JP3647494B2 - 電子スチルカメラを用いた検査システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子スチルカメラを用いた検査システムに関し、とくにたとえば製造ライン上を移動する製品を撮影してその製品の検査を行なうのに好適な電子スチルカメラを用いた検査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子スチルカメラによるスチル撮影では、その固体撮像素子、たとえば電荷結合デバイス(CCD) の露光タイミングは、垂直同期信号により制御されている。したがって、このような制御方式のカメラを固定した状態でたとえば製造ライン上を移動する被写体である製品を撮像画面の所定の位置に撮影する場合は、この被写体の移動を上記垂直同期信号に同期させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に概念的に示すように、たとえば従来の電子スチルカメラによるストロボを用いた通常のフレーム撮影では、図４ａに示すようにストロボの発光タイミングは、垂直同期信号に同期した図４ｄに示すストロボ発光許可信号の許可期間400 内に限定される。また、このフレーム撮影によりCCD に蓄積された第１および第２フィールドの電荷に基づく映像信号は、同図ｂおよびｃに示すように垂直同期信号に同期してその垂直帰線期間401 が経過した直後から読出される。したがって、このような従来の電子スチルカメラによる移動被写体の撮影では、カメラ側から被写体側へ垂直同期信号を送り、この同期信号に被写体の移動を同期させなければならないという問題があった。また、この同期信号が不安定の場合には、被写体の所定の位置での撮影が困難になるために、撮影画像にずれやぼけが生じるという問題があった。
【０００４】
また、このように垂直同期信号に同期した従来の電子スチルカメラによる撮影方式には、フィールド撮影とフレーム撮影とがある。１フィールドの静止画を得るフィールド撮影では、撮影された静止画の解像度に問題が、また１フレームの静止画を得るフレーム撮影では、２フィールド同時に高速シャッタが切れないため、２フィールド間で明るさが異なり画像にむらが生じるという問題があった。このような画像のむらを無くそうとすると、上記のようなストロボ撮影が必要であった。この場合、一般にストロボ球の寿命が短いので、そのメンテナンスが必要であった。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、移動被写体の撮影による検査において良質の静止画像の映像信号を得ることのできる電子スチルカメラを用いた検査システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、移動する被写体が所定の位置にある時に撮影を行なって、この撮影による被写体の映像信号の映像を再生する電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、このシステムは、移動する被写体が所定の位置に来た時を検出し、この検出による位置検出信号を出力する位置検出手段と、第１の駆動信号を受け電子シャッタを開放状態にして被写体に応じた電荷をセルアレイに蓄積し、第２の駆動信号を受けこの蓄積した電荷に応じた１フレームのアナログ映像信号を読み出すとともに、所定位置の被写体に合焦しているピニング動作が可能な撮像手段と、位置検出手段から位置検出信号を受け、この位置検出信号に同期した電子シャッタを開閉する第１の駆動信号を出力するとともに、この第１の駆動信号とは非同期の同期信号を発生する基準信号発生手段を含み、この同期信号に同期した第２の駆動信号を出力する制御手段とを有し、この制御手段は、位置検出信号を受けた時に第１の駆動信号を撮像手段に供給してその電子シャッタを開放状態にして被写体の撮影を行なわせ、続いてこの電子シャッタが第１の駆動信号により閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されこの同期信号に同期した第２の駆動信号をこの撮像手段に供給してそのセルアレイに蓄積した１フレームのアナログ映像信号を読み出させることを特徴とする。
【０００７】
このシステムはさらに、撮像手段から１フレームのアナログ映像信号を受け、このアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換して出力するアナログ・ディジタル変換手段と、アナログ・ディジタル変換手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、この１フレームのディジタル映像信号を蓄積するとともに、この蓄積した１フレームのディジタル映像信号を読み出すことのできる記憶手段とを含み、制御手段は、アナログ・ディジタル変換手段にアナログ・ディジタル変換用の制御信号を供給して撮像手段から読み出したアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換させ、続いて記憶手段に書き込み制御信号を供給してこのディジタル映像信号をこの記憶手段に蓄積させることを特徴とする。
【０００８】
このシステムはさらにまた、記憶手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、この１フレームのディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換して出力するディジタル・アナログ変換手段と、このディジタル・アナログ変換手段からのアナログ映像信号を可視表示する表示手段とを含み、制御手段は、記憶手段に読み出し制御信号を供給して蓄積したディジタル映像信号を読み出させ、続いてディジタル・アナログ変換手段にディジタル・アナログ変換用の制御信号を供給してこの読み出したディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換させ、このアナログ映像信号を表示手段に供給して可視表示させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムよれば、位置検出手段は移動する被写体が所定の位置に来た時を検出すると位置検出信号を制御手段に出力する。制御手段は、これを受けると基準信号発生手段の同期信号に同期していない、この位置検出信号に同期した第１の駆動信号を撮像手段に供給する。これによって撮像手段の電子シャッタは開放状態になり、被写体に応じた電荷がこの撮像手段のセルアレイに蓄積される。このように、同期信号に無関係に撮影を行なうと、同期化による電子シャッタの時間遅延は生じない。したがって、このセルアレイには、撮像画面の所定の位置に高解像度のずれやぼけのない映像信号が蓄積される。
【００１０】
また制御手段は、第１の駆動信号により電子シャッタが閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されるこの同期信号に同期した第２の駆動信号を撮像手段に供給し、そのセルアレイに蓄積した１フレームの映像信号を読み出している。このように、１フィールドあるいは１フレームの遅延なしにすぐに、読み出している。したがって、このセルアレイからは、むらのない映像信号が読み出される。この読み出された映像信号は、アナログ・ディジタル変換手段、記憶手段、およびディジタル・アナログ変換手段を介して表示手段に送られ、そこでその映像信号の映像が表示される。
【００１１】
【実施例】
次に添付図面を参照して本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムの実施例を詳細に説明する。
【００１２】
この実施例における検査システムの電子スチルカメラ１には、図２に示すように製造ラインに乗せられて矢印３の方向に移動する製品（被写体）Ｘ等が所定の位置Ｙにある時を検出する位置センサ26と、NTSC標準テレビジョン信号などの映像信号を受けてその映像を表示するモニタ装置20とが接続されている。
【００１３】
電子スチルカメラ１と位置センサ26とは、制御線128 にて接続されている。制御線128 は位置センサ26の位置検出信号出力端子IOUTから電子スチルカメラ１の位置検出信号入力端子IIN に接続されて、位置センサ26からの位置検出信号128 が電子スチルカメラ１に供給される。この電子スチルカメラ１とモニタ装置20とは、信号線110 にて接続されて、電子スチルカメラ１の映像出力端子VOUTからの映像信号がモニタ装置20のビデオ入力端子VIN に供給される。この検査システムでは、電子スチルカメラ１が、位置センサ26からの位置検出信号128 に応動して１フレームの撮影を行ない、この撮影による１フレームの映像信号の映像をモニタ装置20に表示する。カメラ１の詳細を図１の機能ブロック図に示す。
【００１４】
図１を参照すると、電子スチルカメラ１が示され、これは固体撮像素子10を有している。固体撮像素子10には、たとえば垂直同期信号に同期させずに、いずれのシャッタタイミングでも露光し、この露光の後すぐに、蓄積した電荷に基づく映像信号を読み出し、それら以外の期間では、ホトダイオードに蓄積した電荷を直接基板側に掃出して消滅させる、つまりピニング動作が可能なCCD が適用される。なお、このようなピニング動作が可能なCCD の詳細は、本願と同じ出願人による特許出願、特開平6-113209などを参照されたい。
【００１５】
具体的には、この電子スチルカメラ１は、位置センサ26から位置検出信号（図３ａ）を受けた時に高速シャッタ時間の駆動信号（図３ｂ）を発生して固体撮像素子10の電子シャッタを全開状態にして被写体の１フレームの撮影を行なう。この場合の駆動信号は同期信号発生器22内の基準発振器22b と非同期である。これに続いてすぐに、この撮影による１フレームの映像信号が固体撮像素子10から読み出されて、その高解像度の映像信号の映像がモニタ装置20に表示される。この場合の固体撮像素子10から映像信号を読み出すためのクロックや水平同期信号（図３ｃ）などは、上記基準発振器22b と同期している。したがって駆動信号（図３ｂ）と水平同期信号（図３ｃ）は非同期の関係にある。この実施例の電子スチルカメラ１は、図１に示すように、固体撮像素子10、信号処理部12、アナログ・ディジタル(A/D) 変換器14、フレームメモリ16、ディジタル・アナログ(D/A) 変換器18、同期信号発生器22、メモリコントローラ24およびシステムコントローラ28から構成されている。
【００１６】
固体撮像素子10は、前述したようにピニング動作が可能なCCD 撮像デバイスであり、その撮像面（図示せず）には撮像光学系（図示せず）が配設され、撮像光学系の光軸が製造ライン上の所定の位置、本実施例では被写体Ｙの位置に向くように配向され、これに合焦するようにセットされる。固体撮像素子10の駆動入力112 、および114 が同期信号発生器22の駆動出力に接続され、その映像信号出力102 が信号処理部12に接続されている。固体撮像素子10は、システムコントローラ28から制御線130 を通して送られてくる指示信号（本実施例では図３ａと同じ信号）により、その駆動入力112 から高速シャッタ時間（例えば1/2000秒）の駆動信号（図３ｂ）を入力し、その電子シャッタを全開してそのセルアレイに露光された被写体画像に応じた電荷を蓄積し、その駆動入力114 からの駆動クロックに応動してその蓄積したR、G およびB の電荷に応じた１フレームのカラ−の映像信号をその出力102 に出力する。
【００１７】
この１フレームの映像信号を読み出すときのライン数をカウントするラインカウンタのタイミングが便宜上アナログ的な形で図３ｄに示されている。この場合のライン数は本実施例ではトータルが525 本のNTSC方式であるから、たとえば第１および第２フィールドの垂直帰線消去期間を合わせた期間の42本のラインを除く483 本である。このライン数は、後述する同期信号発生器22内に構成されるラインカウンタ22c で計数され、このラインカウンタ22c はラインを483 本数える483 進のカウンタでよい。
【００１８】
信号処理部12はその入力102 に入力される、固体撮像素子10のフイルタ配列によるR、G およびB の映像信号を、サンプルホールドして色分離し、色成分信号R、G、B とする色成分信号作成機能および色成分信号R、G、B を輝度信号Ｙおよび色差信号R-Y、B-Y とするマトリックス機能を有する。信号処理部12はまた、たとえば白バランスの調整およびγ補正等の必要な映像信号処理をこれに施す機能を有する。このような処理を行なうための水平および垂直同期信号などを含む制御信号は、同期信号発生器22から制御線116 を介して供給される。信号処理部12からの出力104 はA/D 変換器14に入力される。
【００１９】
A/D 変換器14は，その入力118 からのサンプリングパルスによりその入力104 のアナログ形式の映像信号をサンプリングし、たとえば８ビットの対応するディジタルデータに変換してその出力106 に出力する信号変換回路である。このAD変換に必要なサンプリングパルスなどは同期信号発生器22から制御線118 を介して供給される。A/D 変換器14からの出力106 はフレームメモリ16に入力される。
【００２０】
フレームメモリ16は、本実施例では、少なくとも１コマ、すなわち１フレームの映像信号データを一時蓄積する記憶容量を有するRAM で構成されており、A/D 変換器14からのディジタル化された映像信号データ106 をこれに書き込む。またこのフレームメモリ16は、モニタ装置20へ可視像として表示する速度にて、蓄積された映像信号データを読み出して出力108 に出力する。この場合に必要なデータの書込みおよび読出し用のアドレスやクロックなどを含む制御信号は、メモリコントローラ24から制御線120 を通して受ける。メモリコントローラ24は、このメモリ16への書込みおよび読出しを行なうときのライン数をカウントするアドレスカウンタ24a を有し、そのカウントタイミングが便宜上アナログ的な形で図３ｅおよびｆに示されている。この場合のアドレスカウンタ24a は前述の固体撮像素子10から映像信号を読み出す場合と同じライン数の483 本数える483 進のカウンタでよい。フレームメモリ16からの出力108 はD/A 変換器18に入力される。
【００２１】
D/A 変換器18は、入力108 からの映像信号データＹ、R-Y、B-Yを対応するアナログ値にて表される映像信号に変換し、さらに、これら変換した映像信号を本実施例では、NTSC方式の映像信号に変換し出力110 に出力する信号変換回路である。このDA変換に必要なサンプリングパルスなどを含む制御信号は、同期信号発生器22から制御線124 を介して供給される。D/A 変換器18からの出力110 はモニタ装置20に入力されて可視表示される。
【００２２】
同期信号発生器22は、システムコントローラ28から制御線130 を介して送られてくる指示信号（図３ａに相当）に応動して図３ｂに示すような高速シャッタ時間の駆動信号を生成するシャッタ制御回路22a を有し、生成した駆動信号をその出力112 から出力する。この駆動信号112 は、具体的には、図３ｂに示すように図３ａのパルスの立ち下がりの時刻t0にて低レベルになり時刻t1で高レベルになる信号である。この場合のt0からt1までの時間twは、電子シャッタの全開の時間すなわち露光時間であって、例えば1/2000秒(0.5msec) である。またこの同期信号発生器22は安定な周波数で自走する基準発振器22b などを有し、上記シャッタ制御回路22a からの駆動信号またはコントローラ28からの指示信号に応動して、固体撮像素子10の駆動に必要な水平および垂直駆動クロックを出力114 に、信号処理部12の処理に必要な水平および垂直同期信号などを出力116 に、A/D 変換器14およびD/A 変換器18に必要なサンプリングパルスを出力118 および124 に、フレームメモリ16のデータの書込みおよび読出しに必要なアドレスやクロックなどを生成するためのサンプリングパルスや水平同期信号や垂直同期信号などを含む各種同期信号を出力126 に出力する。
【００２３】
上記説明からわかるように本実施例はとくに、出力112 から出力される高速シャッタ時間の駆動信号は、出力114、116、118、124、および126 から出力される各種信号と同期状態にない。つまり、たとえば撮影の露光タイミング（図３ｂ）とその撮影された映像信号を読み出すタイミング（図３ｃ）は完全に非同期状態になっている。したがって、露光タイミングは基準信号と同期させていないから、そのために露光タイミング（図３ｂ）の遅延は生じない。
【００２４】
メモリコントローラ24は、その入力126 から各種同期信号を受けて、フレームメモリ16へのデータの書込みおよび同フレームメモリ16からのデータの読出し制御に必要な様々なタイミング信号、たとえば、書込み読出しアドレス、書込みイネーブル、チップセレクトおよびクロックなどをその出力120 に出力する制御回路である。
【００２５】
システムコントローラ28は位置センサ26から制御線128 を通して送られる位置検出信号（図３ａ）に応動して本装置全体の動作を制御する制御機能部であり、本実施例ではとくにその制御信号、つまり撮影の開始を示す指示信号、本実施例では前述したように図３ａと同じタイミングの信号を制御線130 を介して同期信号発生器22に送る。
【００２６】
動作を説明する。図２を参照すると移動する被写体が被撮影位置Ｙにくると、位置センサ26により検出されて、図３ａに示すタイミングの位置検出信号128 が電子スチルカメラ１のシステムコントローラ28に出力される。システムコントローラ28はこれに応動して、同じタイミングで指示信号130 を出力し、その出力130 が同期信号発生器22に出力される。また同時に、このシステムコントローラ28は、撮影および再生開始制御などを含む装置全体の制御を行なう。
【００２７】
同期信号発生器22は指示信号130 に応動してその内部のシャッタ制御回路22a によって図３ｂの駆動信号112 を生成してこれを固体撮像素子10に出力供給し、また、その内部の基準発振器22b を含む回路によって固体撮像素子10の駆動クロック114 を生成してこれを固体撮像素子10に出力する。この場合、駆動信号112 と駆動クロック114 とは非同期であり、この駆動クロック114 は本実施例では、駆動信号112 （図３ｂ）のパルスの立ち上りの時刻t1の後に最初に現われる水平同期信号S0（図３ｃ）のタイミングにより開始され、それに同期した、たとえば周波数が14.3MHz の信号である。
【００２８】
これにより被写体Ｙの撮影が行なわれる。すなわち、固体撮像素子10の駆動入力112 から入力される駆動信号によりその電子シャッタが解放され、そのセルアレイに露光された被写体画像に応じた電荷が蓄積される。続いて、駆動入力114 から入力される駆動クロックによりその蓄積された電荷に応じた１フレームの映像信号が読み出され、その出力102 が信号処理部12に出力される。この場合、同期信号発生器22内に設けられた483 進ラインカウンタのタイミング（図３ｄ）と並行して動作する駆動クロック114 により、固体撮像素子10から１フレームの有効な483 本の映像信号102 が読み出される。
【００２９】
この読み出された映像信号102 は、次の信号処理部12によって色分離等の信号処理が行なわれ、その出力104 がA/D 変換器14に入力される。A/D 変換器14に入力され信号はディジタル信号に変換され、その出力106 がフレームメモリ16に出力される。
【００３０】
フレームメモリ16に送られてきた信号はここで、その制御入力120 から入力されるメモリコントローラ24からの書き込み制御信号により一旦蓄積され、同制御入力120 から入力されるメモリコントローラ24からの読み出し制御信号によって出力108 に出力される。この場合の書き込みは書き込み用483 進ラインカウンタの図３ｅに示す歩進値Y0に同期して行なわれ、また、読み出しは読み出し用483 進ラインカウンタの図３ｆに示す歩進値Y1およびY2に同期して行なわれる。図３には示してないが、この読み出しは、次の被写体Ｚが所定の位置Ｙに到達した時の撮影によるメモリ16へのデータの書き込みが開始されるまで繰り返される。なお、図３ｆに示すカウンタ歩進値Xnでは、被写体Ｙの前の被写体Ｘのデータの読み出しが行われる。
【００３１】
フレームメモリ16に記憶された信号はメモリコントローラ24からの読み出し制御信号によって読み出され、D/A 変換器18に入力される。D/A 変換器18に入力された信号は、アナログのNTSC方式の映像信号に変換され、その出力110 がモニタ装置20に出力される。これによりモニタ装置20には、入力された被写体Ｙを表わす映像信号の映像が映出される。
【００３２】
このように、本実施例では、位置センサ26からの位置検出信号128 の入力に同期して固体撮像素子10の電子シャッタが全開状態にされ被写体の１フレームの撮影が行なわれる。これに続いてすぐに、上記位置検出信号128 とは同期状態にない駆動クロック114 によりこの撮影による１フレームの映像信号が固体撮像素子10から読み出され、その良質の映像信号の映像がモニタ装置20に表示される。このように構成すれば、所定の位置に被写体が到達した時に必ず１フレームの撮影を行なうことができ、したがってストロボなしでぼけやむらなどの無い良質な静止画を得ることができる。
【００３３】
なお、固体撮像素子10およびモニタ装置20としては、NTSC方式に限定されることはなく、たとえばPAL、SECAM およびハイビジョンなどの他の方式でもよい。フレームメモリ16は、半導体メモリに限定されることはなくたとえば磁気ディスクなどでもよく、また、その記憶容量は、１フレームに限定されることはなくたとえばそれ以上とし、多くの静止画を蓄積できるようにし、書き込み読み出しを連続的に行なえるようにしてもよい。電子シャッタ時間すなわち露光時間については、1/2000秒(0.5msec) に限定されることはなくたとえばそれ以下でも以上でも固体撮像素子10に適合するとともに、被写体をぶれなく撮影できればよい。位置センサ26は、光、音および圧力などのセンサを用いたものでよく、被写体の位置が検出されるものであればよい。
【００３４】
なお、さらに、本実施例では電子スチルカメラ１とモニタ装置20と位置センサ26とを別々にした構成の検査システムとしたが、電子スチルカメラ１とモニタ装置20とを一つにした構成でも、位置センサ26と電子スチルカメラ１とを一つにした構成でも、それら３つを一つに構成したものでもよい。また、本実施例では、位置センサ26からの位置検出信号128 をシステムコントローラ28に入力する構成をとっているが、たとえば、制御線130 をやめて、この位置検出信号128 をシステムコントローラ28および同期信号発生器22に入力する構成にしてもよい。さらに、駆動クロック114 は、本実施例では、駆動信号112 （図３ｂ）のパルスの立ち上りの時刻t1から後に最初に現われる水平同期信号S0（図３ｃを参照）のタイミングにより開始するとしたが、このS0以降の、たとえば所定の数の水平同期信号の後の水平同期信号のタイミングでもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムよれば、制御手段は、位置検出手段からの位置検出信号を受けとると基準信号発生手段の同期信号に同期させずに、この位置検出信号に同期した第１の駆動信号を撮像手段に供給している。これによって、撮像手段の電子シャッタが開放状態にされ、被写体に応じた１フレームの電荷がこの撮像手段のセルアレイに蓄積される。このように、同期化によるシャッタの遅延時間のない、ストロボのいらない撮影ができる。また、制御手段は、第１の駆動信号により電子シャッタが閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されるこの同期信号に同期した第２の駆動信号を撮像手段に供給し、そのセルアレイに蓄積した１フレームの映像信号を読み出している。このように、１フィールドあるいは１フレームの遅延なしにすぐに、読み出しを行なうことができる。したがって、表示手段には、その画面の所定の位置に、高解像度でずれやぼけやむらのない読み出された映像信号の映像を効果的に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における電子スチルカメラを用いた検査システムの具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムの一実施例の接続関係を示すブロック図である。
【図３】図１に示す実施例の検査システムの各部に現われる信号波形の例を示すタイムチャートである。
【図４】従来の電子スチルカメラによるストロボを用いたフレーム撮影のシーケンスである。
【符号の説明】
1 電子スチルカメラ
10 固体撮像素子
12 信号処理部
14 A/D 変換器
16 フレームメモリ
18 D/A 変換器
20 モニタ装置
22 同期信号発生器
24 メモリコントローラ
26 位置センサ
28 システムコントローラ
【産業上の利用分野】
本発明は電子スチルカメラを用いた検査システムに関し、とくにたとえば製造ライン上を移動する製品を撮影してその製品の検査を行なうのに好適な電子スチルカメラを用いた検査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子スチルカメラによるスチル撮影では、その固体撮像素子、たとえば電荷結合デバイス(CCD) の露光タイミングは、垂直同期信号により制御されている。したがって、このような制御方式のカメラを固定した状態でたとえば製造ライン上を移動する被写体である製品を撮像画面の所定の位置に撮影する場合は、この被写体の移動を上記垂直同期信号に同期させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に概念的に示すように、たとえば従来の電子スチルカメラによるストロボを用いた通常のフレーム撮影では、図４ａに示すようにストロボの発光タイミングは、垂直同期信号に同期した図４ｄに示すストロボ発光許可信号の許可期間400 内に限定される。また、このフレーム撮影によりCCD に蓄積された第１および第２フィールドの電荷に基づく映像信号は、同図ｂおよびｃに示すように垂直同期信号に同期してその垂直帰線期間401 が経過した直後から読出される。したがって、このような従来の電子スチルカメラによる移動被写体の撮影では、カメラ側から被写体側へ垂直同期信号を送り、この同期信号に被写体の移動を同期させなければならないという問題があった。また、この同期信号が不安定の場合には、被写体の所定の位置での撮影が困難になるために、撮影画像にずれやぼけが生じるという問題があった。
【０００４】
また、このように垂直同期信号に同期した従来の電子スチルカメラによる撮影方式には、フィールド撮影とフレーム撮影とがある。１フィールドの静止画を得るフィールド撮影では、撮影された静止画の解像度に問題が、また１フレームの静止画を得るフレーム撮影では、２フィールド同時に高速シャッタが切れないため、２フィールド間で明るさが異なり画像にむらが生じるという問題があった。このような画像のむらを無くそうとすると、上記のようなストロボ撮影が必要であった。この場合、一般にストロボ球の寿命が短いので、そのメンテナンスが必要であった。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、移動被写体の撮影による検査において良質の静止画像の映像信号を得ることのできる電子スチルカメラを用いた検査システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、移動する被写体が所定の位置にある時に撮影を行なって、この撮影による被写体の映像信号の映像を再生する電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、このシステムは、移動する被写体が所定の位置に来た時を検出し、この検出による位置検出信号を出力する位置検出手段と、第１の駆動信号を受け電子シャッタを開放状態にして被写体に応じた電荷をセルアレイに蓄積し、第２の駆動信号を受けこの蓄積した電荷に応じた１フレームのアナログ映像信号を読み出すとともに、所定位置の被写体に合焦しているピニング動作が可能な撮像手段と、位置検出手段から位置検出信号を受け、この位置検出信号に同期した電子シャッタを開閉する第１の駆動信号を出力するとともに、この第１の駆動信号とは非同期の同期信号を発生する基準信号発生手段を含み、この同期信号に同期した第２の駆動信号を出力する制御手段とを有し、この制御手段は、位置検出信号を受けた時に第１の駆動信号を撮像手段に供給してその電子シャッタを開放状態にして被写体の撮影を行なわせ、続いてこの電子シャッタが第１の駆動信号により閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されこの同期信号に同期した第２の駆動信号をこの撮像手段に供給してそのセルアレイに蓄積した１フレームのアナログ映像信号を読み出させることを特徴とする。
【０００７】
このシステムはさらに、撮像手段から１フレームのアナログ映像信号を受け、このアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換して出力するアナログ・ディジタル変換手段と、アナログ・ディジタル変換手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、この１フレームのディジタル映像信号を蓄積するとともに、この蓄積した１フレームのディジタル映像信号を読み出すことのできる記憶手段とを含み、制御手段は、アナログ・ディジタル変換手段にアナログ・ディジタル変換用の制御信号を供給して撮像手段から読み出したアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換させ、続いて記憶手段に書き込み制御信号を供給してこのディジタル映像信号をこの記憶手段に蓄積させることを特徴とする。
【０００８】
このシステムはさらにまた、記憶手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、この１フレームのディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換して出力するディジタル・アナログ変換手段と、このディジタル・アナログ変換手段からのアナログ映像信号を可視表示する表示手段とを含み、制御手段は、記憶手段に読み出し制御信号を供給して蓄積したディジタル映像信号を読み出させ、続いてディジタル・アナログ変換手段にディジタル・アナログ変換用の制御信号を供給してこの読み出したディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換させ、このアナログ映像信号を表示手段に供給して可視表示させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムよれば、位置検出手段は移動する被写体が所定の位置に来た時を検出すると位置検出信号を制御手段に出力する。制御手段は、これを受けると基準信号発生手段の同期信号に同期していない、この位置検出信号に同期した第１の駆動信号を撮像手段に供給する。これによって撮像手段の電子シャッタは開放状態になり、被写体に応じた電荷がこの撮像手段のセルアレイに蓄積される。このように、同期信号に無関係に撮影を行なうと、同期化による電子シャッタの時間遅延は生じない。したがって、このセルアレイには、撮像画面の所定の位置に高解像度のずれやぼけのない映像信号が蓄積される。
【００１０】
また制御手段は、第１の駆動信号により電子シャッタが閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されるこの同期信号に同期した第２の駆動信号を撮像手段に供給し、そのセルアレイに蓄積した１フレームの映像信号を読み出している。このように、１フィールドあるいは１フレームの遅延なしにすぐに、読み出している。したがって、このセルアレイからは、むらのない映像信号が読み出される。この読み出された映像信号は、アナログ・ディジタル変換手段、記憶手段、およびディジタル・アナログ変換手段を介して表示手段に送られ、そこでその映像信号の映像が表示される。
【００１１】
【実施例】
次に添付図面を参照して本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムの実施例を詳細に説明する。
【００１２】
この実施例における検査システムの電子スチルカメラ１には、図２に示すように製造ラインに乗せられて矢印３の方向に移動する製品（被写体）Ｘ等が所定の位置Ｙにある時を検出する位置センサ26と、NTSC標準テレビジョン信号などの映像信号を受けてその映像を表示するモニタ装置20とが接続されている。
【００１３】
電子スチルカメラ１と位置センサ26とは、制御線128 にて接続されている。制御線128 は位置センサ26の位置検出信号出力端子IOUTから電子スチルカメラ１の位置検出信号入力端子IIN に接続されて、位置センサ26からの位置検出信号128 が電子スチルカメラ１に供給される。この電子スチルカメラ１とモニタ装置20とは、信号線110 にて接続されて、電子スチルカメラ１の映像出力端子VOUTからの映像信号がモニタ装置20のビデオ入力端子VIN に供給される。この検査システムでは、電子スチルカメラ１が、位置センサ26からの位置検出信号128 に応動して１フレームの撮影を行ない、この撮影による１フレームの映像信号の映像をモニタ装置20に表示する。カメラ１の詳細を図１の機能ブロック図に示す。
【００１４】
図１を参照すると、電子スチルカメラ１が示され、これは固体撮像素子10を有している。固体撮像素子10には、たとえば垂直同期信号に同期させずに、いずれのシャッタタイミングでも露光し、この露光の後すぐに、蓄積した電荷に基づく映像信号を読み出し、それら以外の期間では、ホトダイオードに蓄積した電荷を直接基板側に掃出して消滅させる、つまりピニング動作が可能なCCD が適用される。なお、このようなピニング動作が可能なCCD の詳細は、本願と同じ出願人による特許出願、特開平6-113209などを参照されたい。
【００１５】
具体的には、この電子スチルカメラ１は、位置センサ26から位置検出信号（図３ａ）を受けた時に高速シャッタ時間の駆動信号（図３ｂ）を発生して固体撮像素子10の電子シャッタを全開状態にして被写体の１フレームの撮影を行なう。この場合の駆動信号は同期信号発生器22内の基準発振器22b と非同期である。これに続いてすぐに、この撮影による１フレームの映像信号が固体撮像素子10から読み出されて、その高解像度の映像信号の映像がモニタ装置20に表示される。この場合の固体撮像素子10から映像信号を読み出すためのクロックや水平同期信号（図３ｃ）などは、上記基準発振器22b と同期している。したがって駆動信号（図３ｂ）と水平同期信号（図３ｃ）は非同期の関係にある。この実施例の電子スチルカメラ１は、図１に示すように、固体撮像素子10、信号処理部12、アナログ・ディジタル(A/D) 変換器14、フレームメモリ16、ディジタル・アナログ(D/A) 変換器18、同期信号発生器22、メモリコントローラ24およびシステムコントローラ28から構成されている。
【００１６】
固体撮像素子10は、前述したようにピニング動作が可能なCCD 撮像デバイスであり、その撮像面（図示せず）には撮像光学系（図示せず）が配設され、撮像光学系の光軸が製造ライン上の所定の位置、本実施例では被写体Ｙの位置に向くように配向され、これに合焦するようにセットされる。固体撮像素子10の駆動入力112 、および114 が同期信号発生器22の駆動出力に接続され、その映像信号出力102 が信号処理部12に接続されている。固体撮像素子10は、システムコントローラ28から制御線130 を通して送られてくる指示信号（本実施例では図３ａと同じ信号）により、その駆動入力112 から高速シャッタ時間（例えば1/2000秒）の駆動信号（図３ｂ）を入力し、その電子シャッタを全開してそのセルアレイに露光された被写体画像に応じた電荷を蓄積し、その駆動入力114 からの駆動クロックに応動してその蓄積したR、G およびB の電荷に応じた１フレームのカラ−の映像信号をその出力102 に出力する。
【００１７】
この１フレームの映像信号を読み出すときのライン数をカウントするラインカウンタのタイミングが便宜上アナログ的な形で図３ｄに示されている。この場合のライン数は本実施例ではトータルが525 本のNTSC方式であるから、たとえば第１および第２フィールドの垂直帰線消去期間を合わせた期間の42本のラインを除く483 本である。このライン数は、後述する同期信号発生器22内に構成されるラインカウンタ22c で計数され、このラインカウンタ22c はラインを483 本数える483 進のカウンタでよい。
【００１８】
信号処理部12はその入力102 に入力される、固体撮像素子10のフイルタ配列によるR、G およびB の映像信号を、サンプルホールドして色分離し、色成分信号R、G、B とする色成分信号作成機能および色成分信号R、G、B を輝度信号Ｙおよび色差信号R-Y、B-Y とするマトリックス機能を有する。信号処理部12はまた、たとえば白バランスの調整およびγ補正等の必要な映像信号処理をこれに施す機能を有する。このような処理を行なうための水平および垂直同期信号などを含む制御信号は、同期信号発生器22から制御線116 を介して供給される。信号処理部12からの出力104 はA/D 変換器14に入力される。
【００１９】
A/D 変換器14は，その入力118 からのサンプリングパルスによりその入力104 のアナログ形式の映像信号をサンプリングし、たとえば８ビットの対応するディジタルデータに変換してその出力106 に出力する信号変換回路である。このAD変換に必要なサンプリングパルスなどは同期信号発生器22から制御線118 を介して供給される。A/D 変換器14からの出力106 はフレームメモリ16に入力される。
【００２０】
フレームメモリ16は、本実施例では、少なくとも１コマ、すなわち１フレームの映像信号データを一時蓄積する記憶容量を有するRAM で構成されており、A/D 変換器14からのディジタル化された映像信号データ106 をこれに書き込む。またこのフレームメモリ16は、モニタ装置20へ可視像として表示する速度にて、蓄積された映像信号データを読み出して出力108 に出力する。この場合に必要なデータの書込みおよび読出し用のアドレスやクロックなどを含む制御信号は、メモリコントローラ24から制御線120 を通して受ける。メモリコントローラ24は、このメモリ16への書込みおよび読出しを行なうときのライン数をカウントするアドレスカウンタ24a を有し、そのカウントタイミングが便宜上アナログ的な形で図３ｅおよびｆに示されている。この場合のアドレスカウンタ24a は前述の固体撮像素子10から映像信号を読み出す場合と同じライン数の483 本数える483 進のカウンタでよい。フレームメモリ16からの出力108 はD/A 変換器18に入力される。
【００２１】
D/A 変換器18は、入力108 からの映像信号データＹ、R-Y、B-Yを対応するアナログ値にて表される映像信号に変換し、さらに、これら変換した映像信号を本実施例では、NTSC方式の映像信号に変換し出力110 に出力する信号変換回路である。このDA変換に必要なサンプリングパルスなどを含む制御信号は、同期信号発生器22から制御線124 を介して供給される。D/A 変換器18からの出力110 はモニタ装置20に入力されて可視表示される。
【００２２】
同期信号発生器22は、システムコントローラ28から制御線130 を介して送られてくる指示信号（図３ａに相当）に応動して図３ｂに示すような高速シャッタ時間の駆動信号を生成するシャッタ制御回路22a を有し、生成した駆動信号をその出力112 から出力する。この駆動信号112 は、具体的には、図３ｂに示すように図３ａのパルスの立ち下がりの時刻t0にて低レベルになり時刻t1で高レベルになる信号である。この場合のt0からt1までの時間twは、電子シャッタの全開の時間すなわち露光時間であって、例えば1/2000秒(0.5msec) である。またこの同期信号発生器22は安定な周波数で自走する基準発振器22b などを有し、上記シャッタ制御回路22a からの駆動信号またはコントローラ28からの指示信号に応動して、固体撮像素子10の駆動に必要な水平および垂直駆動クロックを出力114 に、信号処理部12の処理に必要な水平および垂直同期信号などを出力116 に、A/D 変換器14およびD/A 変換器18に必要なサンプリングパルスを出力118 および124 に、フレームメモリ16のデータの書込みおよび読出しに必要なアドレスやクロックなどを生成するためのサンプリングパルスや水平同期信号や垂直同期信号などを含む各種同期信号を出力126 に出力する。
【００２３】
上記説明からわかるように本実施例はとくに、出力112 から出力される高速シャッタ時間の駆動信号は、出力114、116、118、124、および126 から出力される各種信号と同期状態にない。つまり、たとえば撮影の露光タイミング（図３ｂ）とその撮影された映像信号を読み出すタイミング（図３ｃ）は完全に非同期状態になっている。したがって、露光タイミングは基準信号と同期させていないから、そのために露光タイミング（図３ｂ）の遅延は生じない。
【００２４】
メモリコントローラ24は、その入力126 から各種同期信号を受けて、フレームメモリ16へのデータの書込みおよび同フレームメモリ16からのデータの読出し制御に必要な様々なタイミング信号、たとえば、書込み読出しアドレス、書込みイネーブル、チップセレクトおよびクロックなどをその出力120 に出力する制御回路である。
【００２５】
システムコントローラ28は位置センサ26から制御線128 を通して送られる位置検出信号（図３ａ）に応動して本装置全体の動作を制御する制御機能部であり、本実施例ではとくにその制御信号、つまり撮影の開始を示す指示信号、本実施例では前述したように図３ａと同じタイミングの信号を制御線130 を介して同期信号発生器22に送る。
【００２６】
動作を説明する。図２を参照すると移動する被写体が被撮影位置Ｙにくると、位置センサ26により検出されて、図３ａに示すタイミングの位置検出信号128 が電子スチルカメラ１のシステムコントローラ28に出力される。システムコントローラ28はこれに応動して、同じタイミングで指示信号130 を出力し、その出力130 が同期信号発生器22に出力される。また同時に、このシステムコントローラ28は、撮影および再生開始制御などを含む装置全体の制御を行なう。
【００２７】
同期信号発生器22は指示信号130 に応動してその内部のシャッタ制御回路22a によって図３ｂの駆動信号112 を生成してこれを固体撮像素子10に出力供給し、また、その内部の基準発振器22b を含む回路によって固体撮像素子10の駆動クロック114 を生成してこれを固体撮像素子10に出力する。この場合、駆動信号112 と駆動クロック114 とは非同期であり、この駆動クロック114 は本実施例では、駆動信号112 （図３ｂ）のパルスの立ち上りの時刻t1の後に最初に現われる水平同期信号S0（図３ｃ）のタイミングにより開始され、それに同期した、たとえば周波数が14.3MHz の信号である。
【００２８】
これにより被写体Ｙの撮影が行なわれる。すなわち、固体撮像素子10の駆動入力112 から入力される駆動信号によりその電子シャッタが解放され、そのセルアレイに露光された被写体画像に応じた電荷が蓄積される。続いて、駆動入力114 から入力される駆動クロックによりその蓄積された電荷に応じた１フレームの映像信号が読み出され、その出力102 が信号処理部12に出力される。この場合、同期信号発生器22内に設けられた483 進ラインカウンタのタイミング（図３ｄ）と並行して動作する駆動クロック114 により、固体撮像素子10から１フレームの有効な483 本の映像信号102 が読み出される。
【００２９】
この読み出された映像信号102 は、次の信号処理部12によって色分離等の信号処理が行なわれ、その出力104 がA/D 変換器14に入力される。A/D 変換器14に入力され信号はディジタル信号に変換され、その出力106 がフレームメモリ16に出力される。
【００３０】
フレームメモリ16に送られてきた信号はここで、その制御入力120 から入力されるメモリコントローラ24からの書き込み制御信号により一旦蓄積され、同制御入力120 から入力されるメモリコントローラ24からの読み出し制御信号によって出力108 に出力される。この場合の書き込みは書き込み用483 進ラインカウンタの図３ｅに示す歩進値Y0に同期して行なわれ、また、読み出しは読み出し用483 進ラインカウンタの図３ｆに示す歩進値Y1およびY2に同期して行なわれる。図３には示してないが、この読み出しは、次の被写体Ｚが所定の位置Ｙに到達した時の撮影によるメモリ16へのデータの書き込みが開始されるまで繰り返される。なお、図３ｆに示すカウンタ歩進値Xnでは、被写体Ｙの前の被写体Ｘのデータの読み出しが行われる。
【００３１】
フレームメモリ16に記憶された信号はメモリコントローラ24からの読み出し制御信号によって読み出され、D/A 変換器18に入力される。D/A 変換器18に入力された信号は、アナログのNTSC方式の映像信号に変換され、その出力110 がモニタ装置20に出力される。これによりモニタ装置20には、入力された被写体Ｙを表わす映像信号の映像が映出される。
【００３２】
このように、本実施例では、位置センサ26からの位置検出信号128 の入力に同期して固体撮像素子10の電子シャッタが全開状態にされ被写体の１フレームの撮影が行なわれる。これに続いてすぐに、上記位置検出信号128 とは同期状態にない駆動クロック114 によりこの撮影による１フレームの映像信号が固体撮像素子10から読み出され、その良質の映像信号の映像がモニタ装置20に表示される。このように構成すれば、所定の位置に被写体が到達した時に必ず１フレームの撮影を行なうことができ、したがってストロボなしでぼけやむらなどの無い良質な静止画を得ることができる。
【００３３】
なお、固体撮像素子10およびモニタ装置20としては、NTSC方式に限定されることはなく、たとえばPAL、SECAM およびハイビジョンなどの他の方式でもよい。フレームメモリ16は、半導体メモリに限定されることはなくたとえば磁気ディスクなどでもよく、また、その記憶容量は、１フレームに限定されることはなくたとえばそれ以上とし、多くの静止画を蓄積できるようにし、書き込み読み出しを連続的に行なえるようにしてもよい。電子シャッタ時間すなわち露光時間については、1/2000秒(0.5msec) に限定されることはなくたとえばそれ以下でも以上でも固体撮像素子10に適合するとともに、被写体をぶれなく撮影できればよい。位置センサ26は、光、音および圧力などのセンサを用いたものでよく、被写体の位置が検出されるものであればよい。
【００３４】
なお、さらに、本実施例では電子スチルカメラ１とモニタ装置20と位置センサ26とを別々にした構成の検査システムとしたが、電子スチルカメラ１とモニタ装置20とを一つにした構成でも、位置センサ26と電子スチルカメラ１とを一つにした構成でも、それら３つを一つに構成したものでもよい。また、本実施例では、位置センサ26からの位置検出信号128 をシステムコントローラ28に入力する構成をとっているが、たとえば、制御線130 をやめて、この位置検出信号128 をシステムコントローラ28および同期信号発生器22に入力する構成にしてもよい。さらに、駆動クロック114 は、本実施例では、駆動信号112 （図３ｂ）のパルスの立ち上りの時刻t1から後に最初に現われる水平同期信号S0（図３ｃを参照）のタイミングにより開始するとしたが、このS0以降の、たとえば所定の数の水平同期信号の後の水平同期信号のタイミングでもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムよれば、制御手段は、位置検出手段からの位置検出信号を受けとると基準信号発生手段の同期信号に同期させずに、この位置検出信号に同期した第１の駆動信号を撮像手段に供給している。これによって、撮像手段の電子シャッタが開放状態にされ、被写体に応じた１フレームの電荷がこの撮像手段のセルアレイに蓄積される。このように、同期化によるシャッタの遅延時間のない、ストロボのいらない撮影ができる。また、制御手段は、第１の駆動信号により電子シャッタが閉状態になった時に、その時から後に現われる同期信号の所定の位置から開始されるこの同期信号に同期した第２の駆動信号を撮像手段に供給し、そのセルアレイに蓄積した１フレームの映像信号を読み出している。このように、１フィールドあるいは１フレームの遅延なしにすぐに、読み出しを行なうことができる。したがって、表示手段には、その画面の所定の位置に、高解像度でずれやぼけやむらのない読み出された映像信号の映像を効果的に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における電子スチルカメラを用いた検査システムの具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による電子スチルカメラを用いた検査システムの一実施例の接続関係を示すブロック図である。
【図３】図１に示す実施例の検査システムの各部に現われる信号波形の例を示すタイムチャートである。
【図４】従来の電子スチルカメラによるストロボを用いたフレーム撮影のシーケンスである。
【符号の説明】
1 電子スチルカメラ
10 固体撮像素子
12 信号処理部
14 A/D 変換器
16 フレームメモリ
18 D/A 変換器
20 モニタ装置
22 同期信号発生器
24 メモリコントローラ
26 位置センサ
28 システムコントローラ
Claims (4)
- 移動する被写体が所定の位置にある時に撮影を行なって、該撮影による被写体の映像信号の映像を再生する電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、該システムは、
前記移動する被写体が所定の位置に来た時を検出し、該検出による位置検出信号を出力する位置検出手段と、
第１の駆動信号を受け電子シャッタを開放状態にして前記被写体に応じた電荷をセルアレイに蓄積し、第２の駆動信号を受け該蓄積した電荷に応じた１フレームのアナログ映像信号を読み出すとともに、前記所定位置の被写体に合焦しているピニング動作が可能な撮像手段と、
前記位置検出手段から位置検出信号を受け、該位置検出信号に同期した前記電子シャッタを開閉する前記第１の駆動信号を出力するとともに、該第１の駆動信号とは非同期の同期信号を発生する基準信号発生手段を含み、該同期信号に同期した前記第２の駆動信号を出力する制御手段とを有し、
該制御手段は、前記位置検出信号を受けた時に前記第１の駆動信号を前記撮像手段に供給してその電子シャッタを開放状態にして被写体の撮影を行なわせ、続いて該電子シャッタが第１の駆動信号により閉状態になった時に、その時から後に現われる前記同期信号の所定の位置から開始され該同期信号に同期した前記第２の駆動信号を該撮像手段に供給してそのセルアレイに蓄積した１フレームのアナログ映像信号を読み出させ、前記所定の同期信号は水平同期信号であることを特徴とする電子スチルカメラを用いた検査システム。 - 請求項１に記載の電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、該システムはさらに、
前記撮像手段から１フレームのアナログ映像信号を受け、該アナログ映像信号をディジタル映像信号に変換して出力するアナログ・ディジタル変換手段と、
該アナログ・ディジタル変換手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、該１フレームのディジタル映像信号を蓄積するとともに、該蓄積した１フレームのディジタル映像信号を読み出すことのできる記憶手段とを含み、
前記制御手段は、前記アナログ・ディジタル変換手段にアナログ・ディジタル変換用の制御信号を供給して前記撮像手段から読み出したアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換させ、続いて前記記憶手段に書き込み制御信号を供給して該ディジタル映像信号を該記憶手段に蓄積させることを特徴とする電子スチルカメラを用いた検査システム。 - 請求項２に記載の電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、該システムはさらに、
前記記憶手段から１フレームのディジタル映像信号を受け、該１フレームのディジタル映像信号を対応するアナログ映像信号に変換して出力するディジタル・アナログ変換手段と、
該ディジタル・アナログ変換手段からのアナログ映像信号を可視表示する表示手段とを含み、
前記制御手段は、前記記憶手段に読み出し制御信号を供給して前記蓄積したディジタル映像信号を読み出させ、続いて前記ディジタル・アナログ変換手段にディジタル・アナログ変換用の制御信号を供給して該読み出したディジタル映像信号を前記対応するアナログ映像信号に変換させ、該アナログ映像信号を前記表示手段に供給して可視表示させることを特徴とする電子スチルカメラを用いた検査システム。 - 請求項１に記載の電子スチルカメラを用いた検査システムにおいて、前記撮像手段はCCD であることを特徴とする電子スチルカメラを用いた検査システム。
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