JPH1155566A

JPH1155566A - 画像取込装置およびその方法

Info

Publication number: JPH1155566A
Application number: JP9211014A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kojima; 弘小島; Hisahiro Hachitani; 壽宏蜂谷; Koji Kishi; 浩司岸
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd; Toyo Ink SC Holdings Co Ltd; Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc; Artience Co Ltd
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高速で移動または変動する物体の画像の取り
込み、および、画像の取込タイミングの微調整が可能で
あり、かつ、低コストで構成することができる画像取込
装置およびその方法を提供すること。【解決手段】移動物体１がセンサ２により検出される
と、センサ２から画像取込信号発生部３に対して検出信
号ＤＴが出力され、これに同期して画像取込信号発生部
３から予め設定されているシャッタ開放時間Ｔ₁ の間、
シャッタ信号ＳＨがビデオカメラ４に出力され、また、
検出信号ＤＴの入力から補正用遅延時間分経過した後、
予め設定された照明閃光時間τの間、発光トリガ信号Ｌ
Ｕを照明光源５へ出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高速に移動する
物体等の画像を取り込む際に用いて好適な画像取込装置
およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速で移動または変動する物体の、監視
もしくは検査を行うシステムでは、ビデオカメラ等を用
いてその物体の画像を取り込み、取り込んだ画像を解析
することで、物体の状態の監視や、不具合の検知を行っ
ている。このようなシステムにおいて複数の場所の監視
や複数の対象物の検査を同時に行う場合、例えば、解析
装置等については複数の場所に対して共用させることが
比較的容易に行えるが、ビデオカメラについては複数個
用意する必要がある。したがって、このようなシステム
ではビデオカメラの価格の問題がシステム構成を決定す
る際の重要な要素となる。

【０００３】また、ビデオカメラは、製本機における乱
丁検査にも使用されている。製本機は、折丁の載せ台が
複数（１２〜３６台）設けられ、各載せ台に積み重ねら
れた折丁を、１つの動力軸に取り付けられた複数の回転
ドラムによってそれぞれ１部ずつ同時に引き出し、これ
ら引き出された折丁を重ねて製本を行っているが、この
製本時の作動に異常が生じると、折丁切れ、折丁を重ね
る際のまがり、折丁の載せ違い等により、乱丁や落丁が
発生する。したがって、このような乱丁・落丁を防止す
るために、各駒（同一折丁を引き出す装置）の折丁を製
本する際に、その様子をビデオカメラで取り込み、この
取り込んだ画像に適宜画像処理を施して、乱丁の有無を
判定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した監
視または検査システムに使用されるビデオカメラは高価
であり、機種も限定されているため、必要となる台数に
応じてシステム全体のコストが非常に高価となるという
問題があった。

【０００５】また、製本機の乱丁検査に利用されるビデ
オカメラにおいては、高速で引き出され、重ねられる折
丁の画像を取り込む必要があるため、高速シャッタリン
グが要求され、さらに、通常、製本機において、各駒の
折丁を回転ドラムによって引き出すタイミングにばらつ
きを生じるため、そのばらつきを補償するために画像取
込タイミングの微調整機能が要求される。しかしなが
ら、そのような機能を有するビデオカメラは非常に高価
であるため、実用性に乏しいという問題があった。

【０００６】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、高速で移動または変動する物体の画像の取り
込み、および、画像の取込タイミングの微調整が可能で
あり、かつ、低コストで構成することができる画像取込
装置およびその方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ビデオカメラと、該ビデオカメラの被写体に発光す
る発光手段と、外部からの取り込みタイミング信号に同
期させて前記ビデオカメラのシャッタを開くシャッタ制
御手段と、前記取り込みタイミング信号に対して所定時
間遅延した遅延信号を発生する遅延信号発生手段と、前
記シャッタが開いている時間内に、該シャッタが開いて
いる時間よりも短い時間、前記遅延信号発生手段の出力
に同期させて前記発光手段を発光させる発光制御手段と
を具備することを特徴とする画像取込装置である。

【０００８】請求項２に記載の発明は、ビデオカメラ
と、該ビデオカメラの被写体に発光する発光手段と、回
転ドラムの１回転毎に、Ｚ相信号を１回発生するととも
に、Ａ相信号を多数回発生するエンコーダと、前記Ｚ相
信号および前記Ａ相信号に基づいて、中速シャッタ信号
と、該中速シャッタ信号に同期し、かつ該中速シャッタ
信号の発生周期を細分する高速シャッタ信号を発生する
信号発生手段と、前記中速シャッタ信号の一発生周期内
で発生する複数の高速シャッタ信号の中から所定の高速
シャッタ信号を抽出する信号抽出手段と、前記中速シャ
ッタ信号に応じて前記ビデオカメラのシャッタを開き、
前記抽出された高速シャッタ信号に応じて前記発光手段
の発光動作を行う制御手段とを具備することを特徴とす
る画像取込装置である。

【０００９】請求項３に記載の発明は、外部からの取り
込みタイミング信号に同期させてビデオカメラのシャッ
タを開き、該シャッタが開いている時間内に、該シャッ
タが開いている時間よりも短い時間の発光動作を行うこ
とを特徴とする画像取込方法である。

【００１０】請求項４に記載の発明は、回転ドラムの回
転に同期して発生されるタイミング信号に基づいて中速
シャッタ信号を発生させ、該中速シャッタ信号に同期さ
せて、該中速シャッタ信号の発生周期を細分する高速シ
ャッタ信号を発生させ、前記中速シャッタ信号の一発生
周期内で発生する複数の高速シャッタ信号の中から所定
の高速シャッタ信号を抽出し、前記中速シャッタ信号に
応じてビデオカメラのシャッタを開き、前記抽出された
高速シャッタ信号に応じて発光動作を行うことを特徴と
する画像取込方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。［第１実施形態］図１はこの発明の第１実施形態におけ
る画像取込装置の構成を示すブロック図である。この図
において、１は移動物体（被写体）であり、図中、位置
Ａから位置Ｂまで、矢印イの方向へ水平に移動する。２
はセンサであり、垂直方向（図中矢印ロの方向）を臨ん
で設置されており、移動物体１を検出した時に検出信号
ＤＴを出力する。

【００１２】３は画像取込信号発生部であり、センサ２
から出力される検出信号ＤＴに基づいて、シャッタ信号
ＳＨおよび発光トリガ信号ＬＵを出力する。４は、図
中、位置Ｃに移動物体１が到達した時の画像を取込むた
めのビデオカメラであり、画像取込信号発生部３から出
力されるシャッタ信号ＳＨに従ってシャッタを切る。５
は照明光源であり、画像取込信号発生部３から出力され
る発光トリガ信号ＬＵに従って移動物体１に対し光を照
射する。

【００１３】なお、前述したセンサ１の矢印イの方向に
対する設置位置は、移動物体１の移動速度や、検出信号
ＤＴが出力されてからビデオカメラ４のシャッタが開放
するまでの遅延時間等を考慮して、画像を取り込むべき
位置（位置Ｃ）よりも上手寄り（位置Ａ寄り）に設置さ
れている。

【００１４】次に図１および図２を参照して、上述した
画像取込装置の動作について説明する。ここで、図２
は、センサ２から画像取込信号発生部３へ出力される検
出信号ＤＴと、画像取込信号発生部３から出力されるシ
ャッタ信号ＳＨおよび発光トリガ信号ＬＵとのタイミン
グ関係を示すタイミングチャートである。なお、この図
において、Ｔ₁ はビデオカメラ４のシャッタ開放時間、
τは照明閃光時間を示している。

【００１５】また、ｔa，ｔbは補正用遅延時間を示して
おり、ｔaは、移動物体１が速度ｖ1で移動する場合にお
いて、移動物体１がセンサ２に検出されてから位置Ｃに
到達するまでの時間を、ｔbは、移動物体１が速度ｖ2
（ｖ2＞ｖ1）で移動する場合において、移動物体１がセ
ンサ２に検出されてから位置Ｃに到達するまでの時間を
示している。

【００１６】まず、移動物体１が位置Ａから位置Ｂに向
けて移動を開始し、その存在がセンサ２により検出され
ると、センサ２から画像取込信号発生部３に対して検出
信号ＤＴが出力される。そして、画像取込信号発生部３
において、例えば、ワンショットマルチバイブレータ等
を用いて、検出信号ＤＴが入力されると同時に、予め設
定されているシャッタ開放時間Ｔ₁ （ここでは例えば１
／５００秒とする）の間、シャッタ信号ＳＨをビデオカ
メラ４へ出力する。

【００１７】また、画像取込信号発生部３は、検出信号
ＤＴの入力から補正用遅延時間分経過した後、予め設定
された照明閃光時間τ（ここでは例えば１／５０００秒
とする）の間、発光トリガ信号ＬＵを照明光源５へ出力
する。なお、この発光トリガ信号ＬＵを生成するための
構成としては、例えば周知の遅延回路によって検出信号
ＤＴを補正用遅延時間分遅延させた後、照明閃光時間τ
と等しいパルス幅を出力するワンショットマルチバイブ
レータに入力するもの等が考えられる。

【００１８】そして、図２に示すように、まず、ビデオ
カメラ４が、シャッタ信号ＳＨを受信するとシャッタを
開放し、次いで補正用遅延時間ｔa が経過すると、照明
閃光時間τの間、照明光源５が発光する。そして、シャ
ッタ開放からシャッタ開放時間Ｔ₁ が経過すると、シャ
ッタが閉じる。これにより、照明光源５が発光している
間の画像がビデオカメラ４に取り込まれることになるの
で、高速なシャッタ速度（この場合、１／５０００秒）
で取り込んだ画像と同等の画像を取り込むことができ
る。

【００１９】また、照明光源５の発光タイミングは、補
正用遅延時間を調整することにより、ビデオカメラ４の
シャッタが開放している時間内で調整可能である。した
がって、移動物体１の移動速度がその移動毎に変化する
場合でも、適宜、照明光源５の発光タイミング（すなわ
ち、画像の取込タイミング）を調整することにより、位
置Ｃで移動物体１の画像を取り込むことができる。ま
た、画像の取込タイミングの調整範囲も、シャッタ開放
時間Ｔ1 の設定に応じて変化させることができる。

【００２０】なお、照明閃光時間τを短く設定すること
によって、より高速の移動物体の画像取り込みが可能と
なるが、照明閃光時間τを短く設定し過ぎるとビデオカ
メラ４の感度によって取り込んだ画像が暗くなるため、
ビデオカメラ４の感度に応じて適宜、最短の照明閃光時
間τを設定するとよい。また、照明閃光時間τをより短
時間に設定する必要がある場合は、照明光源５の発光光
量を増加させればよく、この場合、例えば発光光量をｋ
倍にすると、照明閃光時間τを１／ｋに設定することが
できる。

【００２１】［第２実施形態］第２実施形態は、本発明
に係る画像取込装置を画像を用いて乱丁の有無を検査す
る乱丁検査装置に適用した場合の形態を示すものであ
る。図３はこの発明の第２実施形態における画像取込装
置の構成を示すブロック図である。この図において、１
０は製本機の回転ドラムであり、回転軸１１に固定さ
れ、回転軸１１が図中矢印ハの方向に１回転する毎に、
製本機のステーション（図示略）に複数枚積み重ねられ
て載置されている折丁１２を、１部ずつ引き出してい
く。

【００２２】１３はエンコーダであり、回転軸１１の回
転に応じてＡ相パルスとＺ相パルスとを出力する。ここ
で、Ａ相パルスは、回転軸１１が１回転する毎にｍ個出
力されるパルスであり、すなわち、回転軸１１が（３６
０／ｍ）［degree］回動する毎に１つのパルスが出力さ
れる。また、Ｚ相パルスは、回転軸１１が１回転する毎
に１個出力されるパルスであり、言い換えると、折丁１
２が１枚引き出される毎に１つパルスが出力される。

【００２３】１４は画像取込信号発生部であり、エンコ
ーダ１３から出力されるＡ相パルスとＺ相パルスとに基
づいて発光トリガ信号ＬＵおよびシャッタ信号ＳＨを出
力する。１５は図１の照明光源５と同様の照明光源であ
り、回転ドラム１０を臨んで設置され、画像取込信号発
生部１４から出力される発光トリガ信号ＬＵに従って発
光し、引き出された折丁に対し、照射領域１５ａの範囲
に光を照射する。

【００２４】１６は図１のビデオカメラ４と同様のビデ
オカメラであり、画像取込信号発生部１４から出力され
るシャッタ信号ＳＨに従って撮像領域１６ａの範囲の画
像を取り込み、画像データとして出力する。１７は画像
処理部であり、ビデオカメラ１６から出力された画像デ
ータに適宜画像処理を施した後、乱丁の有無を判定す
る。

【００２５】なお、図示は省略しているが、回転軸１１
上にはその軸方向（図３中、矢印ニの方向）に、Ｎ駒
（通常は１２〜３６駒）分の、回転ドラム１０と同様の
回転ドラムが設置されており、これら各回転ドラムは、
各々対応する折丁を１枚ずつ製本機から引き出してい
る。

【００２６】また、回転ドラム１０と同様、図３に示し
た画像取込信号発生部１４，照明光源１５，ビデオカメ
ラ１６，画像処理部１７と同様の構成が各駒に対応し
て、各々、設けられており、各画像取込信号発生部に
は、エンコーダ１３（エンコーダ１３は、回転軸１０に
対し１個のみ）から出力されるＡ相パルスとＺ相パルス
とが、それぞれ並列に供給されている。また、図３に示
されている、エンコーダ１３に最も近い一連の構成（回
転ドラム，画像取込信号発生部，照明光源，ビデオカメ
ラ，画像処理部）を第１駒の構成と称し、以後、矢印ニ
の方向に向かって、順次、第２駒，第３駒，……，第Ｎ
駒の構成と称する。

【００２７】次に、第２実施形態における画像取込装置
の動作について、図４を参照して説明する。図４は、図
３に示す構成（すなわち、第１駒の構成）において、折
丁１２が引き出される過程で、乱丁検査に用いる画像デ
ータを取り込むためのタイミングパルス（以下、取込タ
イミングパルスという）と、エンコーダ１３から出力さ
れるＡ相パルスおよびＺ相パルスとの関係を示すタイミ
ングチャートである。

【００２８】本実施形態における画像取込信号発生部
は、回転軸１１の回転角度に応じてエンコーダ１３から
出力されるＡ相，Ｚ相パルスに基づいて、画像を取り込
むべき位置まで折丁１２が引き出されたことを検知し、
そのタイミングで折丁１２の画像を取り込むためのシャ
ッタ信号ＳＨと発光トリガ信号ＬＵとを生成、出力して
いる。具体的には、Ｚ相パルス出力後のＡ相パルスの数
によって、画像の取込タイミングを判断している。

【００２９】例えば、図４に示すように、Ｚ相パルスが
出力されてから、ａ番目のＡ相パルス（は０以上，ｍ−
１以下の整数。なお、０番目（ａ＝０）のＡ相パルスは
Ｚ相パルスと同期して出力されるＡ相パルスを意味す
る）が出力された時に、所望する画像取込位置まで折丁
が引き出されるとする。この場合、本実施形態における
画像取込信号発生部は、ａ番目のＡ相パルスのタイミン
グを抽出して、抽出したタイミングで発光トリガ信号Ｌ
Ｕを出力すると共に、抽出したタイミングの前後でシャ
ッタ信号ＳＨを出力することにより、折丁１２の画像を
取り込んでいる。

【００３０】これを実現する構成として、まず、発光ト
リガ信号については、例えば、Ａ相パルスが出力される
毎にそのパルスをカウントし、Ｚ相が出力された時にそ
のカウント値をクリアするカウンタと、このカウンタの
カウント値が一方の入力端に供給され、また、他方の入
力端にはａの値が設定されている第１のコンパレータと
を用意し、上記カウンタのカウント値とａの値とが一致
した時、所定時間発光トリガ信号ＬＵを出力するものが
考えられる。

【００３１】また、シャッタ信号ＳＨについては、例え
ば、一方の入力端に上記カウンタのカウント値が供給さ
れ、他方の入力端に上記ａの値の時に出力されるＡ相パ
ルスよりも前に出力されるＡ相パルスに対応するカウン
ト値が設定されている第２のコンパレータと、一方の入
力端に上記カウンタのカウント値が供給され、他方の入
力端に上記ａの値の時に出力されるＡ相パルスよりも後
に出力されるＡ相パルスに対応するカウント値が設定さ
れている第３のコンパレータとを用意する。そして、第
２のコンパレータにおいて双方の入力端に供給された値
が一致した時に、シャッタ信号ＳＨを立ち上げ、第３の
コンパレータにおいて双方の入力端に供給された値が一
致した時に、シャッタ信号ＳＨを立ち下げるものが考え
られる。

【００３２】上記構成によれば、第１のコンパレータの
他方の入力端に設定する値を変更することで、画像の取
込タイミングの微調整が可能となり、また、第２，第３
のコンパレータの各他方の入力端に設定する値を適宜変
更することにより、シャッタの開放時間をも調整するこ
とが可能となる。

【００３３】このように、第２実施形態によれば、画像
により乱丁の有無を検査する乱丁検査機において、検査
のために取り込む画像の取込タイミングの微調整が可能
になり、かつ、高速シャッタ速度により取り込んだ画像
と等価の画像を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、外部から供給される取込タイミング信号に同期して
ビデオカメラのシャッタを開くと共に、上記取込タイミ
ング信号を遅延させた信号に同期して、ビデオカメラの
シャッタが開いている間にシャッタが開いている時間よ
りも短い時間被写体に光を当てることによって画像を取
り込んでいるので、比較的安価な中速シャッタ（１／５
００〜１／１０００秒）のビデオカメラを用いて、高速
シャッタ速度（１／５０００秒程度）で取り込んだ画像
と等価の画像を得ることができ、かつ、上記取込タイミ
ング信号の遅延時間を適宜調整することで、画像の取込
タイミングの微調整が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態における画像取込装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】同画像取込装置において、移動物体の検出信
号と、シャッタ信号および発光トリガ信号とのタイミン
グ関係を示すタイミングチャートである。

【図３】この発明の第２実施形態における画像取込装
置の構成を示すブロック図である。

【図４】同画像取込装置において、Ａ相，Ｚ相パルス
と、取込タイミングパルスとの関係を示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１移動物体（被写体）２センサ３，１４画像取込信号発生部４，１６ビデオカメラ５，１５照明光源１０回転ドラム１１回転軸１２折丁１３エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蜂谷壽宏東京都中央区京橋２丁目３番13号東洋インキ製造株式会社内 (72)発明者岸浩司東京都板橋区加賀１丁目15番８号東洋プリプレス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビデオカメラと、該ビデオカメラの被写体に発光する発光手段と、外部からの取り込みタイミング信号に同期させて前記ビ
デオカメラのシャッタを開くシャッタ制御手段と、前記取り込みタイミング信号に対して所定時間遅延した
遅延信号を発生する遅延信号発生手段と、前記シャッタが開いている時間内に、該シャッタが開い
ている時間よりも短い時間、前記遅延信号発生手段の出
力に同期させて前記発光手段を発光させる発光制御手段
とを具備することを特徴とする画像取込装置。
【請求項２】ビデオカメラと、該ビデオカメラの被写体に発光する発光手段と、回転ドラムの１回転毎に、Ｚ相信号を１回発生するとと
もに、Ａ相信号を多数回発生するエンコーダと、前記Ｚ相信号および前記Ａ相信号に基づいて、中速シャ
ッタ信号と、該中速シャッタ信号に同期し、かつ該中速
シャッタ信号の発生周期を細分する高速シャッタ信号を
発生する信号発生手段と、前記中速シャッタ信号の一発生周期内で発生する複数の
高速シャッタ信号の中から所定の高速シャッタ信号を抽
出する信号抽出手段と、前記中速シャッタ信号に応じて前記ビデオカメラのシャ
ッタを開き、前記抽出された高速シャッタ信号に応じて
前記発光手段の発光動作を行う制御手段とを具備するこ
とを特徴とする画像取込装置。
【請求項３】外部からの取り込みタイミング信号に同
期させてビデオカメラのシャッタを開き、該シャッタが開いている時間内に、該シャッタが開いて
いる時間よりも短い時間の発光動作を行うことを特徴と
する画像取込方法。
【請求項４】回転ドラムの回転に同期して発生される
タイミング信号に基づいて中速シャッタ信号を発生さ
せ、該中速シャッタ信号に同期させて、該中速シャッタ信号
の発生周期を細分する高速シャッタ信号を発生させ、前記中速シャッタ信号の一発生周期内で発生する複数の
高速シャッタ信号の中から所定の高速シャッタ信号を抽
出し、前記中速シャッタ信号に応じてビデオカメラのシャッタ
を開き、前記抽出された高速シャッタ信号に応じて発光動作を行
うことを特徴とする画像取込方法。