JPH04234269A - ビデオカメラ - Google Patents

ビデオカメラ

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JPH04234269A
JPH04234269A JP3222086A JP22208691A JPH04234269A JP H04234269 A JPH04234269 A JP H04234269A JP 3222086 A JP3222086 A JP 3222086A JP 22208691 A JP22208691 A JP 22208691A JP H04234269 A JPH04234269 A JP H04234269A
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signal
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ラの初期の較性、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】本発明の特徴に一つによれば、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、（
ｉｉｉ）　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２４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。２
４４個×６１０個ＣＣＤアレイの場合、各画素値は、２
４４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４０
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（いずれも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３および図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
２Ａ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発生器９６
、９８　　　　選択スイッチ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　像センサアレイ（２２，２４）と、当
    該領域（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
    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タイミング信号（ｔｉ）
    の一つを内部同期発生器（７０）からタイミング発生手
    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】　　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、（ｉｉｉ
    ）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（７６，９６
    ，９８）を含む請求項１のカメラ。
  3. 【請求項３】　　外部タイミング信号入力端（９６）は
    、コンベア（１０）が当該領域（１４）を通過する速度
    に従って外部タイミング信号（ｔｉ）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】　　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
    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、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（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（１４）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（７８）は速度応答タイ
    ミング信号手段（３２）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】　　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）を更に含む請求項５に記載の
    カメラシステム。
  7. 【請求項７】　　スイッチング手段（９６）がタイミン
    グ手段（７８）を固定周波数信号手段（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６に記載のカメラシステム。
  8. 【請求項８】　　像センサアレイ（２２，２４）はＣＣ
    Ｄアレイであり、レンズ（２０）は検査領域（１４）を
    通過中の物体（１２）の一部から光フォトンをＣＣＤア
    レイのコラムの一連の画素上に合焦し、タイミング手段
    （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５，６または７に記載のカメラ
    システム。
  9. 【請求項９】　　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、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
    キャン同期発生器手段（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Ｃ
    ＣＤ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手段（７８）を選択的
    にスイッチングする請求項５，６，７または８に記載の
    カメラシステム。
  10. 【請求項１０】　　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ＣＣ
    Ｄアレイ（２２，２４）と、当該領域（１４）からの光
    をＣＣＤ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
    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
    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（７０）と、ラインシフトタイミング手段（
    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（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（７０）を調節
    自在な周波数のタイミング信号（ｔｉ）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（７０）により固定
    されたレートで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）を特
    徴とするビデオカメラ。
  11. 【請求項１１】　　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（
    ９０）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
    、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（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、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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JP2006259377A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Hamamatsu Photonics Kk 顕微鏡システム
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