KR20010023563A - 고속 프로파일링용의 향상된 프레임 이송 주파수로구동되는 인터라인 이송 ｃｃｄ - Google Patents

고속 프로파일링용의 향상된 프레임 이송 주파수로구동되는 인터라인 이송 ｃｃｄ Download PDF

Info

Publication number
KR20010023563A
KR20010023563A KR1020007002211A KR20007002211A KR20010023563A KR 20010023563 A KR20010023563 A KR 20010023563A KR 1020007002211 A KR1020007002211 A KR 1020007002211A KR 20007002211 A KR20007002211 A KR 20007002211A KR 20010023563 A KR20010023563 A KR 20010023563A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
profile
ccd sensor
frequency
line
Prior art date
Application number
KR1020007002211A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100566731B1 (ko
Inventor
보주코 보다노빅
Original Assignee
보주코 보다노빅
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보주코 보다노빅 filed Critical 보주코 보다노빅
Publication of KR20010023563A publication Critical patent/KR20010023563A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100566731B1 publication Critical patent/KR100566731B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53—Control of the integration time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
    • H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
    • H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
    • H04N3/155—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

본 발명은 전하 이송 신호 TR을 트리거링함으로서 인터라인 이송 CCD 센서의 프레임 획득 속도를 증가시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이는 프레임 구간 당 한번 이상, 감광 셀로부터 수직 시프트 레지스터로 전하의 시프트를 제어하여, 한 개 이상의 이미지가 동일 프레임에 차례로 얻어진다. 이 장치는 고속 이동 장치의 표면 형태 검사를 위해 주로 사용되고, 획득된 CCD 이미지는 매우 가늘은 수평 프로파일 라인이다.

Description

고속 프로파일링용의 향상된 프레임 이송 주파수로 구동되는 인터라인 이송 ＣＣＤ{INTERLINE TRANSFER CCD DRIVEN WITH ENHANCED FRAME TRANSFER FREQUENCY FOR HIGH SPEED PROFILING}
전형적인 고상 이미징 센서 소자는 행과 열에 배열되는 전하-일체형 포토사이트로 구성된다. 각각의 포토사이트는 프레임 정보의 한 픽셀에 상응하는 한 개의 전기 신호를 제공함으로서 입사 방사에 반응한다. 인터라인 이송 형태에서, 전하는 수직 전이 레지스터의 평행 구조로 한번에 전송된다. 먼저, 전하 패턴이 이미지 획득 기간 동안 일체형 사이트에 축적되고, 그 다음에 차지 패턴이 저장 칼럼으로 이송된다. 이는 수직 시프트 레지스터로 알려져 있다. 이 이송 전하는 한번에 한라인씩 수평 판독 레지스터로 시프팅되고, 이 수평 판독 레지스터로부터 라인간 2D 영상 출력 신호를 취한다. 이는 공지 기술에서 공개되어 있고, 통상적으로 초당 약 30 프레임의 프레임 속도로 사진을 찍게 한다.
상대적으로 작은 물체의 표면 형태 감시와 측정을 위한 개체 프로파일을 획득하기 위해 CCD 카메라를 사용하는 것은 또하나의 공지 기술이다. 이는, 레이저로부터 출력되는 입사 고속고아 평면에 의해 물체 표면을 비춤으로서, 그리고 CCD 이미지 센서 어레이의 반사광을 캡쳐함으로서, 행해진다. 이때, 물체의 표면 형태나 모양 검사를 위해 획득된 물체의 프로파일은 고립될 수 있다. 공지 기술의 제한점은 다음과 같은 사실에 있다. 즉, 공지 기술은 CCD 카메라 당 프레임 구간 기껏해야 한 개의 프로파일을 검사하기 때문에, 많은 표면부가 짧은 시간에 검사되어야 할 때, CCD가 전혀 충분한 기능을 실행하지 못한다. 이러한 기술에 대한 여러 가지 개선점은 나카야마 외 다수에게 허여된 미국 특허 4 162 126과, 데이빗 벅에게 허여된 5 083 867, 그리고 마크 리옥스에게 허여된 5 177 556에 공개된다.
CCD 센서로부터 읽혀지는 프레임 속도에 관한 개선점에 관해서 다른 공지 미국 특허도 또한 존재한다. 극소수의 섹터가 읽혀지도록 영역 센서를 포토사이트 블록으로 포매팅함으로서(미국 특허 4 322 752, 제임스 빅스비), 또는 획득 프레임 속도와 이미지의 동적 범위를 동시에 개선시키기 위해 인접 픽셀 전하를 추가함으로서(미국 특허 5 420 629), 이는 행해진다. 이 기존 특허의 어느 것도 표준 읽기 속도의 4배 이상으로 개선시키는 표준 인터라인 이송 CCD를 개발하지 못하였고, 개선 상황이 있더라도, 캡쳐 이미지의 상세함이나 품질에 손상을 가하면서 이루어진다.
본 발명은 2D 이미지 센서에 관한 것이다. 특히, 고속 물체 프로파일링과 표면 형태 측정을 위해 유용한 고속 프레임 속도에서 CCD 어레이 이미지 센서의 판독을 위해 유용한 인터라인 이송 형태 이미지 센싱 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 CCD 평면의 렌즈 평면을 통해 프로파일되고 캡쳐되는 물체에 투영되는 광 평면을 이용하여 표면 프로파일링 측정을 위한 기존 장치 배열을 도시한다.
도 2는 기존 기술에서 공지된 바와 같이 인터라인 이송형 CCD 어레이를 도시한다.
도 3은 본 발명에 의해 제시되는 개선된 기술의 인터라인 이송형 CCD 어레이를 도시하고, 프레임 구간 당 한번 이상 TR 신호가 트리거링되어, 다중 프로파일 라인을 CCD 센서에서 획득한다.
도 4는 원래는 중복되지만 연산 이미지 프로세싱을 이용하여 분리되는 구형 물체(볼)의 일련의 프로파일 이미지 예를 도시한다.
도 5는 CCD 카메라를 제어하고 영상 처리를 실행하기 위해 사용되는 메인 장치들로 구성되는 완전한 전자 회로를 제시하는 블록 다이어그램이다.
도 6은 사용자 인터페이스를 통해 사용자에 의해 제어되는 fTR주파수를 가지는, 본 발명의 CCD 카메라와 카메라 컨트롤러를 도시한다.
도 7은 본 발명의 카메라 제어기와 CCD 카메라를 도시하고, 여기서 자동 주파수 레귤레이터가 fTR주파수를 위해 포함된다.
본 발명에 따라, 표면 형태 검사나 물체 프로파일링을 위해 공지된 인터라인 이송 CCD 센서를 이용하여, 요구되는 시간 분할에서 고상 이미지 센서로부터 정보를 판독하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 따라, 50배의 개선이 이러한 특정 장치에 대한 CCD 영역 센서의 표준 읽기 속도에서 가능하다. 본 발명의 폭넓은 양태에 따라, 전하 이송 신호 TR은 프레임 구간 당 한번이상 트리거링되고(예를 들어, 프레임 구간 당 n배, 여기서 n은 1 이상의 값이고, 기존 기술에서의 n은 항상 1 이하이었음), 이는 한 개 이상의 프로파일 라인으로 구성되는 불요한 중복 이미지를 동반한다. 이때 전하 이송 신호는 CCD 포토사이트로부터 수직 시프트 레지스터로 축적 전기 전하의 트랜스퍼를 제어한다. 마스킹과 같은 다른 광학적 수단이나 광원 주파수로 조절된 필터를 사용하여, 비춰지는 물체의 프로파일 라인만이 본 발명의 영역 센서로 캡쳐된다. 본 방법의 유일한 제한은 다음과 같다. 즉, 동일 프레임 구간 동안 캡쳐되는 일련의 프로파일 라인은 겹쳐지지 않는다. 몇몇 특정 상황에서, 중복된 프로파일 조차 컴퓨터 연산에 의해 고립될 수 있다.
본 발명에 따라, 수평 픽셀 라인, TR 이미지 이송 신호 입력 및 라인, 또는 수직 이송 신호 입력을 가지는 인터라인 이송 전하-연결 소자 CCD 센서를 사용하는 고속 이미징 시스템이 제공된다. CCD 센서는 본질적으로 어두운 배경을 가지는 프로파일 라인 이미지를 수신하기 위해 배열되고, 이미지 획득 제어 회로를 포함한다. 상기 이미지 획득 제어 회로는 제 1 수직 이송 신호 제너레이터 수단, 제 2 TR 신호 제너레이터 수단으로 구성되고, 상기 제 1 제너레이터 수단은 프레임 구간 당 n회의 주파수 fL을 가지는 수직 이송 입력을 위한 신호를 발생시키고, 상기 제 2 제너레이터 수단은 TR 이미지 이송 신호 입력을 위해 주파수 fTR을 가지는 출력 신호 TR을 발생시킨다. 여기서, fTR주파수는 1/n * fL이상이어서, 프레임 구간 당 한 개 이상의 프로파일 이미지를 캡쳐할 수 있다.
본 발명의 목적은 인터라인 이송형 CCD 센서를 구동하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 여기서, CCD 센서는 n 수평 픽셀 라인, TR 이미지 이송 신호 입력 및 라인, 또는 수직 이송 신호 입력을 가진다. 언급된 방법은, (1) 한번에 한 라인씩 CCD 수직 시프트 레지스터 전하를 수평 시프트 레지스터로 이송하기 위해 수직 이송 신호 입력에 대해 프레임 구간 당 N배의 주파수 fL의 출력 신호를 발생시키고, (2) TR 이미지 이송 신호 입력에 대해 주파수 fTR을 가지는 출력 신호 TR을 발생시키는; 이상의 두 단계로 구성된다. 여기서, fTR주파수는 1/n * fL이상이어서, 프레임 구간 당 한 개 이상의 프로파일 이미지를 캡쳐할 수 있다.
고속 프로파일링을 이용한 물체 검사법을 발명은 또한 제공한다. 이 방법은, (1) 물체에 프로파일 라인을 생성하기 위해 물체 위의 평면에 광을 투영하고, (2) 물체의 프로파일 라인 이미지를 획득하기 위해 인터라인 이송 전하-연결 소자(CCD) 센서를 포함하는 카메말 시스템을 배열하며, 그리고 프레임 구간 당 한 개 이상의 프로파일 이미지를 캡쳐하기 위해 CCD 센서의 이미지 이송 속도를 제어하는; 이상의 3단계로 구성된다. 여기서, 프로파일 라인 이미지는 본질적으로 어두운 배경에서 나타나고, CCD 센서의 수평 방향을 따라 연장되며, 상기 CCD 센서는 이미지 데이터를 출력하기 위해 수직으로 이송되는 수평 라인을 가진다. 프레임 구간 당 많은 프로파일 이미지가 캡쳐되는 것이 선호된다. 프레임 구간 당 캡쳐되는 이미지의 수는 사용되는 CCD 센서의 수직 치수, 노출 또는 이미지 획득 시간, 그리고 프로파일 라인 모양의 변화 또는 변화 속도에 따라 변한다.
본 발명 및 본 발명의 목적과 장점은 첨부된 도면을 참조함으로서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자가 더욱 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
인터라인 이송형 CCD 영역 센서 작동의 일반 원리가 앞서 기술되었지만, CCD 카메라의 일반 메카니즘을 제검토하고, 특히 이러한 장치에서 사용되는 방법을 재검토하는 것이 본 발명의 이해를 돕기 위해 유용할 것이다. 이러한 장치란 포토사이트로부터 수직 시프트 레지스터로 축적 전하를 이송하기 위한 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 2에 도시되는 것과 같은 인터라인 이송 CCD 이미지 센서는 감광 요소나 포토사이트(10)로 구성된다. 상기 감광 요소나 포토사이트(10)는 매트릭스 형태를 형성하는 행과 열에 배열된다. 각각의 포토사이트(10)는 상기 포토사이트 내부에 축적되는 전기 전하로 입사광을 변환한다. 이 셀들 각각에 대한 출력은 한 개 이상의 수직 시프트 레지스터(12) 중 상응하는 셀을 연결한다. 이때, 상기 한 개 이상의 수직 시프트 레지스터(12)는 최종 영상 라인을 형성하기 이전에, 실드에 의해 광 노출로부터 피해지고 획득된 이미지를 나타내는 전기 전하의 임시 저장을 위해 이용된다. 포토사이트 축적 전하의 수직 시프트 레지스터(12)로의 수평 이송은 주파수 fTR의 전기 신호 TR에 의해 제어되고, 이는 노출 포토사이트(10)로부터 수직 시프트 레지스터(12)로 전기 전하를 이송함으로서 다음 프레임의 획득을 시작하기 위해, 각각의 영상 순서 단부에서 트리거링된다.
이 수평 이송 다음에, 수직 레지스터(12) 내로 시프트되는 전하는 이전에 획득한 이미지에 상응한다. 주파수 fL의 클럭 신호 V에서, 수직 시프트 레지스터 전하가 한 번에 한 라인씩 수평 시프트 레지스터 셀(14)로 다운로딩된다. 이는 도 2의 하부에서 수직 화살표로 표시된다. 상기 수평 레지스터(14)에 포함된 전하는 최종 영상 라인을 형성하고, 이 최종 영상 라인은 주파수 fP의 신호 클럭 H에 따라 도 2의 수평 출력 화살표를 따라 전자 영상 처리 회로에 출력된다. 그리고 모든 영상 라인이 순서대로 시프팅 아웃될 때 최종 영상 프레임을 형성한다.
앞서 설명한 바와 같이, 이러한 CCD 이미지 센서는 형태 검사 및 물체 프로파일링을 위해 사용될 수도 있고, 이러한 경우에 CCD 카메라에 의해 캡쳐되는 최종 이미지는 관측 물체의 프로파일 라인으로 구성된다.
표면 프로파일 측정을 위한 전형적인 장치 배열이 도 1에 도시된다. 레이저로부터 방사되는 고강도 광 평면(2)이 검사되는 물체에 투영되고, 물체 표면과 함께 광평면(2)의 교차로부터 발생하는, 반사되는 밝은 광 라인(4)은 렌즈(6)를 통해 CCD 센서 어레이(8)에 집결된다. 메인 광 라인과 간섭할 수 있는 다른 광원으로부터의 다른 광으로부터 또는 인접 반사로부터 상기 밝은 라인을 고립시키기 위해, 마스킹과 같은 다른 광학 수단이나 광 주파수 조절 필터가 사용될 수 있다.
상기 특정 장치에서, 프레임 당 한번만 TR 신호를 트리거링하는 기존 기술을 이용한 결과는 다음과 같다. 즉, CCD 어레이 센서에서 캡쳐되는 모든 이미지가 단 한 개의 프로파일 라인을 포함한다는 것이다. 기존 기술의 단점은 다음과 같다. 즉, 고속 물체 프로파일링을 위해 사용될 때, 초당 30 프레임에 지나지 않는 기존 프레임 획득 속도로 인해 프레임 당 단일 프로파일을 획득하는 것이 충분하지 않다. 이 경우에, 최종 이미지를 형성하기 위해 필요한 시간 구간이면서 TR 제어 신호의 0이 아닌 값 2개 사이로 나타나는 시간에 상응하는 프레임 구간은, 초당 약 1/30이어서, 30개 이상의 물체부가 동일 시간(초)에 검사될 수 없다.
본 발명의 선호되는 실시예는 포토사이트(10)로부터 CCD 이미지 센서의 수직 시프트 레지스터(12)로 전기 전하를 이송하는 기술에 관한 것이다. 기존 기술에서와 같이 프레임 구간 당 한 번만 이송 제어 신호 TR을 트리거링하는 대신에, 본 발명의 선호되는 실시예는 동일한 이미지 구성 구간에서 더 많은 수의 TR 신호를 트리거링한다. TR 제어 신호가 트리거링될 때마다. 축적 전하는 감광 셀(12)로부터 상응하는 수직 시프트 레지스터 셀(12)로 시프팅되고, 기존 시프트 전하에 추가되어, 도 3에 도시되는 바와 같이 수평 시프트 레지스터(14)에 몇 개의 수직 픽셀 라인을 더 가깝게 한다. 기존 기술에서 행해진 바와 같이 기존 이미지(18)가 수직 시프트 레지스터(12)를 남기기 전에, 이러한 방법으로 달리 획득된 프로파일 라인 이미지(16)는 기존 획득 프로파일 라인 이미지(18)로 이송된다. 포토사이트(10)로부터 수직 레지스터 셀(12)로 새 전하를 이송함과 동시에, 수직 레지스터 셀(12)로부터 기존 시프트 전하를 삭제하지 않도록 CCD 카메라가 배치되는 것이 중요하다. 그러므로, 이송의 결과는 불요한 중복 이미지일 것이다. 그러나 먼저, 수직 시프트 레지스터(12)가 주파수 fL을 가지는 수평 시프트 레지스터(14)로 라인에서 라인으로 다운로딩되기 때문에, 그리고 둘째로, 획득 신호가 매우 가늘고 밝은 수평 프로파일 라인이기 때문에, 이 프로파일 라인은 기존 캡쳐 프로파일 라인과 중복되지 않을 것이다. 왜냐하면, 기존 라인에 상응하는 기존 전하는 포토사이트(10)로부터 수직 시프트 레지스터 셀(12)로 새 전하가 시프팅될 때까지 수평 시프트 레지스터(14)에 더 가깝게 몇몇 픽셀 라인만큼 이미 이동할 것이기 때문이다(도 3 참고). 이때, 1/n * fL은 도 3의 수직 화살표에 의해 도시되는 바와 같이, TR 제어 신호 주파수 fTR보다 작다.
예를 들어, 1024 * 768 픽셀의 CCD 영역 센서를 이용할 때, TR 신호가 768 픽셀 높이의 각각의 이미지에 50개의 밝은 프로파일 라인을 유발하도록 프레임 구간 당 50번 트리거링되더라도, 이는 도 4에 도시되는 바와 같이 2 개의 일???? 프로파일 라인 사이에 15개의 수직 픽셀 분리를 이끌어서, 15 픽셀보다 좁은 프로파일 라인 폭을 제공한다. 30 Hz의 프레임 속도에 대해서, TR 신호 주파수는 1500 Hz가 될 것이고, 이는 대부분의 경우에 매우 초고속 이미지 획득 속도이다. 여기서, 라인은 수평적인 의미를 가진다. 즉, 프로파일 이미지에서 수평 베이스라인으로부터의 편차는 발명에 따라 얻을 수 있는 획득 프로파일 라인 이미지에 이미지 중복을 전혀 일으키기 않거나 수용가능한 만큼만 일으킨다.
이 기술의 주특징은 어두운 배경에서 매우 밝은 프로파일 라인을 캡쳐하는 것이다. 형태 검사 및 물체 프로파일링을 위해 사용되는 이러한 경우에, 밝은 프로파일 라인의 일부에 상응하는 셀의 포토사이트 전하 레벨은 감광 셀(10)로부터 수직 시프트 레지스터 셀(12)로의 기존 시프트 전하에 대한 부가적인 처리동안 약간 변하거나 전혀 변하지 않을 것이다. 왜냐하면, 이전에 획득한 이 전하는 이미지의 상부 암영역에 상응하고, 이 암영역은 전기적으로 매우 낮거나 0인 전하 레벨에 상응한다(도 4 참조). 암배경에서 작동하는 이 특정 상황은 기존 기술에서보다 고속으로 읽혀지는 일련의 밝은 프로파일 라인의 분리를 용이하게 한다.
본 발명은 획득 이미지의 굵기에 따라, 50배까지 기존 프레임 획득에 대한 개선사항을 제공한다. 발명에 따르는 기술의 제한 사항은 특정 이미지에 대한 이미지 정확성과 구역 설정이거나, 일련의 프로파일에 대한 중복 방지이다. 이 후의 경우에, 일반적으로 알려진 특성을 가지는 어떤 표면의 경우에, 공지된 표면 모델과 컴퓨터 연산을 통해 일련의 중복 프로파일을 분리시키는 것이 가능하다. 도 4는 이러한 상황을 도시한다. 즉, 평면 패널에 있는 공지된 직경의 볼을 스캐닝함으로서 프로파일이 얻어지고, 인접 프로파일 지점으로부터 굴곡을 연산하는 알고리즘을 사용하여 플로어의 평탄 표면으로부터 둥근 볼 프로파일이 분리된다. 이때, 볼 직경을 알면, 상응하는 플로어와 볼 탑 프로파일을 짝짓는 것이 쉽다.
본 기술의 선호되는 실시예에서, 고속, 진보적 스캔, 인터라인 이송, 멀티탭 CCD가 코닥 KAI-0310M 카메라와 같은 694 ×496 라인을 가지는 TV 포맷 CCD와 같이 사용될 수도 있고, 코닥 KAI-2090M 카메라와 같은 1092 라인 이미지 센서에 의한 HDTV 포맷 1948 픽셀로 사용될 수도 있다. 다른 제작사의 다른 인터라인 이송 CCD도 마찬가지로 사용가능하다.
본 발명의 또하나의 실시예에서, 다중 센서나 CCD 조합은 관측 물체의 특정 형태를 얻거나 속도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 평면의 각각의 측부에 한 개씩 두 카메라를 올려놓는 것은 스캐닝 속도를 증가시키고, 동시에 가파른 피라미드의 두 측부를 매핑할 때와 유사한 일부 교합 문제를 피하기 위한 수단을 제공한다. 측면간 카메라 조합은 스캐닝 폭을 증가시키고, 수직 해상도를 보존한다.
본 발명의 다른 하나의 실시예에서, CCD 어레이의 n 라인만이 광에 노출되도록 CCD 센서의 정면에 적절한 슬롯과 같은 광학 수단을 위치시킴으로서, 정상적인 광 조건에서 차례로 CCD 센서 위에서, 트리거링 방법은 다른 높은 비율(폭/높이) 이미지를 캡쳐하기 위해 되고, 이는 프로파일 라인이 아니라 무시못할 굵기를 가진다. 이 경우에, TR 신호를 트리거링함으로서, n 라인의 각각의 시프트 이후에 새 노출이 발생할 수 있어서, 높은 이미지 속도 출력을 얻을 수 있다. 이 실시예는 고속 이벤트 기록의 경우에 유용하다.
TR 제어 신호 주파수를 제어하고 동일 프레임 구간동안에서만큼 요구되는 많은 프로파일 라인의 캡쳐를 허용하기 위해, 발명의 또다른 실시예는 본 기술과 함께 사용되는 전기 회로에 관한 것이다. 도 6은 이 선호되는 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 동일 프레임에 캡쳐될 프로파일 라인 수 x를 제어하기 위하여, 사용자 인터페이스 블록은 TR 신소 주파수를 선택하기 위해 사용될 수 있는 장치를 포함한다. 이 숫자값 x는 획득되는 이미지의 두께와 CCD 어레이의 수직 해상도에 따라, 1에서 50 이상까지의 범위를 가질 수 있다. 이와 함께, 사용자 선택이 주파수 제너레이터(22)로 전송되고, 상기 제너레이터(22)는 수신 사용자 제어 신호를 특정 주파수 fTR의 신호로 프레임 속도 이상에서 변환하며, 이는 프로파일 라인 x의 선택되는 수가 동일 프레임에서 캡쳐되게 한다. 상기 카메라 컨트롤러는 수직 클럭 신호와 수평 클럭 신호를 출력하고, 상기 두 신호들은 각각 주파수 fL, fP를 가진다. TR 주파수가 프레임 속도보다 크기 때문에, TR 신호는 프레임 당 한번 이상 트리거링되어, 동일 프레임에 캡쳐되는 한 개 이상의 프레임을 가지는 결과를 낳는다.
본 발명의 또다른 실시예는 TR 신호 주파수를 제어하기 위한 자동 수단에 관한 것이다. 최적의 획득 속도를 얻기 위해 상기 주파수를 제어하도록 하는 대신에, 이 실시예는 도 7에 도시되는 이미지 분석기(30)를 포함한다. 이 분석기(30)는 CCD 카메라에 의해 출력되는 영상 이미지를 캡쳐하고, 그리고 상기 이미지를 처리하여, 일련의 두 프로파일 라인 사이 최소의 공간에 상응하는 값을 낳는다. 이 값은, 프로파일 라인과 중복되지 않으면서 TR 주파수 레귤레이터(32)가 가능한 최고 TR 주파수를 출력하도록 하기 위해 TR 주파수 레귤레이터(32)를 제어하는 데 사용된다. 도 6과 7에 도시되는 시스템의 영상 출력은 2개의 출력 CCD 카메라를 가진다. 즉, CC의 두 라인은 함께 출력되고(영상 1, 영상 2), 그래서 이미지 이송 속도가 두 배가된다. 이러한 다중 라인 CCD 카메라는 공지되어 있다.
발명이 선호되는 실시예와 대안의 실시예를 참고하여 기술되었지만, 상기 내용은 발명을 설명하기 위한 용도이지, 발명의 범위를 제한하고자 하는 용도는 아니라는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 인터라인 이송 전하 결합 소자 CCD 센서를 이용하는 고속 프로파일링 이미징 시스템으로서, 상기 CCD 센서는 n 개의 수평 픽셀 라인, TR 이미지 이송 신호 입력 및 라인, 도는 수직 이송 신호 입력을 가지고, 상기 CCD 센서는 본질적으로 어두운 배경을 가지는 프로파일 라인 이미지를 수신하도록 배열되며, 상기 시스템은 이미지 획득 제어 회로를 포함하고,
    상기 시스템은 수직 이송 신호 제너레이터 수단과 TR 신호 제너레이터 수단으로 구성되며,
    상기 수직 이송 신호 제너레이터 수단은 프레임 구간 당 n회의 주파수 fL을 가지는 수직 이송 입력을 위한 신호를 발생시키고,
    상기 TR 신호 제너레이터 수단은 상기 TR 이미지 이송 신호 입력을 위한 주파수 fTR을 가지는 출력 신호 TR을 발생시키며, 상기 fTR주파수는 프레밍 구간 당 한 개 이상의 프로파일 이미지를 캡쳐하기 위해 1/n * fL보다 큰 것을 특징으로 하는 고속 프로파일링 이미징 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 fTR주파수를 선택하기 위해 상기 TR 신호 제너레이터에 연결되는 사용자 인터페이스 소자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 프로파일링 이미징 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로파일 라인 이미지 두 개 사이의 최소 공간을 나타내는 입력 신호에 따라 TR 신호 주파수를 조절하기 위해 자동 TR 주파수 조절 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 프로파일링 이미징 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 fTR은 1/n * fL보다 최소한 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 고속 프로파일링 이미징 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, fTR은 1/n * fL보다 10배에서 50배까지 큰 것을 특징으로 하는 고속 프로파일링 이미징 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프로파일 라인 이미지의 정확성을 향상시키기 위해, 이미지 획득용으로 사용되지 않는 상기 CCD 센서의 마스킹 부분에의 입사광을 제거하도록, 상기 CCD 센서 위에서 상기 프로파일의 어느 부분도 캡쳐되지 아니하는 상기 CCD 센서의 일부를 마스킹하기 위한 광학 수단이 상기 시스템에 추가로 포함하고, 이에 의해 획득된 밝은 프로파일 라인을 나타내는 상기 CCD 센서의 포토사이트에 축적된 전하가 감광 셀로부터 수직 레지스터로 수평 시프트함과 동시에 상기 CCD 센서의 상기 마스킹부를 나타내는 0 전하?? 추가되며, 상기 CCD 센서의 상기마스킹부 형태는 요구되는 상기 프로파일 라인의 최대 형태 변화에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 고속 프로파일링 이미징 시스템.
  7. n 개의 수평 픽셀 라인, TR 이미지 이송 신호 입력 및 라인, 또는 수직 이송 신호 입력을 가지는 인터라인 이송형 CCD 센서를 구동하는 방법으로서, 상기 방법은:
    CCD 수직 시프트 레지스터 전하를 한번에 한 라인씩 수평 시프트 레지스터로 이송하기 위해서, 상기 수직 이송 신호 입력에 대한 프레임 당 n번의 주파수 fL의 출력 신호를 발생시키고, 그리고
    상기 TR 이미지 이송 신호 입력에 대한 주파수 fTR을 가지는 출력 신호 TR을 발생시키는; 단계로 구성되며,
    상기 fTR주파수는 프레임 구간 당 한 개 이상의 프로파일 라인을 캡쳐하기 위해 1/n * fL이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 고속 프로파일링을 사용하여 물체를 검사하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    상기 물체 상에 프로파일 라인을 생성하기 위해 상기 물체에 평면으로 광을 투영하고;
    상기 물체의 프로파일 라인 이미지를 얻기 위해 인터라인 이송 전하 결합 소자(CCD) 센서를 포함하는 카메라 시스템을 배열하며; 이때 프로파일 라인 이미지는 본질적으로 어두운 배경 내에 나타나고, CCD 센서의 수평 방향을 따라 연장되며, CCD 센서는 이미지 데이터를 출력하기 위해 수직으로 이송되는 수평 라인을 가지며,
    프레임 구간 당 한 개 이상의 이미지를 캡쳐하기 위해 CCD 센서의 이미지 이송 속도를 제어하는; 이상의 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 8 항에 있어서, 상기 방법은 상기 프로파일 라인 이미지의 신호-잡음 비율을 개선시키기 위해, 프로파일 라인 이미지의 이미지 획득용이 아닌 상기 CCD 센서의 상기 마스킹부에 입사광을 제거하기 위해, 상기 프로파일 라인의 어떤 부분도 캡쳐되지 않는 상기 CCD 센서의 부분을 마스킹하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7, 8, 또는 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임 구간 당 두 개 이상의 프로파일 이미지가 캡쳐되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7, 8, 또는 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임 구간 당 10개에서 50개까지의 프로파일 이미지가 캡쳐되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 7, 8, 9. 10, 또는 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    이미지 품질을 결정하기 위해 프로파일 라인 이미지를 분석하고; 그리고
    프레임 구간당 캡쳐되는 프로파일 라인 이미지의 수로 이미지 품질의 균형을 이루기 위해 프레임 구간 당 캡쳐되는 프로파일 라인 이미지의 수를 조절하는; 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020007002211A 1997-09-02 1998-09-01 고속 프로파일링용의 향상된 프레임 이송 주파수로구동되는 인터라인 이송 ｃｃｄ KR100566731B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/922,026 1997-09-02
US08/922,026 US6335757B1 (en) 1997-09-02 1997-09-02 CCD imaging device for high speed profiling
PCT/CA1998/000830 WO1999012001A1 (en) 1997-09-02 1998-09-01 Interline transfer ccd driven with enhanced frame transfer frequency for high speed profiling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010023563A true KR20010023563A (ko) 2001-03-26
KR100566731B1 KR100566731B1 (ko) 2006-04-03

Family

ID=25446370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007002211A KR100566731B1 (ko) 1997-09-02 1998-09-01 고속 프로파일링용의 향상된 프레임 이송 주파수로구동되는 인터라인 이송 ｃｃｄ

Country Status (8)

Country Link
US (2) US6335757B1 (ko)
EP (1) EP1023574B1 (ko)
JP (1) JP4259749B2 (ko)
KR (1) KR100566731B1 (ko)
AT (1) ATE244870T1 (ko)
AU (1) AU8969298A (ko)
DE (1) DE69816320T2 (ko)
WO (1) WO1999012001A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4320835B2 (ja) * 1999-04-16 2009-08-26 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム
US6549647B1 (en) 2000-01-07 2003-04-15 Cyberoptics Corporation Inspection system with vibration resistant video capture
US6593705B1 (en) 2000-01-07 2003-07-15 Cyberoptics Corporation Rapid-firing flashlamp discharge circuit
WO2001051887A1 (en) 2000-01-07 2001-07-19 Cyberoptics Corporation Phase profilometry system with telecentric projector
US7092021B2 (en) * 2000-02-22 2006-08-15 Micron Technology, Inc. Frame shuttering scheme for increased frame rate
US20050185175A1 (en) * 2002-07-16 2005-08-25 Canos Avelino C. Rotary support and apparatus used for the multiple spectroscopic characterisation of samples of solid materials
US7012631B2 (en) * 2002-09-17 2006-03-14 Bojko Vodanovic Absolute position determination for a CCD-based acquisition unit
EP1465106A1 (de) * 2003-04-04 2004-10-06 Automation Technology GmbH Verfahren und Bildverarbeitungseinheit zur schnellen Auswertung digitaler Bilddaten
US7777199B2 (en) * 2004-09-17 2010-08-17 Wichita State University System and method for capturing image sequences at ultra-high framing rates
JP2007173774A (ja) * 2005-11-22 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
KR100738551B1 (ko) * 2006-01-17 2007-07-11 삼성전자주식회사 화상형성기기의 히터롤러
US7591165B2 (en) * 2006-03-29 2009-09-22 Tekscan Incorporated Control circuit for sensor array and related methods
US7884871B2 (en) * 2007-06-15 2011-02-08 Aptina Imaging Corporation Images with high speed digital frame transfer and frame processing
US8059280B2 (en) 2008-01-31 2011-11-15 Cyberoptics Corporation Method for three-dimensional imaging using multi-phase structured light
CN102300056B (zh) * 2011-08-25 2013-07-10 西北核技术研究所 一种提高面阵ccd帧频的方法及高帧频ccd器件
EP2660984B1 (en) * 2011-12-01 2016-03-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical signal compensation device
US8878255B2 (en) 2013-01-07 2014-11-04 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with multiple output structures
US8878256B2 (en) 2013-01-07 2014-11-04 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with multiple output structures
US10126252B2 (en) 2013-04-29 2018-11-13 Cyberoptics Corporation Enhanced illumination control for three-dimensional imaging
US9504620B2 (en) 2014-07-23 2016-11-29 American Sterilizer Company Method of controlling a pressurized mattress system for a support structure
CN104159043B (zh) * 2014-08-07 2017-09-29 西北核技术研究所 一种超高速双帧图像获取方法
CN112261304B (zh) * 2020-09-15 2021-10-01 中国科学院上海技术物理研究所 一种基于帧转移ccd的定帧频成像系统曝光时长调控方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162126A (en) 1976-12-10 1979-07-24 Hitachi, Ltd. Surface detect test apparatus
US4238147A (en) 1979-05-23 1980-12-09 Solid Photography Inc. Recording images of a three-dimensional surface by focusing on a plane of light irradiating the surface
US4322752A (en) 1980-01-16 1982-03-30 Eastman Technology, Inc. Fast frame rate sensor readout
US4330796A (en) 1980-01-30 1982-05-18 Eastman Kodak Company Block readable charge coupled device
US4573076A (en) 1984-07-13 1986-02-25 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image sensor including a repeating read function
FR2593986B1 (fr) 1986-01-24 1988-04-08 Thomson Csf Systeme de lecture rapide d'un capteur optique matriciel a transfert de charges organise en transfert de trame monocoup pour la detection video d'images breves
DE3628147C1 (de) 1986-08-19 1988-01-07 Kappa Messtechnik Gmbh Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge
US4890165A (en) * 1987-04-06 1989-12-26 Canon Kabushiki Kaisha Image pick-up apparatus for producing video signals of high information density in time base direction
US4851914A (en) * 1987-08-05 1989-07-25 Marco Scientific High-speed full frame imaging CCD camera
JPH01311775A (ja) 1988-06-10 1989-12-15 Asahi Optical Co Ltd Ｃｃｄセンサの駆動方法
US5083867A (en) 1988-11-28 1992-01-28 Allegheny Ludlum Corporation Slab surface contour monitor
US5144445A (en) 1989-12-26 1992-09-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid-state image pickup apparatus having a plurality of photoelectric transducers arranged in a matrix
CA2017518A1 (en) 1990-05-24 1991-11-24 Her Majesty The Queen, In Right Of Canada, As Represented By The Ministe R Of The National Research Council Of Canada Colour-range imaging
JP2662455B2 (ja) 1990-09-13 1997-10-15 シャープ株式会社 固体撮像装置
DE69226111T2 (de) * 1991-03-16 1998-12-24 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Farbbilderzeugungsmethode mit Steuerung der Integrationszeit
JP2703416B2 (ja) 1991-03-29 1998-01-26 シャープ株式会社 インターライン転送型ｃｃｄ撮像装置の駆動方法
DE4120623A1 (de) 1991-06-22 1993-01-07 Fraunhofer Ges Forschung Schmierbildkamera und verfahren zum herstellen von schmierbildern
US5237422A (en) 1991-08-14 1993-08-17 Eastman Kodak Company High speed clock driving circuitry for interline transfer ccd imagers
US5264678A (en) 1991-09-26 1993-11-23 Applied Research, Inc. Weld-bead profilometer
KR930009132A (ko) * 1991-10-04 1993-05-22 김광호 고체 촬영 소자
JPH05236359A (ja) * 1992-02-18 1993-09-10 Sony Corp 固体撮像装置
EP0561633B1 (en) * 1992-03-18 1998-05-13 Sony Corporation Solid-state imaging apparatus
US5406372A (en) 1993-04-16 1995-04-11 Modular Vision Systems Inc. QFP lead quality inspection system and method
KR0149737B1 (ko) * 1993-07-20 1998-10-15 사토 후미오 고체촬상장치
US5668631A (en) 1993-12-20 1997-09-16 Minolta Co., Ltd. Measuring system with improved method of reading image data of an object
JP2864993B2 (ja) 1994-07-06 1999-03-08 信越半導体株式会社 表面形状測定装置
US5459510A (en) 1994-07-08 1995-10-17 Panasonic Technologies, Inc. CCD imager with modified scanning circuitry for increasing vertical field/frame transfer time
US5754229A (en) * 1995-11-14 1998-05-19 Lockheed Martin Corporation Electronic image sensor with multiple, sequential or staggered exposure capability for color snap shot cameras and other high speed applications
JP3800673B2 (ja) * 1996-06-24 2006-07-26 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法
US5923370A (en) * 1996-10-08 1999-07-13 Dalsa, Inc. Image smear and dark signal reduction device and method

Also Published As

Publication number Publication date
DE69816320D1 (de) 2003-08-14
EP1023574A1 (en) 2000-08-02
EP1023574B1 (en) 2003-07-09
AU8969298A (en) 1999-03-22
ATE244870T1 (de) 2003-07-15
KR100566731B1 (ko) 2006-04-03
US6885400B1 (en) 2005-04-26
JP2001515285A (ja) 2001-09-18
WO1999012001A1 (en) 1999-03-11
DE69816320T2 (de) 2004-05-13
JP4259749B2 (ja) 2009-04-30
US6335757B1 (en) 2002-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100566731B1 (ko) 고속 프로파일링용의 향상된 프레임 이송 주파수로구동되는 인터라인 이송 ｃｃｄ
JP4530571B2 (ja) ３次元画像検出装置
US20020025164A1 (en) Solid-state imaging device and electronic camera and shading compensation method
CN102203655A (zh) 摄像设备
US20060125945A1 (en) Solid-state imaging device and electronic camera and shading compensaton method
JPS61133784A (ja) 暗電流のレベルを示す信号を取出す装置
Olson Image motion compensation with frame transfer CCDs
US5978021A (en) Apparatus producing a high definition picture and method thereof
JP4369575B2 (ja) ３次元画像検出装置
US20100253812A1 (en) Method of Correcting Sensitivity and Imaging Apparatus
US6812963B1 (en) Focus and exposure measurement in digital camera using charge binning
Baer CCD requirements for digital photography
JP3892632B2 (ja) 静止物体画像検出装置と静止物体画像検出方法
US20030122948A1 (en) Solid-state image capturing device and imaging apparatus using the same
KR910007703B1 (ko) 고체촬상소자의 블루밍 측정방법 및 그 장치
JP3698899B2 (ja) 撮像装置
JPH0490284A (ja) 撮像装置
JPH11153749A (ja) 距離検出装置
JPH09200626A (ja) Ｃｃｄカメラ
JPH05129401A (ja) 半導体デバイス検査システム
EP0994619A1 (en) Readout method for sub-area of digital camera image sensor
JP3308994B2 (ja) 欠点画像カラー表示装置
JP2001145124A (ja) ３次元画像検出装置
JPS6352003A (ja) 自動目視装置
JP2001034747A (ja) 画像変換処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130312

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140312

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee