JPH02231684A - 線走査カメラのための露出補償システム - Google Patents

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】 Ａ．産業上の利用分野 本発明はイメージ・スキャナに関し、さらに具体的には
、連続したイメージ走査での異なる露出時間を補償する
ためのシステムに関するものである。

Ｂ．従来の技術 線走査カメラは当技術では周知であり、その用途は文書
検査から、品質管理を目的とした自動化された装置検査
までの多数に及んでいる。後者の用途では、特に電子部
品に関連して、超小形回路基板及びその回路機構（たと
えば、バイア・ホール、導線、ランド域等）の物理的特
性を走査する必要がよくある。検査される構造が非常に
密度が高く、かつ微細なものであるため、必要な形状解
像力を得るには多数の線走査が必要とされる。走査され
る品物が多数のグレー・スケール・レベル（中間調）を
含む場合は、検査システムが効力を発揮するよう、これ
らを最終イメージで正確に表現しなければならない。さ
らに、検査工程が極端に長い時間を要しないようにする
ため、走査工程は適当な生産性を実現するよう、比較的
高速で実施されねばならない。

線走査カメラ・システムでの問題点は、カメラと、検査
される加工物の間に相対運動をもたらすために使用され
る機械的手段の速度変動から生じる。ＣＯＤカメラ等の
線走査カメラを使用するときは、走査の開始のための制
御は一般に機械的手段自体（たとえば、ｘｙテーブルに
取り付けられた位置エンコーダ）から得られる。そのよ
うな手段は、速度変動、ジッターまたはその他の混乱要
因にさらされるモータまたは他の運動装置の制御下で動
かされることがよくある。精密な走査を得る場合には、
これらの運動変化はカメラの露出時間を変化させ、異な
るグレー・スケール値を有するイメージの連続した列を
生じる。これらは自動変換を困難にする。たとえば、非
常に微細な画素イメージが必要となるとき、運動装置に
おける振動の大きさが画素サイズの１７５に近づくと、
得られるグレー・スケール・レベルはほぼ±２０％で変
動する可能性がある。

要求が厳しくない用途でこの問題を処理しようとする試
みが他にあった。たとえば、本願と同じ譲受人に譲渡さ
れたゲベライン（Ｇａｅｂｅｌｅｉｎ）　等に対する米
国特許第４５９１７２７号では、露出時間の問題が存在
する文書走査装置が記載されている。ゲベラインはディ
ジタル・カウントを使った露出パルス間の時間の測定を
教示しており、ディジタル・カウンタのカウントが次に
、露出変動を補償する乗算で使用される。しかし、ゲベ
ラインの捕償は、アナログ・ディジタル変換後のディジ
タル・データ・ワードの乗算によるものであるので、補
償の精度は個々の訂正レベルに限定される。

たとえば、１５対１のアナログ・ディジタル変換スケー
ルを使用する場合は、約７％の量子化エラーが発生する
（すなわち、１５個につき１個）。もっと少ないレベル
を使用すると、量子化エラーは増大する。

この問題を解決しようとするもう１つの方法が米国特許
第４３９８９５０号でロス（Ｒｏｔｈ　）により教示さ
れている。ゲベラインにより教示されるように露出変動
を補正しようとする代りに、ロスは、そのカメラの露出
時間を一定にすることにより（しかし、最短走査時間よ
りも小さク）、カメラの出力を正規化する。この方法は
明らかにシステムの効率を制限し、その他の方法では得
ることが可能な有効な露出時間を排除してしまう。

Ｃ．発明が解決しようとする課題 したがって、本発明の目的は、正確かつ効率的で、構造
が簡単な線走査カメラ用露出補償システムを提供するこ
とである。

本発明のもう１つの目的は、出力グレー・スケール・レ
ベルが走査間で一定の特性を示す線走査カメラを提供す
ることである。

Ｄ．課題を解決するための手段 線走査カメラ、及びイメージ化されるべき対象の連続領
域を機械的に提示する手段を備えたイメージ・スキャナ
について説明している。提示される各々の連続領域に対
するカメラの露出時間は、提示手段に接続された開始手
段により制御される。

したがって、提示手段が運動の変動にさらされる場合は
、開始手段も同様に影響を受け、各アナログ・イメージ
画素走査のための露出時間を変化させる。補償するため
、各連続領域露出時間に関連したアナログ電圧を発生す
るための手段を備えた露出補正システムが設けられる。

事実上、等しい露出イメージが生じるように、アナログ
電圧に応答してカメラからのアナログ・イメージ値を正
規化する変換手段が設けられる。

Ｅ．実施例 第２図を参照すると、多層回路基板１０等の対象がテー
ブル１２上に固定して載置されている。

基板１０の表面は、本発明の動作によってイメージ化さ
れる複数の相互接続された回路線及びバイア・ホールを
有する。テーブル１２はアクチュエー夕手段（図示せず
）により、Ｘ方向１４及びｙ方向１６の両方向に運動可
能に取り付けられている。

エンコーディング・ストリップ１８及び２０がそれぞれ
テーブル１２の縁部に設けられており、テーブル１２の
位置の判定を可能とするのに必要なエンコーディング信
号を発生する。光電検出装置２２及び２４はそれぞれエ
ンコーディング・ストリップ１８及び２０の運動を検出
し、それらの間の相対運動を表す制御信号を発生する。

以下の考察では、テーブル１６は主としてｙ軸１６に沿
って動くものとする。その場合、検出装置２２により検
知されるエンコーディング指標はＣＯＤカメラ（以下で
説明される）の動作のための開始機能を提供する。

エンコーディング・ストリップ１８及び２０は、きわめ
て精密に離隔した平行線がエッチングされた高度に安定
な基板（たとえば、ガラス）であることが好ましく、こ
れらの線は正確な位置表示をもたらす。所期の表示の正
確さにもかかわらず、テーブル１２及びその運動手段は
速度変動や振動などにさらされ、このことは、センサ２
２から発生するパルス出力間の時間の変動を引き起こす
（たとえテーブル１２が一定速度で動くようにプログラ
ムされていても）。続いて起こる露出の変動を引き起こ
すのはこれらの変動であり、本発明はこれら露出の変動
を克服するよう設計されている。

線ＣＣＤカメラが２６で概略的に示されているが、これ
はレンズ２８Ａを介して基板１０の上面からのイメージ
を受け取る。概略的に示されているだけであるが、線Ｃ
ＣＤカメラは、接地及び、これとイメージング・レンズ
２８Ａとの間に磨キ上げられた窓を備えた集積回路型パ
ッケージにほぼ封入されている。カメラ２６は、各々が
関連のキャバシタンスを有する複数のフォトダイオード
２８から構成される。フォトダイオード２８からの出力
は、線３２を介して直列に読み出すため、アナログＣＯ
Ｄシフト・レジスタ３０に並列に供給される。

周知のように、ＣＣＤ線カメラは、イメージ化される区
域からの光を受け取り、それを電荷に変換する。この電
荷は集積され、読出しのときまでダイオード・キャバシ
タンス上に蓄えられる。連続したイメージ間の露出時間
の長さが変わる場合は、蓄えられた電荷の量も同様に変
わるので、電荷がＣＯＤシフト・レジスタに転送され、
次にクロックアウトされるとき、後続信号の光レベル（
すなわち、電圧）は露出時間の変化により影響を受ける
。

次に第２図と関連して第１図を参照すると、線走査間で
変わる露出を補正するため使用される回路のブロック線
図が示されている。回路の動作は、「走査」バルスと呼
ばれる工冫コーダ２２からの出力で開始され、このパル
スは導体５０を介してタイミング・パルス●ジェネレー
タ５２に印加される。走査パルスに応答して、タイミン
グ●パルス・ジェネレータ５２は、回路の他の部分の動
作を開始させる複数の出力を発生する。第３図及び第３
ａ図の波形図に関連して、第１図の回路をさらに説明す
る。

走査パルス１００（第３ａ図）の受取りは、タイミング
・パルス・ジェネレー夕にサンプル・パルス１０２をサ
ンプル・ホールド回路５４に供給させる。これに応答し
て、サンプル・ホールド回路５４はランプ・ジェネレー
タ５６からの出力電圧（たとえば、波形１０４）を検知
し、その電圧をレベル１０６として記憶する。サンプル
・パルス１０２の終端で、タイミング・パルス・ジェネ
レータ５２はリセット・パルス１０８を発生し、リセッ
ト・パルス１０８はリセット回路５８にランプ・ジェネ
レータ５６のランプ出力（たとえば、第３図の波形１１
０参照）を再開させる。

したがって、ランプ・ジェネレータ５８の出力は各走査
パルスごとにゼロにリセットされ、次にそのランプ出力
が再開する。ランプ・ジェネレータ５６の出力が直線的
に増大する電圧であるので、サンプル・ホールド回路に
５４により記憶されたレベルは、連続する走査パルス間
の時間（ｔ１、ｔ２等）に正比例する。

間隔１０の間（第３図）、フォト・ダイオード２８は、
その上にイメージ化された状態の結果として電荷を蓄え
る。走査パルス１００で、タイミング・パルス・ジェネ
レータ５２は移送パルス出力を線５９上に発生し、移送
パルス出力は、蓄えられた電荷をフォトダイオード２８
からＣＯＤアレイ３０に移送させる。同時に、パルスが
シフト・クロックに印加されて、ＣＣＤアレイ内のデー
タを直列にシフトアウトさせる。シフト・クロック６０
の出力は第３図で一連のバルス１１２、１１４等として
示されている。そのようなパルスは各々ＣＣＤアレイ３
０から単一の画素を線３２上に発生させる。クロツク・
バルス１１２は、間隔１０の間に得られた画素イメージ
をｔｉの間にＣＣＤアレイ３０からシフトアウトさせる
ことに留意すべきである。

説明のため、パルス状イメージ１１６がＣＣＤアレイ３
０から線３２上にシフトアウトされるものとする。サン
プル・ホールド回路５４に蓄えられた電圧レベル１０８
がパルス・イメージ１１６の処理で使用されることが理
解されよう。イメージ１１６を構成する画素は線３２（
第１図）を介してアナログ・ディジタル変換器６２に供
給される。サンプリングされた電圧レベル１０６は導体
６４を介してサンプル・ホールド回路５４からＡＤ変換
器６２の基準入力に印加される。それゆえ、各アナログ
画素が導体３２を介して到着するとき、ＡＤ変換器６２
によりその変換処理で使用される基準電圧は電圧レベル
１０６である。実際には、これにより、アナログ・ビデ
オ画素がディジタル化されるとき、それらの画素の「正
規化」が生じる。ディジタル出力は次に出力導体７０を
介して適当な表示装置及ないしイメージ・プロセッサ／
アナライザに供給される。それらの出力は第３図でバル
ス１２０、１２２等として示されている。

間隔ｔ１が間隔１０よりも長いので、ｔ１の間のランプ
・ジェネレータ１１０の出力はｔｏの間よりも高いレベ
ルに増大する。そのランプ・レベルはサンプリングされ
、電圧Ｖｌ（レベル１２４）として保持される。このこ
とは、露出時間ｔ１（走査パルス１００と後続パルス１
２６の間の）が前の走査時間よりも長いことを示し、し
たがって、一層長い露出時間が生じる。光検出された出
力信号１２８はかなり高いレベルを有し、出力バルス１
１６よりも「明るい」と考えることができる。それにも
かかわらず、レベル１２４がＡＤ変換器６２の基準入力
に印加されたときは、その後で線７０に現れる出力は実
効的に正規化される。

なぜならば、ディジタル変換処理は前のサンプリング・
サイクルよりも高いＤＣレベルから始まるからである。

各々の後続露出について、出力ディジタル・ビデオは、
サンプル・ホールド回路５４に保持された電圧により正
規化されるので、すべてのディジタル出力は平衡した輝
度レベルを有する。

Ｆ．発明の効果 本発明の補償システムにより、安定したグレー・スケー
ル・レベルの出力が安価に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された露出補正システム
のブロック線図である。 第２図はイメージ・スキャナの斜視図である。 第３図は、第１図の動作を理解するのに有用な波形図で
ある。 第３ａ図は、第３図の波形図にある特定の信号間の関係
を示す、第３図の波形図の一部の拡大図である。 １０・・・・基板、１２・・・・テーブル、１８、２０
・・・・エンコーディング・ストリップ、２２、２４・
・・・光電検出装置、２６・・・・線ＣＣＤカメラ、２
８・・・・イメージ化レンズ、３０・・・・アナログＣ
ＯＤシフト●レジスタ。 出願人　　インターナシロナル●ビジネス・マシーンズ
ーコーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 線走査カメラと、イメージ化される対象の連続領域を上
   記線カメラに提示するための運動手段とを備え、開始手
   段が上記運動手段と結合されて、上記領域の各々につい
   て上記カメラの露出時間を制御し、上記開始手段は上記
   運動手段の運動の変化を受けて、連続領域に対する露出
   時間を変えることにより、露出の変化を示すアナログ・
   イメージ画素出力を発生するイメージ・スキャナにおい
   て、 １つの領域に対する露出時間に関連したアナログ電圧を
   発生する手段と、 上記アナログ電圧に応答して上記アナログ・イメージ画
   素出力を正規化する手段とからなることを特徴とする露
   出補償システム。