JP2001235366A - 開ループ光強度較正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、照明特性の均一化を図るこ
とのできる視覚システムの照明装置の開ループ光強度較
正方法を提供することにある。 【解決手段】 参照視覚システムの検出デバイスで検出
された参照出力光強度とその光源の駆動に用いた参照入
力光強度命令値を示す定義済み参照関係に基づいて特定
視覚システムの光源の照明特性を較正する方法であっ
て、該特定検出デバイスで検出された特定出力光強度と
その光源の駆動に用いた特定入力光強度命令値との特定
関係を決める特定関係決定工程Ｓ２３０と、該参照関係
及び特定関係に基づき、該特定入力光強度命令値を、も
し該参照光源が該特定入力光強度命令値で駆動されたな
らば検出されるであろう参照出力光強度に、該特定出力
光強度が対応するような値に変換する関数を決める関数
決定工程Ｓ２５０，Ｓ２６０と、を含むことを特徴とす
る開ループ光強度較正方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は開ループ光強度較正
方法及び装置、特に視覚システムの照明装置の照明特性
の変動低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】光出力はどのような装置であっても、多
くの変数の関数となる。これらの変数としては、瞬間駆
動電流、装置の経年数、周囲温度、光源に汚れ或いは残
留物があるか否か、装置の性能経歴などが含まれる。機
械視覚計測システムでは概して、対象物が見つけられ得
る関心領域内の他のものとのコントラストによって決定
できる方法で、視野内で対象物の位置を突き止める。こ
の測定は入射光又は透過光の総量によって大きく影響さ
れる。

【０００３】自動化されたビデオ視覚計測システムは、
一般にユーザーがイベントの順序を定義可能なプログラ
ミング機能を持っている。これらは、例えばプログラミ
ングのような計画的な方法、或いは計測システムのシー
ケンスを次第に学習する記録モード方法のどちらの方法
でも実行することができる。シーケンスコマンドはパー
トプログラムとして記憶される。計測システムのイベン
トのシーケンスコマンドを持つプログラムを作成する能
力は、いくつかの利点を提供する。

【０００４】例えば、複数のワークピースあるいは機器
シーケンスは、想定された機器の繰返し精度のレベルで
実行される。さらに、大多数の機器は、単一のプログラ
ムを実行することができるので、複数の検査を同時に或
いは順番に行える。しかも、プログラミング機能は、検
査結果を記録する能力を提供する。したがって、検査過
程を分析することができ、ワークピースの潜在的な故障
箇所又はコントローラの故障を識別することができる。
十分な標準化と繰返し精度なしで記録されたプログラム
では、時間の経過によって、或いは同じモデル、同じ装
備の機器との間においても、光出力の性能を変えてしま
う。

【０００５】従来、Ｍａｈａｎｅｙの米国特許第５７５
３９０３号で示されているように、機械視覚システムの
光源の出力光強度が特定のコマンドレベルまで駆動され
たことを保証するため、閉ループ制御系が用いられる。
したがって、前記従来の閉ループ制御系では、瞬間駆動
電流、光源の経年数、周囲温度などの変化のために、実
際に得られる出力光強度が、所望の出力光強度よりドリ
フトするのを防止することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、視覚シ
ステムの入力光設定は、定常出力光強度と一致していな
いことが多い。しかも、この出力光強度は、ユーザが直
接測定できず、イメージの明るさを測定することにより
間接的に測定される。一般に、ここにいうイメージの明
るさとは、イメージの平均的なグレーレベルをいう。出
力光強度は、特定の視覚システムに対して、外部の専用
装置を用いて直接測定することができる。

【０００７】照明特性、すなわち測定された出力光強度
と命令された出力光強度との関係は、複数の視覚システ
ム間、或いは単一の視覚システムであっても経時変化に
よって、変化してしまう。測定された出力光強度と命令
された出力光強度との関係は、視覚システムの光学素
子、被測定物を照明するのに用いられる特定の光源、該
光源の特定のバルブなどに依存する。例えば３０％の入
力光強度命令値に設定されたステージライトを持つ第１
の視覚システムでは、７０％の入力光強度命令値に設定
されたステージライトを持つ第２の視覚システムと同じ
出力光強度が得られるかもしれない。図１は異なる視覚
システム間での照明特性の不一致を、図２は単一の視覚
システムに異なる光学素子を用いたときの照明特性の不
一致を、図３はある１つの視覚システムに同じ光学素子
と異なる光源を用いたとき、或いは同じ光学素子、同じ
光源に異なるバルブ或いはランプを用いたときの照明特
性の不一致を示す。

【０００８】これらの図より、特定の視覚システム、光
学素子、光源に依存している照明特性がいかに異なるか
が理解される。設計により、視覚システムの異なるクラ
ス、或いは同じ視覚システムに異なる光学素子、及び／
又は光源を用いるとき、同じ照明特性を得ることは期待
できない。実際問題として、構成部材或いはアライメン
トの変化により、照明特性が、同じクラスの同じ視覚シ
ステム間であっても、異なる特定の視覚システム間では
変わるかもしれない。

【０００９】この照明特性の不一致により、同じクラス
の同様の特定の視覚システム間であっても、パートプロ
グラムの交換が困難となる。あるパートプログラムが１
つの特定の視覚システム上で開発されると、このパート
プログラムは、その第１の視覚システムと同じクラスの
別の特定視覚システム上では通常動かない。すなわち、
命令された入力光強度命令値の固定集合を持つパートプ
ログラムを用いると、異なる視覚システム上では、明る
さの異なるイメージが得られる。しかしながら、エッジ
検出に用いられるアルゴリズムのような測定アルゴリズ
ムの多くは、イメージの明るさに依存している。したが
って、異なる視覚システムを用いて得られたイメージの
明るさは、そのほとんどが異なるので、パートプログラ
ムは、異なる視覚システム上では一貫して動かない。

【００１０】本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は照明特性の均一化を図ること
のできる視覚システムの照明装置の開ループ光強度較正
方法及び装置を提供することにある。すなわち、本発明
の目的は、視覚システムの光源の開ループ制御を行うこ
とのできる光強度較正方法及び装置を提供することにあ
る。また本発明の目的は、ソフトウェア及び／又はファ
ームウェアに完全に実装することのできる光強度較正方
法及び装置を提供することにある。また本発明の目的
は、参照視覚システムの照明特性に対して特定視覚シス
テムの照明特性を較正することのできる光強度較正方法
及び装置を提供することにある。また本発明の目的は、
視覚システムの各特定クラスに対して参照光度曲線を用
いることのできる光強度較正方法及び装置を提供するこ
とにある。また本発明の目的は、視覚システムの各特定
クラスの異なる光源に対して、それぞれ参照光度曲線を
設けることのできる光強度較正方法及び装置を提供する
ことにある。また本発明の目的は、各特定クラスの異な
る視覚システム間での照明特性の均一化を保証すること
のできる光強度較正方法及び装置を提供することにあ
る。また本発明の目的は、照明特性の再較正を繰り返し
行える光強度較正方法及び装置を提供することにある。
また本発明の目的は、特定視覚システムの特定光源の照
明特性を再較正することにより、時間が経過しても特定
光源の出力光強度を確実に均一に保つことのできる光強
度較正方法及び装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる開ループ光強度較正方法は、参照視覚
システムの光強度検出デバイスにより検出された参照出
力光強度と、該参照視覚システムの光源を駆動するのに
用いられた対応参照入力光強度命令値を示す定義済み参
照関係に基づいて、特定の視覚システムの、光源を含む
照明装置の照明特性を較正する方法であって、特定関係
決定工程と、関数決定工程と、を備えることを特徴とす
る。

【００１２】ここで、前記特定関係決定工程は、前記特
定視覚システムの光強度検出デバイスにより検出された
特定出力光強度と、該特定視覚システムの光源を駆動す
るのに用いられた対応特定入力光強度命令値との特定関
係を決定する。また、前記関数決定工程は、前記参照関
係及び前記特定関係に基づいて、前記特定視覚システム
の光源を駆動するのに用いられる特定入力光強度命令値
を、もし前記参照視覚システムの光源が前記特定入力光
強度命令値で駆動されたならば、該参照視覚システムの
光強度検出デバイスにより検出されるであろう参照出力
光強度に、前記特定視覚システムの光強度検出デバイス
により検出される特定出力光強度が対応するような特定
入力光強度命令値に変換する関数を決定する。

【００１３】なお、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記参照視覚システム及び前記特定視覚
システムは、物理的に同じ視覚システム、及び同じタイ
プの異なる視覚システムのうちの１つの視覚システムで
あることが好適である。また、本発明にかかる開ループ
光強度較正方法において、前記光強度検出デバイスは、
カメラであることも好適である。

【００１４】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記関数を更新する必要があるか否かを
決定する工程を含み、もし関数を更新する必要があるな
らば、前記特定関係決定工程、及び前記関数決定工程を
繰返すことも好適である。また、本発明にかかる開ルー
プ光強度較正方法において、前記関数を更新する必要が
あるか否かを決定する工程は、該関数が決定されてから
の時間の長さが、閾値より長いか否かを決定する工程を
含むことも好適である。

【００１５】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記関数を更新する必要があるか否かを
決定する工程は、前記特定視覚システムの光源を駆動す
るのに用いられる少なくとも１つの入力光強度命令値に
対して、該特定の視覚システムの光強度検出デバイスに
より検出される特定出力光強度を測定する工程と、少な
くとも１つの入力光強度命令値に対して、もし前記視覚
システムの光源が、前記入力光強度命令値で駆動された
ならば、該入力光強度命令値に対して測定された特定出
力光強度と、該参照視覚システムの光強度検出デバイス
により検出されるであろう対応参照出力光強度との差を
決定する工程と、少なくとも１つの入力光強度値に対し
て、前記工程での出力光強度の差が閾値より大きいか否
かを決定する工程と、を含むことも好適である。

【００１６】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記特定視覚システム及び前記参照視覚
システムの各照明装置がそれぞれ複数の光源を含むと
き、前記参照関係は、各光源に対して各対応参照関係を
含み、さらに前記特定関係決定工程は、前記特定視覚シ
ステムの各光源に対して、該特定視覚システムの光強度
検出デバイスにより検出された特定出力光強度と、該特
定視覚システムの光源を駆動するのに用いられた特定入
力光強度命令値との特定関係を決定し、前記関数決定工
程は、前記各光源に対して、前記特定視覚システムの光
源を駆動するのに用いられる特定入力光強度命令値を、
前記参照関係及び前記特定関係に基づいて、もし前記参
照視覚システムの光源が前記特定入力光強度命令値で駆
動されたならば、該参照視覚システムの光強度検出デバ
イスにより検出されるであろう参照出力光強度に、前記
特定視覚システムの光強度検出デバイスにより検出され
る特定出力光強度が対応するような特定入力光強度命令
値に変換する関数を決定することも好適である。

【００１７】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記複数の光源は、ステージライト、同
軸ライト、リングライト、プログラム化できるリングラ
イトのうちの、少なくとも２つのライトを含むことも好
適である。また、本発明にかかる開ループ光強度較正方
法において、前記複数の光源は、複数の異なる、シング
ル光デバイスである有色光出射素子を含むことも好適で
ある。

【００１８】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記特定関係決定工程は、前記光強度検
出デバイスの視野領域を選択する工程と、前記工程で選
択された視野領域内にて、前記光強度検出デバイスによ
り検出される出力光強度を測定する工程と、を含むこと
も好適である。

【００１９】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記特定関係決定工程は、前記特定関係
として、前記光強度検出デバイスの視野の少なくとも一
部分にて、該光強度検出デバイスによりキャプチャーさ
れたイメージの入力イメージ値に基づいて、少なくとも
１つの統計値を決定する工程を含むことも好適である。
また、本発明にかかる開ループ光強度較正方法におい
て、前記特定関係決定工程は、前記特定関係が決定され
る入力光強度命令値の可能範囲内の少なくとも１つの入
力光強度命令値に対して、前記視覚システムのステージ
上に被測定物を置く工程を含むことも好適である。

【００２０】また、本発明にかかる開ループ光強度較正
方法において、前記特定関係決定工程は、光強度値の可
能範囲にわたり前記特定関係を決定する工程を含むこと
も好適である。また、本発明にかかる開ループ光強度較
正方法において、さらに前記特定の視覚システムの光源
を駆動するのに有用な入力光強度命令値を入力する工程
と、前記工程での入力光強度命令値を前記関数に基づい
て変換する工程と、前記工程での変換済み入力光強度命
令値を用いて前記光源を駆動する工程と、を含むことも
好適である。

【００２１】また、前記目的を達成するために本発明に
かかる開ループ光強度較正方法は、光源と、光強度検出
デバイスと、を含む視覚システムによりイメージされる
被測定物に対して照明を行う方法であって、前記視覚シ
ステムの光源を駆動するのに有用な入力光強度命令値を
入力する工程と、前記工程での入力光強度命令値を関数
に基づいて変換する工程と、前記工程での変換済み入力
光強度命令値を用いて前記光源を駆動する工程と、を含
み、前記関数は、前記視覚システムの光源を駆動するの
に用いられる入力光強度命令値を、もし参照視覚システ
ムの光源が前記視覚システムの光源を駆動するのに用い
られる変換済み入力光強度命令値で駆動されたならば、
該参照視覚システムの光強度検出デバイスにより検出さ
れるであろう参照出力光強度に、前記視覚システムの光
強度検出デバイスにより検出される出力光強度が対応す
るような、前記変換済み入力光強度命令値に変換し、前
記変換済み入力光強度命令値により、光源と、光強度検
出デバイスと、を含む視覚システムによりイメージされ
る被測定物に対して照明を行うことを特徴とする。

【００２２】また、前記目的を達成するために本発明に
かかる開ループ光強度較正方法は、光源と、光強度検出
デバイスと、を含む視覚システムによりイメージされる
被測定物に対して照明を行う方法であって、前記視覚シ
ステムの光源を駆動するのに有用な入力光強度命令値を
入力する工程と、前記工程での入力光強度命令値を関数
に基づいて変換する工程と、前記工程での変換済み入力
光強度命令値を用いて前記光源を駆動する工程と、を含
み、前記変換は、参照視覚システムの光強度検出デバイ
スにより検出された参照出力光強度、及び該参照視覚シ
ステムの光源を駆動するのに用いられた対応参照入力光
強度命令値を示す定義済みの参照関係、並びに、前記特
定視覚システムの光強度検出デバイスにより検出された
特定出力光強度、及び該特定視覚システムの光源を駆動
するのに用いられた対応特定入力光強度命令値の特定関
係に基づいて行われ、前記変換済み入力光強度命令値に
より、光源と、光強度検出デバイスと、を含む視覚シス
テムによりイメージされる被測定物に対して照明を行う
ことを特徴とする。

【００２３】また、前記目的を達成するために本発明に
かかる開ループ光強度較正装置は、参照視覚システムの
光強度検出デバイスにより検出された参照出力光強度
と、該参照視覚システムの光源を駆動するのに用いられ
た対応参照入力光強度命令値を示す定義済み参照関係に
基づいて、特定の視覚システムの、光源を含む照明装置
の照明特性を較正する開ループ光強度較正装置であっ
て、参照関係記憶部と、特定関係決定部と、特定関係記
憶部と、関数決定部と、を備えることを特徴とする。

【００２４】ここで、前記参照関係記憶部は、前記定義
済み参照関係を記憶する。また、前記特定関係決定部
は、前記特定視覚システムの光強度検出デバイスにより
検出された特定出力光強度と、該特定視覚システムの光
源を駆動するのに用いられた対応特定入力光強度命令値
との特定関係を決定する。前記特定関係記憶部は、前記
特定関係決定部により得られた特定関係を記憶する。

【００２５】前記関数決定部は、前記参照関係記憶部の
定義済み参照関係、及び前記特定関係記憶部の特定関係
に基づいて、前記特定視覚システムの光源を駆動するの
に用いられる特定入力光強度命令値を、もし前記参照視
覚システムの光源が前記特定入力光強度命令値で駆動さ
れたならば、該参照視覚システムの光強度検出デバイス
により検出されるであろう参照出力光強度に、前記特定
の視覚システムの光強度検出デバイスにより検出される
特定出力光強度が対応するような特定入力光強度命令値
に変換する関数を決定する。

【００２６】なお、本発明にかかる開ループ光強度較正
装置において、前記特定視覚システム及び参照視覚シス
テムの各照明装置がそれぞれ複数の光源を含むとき、前
記参照関係記憶部は、各光源に対して各対応参照関係を
記憶し、さらに、前記特定関係決定部は、前記特定の視
覚システムの各光源に対して、該特定の視覚システムの
光強度検出デバイスにより検出された特定出力光強度
と、該特定の視覚システムの光源を駆動するのに用いら
れた特定入力光強度命令値との特定関係を決定し、前記
関数決定部は、各光源に対して、前記特定視覚システム
の光源を駆動するのに用いられる特定入力光強度命令値
を、前記参照関係と前記特定関係に基づいて、もし前記
参照視覚システムの光源が前記特定入力光強度命令値で
駆動されたならば、該参照視覚システムの光強度検出デ
バイスにより検出されるであろう参照出力光強度に、前
記特定視覚システムの光強度検出デバイスにより検出さ
れる特定出力光強度が対応するような特定入力光強度命
令値に変換する関数を決定することも好適である。

【００２７】そして、本発明にかかる光強度較正方法及
び装置では、視覚システムの特定クラスの各光源に対し
て参照光度曲線が作成される。各参照光度曲線は、特定
の光源に対して入力光強度命令値を設定することによ
り、また視覚システムの例えばカメラ等の光強度検出デ
バイスに達する、光源からの光の出力光強度を測定する
ことにより生成される。視覚システムの光強度検出デバ
イスに達する光の量は、入力光強度命令値と、光源出力
のような強度の任意の減衰で光源が駆動されたときの本
質的なランプ出力の非線形な関数、すなわちランプ強
度、光学素子、光学形態等の光学パワー、及び視覚シス
テムの光学素子の感度の関数となる。入力光強度命令値
の可能範囲内の各入力光強度命令値に対して、あらかじ
め測定しておいた出力光強度が選択される。

【００２８】そして、特定光度曲線は、参照視覚システ
ムに対応する視覚システムのクラスの特定視覚システム
に対する光源に対して、同じ方法で作成される。さら
に、参照光度曲線と特定光度曲線は、視覚システムのク
ラスの異なる光源のそれぞれに対して生成できる。一
度、特定視覚システムの特定光源に対して特定光度曲線
が作成されると、較正関数が決定され、較正関数によ
り、参照光強度命令値を特定光強度命令値に変換する。
この結果、入力光強度命令値が入力されると、参照視覚
システムがその入力光強度命令値で駆動されたとき、参
照視覚システムの出力光強度と本質的に同様な特定の視
覚システムの出力光強度に対応する特定入力光強度命令
値で特定視覚システムの光源が駆動される。

【００２９】したがって、本発明にかかる光強度較正方
法及び装置を用いた視覚システムでは、その特定照明特
性が、あらかじめ定義された照明特性或いは参照照明特
性に従うように修正される。本発明では、光源に対し
て、前述のような制御された照明特性を設定することに
より、与えられた入力設定に対して、光源からの照明光
の光量変動を低減することが可能となる。これは全ての
入力設定に対して定義された、明るさを関連づけた参照
光度曲線を用いることにより行われる。本発明では、ス
テージライト、同軸ライト、リングライト、及び／又は
プログラム化できるリングライトのような、多くの異な
る光源を提供することができる。複数の光源を持つ視覚
システムにおいては、各光源に対応する参照光度曲線が
それぞれ作られる。

【００３０】したがって、本発明では、光源に対して、
制御された照明特性を設定することにより、複数の装置
間での照明特性の不一致を低減することが可能となる。
すなわち、本発明にかかる光強度較正方法及び装置を用
いた視覚システムでは、同じ入力光設定の下で同じ明る
さが得られる。さらに、本発明では、１つのパートプロ
グラムは一貫して較正済みの１つの視覚システム上で動
かせることができ、また複数のパートプログラムは、複
数の異なる較正済み視覚システム上で動かせることが可
能となる。本発明では、光源に対して、制御された照明
特性を設定することにより、与えられたユーザ設定に対
して、光源からの照明光の光量変動を低減することが可
能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図に基づき本発明の好適な
一実施形態について説明する。図４には本発明の一実施
形態にかかる光強度較正装置を用いた視覚システムの概
略構成が示されている。

【００３２】なお、本実施形態において用いられる入力
光強度命令値Ｖｉは、光源の出力光強度を制御するため
にユーザにより設定された入力光強度命令値の集合であ
る。この入力光強度命令値は、パートプログラム或いは
ユーザ・インターフェースのどちらか一方により明確に
設定される。入力光強度命令値の範囲は、可能な最大出
力強度の割合を示す０−１の間である。以下、０−１と
０％−１００％は、区別なく用いられる。０又は０％は
無照射に相当し、１又は１００％は全照射に相当する。

【００３３】また、本実施形態において用いられる出力
光強度値Ｉは、視覚システムの光源からの光が光学素子
を透過した後に被測定物に照射され、その被測定物から
の反射光が前記光学素子を通過した後に光強度検出デバ
イスに受光されたときの光源からの光の強度である。本
実施態様において、出力光強度値Ｉは、画像領域の平均
的なグレーレベルを用いて測定される。しかしながら、
出力光強度値Ｉを測定するために、適当な周知或いは後
に開発された任意の方法に対しても、本発明にかかる光
強度較正方法及び装置が用いられる。

【００３４】また、本実施形態において用いられる視覚
システムの光度曲線或いは照明特性ｆは、視覚システム
の入力光強度命令値Ｉの範囲と、視覚システム（Ｉ＝ｆ
Ｖｉ）の入力光強度命令値Ｖｉの範囲の間の関係であ
る。さらに、本実施形態において用いられる較正済み入
力光強度命令値Ｖｃは、本実施形態にかかる光強度較正
装置を用いて測定された光源の出力光強度を制御するの
に用いられる入力光強度命令値である。本実施形態で
は、ユーザには較正済み入力光強度命令値がわからな
い。ユーザは、本実施形態にかかる光強度較正装置を用
いて較正された視覚システムに、所望の入力光強度命令
値を設定する。所望の入力光強度命令値は、較正済み視
覚システムにより、較正された入力光強度命令値に変換
される。これは視覚システムの光源を制御する光制御ハ
ードウェアの制御に用いられる値である。較正済み入力
光強度命令値Ｖｃの範囲は、入力光強度命令値Ｖｉと同
様、０と１の間である。

【００３５】任意の視覚システムに対しても、各光源は
特定光度曲線を持つ。特定光度曲線は、一般に異なる視
覚システム間では異なる。視覚システムを較正すること
により、特定の照明曲線は、そのクラスに対する光源に
対して決定された参照光度曲線に追従するように自動的
に修正される。これは、低レベルの照明制御システムに
入力光強度命令値を送信する前に、入力光強度命令値Ｖ
ｉを較正済み入力光強度命令値Ｖｃに変換することによ
り行われる。これは変換関数Ｔ（ＴＶｉ＝Ｖｃ）を用い
て行われる。

【００３６】変換関数Ｔは、特定光度曲線と参照光度曲
線を用いて決定される。較正後、任意の入力光強度命令
値に対して較正された視覚システムでは、参照光度曲線
により規定される明るさと同じ明るさを持つイメージが
得られる。図１は、異なるクラスの視覚システム間での
特定光度曲線の不一致を示すグラフである。特に図１
は、３つの異なるクラスに対する特定光度曲線１１，１
２，１３を示す。各特定光度曲線は、同じ倍率レベル及
び光源を用いて生成された。図１に示すように、三角印
で示される視覚システムの第１のタイプ或いはクラスに
対する特定光度曲線１１は、入力光強度命令値に対して
非常に狭い有用な範囲をもつ。すなわち、周囲光の迷
光、ＣＣＤカメラの電子オフセットのため、入力光強度
命令値０では、出力光強度レベルが、例えば０から２５
５までのデジタル化された８ビットレンジ上で、約２０
の明るさを持つ。しかしながら、視覚システムの第１の
クラスに対する５％の入力強度命令値では、５０以上の
明るさをもち、一方、１０％以上の全ての入力光強度命
令値では、２５５の最大出力光強度で飽和される。

【００３７】これに対し、四角印により示される視覚シ
ステムの第２のタイプ或いはクラスでは、かなり強制さ
れているが、入力光強度命令値に有用な範囲をより広く
持つ。これは第２クラスの視覚システムでは、２０％以
下の入力光強度命令値に対して、特定光度曲線１２は、
非常に緩やかな傾斜をもつ。しかしながら、２０％〜４
０％の入力光強度命令値に対しては、特定光度曲線１２
は、非常に急な傾斜をもつ。しかも、４０％以上の入力
強度命令値に対しては、出力光強度値は、再び２５５の
最大出力光強度値で飽和される。菱形印で示される視覚
システムの第３のタイプ或いはクラスに対する特定光度
曲線１３は、第１の特定光度曲線１１及び第２の特定光
度曲線１２に比較し、曲線の大部分がより緩やかな傾斜
を持つ。さらに、第３の特定光度曲線１３は、入力光強
度命令値が約７５％〜８０％に達するまで、２５５の最
大出力光強度値に達しない。

【００３８】図１に示すような特定光度曲線１１，１
２，１３を持つ異なるタイプ或いはクラスの視覚システ
ムでは、これらの３タイプ或いはクラスのうちの、任意
の１つに対して書かれたある１つのパートプログラム
が、任意の別タイプ或いはクラスの視覚システム上で動
かない。例えば、もしある特定のパートプログラムが、
第２のクラスに対して書かれたのであれば、第２の特定
光度曲線１２を用いることにより、約２００の出力光強
度値が必要となり、このパートプログラムは約３０−５
０％の入力光強度命令値を含む。もし同じパートプログ
ラムが、第１のクラスの視覚システム上で動くと、３０
−３５％の入力光強度命令値で、２５５の最大出力光強
度値で飽和される。これに対し、もしこのパートプログ
ラムが、第３のクラス或いはタイプの視覚システム上で
動くと、３０−３５％間の入力光強度命令値で、約５０
の出力光強度値を生じる。

【００３９】したがって、このパートプログラムを、第
１のタイプ或いはクラスの視覚システム上で動かすと、
得られたイメージは、あまりに明る過ぎる。またこのパ
ートプログラムは、キャプチャーされたイメージの視覚
要素を適切に識別することができない。これに対し、こ
のパートプログラムを、第３のタイプ或いはクラスの視
覚システム上で動かすと、得られたイメージは露出不足
となり、このイメージの視覚要素を再び識別することが
できない。これらのケースでは共に、イメージの視覚要
素を適切に識別することができないので、パートプログ
ラムを適性に動かすことができない。

【００４０】図２は、同様の視覚システムに対して異な
る光学素子を用いたとき、或いは同じ光学素子を異なる
光学形態で用いたときの特定光度曲線の不一致を示すグ
ラフである。すなわち、同図に示される第１の特定光度
曲線１２は、１倍の倍率を用いて生成された。この倍率
は、初期の光学形態に初期設定の光学素子を用いるか、
或いは一組の光学素子を置くかのどちらかの一方により
得られる。また同図は、同じ視覚システムに対する第２
の特定光度曲線２２を示し、７．５より高い倍率を示
す。２番目の倍率は、より高倍率を与える異なる組の光
学素子を用いるか、或いは２番目に高い倍率及び光学形
態に１組の光学素子を置くかのどちらか一方により得ら
れる。

【００４１】視覚システムの第２のクラスに対する参照
光度曲線１２は、１の倍率を用いて、視覚システムの光
学系により生成された。これに対し、視覚システムの第
２のタイプに対する第２の特定光度曲線２２は、より多
くの平坦な傾斜を持つ。したがって、第１の参照光度曲
線１２では、この視覚システムが、１倍の倍率の光学形
態にあるとき、２０％の入力強度命令値で、５０の出力
光強度値が得られることを示す。第２の特定光度曲線２
２では、この視覚システムが、７．５倍の倍率の光学形
態にあるとき、入力強度命令値が３０−４０％になるま
で、５０の出力光強度値が得られないことを示す。しか
も、第２の特定光度曲線２２では、この視覚システム
が、約５０の明るさを得るためには、７．５倍の光学形
態にあるとき、４０％の入力強度命令値で駆動される必
要があるこを示す。第１の特定光度曲線１２は、この視
覚システムが、１倍の光学形態にあるとき、同じ４０％
の入力強度命令値で、２５５の最大出力光強度値が得ら
れることを示す。これに対し、第２の特定光度曲線２２
は、この視覚システムが７．５倍の光学形態にあると
き、入力光強度命令値が約９０％になるまでは、２５５
の最大出力光強度値に達しないことを示す。

【００４２】したがって、１倍の光学形態の視覚システ
ムに対して書かれたパートプログラムでは、もし所望の
出力光強度値が５０であれば、約２０％の入力強度命令
値が必要となる。しかしながら、もし同じパートプログ
ラムが、７．５倍の光学形態の視覚システム上で動かさ
れると、約２０％の入力強度命令値で、得られる出力光
強度値はかろうじて０より大きいので、光源は実質的に
照明を行わない。これに対し、５０％の明るさが必要な
パートプログラムに対しては、７．５倍の光学形態を用
いることにより、この視覚システムに対する入力強度命
令値は、約４０％になる。もしこのパートプログラム
が、１倍の光学形態の同じ視覚システム上で動かされる
と、出力光強度値は、約２５０となる。

【００４３】同じ光学素子或いは同じ光学形態を異なる
光源に用いるとき、同じ視覚システムに対する特定光度
曲線の間には、同様の不一致がある。面光源は一般に、
カメラとイメージされる被測定物の間に置かれ、面光源
からの光は、カメラから離れる方向の被測定物に照射さ
れる。したがって、カメラに達する光は、イメージされ
る被測定物から反射される必要がある。これに対し、ス
テージライトは、カメラ方向を直接照らす。

【００４４】この結果、一般に、これらの変数の種類の
ため、任意の入力光強度命令値に対して、異なる光源
は、同じ入力光強度命令値に対しても異なる応答をす
る。したがって、もし同じパートプログラムを、異なる
光源に対して同じ照明命令を用いて動かすのであれば、
異なる光源に対しては、特定光度曲線と参照光度曲線の
間で入力光強度命令値等の変換が必要である。図３は同
じ光学素子或いは形態を用いるとき、或いは同じ光源に
異なるバルブ或いはランプを使うときの同様の視覚シス
テムに対する特定光度曲線の不一致を示すグラフであ
る。特に同図に示すように第２のタイプの特定視覚シス
テムに対する特定光度曲線１２は、第１のバルブ或いは
ランプを用いたステージライト等の第１の光源と第１の
光学形態を用いて生成された。しかしながら、この特定
光度曲線３２は、第１の光学形態と第２のバルブ或いは
ランプを用いた同様の第１の光源を、第２のタイプと同
様の特定視覚システムに用いて生成された。

【００４５】任意の入力光強度命令値に対して、特定光
度曲線３２により示される第２のバルブ或いはランプに
比較し、特定光度曲線１２により示される第１のバルブ
或いはランプからは、より多くの光が、カメラに達す
る。したがって、任意の入力強度命令値に対して、特定
光度曲線１２の出力光強度値は、特定光度曲線３２の出
力光強度値よりも大きい。したがって、特定のバルブ或
いはランプの光源を用いて書かれたパートプログラムと
同じパートプログラムが、異なるバルブ或いはランプを
同じ光源に用いて動かされると、前記図１、図２ほど、
極端ではないが、多量の光或いは少量の光がカメラに達
する。

【００４６】図４には本発明の一実施形態にかかる出力
光強度較正装置を用いた視覚システムの概略構成が示さ
れている。同図に示す視覚システム１００は、視覚シス
テム構成部材１１０と、制御システム部１２０を含む。
視覚システム構成部材１１０は、中央に透明部１１２を
持つステージ１１１を含む。視覚システム１１０を用い
てイメージされる被測定物１０２は、ステージ１１１の
上に置かれる。光源（照明装置）１１５−１１８からの
光は、被測定物１０２を照明する。光源１１５−１１８
からの光は、被測定物１０２を照明した後、或いは被測
定物１０２を照明する前に、レンズ系１１３を通過し、
被測定物１０２のイメージを生成するカメラシステム
（光強度検出デバイス）１１４により集光される。被測
定物１０２を照明するのに用いられる光源は、リングラ
イト１１７或いはプログラムで制御できる光１１８、ス
テージライト１１５、同軸ライト１１６、表面光を含
む。

【００４７】カメラシステム１１４によりキャプチャさ
れたイメージは、信号線１３１を介して表示デバイス１
３２に出力される。同図に示されるように制御システム
部１２０は、コントローラ１２５と、入出力インタフェ
ース１３０と、メモリ１４０と、光度曲線生成器１５０
と、関数生成器１６０と、パートプログラム実行器１７
０と、入力光強度命令値変換器１８０と、電源（照明装
置）１９０を含む。これらの部材は、データ／制御バス
１３６を介して相互接続されているか、或いは直接接続
されている。カメラシステム１１４は、信号線１３１を
介して入出力インタフェース１３０に接続されている。
また、入出力インタフェース１３０には、信号線１３３
を介して表示デバイス１３２が接続され、また一又は二
以上の信号線１３５を介して一又は二以上の入力デバイ
ス１３４が接続されている。表示デバイス１３２と一又
は二以上の入力デバイス１３４は、パートプログラムを
見、作成し、修正するため、カメラシステム１１４によ
りキャプチャーされたイメージを見るため、及び／又は
視覚システム構成部材１１０を直接制御するために用い
られる。しかしながら、設定されたパートプログラムを
持つ完全に自動化された視覚システムでは、表示デバイ
ス１３２及び／又は一又は二以上の入力デバイス１３
４、対応する信号線１３３及び／又は１３５が省略可能
である。

【００４８】同図に示されるように、メモリ１４０は、
参照光度曲線部（参照関係記憶部）１４１と、特定光度
曲線部（特定関係記憶部）１４２と、変換参照用テーブ
ル記憶部１４３と、パートプログラム記憶部１４４と、
キャプチャーされたイメージ記憶部１４５を含む。参照
光度曲線部１４１は、一又は二以上の参照光度曲線（参
照関係）を記憶する。特に参照光度曲線部１４１は、異
なる光源に対して、それぞれ対応する参照光度曲線を記
憶することができる。本実施態様において、参照光度曲
線部１４１は、多くの異なる典型的な参照パーツの各光
源に対して、それぞれ光度曲線を記憶する、及び／又は
多くの異なる倍率に対して、それぞれ対応する参照光度
曲線を記憶することもできる。同様に、特定光度曲線部
１４２は、少なくとも１つの特定光度曲線を記憶する。
特に特定光度曲線部１４２は、各光源１１５−１１８に
対して、それぞれ対応する特定光度曲線（特定関係）を
記憶することができる。参照光度曲線部１４１と同様、
特定光度曲線部１４２は、多くの異なる倍率の各光源に
対して、それぞれ対応する特定光度曲線を記憶すること
もできる。

【００４９】変換参照用テーブル記憶部１４３は、少な
くとも１つの変換参照用テーブルを記憶する。特に変換
参照用テーブル記憶部１４３は、参照光度曲線部１４１
に記憶される参照光度曲線、及び特定光度曲線部１４２
に記憶される特定光度曲線の各ペアに対して、１つの変
換参照用テーブルを記憶する。パートプログラム記憶部
１４４は、視覚システム１１０の特定タイプのパーツに
対する動作制御に用いられる、一又は二以上のパートプ
ログラムを記憶する。イメージ記憶部１４５は、視覚シ
ステムを動作しているときにカメラシステム１１４を用
いてキャプチャーされたイメージを記憶する。

【００５０】光度曲線生成器１５０は、光度曲線生成命
令を受信している視覚システム１１０上で、コントロー
ラ１２５の制御の下、特定の光源及び／又は特定の被測
定物に対して、参照光度曲線或いは特定光度曲線のいず
れか一方を生成する。一般にユーザは、表示デバイス１
３２と、視覚システム１００を最初のセットアップをす
るときと、ユーザが視覚システムの再較正が必要である
と考えるときは必ず、光度曲線生成器１５０に光度曲線
生成を命令する信号を入力するため、一又は二以上の入
力デバイス１３４のうちの、少なくとも１つの入力デバ
イスを用いる。一般に光度曲線生成器１５０は、参照視
覚システムに対して参照光度曲線を生成するのに用いら
れる。参照視覚システムを用いて生成された参照光度曲
線は、メモリ１４０の参照光度曲線部１４１に記憶され
る。これに対し、光度曲線生成器１５０は、一般に視覚
システム１００に対して特定光度曲線を生成するのに用
いられる。特定光度曲線は、メモリ１４０の特定光度曲
線部１４２に記憶される。

【００５１】光度曲線生成器１５０が新しい特定光度曲
線を生成するのに用いられるときは必ず、変換参照用テ
ーブル生成器（関数決定部）１６０は、コントローラ１
２５の制御の下、特定光度曲線部１４２に記憶される新
しい特定光度曲線と、参照光度曲線部１４１に記憶され
る対応参照光度曲線のそれぞれに対して、新しい変換参
照用テーブルを生成する。この新しい各変換参照用テー
ブルは、変換参照用テーブル生成器１６０により、メモ
リ１４０の変換参照用テーブル部１４３の古い変換参照
用テーブルに上書き保存される。

【００５２】視覚システム１００が、パートプログラム
記憶部１４４のパートプログラムの実行を指示する命令
を受信すると、パートプログラム実行部１７０は、コン
トローラ１２５の制御の下、パートプログラム記憶部１
４４のパートプログラムの命令を読込み、読み込まれた
命令の実行を開始する。特にこの命令は、光源１１５−
１１８のうちの、１つの光源をつける、或いはその光源
を調整するコマンドを含む。特にこのコマンドは、入力
光強度命令値を含む。パートプログラム実行器１７０
は、光源の指示を受けると、入力光強度命令値変換器１
８０に入力光強度命令値を指示する。入力光強度命令値
変換器１８０は、コントローラ１２５の制御の下、その
指示に関係する光源の対応変換参照用テーブルを入力
し、入力光強度命令値を、較正済み或いは特定の入力光
強度命令値に変換する。この変換済み入力光強度命令値
は、識別された光源に対応する参照視覚システム光源
が、もし変換前の入力光強度命令値で駆動されたなら
ば、参照視覚システムのカメラシステムで得られるであ
ろう出力光強度に、カメラシステム１１４で得られる出
力光強度が、実質的に同じとなる強度命令値である。

【００５３】入力光強度命令値変換器１８０は、変換済
み入力光強度命令値を電源１９０に出力し、一方、パー
トプログラム実行器１７０は、駆動光源に関係する電源
に、コマンドを出力する。このとき、電源１９０は、信
号線の１つを介して光源１１５−１１８のうちの、１つ
の光源に電流信号を供給することにより、変換済み入力
光強度命令値に基づいて、識別された光源を駆動する。
これらの光源１１５−１１８のうちの、任意の１つの光
源は、複数の異なる有色光源を含む。例えばステージラ
イト１１５は、赤色光源、緑色光源、青色光源を含む。
ステージライト１１５の赤、青、緑の光源のそれぞれ
は、電源１９０により別個に駆動される。したがって、
ステージライト１１５の赤、青、緑色光源は、それぞれ
特定光度曲線を持つ。したがって、ステージライト１１
５の赤、青、緑光源は、それぞれ参照光度曲線と関数を
持つ必要がある。有色光源に対して参照光度曲線を持つ
ことは、さらに信頼性の高い有色照明を可能にし、また
別色或いは黒／白カメラを用いる量的な色の解析に有用
である。

【００５４】本実施形態にかかる光強度較正装置と方法
では、自動化されたプログラム操作を基本にしており、
視覚システム１００の手動或いは順次進行の操作中に、
照明の命令が、一或いは二以上の入力デバイス１３４を
介して手動的に指示されるときと実質的に同じ操作を行
う。表１は視覚システムのある特定のクラスに対する参
照光度曲線と、未較正の対応視覚システムの特定光度曲
線と、前記参照光度曲線による較正後の同じ視覚システ
ムの特定光度曲線を示す。

【００５５】

【表１】 入力光設定 参照光度曲線 較正前特定光度曲線 差 較正後特定光度曲線 差 グレーレベル グレーレベル グレーレベル 0 12.5 12.5 0 l2.5 0 10 12.8 12.9 1 12.8 0 20 14.6 14.1 3 14.4 -1 30 21.2 23.0 8 20.9 -1 40 34.8 39.3 l3 34.8 0 50 59.1 67.6 14 60.1 2 60 96.3 110.6 15 95.3 -1 70 148.1 l69.8 l5 l49.1 1 80 216.8 247.5 14 220.8 2 90 254.3 255.0 - 255.0 - 100 255.0 255.0 - 255.0 -

【００５６】同表より明らかなように、照明特性の較正
前、特定光度曲線と参照光度曲線の明るさは、最大で１
５％の差があるのに対し、照明特性の較正後、特定光度
曲線と参照光度曲線の明るさは、最大で２％の差とな
る。参照光度曲線と特定光度曲線は、測定された出力光
強度Ｉと入力光強度命令値Ｖｉとの関係を規定してい
る。光度曲線を得るために、各入力光強度命令値Ｖｉ
は、視覚システムのカメラシステムにより測定された出
力光強度Ｉｉを与える。この測定は、カメラシステムの
全視野より小さいある領域から得られ、イメージの明る
さとして参照される。このイメージの明るさは、イメー
ジのウインドウの平均グレーレベルとして測定される。
ウインドウサイズとウインドウ位置の両者は、測定され
たグレーレベルに影響を及ぼす。

【００５７】６４０×４８０ピクセルのイメージディメ
ンションを持つカメラシステムに対しては、いくつかの
ウインドウサイズが、平均的なグレーレベルを測定する
のに用いられる。ウインドウサイズは、５１×５１ピク
セル、１０１×１０１ピクセル、１５１×１５１ピクセ
ル、２０１×２０１ピクセル、２５１×２５１ピクセル
を含む。このウインドウは、その中心に対して対称とな
るように、奇数の段×列のピクセルを持つ。

【００５８】図５は前記各ウインドウサイズについて、
カメラシステムの出力光強度値を、入力光強度命令値の
可能範囲内で示す。同図に示されるように各ウインドウ
サイズの光度曲線に大差はない。しかしながら、５１×
５１ピクセルのウインドウのような、小さなウインドウ
のグレーレベルでは、カメラシステムの全視野の明るさ
に、重大な不均一があると、イメージの平均的なグレー
レベルの典型例とはならない。本実施態様においては、
１５１×１５１ピクセルのウインドウが、ウインドウサ
イズとカメラの視野の間に適切なバランスを与えるので
用いられる。

【００５９】上述のようにイメージの明るさは、均一で
なくてもよい。この場合、イメージの最も明るい部分
は、イメージの中心でなくてもよい。本実施態様におい
ては、光度曲線上の粗い部分での明るさの不均一の影響
を低減するため、イメージの一番明るい位置に中心が置
かれたウインドウが用いられる。参照光度曲線は、任意
の較正済み視覚システムに従うようにカーブさせたモデ
ル光度曲線である。本実施態様においては、視覚システ
ムの全クラスと、例えばステージライト、同軸ライト、
リングライト、及び／又はプログラム化できるリングラ
イトのような光源の全タイプに対して、同じ参照光度曲
線を用いることにより、較正装置と方法を簡素化でき
る。本実施態様においては、任意の光源を持つ視覚シス
テムでは、同じ光源特性が得られる。

【００６０】しかしながら、本実施態様においては、異
なるクラス、異なる光源をもつ視覚システム間での本質
的な相違を考慮すると、１つの参照光度曲線を用いるこ
とは、好ましくない。本実施態様において、１つの参照
光度曲線を用いることは、複数のクラスの視覚システム
の照明性能に悪影響を及ぼす。異なる光源をもつ視覚シ
ステムに対して、同じ参照光度曲線を設定することは、
常に最も明るイメージを生じるステージライト等の光源
の照明性能に悪影響を及ぼす。したがって、本実施態様
において、異なる参照光度曲線は、各クラスの視覚シス
テムと、このクラスの視覚システムの各光源に対して用
いられる。これは、全ての光源の照明特性が、同じモデ
ル、同じ装置上では、同じになることを保証する。さら
に、光源に４分円を持つプログラム化できるリングライ
トを用いるとき、同じ入力光強度命令値に対して、各４
分円では、同じ明るさのイメージが得られると仮定され
るので、各４分円に対しては、同じ参照光度曲線を用い
る。

【００６１】しかしながら、同じクラスの各光源に対し
て、固有の参照光度曲線を用いることは、そのクラスの
全ての倍率に対して、１つの参照光度曲線を持つことを
含む。本実施態様において、参照光度曲線は、デフォル
トの倍率を用いて規定された。例えば２．５Ｘの倍率を
持つデフォルトのレンズシステムを用いて製造された視
覚システムのある特定のクラスに対しては、２．５Ｘの
倍率が、デフォルトの倍率として用いられる。しかしな
がら、例えば１Ｘ等の低倍率を用いることにより、照明
装置の全てに用いることができるので、より良い較正を
行うことができる。視覚システムのある特定のクラスの
参照光度曲線の全てに対して、ある１つの倍率を用いる
ことにより、そのクラスの異なる視覚システム上では、
その倍率で同じ照明特性が得られることを保証する。

【００６２】上述のように、各参照光度曲線は、特定の
光源の全照明パワーを利用するべきであり、これによ
り、できる限りコントラストが良い、すなわち広いグレ
ーレベル範囲を持つイメージが得られる。これらの要求
を考慮に入れると、各参照光度曲線は、以下に示すよう
な特性を持つ。

【００６３】１．参照光度曲線は、入力光強度命令値が
少なくとも９０％になるまで最大の明るさ値、すなわち
飽和状態に達するべきではない。理想的には参照光度曲
線は入力光強度命令値の可能な全範囲内で飽和状態に達
しない。 ２．極端な末端を除いて可能な限りの広範囲にわたり、
照明特性は、参照光度曲線が異なる入力光値に対して異
なる明るさ値を持つことを防いでもよい。すなわち、も
し複数の入力光強度命令値で、同じ明るさ値を示す１つ
の出力光強度値を生じるのであれば、このような参照光
度曲線の有用性は、前述のような同じ出力光強度値を生
じる曲線部分では低減される。 ３．入力光設定の範囲は、出力光強度の広い範囲をカバ
ーすべきである。もし参照光度曲線が出力光強度の広範
囲をカバーしないと、優れたコントラストを持つイメー
ジを得るのが困難となる。

【００６４】一方、図１は第１の要求を満たさない３つ
の光度曲線を示し、図６は第１の要求を満たす１つの光
度曲線を示す。第１の要求は、もし飽和入力光強度命令
値Ｖｓａｔで参照光度曲線が最大の明るさ２５５に達す
ると、その入力光強度命令値Ｖｓａｔは、１００％より
かなり小さく、この状態では、飽和入力光強度命令値Ｖ
ｓａｔより大きい任意の入力光強度命令値Ｖｉであって
も、較正することができない、というものである。図７
は、第２の要求を満たさない参照光度曲線の一例を示
す。同図に示すような参照光度曲線では、０％−２０％
の入力光強度命令値の全てに対して、ほぼ同様の１５の
出力光強度値が得られる。さらに出力光強度値の範囲
は、１５−２３と狭い。したがって、この参照曲線を用
いた較正では、優れたイメージが得られる可能性は低い
ものとなる。

【００６５】上述のように、異なる光源からは、異なる
タイプの光度曲線が得られる。もし光度曲線が、カメラ
の視野内に同じ被測定物を置くことなく、測定される
と、得られた光度曲線は、前述のような参照光度曲線に
対する第１〜第３の要求を満たさない。これは、第１〜
第３の要求を満たす光度曲線を得るために、ステージと
カメラ間に光学式被測定物を置くことにより解決するこ
とができる。しかしながら、被測定物の役割は、異なる
光源に対してそれぞれ異なる。例えば本実施態様にかか
る視覚システムにおいて、ステージライトは、透過光の
強度を弱める被測定物を必要とする。これに対し、同軸
ライトは、反射光の強度を弱める被測定物を必要とす
る。ステージライト及び同軸ライト、並びにリングライ
ト及びプログラム化できるリングライトは、あらゆる方
向のリングライト或いはプログラム化できるリングライ
トからの反射光を集める被測定物を必要とする。

【００６６】さらに、各光源に対して複数の被測定物を
用いることが必要、或いは好ましい。もし入力光設定の
全範囲に対して、被測定物が１つだけ用いられるのであ
れば、その被測定物は、光源からの光を大幅に低減して
もよい。この結果、複数の入力光強度命令値は、同じ出
力光強度を持ってもよい。この場合、得られた参照光度
曲線は、前述のような参照光度曲線に対する第２の要求
を満たさない。表２は、日本の株式会社ミツトヨにより
製造された視覚システム、ＱｕｉｃｋＶｉｓｉｏｎシリ
ーズのＱＶ２０２ーＰＲＯモデルにおいて、２．５Ｘレ
ンズに対して第１〜第３の要求を満たす参照光度曲線を
得るのに用いることができる被測定物を示す。

【００６７】

【表２】 ステージライト 同軸ライト プログラム化できるリングライト 上、下、右 ＮＤフィルタ スペクトラロン２％ スペクトラロン９９％

【００６８】同表より明らかなように、視覚システムの
全クラスと全光源は、異なる被測定物を必要としてもよ
いことが理解される。ステージライトに対する参照光度
曲線の測定は、０．１、１、２、３の出力光強度を持つ
ニュートラルな密度フィルタを用いる。スペクトラロン
（Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ）は、拡散反射材料であり、２
％−９９％の範囲内で異なる反射率をもつ。スペクトラ
ロン２％は、６００ｎｍで２％の拡散反射得率をもつ。
スペクトラロン９９％は、６００ｎｍで９９％の拡散反
射率をもつ。

【００６９】ステージライトに対する参照光度曲線の測
定は、最低入力光強度命令値と０．１の光学強度を持つ
ニュートラルな密度フィルタを用いて始めた。出力光強
度値を飽和させる入力光強度命令値で、０．１の光学濃
度を持つニュートラルな密度フィルタ（ＮＤフィルタ、
灰色フィルタ）を用いるとき、測定は、０．１の光学濃
度を持つニュートラルな密度フィルタを用い続ける。出
力光強度値を飽和させる入力光強度命令値で、１の光学
濃度を持つニュートラルな密度フィルタを用いるとき、
測定は、２の光学濃度を持つＮＤフィルタを用い続け
る。このプロセスは、入力光強度命令値の全範囲が測定
されるまで、より高い光学濃度を持つフィルタを用い続
ける。

【００７０】表３はステージライトに対して好適な参照
光度表の一例を示す。同表は、（Ｖｉ, ＯＤｉ, Ｉｉ）
の３つの項目より構成されている。ここで、Ｖｉは、入
力光強度命令値であり、ＯＤｉは、入力光強度命令値Ｖ
ｉに用いられるフィルタの光学濃度であり、Ｉｉは、入
力光強度命令値Ｖｉに対する出力光強度である。

【００７１】

【表３】 Ｖ ＯＤ Ｉ Ｖ ＯＤ Ｉ 0 0.1 25 0.6 1.0 175 0.1 0.1 45 0.7 1.0 230 0.2 0.1 105 0.8 2.0 225 0.3 0.1 155 0.9 2.0 240 0.4 0.1 220 1.0 3.0 230 0.5 1.0 100

【００７２】同軸ライトに対して、参照光度曲線の測定
は、最低入力光強度命令値で被測定物を用いることなく
始めた。被測定物を用いないとき、出力光強度値を飽和
させる入力光強度命令値で、測定では、スペクトラロン
２％を用い続ける。また、よりスムースな参照光度曲線
を得るためには、例えばスペクトラロン１０％、２０％
などの複数の被測定物を用いることが好ましい。Ｅｄｍ
ｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製、部品ナンバＨ４５６
５５等のすりガラスは、被測定物としてスペクトラロン
２％の代わりに用いることができる。このすりガラスの
性能は良くないが、非常に安い。

【００７３】同軸ライトに対して、第２の要求は満たさ
れない。光のたった２％しか反射しない被測定物を用い
ても、出力光強度は６０％の入力光強度命令値で飽和し
てしまう。効果を試験するため、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅか
ら得たスペクトラロン３．７％が用いられた。同軸ライ
トに対する参照光度表は、（Ｖｉ，Ｆｉ，Ｉｉ）の３つ
の項目より構成されていることが好ましい。ここでＶｉ
は、入力光強度命令値、Ｆｉは、入力光強度命令値Ｖｉ
に対して用いられるフィルタ、すなわち被測定物なし或
いはスペクトラロン２％のための用いられるフィルタで
ある。

【００７４】Ｉｉは、入力光強度命令値Ｖｉに対する出
力光強度である。リングライトに対する参照光度曲線の
測定は、最低の入力光強度命令値でスペクトラロン９９
％を用いて始めた。スペクトラロン９９％を用いるとき
に出力光強度値を飽和する入力光強度命令値で、この測
定は、被測定物を用いずに続ける。スペクトラロン９９
％に代えて、Ｅｄｍｕｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製、
部品ナンバＨ４３７１８等のオパール散乱ガラスを用い
ることができる。オパール散乱ガラスは、スペクトラロ
ン９９％に比較し安く、同じ性能を持っている。しかし
ながら、オパール散乱ガラスは、技術上の仕様を持って
いない。すなわち、オパール散乱ガラスの較正データが
ない。出力光強度値を飽和する例えばスペクトラロン９
９％, スペクトラロン７５％，スペクトラロン５０％等
を用いることにより、よりスムースな参照光度曲線を得
るためには、複数の被測定物を用いることが好ましい、
ということが理解される。

【００７５】リングライトに対して好適な参照用光度テ
ーブルは、（Ｖｉ，Ｆｉ，Ｉｉ）の３つの項目より構成
されている。ここで、Ｖｉは入力光強度命令値である。
Ｆｉは、入力光強度命令値Ｖｉ、すなわち被測定物なし
或いはスペクトラロン９９％に対して用いられるフィル
タである。Ｉｉは、入力光強度命令値Ｖｉに対する出力
光強度である。

【００７６】ある光源に対する参照光度曲線は、その他
の光源とは無関係に得られる。すなわち、その他の光源
は消されている。参照光度曲線は、一回だけ測定され
る。参照光度曲線が一回測定されると、その測定データ
は、上述した表形式書式で記憶され、測定済み参照光度
曲線データは、視覚システムのメモリに記憶される。視
覚システムを較正するため、特定光度曲線は、較正が必
要とされる視覚システムの全ての光源に対して測定され
る。ある光源の特定光度曲線は、その他の光源とは別に
得られる。すなわちその他の光源は、消されている。あ
る参照光度曲線を得るために用いられる同じ倍率、同じ
被測定物が、対応特定光度曲線を得るために用いられる
必要がある。特定光度曲線は、その視覚システムが較正
される度に再測定する必要がある。ユーザは、古い光源
に対しては、より頻繁に照明特性の較正を行ってよい。
一度、特定光度曲線が測定され、該測定された特定光度
曲線データは、前述のような表形式で視覚システムのメ
モリに記憶される。

【００７７】ある特定の視覚システムに対して特定光度
曲線、或いは複数の曲線が測定され、或いは再測定さ
れ、またその視覚システムのメモリに記憶された後、そ
のクラスの視覚システムに対して参照光度曲線を用いる
ことにより、較正された１つの光源、或いは複数の光源
は、変換関数Ｔを決定することにより較正される。変換
関数Ｔは、ある特定の視覚システムのある特定の光源に
対して参照光度曲線に相関して定義された入力光強度命
令値を、その特定の視覚システムと光源に相関して定義
された入力光強度命令値に変換する。

【００７８】ある特定視覚システムのある特定光源に対
して、もし参照光度曲線が Ｒ（ｘ）＝ｙ， ならば、ここで、Ｒは、参照光度曲線関数である。ｘ
は、参照入力光強度命令値、０＜ｘ＜１ ｙは、参照出力光強度、０＜ｘ＜２５５。またその光源
の特定光度曲線は Ｓ（ｘ）＝ｙ’， である。ここで、Ｓは、特定光度曲線関数である。ｘ
は、参照入力光強度命令値、０＜ｘ＜１、ｙ’は、特定
出力光強度、０＜ｙ´＜２５５である。

【００７９】このとき、視覚システムの光源は、以下に
示すような変換関数Ｔにより較正される。 Ｔ（ｘ）＝ｘ’ かつ Ｓ（ｘ’）＝ｙ ここで、ｘは、参照入力光強度命令値、０＜ｘ＜１、ｘ
´は、特定入力光強度命令値、０＜ｘ´＜１、ｙは、参
照出力光強度、０＜ｙ＜２５５である。

【００８０】参照出力光強度、或いは明るさ、照明装置
の分析によるｙを、再び再現することは不可能である。
すなわち、特定の入力光強度命令値ｘ’は、特定の入力
光強度命令値ｘ’を用いて特定の光源を駆動するときに
は存在しないかもしれず、ある特定光度曲線は、参照出
力光強度、或いは明るさｙを生じる。したがって、変換
関数Ｔにおいて、誤差の許容範囲は、許容誤差ｅを用い
て設定される。この場合、視覚システムの光源は、以下
に示すような変換関数Ｔを決定することにより較正され
る。

【００８１】Ｔ（ｘ）＝ｘ’ かつ Ｓ（ｘ’）＝（ｙ±ｅ） 変換関数Ｔの計算が、数学的に不可能なときもある。こ
れは特定光度曲線が参照光度曲線により確立された明る
さレベルに達しないときに起こる。これは特定光源があ
まりに暗い、或いは視覚システムのレンズシステム、及
び／又はカメラシステムの光学システムのミスアライメ
ントがあるときに生じる。

【００８２】変換関数Ｔは、オフライン決定であり、視
覚システムが較正される度に決定される。変換関数Ｔ
は、入力光設定を変換するのにランタイムでの実行時に
用いられる。変換関数Ｔは、共にデフォルトの倍率で得
られた参照光度曲線と特定光度曲線を用いて計算され
る。しかしながら、変換関数Ｔは、倍率を考慮せずに用
いられる。したがって、変換関数Ｔは、異なる倍率のシ
ステム間では、同じ照明特性を保証しない。変換関数Ｔ
は、同じクラスの異なる視覚システム間であっても、同
じ倍率では、同じ照明特性を保証する。表４は、異なる
倍率、異なる視覚システムに対して、同じ変換関数Ｔを
用いた結果である。

【００８３】

【表４】 装置Ａ 装置Ｂ 装置Ａ 装置Ｂ レンズ１Ｘ レンズ１Ｘ レンズ３Ｘ レンズ３Ｘ 明るさ 明るさ 明るさ 明るさ 光入力値３０％ １５０ １５０ １００ １００

【００８４】図８は本発明の一実施形態にかかる光度曲
線の生成方法を概説するフローチャート示す。同図に示
されるステップは、参照視覚システムに対して参照光度
曲線を生成するときと、較正される視覚システムに対し
て特定光度曲線を生成する（特定関係決定工程）ときに
用いられる。いずれの場合も、ステップ１００において
始まり、制御がステップ１１０に続く。ここで、ある特
定の被測定物が視覚システムの視野内に置かれる。次に
ステップ１２０においては、現在の入力光強度命令値
が、ある初期値に設定される。初期値は通常０、すなわ
ち光源は消されている。次にステップ１３０において
は、光度曲線が生成される光源は、現在の入力光強度命
令値で駆動される。次に制御はステップ１４０に続く。

【００８５】ステップ１４０においては、光源が駆動さ
れ、該光源からの光が光学素子を介して視覚システムの
カメラの視野領域に達するときの出力光強度が測定され
る。次にステップ１５０において、現在の入力光強度命
令値と測定された出力光強度は、参照用テーブルに記憶
される。次にステップ１６０において、現在の入力光強
度命令値が最大入力光強度命令値より大きいか否かの判
定を行う。もし小さければ、制御はステップ１７０に続
く。それ以外の場合は、制御がステップ１８０にジャン
プする。ステップ１７０において、現在の入力光強度命
令値は、増分値により増加される。もし測定された出力
光強度値が、例えば飽和値或いは飽和に近づく値のよう
な、設定済み飽和値の閾値の範囲を外れるならば、視覚
システムの視野内に、次の適当な被測定物が現在の被測
定物の代わりに置かれる。測定された出力光強度値が飽
和に近づく値に達するか否かの判定は、測定された出力
光強度値が飽和値の所定の閾値内か否かの判定を含む。
次に制御は、ステップ１３０に戻る。これに対し、ステ
ップ１８０において、光度曲線の生成方法は終わる。

【００８６】図９には本発明の一実施形態にかかる、特
定視覚システムの特定光源に対して参照光度曲線及び特
定光度曲線を基に変換関数を生成する方法（関数決定工
程）のフローチャートが示されている。ステップ２００
において始まり、制御はステップ２１０に続く。ここ
で、較正される特定の視覚システムの光源が選択され
る。次にステップ２２０においては、特定視覚システム
の選択された光源に対応する設定済み参照光度曲線が識
別される。次にステップ２３０においては、特定視覚シ
ステムの選択された光源から生成された設定済み特定光
度曲線が識別される。次に制御は、ステップ２４０に続
く。

【００８７】ステップ２４０においては、現在の入力光
強度命令値が初期値に設定される。次に、ステップ２５
０においては、選択された光源の現在の入力光強度命令
値に対する参照光度曲線の出力光強度が、識別された参
照光度曲線から決定される。次に、ステップ２６０にお
いては、測定された出力光強度が得られる選択済み光源
に対して、識別された特定光度曲線の入力光強度命令値
が、少なくとも選択された許容誤差範囲内で、識別され
た特定光度曲線に基づいて決定される。次に、制御はス
テップ２７０に続く。

【００８８】ステップ２７０においては、現在の入力光
強度命令値と、選択された光源に対して識別された特定
光度曲線の設定済み入力光強度命令値が、変換関数参照
用テーブルに記憶される。次に、ステップ２８０におい
ては、現在の入力光強度命令値が最大入力光強度命令値
より大きいか否かの判定が行われる。もし現在の入力光
強度命令値が最大入力光強度命令値より大きければ、制
御はステップ３００にジャンプし、それ以外では、制御
は、ステップ２９０に続く。ステップ２９０において
は、現在の入力光強度命令値を増分値により増加させ
る。制御はステップ２５０に戻る。これに対し、ステッ
プ３００においては、その光源に対する変換関数の生成
方法を終える。

【００８９】本実施態様において、照明特性が較正され
た全ての光源は、参照光度曲線に対応する照明が得ら
れ、その参照光度曲線は、視覚システムのクラスの最も
暗い照明に基づいている。したがって、より明るい、ど
のような光源或いはバルブであっても、最も暗い光源或
いはバルブの最大出力光強度に適合させることができ
る。より低パワーの光学素子と光学形態は、より多くの
光を集めるだけでなく、光の吸収が少ない。すなわち、
より低パワーの光学素子と光学形態は、多くのイメージ
をキャプチャーする。したがって、より低パワーの光学
素子と光学形態では、本質的に、駆動された特定光源か
らの有効な光を、十分にキャプチャーする。さらに、よ
り高パワーの光学素子と光学形態では、多くの光を吸収
する。したがって、より高パワーの光学素子と光学形態
では、集光率が低いばかりでなく、実際に集光された光
量より少量の光を透過する。

【００９０】より高パワーの光学素子と光学形態を用い
ることは、参照光度曲線の傾きを非常にフラットにす
る。したがって、このようなフラットな参照光度曲線を
基に、出力光強度に対応する１つの特定の入力光強度命
令値を選択することは困難である。より低パワーの光学
素子と光学形態では、駆動された特定光源からの光をよ
り多く集め、光の吸収も少ないので、カメラシステムを
飽和しやすい。また、隣接する２つの入力光強度命令値
に対応する各出力光強度値の間に、非常に大きな差を生
じるので、光度曲線の傾きが急勾配となる。

【００９１】したがって、参照光度曲線及び特定光度曲
線を生成するのに用いられる特定の光学素子と光学形態
のパワーは、変換関数の有用性に顕著に影響を及ぼす。
較正イメージの最も明るい領域を選択することが一般に
好ましい。多くの理由により、最も明るい領域が選択さ
れる。第１は、照明特性の不一致の影響を受け難い最も
明るい領域を選択することである。任意の２つの視覚シ
ステム、光学素子同士でも同一に位置合わせできないの
で、照明特性の不一致が起こるかもしれない。実際、ど
のような特定視覚システムの光学であっても、完全には
位置合わせできないかもしれない。例えば、同軸ライト
源に対して、同軸ランプを同一の光軸上で位置合わせで
きないかもしれない。イメージの明るさの不一致は、そ
の多くは光学素子に原因があるけれども、その他の原因
としては、光源の不一致にあるかもしれない。例えばカ
メラシステムは、電荷結合素子（ＣＣＤ）が多用され
る。このＣＣＤは、垂直或いは水平方向の応答勾配を持
つ。較正イメージの最も明るい領域が選択されると、こ
の応答勾配と明るさの不一致の影響が大幅に低減され
る。

【００９２】さらに、較正イメージの領域を選択するた
め、いくつかの異なる方法を選択することができる。前
述のように、ある１つのウインドウは、較正イメージの
最も明るいスポットに焦点合わせできる。或いはある１
つのウインドウは、較正イメージ内の特定スポットに固
定される。これは、測定イメージの最も明るい領域が特
定の位置にあることがわかっているが、その最も明るい
領域の正確な位置が分からないときに有用である。較正
イメージの最も明るい領域を測定すると、多くの時間と
計算量が必要となる。一方、もし較正イメージの最も明
るい領域が、較正イメージの固定位置に位置することが
分かっていると、最も明るいスポットを含むことことに
より、本質的に、確信のあるウインドウを選択すること
が可能になる。同時に、このような固定ウインドウを用
いることにより、最も明るいスポットを正確に測定し、
またその最も明るいスポットの上にウインドウの中心を
置くのに必要な時間と計算量を低減することができる。

【００９３】さらに、ある１つの固定ウインドウを用い
るより、較正イメージを細分化した複数のウインドウを
用いることができる。例えば較正イメージの四隅上に焦
点を合わせた４つのウインドウを用いることができる。
この場合、４つのウインドウの平均出力光強度値は、測
定された出力光強度値として用いられる。ある１つの出
力光強度値を測定するための複数ウインドウを結合させ
るためには、平均値ではなく、任意の別の周知或いは後
に得られた統計パラメータが用いられる。上述のよう
に、変換関数Ｔは、特定の視覚システムに対する出力光
強度が参照光度曲線の出力光強度に厳密に従うように、
特定の視覚システムに対して特定の入力光強度命令値を
調整する。しかしながら、参照光度曲線は、それ自身が
特に直感的でなくてもよい。したがって、変換関数及び
／又は参照光度曲線は、参照入力光強度命令値と参照出
力光強度の間に所望の関数を与える参照光度曲線に、所
望の出力光強度のマッピングを行うために用いられても
よい。したがって、参照光度曲線及び／又は変換関数
は、線形関数、或いは対数関数等、或いは人間心理学と
視覚認知の観点から、出力光強度を入力光強度命令値の
より直感的な関数にする所望の関数上に重ねてもよい。

【００９４】同軸ライトを用いて上述したように、入力
光強度命令値の範囲を著しく広げる非飽和領域を見つけ
ることは、困難である。この問題を解決するためには、
経験的ではなく数学的に、視覚システムの光学系につい
ての仮定を行うことにより、関数を変換、或いはマッピ
ングすることが有効である。したがって、全ての参照光
度曲線に対応する範囲に参照光度曲線のある一部分のみ
に対応する単一の被測定物を用いることにより、光学系
の倍率と反射率についての仮定に基づいて、その非飽和
領域を推定することが可能となる。上述のように、異な
る倍率レベルでは、常に異なる参照光度曲線が得られ
る。本実施態様においては、これを扱うため、参照光度
曲線及び特定光度曲線を生成するときと、変換関数を生
成するときは、ある１つのデフォルト倍率レベルを用い
る。さらに上述のように、参照光度曲線及び特定光度曲
線は、異なる倍率レベルに対して生成できる。しかしな
がら、光度曲線の更なる組合せを生成する必要はない。

【００９５】さらに、与える倍率レベルの変更による補
償は、任意の入力光強度命令値を掛けることにより、よ
り厳密な方法で行われる。しかしながら、この厳密な計
算方法は、必ずしも良いイメージを作るとは限らない。
一方、初期の倍率レベルの明るさに基づく２番目の変換
では、現在の倍率レベルで、従来の倍率レベルと同じ明
るさが得られる。上記のように概説された較正方法は、
ある１つの色を持つ光源に基づいている。したがって、
もし光源が、異なる波長の光を出射する複数の出射器
（有色光出射素子）を持つ固体光源等の有色光源を二以
上備えるのであれば、異なる参照光度曲線と特定光度曲
線は、各色に対して生成される。したがって、異なる較
正テーブルは、各色に対して生成される。

【００９６】本実施態様において、参照光度曲線は、フ
ァイルに参照光度曲線を表形式で記憶するパートプログ
ラムを用いて得られる。参照光度曲線を生成するため、
各入力光度命令値に対して、出力光強度は、イメージの
最も明るい位置の上に中心が置かれた１５１×１５１ピ
クセルのウインドウ内の平均的なグレーレベルとして測
定される。本実施態様において、被測定物は１つのみ、
倍率は２．５Ｘのみが用いられる。本実施態様におい
て、参照光度曲線を得るため、ランプのサンプルの中か
ら、最も暗いランプが用いられる。表５に、ファイルに
表形式で記憶される参照光度曲線の一例を示す。

【００９７】

【表５】 入力光設定 明るさ 入力光設定 明るさ 0.00 14.9 0.55 60.9 0.05 14.9 0.60 69.1 0.10 15.2 0.65 82.3 0.15 16.1 0.70 94.1 0.20 18.6 0.75 106.7 0.25 21.7 0.80 121.0 0.30 24.9 0.85 132.7 0.35 30.6 0.90 152.1 0.40 36.7 0.95 167.6 0.45 43.6 1.00 184.7 0.50 51.5

【００９８】特定光度曲線は、参照光度曲線と同様に得
られる。したがって、本実施態様においては、ある１つ
のパートプログラムが、異なる入力光強度命令値で、イ
メージの出力光強度、或いは明るさを測定するために用
いられる。イメージの出力光強度或いは明るさは、イメ
ージの最も明るい位置の上に中心が置かれた１５１×１
５１ピクセルのウインドウの平均グレーレベルとして測
定される。表６に、ファイルに表形式で記憶される特定
光度曲線の一例を示す。なお、表６はある未較正の視覚
システムの特定光度曲線である。

【００９９】

【表６】 入力光設定 明るさ 入力光設定 明るさ 0.00 14.9 0.55 108.2 0.05 14.9 0.60 128.0 0.10 15.2 0.65 157.6 0.15 16.3 0.70 183.8 0.20 20.1 0.75 213.0 0.25 25.7 0.80 244.0 0.30 31.7 0.85 255.0 0.35 44.1 0.90 255.0 0.40 56.9 0.95 255.0 0.45 71.5 1.00 255.0 0.50 87.6

【０１００】表５に示される参照光度曲線と表６に示さ
れる特定光度曲線を用いることにより、変換関数Ｔが決
定された。表７に、ファイルに表形式で記憶される変換
関数Ｔの一例を示す。

【０１０１】

【表７】 入力光設定 較正された入力光設定 入力光設定 較正された入力光設定 0.00 0.00 0.55 0.41 0.05 0.05 0.60 0.44 0.10 0.10 0.65 0.48 0.l5 0.14 0.70 0.52 0.20 0.18 0.75 0.55 0.25 0.21 0.80 0.58 0.30 0.24 0.85 0.61 0.35 0.29 0.90 0.64 0.40 0.32 0.95 0.67 0.45 0.35 1.00 0.70 0.50 0.38

【０１０２】各光源に対しては、異なる変換関数参照用
テーブルが用いられる。したがって、視覚システムに対
して複数の光源があるのと同様、多くの変換関数参照用
テーブルがある。各変換関数参照用テーブルは、異なる
ファイルに記憶される。本実施態様において、参照光度
曲線は、多くの視覚システムの統計学上の解析、或いは
視覚システムと光学シミュレーションの十分な設計情報
に基づいて生成できる。したがって、参照光度曲線が、
視覚システムの光強度検出デバイスにより検出された出
力光強度と、参照視覚システムの光源を駆動するのに用
いられた入力光強度命令値を表している限り、参照光度
曲線を生成するために、任意の周知、或いは後に開発さ
れた方法が用いられる。

【０１０３】本実施態様にかかる光強度較正装置及び方
法が実験的に試験されたとき、従来の装置及び方法は、
各光源に対して１つの参照用テーブルを読み込む毎に修
正された。本実施態様では、これらの値を光制御システ
ムに送信する前に、入力光設定を較正された光設定に変
換するため、参照用テーブルを用いる。例えば表７の参
照用テーブルを用いることにより、ユーザが入力光設定
を０．８に設定すると、本実施形態では、制御システム
部にこの設定値を送信する前に、０．５８に変換する。
例えば０．１２等のある入力光強度命令値に対しては、
参照用テーブルではなく、本実施形態では、較正値を計
算するために線形補間法を用いる。本実施形態にかかる
光強度較正装置と方法は、照明特性が較正された照明装
置を視覚システムに備えることができる。すなわち、較
正済み視覚システムでは、同じ装備の視覚システムに対
して、同じ入力光強度命令値の下で、同じ明るさを持つ
イメージが得られる。この較正は、参照光度曲線と呼ば
れる設定済み照明特性を用いることにより行われる。較
正済み視覚システムでは、特定の照明特性を、この参照
光度曲線の照明特性と同じに修正する。

【０１０４】本実施態様において、異なる参照光度曲線
は、視覚システムの全クラスの全光源に対して設定され
る。しかしながら、本実施形態にかかる光強度較正装置
と方法は、汎用性があり、また視覚システムの異なるク
ラスに対して同じ参照光度曲線を持つ等の別の光学形態
が可能である。この光学形態では、２つの異なるクラス
の視覚システムを持ち、これらの視覚システム上でパー
トプログラムを動かしたいユーザに対しては有用であ
る。参照光度曲線は、最も弱い照明装置を持つクラスの
視覚システム上で測定されることが重要である。したが
って、異なるクラスの視覚システムに対して、ある１つ
の参照光度曲線を持つことは、より強い照明装置を持つ
クラスの視覚システムの照明性能に悪影響を及ぼす。参
照光度曲線は、ある特定の視覚システムから生成され
る。この場合、参照光度曲線は、ある特定の視覚システ
ムを外部の参照視覚システムの入力光強度命令値に強制
的に従わせるためには用いられない。むしろ、この場合
の参照光度曲線は、特定の時間での特定の視覚システム
の照明特性を示す。

【０１０５】特定の視覚システムに対して、このような
参照光度曲線を生成する時間は、あるパートプログラム
が特定の視覚システムで用いられる前につくられる。こ
の特定の視覚システムに対して生成された参照光度曲線
に対しては、時間を経て特定の視覚システムを較正する
ことにより、またより頻繁に再較正することにより、そ
の特定の視覚システムの照明特性が、参照照明特性より
ドリフトするのを防ぐ。したがって、特定の視覚システ
ムに対して作られた任意のパートプログラムは、特定の
視覚システムの照明装置が寿命となり、またその照明装
置の照明特性が参照照明特性よりドリフトするときに、
実行できるように作られている。ある特定の視覚システ
ムに対して、このような参照光度曲線を生成する時間
は、別の視覚システムでパートプログラムが動かされる
前に作られる。その後に作られたパートプログラムは、
この参照光度曲線を用いて較正された別の視覚システム
上で動かされる。

【０１０６】本実施形態にかかる較正装置と方法では、
同じパートプログラムを同じ装備を持つ異なる視覚シス
テム、すなわち同じ入力光強度命令値に対して異なる光
出力光度値を持つ視覚システム上で動かすことができ
る。本実施形態にかかる較正装置と方法では、例えば周
辺光の増加、ランプの劣化、古いランプを新しいランプ
と交換する等のように照明特性が変わっても、パートプ
ログラムを同じ視覚システム上で一貫して動かすことが
できる。また、本実施形態にかかる較正装置と方法は、
質の悪い照明、例えばランプの劣化を検出可能にする。

【０１０７】本実施形態にかかる較正装置と方法は、光
学系のミスアライメント、例えばプログラム化できるリ
ングライトのミスアライメントを検出可能にする。本実
施形態にかかる較正装置と方法では、照明特性をより確
かに較正し、その結果、カメラにより検出された強度の
変数は、ワークピースに確かに与えられるので、黒と白
カメラが用いれるとしても、機械視覚システムは、測定
されたワークピース上で信頼性のある色差を検出するこ
とができる。ワークピースの反射率が同じと仮定する
と、強度の変数は、ある状態の色の変化によるものとし
てもよい。なお、本発明は前記実施形態に限定されるも
のではなく、発明の要旨の範囲内であれば種々の変形が
可能である。例えば本発明にかかる開ループ光強度校正
方法及び装置は、任意の視覚システムの照明装置に適用
することができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる開ル
ープ光強度較正方法及び装置によれば、較正される特定
視覚システムの特定検出デバイスで検出された特定出力
光強度とその光源の駆動に用いた特定入力光強度命令値
との特定関係を決める特定関係決定工程（手段）と、参
照視覚システムの検出デバイスで検出された参照出力光
強度とその光源の駆動に用いた参照入力光強度命令値を
示す定義済み参照関係、及び前記特定関係に基づき、該
特定入力光強度命令値を、該参照光源が該特定入力光強
度命令値で駆動されたならば検出されるであろう参照出
力光強度に該特定出力光強度が対応するような値に変換
する関数を決める関数決定工程（手段）を備えることと
したので、照明特性の均一化を図ることができる。な
お、本発明にかかる開ループ光強度較正方法において
は、前記参照視覚システム及び特定視覚システムが、物
理的に同じ視覚システム、及び同じタイプの複数の視覚
システムのうちの１つの視覚システムであることによ
り、複数の視覚システム間での照明特性の均一化を図る
ことができる。また、本発明にかかる開ループ光強度較
正方法においては、前記光強度検出デバイスが、カメラ
であることにより、前記出力光強度を、カメラによりキ
ャプチャーされるイメージの平均的な明るさ情報より得
ることができるので、前記参照関係及び特定関係をより
正確に得ることができる。また、本発明にかかる開ルー
プ光強度較正方法においては、前記関数を更新する必要
があるか否かを決定する工程を含み、もし関数を更新す
る必要があるならば、前記特定関係決定工程及び関数決
定工程を繰返すことにより、例えば前記関数を更新する
必要があるか否かを決定する工程が、該関数が決定され
てからの時間の長さが、閾値より長いか否かを決定する
工程を含むことにより、前記照明特性の経時変化を確実
に防ぐことができる。しかも、本発明にかかる開ループ
光強度較正方法においては、少なくとも１つの特定入力
光強度命令値に対して、特定出力光強度を測定し、該特
定出力光強度と、対応参照出力光強度との差を決定し、
この差が閾値より大きいか否かを決定することにより、
前記特定関係をより正確に得ることができる。また、本
発明にかかる開ループ光強度較正方法においては、前記
特定視覚システム及び前記参照視覚システムの各照明装
置がそれぞれ複数の光源を含むとき、前記参照関係は、
各光源に対して各対応参照関係を含み、さらに前記特定
視覚システムの各光源に対して対応前記特定関係と前記
関数を決定することにより、各光源の照明特性を較正す
ることができる。これにより、視覚システムの光源とし
て、例えばステージライト、同軸ライト、リングライ
ト、プログラム化できるリングライト等の複数の異なる
光源等を用いることができる。また、本発明にかかる開
ループ光強度較正方法においては、前記特定関係決定工
程が、前記光強度検出デバイスの視野領域を選択する工
程と、選択された視野領域内にて出力光強度を測定する
工程を含むことにより、前記出力光強度がイメージの平
均的な明るさとして得られる。これにより、一のイメー
ジ内の各部での明るさの不均一を大幅に低減し、前記特
定関係をより正確に得ることができる。また、本発明に
かかる開ループ光強度較正方法においては、前記特定関
係として、前記光強度検出デバイスの視野の少なくとも
一部分にて、該光強度検出デバイスによりキャプチャー
されたイメージの入力イメージ値に基づいて、少なくと
も１つの統計値を決定する工程を含むことにより、一の
イメージ内の各部での明るさの不均一を大幅に低減し、
前記特定関係をより正確に得ることができる。また、本
発明にかかる開ループ光強度較正方法においては、前記
特定関係決定工程が、前記特定関係が決定される入力光
強度命令値の可能範囲内の少なくとも１つの入力光強度
命令値に対して、前記視覚システムのステージ上に被測
定物を置く工程を含むことにより、前記入力光強度命令
値の可能範囲内での前記参照関係及び／又は特定関係を
より正確に得ることができる。また、本発明にかかる開
ループ光強度較正方法においては、さらに前記特定の視
覚システムの光源を駆動するのに有用な入力光強度命令
値を入力する工程と、該入力光強度命令値を前記関数に
基づいて変換する工程と、該変換済み入力光強度命令値
を用いて前記光源を駆動する工程を含むことにより、ユ
ーザ設定に対して光源より照射された照明光の光量変動
を低減することができる。また、本発明にかかる開ルー
プ光強度較正方法においては、前記視覚システムの光源
を駆動するのに有用な入力光強度命令値を入力する工程
と、該入力光強度命令値を関数に基づいて変換する工程
と、該変換済み入力光強度命令値を用いて前記光源を駆
動する工程を含み、前記関数が、前記視覚システムの光
源を駆動するのに用いられる入力光強度命令値を、参照
視覚システムの光源が変換済み入力光強度命令値で駆動
されたならば、その光強度検出デバイスにより検出され
る参照出力光強度に前記視覚システムでの出力光強度が
対応するような値に変換し、該変換済み入力光強度命令
値で、視覚システムによりイメージされる被測定物に対
して照明を行うこととした。この結果、本発明は、ユー
ザ設定に対して、光源からの照明光の光量変動を低減す
ることができる。さらに、本発明にかかる開ループ光強
度較正方法においては、前記変換が、前記定義済みの参
照関係及び前記特定関係に基づいて行われ、該変換済み
入力光強度命令値で、視覚システムによりイメージされ
る被測定物に対して照明を行うこととした。この結果、
本発明は、光源に対して、制御された照明特性を設定す
ることができるので、ユーザ設定に対して光源からの照
明光の光量変動をより大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】異なるクラスの視覚システム間での光度曲線の
不一致を示す説明図である。

【図２】異なる光学素子を同じ視覚システムに用いたと
きの光度曲線の不一致を示す説明図である。

【図３】同じ視覚システムに同じ光学素子と、同じ光源
に異なるバルブ又はランプを用いたときの光度曲線の不
一致を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施態様にかかる開ループ光強度較
正装置を用いた視覚システムの概略構成を示す説明図で
ある。

【図５】本発明においてイメージの明るさを測定する上
でのウィンドウサイズの効果を示す説明図である。

【図６】参照光度曲線に対して第１の要求事項を満たす
光度曲線の説明図である。

【図７】参照光度曲線に対して第２の要求事項を満たさ
ない光度曲線の説明図である。

【図８】本発明の一実施態様にかかる参照光度曲線或い
は特定光度曲線の生成方法の処理内容を示すフローチャ
ートである。

【図９】本発明の一実施形態にかかる参照光度曲線と特
定光度曲線に基づいた特定の視覚システムの照明特性の
較正方法の処理内容を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １００ 視覚システム １０２ 被測定物 １１４ カメラ（光強度検出デバイス） １１５ ステージライト（光源、照明装置） １１６ 同軸ライト（光源、照明装置） １１７，１１８ リングライト（光源、照明装置） １２０ 制御システム部 １４１ 参照光度曲線部（参照関係記憶部） １４２ 特定光度曲線部（特定関係記憶部） １６０ 変換参照用テーブル生成器（関数決定部） １９０ 電源（照明装置）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 参照視覚システムの光強度検出デバイス
   により検出された参照出力光強度と、該参照視覚システ
   ムの光源を駆動するのに用いられた対応参照入力光強度
   命令値を示す定義済み参照関係に基づいて、特定の視覚
   システムの、光源を含む照明装置の照明特性を較正する
   方法であって、 前記特定視覚システムの光強度検出デバイスにより検出
   された特定出力光強度と、該特定視覚システムの光源を
   駆動するのに用いられた対応特定入力光強度命令値との
   特定関係を決定する特定関係決定工程と、 前記参照関係及び前記特定関係に基づいて、前記特定視
   覚システムの光源を駆動するのに用いられる特定入力光
   強度命令値を、もし前記参照視覚システムの光源が前記
   特定入力光強度命令値で駆動されたならば、該参照視覚
   システムの光強度検出デバイスにより検出されるであろ
   う参照出力光強度に、前記特定視覚システムの光強度検
   出デバイスにより検出される特定出力光強度が対応する
   ような特定入力光強度命令値に変換する関数を決定する
   関数決定工程と、 を含むことを特徴とする開ループ光強度較正方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記参照視覚システム及び前記特定視覚システムは、物
   理的に同じ視覚システム、及び同じタイプの異なる視覚
   システムのうちの１つの視覚システムであることを特徴
   とする開ループ光強度較正方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記光強度検出デバイスは、カメラであることを特徴と
   する開ループ光強度較正方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記関数を更新する必要があるか否かを決定する工程を
   含み、もし関数を更新する必要があるならば、前記特定
   関係決定工程、及び前記関数決定工程を繰返すことを特
   徴とする開ループ光強度較正方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記関数を更新する必要があるか否かを決定する工程
   は、該関数が決定されてからの時間の長さが、閾値より
   長いか否かを決定する工程を含むことを特徴とする開ル
   ープ光強度較正方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の開ループ光強度較正方
   法において、 前記関数を更新する必要があるか否かを決定する工程
   は、 前記特定視覚システムの光源を駆動するのに用いられる
   少なくとも１つの入力光強度命令値に対して、該特定の
   視覚システムの光強度検出デバイスにより検出される特
   定出力光強度を測定する工程と、 少なくとも１つの入力光強度命令値に対して、もし前記
   視覚システムの光源が、前記入力光強度命令値で駆動さ
   れたならば、該入力光強度命令値に対して測定された特
   定出力光強度と、該参照視覚システムの光強度検出デバ
   イスにより検出されるであろう対応参照出力光強度との
   差を決定する工程と、 少なくとも１つの入力光強度値に対して、前記工程での
   出力光強度の差が閾値より大きいか否かを決定する工程
   と、 を含むことを特徴とする開ループ光強度較正方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記特定視覚システム及び前記参照視覚システムの各照
   明装置がそれぞれ複数の光源を含むとき、前記参照関係
   は、各光源に対して各対応参照関係を含み、 さらに前記特定関係決定工程は、前記特定視覚システム
   の各光源に対して、該特定視覚システムの光強度検出デ
   バイスにより検出された特定出力光強度と、該特定視覚
   システムの光源を駆動するのに用いられた特定入力光強
   度命令値との特定関係を決定し、 前記関数決定工程は、前記各光源に対して、前記特定視
   覚システムの光源を駆動するのに用いられる特定入力光
   強度命令値を、前記参照関係及び前記特定関係に基づい
   て、もし前記参照視覚システムの光源が前記特定入力光
   強度命令値で駆動されたならば、該参照視覚システムの
   光強度検出デバイスにより検出されるであろう参照出力
   光強度に、前記特定視覚システムの光強度検出デバイス
   により検出される特定出力光強度が対応するような特定
   入力光強度命令値に変換することを特徴とする開ループ
   光強度較正方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記複数の光源は、ステージライト、同軸ライト、リン
   グライト、プログラム化できるリングライトのうちの、
   少なくとも２つのライトを含むことを特徴とする開ルー
   プ光強度較正方法。
9. 【請求項９】 請求項７記載の開ループ光強度較正方法
   において、 前記複数の光源は、複数の異なる、シングル光デバイス
   である有色光出射素子を含むことを特徴とする開ループ
   光強度較正方法。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の開ループ光強度較正方
    法において、 前記特定関係決定工程は、前記光強度検出デバイスの視
    野領域を選択する工程と、 前記工程で選択された視野領域内にて、前記光強度検出
    デバイスにより検出される出力光強度を測定する工程
    と、 を含むことを特徴とする開ループ光強度較正方法。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の開ループ光強度較正方
    法において、 前記特定関係決定工程は、前記特定関係として、前記光
    強度検出デバイスの視野の少なくとも一部分にて、該光
    強度検出デバイスによりキャプチャーされたイメージの
    入力イメージ値に基づいて、少なくとも１つの統計値を
    決定する工程を含むことを特徴とする開ループ光強度較
    正方法。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の開ループ光強度較正方
    法において、 前記特定関係決定工程は、前記特定関係が決定される入
    力光強度命令値の可能範囲内の少なくとも１つの入力光
    強度命令値に対して、前記視覚システムのステージ上に
    被測定物を置く工程を含むことを特徴とする開ループ光
    強度較正方法。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の開ループ光強度較正方
    法において、 前記特定関係決定工程は、光強度値の可能範囲にわたり
    前記特定関係を決定する工程を含むことを特徴とする開
    ループ光強度較正方法。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の開ループ光強度較正方
    法において、 さらに前記特定の視覚システムの光源を駆動するのに有
    用な入力光強度命令値を入力する工程と、 前記工程での入力光強度命令値を前記関数に基づいて変
    換する工程と、 前記工程での変換済み入力光強度命令値を用いて前記光
    源を駆動する工程と、 を含むことを特徴とする開ループ光強度較正方法。
15. 【請求項１５】 光源と、光強度検出デバイスと、を含
    む視覚システムによりイメージされる被測定物に対して
    照明を行う方法であって、 前記視覚システムの光源を駆動するのに有用な入力光強
    度命令値を入力する工程と、 前記工程での入力光強度命令値を関数に基づいて変換す
    る工程と、 前記工程での変換済み入力光強度命令値を用いて前記光
    源を駆動する工程と、 を含み、 前記関数は、前記視覚システムの光源を駆動するのに用
    いられる入力光強度命令値を、もし参照視覚システムの
    光源が前記視覚システムの光源を駆動するのに用いられ
    る変換済み入力光強度命令値で駆動されたならば、該参
    照視覚システムの光強度検出デバイスにより検出される
    であろう参照出力光強度に、前記視覚システムの光強度
    検出デバイスにより検出される出力光強度が対応するよ
    うな、前記変換済み入力光強度命令値に変換し、 前記変換済み入力光強度命令値により、光源と、光強度
    検出デバイスと、を含む視覚システムによりイメージさ
    れる被測定物に対して照明を行うことを特徴とする開ル
    ープ光強度較正方法。
16. 【請求項１６】 光源と、光強度検出デバイスと、を含
    む視覚システムによりイメージされる被測定物に対して
    照明を行う方法であって、 前記視覚システムの光源を駆動するのに有用な入力光強
    度命令値を入力する工程と、 前記工程での入力光強度命令値を関数に基づいて変換す
    る工程と、 前記工程での変換済み入力光強度命令値を用いて前記光
    源を駆動する工程と、 を含み、 前記変換は、参照視覚システムの光強度検出デバイスに
    より検出された参照出力光強度、及び該参照視覚システ
    ムの光源を駆動するのに用いられた対応参照入力光強度
    命令値を示す定義済みの参照関係、並びに、前記特定視
    覚システムの光強度検出デバイスにより検出された特定
    出力光強度、及び該特定視覚システムの光源を駆動する
    のに用いられた対応特定入力光強度命令値の特定関係に
    基づいて行われ、 前記変換済み入力光強度命令値により、光源と、光強度
    検出デバイスと、を含む視覚システムによりイメージさ
    れる被測定物に対して照明を行うことを特徴とする開ル
    ープ光強度較正方法。
17. 【請求項１７】 参照視覚システムの光強度検出デバイ
    スにより検出された参照出力光強度と、該参照視覚シス
    テムの光源を駆動するのに用いられた対応参照入力光強
    度命令値を示す定義済み参照関係に基づいて、特定の視
    覚システムの、光源を含む照明装置の照明特性を較正す
    る開ループ光強度較正装置であって、 前記定義済み参照関係を記憶する参照関係記憶部と、 前記特定視覚システムの光強度検出デバイスにより検出
    された特定出力光強度と、該特定視覚システムの光源を
    駆動するのに用いられた対応特定入力光強度命令値との
    特定関係を決定する特定関係決定部と、 前記特定関係決定部により得られた特定関係を記憶する
    特定関係記憶部と、前記参照関係記憶部の定義済み参照
    関係、及び前記特定関係記憶部の特定関係に基づいて、
    前記特定視覚システムの光源を駆動するのに用いられる
    特定入力光強度命令値を、もし前記参照視覚システムの
    光源が前記特定入力光強度命令値で駆動されたならば、
    該参照視覚システムの光強度検出デバイスにより検出さ
    れるであろう参照出力光強度に、前記特定の視覚システ
    ムの光強度検出デバイスにより検出される特定出力光強
    度が対応するような特定入力光強度命令値に変換する関
    数を決定する関数決定部と、 を含むことを特徴とする開ループ光強度較正装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の開ループ光強度較正
    装置において、 前記特定視覚システム及び参照視覚システムの各照明装
    置がそれぞれ複数の光源を含むとき、前記参照関係記憶
    部は、各光源に対して各対応参照関係を記憶し、 さらに、前記特定関係決定部は、前記特定の視覚システ
    ムの各光源に対して、該特定の視覚システムの光強度検
    出デバイスにより検出された特定出力光強度と、該特定
    の視覚システムの光源を駆動するのに用いられた特定入
    力光強度命令値との特定関係を決定し、 前記関数決定部は、各光源に対して、前記特定視覚シス
    テムの光源を駆動するのに用いられる特定入力光強度命
    令値を、前記参照関係と前記特定関係に基づいて、もし
    前記参照視覚システムの光源が前記特定入力光強度命令
    値で駆動されたならば、該参照視覚システムの光強度検
    出デバイスにより検出されるであろう参照出力光強度
    に、前記特定視覚システムの光強度検出デバイスにより
    検出される特定出力光強度が対応するような特定入力光
    強度命令値に変換する関数を決定することを特徴とする
    開ループ光強度較正装置。