JP2010532018A - 多色自動焦点装置および方法 - Google Patents
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Abstract
選択的に作動される実質的に単色の、少なくとも2つの出力波長を有し、対象物を照らすようにされた制御可能な光源。
上記対象物の一部分から反射される上記光源からの光を受け取り、上記受け取った光に応じて出力信号を生成するカメラ。
コントローラ。このコントローラは、上記カメラと上記制御可能な光源に接続され、上記カメラを位置付けし、上記対象物の第一部分を、選択的に作動される実質的に単色の、少なくとも2つの出力波長で順次に照らし、上記カメラを第二位置に移動し、上記対象物の第二部分を、選択的に作動される実質的に単色の少なくとも2つの出力波長で順次に照らす。
データプロセッサ。このデータプロセッサは、上記カメラに接続され、上記出力信号を受け取り、各位置について各波長と関連した上記出力信号を比較し、上記比較から焦点パラメータを求める。
Description
少なくとも2つの、選択的に作動される、実質的に単色の出力波長を有し、対象物を照らすようになされた制御可能な光源と、
上記対象物の一部分から反射される上記光源からの光を受け取り、上記受け取った光に反応して出力信号を生成するカメラと、
上記カメラと上記制御可能な光源に接続され、上記カメラを第一のZ軸位置に位置付けて、上記対象物の一部を少なくとも2つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長で順次に照らし、コントラスト情報の出力信号を取得し、上記カメラを第二Z軸位置に移動させ、上記対象物の一部を少なくとも2つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長で順次に照らし、コントラスト情報の出力信号を取得するコントローラと、
上記カメラに接続されて上記コントラスト出力信号を受け取り、各波長と関連した上記出力信号を比較し、この比較から焦点パラメータを求めるデータプロセッサとを備えている。
Claims (28)
- 自動焦点装置であって、
少なくとも2つの、選択的に作動される、実質的に単色の出力波長を有し、対象物を照らすようになされた制御可能な光源と、
上記対象物の一部分から反射される上記光源からの光を受け取り、上記受け取った光に反応して出力信号を生成するカメラと、
上記カメラと上記制御可能な光源に接続され、上記カメラを上記対象物に対して第一位置に位置付けて、上記対象物を少なくとも2つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長で順次に照らし、上記対象物に対する上記カメラの位置を第二位置に変えて、上記対象物を少なくとも2つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長で順次に照らすコントローラと、
上記カメラに接続されて上記出力信号を受け取り、各位置について、各波長と関連した上記出力信号を比較し、この比較から焦点パラメータを求めるデータプロセッサとを備えたことを特徴とする装置。 - 各出力信号が、当該位置における焦点パラメータの関数である勾配信号を備えたことを特徴とする請求項1に記載の自動焦点装置。
- 上記焦点パラメータが高さパラメータであることを特徴とする請求項1に記載の自動焦点装置。
- 各位置おける上記出力信号が、既知の波長依存部分と、位置依存部分を備えたことを特徴とする請求項2に記載の自動焦点装置。
- 上記データプロセッサが、上記少なくとも2つの波長についての上記波長依存部分と上記位置依存部分に基づいて、平均高さを求めることを特徴とする請求項3に記載の自動焦点装置。
- 上記データプロセッサが、上記少なくとも2つの波長についての上記波長依存部分と上記位置依存部分に基づいて、加重平均高さを求めることを特徴とする請求項3に記載の自動焦点装置。
- 上記データプロセッサが、上記少なくとも2つの波長についての上記波長依存部分と上記位置依存部分に基づいて、平均高さを求め、上記少なくとも2つの波長について上記波長依存部分と上記位置依存部分との差が所定の大きさを越えた場合は、出力信号を無視することを特徴とする請求項4に記載の自動焦点装置。
- 上記データプロセッサが、上記少なくとも2つの波長についての上記波長依存部分と上記位置依存部分に基づいて、平均高さを求め、コントラストが所定の大きさに達しない場合は、出力信号を無視することを特徴とする請求項1に記載の自動焦点装置。
- 上記データプロセッサが、上記少なくとも2つの波長についての上記波長依存部分と上記位置依存部分に基づいて、平均高さを求め、上記波長のうちの1つについての出力信号の強度が所定の大きさに達しなかった場合は、出力信号を無視することを特徴とする請求項1に記載の自動焦点装置。
- 対象物の表面の高さを求める方法であって、
上記対象物の上記表面を含む部分を、少なくとも2つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長で順次照らす工程と、
上記対象物からの2つの異なる距離において、上記少なくとも2つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長のそれぞれで、上記対象物から反射した光を検出する工程と、
各波長について、上記対象物からの2つの異なる距離において、ピーク間のZ距離を求める工程と、
上記少なくとも2つの出力波長についてのピーク間のZ距離の差から上記表面の高さを求める工程と、
を備えたことを特徴とする方法。 - 対象物に対する焦点距離を自動的に求める方法であって、
少なくとも2つの異なる光の波長を用いて、最大コントラスト距離を別々に求める工程と、
上記別々に求められた最大コントラスト距離から自動焦点距離を求める工程と、
を備えたことを特徴とする方法。 - 上記少なくとも2つの異なる光の波長を用いて、最大コントラスト距離を別々に求める工程が、上記対象物を第一の光の波長で照らす工程と、この第一の波長における最大コントラスト距離を求める工程と、上記対象物を第二の光の波長で照らす工程と、この第二の波長における最大コントラスト距離を求める工程とを備えたことを特徴とする、請求項11に記載の対象物に対する焦点距離を自動的に求める方法。
- 少なくとも3つの異なる光の波長を用いて、最大コントラスト距離を別々に求める工程と、1つの最大コントラスト距離と他の2つの最大コントラスト距離との偏差が所定の最大偏差を超えている場合に、当該1つの最大コントラスト距離を捨てる工程を備えたことを特徴とする、請求項11に記載の対象物の焦点距離を自動的に求める方法。
- 上記少なくとも2つの異なる波長を、2つの異なる焦点面において焦点合わせする工程を備えたことを特徴とする、請求項12に記載の対象物に対する焦点距離を自動的に求める方法。
- 各波長についてコントラスト情報を取得する工程と、上記2つの異なる焦点面について上記の情報を補正する工程とを備えたことを特徴とする、請求項14に記載の対象物に対する焦点距離を自動的に求める方法。
- 上記各波長について最大コントラスト距離を求める工程が、各波長についてのデータを収集する工程と、異なる波長について補償するために上記データを標準化する工程を含むことを特徴とする、請求項14に記載の対象物に対する焦点距離を自動的に求める方法。
- 上記少なくとも2つの異なる光の波長を用いて最大コントラスト距離を別々に求める工程が、上記少なくとも2つの異なる光の波長のそれぞれについて、上記対象物からの複数のコントラスト距離でのコントラストデータを収集する工程を含むことを特徴とする、請求項11に記載の対象物に対する焦点距離を自動的に求める方法。
- 上記収集する工程が、第一距離に移動する工程と、この第一距離において異なる波長のすべてについてデータを収集する工程と、第二距離に移動する工程と、この第二距離において異なる波長のすべてについて上記データ収集を繰り返す工程、とを備えたことを特徴とする、請求項17に記載の対象物の焦点距離を自動的に求める方法。
- 下記の構成を備えたことを特徴とする距離測定装置。
少なくとも2つの出力波長を有し、対象物を照らすようにされた制御可能な多色光源。
上記対象物の一部分から反射される上記光源からの光を受け取り、上記受け取った光に反応して、上記少なくとも2つの波長について別々の出力信号を生成するカメラ。
コントローラ。このコントローラは、上記カメラと、上記制御可能な光源に接続され、上記対象物を上記少なくとも2つの出力波長で照らし、上記カメラから上記少なくとも2つの波長のそれぞれについて別々の出力信号を取得する。上記出力信号は既知の色収差の影響を受ける。
上記カメラに接続され、上記出力信号を受け取り、各波長と関連した上記出力信号を比較し、上記比較から距離パラメータを求めるデータプロセッサ。 - 上記距離パラメータを求める工程が、上記出力信号を既知の焦点距離関係に適合させる工程を備えたことを特徴とする、請求項19に記載の距離測定装置。
- 上記出力信号がコントラスト信号であることを特徴とする、請求項19に記載の距離測定装置。
- 上記制御可能な多色光源が少なくとも3つの出力波長を有することを特徴とする、請求項19に記載の距離測定装置。
- 上記光源が上記少なくとも2つの波長を同時に放射し、上記カメラがカラーカメラであることを特徴とする、請求項19に記載の距離測定装置。
- 次の特徴を備えた自動焦点装置。
少なくとも3つの、選択的に作動される、実質的に単色の出力波長を有し、対象物を照らすようにされた制御可能な光源。
カメラ。このカメラは、上記対象物の一部分から反射される上記光源からの光を受け取り、受け取った光に反応して出力信号を生成する。このカメラに含まれる対物系は、上記少なくとも3つの選択的に作動される実質的に単色の光源からの光が、軸上の互いに離間した3点において焦点を結ぶのに十分な色収差を有している。
コントローラ。このコントローラは、上記カメラと上記制御可能な光源に接続され、上記カメラを上記対象物に対する第一位置に位置付け、続いて上記対象物を上記少なくとも3つの選択的に作動される実質的に単色の出力波長のそれぞれで照らし、各波長にそれぞれ対応する3つの出力信号を生成する。各出力信号は、上記3つの波長についての上記3つの点からの、最大コントラスト点のZ軸上の変位を表す。
データプロセッサ。このデータプロセッサは、上記カメラに接続され、上記出力信号を受け取り、各位置について各波長と関連した上記出力信号を比較し、上記比較から焦点パラメータを求める。 - マシンビジョンシステムにおいて対象物に対する焦点位置を求めるための装置であって、下記の構成を備えた装置。
カメラ。このカメラは、少なくとも2つの波長において既知の色収差により特徴付けられる結像光学系を有し、上記対象物から既知の距離に配置されている。
上記2つの波長で実質的に単色の照明を生成する照明光源。
コントローラ。このコントローラは、上記2つの波長のそれぞれで、上記照明光源からの光により対象物を選択的に別々に照明する。
検出器。この検出器は、上記カメラに関連し、上記対象物から反射し上記結像光学系を通過する上記2つの波長の光への応答性を有し、上記別々の照明に応答して第一、第二コントラスト信号を生成する。
プロセッサ。このプロセッサは、上記第一、第二コントラスト信号に応答して、上記第一、第二コントラスト信号を、相対位置とコントラストとの間の所定の関係と比較し、その比較を既知の位置に適用することによって、実際の最大コントラスト位置を決定する。 - 上記プロセッサが、上記第一、第二出力信号を調整して、上記結像光学系の上記色収差を補償することを特徴とする、請求項25に記載の装置。
- 上記照明光源が、少なくとも3つの波長で実質的に単色の照明を生成することを特徴とする、請求項25に記載の装置。
- マシンビジョンシステムにおいて対象物の位置を求めるための装置であって、次の構成を備えたことを特徴とする装置。
カメラ。このカメラは、少なくとも2つの波長において既知の色収差により特徴付けられる結像光学系を有し、上記対象物から既知の距離に配置されている。
上記2つの波長で実質的に単色の照明を生成する照明光源と、
コントローラ。このコントローラは、上記2つの波長のそれぞれで、上記照明光源からの光により対象物を選択的に別々に照明する。
検出器。この検出器は、上記カメラに関連し、上記対象物から反射し上記結像光学系を通過する上記2つの波長の光への応答性を有し、上記別々の照明に応答して第一、第二コントラスト信号を生成する。
プロセッサ。このプロセッサは、上記第一、第二コントラスト信号に応答して、上記第一、第二コントラスト信号を、相対位置とコントラストとの間の所定の関係と比較し、その比較を既知の位置に適用することによって、上記対象物の実際の位置を求める。
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