, the electronic shutter is fully opened to accumulate charges corresponding to the subject image exposed in the cell array, and the accumulated R, G in response to the drive clock from the drive input 114 A color video signal of one frame corresponding to the charges of B and B is output to its output 102.
[0017]
The timing of the line counter that counts the number of lines when reading out one frame of video signal is shown in analog form for convenience in FIG. 3d. In this case, since the total number of lines in this embodiment is the NTSC system of 525 lines, for example, it is 483 lines excluding 42 lines in the period including the vertical blanking periods of the first and second fields. The number of lines is counted by a line counter 22c configured in a synchronization signal generator 22 to be described later. The line counter 22c may be a 483 base counter that counts 483 lines.
[0018]
The signal processing unit 12 samples and holds the R, G, and B video signals input to the input 102 by the filter array of the solid-state imaging device 10 and separates the colors, thereby obtaining the color component signals R, G, and B. It has a component signal generation function and a matrix function in which the color component signals R, G, B are used as the luminance signal Y and the color difference signals RY, BY. The signal processing unit 12 also has a function of performing necessary video signal processing such as white balance adjustment and γ correction. Control signals including horizontal and vertical synchronization signals for performing such processing are supplied from the synchronization signal generator 22 via the control line 116. An output 104 from the signal processing unit 12 is input to the A / D converter 14.
[0019]
The A / D converter 14 samples the analog format video signal at the input 104 by the sampling pulse from the input 118, converts it into, for example, 8-bit corresponding digital data, and outputs it to the output 106. It is. Sampling pulses and the like necessary for the AD conversion are supplied from the synchronization signal generator 22 via the control line 118. An output 106 from the A / D converter 14 is input to the frame memory 16.
[0020]
In this embodiment, the frame memory 16 is composed of a RAM having a storage capacity for temporarily storing at least one frame, that is, one frame of video signal data, and the digitized video signal from the A / D converter 14. Data 106 is written to it. The frame memory 16 reads out the stored video signal data and outputs it to the output 108 at a speed for displaying the image on the monitor device 20 as a visible image. In this case, control signals including addresses and clocks for writing and reading necessary data are received from the memory controller 24 through the control line 120. The memory controller 24 has an address counter 24a for counting the number of lines when writing to and reading from the memory 16, and the count timing is shown in analog form for convenience in FIGS. 3e and f. In this case, the address counter 24a may be a 483 base counter that counts 483 lines having the same number of lines as that in the case where the video signal is read out from the solid-state imaging device 10 described above. An output 108 from the frame memory 16 is input to the D / A converter 18.
[0021]
The D / A converter 18 converts the video signal data Y, RY, BY from the input 108 into video signals represented by corresponding analog values, and further converts these converted video signals into NTSC in this embodiment. This is a signal conversion circuit which converts the video signal into a video signal and outputs it to the output 110. A control signal including a sampling pulse necessary for the DA conversion is supplied from the synchronization signal generator 22 via the control line 124. The output 110 from the D / A converter 18 is input to the monitor device 20 and displayed visually.
[0022]
The synchronization signal generator 22 generates a high-speed shutter time drive signal as shown in FIG. 3b in response to an instruction signal (corresponding to FIG. 3a) sent from the system controller 28 via the control line 130. It has a circuit 22a and outputs the generated drive signal from its output 112. The drive signal 112 is specifically a pulse fall time t ₀ at goes high at time t ₁ becomes low level signals in FIG. 3a as shown in FIG. 3b. Time t _w from t ₀ in this case up to t ₁ is the time of the electronic shutter fully open i.e. an exposure time, for example, 1/2000 seconds (0.5 msec). The synchronization signal generator 22 includes a reference oscillator 22b that is free-running at a stable frequency, and drives the solid-state imaging device 10 in response to a drive signal from the shutter control circuit 22a or an instruction signal from the controller 28. The horizontal and vertical drive clocks required for the output are output 114, the horizontal and vertical synchronization signals required for the processing of the signal processor 12 are output 116, and the sampling required for the A / D converter 14 and D / A converter 18 Pulses are output to outputs 118 and 124, and various synchronization signals including sampling pulses and horizontal and vertical synchronization signals to generate addresses and clocks necessary for writing and reading data in frame memory 16 are output to output 126. To do.
[0023]
As can be seen from the above description, in particular, the driving signal for the high shutter speed output from the output 112 is not in synchronization with the various signals output from the outputs 114, 116, 118, 124 and 126. That is, for example, the exposure timing (FIG. 3b) of photographing and the timing (FIG. 3c) of reading the photographed video signal are completely asynchronous. Therefore, since the exposure timing is not synchronized with the reference signal, there is no delay in the exposure timing (FIG. 3b).
[0024]
The memory controller 24 receives various synchronization signals from its input 126, and various timing signals necessary for writing data to the frame memory 16 and reading control of data from the frame memory 16, such as a write / read address, a write This is a control circuit that outputs enable, chip select, clock and the like to its output 120.
[0025]
The system controller 28 is a control function unit that controls the operation of the entire apparatus in response to a position detection signal (FIG. 3a) sent from the position sensor 26 through a control line 128. In this embodiment, as described above, a signal having the same timing as that shown in FIG. 3a is sent to the synchronization signal generator 22 via the control line 130.
[0026]
The operation will be described. Referring to FIG. 2, when the moving subject comes to the shooting position Y, it is detected by the position sensor 26, and a position detection signal 128 at the timing shown in FIG. 3A is output to the system controller 28 of the electronic still camera 1. In response to this, the system controller 28 outputs the instruction signal 130 at the same timing, and the output 130 is output to the synchronization signal generator 22. At the same time, the system controller 28 controls the entire apparatus including shooting and reproduction start control.
[0027]
The synchronization signal generator 22 generates the drive signal 112 shown in FIG. 3b by the shutter control circuit 22a in response to the instruction signal 130, and supplies it to the solid-state image pickup device 10, and also supplies the reference oscillator 22b. The drive clock 114 of the solid-state image sensor 10 is generated by a circuit including the signal and output to the solid-state image sensor 10. In this case, the drive signal 112 and the drive clock 114 are asynchronous. In this embodiment, the drive clock 114 is the horizontal synchronization signal S that appears first after the time t ₁ of the rise of the pulse of the drive signal 112 (FIG. 3b). For example, a signal having a frequency of 14.3 MHz, which is started at the timing of ₀ (FIG. 3c) and synchronized therewith.
[0028]
As a result, the subject Y is photographed. That is, the electronic shutter is released by the drive signal input from the drive input 112 of the solid-state imaging device 10, and charges corresponding to the subject image exposed in the cell array are accumulated. Subsequently, one frame of video signal corresponding to the accumulated charge is read by the drive clock input from the drive input 114, and the output 102 is output to the signal processing unit 12. In this case, the effective 483 video signals 102 of one frame from the solid-state imaging device 10 are driven by the driving clock 114 operating in parallel with the timing of the 483 base line counter provided in the synchronization signal generator 22 (FIG. 3d). Is read out.
[0029]
The read video signal 102 is subjected to signal processing such as color separation by the next signal processing unit 12, and its output 104 is input to the A / D converter 14. The signal inputted to the A / D converter 14 is converted into a digital signal, and its output 106 is outputted to the frame memory 16.
[0030]
Here, the signal sent to the frame memory 16 is temporarily accumulated by the write control signal from the memory controller 24 inputted from the control input 120, and the read control signal from the memory controller 24 inputted from the control input 120. To output 108. In this case, the writing is performed in synchronization with the step value Y ₀ shown in FIG. 3e of the write 483 base line counter, and the read is executed with the step values Y ₁ and Y shown in FIG. 3f of the read 483 base line counter. _Performed in synchronization with ₂ . Although not shown in FIG. 3, this reading is repeated until data writing to the memory 16 is started by photographing when the next subject Z reaches the predetermined position Y. It should be noted that the data of the subject X before the subject Y is read at the counter increment value X _n shown in FIG.
[0031]
The signal stored in the frame memory 16 is read by a read control signal from the memory controller 24 and input to the D / A converter 18. The signal input to the D / A converter 18 is converted into an analog NTSC video signal, and its output 110 is output to the monitor device 20. As a result, the video of the video signal representing the input subject Y is displayed on the monitor device 20.
[0032]
As described above, in this embodiment, the electronic shutter of the solid-state imaging device 10 is fully opened in synchronization with the input of the position detection signal 128 from the position sensor 26, and one frame of the subject is photographed. Immediately following this, one frame of the video signal is read out from the solid-state imaging device 10 by the drive clock 114 which is not synchronized with the position detection signal 128, and the video of the high-quality video signal is monitored. Displayed at 20. With this configuration, it is possible to shoot one frame whenever the subject reaches a predetermined position, and thus it is possible to obtain a high-quality still image without blur or unevenness without a strobe.
[0033]
The solid-state imaging device 10 and the monitor device 20 are not limited to the NTSC system, and may be other systems such as PAL, SECAM, and high vision. The frame memory 16 is not limited to a semiconductor memory, and may be a magnetic disk, for example, and the storage capacity is not limited to one frame, for example, so that a large number of still images can be stored. In this case, writing and reading can be performed continuously. The electronic shutter time, that is, the exposure time is not limited to 1/2000 second (0.5 msec). For example, it is sufficient that the electronic shutter time or the exposure time is less than or equal to the above, and is suitable for the solid-state image pickup device 10 and can photograph the subject without blurring. The position sensor 26 may use sensors such as light, sound, and pressure, and may be any sensor that can detect the position of the subject.
[0034]
Furthermore, in the present embodiment, the inspection system has a configuration in which the electronic still camera 1, the monitor device 20, and the position sensor 26 are separated, but the configuration in which the electronic still camera 1 and the monitor device 20 are combined, The position sensor 26 and the electronic still camera 1 may be configured as one, or the three may be configured as one. In this embodiment, the position detection signal 128 from the position sensor 26 is input to the system controller 28. For example, the control line 130 is stopped and the position detection signal 128 is sent to the system controller 28 and the synchronization signal. It may be configured to input to the generator 22. Further, in this embodiment, the driving clock 114 is started at the timing of the horizontal synchronizing signal S ₀ (see FIG. 3c) that appears first after the pulse rising time t ₁ of the driving signal 112 (FIG. 3b). The timing of the horizontal synchronization signal after S ₀ , for example, after a predetermined number of horizontal synchronization signals may be used.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the inspection system using the electronic still camera according to the present invention, when the control means receives the position detection signal from the position detection means, this position is not synchronized with the synchronization signal of the reference signal generation means. A first drive signal synchronized with the detection signal is supplied to the imaging means. As a result, the electronic shutter of the imaging unit is opened, and one frame of charge corresponding to the subject is accumulated in the cell array of the imaging unit. In this way, it is possible to perform shooting without a strobe without a shutter delay time due to synchronization. In addition, when the electronic shutter is closed by the first drive signal, the control unit picks up a second drive signal synchronized with the synchronization signal that starts from a predetermined position of the synchronization signal that appears after that time. The video signal of one frame stored in the cell array is read out. Thus, reading can be performed immediately without delay of one field or one frame. Therefore, the display means can effectively display the video of the read video signal at a predetermined position on the screen with high resolution and no deviation, blur, or unevenness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a specific configuration of an inspection system using an electronic still camera in the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a connection relationship of an embodiment of an inspection system using an electronic still camera according to the present invention.
FIG. 3 is a time chart showing an example of signal waveforms appearing in each part of the inspection system of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a sequence of frame shooting using a strobe with a conventional electronic still camera.
[Explanation of symbols]
1 Electronic still camera
10 Solid-state image sensor
12 Signal processor
14 A / D converter
16 frame memory
18 D / A converter
20 Monitor device
22 Sync signal generator
24 Memory controller
26 Position sensor
28 System controller

Claims

In an inspection system using an electronic still camera that performs photographing when a moving subject is at a predetermined position and reproduces a video signal of the subject by the photographing, the system includes:
Position detecting means for detecting when the moving subject has reached a predetermined position and outputting a position detection signal based on the detection;
In response to the first drive signal, the electronic shutter is opened and charges corresponding to the subject are accumulated in the cell array. In response to the second drive signal, an analog video signal of one frame corresponding to the accumulated charges is read. Imaging means capable of pinning operation focusing on the subject at the predetermined position;
Receives a position detection signal from the position detection means, outputs the first drive signal for opening and closing the electronic shutter synchronized with the position detection signal, and generates a synchronization signal asynchronous with the first drive signal. Control means for outputting the second drive signal synchronized with the synchronization signal, including reference signal generation means;
When receiving the position detection signal, the control means supplies the first drive signal to the imaging means so that the electronic shutter is opened and the subject is photographed. The second drive signal, which is started from a predetermined position of the synchronization signal that appears later from that time and synchronized with the synchronization signal, is supplied to the imaging means and stored in the cell array. An inspection system using an electronic still camera , wherein an analog video signal of one frame is read and the predetermined synchronization signal is a horizontal synchronization signal .

The inspection system using the electronic still camera according to claim 1, wherein the system further includes:
Analog-digital conversion means for receiving an analog video signal of one frame from the imaging means, converting the analog video signal into a digital video signal, and outputting the digital video signal;
Storage means for receiving a digital video signal of one frame from the analog / digital conversion means, storing the digital video signal of one frame, and reading out the stored digital video signal of one frame;
The control means supplies the analog / digital conversion control signal to the analog / digital conversion means to convert the analog video signal read from the imaging means into a digital video signal, and subsequently writes the control signal to the storage means. And the digital video signal is stored in the storage means, and an inspection system using an electronic still camera is provided.

The inspection system using the electronic still camera according to claim 2, wherein the system further includes:
Digital-analog conversion means for receiving a digital video signal of one frame from the storage means, converting the digital video signal of one frame into a corresponding analog video signal, and outputting the analog video signal;
Display means for visually displaying the analog video signal from the digital-analog conversion means,
The control means supplies a read control signal to the storage means to read out the stored digital video signal, and then supplies a control signal for digital / analog conversion to the digital / analog conversion means to perform the read out. An inspection system using an electronic still camera, wherein the digital video signal is converted into the corresponding analog video signal, and the analog video signal is supplied to the display means for visual display.

Inspection system using Oite the inspection system using an electronic still camera according to claim 1, the electronic still camera, wherein the imaging means is a CCD.