JPH06215114A - 速度補償を備えた画像取得装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像取得システムに関し、走査される対象物
の移動速度の変動に対して補償し、広範囲の速度変動に
対応可能な取得システムの提供を目的とする。 【構成】 本画像取得システムは、センサを通して対象
とする用紙を搬送するための搬送機構を含んでいる。セ
ンサはこの対象物を走査し、ある乗数でスケールされる
データストリームを発生する。この乗数は上記搬送機構
の速度の変動に対して補償する。上記速度が正規の速度
よりもかなり遅い場合、上記センサの走査レートが増や
され、走査される各ラインに対して複数のデータストリ
ームが発生される。これらのデータストリームは結合さ
れた後、修正された１つの速度信号の列となり、更なる
処理に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像取得システムに関
するものであり、より詳しく言うと、連続したロール紙
のように配置される複数の印刷された用紙や、連続的に
給紙されるカット式の印刷された用紙から画像を取得
し、これら印刷用紙が満足したものであるか否かを決定
するための装置であって、上記用紙の例えば供給速度に
対して補償を行うための手段を備えている装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】印刷された用紙は、例えば、これらの用
紙をある公称速度で搬送して固定位置を通過させた後、
更にセンサ手段を用いて当該用紙を走査し、当該用紙面
から電気的な画像を生成する搬送機構を設けた装置によ
り、チェック及び確認されるであろう。この走査作業
は、例えば１つの列を走査するために配置されたＣＣＤ
装置（電荷結合素子），集積型フォトダイオード素子を
含めたセルフ走査型のシリコンフォトダイオードのリニ
アなアレイ，又は他の２次元的な１つのリニアなアレイ
の集積型センサ等、ソリッドステート型センサを用いて
実現され得る。ところが、センサを統合するサンプリン
グ・レートが一定に保たれると、これら全ての装置は、
走査される対象物の速度の変動のために幾何学的歪みを
以て画像を生成するので、満足するものではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような幾何学的な
歪みの問題を解決するために、以前の装置には、例えば
シャフトエンコーダのような同期化装置が設けられ、動
力を与える搬送機に基き、その動作に対してサンプリン
グ・レートを同期化している。このような設備において
走査手段から到来する信号の値は、この信号が、サンプ
ル時間にわたり、センサに到達する光の量と、サンプル
間の時間値とに比例した信号を生成しながら統合される
ので一定値ではない。したがって、走査される用紙の移
動の変動により当該信号に相対的な歪みが引き起こされ
る。

【０００４】幾つかの以前の装置では、自動ゲイン制御
装置（ＡＧＣ）を用いることにより信号強度の変動に対
して補償している。この方法は、ダイナミックレンジが
制限されるだけでなく、結果的に用いられる画像ゲイン
が画像の内容によっても影響されてしまう。もしも、こ
のゲインが非常に大きく調整されたとすると、結果的に
生成される信号は、あまりにも雑音が大きいので満足な
結果を得ることができないであろう。

【０００５】また、他の以前の装置では、サンプル間の
僅かな時間、統合する光から走査手段を防止して、走査
手段が不変値を統合する時間を維持して確実な信号を得
るようにすることによって、サンプル移動の変動に対し
て補償している。しかしながら、この方法は、走査され
るサンプル表面の全てが信号に対して必ずしも等しく寄
与しないので情報に歪みを与えてしまう。一方、走査装
置がアイドル状態に保たれているので、対象物からの情
報が失われてしまう。

【０００６】また更なる他の以前の装置は、速度の変動
に対してその速度を検出し、カメラと対象物との間に設
けた可変式灰色濃度フィルタ ( variable neutral dens
ityfilter )を調整することにより、速度の変動を修正
している。このアプローチには、高度な機械的複雑さと
ダイナミックレンジの制限、及び速度の急激な変化に対
する応答時間の制限を要求する。

【０００７】上記に述べた従来技術の欠点に鑑み、本発
明の目的とするところは、走査手段から得られる画像
が、移動する対象物の走査速度の変動に対して補償され
ながら安定化される画像取得システムを提供することに
ある。

【０００８】更なる目的は、広い範囲の速度の変動を扱
うことが可能な自動速度補償装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る他の目的及
び利点は、以下に示す本発明の記載から明らかになるで
あろう。簡単に言うと、本発明に従って構成される画像
取得装置は、センサを通過する対象物を搬送するための
搬送機構と、このセンサの動作を制御するためのセンサ
コントロール手段とを備えている。

【００１０】

【作用】上記構成により、搬送機構の速度が規則的に監
視され、搬送機構の速度を表す速度乗数出力信号が生成
される。この出力は、搬送機構の速度の変化に対して補
償する走査器出力の振幅を計測するために用いられる。
もしもその速度が予め設定された閾値以下に低下して、
例えば約５０％になった場合、走査器のサンプリング・
レートがより大きくされ、サンプリング・レートの変化
に対して補償するために付加的な演算が実行される。

【００１１】

【実施例】図１には、本発明に係る１つの実施例の詳細
が示されている。図１において走査部１６にはドラム２
２が含まれている。このドラムは、用紙１２を運ぶ円筒
型の表面２４があり、且つ軸２６を中心に回転する。用
紙１２に光を照射するために幾つかのランプ２８，３０
が用いられる。走査手段、すなわちセンサ３２は、用紙
１２を走査するために用いられており、用紙１２の画像
がレンズ３４を通して上記センサ上に収束される。この
センサは、例えば用紙１２の幅に沿って延びる１本のラ
インを基本的に走査するように配列されたリニアなＣＣ
Ｄアレイ（電荷結合素子アレイ）で構成されており、セ
ンサ制御／増幅回路３４によって制御され得る。

【００１２】シャフトエンコーダ３６は、ドラム２２と
接続されて同期化装置として作動する。シャフトエンコ
ーダ３６からの信号は、センサ制御／増幅回路３４に戻
され、ここで上記センサの出力のサンプリングが同期化
される。センサ制御／増幅回路３４は、センサ３２の動
作に関するタイミング制御と、センサ出力の増幅及び信
号調節機能を備えており、加えてデジタル情報への変換
を実行することができる。幾何学的な歪みは、走査動
作，ライン間隔，及びセンサデータの読取り操作におい
て、それぞれ正確なインターバルでセンサデータをサン
プリングすることにより取り除かれる。

【００１３】また、シャフトエンコーダ３６の出力は、
速度検出回路に戻される。速度検出回路は、信号の調
整，フィルタリング，速度の決定，及びシャフトエンコ
ーダに基づく処理操作を実行し、速度乗数出力を生成す
る。この出力と、上記センサ制御回路からの出力とが乗
算回路４０で共に乗算され、以下に詳しく説明される
が、ドラム２２の速度の変動に対してセンサ信号を正確
に補償する。この補償は、上記サンプル周期及び乗数と
がシャフトエンコーダの同期化装置からの初期データに
基づかれているので精度良く行うことができる。

【００１４】更に詳しく説明すると、センサ３２及びセ
ンサ制御／信号増幅回路３４は、上記センサの物理的特
性，プロセッサ２０のデータ処理能力等によって決定さ
れる所定の選択レートで生成するように作動する。セン
サ３２からの情報は、走査ラインに対応するデータ・ス
トリームとして提供される。そして上記プロセッサ２０
は、このデータを構築して当該サンプルの１つの画像を
生成する。しかしながら、ドラム２２の速度、つまりは
用紙１２の速度が正規の値から外れる場合には、正規の
ドラム速度にて要求される走査周期よりも長い時間又は
短い時間でセンサ３２が各ラインを走査するので、用紙
１２の画像のインテンシティが歪められる。図１の実施
例においては、センサ制御／信号増幅回路３４からの信
号の振幅を調節してドラム２２の速度変動に対して補正
する乗算器４０が用いられている。更に詳しくいうと、
速度検出器３８は、センサ３２の出力振幅をスケールす
るために選択される速度乗算出力を生成し、ドラム２２
の速度の変動に対して補償する。例えばドラムがその正
規の速度よりも約５％早い速度で回転する場合、センサ
制御回路３４からの出力は５％減少される。そして速度
検出器３８は、乗算を行う際、上記回路３４からの減少
値が当該速度の増加分を補償するように、例えば１０５
％に相当する乗数値を与える。

【００１５】比較的小さい速度変動の場合、通常はセン
サ３２の応答がリニアな変化を示すので、速度検出器３
８で生成される乗算値は、センサ３２の応答に準じて調
整されることが好ましい。しかし、大きな速度変動の場
合にはセンサ３２の応答が非リニアになるかもしれな
い。したがって速度検出器３８は、センサ３２に関する
適当なスケール乗算値を決定するための手段として、例
えばルックアップテーブル４４を設けてもよい。

【００１６】図１に示した実施例は、約２：１の速度レ
ートで対象物の正確な走査を可能にする。また、更に大
きい速度レンジでの取得のためには、図２に示した本発
明の更に進んだ実施例によって実現することができる。
図１の実施例と同様、図示された用紙２２は、当該用紙
の画像をセンサ３２上に収束するレンズ３４前方で移動
される。シャフトエンコーダ３６からの信号は速度検出
回路３８に戻される。この速度検出回路は、上述のよう
に信号の調整及びフィルタリング，並びに速度の決定を
実行する。このように検出された信号は、速度範囲を決
定するために分析される。もし搬送速度が、最大速度の
１／２と最大速度の間の範囲内にあるならば、センサ制
御は通常のように行われる。つまりセンサ制御部に送ら
れる各信号が当該制御部に命令を与えて、各１ラインの
間隔当たり１回だけ用紙２２をサンプルして走査させ
る。速度検出器は、センサ値によって乗算される速度乗
算出力を演算し、サンプル周期の変動に対して上記セン
サ信号を正確に補償する。そして速度検出器は、累積回
路４２に信号を送り、元通りのデータを伝える。この速
度範囲において、本装置は上記第１の実施例で説明した
装置と同様に動作する。

【００１７】もし速度検出器が、例えば搬送速度におい
てその最大値の１／２より遅いが最大値の１／４よりも
速い搬送速度を検出した場合、同期化される信号が、セ
ンサ制御部，乗算器，そして累積器に送られる。これら
の状況の下では過度の走査時間の周期となるので、セン
サ３２がオーバーロードされるかも知れない。これを解
決するためには、以下に説明するように走査周期が短か
くされる。この速度範囲においてセンサ制御部は、各ラ
イン間隔あたり２回、センサをサンプルして信号を読み
出す。速度検出器は１つの速度乗算出力を決定し、現在
短くなった走査周期の変化に対してセンサ信号を正確に
補償する。この補償は、上述のようなルックアップテー
ブル４４を利用してもよい。そして速度検出器は、ある
信号を累積回路４２に送り、１組のセンサーサンプルを
累積させる。累積器４２は、走査された各ラインについ
ての２つのサンプル群を結合し、当該ラインについてサ
ンプルされた１つの複合サンプル群を導く。例えば、ド
ラムが正規の速度で回転されるとき、用紙２２を横切る
１つの走査ラインを公称８０００の信号で生成するべく
配置したならば、恐らくセンサ３２には８０００個のセ
ンサ素子が設けられる。これらの信号は、Ａ／Ｄ変換
後、センサ制御／増幅回路３４によって速度補償乗算器
４０に送られる。もしも、ドラム１２の速度が正規の速
度の約半分に減少した場合には、センサ３２の走査速度
が２倍にされ、各走査ラインに対して８０００の信号を
２列生成する。これら２つの列は、乗算器４０によるス
ケーリングの後、累積器４２によって２つが同時に組み
合わされ（例えば、加算後に２で除る）、１列が８００
０個の信号が生成されてプロセッサに送られる。

【００１８】もし速度検出器が、搬送速度において、例
えばその最高速度の１／４よりも遅いが最高速度の１／
８よりも速い速度を検出した場合、複数の信号がセンサ
制御部から乗算器、そして累積器に送られる。この速度
範囲においてセンサ制御部は、各ラインあたり４回、セ
ンサをサンプルして読み出す。速度検出器は速度乗算出
力を演算し、短くなったサンプル周期の変化に対してセ
ンサ信号を正確に補償する。速度検出器は累積回路４２
に或る信号を送り、ここで上記４つのセンサーサンプル
の群が加算された後にその和が４で除算され、最終的な
データがプロセッサに送られて分析される。

【００１９】この原理は、搬送速度が減少しても、速度
範囲，サブラインの間隔設定，速度補償積，累積制御，
及び除算制御を決定するための速度センサを用いること
により、任意な速度ダイナミックレンジが得られるよう
に適用される。このレンジにおいてセンサの積算時間
は、２対１の範囲内に保たれるので「信号対雑音比」を
保護すると共にセンサの回路構成を簡略化し、同時に、
当該システムの剰余によって用いられるデータの幾何学
的且つ光測定上の精度を維持する。

【００２０】以上の説明から明らかなように、本発明に
対し、上記添付された「特許請求の範囲」に規定した本
願発明の範囲から逸脱することなく種々の変形が想到さ
れ得るであろう。

【００２１】

【発明の効果】このように本発明によれば、画像取得シ
ステムから得られる画像は、対象物の走査速度の変動に
対して補償されるので幾何学的歪みがなく満足したもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る好ましい一実施例に関するブロッ
ク図である。

【図２】本発明に係る他の実施例に関するブロック図で
ある。

【符号の説明】

１２…用紙 １６…走査部 ２０…プロセッサ ２２…ドラム ２４…円筒型の表面 ２６…ドラムの回転軸 ２８，３０…ランプ ３２…センサ ３４…センサ制御／信号増幅器 ３８…速度検出器 ４０…速度補償用乗算器 ４４…ルックアップテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス マクギー アメリカ合衆国，カリフォルニア 94028, ポートラ バレー，ミモザ ウェイ 150 (72)発明者 エドワード パノフスキー アメリカ合衆国，カリフォルニア 94062 −9718，ウッドサイド，スター ルート 159ビー

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査手段と、 該走査手段を通して対象物を公称速度で搬送するための
   搬送手段と、 前記速度を監視するための監視手段と、 前記走査手段と監視手段とに接続され、該監視手段に応
   答して前記走査手段からのデータを乗算するための乗算
   手段と、 を具備する画像取得装置。
2. 【請求項２】 前記走査手段が、前記画像を横切る１つ
   のラインを走査するためのリニアセンサと、該センサを
   制御するための制御手段とを含み、該センサ制御手段
   が、前記監視手段と接続されて前記リニアセンサを前記
   速度に従って制御する、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記走査手段が振幅をもった走査信号を
   生成し、前記乗算手段が前記速度に依存するスケーリン
   グ・ファクタを該振幅値に乗算する、請求項１に記載の
   装置。
4. 【請求項４】 前記走査手段からのデータを累積して結
   合するための累積器手段を更に具備する、請求項１に記
   載の装置。
5. 【請求項５】 対象部をもつ用紙を所定の速度で回転さ
   せるためのドラムと、 前記画像を走査するための手段であって、振幅を有する
   走査された信号のストリームを生成するための走査手段
   と、 前記ドラムの回転を監視するための手段であって、該ド
   ラムの速度に対応する乗数信号を生成する速度検出手段
   と、 前記振幅に前記乗数信号を乗算するための乗算手段と、 を具備する画像取得装置。
6. 【請求項６】 前記走査手段が前記画像を所定の走査レ
   ートで走査し、且つ前記走査レートを前記速度にしたが
   って変化させる、請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記乗算手段からの出力信号を累積する
   ための手段であって、前記乗算手段からの複数のデータ
   ストリームを結合して１つのデータストリームにするよ
   う配置された累積手段を更に具備する、請求項５に記載
   の装置。
8. 【請求項８】 センサを通して対象物を所定の速度で搬
   送するステップと、 前記センサを用いてセンサ信号のストリームを生成する
   ステップであって、各センサ信号が振幅を有し、該信号
   のストリームが前記対象物の１ラインの走査に対応して
   いるステップと、 前記速度を監視して、該速度における公称速度からの変
   化を示す乗数信号を生成するステップと、 前記センサ信号に該乗数信号を乗じることで速度調整さ
   れた信号ストリームを得るステップと、 該速度調整された信号ストリームを集めて前記対象物の
   画像を得るステップと、 を具備する画像取得方法。
9. 【請求項９】 前記センサ信号の振幅値が前記乗数信号
   に乗じられる、請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記センサは、前記対象物が第１の速
    度で搬送される時は、第１の走査レートでセンサ信号の
    ストリームを発生し、該対象物が前記第１の速度よりも
    遅い第２の速度で搬送される時は、前記第１のレートよ
    りも高い第２の走査レートでセンサ信号のストリームを
    発生する、請求項８に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記第２のレートは、前記第２の速度
    が前記第１の速度の半分よりも小さい時は、前記第１の
    レートの２倍であり、各ライン走査に対してセンサ信号
    の２つの連続するストリームを生成する、請求項１０に
    記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記２つの連続するストリームを累積
    して、結合された１つの信号ストリームを生成するステ
    ップを更に具備する、請求項１１に記載の方法。