(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の行および列ピッチで編成されたＮ行Ｐ列のピクセルのマトリクス、およびＮステップの電荷積分にわたり観察された画像の同一点を観察したＮ個のピクセルから発せられた信号を合算する手段を含む時間遅延積分マトリクス画像センサであって、
−前記マトリクスが、列方向に互いに後続する少なくとも第１および第２の部分マトリクス（Ｍａ、Ｍｂ）に分割されていて、部分マトリクスの列により積分された信号が、他の部分マトリクスの列により積分された信号とは独立に読み込み可能であり、
−各部分マトリクスの各側に、前記部分マトリクス（Ｍａ、Ｍｂ）の前記側に関連付けられた追加的な列の少なくとも第１（ＧＲａ１、ＧＲｂ１）および第２（ＧＲａ２、ＧＲｂ２）のグループが配置されていて、
−前記第２の部分マトリクスの一方の側に関連付けられた前記列グループが、前記第１の部分マトリクスの同じ側に関連付けられた列グループと同一であり、前記第１の部分マトリクスに関連付けられた各グループに前記第２の部分マトリクスの各グループが対応付けられていて、前記第１の部分マトリクスに関連付けられた前記第２のグループの相対位置（Ｄａ２）が、前記第２の部分マトリクスの第２の対応グループの相対位置（Ｄｂ２）とは異なっていて、あるグループの相対位置が前記グループに対応する部分マトリクスの位置に関して決定され、前記２個の第２の対応グループの前記相対位置の差（Ｄｂ２−Ｄａ２）が前記マトリクスのピクセルのピッチよりも小さく、
−前記センサが更に、前記２個の部分マトリクスの対応する列グループから発せられた前記積分信号を相互に比較する手段、および前記対応グループのペアのうち、互いに最も近い信号を提供するペアを選択する手段を含んでいて、前記選択されたグループのペアの相対位置の差が、前記センサと観察対象画像との間の相対的なずれに関する情報の項目を表すことを特徴とする時間遅延積分マトリクス画像センサ。
【請求項２】
各部分マトリクスの各側に少なくとも第３の列グループ（ＧＲａ３、ＧＲｂ３）を含み、前記第２の部分マトリクスの一方の側に関連付けられた第３の列グループが、前記第１の部分マトリクスの同じ側に関連付けられた前記第３の列グループのと同一であり、前記２個の部分マトリクスに関連付けられた前記第３のグループの相対位置の差（Ｄｂ３−Ｄｂ２）が１ピクセルピッチよりも小さく、且つ前記第２のグループの相対位置の差（Ｄｂ２−Ｄａ２）とは異なることを特徴とする、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項３】
前記マトリクスが列方向において少なくとも３個の部分マトリクス（Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ）に分割されていて、複数の列グループが各部分マトリクスに関連付けられていて各々が他の部分マトリクスの各々に関連付けられた対応グループを有し、２個の連続的な部分マトリクスの対応する列グループの相対位置の差が前記グループのランクに応じて可変であることを特徴とする、請求項１または２に記載の画像センサ。
【請求項４】
前記相対位置の差が、前記画像に関する前記センサの横方向のずれ（図４）を求める目的で、行方向の位置の差であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像センサ。
【請求項５】
前記相対位置の差が、前記センサに関する画像の移動速度と、前記ピクセル内で光生成された電荷が積分されて読み取られる速度との同期のずれを求める目的で、列方向における位置の差（図５）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像センサ。
【請求項６】
前記相対位置の差が、行方向の差および列方向の差（図６）の両方を含むことを特徴とする、請求項４または５に記載の画像センサ。
【請求項７】
多数のグループの列が、各グループ内で、前記部分マトリクスの列と同じピッチ（Ｐｃ）で配置されていて、前記第１（Ｍａ）および第２の部分マトリクスの前記第１の列グループ（ＧＲａ１、ＧＲｂ１）が、前記対応する部分マトリクスの列のピッチ（Ｐｃ）で連続的に配置されていて、前記第１の部分マトリクスの前記第２のグループ（ＧＲａ２）が、前記第１のグループに関して横方向に所与のゼロまたは非ゼロ距離ｄの間隔が空けられていて、前記第２の部分マトリクスの前記第２のグループ（ＧＲｂ２）が横方向に異なる距離ｄ’だけずれていて、差ｄ’−ｄの絶対値が列ピッチよりも小さいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像センサ。
【請求項８】
各部分マトリクスの各側に少なくとも第３の列グループを含み、前記第２の部分マトリクスの一方の側に関連付けられた第３の列グループが、前記第１の部分マトリクスの同じ側に関連付けられた前記第３の列グループと同一であり、前記２個の部分マトリクスに関連付けられた前記第３のグループの相対位置の差が、前記列ピッチの分数値の整数倍である、請求項７に記載の画像センサ。
【請求項９】
多数のグループの列が、各グループ内で、前記部分マトリクスの列と同じピッチ（Ｐｃ）で配置されていて、前記第１および第２の部分マトリクスの前記第１の列グループが、前記対応する部分マトリクスの列ピッチＰｃで連続的に配置されていて、前記第１の部分マトリクスの前記第２のグループもまた前記列ピッチで連続的に配置されていて、前記第２の部分マトリクスの前記第２のグループが、前記第２の部分マトリクスの前記第１のグループから横方向に前記列ピッチの分数Ｐｃ／ｑ（ｑは整数）だけずれていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像センサ。
【請求項１０】
各部分マトリクス関連付けられた複数の列グループの複数の組を含み、同一の組のグループが横方向に同一のゼロまたは非ゼロ値の間隔が空けられていて、前記第２の部分マトリクスについては、前記組内の前記グループのランクに応じて異なっているが前記第２の部分マトリクスの多数の組の同じランクのグループでは同一である距離（ｙ２、ｙ３、ｙ４）だけ長手方向に互いにずれている、前記一連の組のうち同じランクの組が、前記複数の組のランクに応じて変化する距離だけ互いに横方向にずれていることを特徴とする、請求項１に記載の画像センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＩセンサとも呼ばれる時間遅延積分画像センサに関し、観察されたシーンの点のラインの画像は、シーンの同一ラインを連続的に観察している複数の感光ピクセルの行により、当該シーンがセンサの前方を当該行に垂直に移動する際に取得された一連の画像を加え合わせることにより再構成される。
【背景技術】
【０００２】
これらのセンサは例えば、衛星利用地球観察センサ、またはコンベヤベルト上の物体を検査するシステムで用いられる。これらは、感光ピクセルの複数の平行な行を含み、多数の行の制御回路のシーケンス決定（露光時間の制御、次いで光生成電荷の読み取り）が、シーンおよびセンサの相対移動に関して同期化されることにより、センサの全ての行が次々と観察対象シーンの同一ラインを観察することになる。生成された信号は次いで、観察対象ラインの各点について、一点ずつ加算される。
【０００３】
センサは、ピクセルの行および列のマトリクスを含み、各列は相対移動の方向に向けられている。これらのセンサで起こり得る問題は、当該センサがピクセルの列方向に対して横方向にずれた場合、または移動速度が所与の列に属するピクセルにより生成された電荷の積分および合算の速度に関して変化する場合に、ピクセルの信号の合算が不正確になるリスクである。
【０００４】
方向または速度におけるこれらのずれは特に、相対移動系の横方向の振動または長手方向の揺れ（例えば検査対象の物体を搬送するコンベヤベルトの場合の）により生じ得る。
【０００５】
具体的には、観察対象シーンの一点がピクセルの列の前方を通過するが、電荷は、加算を行う間、別の列の前方を部分的にしか通過しない場合、合算の結果は誤っているであろうことが理解されよう。移動が積分の持続時間と厳密に同期化されていない場合にも同じことがあてはまる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１１５７９３号明細書
【特許文献２】米国特許第７２２７９８４号明細書
【特許文献３】独国特許発明第１０２００８０２４４１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
横方向または長手方向の振動を最小化すべく機械式移動システムに作用することは可能であるが、常に可能とは限らない。従って、センサ自体を用いてそのような振動の存在を検出し、ユーザに振動の存在を知らせるか、または検出された振動により生じた誤差を可能な限り直接修正することが有益であろう。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１１／０１１５７９３号明細書に記述されているＴＤＩセンサのピクセルマトリクスは、センサの解像度を２倍にする目的で、互いに半ピクセルだけ横方向にずれた２個の部分マトリクスに分割されている。また、ピクセルの移動方向と列方向との間を非ゼロの角度とすることにより解像度を向上させる旨の記述がある。
【０００９】
米国特許第７２２７９８４号明細書もまた、解像度を向上させるべく１ピクセルの分数値だけ互いにずれた複数の画像を用いる旨を記述している。
【００１０】
最後に、独国特許第１０２００８０２４４１７Ｂ３号明細書に、（ＣＣＤ）電荷読み出しレジスタの解像度が当該ピクセルの半分であっても所望の解像度を得るべく互いに１ピクセルだけ横方向にずれた２個のマトリクスを有するＴＤＩセンサが記述されている。
【００１１】
上記の文献において、画像ラインの同じ観察期間にわたる移動において横方向または長手方向のずれは検出されない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、横方向または長手方向のいずれか、または両方同時に、相対移動の誤差を検出する手段を含むよう画像センサを変更することを提案する。好適には、センサはまた、少なくとも部分的にこれらの誤差の結果を修正すべく実行される合算を修正する手段を含んでいる。
【００１３】
これを行うため、Ｎ行Ｐ列のピクセルを含むマトリクスセンサを、各々がＮより少ない数の行を有する複数のＰ列の部分マトリクスに分割する。各列に対して、多数の部分マトリクスの信号の大域的合算を実行する前に、各部分マトリクスにおいて信号の合算が個別に行われる。これらの部分的合算の実行と並行して、ある部分マトリクスと次の部分マトリクスと間で画像のずれがあれば、各部分マトリクスに関連付けられた追加的な列のグループにより観察される。この観察に用いる列グループは各部分マトリクスに相対的に異なる位置を有しているため、多数の部分マトリクスに関連付けられた列グループにより生成された信号を比較することで相対移動のずれが検出することができる。
【００１４】
必要ならば、このシフトを用いて、多数の部分マトリクスにより観察された画像信号の合算を修正する。横方向のシフトの場合、移動に不具合が無かった場合のように多数の部分マトリクスから生じた同じ列の信号を厳密に加算するのではなく、第１の部分マトリクスの列の信号と、同じ列および他の部分マトリクス内で隣接する列の信号との間で、第１の部分マトリクスと他の部分マトリクスとの間で観察されたずれの関数としてこれら他の部分マトリクスの列を代数的に重み付けした一次結合を求める。当該マトリクスは２個以上の部分マトリクスに分割されていてよい。
【００１５】
従って、要約すれば、本発明に従い、一定の行および列ピッチで編成されたＮ行Ｐ列のピクセルのマトリクス、およびＮステップの電荷積分にわたり観察された画像の同一点を観察したＮ個のピクセルから発せられた信号を合算する手段を含む時間遅延積分マトリクス画像センサを提供するものであり、
−当該マトリクスが、列方向に互いに後続する少なくとも第１および第２の部分マトリクスに分割されていて、部分マトリクスの列により積分された信号が、他の部分マトリクスの列により積分された信号とは独立に読み込み可能であり、
−各部分マトリクスの各側に、当該部分マトリクスの当該側に関連付けられた追加的な列の少なくとも第１および第２のグループが配置されていて、
−第２の部分マトリクスの一方の側に関連付けられた列グループが、第１の部分マトリクスの同じ側に関連付けられた列グループと同一であり、第１の部分マトリクスに関連付けられた各グループに第２の部分マトリクスの各グループが対応付けられていて、第１の部分マトリクスに関連付けられた第２のグループの相対位置が、第２の部分マトリクスの第２の対応グループの相対位置とは異なっていて、あるグループの相対位置が当該グループに対応する部分マトリクスに関して決定され、２個の第２の対応グループの前記相対位置の差が当該マトリクスのピクセルのピッチよりも小さく、
−当該センサが更に、２個の部分マトリクスの対応する列グループから発せられた積分信号を相互に比較する手段、および対応グループのペアのうち、互いに最も近い信号を提供するペアを選択する手段を含んでいて、選択されたグループのペアの相対位置の差が、センサと観察対象画像との間の相対的なずれに関する情報の項目を表すことを特徴としている。
【００１６】
２個の第１のグループの相対位置は好適には同一であるが、異なってもよい。しかし、それらが異なっている場合、それらの差は２個の第２のグループの位置の差とは同等しくない。
【００１７】
従って、ピクセルマトリクスに関して同じ相対位置に存在しないため、同じ画像を観察する筈のない列グループから発せられた信号が比較される。しかし、グループのペアが事実上同じ信号を観察したならば、そこから当該グループが同じ画像を観察したこと、従って画像に関するセンサの位置が、画像が第１から第２の部分マトリクスへ通過するのに要した時間にわたり移動したことが推論される。
【００１８】
列のペアのグループの個数が増やされ、且つ全て異なるが全てが列ピッチよりも小さい相対位置が与えられたならば、センサと移動中の画像とのずれに関してより正確な情報が得られる。
【００１９】
マトリクスが更に再分割されている場合、すなわち、部分マトリクスの個数が増やされて、且つ列グループのペアから発せられた信号の２対２の比較回数が増やされている場合、所与の移動速度について相対位置により速い変化を検出することが可能になる。２個の連続的な部分マトリクスの対応する列グループの相対位置の差はグループのランクに応じて可変である。
【００２０】
最後に、各グループ内の列の個数が増やされた場合、２個のグループから発せられた信号の比較がより高い精度で行われる。これは、当該比較が主に、列グループの出力端で信号の全体的なパターンに対して実行されるからである。
【００２１】
２個の部分マトリクスのグループの相対位置間での位置の差は、画像に関するセンサの横方向のずれを求める目的で横方向、すなわち行方向における位置の差であってよい。しかし、当該差はまた、センサに関する画像の移動速度と、ピクセル内で光生成された電荷が積分されて読み取られる速度との同期のずれを求める目的で、長手方向、移動方向すなわち列方向における位置の差であってもよい。
【００２２】
また、行方向および列方向の両方で位置の差がある場合も想定できる。列方向に位置の差がある場合、当該列グループを、各部分マトリクスに関連付けられた複数のグループの各々の組に関連つけることができ、同じ組に属するグループは横方向に同じゼロまたは非ゼロ値の間隔が空けられ、第２の部分マトリクスについては、当該組のグループのランクに応じて異なっているが第２の部分マトリクスの多数のセットの同じランクのグループについては同じ距離だけ長手方向に互いにずれていて、一連の組のうち同じランクの組が、当該の組のランクに応じて変化する距離だけ互いに横方向にずれている。
【００２３】
本発明によるセンサは、電荷の加算により合算が行われるアナログ合算方式、またはデジタル信号の加算により合算が行われる方式であってよく、更にはアナログおよびデジタル合算のハイブリッド方式のセンサであってよい。
【００２４】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な記述を精査することで明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】同じ画像ラインの時間遅延積分による動作を意図したマトリクスセンサを示す。
【図２】横方向のずれを検出するための、本発明によるマトリクスの編成の原理を示す。
【図３】マトリクスが３個の部分に再分割されたセンサの編成を示す。
【図４】３個の部分マトリクスを有する簡単な例示的実施形態を示す。
【図５】移動速度の誤差を検出するセンサの編成を示す。
【図６】横方向のずれおよび移動速度誤差を組み合せて検出するための編成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に、ピクセルの列方向にセンサに対する画像の相対移動に合わせて動作することを意図されたＴＤＩマトリクス画像センサを模式的に示す。矢印ＤＰＬは、この相対移動の方向を示す。
【００２７】
センサは、Ｐ列×Ｎ行のピクセルを含んでいる。各行、積分時間Ｔｉにわたり画像ラインのＰ個の点を観察する。電荷の積分は周期Ｔ毎に更新される。センサのピクセルの行が第１の期間にわたり画像ラインを観察したならば、後続期間にわたりピクセルの後続行が同じ画像を観察し、以下同様である。センサの積分期間と、センサと観察対象シーンの間の相対移動速度とは厳密に同期化されているため、持続時間Ｔにわたる画像の相対移動は行ピッチと厳密に一致する。行ピッチをＰＬ、移動速度をＶとすれば、電荷は積分されて周期Ｔ＝ＰＬ／Ｖで周期的に読み取られる。Ｎ行のピクセルがある場合、全ての行は同じ画像ラインを連続的に観察する。Ｎ個の連続的なピクセルによる当該点の観察から得られる同じ画像点に対応する信号が加算されて、当該点の発光を表す一意な信号を生成する。累積信号が周期Ｔに対応する速度で伝達される。
【００２８】
信号を合算する方法については本発明の主題でないため、ここで議論しない。合算は、発光により生成された電荷の合算の形式で（ＣＣＤ時間遅延積分センサの場合）、または各積分期間にわたり積分された電荷を表すサンプリングされた電圧のアナログ／デジタル変換の結果のデジタル合算の形式で直接行なわれても、あるいは電荷のアナログ加算と、デジタル化信号のデジタル加算の両方を行うハイブリッド型合算が行われてもよい。
【００２９】
従って、Ｎ×Ｐピクセルのマトリクスの底部において、各列毎に、当該列のＮ個のピクセルによる同じ画像点の観察に対応する信号の合算を行う累積レジスタＲＥＧを単に示したに過ぎない。当該レジスタＲＥＧの動作は、特にマトリクスの所与の行で生成された電荷を読み取る必要が生じた時点で読み取り可能にする行デコーダにより、同期化された合算を行うべくピクセルマトリクスの動作をも管理するシーケンサＳＥＱにより規定される。シーケンサは、汎用クロックＣＬＫにより制御される。
【００３０】
相対移動が列方向と厳密且つ一様に平行でない場合、またはセンサの周期的な動作に厳密に同期化されていない場合、誤差が生じることを理解されたい。具体的には、完全に同じ画像点を観察しなかったピクセルから発せられた信号が加算される。本発明は、これらの誤差を検出して、可能ならば修正することを目的とする。
【００３１】
図２に、Ｎ個の積分期間にわたり生じた横方向のずれ誤差の検出を目的とする場合に本発明を実装するピクセルマトリクスの編成を示す。ピクセルマトリクスは長方形で示されている。
【００３２】
Ｎ行のマトリクスはＮ１行の２個の部分マトリクスＭａおよびＭｂに再分割され、これらの２個のマトリクスは好適には、但し必須ではないが、同数の行を有している（Ｎ＝２Ｎ１）。他の例において、マトリクスは更に後述するように２個より多くの部分マトリクスに再分割できるだろう。各部分マトリクスは独立に読み取ることができる。すなわち、移動のコース上の１列のピクセルからの情報の合算は部分的であって、同じ列のＮ１個のピクセルにしか関与しない。しかし、合算の結果は、マトリクスの各列毎に、Ｎ行にわたる合算と同じことを実行すべく加算することができる。２個の部分マトリクスは、（例えば当該部分マトリクスの読み取り、デジタル化、および合算回路用に部分マトリクスＭａの下側にスペースを残すために）分離距離Ｄｓだけ離されていてよい。この場合、部分マトリクスＭｂにより観察された画像ラインが部分マトリクスＭａにより観察され画像ラインと明らかに同一であるようにシーケンス決定に際して当該距離Ｄｓを明確に考慮に入れなければならない。部分マトリクスＭａの列は部分マトリクスＭｂの列に整列配置されている。
【００３３】
また、各部分マトリクスに、且つ当該各部分マトリクスの各側に、誤差検出を意図して追加的なグループの列が隣接されている。図２の垂直方向に延在する各長方形は、列グループを示している。各グループは複数の列を含んでいる。添え字「ａ」が付されたグループは部分マトリクスＭａに関連付けられ、添え字「ｂ」が割り当てられるグループは部分マトリクスＭｂに関連付けられている。右側に位置するグループには「プライム」（’）添え字が割り当てられているが、左側に位置するグループには割り当てられていない。各部分マトリクスの各側に関連付けられた少なくとも２個の列グループがあり、図示する例では各側に４個の列グループがあり、対応する部分マトリクスからの分離度合に応じてランク１〜４（ランク１が最も近い）が各々割り当てられている。
【００３４】
グループＧＲａ１、ＧＲａ２、ＧＲａ３およびＧＲａ４は従って、部分マトリクスＭａの左側に、グループＧＲ’ａ１、ＧＲ’ａ２、ＧＲ’ａ３およびＧＲ’ａ４は右側に関連付けられていて、部分マトリクスＭｂに対してグループＧＲｂ１〜ＧＲｂ４およびＧＲ’ｂ１〜ＧＲ’ｂ４が対応する。
【００３５】
グループ内の列は、部分マトリクスＭａ、Ｍｂの列と同じ列ピッチＰｃで配置されている。
【００３６】
同じ数値ランクであって部分マトリクスの同じ側に位置する２個のグループは、「対応グループ」のペアを形成すると考えられる。例えばグループＧＲａ２およびグループＧＲｂ２は２個の「対応グループ」であって、ランク２のペアを形成する。同じペアの一部を形成する２個の対応する列グループは同一である。実際、全ての列グループが同一であることが最も簡単、すなわちそれら全てが同じ個数の列および同じ個数の行を有している。行の個数は好適には対応する部分マトリクス（Ｎ１）の個数に等しい。列グループは、部分マトリクスにより観察される画像のエッジ上の画像を観察する。横方向の列グループの各列に対して、主部分マトリクスＭａ、Ｍｂと全く同様に信号が累積される。
【００３７】
列グループの横方向の位置は、部分マトリクスの位置に関して、例えば列グループＧＲａ１〜ＧＲａ４の場合は部分マトリクスＭａの左側エッジに関して、また列グループＧＲ’ａ１〜ＧＲ’ａ４の場合は右側エッジに関して決定される。
【００３８】
位置を列方向（垂直軸）の横座標軸Ｘおよび行方向（水平軸）の縦座標軸Ｙに関して考慮する場合、列グループＧＲａ１〜ＧＲａ４は軸Ｘに沿って各々の水平距離Ｄｂ１〜Ｄｂ４に配置されている。縦座標軸Ｙは、Ｎ行Ｐ列の主マトリクスのエッジに位置していてよい。同様に、グループＧＲｂ１〜ＧＲｂ４は、各々の距離Ｄｂ１〜Ｄｂ４に配置されている。右側のグループに対して、他方のエッジに位置する軸Ｙ’が基準横座標として選択されていてよく、距離Ｄａ’１〜Ｄａ’４およびＤｂ’１〜Ｄｂ’４は、距離Ｄａ１〜Ｄａ４およびＤｂ１〜Ｄｂ４と対称形をなす。
【００３９】
図示する例において、数値ランク１の列グループは、軸ＹまたはＹ’からゼロ距離ｄ（Ｄａ１＝Ｄｂ１＝Ｄａ’１＝Ｄｂ’１＝０）に位置していると考えられ、これは実際には当該グループが部分マトリクスＭａまたはＭｂの一部を形成し得ることを意味する。具体的には、当該グループの列は、マトリクス全体の列の分布のピッチで連続している。
【００４０】
しかし、他のグループは、部分マトリクスに関する列グループの各々の相対位置を表す非ゼロ距離に位置している。ｄ＝ｄ’＝０であるランク１のグループを除き、部分マトリクスＭａ関連付けられたグループの距離ｄは、部分マトリクスＭｂに関連付けられたグループの距離ｄ’とは異なる。より正確には、同じランクグループのペア（「対応」グループとも呼ばれる）、例えばペアＧＲａ３、ＧＲｂ３に対して、部分マトリクスＭａに関連付けられたグループの相対位置と、他の部分マトリクスＭｂに関連付けられた対応グループの相対位置との差は、部分マトリクスの列の分布の１ピッチの分数値に等しい。更に、この差は、多数の対応グループについて同一ではない。差は、グループのペアのランクの関数として変化する。
【００４１】
従って、差Ｄｂ１−Ｄａ１、Ｄｂ２−Ｄａ２、Ｄｂ３−Ｄａ３、Ｄｂ４−Ｄａ４は互いに異なり、全て列Ｐｃの分布の１ピッチより小さい。
【００４２】
これらの値が１ピッチよりも小さい理由は、１列ピッチＰｃより小さい位置変動を検出したいからである。しかし、１ピッチよりも大きい相対位置の差を有する列グループの他のペアを加えることも可能であろう。
【００４３】
例えば、図示するように４個の列グループがあって、ピッチＰｃの４分の１刻みで位置誤差を検出したい場合、Ｄｂ１−Ｄａ１＝０；Ｄｂ２−Ｄａ２＝Ｐｃ／４；Ｄｂ３−Ｄａ３＝Ｐｃ／２；およびＤｂ４−Ｄａ４＝３Ｐｃ／４であるように相対位置を選択する。
【００４４】
ランクが増大する一連のグループに対する相対位置の差ｄ’−ｄは従って、好適にはピクセルピッチＰｃの分数の一連の整数倍である。
【００４５】
図２ではこれらの距離差の値を誇張している。これらの値は列ピッチＰｃの分数であるが、マトリクスには数百列あるため列ピッチは小さ過ぎて図示できない。
【００４６】
図２では、各部分マトリクスの各側に４個の列グループが関連付けられていると考えられているが、少なくとも２個の列グループ、すなわち少なくとも第１の列グループおよび第２の列グループがあって、且つ部分マトリクス（Ｍｂ）関連付けられた少なくとも第２の列グループ（ＧＲｂ２）が、他の部分マトリクス（Ｍａ）に関連付けられた第２の対応する列グループ（ＧＲａ２）の相対位置とは異なる相対位置にあれば本発明は適用可能である。第２の部分マトリクスに関連付けられた第１の列グループ（ＧＲｂ１）は、第１の部分マトリクスに関連付けられた第１の列グループ（ＧＲａ１）と同じ相対位置を有していてよい。
【００４７】
移動誤差の検出は以下のように行う。複数列からなる各グループの列は、Ｎ１個の積分期間に等しい持続時間Ｎ１×Ｔの終了時点で、画像点（グループの列は非一様画像を観察するものと仮定）を表す（Ｎ行にわたり累積された）累積信号を配信する。添え字「ａ」の列グループから発せられた信号のプロファイルを、同じランクで添え字「ｂ」が付された対応グループによりその後で配信された信号のプロファイルと比較する。比較は、同じ観察対象画像ラインについて行う必要があり、従って、行の個数Ｎ１（Ｎ１×Ｔ分のずれ）に起因する、および分離距離ＤＳ（Ｔ×Ｄｓ／ＰＬに等しい更なるずれ、ＰＬは行ピッチ）に起因する時間的ずれを考慮に入れる必要がある。換言すれば、部分マトリクスＭａに関連付けられた列グループから時点ｔで発せられた信号プロファイルが観察されたならば、当該プロファイルを、部分マトリクスＭｂに関連付けられた対応グループから時点ｔ＋Ｎ１×Ｔ＋Ｔ×Ｄｓ／ＰＬで発せられたプロファイルと比較しれなければならない。
【００４８】
比較は、同じランクの対応グループの全てのペアについて２対２で、且つ部分マトリクスの各側において行われる。
【００４９】
「列グループの信号プロファイル」という表現は、所与の時点で考慮されているグループの多数の列により配信される多数の信号値を指すものと理解されたい。
【００５０】
最も近いプロファイルを与える比較が判定される。
【００５１】
最も近いプロファイルがペアＧＲａ１、ＧＲｂ１のプロファイルである場合、移動のずれは無いと考えられる。
【００５２】
最も近いプロファイルがペアＧＲａ２、ＧＲｂ２のプロファイルである場合、部分マトリクスＭａから部分マトリクスＭｂへの画像移動の間に、Ｄｂ２−Ｄａ２に等しい左側へのずれがあったと考えられる。
【００５３】
最も近いプロファイルが左側にある高い数値ランクのペアのプロファイルである場合、更に大きい、Ｄｂ３−Ｄａ３またはＤｂ４−Ｄａ４のずれがあったと考えられる。
【００５４】
最も近いプロファイルがマトリクスの反対側に位置するペアのプロファイルである場合、ずれが逆向きであると考えられ、この場合も、ペアのランクが高いほどずれが大きい。
【００５５】
プロファイルが意味を持つためには、各列グループが充分な個数の列、例えば少なくとも５列、好適には１０列以上を含んでいることが必要である。
【００５６】
２個の対応する列グループの信号プロファイルの差を評価する一つの方法は以下の通りである。Ｎ１行にわたり積分された信号を各グループの各列について測定し、所与のランクに対して、あるグループの列と他のグループの対応する列との間の測定値の差が所与の閾値を下回る列の個数を数え、当該個数が小さい理由は同じランクの２個の列グループが同じ画像を観察しなかったからあり、個数が大きい理由は２個のグループが恐らく同じ画像を観察したからである。その結果を異なるランク１〜４について比較し、このように数えた列の個数が最も高いランク（従って対応グループのペア）を選択する。信号プロファイルが最良に合致するのは当該ランクである。
【００５７】
グループのペアの結果を比較する別の方法は、対応グループのペアの同じランク（グループ内ランク）の列間における信号の差の二乗和を計算し、当該二乗和が最小のペアを選択するものである。
【００５８】
好適には持続時間Ｎ１×Ｔ＋Ｔ×Ｄｓ／ＰＬにわたり列ピッチＰｃの分数値として測定されたずれを認識したならば、これを用いて部分マトリクスＭａ、Ｍｂから発せられた信号（時間がずれた）を加算して得られた２×Ｎ１×Ｐ個のピクセルの主画像に対する修正を行うことができる。部分マトリクスＭａ、Ｍｂの対応する列から発せられた信号だけを単純に加算するのではなく、部分マトリクスＭａの列が、部分マトリクスＭｂの同じ列から発せられた情報と、隣接する列（観察されたずれの側の）から発せられた情報との組合せに、観察されたずれの値に依存する重み付けをされて加算される。
【００５９】
従って、部分マトリクスＭａとＭｂの間で観察された不整合が値Ｐｃ／ｑ（ｑは整数）を有している場合、部分マトリクスＭａの列から発せられた信号が、部分マトリクスＭｂの同じ列から発せられて値（１−１／ｑ）で重み付けされた信号、および部分マトリクスＭｂの隣接する列（ずれの側の）から発せられて値１／ｑで重み付けされた信号に加算される。
【００６０】
２×Ｎ１行からこのように得られた信号の累積は従って、検出された不整合による影響が部分的に修正される。
【００６１】
部分マトリクスが同じ個数の行を有しておらず、従って同じ画像に対して異なる振幅の信号を配信する場合、適用すべく修正を計算する際にこれを考慮に入れる。
【００６２】
上に説明において、マトリクスは２個の部分ＭａおよびＭｂに分割された。しかし当該マトリクスは、各々がＮ２行からなるより多くの個数の部分マトリクスに分割できる。この場合、ある部分マトリクスと次の部分マトリクスとの間で異なる横方向の相対位置を有する横方向の列グループが各部分マトリクスに関連付けられる。
【００６３】
例えば、図３の構成において、第３の部分マトリクスＭｃが設けられている。マトリクスは各々Ｎ２個の行を有し、Ｎ＝３×Ｎ２である。簡潔に言えば、第３の部分マトリクスに関連付けられた列グループの相対位置は、第１の部分マトリクスＭａ関連付けられたグループと同じ位置であるように選択されている。従って、これらの相対位置は、部分マトリクスＭｂに関連付けられたグループとは異なる。例えば、位置Ｄｃ２、Ｄｃ３、Ｄｃ４は、先の例ように解像度がピクセルピッチの４分の１のずれを考慮する場合、Ｄｃ２−Ｄｂ２＝−Ｐｃ／４、Ｄｃ３−Ｄｂ３＝−Ｐｃ／２、およびＤｃ４−Ｄｂ４＝−３Ｐｃ／４である。無論、部分マトリクスＭｂとＭｃの間で生じるずれは全て、部分マトリクスＭａとＭｂの間で生じるずれとは逆符号である事実を考慮に入れる必要がある。
【００６４】
２個の部分マトリクスＭｂ、Ｍｃに関連付けられたグループから発せられた信号を比較するため、部分マトリクスＭａとＭｂの間のずれＤｓを考慮に入れたのと同様に、部分マトリクスＭｂに対する部分マトリクスＭｃの位置から生じた時間的ずれを考慮に入れる。
【００６５】
部分マトリクスＭｃのずれは従って部分マトリクスＭｂに関して決定されたが、誤差修正のために、部分マトリクスＭａに対するマトリクスＭｃの全体的なずれを、部分マトリクスＭａに対する部分マトリクスＭｂの、および部分マトリクスＭｂに対する部分マトリクスＭｃのずれの代数的加算により決定する必要がある。
【００６６】
第４の部分マトリクスが存在する場合、第２の部分マトリクスに関連付けられたのと同じ位置に当該列グループを配置する（以下同様）のが最も簡単である。
【００６７】
図４に、第１の部分マトリクスＭａに関連付けられたグループの相対位置が列ピッチの倍数である、すなわち、全てのグループの全ての列が部分マトリクスＭａの列ピッチで連続している簡単な構成を示す。この場合、部分マトリクスＭｂの多数の列グループが、列ピッチの同一分数値だけ先行ランクのグループからずれていれは充分である。例えば、グループＧＲｂ２は、グループＧＲｂ１から４分の１ピッチ、すなわちＰｃ／４だけ分離されている。グループＧＲｂ２は、グループＧＲｂ２から同じ距離Ｐｃ／４だけ分離されていて、グループＧＲｂ４は、グループＧＲｂ３から同じ距離Ｐｃ／４だけ分離されている。その結果、ランク１のグループが整列配置され、ランク２のグループはＰｃ／４だけずれ、ランク３のグループはＰｃ／２だけずれ、ランク４のグループは３Ｐｃ／４だけずれている。図４のケースのように第３のマトリクスが存在する場合、図３の場合のように、第１のマトリクスと同様に第３のマトリクスに関連付けられたグループを配置することが最も簡単である。
【００６８】
図５に、センサと画像の間における移動速度の誤差を検出して可能ならば修正するマトリクスセンサの編成を示す。
【００６９】
センサはこの場合も、複数の部分マトリクス、ここでは各々のＮ１×Ｐ個のピクセルを含む２個の部分マトリクスＭａ、Ｍｂに再分割されたマトリクスを含んでいる。センサはまた、各部分マトリクスの各々の側に関連付けられた複数の列グループを含んでいる。図２〜４とは異なり、２個の部分マトリクスＭａ、Ｍｂに関連付けられた同じランクのグループの列は移動方向に整列配置されていて、同じランクのグループ間で横方向のずれは無い。これは全ての列グループにあてはまる。
【００７０】
しかし、ランクが大きくなるほど列グループは互いに長手方向にずれる。このずれはここでも各部分マトリクスから数えられる。従って、グループＧＲｂ１のグループＧＲａ１に対する長手方向のずれはゼロである。グループＧＲｂ２は、グループＧＲａ２に対して行方向に１ピッチの分数（例えば４分の１ピッチ）相当のずれｙ２を有している。グループＧＲｂ３はｙ２の２倍のずれｙ３を有し、グループＧＲｂ４はｙ１より３倍大きいずれｙ４を有している。マトリクスＭｂに関連付けられた列グループのピクセルは従って、マトリクスＭａに関連付けられたグループの対応するピクセルに対して、１ピクセルの分数値だけ長手方向にずれている。
【００７１】
マトリクスの右側では、逆方向における同期の変化を検出可能にすべく、ずれは左側のずれとは逆方向である。
【００７２】
ずれは、同じランクの多数のグループから発せられた信号プロファイルを比較することにより再度検出される。プロファイル間の最良合致が、例えばランク２のグループの（ＧＲａ２およびＧＲｂ２）のプロファイルである場合、長手方向のずれｙ２に対応する同期のずれが生じた可能性がある。２個の部分マトリクスから発せられた信号を加算する際にこのずれを考慮に入れることは可能である。理論的に同じ画像点を観察したピクセルの生信号を加算するのではなく、マトリクスＭａのピクセルの信号を、マトリクスＭｂの２個ピクセルの一次結合に重み付け係数（ｍ−１）／ｍおよび１／ｍを適用しながら加算する、ここにｍは整数であって１／ｍは最良合致が見つかった行ピッチの分数を表す。従って、検出されたずれは少なくとも部分的に補償される。
【００７３】
最後に、図６に、横方向のずれおよび長手方向のずれの検出を組み合せる方法を示す。簡潔にすべく、２個の部分マトリクスしか存在しない場合を考えているが、本原理はより多くの部分マトリクスにも拡張できる。部分マトリクスＭａに関連付けられた列グループは、複数の組Ｅａ１、Ｅａ２、Ｅａ３、Ｅａ４に編成されていて、それらのランクは部分マトリクスに対するずれが増大するにつれて大きくなる。各々の組には４個の列グループＧＲａ１、ＧＲａ２、ＧＲａ３、ＧＲａ４が存在する。同様に、部分マトリクスＭｂに関連付けられた列グループは、各々が部分マトリクスＭａに関連付けられた同じランクの組に対応する組Ｅｂ１、Ｅｂ２、Ｅｂ３、Ｅｂ４に編成されていて、各々の組には、各々が部分マトリクスＭａに関連付けられた対応する組の同じランクの各グループに対応している４個の列グループＧＲｂ１、ＧＲｂ２、ＧＲｂ３、ＧＲｂ４が存在する。部分マトリクスの両側にグループの組があるが、部分マトリクスの左側に位置する組だけを図示している。
【００７４】
横方向のずれは、列ピッチの４分の１の０〜３倍に等しく設定されている。横方向のずれは同じランクに属する２個の組の同じランクの２個のグループ間のずれである。組内で同じランクを有し、且つ同じランクに属する２個の組のグループの全てのペアについて横方向のずれが同一であるため、横方向のずれは組のランクだけに依存し、組内のランクには依存しない。
【００７５】
長手方向のずれは、ランクが大きくなるに従い値０、ｙ２、ｙ３、ｙ４を有するように示されている。これらの値はまた、ピクセルの行ピッチの分数であってもよい。横方向のずれと同様に、長手方向のずれは、同じランクの組に属する同じランクの２個のグループ間のずれである。長手方向のずれは、ランクの如何に拘わらす全ての組についてずれが同様に分布しているため、組のペアのランクに依存するが、組のランクには依存しない。
【００７６】
同じランクの２個の組に属し、且つ組内で同じランクを有する列のグループから生じた信号がマトリクスの左右の側の信号と比較される。従って、例えば、組Ｅａ２のグループＧＲａ３の信号が、マトリクスの左側の組Ｅｂ２のグループＧＲｂ３の信号と比較される。全ての比較の中で最良の結果を与える比較が、列グループペアのランクおよびそれらが属する組のランクを決定する。横方向のずれは、当該ランクの２個の組間の横方向のずれである。長手方向のずれは、当該ペアのグループ間の長手方向のずれである。
【００７７】
図６の構成は従って、ある部分マトリクスから次段の部分マトリクスへの移動の間における横方向のずれと長手方向のずれの同時決定を可能にする。
【００７８】
ずれは、長手方向のずれを考慮に入れて隣接する行の両方のピクセルと、横方向のずれを考慮に入れて隣接するピクセルとを線形結合することにより修正される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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