JPH06148066A - 粒子凝集検査装置における光学系補正装置 - Google Patents

粒子凝集検査装置における光学系補正装置

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JPH06148066A
JPH06148066A JP32280492A JP32280492A JPH06148066A JP H06148066 A JPH06148066 A JP H06148066A JP 32280492 A JP32280492 A JP 32280492A JP 32280492 A JP32280492 A JP 32280492A JP H06148066 A JPH06148066 A JP H06148066A
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JP
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line sensor
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well
optical system
ccd line
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JP32280492A
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Toshiyuki Furuta
敏之 古田
Yasuhiko Yokomori
保彦 横森
Masato Ota
正人 大田
Hideo Suda
英雄 須田
Shogo Kida
正吾 木田
Fujiko Kikuchi
富士子 菊地
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Suzuki Motor Corp
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Suzuki Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒子の凝集パターンを判定する装置の光学系
のばらつきを補正する補正装置を提供すること。 【構成】 マイクロプレートの複数のウェルからの透過
光をCCDラインセンサ上に結像し、光学系およびCC
Dラインセンサとマイクロプレートとを相対的に移動さ
せて、各ウェルの粒子の凝集パターンに対応する出力信
号を発生し、光学系およびCCDラインセンサの移動を
制御したときの出力信号から各ウェルにおける凝集パタ
ーンを得る粒子凝集検査装置において、各レンズ系の明
るさの補正係数を保持するFIFOメモリ41と、CC
Dラインセンサの出力を補正係数で補正した値を出力す
るROM44とを設けて、各ウェルの凝集パターンを表
す出力を光学系のばらつきに応じて補正した値を即時に
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液中に含まれる粒子の
凝集のパターンを判定する粒子凝集検査装置に関し、特
にこのような装置における光学系のばらつきを補正する
ための補正装置に関するものである。
【0002】粒子の凝集パターンによって各種の判定を
行う粒子凝集検査装置は、例えば血球粒子の凝集反応パ
ターンから、血液型の判定や、抗原,抗体の検出を行
う、血液検査装置として用いられるのが最も一般的であ
る。以下においては、主として血液検査装置の場合につ
いて説明するが、本発明の適用はこの場合に限るもので
はない。
【0003】このような粒子凝集検査装置においては、
粒子の凝集状態を検出する光学系に明るさ等のばらつき
があると、正確な判定を行うことが困難になるため、光
学系のばらつきを補正することができる補正装置が必要
である。
【0004】
【従来の技術】血液検査装置においては、マイクロプレ
ート内のくぼみ(ウェル)に形成された血液の凝集像
を、プレートの横方向のウェルに1対1に対応して設け
られた光学系(レンズ系)を用いて、CCDラインセン
サ上に結像して、光学系とCCDラインセンサとを、マ
イクロプレートの縦方向に移動させながら、CCDライ
ンセンサ出力を画像処理することによって、血液の凝集
パターンを判定する。
【0005】図6は、凝集検査部の概略構成を示したも
のである。凝集検査部10は、筐体11の上部に設けら
れた水平な載物台12と、載物台12に沿って平行に移
動可能に設けられた検出部13とからなっている。載物
台12は、開口部14を有し、この部分に、被検体であ
る血液を装填するマイクロプレート15と、光学系の均
一性をチェックするために使用される補正板16とを、
セットすることができるようになっている。
【0006】検出部13は、移動可能なステージ17を
有し、その上に光学系18と、CCDラインセンサ1
9、およびCCDラインセンサ19を駆動するCCDド
ライバユニット20を有するとともに、ステージ17か
ら載物台12を跨いで設けられたゲート21を備えてい
る。ゲート21の下面には、マイクロプレート15を照
明する照明部22が設けられている。ステージ17で
は、ステージ駆動部23内に設けられた図示されないモ
ータおよび減速装置等によってスクリュウ24が回転さ
せられ、これによって、当該ステージ17は載物台12
上のマイクロプレート15に対して平行に移動できるよ
うに構成されている。
【0007】マイクロプレート15は、透明体の平面板
からなり、その上部に多数のウェル25が横(x)方向
および縦(y)方向に配列されていて、それぞれのウェ
ル内に、薬品等を混合して処理された血液を所定量注入
して、凝集反応を起こさせるようになっている。
【0008】図7は、光学系の構成を示したものであ
る。ここで図7(a)は構成を模式的に示したものであ
って、図6におけると同じものを同じ番号で示す。照明
部22は、光源であるLEDアレイ31と、光を拡散し
て均一にする拡散板32とを有している。また光学系1
8は、マイクロプレート15を透過した光を収束するレ
ンズ系33と、レンズ系33を支持するレンズホルダ3
4とを有している。レンズ系33は、マイクロプレート
15の横方向におけるウェル25と1対1に対応するよ
うに設けられており、ウェル内の凝集像の部分からの透
過光を、CCDラインセンサ19上に結像するようにな
っている。
【0009】図7において、同図(b)はウェル25に
おける血液の凝集像を上部から見た様子を示し、同図
(c)はそれぞれの場合の像中心(A−A)でのCCD
ラインセンサ19の出力を示したものである。血液の凝
集パターンには、凝集が少ない場合と、凝集が多い場合
とがあり、それぞれの場合に対応して、CCDラインセ
ンサ出力において、陰性像と陽性像とを生じる。
【0010】図8は、血液検査装置のシステム構成を示
したものであって、図6におけると同じものを同じ番号
で示している。35は画像処理装置であって、ステージ
17の移動の指示と、凝集像の処理とを行って、判定出
力を発生する。
【0011】各ウェルにおける凝集像の出力は、CCD
ラインセンサ19の横方向の走査ごとに、ステージ17
を微小距離移動させることによって、2次元像として行
われ、画像処理装置は、このようなウェルごとの凝集像
によって所要の判定を行う。そのため、画像処理装置3
5は、ステージ移動命令をステージ駆動部23に対して
出力するとともに、CCDドライバ20からCCDライ
ンセンサ17の出力を受け取る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】血液検査装置におけ
る、照明部によるマイクロプレートの照明には、照度の
ばらつきがあり、また光学系を構成する各レンズにも明
るさのばらつきがあるため、各ウェル領域間において
は、その出力にばらつきが生じる。
【0013】照明の均一度をチェックするためには、ガ
ラスや均一なフィルタ等からなる補正板16が設けられ
ていて、これによってマイクロプレートに均一な照明を
与えることができるようになっているが、このような補
正エリアにおいても、光学系のばらつきに基づいて、C
CDラインセンサ出力は均一ではない。
【0014】図9は、補正エリアにおけるCCDライン
センサの出力を例示したものであって、例えば12個の
CCDラインセンサ#1〜#12を順次走査したとき
の、CCDラインセンサ出力を時間的変化として示した
ものである。CCDラインセンサ出力は、8ビットにア
ナログディジタル(A/D)変換したときの値0〜25
5によって示されており、230は出力最大値に対応す
るオフセット値であって、ほぼ黒レベルに等しい。
【0015】図9においては、ウェル#1〜#4に対応
するCCDラインセンサ出力値が例示されているが、各
ウェル領域における最明点(・で示す)に対応する光出
力にはばらつきがあるため補正が必要であり、これを目
的値である20に均一化するためには、各ウェルにおい
て必要とする補正係数は、それぞれ 1.1, 1.0, 0.9,1.2
である。
【0016】このように、ウェル単位の光学系間に明る
さ等のばらつきがあると、正しい判定出力を得ることが
できない。そのため、照明部においては、マイクロプレ
ートに対する照明の均一度を、限りなく追求したものが
製作されている。しかしながら、照明の均一度を上げる
ことには、製造的,コスト的に限界があり、カスタム的
にならざるを得ない場合が多い。また、中長期的に、均
一度が維持される保証はないという問題がある。
【0017】そこで、ウェル単位の光学系間における明
るさ等のばらつきを補正することが必要になるが、従
来、このような補正は、画像処理部が、取り込んだCC
Dラインセンサ出力を、ソフト的に補正することによっ
て行われていた。
【0018】しかしながら、画像処理部でCCDライン
センサ出力に対して、ソフト的に補正を行って、ウェル
単位の光学系間の明るさ等のばらつきを補正する方法
は、膨大なデータのすべてに対して処理を行わなければ
ならないため、非常に時間がかかるという問題がある。
【0019】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、粒子凝集検査装置におい
て、光学系にばらつきがあったとき、これをハードウエ
ア的に補正することによって、リアルタイムに補正デー
タを出力できるようにして、画像処理部での補正に関す
る負担の軽減を図った粒子凝集検査装置における光学系
補正装置を提供することを、その目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のウェル
25を横方向と縦方向とに配列した透明体からなるマイ
クロプレート15に対して、マイクロプレートの一方の
側に配置されて少なくとも横方向の1列のウェル群を照
射する照明部22と、ウェル群の各ウェルからの透過光
を各ウェルに対応して設けられたレンズ系を介してそれ
ぞれ結像する光学系18と、結像された光を検出するC
CDラインセンサ19とを有し、CCDラインセンサ1
9を横方向に走査するとともに、マイクロプレート15
に対して、照明部22,光学系18およびCCDライン
センサ19を支持するステージ17を縦方向に移動させ
ることによって、各ウェルに装填された液体中の粒子の
凝集パターンに対応する出力信号を得る凝集検査部10
と、ステージ17の移動を制御するとともに、凝集検査
部10の出力信号によって各ウェルにおける凝集パター
ンを得る画像処理部35とを備えている。更に、画像処
理部35において算出された各ウェルに対応する各レン
ズ系の明るさの違いを補正する補正係数を保持する先入
れ先出し記憶手段41と、各ウェルごとのCCDライン
センサ19出力を各ウェルに対応する複数の異なる補正
係数によって補正した値を記憶し、CCDラインセンサ
19の出力に応じて先入れ先出し記憶手段41に保持さ
れた補正係数によって補正された値を出力するROM4
4とを装備している。また、CCDラインセンサ19の
出力に応じて先入れ先出し記憶手段41に保持された補
正係数によって補正した値を出力することによって、各
ウェルにおける凝集パターンに対応する出力を光学系の
ばらつきに応じて補正した値を即時に得るものである。
【0021】
【作用】粒子凝集検査装置は、凝集検査部10と、画像
処理部35とからなっている。さらに凝集検査部10
は、複数のウェル25を横方向と縦方向とに配列した透
明体からなるマイクロプレート15に対して、照明部2
2をマイクロプレートの一方の側に配置して、少なくと
も横方向の1列のウェル群を照射し、光学系18によっ
て、ウェル群の各ウェルからの透過光を各ウェルに対応
して設けられたレンズ系を介してそれぞれ結像し、CC
Dラインセンサ19によって、結像された光を検出す
る。そして、CCDラインセンサ19を横方向に走査す
るとともに、マイクロプレート15に対して、照明部2
2,光学系18およびCCDラインセンサ19を支持す
るステージ17を縦方向に移動させることによって、各
ウェルに装填された液体中の粒子の凝集パターンに対応
する出力信号を得る。
【0022】また画像処理部35は、ステージ17の移
動を制御するとともに、凝集検査部10の出力信号によ
って、各ウェルにおける凝集パターンを得る。
【0023】このような粒子凝集検査装置において、先
入れ先出し記憶手段41において、画像処理部35にお
いて算出された各ウェルに対応する各レンズ系の明るさ
の違いを補正する補正係数を保持し、ROM44におい
て、各ウェルごとのCCDラインセンサ19出力を各ウ
ェルに対応する複数の異なる補正係数によって補正した
値を記憶して、CCDラインセンサ19の出力に応じ
て、先入れ先出し記憶手段41に保持された補正係数に
よって補正された値を出力する。
【0024】従って、本発明の粒子凝集検査装置におけ
る光学系のばらつき補正装置によれば、凝集検査部10
における、各ウェルにおける凝集パターンに対応する出
力を、光学系のばらつきに応じて補正した値を即時に得
ることができる。
【0025】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示したものであ
って、画像処理部に対して、光学系のばらつきを補正し
たCCDラインセンサ出力を発生する、CCDドライバ
40の構成を示している。CCDドライバ40は、画像
処理部からの補正係数を一時保持する先入れ先出し記憶
手段(以下、FIFOメモリという)41と、このFI
FOメモリ41の読み出しタイミングを定めるウェル間
パルス発生部42と、アナログ信号からなるCCDライ
ンセンサ出力をディジタル信号に変換するアナログディ
ジタル(A/D)変換部43と、補正されたCCDライ
ンセンサ出力を発生するリードオンリメモリ(ROM)
44と、このROM44の出力を一時保持する他のFI
FOメモリ45とを有している。
【0026】画像処理部35は、図9に示されたCCD
ラインセンサの出力データが求められたとき、各ウェル
に対する補正係数を定めて、4ビットのデータD0 〜D
3 として、WCK等の書き込み用信号とともにFIFO
メモリ41に書き込む。なおこの補正係数は、画像処理
部35から4ビット並列に送ってもよいし、または画像
処理部35からシリアルデータとして送って、CCDド
ライバ側でシリアル・パラレル変換して用いてもよい。
【0027】ウェル間パルス発生部42は、各ウェルの
出力の先頭位置で読み出しクロックRCKを発生し、こ
れによってFIFOメモリ41から16段階の補正係数
が、4ビットのデータD0 〜D3 として読み出される。
データD0 〜D3 は、ROM44のアドレスA8 〜A11
に与えられる。一方、A/D変換部43は、CCDライ
ンセンサからの出力を、8ビットのデータD0 〜D7
変換して、ROM44のアドレスA0 〜A7 に与える。
これと同時に、別系統で8段階のオフセット値が、3ビ
ットのデータとして、アドレスA12〜A14に与えられ
る。
【0028】ROM44には、A/D変換部43からの
8ビットの入力値(0〜255)に対応する、補正され
たCCDラインセンサ出力値が、各条件ごとに予め書き
込まれていて、これらのアドレスに応じて即時に8ビッ
トの補正データD0 〜D7 として読み出されて、FIF
Oメモリ45に保持される。FIFOメモリ45はバッ
ファとしての作用を行うものであって、FIFOメモリ
45に保持された値は、画像処理部からのRCK等の読
み出し用信号に応じて読み出されて、画像処理部へ出力
される。
【0029】図2は、CCDラインセンサ出力と補正値
出力とを示したものであって、同図(a)はCCDライ
ンセンサ出力を示し、同図(b)は補正係数とこれに対
応する補正用データとを示している。
【0030】(a)に示すCCDラインセンサ出力は図
9の場合に対応するばらつきを有し、画像処理部から所
要の補正係数に応じて、補正値が(b)に示す値を有す
る4ビットのデータD0 〜D3 として送られて、FIF
Oメモリ41に保持される。
【0031】図3は、FIFOメモリの内容を示したも
のであって、同図(a)はFIFOメモリ41に保持さ
れた内容の例を示し、同図(b)はウェル領域に対応す
る補正係数の値を示している。
【0032】画像処理部は、各ウェル#1〜#12の領
域に対応して、図3(b)に示すような補正係数を算出
して出力する。この補正係数は、4ビットのディジタル
データとして画像処理部から出力されて、FIFOメモ
リ41において、(a)に示すように各ウェル#1〜#
12の領域ごとに書き込まれる。
【0033】図4は、ROMの内容を示したものであ
る。ROM44には、A/D変換部43からの8ビット
の出力データ(0〜255)に対して、16段階の補正
係数と、8段階のオフセット値とについて、それぞれ計
算された数値が、図3のように書き込まれている。従っ
て、図3における各欄には、それぞれ出力データ0〜2
55に対応する256種類の補正データが書き込まれて
いる。
【0034】例えば、図9に示された例のように、オフ
セット値230の場合について、補正係数 1.1の領域に
は、0〜255の各出力値に対して、以下の式で計算さ
れた補正データが書き込まれている。 N DATA=230−(230−DATA)* 1.1 ここで、N DATA:メモリ内に書き込む補正データ DATA :入力値(メモリの下位8ビット=0〜2
55) 従って例えば、DATA=40のとき、N DATA=
21となる。
【0035】なお、血液検査装置においては、CCDラ
インセンサの出力のオフセット値を可変できる付加的機
能を有する場合がある。この場合は、オフセット値に応
じてROM44に書き込むべき補正データも変化するた
め、オフセット値に応じた補正データを別の領域に用意
しておく必要がある。
【0036】図5は、オフセット可変システムを例示し
たものであって、(a)はオフセット発生部50の構成
を示している。オフセット発生部50は、8入力から1
入力を選択するマルチプレクサ51と、シャントする電
流を制御可能な可変シャントレギュレータ52と、CC
Dラインセンサ出力波形における直流レベルを所定値に
クランプするCCD波形DCクランプ回路53とを有し
ている。また(b)は動作波形を示している。
【0037】8種類のオフセット値に対応して、3ビッ
トのオフセット制御信号が与えられたとき、マルチプレ
クサ51は、これに対応して入力D0 〜D7 のいずれか
を共通端子Cに接続する。従って可変シャントレギュレ
ータ52のゲート端子は、抵抗R0 〜R7 のいずれかを
経て接地される。
【0038】可変シャントレギュレータ52は、図2の
回路において、そのゲート端子と接地間に接続される抵
抗をRn としたとき、カソードの直流出力電圧VO が、
次式の関係に従って定まる。 VO =2.5×(1+Ra /Rn ) ここでRn =R0 〜R7
【0039】CCD波形DCクランプ回路53は、CC
DラインセンサからのCCD波形入力における(・)で
示す点で与えられるクランプパルスに応じて、この点の
電位を可変シャントレギュレータ48からの直流出力電
圧VO にクランプする。
【0040】従って図4に示された8段階のオフセット
値を、図4の回路で発生することによって、オフセット
制御信号に応じて、CCDラインセンサ出力のオフセッ
ト電圧値を、この8段階の値のいずれかに設定すること
ができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粒
子の凝集のパターンを判定する粒子凝集検査装置におい
て、光学系のばらつきの補正をハードウエア的に行うよ
うにしたので、補正されたCCDラインセンサ出力をリ
アルタイムに得ることができる。従って本発明によれ
ば、画像処理部で光学系のばらつきを補正する際の処理
負担が軽減される。またこれによって、光学系のばらつ
きの補正に要する時間が短縮されるので、画像処理部
は、他の複雑な画像処理のために時間をかけることが可
能となる。
【符号の説明】
10 凝集検査部 15 マイクロプレート 17 ステージ 18 光学系 19 CCDラインセンサ 22 照明部 25 ウェル 35 画像処理部 41 FIFOメモリ 44 ROM 50 オフセット発生部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年8月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す概略ブロック図
である。
【図2】CCDラインセンサ出力及び補正値出力とを示
す図表であり、図2(a)はCCDラインセンサ出力を
示す図で、図2(b)は補正係数とこれに対応する補正
用データとを示す図である。
【図3】FIFOメモリの内容を示す図表であり、図3
(a)はFIFOメモリに保持された内容の例を示す図
で、図3(b)はウェル領域に対応する補正係数の値を
示す図である。
【図4】ROMの内容を示す図表である。
【図5】オフセット可変システムを例示する説明図で、
図5(a)はオフセット発生部50の構成を示す回路図
であり、図5(b)は動作波形を示す特性図である。
【図6】従来例の凝集検査部の概略構成を示す斜視図で
ある。
【図7】従来例の光学形の構成を示す説明図で、図7
(a)は構成を模式的に示す図で、図7(b)はウェル
における血液の凝集像を上部から見た様子を示す図で、
図7(c)は像中心(A−A)でのCCDラインセンサ
出力を示す図である。
【図8】従来例の血液検査装置のシステム構成を示す説
明図である。
【図9】従来例の補正エリアにおけるCCDラインセン
サの出力を例示する特性図である。
【符号の説明】 10 凝集検査部 15 マイクロプレート 17 ステージ 18 光学系 19 CCDラインセンサ 22 照明部 25 ウェル 35 画像処理部 41 FIFOメモリ 44 ROM 50 オフセット発生部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 33/543 F 9217−2J (72)発明者 須田 英雄 神奈川県横浜市緑区桜並木2番1号 スズ キ株式会社技術研究所内 (72)発明者 木田 正吾 神奈川県横浜市緑区桜並木2番1号 スズ キ株式会社技術研究所内 (72)発明者 菊地 富士子 神奈川県横浜市緑区桜並木2番1号 スズ キ株式会社技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロプレートに配設された複数のウ
    ェルからの透過光を各ウェルに対応して設けられたレン
    ズ系を有する光学系を介してCCDラインセンサ上に結
    像し、該光学系およびCCDラインセンサとマイクロプ
    レートとを相対的に移動させて、各ウェルにおける液体
    中の粒子の凝集パターンに対応する出力信号を得る凝集
    検査部と、前記光学系およびCCDラインセンサの移動
    を制御することによって前記出力信号から各ウェルにお
    ける凝集パターンを得る画像処理部とを備えた粒子凝集
    検査装置において、 前記画像処理部において算出された各ウェルに対応する
    各レンズ系の明るさの違いを補正する補正係数を保持す
    る先入れ先出し記憶手段(41)と、 各ウェルごとの前記CCDラインセンサ出力を該各ウェ
    ルに対応する複数の異なる補正係数によって補正した値
    を記憶し、CCDラインセンサの出力に応じて前記先入
    れ先出し記憶手段(41)に保持された補正係数によっ
    て補正された値を出力するROM(44)とを設け、 CCDラインセンサ(19)の出力に対応して前記先入
    れ先出し記憶手段(41)に保持された補正係数によっ
    て補正した値を出力し、各ウェルにおける前記凝集パタ
    ーンに対応する出力を光学系のばらつきに応じて補正し
    た値を得ることを特徴とした粒子凝集検査装置における
    光学系補正装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130076897A1 (en) * 2011-09-27 2013-03-28 Hiroshi Ogi Imaging apparatus, detecting apparatus, and imaging method
US9204105B2 (en) 2012-03-30 2015-12-01 SCREEN Holdings Co., Ltd. Imaging apparatus and imaging method

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