JPH09139806A - Image information reader - Google Patents
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- JPH09139806A JPH09139806A JP7322360A JP32236095A JPH09139806A JP H09139806 A JPH09139806 A JP H09139806A JP 7322360 A JP7322360 A JP 7322360A JP 32236095 A JP32236095 A JP 32236095A JP H09139806 A JPH09139806 A JP H09139806A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、高精細な画像情
報を読み取るための、悪環境下で使用されるのに好適な
画像情報読み取り装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image information reading apparatus suitable for use in an adverse environment for reading high-definition image information.
【０００２】[0002]
【従来の技術】装置や物体の表面の非常に細かい異常
（表面の傷、クラック、異物の付着等）の有無を精密検
査する場合、人間の目で直接観察することは不可能であ
るため、高解像度ＣＣＤカメラやラインセンサを用いた
スキャナー装置が使用されている。また、イメージファ
イバを用いたファイバスコープなどが使用されることも
ある。2. Description of the Related Art When performing a precise inspection for the presence or absence of very small abnormality (surface scratches, cracks, adhesion of foreign matter, etc.) on the surface of an apparatus or an object, it is impossible to directly observe it with human eyes. A scanner device using a high resolution CCD camera or a line sensor is used. Further, a fiberscope using an image fiber may be used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
カメラやスキャナー装置などの電子的な画像情報読み取
り装置は、高温度の環境下あるいは高放射線雰囲気の環
境下では、破損するため、使用不可能である。イメージ
ファイバを用いたファイバスコープなどは、画素数に限
界がある（通常３万画素程度）ため、このような非常に
解像度の高い画像情報を得ることはできない。However, CCDs
Electronic image information readers such as cameras and scanners are unusable because they are damaged under high temperature environment or high radiation environment. Since a fiberscope using an image fiber has a limited number of pixels (usually about 30,000 pixels), it is not possible to obtain image information with such a very high resolution.
【０００４】この発明は、上記に鑑み、高温度の環境下
あるいは高放射線雰囲気の環境下等、電子機器の動作が
不能な環境下で非常に解像度の高い画像情報を比較的高
速に読み取ることができる、画像情報読み取り装置を提
供することを目的とする。In view of the above, the present invention can read image information having a very high resolution at a relatively high speed in an environment in which the electronic equipment cannot operate, such as in a high temperature environment or a high radiation atmosphere environment. It is an object of the present invention to provide an image information reading device that can be used.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による画像情報読み取り装置においては、
多数の光ファイバが両端において１列に配列されその位
置関係が両端で相互に対応している光ファイバアレイ
と、該光ファイバアレイの一端に対象画像を結像させる
光学系と、該光学系中に挿入された往復回転ミラーと、
上記光ファイバアレイの他端から出射される各光ファイ
バごとの光信号を電気信号に変換する光電変換器と、上
記のミラーの回転に同期して上記光電変換器からの電気
信号の読み出しタイミングを制御する制御装置とが備え
られることが特徴となっている。In order to achieve the above object, in the image information reading apparatus according to the present invention,
An optical fiber array in which a large number of optical fibers are arranged in a row at both ends and the positional relationship of the optical fibers corresponds to each other at both ends; an optical system for forming a target image on one end of the optical fiber array; Reciprocating rotating mirror inserted in,
A photoelectric converter for converting an optical signal for each optical fiber emitted from the other end of the optical fiber array into an electric signal, and a read timing of the electric signal from the photoelectric converter in synchronization with rotation of the mirror. It is characterized in that a control device for controlling is provided.
【０００６】一端から入力された画像の光信号は光ファ
イバアレイによって伝送され、他端に配置された光電変
換器によって電気信号に変換されるため、温度や放射線
などに敏感な光電変換器は高温度あるいは高放射線雰囲
気などの悪環境下に置かずに、悪環境下には光ファイバ
アレイの先端部分と光学系と往復回転ミラーのみを置く
だけで済む。そしてこれらは悪環境に耐え得るものであ
るから、悪環境の下で画像を読み取ることが可能とな
る。さらに、読み取る画像の解像度は、光ファイバアレ
イの先端における光ファイバの配列密度と、光学系の拡
大率と、光電変換器からの電気信号の読み出しタイミン
グの間隔（往復回転ミラーの回転角度に対応）とに依存
しているため、この解像度をきわめて高くすることも非
常に容易である。回転ミラーでスキャニングするため、
ある程度広い領域をスキャニングでき、回転ミラーの回
転を速くすることも容易であるから、比較的広い領域に
ついての比較的高いフレームレートでの動画情報を得る
ことができる。An optical signal of an image input from one end is transmitted by an optical fiber array and converted into an electric signal by a photoelectric converter arranged at the other end, so that a photoelectric converter sensitive to temperature, radiation and the like has a high level. Instead of placing in a bad environment such as a temperature or high radiation atmosphere, it is sufficient to place only the tip portion of the optical fiber array, the optical system, and the reciprocating rotary mirror in the bad environment. And since these can endure a bad environment, it becomes possible to read an image under a bad environment. Furthermore, the resolution of the image to be read is the arrangement density of the optical fibers at the tip of the optical fiber array, the enlargement ratio of the optical system, and the interval between the read timings of the electric signals from the photoelectric converter (corresponding to the rotation angle of the reciprocating rotary mirror). It is also very easy to make this resolution very high because it relies on and. For scanning with a rotating mirror,
Since it is possible to scan a wide area to some extent and it is easy to rotate the rotating mirror quickly, it is possible to obtain moving image information at a relatively high frame rate for a relatively wide area.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。図１におい
て、光ファイバアレイ１２は、多数の光ファイバを１列
に並べてテープ状に形成したもので、その一端には対物
レンズ１１が、他端には接眼レンズ（リレーレンズ）１
５がそれぞれ配置される。この光ファイバアレイ１２の
先端の対物レンズ１１との間にはミラー１４が往復回転
自在に配置される。そしてこのミラー１４は磁石とコイ
ルとからなる往復回転駆動装置（ガルバノスキャナ）１
６により高速に（たとえば５０〜６０Ｈｚで）往復回転
駆動されるようになっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In FIG. 1, an optical fiber array 12 is formed by arranging a large number of optical fibers in a row and formed into a tape shape.
5 are arranged respectively. A mirror 14 is reciprocally rotatable between the objective lens 11 at the tip of the optical fiber array 12. The mirror 14 is a reciprocating rotary drive device (galvano scanner) 1 including a magnet and a coil.
6 is driven to reciprocate at high speed (for example, 50 to 60 Hz).
【０００８】対物レンズ１１は対象物１０の表面に接近
して配置されており、その表面の画像がミラー１４の反
射によって光ファイバアレイ１２の先端に結像するよう
にされる。このミラー１４の回転により、結像領域が対
象物１０の表面上を（この図では左右方向に）移動し、
これにより対象物１０の表面のスキャニングが行なわれ
ることになる。対象物１０の表面が暗くて照明が必要な
場合は、照明光を送る別の光ファイバ（図示しない）を
この光ファイバアレイ１２に沿って配置し、そのスキャ
ニングする部分に照明光が照射されるようにする。The objective lens 11 is arranged close to the surface of the object 10, and an image of the surface is formed on the tip of the optical fiber array 12 by the reflection of the mirror 14. Due to the rotation of the mirror 14, the imaging region moves on the surface of the object 10 (in the left-right direction in this figure),
As a result, the surface of the object 10 is scanned. When the surface of the object 10 is dark and illumination is required, another optical fiber (not shown) for transmitting the illumination light is arranged along this optical fiber array 12, and the scanning portion is illuminated with the illumination light. To do so.
【０００９】光ファイバアレイ１２の他端にはＣＣＤラ
インセンサ１３が配置され、接眼レンズ１５を介してこ
の他端と光学的に結合させられる。ＣＣＤラインセンサ
１３は光ファイバアレイ１２の各ファイバに対応して光
検出セルを有しており、光ファイバアレイ１２のファイ
バ数に対応する数の画素の映像信号が得られる。すなわ
ち、各光検出セルから光ファイバアレイ１２のファイバ
の各々の出射光が検出されるが、ＣＣＤラインセンサ１
３の読み出しは一端から他端へと時間的に順次行なわれ
るため、この映像信号は光ファイバアレイ１２の先端で
のファイバの配列に対応する１列の各画素の信号が時間
的に並べられたものとなる。このＣＣＤラインセンサ１
３の読み出し走査は、ミラー１４の回転に同期させられ
る。すなわち、ＣＣＤラインセンサ１３は制御装置２１
により制御されており、この制御装置２１は往復回転駆
動装置１６をも制御している。制御装置２１が往復回転
駆動装置１６を制御してミラー１４を微小角度ずつステ
ップ的に回転させるとき、そのミラー１４の微小角度ず
つのステップ的な回転に同期してＣＣＤラインセンサ１
３の読み出し走査がなされる。これにより、対象物１０
の表面の（図では左右方向の）ある位置での細長い領域
の画像を表わす１列の画素の映像信号が得られた後、ミ
ラー１４の微小角度の回転が行なわれ、つぎの位置での
細長い領域の画像を表わす１列の画素の映像信号が得ら
れるというようにして、スキャニングおよびＣＣＤライ
ンセンサ１３からの映像信号（ラスタ信号）出力がなさ
れていく。A CCD line sensor 13 is arranged at the other end of the optical fiber array 12 and is optically coupled to this other end through an eyepiece lens 15. The CCD line sensor 13 has a photodetection cell corresponding to each fiber of the optical fiber array 12, and video signals of a number of pixels corresponding to the number of fibers of the optical fiber array 12 can be obtained. That is, the emitted light from each fiber of the optical fiber array 12 is detected from each photodetecting cell, but the CCD line sensor 1
Since 3 is read sequentially from one end to the other end, this video signal is obtained by temporally arranging the signals of the pixels in one row corresponding to the fiber arrangement at the tip of the optical fiber array 12. Will be things. This CCD line sensor 1
The read scan of 3 is synchronized with the rotation of the mirror 14. That is, the CCD line sensor 13 is the control device 21.
The control device 21 also controls the reciprocating rotary drive device 16. When the control device 21 controls the reciprocating rotation drive device 16 to rotate the mirror 14 stepwise by a minute angle, the CCD line sensor 1 is synchronized with the stepwise rotation of the mirror 14 by a minute angle.
3 read scans are performed. Thereby, the object 10
After a video signal of one row of pixels representing an image of an elongated area at a certain position (in the left-right direction in the drawing) on the surface of the mirror 14 is obtained, the mirror 14 is rotated by a small angle, and the elongated position at the next position is obtained. The image signal of one row of pixels representing the image of the area is obtained, and the image signal (raster signal) is output from the scanning and CCD line sensor 13.
【００１０】この映像信号は映像増幅器２２を経てＡ／
Ｄ変換器２３に送られる。このＡ／Ｄ変換器２３は制御
装置２１により制御され、そのサンプリングタイミング
がＣＣＤラインセンサ１３の読み出しに同期させられ、
上記のように１列ごとに送られてくる映像信号における
光ファイバアレイ１２の各ファイバに対応した各画素の
信号がそれぞれデジタルデータに変換され、制御装置２
１により指定されたフレームメモリ２４の各アドレスに
格納される。This video signal is passed through the video amplifier 22 and is A /
It is sent to the D converter 23. The A / D converter 23 is controlled by the control device 21, and its sampling timing is synchronized with the reading of the CCD line sensor 13,
As described above, the signal of each pixel corresponding to each fiber of the optical fiber array 12 in the video signal transmitted for each column is converted into digital data, and the control device 2
It is stored in each address of the frame memory 24 designated by 1.
【００１１】こうしてミラー１４のある角度範囲内での
１方向の回転が終了すると、対象物１０の表面の所定の
範囲についてのスキャニングが終了し、その範囲の表面
の画像を表わす１フレームの画像データがフレームメモ
リ２４において完成する。この画像データが制御装置２
１の制御のもとに読み出されてＤ／Ａ変換器２５に送ら
れてアナログの映像信号に変換され、その後画像モニタ
ー装置２６に送られる。したがって、ミラー１４の回転
によりスキャニングした範囲の対象物１０の表面画像が
画像モニター装置２６により表示される。When the rotation of the mirror 14 in one direction within a certain angle range is completed in this way, the scanning of a predetermined range of the surface of the object 10 is completed, and one frame of image data representing the image of the surface of the range is completed. Is completed in the frame memory 24. This image data is the control device 2
It is read out under the control of 1 and sent to the D / A converter 25 to be converted into an analog video signal, and then sent to the image monitor device 26. Therefore, the image monitor device 26 displays the surface image of the object 10 in the range scanned by the rotation of the mirror 14.
【００１２】この表示画像の画素数は、光ファイバアレ
イ１２におけるファイバの配列数（およびこれに対応す
るＣＣＤラインセンサ１３の光検出セルの配列数）と、
ミラー１４の回転ステップ数とに依存しており、またそ
の各画素の大きさは、光ファイバアレイ１２の先端にお
けるファイバの配列密度（ピッチ）および対物レンズ１
１の拡大率と、ミラー１４のステップ的な回転角度とに
依存していることから、非常に高い解像度の画像を得る
ことが可能である。さらに、ミラー１４は軽量にできる
ので、かなり速いスキャニングが可能であり、５０〜６
０Ｈｚ程度のフレームレートとすることも容易である。
これにより対象物１０の表面が時間的に変化している場
合にその変化の様子を表わす動画を得ることができる。
スキャニングする範囲はミラー１４の往復回転角度と対
物レンズ１１の拡大率で決まるので、かなり広い領域を
スキャニングすることができる。The number of pixels of this display image is equal to the number of fibers arranged in the optical fiber array 12 (and the corresponding number of light detection cells of the CCD line sensor 13).
The size of each pixel depends on the number of rotation steps of the mirror 14, and the array density (pitch) of fibers at the tip of the optical fiber array 12 and the objective lens 1.
Since it depends on the magnification ratio of 1 and the stepwise rotation angle of the mirror 14, it is possible to obtain a very high resolution image. In addition, the mirror 14 can be made lightweight so that it can be scanned very quickly,
It is easy to set the frame rate to about 0 Hz.
Thus, when the surface of the object 10 changes with time, a moving image showing the change can be obtained.
Since the scanning range is determined by the reciprocating rotation angle of the mirror 14 and the magnification of the objective lens 11, it is possible to scan a considerably wide area.
【００１３】しかも、光ファイバアレイ１２によって各
画素の信号を光信号として伝送するので、この光ファイ
バアレイ１２をある程度長くすることにより、温度や放
射線などに敏感なＣＣＤラインセンサ１３などの半導体
装置を、高温雰囲気あるいは高放射線雰囲気などの悪環
境から離れた場所に置くことができ、悪環境下にはミラ
ー１４や往復回転駆動装置１６などを置くだけで済む。
このことから、悪環境下に置かれた対象物１０の表面の
画像情報を安定して読み取ることが可能となる。Moreover, since the signal of each pixel is transmitted as an optical signal by the optical fiber array 12, by making this optical fiber array 12 to some extent, a semiconductor device such as a CCD line sensor 13 which is sensitive to temperature and radiation can be provided. It can be placed in a place away from a bad environment such as a high temperature atmosphere or a high radiation atmosphere, and the mirror 14 and the reciprocating rotary drive device 16 can be placed under the bad environment.
From this, it becomes possible to stably read the image information on the surface of the target object 10 placed in a bad environment.
【００１４】そのため、ここで説明した画像情報読み取
り装置によれば、画像モニター装置２６の画面に高精細
画像として表示された対象物１０の表面画像を人間の目
で観察することにより、対象物（装置や物体）１０が高
温雰囲気あるいは高放射線雰囲気などの悪環境下に置か
れている場合に、その装置や物体の表面の非常に細かい
異常、つまり表面の傷、クラック、異物の付着の有無な
どを精密検査することや表面の非常に細かい時間的な変
化を観察することが容易である。Therefore, according to the image information reading device described here, by observing the surface image of the object 10 displayed as a high-definition image on the screen of the image monitor device 26 with human eyes, the object ( When a device or object 10 is placed in a bad environment such as a high temperature atmosphere or a high radiation atmosphere, a very small abnormality on the surface of the device or object, that is, the presence or absence of surface scratches, cracks, foreign matter, etc. It is easy to perform a detailed inspection and observe very minute temporal changes in the surface.
【００１５】なお、ミラー１４を回転させる機構は、上
記以外に種々に構成できることはもちろんである。ミラ
ー１４はステップ的に回転させるのでなく、ある角度範
囲内で連続的に回転させ、その連続回転時間中に制御装
置２１からＣＣＤラインセンサ１３に所定個数の信号読
み出し指令を順次与えるよう構成することもできる。こ
の場合、信号読み出し指令の時間的な間隔がミラー１４
の角度つまり対象物１０の表面のスキャニング間隔に対
応し、信号読み出し指令の個数が対象物１０の表面のス
キャニング方向（左右方向）の画素数に対応することに
なる。また、光ファイバアレイ１２は、両端部分におい
て多数の光ファイバが１列に配列されていて、その配列
関係が両端で対応しているものであれば、上記のような
テープ状のものに限らない。光ファイバアレイ１２によ
って伝送されてきた光信号を電気信号に変換するライン
センサはＣＣＤラインセンサ１３以外の他のラインセン
サを用いることができる。さらに、上記の例では、フレ
ームメモリ２４に画像データを蓄積して１フレームの画
像を形成しているが、フレームメモリ２４を用いずに画
素信号を直接紙などにプリントして画像を作る構成など
を採用することも可能である。Of course, the mechanism for rotating the mirror 14 can be configured in various ways other than the above. The mirror 14 is not rotated stepwise but is continuously rotated within a certain angular range, and during the continuous rotation time, a predetermined number of signal reading commands are sequentially given from the control device 21 to the CCD line sensor 13. You can also In this case, the time interval of the signal read command is set to the mirror 14
Corresponding to the scanning interval of the surface of the target object 10, and the number of signal read commands corresponds to the number of pixels in the scanning direction (left-right direction) of the surface of the target object 10. Further, the optical fiber array 12 is not limited to the tape-shaped one as described above, as long as a large number of optical fibers are arranged in one row at both ends and the arrangement relationship is compatible at both ends. . A line sensor other than the CCD line sensor 13 can be used as a line sensor for converting an optical signal transmitted by the optical fiber array 12 into an electric signal. Further, in the above example, the image data is accumulated in the frame memory 24 to form an image of one frame. However, without using the frame memory 24, a pixel signal is directly printed on paper or the like to form an image. It is also possible to adopt.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像情
報読み取り装置によれば、通常の半導体装置が安定に動
作できないような高温度あるいは高放射線の雰囲気など
の悪環境下でも、非常に解像度の高い画像情報を安定・
高速に読み取ることができて、ある程度広い領域につい
ての高精細画像を高いフレームレートで得ることが可能
である。As described above, according to the image information reading apparatus of the present invention, the resolution is extremely high even under a bad environment such as an atmosphere of high temperature or high radiation in which an ordinary semiconductor device cannot operate stably. Highly stable image information
It is possible to read at high speed, and it is possible to obtain a high-definition image in a relatively wide area at a high frame rate.
【図１】この発明の実施の形態にかかる画像情報読み取
り装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of an image information reading device according to an embodiment of the present invention.
１０ 対象物 １１ 対物レンズ １２ 光ファイバアレイ １３ ＣＣＤラインセンサ １４ 回転ミラー １５ 接眼レンズ １６ 往復回転駆動装置 ２１ 制御装置 ２２ 映像増幅器 ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２４ フレームメモリ ２５ Ｄ／Ａ変換器 ２６ 画像モニター装置 10 Object 11 Objective Lens 12 Optical Fiber Array 13 CCD Line Sensor 14 Rotating Mirror 15 Eyepiece 16 Reciprocating Rotation Drive 21 Control Device 22 Video Amplifier 23 A / D Converter 24 Frame Memory 25 D / A Converter 26 Image Monitor Device
Claims (1)
配列されその位置関係が両端で相互に対応している光フ
ァイバアレイと、該光ファイバアレイの一端に対象画像
を結像させる光学系と、該光学系中に挿入された往復回
転ミラーと、上記光ファイバアレイの他端から出射され
る各光ファイバごとの光信号を電気信号に変換する光電
変換器と、上記のミラーの回転に同期して上記光電変換
器からの電気信号の読み出しタイミングを制御する制御
装置とを備えることを特徴とする画像情報読み取り装
置。1. An optical fiber array in which a large number of optical fibers are arranged in a line at both ends, and the positional relationship is mutually corresponding at both ends, and an optical system for forming a target image on one end of the optical fiber array. , A reciprocating rotary mirror inserted in the optical system, a photoelectric converter for converting an optical signal for each optical fiber emitted from the other end of the optical fiber array into an electric signal, and synchronizing with the rotation of the mirror And a controller for controlling the timing of reading the electric signal from the photoelectric converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7322360A JPH09139806A (en) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | Image information reader |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7322360A JPH09139806A (en) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | Image information reader |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139806A true JPH09139806A (en) | 1997-05-27 |
Family
ID=18142778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7322360A Pending JPH09139806A (en) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | Image information reader |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09139806A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001177705A (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Nec Corp | Image input method and input device |
| JP2002028764A (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-29 | Tokai Carbon Co Ltd | Method and device for observing break-out in continuous casting of steel |
| WO2012086142A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Inspecting apparatus |
| JP2018179786A (en) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 新日鐵住金株式会社 | Imaging device and inspection system |
-
1995
- 1995-11-16 JP JP7322360A patent/JPH09139806A/en active Pending
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