JP3516006B2 - 撮像装置および画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物上に所定領
域を設定し、その所定領域を撮像して対象物の検査や計
測等を行う撮像装置および画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置を用いて対象物の画像を
撮像し、その撮像した画像と基準となる既知画像とのマ
ッチングを行って、対象物の良否を判定する画像処理装
置が知られている。

【０００３】この場合、撮像した対象物の画像を表示装
置のモニタ画面に表示し、この画面を見ながらキーボー
ドやマウス等の入力装置によって所定領域を示す領域枠
を重ね合わせて表示し、あるいは所定領域の階調を変え
て表示することによって、撮像画像中に検査対象となる
所定領域を設定する操作を行っている。

【０００４】また、モニタ画面に表示されている撮像画
像のボケ具合を目視観察し、画像がボケている場合は対
象物と撮像装置との距離を調整することで撮像装置のピ
ント調整を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した所定領域の設
定やピント調整においては、いずれも対象物の撮像画像
や所定領域をモニタ画面に表示する必要があり、それに
必要な表示装置、入力装置、信号生成回路、記憶回路等
が必要となる。

【０００６】また、ピント調整を行うには、画像のボケ
具合をモニタ画面で確認しながら行う必要があるため、
表示装置と対象物との位置が離れている場合は、ピント
調整は困難であった。

【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、表示装置を用いることなく対
象物の所定領域の設定およびピント調整を行い、対象物
の撮像および検査等を行うことができる撮像装置および
画像処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の撮像装置は、所定の波長帯域の光によって対象物面上
の所定領域に像を投影する投影手段と、対象物を照明す
る照明手段と、対象物から反射される光のうち所定の波
長帯域の光を除く波長帯域の光を入射させる波長選択素
子と、波長選択素子を通した光によって形成される像を
撮像する撮像手段とを備えるものである。

【０００９】本発明の請求項２に記載の画像処理装置
は、請求項１記載の撮像装置によって撮像した像と、予
め記憶された所定の像とを比較処理し、その比較結果を
出力するものである。

【００１０】本発明の請求項３に記載の画像処理装置
は、請求項１記載の撮像装置によって撮像した像を画像
処理した結果と、予め記憶された所定の基準値とを比較
し、その比較結果を出力するものである。

【００１１】本発明の請求項４に記載の撮像装置は、所
定の波長帯域の光によって対象物面上の所定領域に像を
投影する投影手段と、対象物を照明する照明手段と、対
象物から反射される光のうち所定の波長帯域の光を除く
波長帯域の光を反射する波長選択素子と、波長選択素子
で反射された光によって形成される像を撮像するための
撮像手段とを備えるものである。

【００１２】本発明の請求項５に記載の画像処理装置
は、請求項４記載の撮像装置によって撮像した像と、予
め記憶された所定の像とを比較処理し、その比較結果を
出力するものである。

【００１３】本発明の請求項６に記載の画像処理装置
は、請求項４記載の撮像装置によって撮像した像を画像
処理した結果と、予め記憶された所定の基準値とを比較
し、その比較結果を出力するものである。

【００１４】本発明の請求項７に記載の画像処理装置
は、第１の波長帯域の光を透過し第２の波長帯域の光を
反射する波長選択素子と、対象物上の所定領域を波長選
択素子を透過した第１の波長帯域の光によって投影する
投影手段と、第２の波長帯域の光で対象物を照明する照
明手段と、対象物および波長選択素子で反射した第２の
波長帯域の光を受光する撮像手段と、撮像手段で撮像し
た画像を処理する画像処理手段とを備え、投影手段によ
って対象物を投影する領域が所定領域と一致するように
するものである。

【００１５】本発明の請求項８に記載の画像処理装置
は、第１の波長帯域の光を反射し第２の波長帯域の光を
透過する波長選択素子と、対象物上の所定領域を波長選
択素子で反射した第１の波長帯域の光によって投影する
投影手段と、第２の波長帯域を含む光で対象物を照明す
る照明手段と、対象物で反射し波長選択素子を透過した
第２の波長帯域の光を受光する撮像手段と、撮像手段で
撮像した画像を処理する画像処理手段とを備え、投影手
段によって対象物を投影する領域が所定領域と一致する
ようにするものである。

【００１６】これらの発明によれば、照明手段によって
対象物を照明し、投影手段によってこの対象物に所定形
状の像を投影し、この投影像を目視観察しながら対象物
との位置関係を調整することで対象物上の所定領域の設
定やピント調整を行うことができる。対象物を反射した
光のうち投影像の波長帯域以外の波長帯域の光を波長選
択素子で選択（入射または反射）し、この選択した光に
よって形成される像を撮像手段で撮像する。これによっ
て投影像を除いた状態で対象物の所定領域を撮像するこ
とができる。こうして撮像した像を基準となる像と比較
し、または撮像した像を画像処理した結果と基準値とを
比較し、比較結果を出力する。

【００１７】本発明の請求項９に記載の画像処理装置
は、請求項７〜８のいずれか記載の発明において、第１
の波長帯域の光が緑色光であり、第２の波長帯域の光が
赤色光および青色光であるものである。

【００１８】本発明によれば、波長帯域の異なる２つの
照明光（例えば、赤色光および青色光）で対象物を検出
するので、各反射光量に違いが表れ、１つの波長帯域の
照明光で検出する場合に比べ、判別可能な対象物を広げ
ることができる。

【００１９】本発明の請求項１０に記載の画像処理装置
は、請求項９記載の発明において、照明手段は第２の波
長帯域の光を時分割で交互に発光し、撮像手段は第２の
波長帯域の光を時分割で受光する白黒用の光電変換素子
である。

【００２０】本発明によれば、波長帯域の異なる２つの
照明光を時分割で発光させることによって、カラーのイ
メージセンサを用いることなく白黒の光電変換素子を用
いて各色の検出処理を行うことができる。これにより、
低コストで高精度な２波長のパターン認識が可能な画像
処理装置が実現できる。

【００２１】本発明の請求項１１に記載の画像処理装置
は、請求項７記載の発明において、波長選択素子は板状
に形成されており、撮像手段は板状の波長選択素子の反
射光を受光する側の位置に配置されている。

【００２２】本発明によれば、各波長帯域の光を分離す
る波長選択素子として低コストの板状素子を用い、撮像
手段を波長選択素子の反射位置側に配置したので、透過
位置側に配置した場合に比べて非点収差やコマ収差が発
生せず、鮮明な画像を得ることができる。

【００２３】本発明の請求項１２に記載の発明は、第１
ないし第３の波長帯域の光を発生する光源と、光源の光
から抽出した第１の波長帯域の光によって対象物上の所
定領域を投影する投影手段と、光源の光または光源の光
から抽出した第２および第３の波長帯域の光によって対
象物を照明する照明手段と、対象物を反射した第２およ
び第３の波長帯域の光によって形成される画像を撮像す
る撮像手段と、撮像手段で撮像した画像を処理する画像
処理手段とを備え、投影手段によって対象物を投影する
領域と所定領域とが一致するようにするものである。

【００２４】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項１２に記載の発明において、光源と投影手段および照
明手段との間が光ファイバによって接続され、光源と撮
像手段とが分離して配置されているものである。

【００２５】これら請求項１２〜１３の発明によれば、
同一の光源を投影用光源と照明用光源とに用いることに
より装置の小型化を図り、かつ光源を分離することによ
って装置内の温度上昇を抑え、撮像素子が安定した性能
を発揮できるようにする。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態を示すブロック図で、検査や計
測等の対象となる対象物１と、この対象物１を撮像して
検査等を行う画像処理装置２とを示している。画像処理
装置２は対象物１を撮像してディジタル画像信号を出力
する撮像装置である撮像部２Ａと、このディジタル画像
信号から画像処理技術を用いて対象物１の検査等を行う
画像処理手段である処理部２Ｂとからなっている。

【００２７】撮像部２Ａは、同一光軸上に直列に配置さ
れたレンズ２１、板状の波長選択素子２２および投影用
光源２３を備え、投影用光源２３の前にはスリット２４
が配置されている。波長選択素子２２は、図２の特性図
に示すように、緑色光の波長帯域の光のみを透過し、そ
の他の波長帯域の光は反射する特性を有している。投影
用光源２３は緑色光源であり、ドライバ２５によって駆
動される。投影用光源２３およびスリット２４で投影手
段を構成している。

【００２８】また、対象物１で反射した光がレンズ２１
を透過し波長選択素子２２で反射する位置には撮像素子
２６が配置されている。この撮像素子２６は撮像制御部
２７によって駆動制御され、光電変換して得られる撮像
信号を出力する。撮像信号は撮像制御部２７で映像信号
に変換され、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２
８でディジタル画像信号に変換されて処理部２Ｂに出力
される。

【００２９】また、レンズ２１の両端近傍には、発光ダ
イオードからなる照明用光源２９，３０が配置されてい
る。この照明用光源２９，３０は白色光源を使用してお
り、対象物１を白色光によって照明する。

【００３０】処理部２Ｂは、撮像部２Ａで得られたディ
ジタル画像信号を処理する画像処理部３１、装置全体を
制御するＣＰＵ３２、プログラムデータや固定データの
記憶および一時データの記憶等を行うメモリ３３、外部
の入力装置や出力装置との間でデータの送受を行う入出
力部（Ｉ／Ｏ）３４、ドライバ２５を制御する点灯制御
部３５、これらを結合するシステムバス３６などからな
っている。

【００３１】この構成において、初めに対象物１と撮像
部２Ａとの位置関係を調整する。まず、対象物１に対し
て光軸が垂直になるように撮像部２Ａを配置する。両者
の距離Ｌはレンズ２１の焦点距離によって定める。次い
で、ドライバ２５によって投影用光源２３を点灯駆動
し、対象物１にスリット２４に穿設された透過孔に応じ
た形状の緑色のスリット画像を投影する。

【００３２】本実施の形態は、投影用光源２３として緑
色光源を使用し、波長選択素子２２は緑色光の波長帯域
のみを透過する特性を有しているので、投影用光源２３
から発した緑色光はスリット２４を通り、波長選択素子
２２を透過し、レンズ２１により集光されて対象物１の
所定領域１ａを投影する。

【００３３】図３（ａ）はその様子を示したもので、対
象物１の中央部の所定領域１ａに正四角形のスリット画
像が投影結像されている様子を示している。スリット２
４の透過孔の形状および位置と、距離Ｌとを適正に設定
すれば、スリット画像と所定領域１ａとが一致する。検
査者はスリット画像と所定領域１ａとが完全に一致する
ように目視によって監視しながらこれらの調整を行う。

【００３４】また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、
対象物１に投影結像されているスリット画像のボケ具合
を見ることでピント調整を行うことができる。すなわ
ち、（ｂ）に示すようにスリット画像の輪郭がボケてい
る場合は、（ｃ）に示すようにスリット画像の輪郭がシ
ャープになるように距離Ｌを調整することでピント調整
を行う。

【００３５】こうして位置調整およびピント調整が終了
すると、撮像素子２６で対象物１を撮像する。本実施の
形態は、照明用光源２９，３０として白色光源を使用
し、波長選択素子２２は緑色光のみを透過するので、照
明用光源２９，３０から発した白色光は対象物１を照明
し、その反射光はレンズ２１で集光された後に、赤色お
よび青色の波長帯域の光のみが波長選択素子２２で反射
されて撮像素子２６に結像される。

【００３６】撮像素子２６で得られた撮像信号は撮像制
御部２７で映像信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器２８でデ
ィジタル画像信号に変換された後に画像処理部３１に出
力される。画像処理部３１では、ＣＰＵ３２の制御のも
とに検査対象となる所定領域１ａの画像と、メモリ３３
に予め記憶したモデル画像とによって、例えばグレイサ
ーチを行い、対象物１の良否を判定する。判定結果はＩ
／Ｏ３４から外部に出力する。

【００３７】グレイサーチは画像データを２値化せずに
数ビットの濃淡データとして扱い、登録画像と入力画像
との間でマッチングを行って相関値が閾値以上であれば
登録画像と入力画像とは一致すると認識する処理であ
る。一般に登録画像は入力画像より小さいので、登録画
像を入力画像に対して１画素ずつずらしながら入力画像
を端から端まで順次比較し一致点を検索する。

【００３８】なお、グレイサーチに限らず２値化サーチ
を適用してもよい。この場合は画像データを基準の濃淡
レベルで２値化し、面積計測を行って基準面積値と比較
し、良否を判定する。しかし、グレイサーチを用いれ
ば、登録画像と入力画像との間に画素単位未満の位置ず
れが生じても、これを推定によって精密に検出すること
ができる利点がある。また、登録画像と入力画像との間
で明るさに変化があっても、形状の比較の意味の方が強
くなるため、照明などの都合により明るさが多少変化し
ても、同じ明るさだった場合とほぼ同じ結果が得られる
利点がある。

【００３９】こうして、撮像素子２６で赤色と青色の２
つの波長帯域で対象物１を検出することにより、それぞ
れの反射光量に違いが表れ、１つの波長帯域で検出する
場合に比べ、判別可能な対象物が広がる。

【００４０】このことは、例えば照明用光源２９，３０
として赤色光源のみを用いた場合、図４に示すように、
白色と黄色および赤色の反射率の違いが少ないために、
白地に黄色および赤色のパターンは検出できない。しか
し、青色の波長帯域では反射率の違いがでるので、本実
施の形態のように、２つの波長帯域、赤色および青色の
反射光で検出すれば反射光量に違いが表れるので検出可
能となり、判別可能な対象物が広がることになる。

【００４１】なお、ここでは検出波長帯域を赤色および
青色とし、領域投影帯域を緑色としたが、検出波長帯域
を赤色および緑色とし、領域投影帯域を青色としても、
検出可能なパターンが広がる。しかし、２つの検出波長
帯域が離れている方が検出できる対象物の色の種類が多
いので、前者が最もよい組み合わせである。また、波長
選択素子２２は緑色光のみを透過させるので、投影用光
源２３として白色光源を用いても同一の性能が得られ
る。

【００４２】また、撮像素子２６としてカラーイメージ
センサを用いれば、赤色および青色の波長帯域を別々に
検出することができるので、さらに微妙な色の違いのパ
ターン検出が可能となる。

【００４３】また、撮像画像内における所定領域１ａの
特定の位置座標を予め求め、この座標データをメモリ３
３に記憶しておけば、スリット２４と撮像素子２６との
位置関係の精度に拘らず正確な処理が行える。

【００４４】図５は、撮像素子２６が受光した１画面
（１６．７msec）の映像信号（ａ）に対し、各画面毎に
投影用光源２３による投光タイミング（ｂ）と、撮像素
子２６の受光タイミング（ｃ）とをずらすことで、撮像
素子２６が投影用光源２３からの光の影響を受け難いよ
うに制御するためのタイミングチャートである。投光タ
イミングは１水平期間（１画面）の開始時期に数msec設
定されており、受光タイミングは１水平期間の終了時期
に数msec設定されている。これらの設定タイミングは固
定タイミングである。目視上は同期点灯によって投影用
光源２３が常時点灯しているように見える。

【００４５】図６は、撮像素子２６で受光した１画面分
の映像信号（ａ）に対し、各画面毎に投光タイミング
（ｂ）によって投影用光源２３を発光し、外部からの指
示によって不規則に到来する撮像素子２６の受光タイミ
ング（ｃ）と重複したときは、投影用光源２３の発光を
中止して受光タイミングを優先させる（ｄ）ように制御
するためのタイミングチャートである。こうすることに
よって撮像素子２６が投影用光源２３の影響を受け難い
ようにしている。

【００４６】ここで、撮像素子２６の受光タイミングの
調整法について説明する。一般に撮像素子は半導体基板
上に光電センサやシフトレジスタ等が形成されて構成さ
れている。基板電圧が通常電圧のときは光電センサによ
って光電変換された信号電荷を蓄積するが、基板電圧が
通常電圧より高い電圧になると、蓄積していた信号電荷
をシフトレジスタに移動せずにそのまま外部に放出する
という性質がある。

【００４７】そこで、この性質を利用して１水平期間毎
に基板電圧を瞬時に高電圧とし、それまで光電センサに
蓄積されていた信号電荷を放出する。ただし、１画面終
了前の所定期間は基板電圧を通常電圧に維持することに
よって、最後に基板電圧が高電圧になった時点から信号
電荷をシフトレジスタに転送するまでの間に受光した光
の信号電荷のみを転送するようにすることによって受光
タイミングを定めることができる。

【００４８】なお、投影用光源２３の投影タイミングと
撮像素子２６の受光タイミングとをずらす制御を行う場
合は、受光タイミングと照明用光源２９，３０の照明タ
イミングとを一致させてストロボ発光を行えば、撮像素
子２６はさらに外乱光の影響を受け難くなる。

【００４９】また、撮像素子２６の配置位置としては、
波長選択素子２２の透過位置側でも可能であるが、板状
の波長選択素子２２を用いた場合は、対象物１の反射光
がレンズ２１を通って傾斜した波長選択素子２２を透過
することになるので、非点収差およびコマ収差が発生
し、結像する画像がボケてしまうという。このため、低
コストで済む板状の波長選択素子２２を用いる場合は、
撮像素子２６は波長選択素子２２の反射位置側に配置し
た方がよい。

【００５０】（第２の実施の形態）図７は、本発明の第
２の実施の形態を示すブロック図で、図１に示す構成要
素と同一部分には同一符号を付し、詳細説明は省略す
る。本実施の形態は、照明用光源２９に青色光源を用
い、照明用光源３０に赤色光源を用い、点灯制御部３５
でそれぞれ時分割で交互に発光させるように構成した点
を除いては、前述の第１の実施の形態に示す構成と同一
である。

【００５１】本実施の形態では、異なる２つの照明色を
時分割で発光させることによって、カラーのイメージセ
ンサを用いることなくモノクロのイメージセンサを用い
て各色の検出処理を行うことができる。これにより、低
コストで高精度な２波長のパターン認識が可能な画像処
理装置が実現できる。

【００５２】（第３の実施の形態）図８は、本発明の第
３の実施の形態を示すブロック図で、前述の第１の実施
の形態の変形例である。本実施の形態では、撮像部２Ａ
を光源装置４と撮像装置５とに分離し、光源装置４の白
色光源４１で発した光をレンズ４２で集光し、光ファイ
バ６を介して撮像装置５に投影用光源および照明用光源
として供給するように構成している。なお、ドライバ２
５、撮像制御部２７、Ａ／Ｄ変換器２８、処理部２Ｂな
どの構成要素は省略して示している。

【００５３】撮像装置５側の光ファイバ６の端部は２つ
に分岐しており、その一つはスリット２４の背部に設置
されて投影用光源として作用し、他の一つはレンズ２１
の近傍に配置されて照明用光源として作用する。

【００５４】白色光源４１から発した白色光は光ファイ
バ６を介してスリット２４の背部から出光され、そのう
ちの赤色光および青色光は波長選択素子２２で反射さ
れ、緑色光のみが波長選択素子２２を透過し、レンズ２
１により集光されて対象物１の所定領域１ａを投影す
る。

【００５５】また、レンズ２１の近傍からは白色光が出
光され、対象物１を照明する。その反射光はレンズ２１
で集光された後に、赤色および青色の波長帯域の光のみ
が波長選択素子２２で反射され、撮像素子２６に結像さ
れる。

【００５６】このように、本実施の形態では、同一の光
源４１を投影用光源と照明用光源とに用いているので撮
像装置５の小型化が図れるうえ、撮像装置５には発光源
がないため温度上昇がなくなり、撮像素子２６が安定し
た性能を発揮することができる。その他の作用は前述の
第１の実施の形態と同様である。

【００５７】（第４の実施の形態）図９は、本発明の第
４の実施の形態を示すブロック図で、前述の第２の実施
の形態の変形例である。本実施の形態では、撮像部２Ａ
を光源装置４と撮像装置５とに分離し、光源装置４の白
色光源４１で発した白色光をレンズ４２で集光し、波長
選択素子２２と同一特性を有する波長選択素子４３で緑
色光と赤・青色光とに分離して撮像装置５に供給するよ
うに構成している。なお、ドライバ２５、撮像制御部２
７、Ａ／Ｄ変換器２８、処理部２Ｂなどの構成要素は省
略して示している。

【００５８】撮像装置５側の光ファイバ６ａの端部はス
リット２４の背部に設置されて投影用光源として作用
し、撮像装置５側の光ファイバ６ｂの端部はレンズ２１
の近傍に配置されて照明用光源として作用する。

【００５９】白色光源４１から発して波長選択素子４２
を透過した緑色光は、光ファイバ６ａを介してスリット
２４の後方から出光され、波長選択素子２２を透過し、
レンズ２１により集光されて対象物１の所定領域１ａを
投影する。

【００６０】また、白色光源４１から発して波長選択素
子４２で反射した赤色光および青色光は、光ファイバ６
ｂを介してレンズ２１の近傍から出光され、対象物１を
照明する。その反射光はレンズ２１で集光され、波長選
択素子２２で反射され、撮像素子２６に結像される。

【００６１】このように、本実施の形態では、同一の光
源４１を投影用光源と照明用光源とに共通に用いている
ので撮像装置５の小型化が図れるうえ、撮像装置５には
発光源がないため温度上昇がなくなり、撮像素子２６が
安定した性能を発揮することができる。また、光源装置
４で白色光を投影用と照明用とに分離してから光ファイ
バを介して撮像装置５に供給するので、光源４１から発
せられた光を効率よく利用できる。その他の作用は前述
の第２の実施の形態と同様である。

【００６２】（第５の実施の形態）図１０は、本発明の
第５の実施の形態を示すブロック図で、前述の第４の実
施の形態の変形例である。本実施の形態では、撮像装置
５のスリット２４の背部に光源装置４を直接配置し、光
源装置４の白色光源４１で発した光をレンズ４２で集光
し、波長選択素子２２と同一特性を有する波長選択素子
４３で緑色光と赤・青色光とを分離し、緑色光は撮像装
置５のスリット２４の背部に投影用光源として供給し、
赤・青色光は光ファイバ６ｂを介して撮像装置５に照明
用光源として供給するように構成している。なお、ドラ
イバ２５、撮像制御部２７、Ａ／Ｄ変換器２８、処理部
２Ｂなどその他の構成要素は省略して示している。

【００６３】白色光源４１から発して波長選択素子４２
を透過した緑色光は、光ファイバ６ａを介してスリット
２４の後方から出光され、波長選択素子２２を透過し、
レンズ２１により集光されて対象物１の所定領域１ａを
投影する。

【００６４】また、白色光源４１から発して波長選択素
子４２で反射した赤色光および青色光は、光ファイバ６
ｂを介してレンズ２１の近傍から出光され、対象物１を
照明する。その反射光はレンズ２１で集光され、波長選
択素子２２で反射され、撮像素子２６に結像される。

【００６５】このように、本実施の形態では、同一の光
源４１を投影用光源と照明用光源とに共通に用いている
ので撮像装置５の小型化が図れるうえ、撮像装置５の近
傍に発光源がないため温度上昇がなくなり、撮像素子２
６が安定した性能を発揮することができる。また、光源
装置４で白色光を投影用と照明用とに分離してから撮像
装置５に供給するので、光源４１から発せられた光を効
率よく利用できる。その他の作用は前述の第２の実施の
形態と同様である。

【００６６】（第６の実施の形態）図１１は、本発明の
第６の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形
態では、レンズ２１の背後にキューブ型の波長選択素子
５１および撮像素子２６をこれらの順に配置し、また波
長選択素子５１の反射位置側にスリット２４およびキュ
ーブ型の波長選択素子５２をこれらの順に配置し、さら
に波長選択素子５２の反射位置側に白色光源４１および
レンズ４２を配置した構成となっている。なお、ドライ
バ２５、撮像制御部２７、Ａ／Ｄ変換器２８、処理部２
Ｂなどの構成要素は省略して示している。

【００６７】この構成において、２つの波長選択素子５
１，５２は共に緑色光の波長帯域の光は反射し、その他
の波長帯域の光は透過する特性を有している。このた
め、白色光源４１を発してレンズ４２で集光された光の
うち、赤・青色光は波長選択素子５２を透過して対象物
１を照明し、緑色光は波長選択素子５２で反射してスリ
ット２４を通過し、波長選択素子５１で反射した後にレ
ンズ２１で集光されて対象物１に投影結像される。

【００６８】このように、本実施の形態では、同一の光
源４１を投影用光源と照明用光源とに共通に用いている
ので撮像装置５の小型化が図れるうえ、撮像装置５の近
傍に発光源がないため温度上昇がなくなり、撮像素子２
６が安定した性能を発揮することができる。また、光源
装置４で白色光を投影用と照明用とに分離してから撮像
装置５に供給するので、光源４１から発せられた光を効
率よく利用できる。その他の作用は前述の第２の実施の
形態と同様である。

【００６９】また、本実施の形態では、キューブ型の波
長選択素子５１を用いることによって撮像素子２６を透
過位置側に配置するようにしている。前述したように、
板状の波長選択素子を用いた場合に撮像素子２６を透過
位置側に配置すると、非点収差およびコマ収差が発生
し、結像する画像がボケてしまうが、キューブ型の波長
選択素子であれば、球面収差が発生するが、レンズ２１
の形状を変えることでキャンセルすることができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、照明手段によって対象
物を照明し、投影手段によってこの対象物に所定形状の
像を投影し、この投影像を目視観察しながら対象物との
位置関係を調整することができるので、表示装置のモニ
タ画面を用いることなく対象物上の所定領域の設定やピ
ント調整を行うことができる。また、対象物に投影する
投影像の色（波長帯域）と対象物を照明する照明光の色
とを異ならせることによって、これらを同時に点灯さ
せ、所定領域の設定を行うことができる。

【００７１】また、本発明によれば、２つの波長帯域の
光（例えば、赤色光および青色光）で対象物を検出する
ので、それぞれの反射光量に違いが表れ、１つの波長帯
域で検出する場合に比べて判別可能な対象物を広げるこ
とができる。

【００７２】また、本発明によれば、異なる２つの照明
色を時分割で発光させることによって、カラーのイメー
ジセンサを用いることなくモノクロのイメージセンサを
用いて各色の検出処理を行うことができる。これによ
り、低コストで高精度な２波長のパターン認識が可能な
画像処理装置が実現できる。

【００７３】また、本発明によれば、各波長帯域の光を
分離する波長選択素子として低コストの板状の素子を用
いる場合は、撮像素子を波長選択素子の反射位置側に配
置するようにしたので、透過位置側に配置した場合に比
べて非点収差やコマ収差が発生せず、鮮明な画像を得る
ことができる。

【００７４】また、本発明によれば、同一の光源を投影
用光源と照明用光源とに用いているので、装置の小型化
が図れるうえ、発光源を分離することによって装置内の
温度上昇がなくなり、撮像素子が安定した性能を発揮す
ることができる。また、光源装置で白色光を投影用と照
明用とに分離してから供給するようにすれば、光源から
発せられた光を効率よく利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図２】図１に示す波長選択素子の透過率（反射率）を
表す特性図である。

【図３】（ａ）は対象物と撮像部との位置関係を示す斜
視図、（ｂ），（ｃ）は対象物上に投影結像されたスリ
ット画像を示す図である。

【図４】光源波長に対する対象物の各色の反射率を表す
特性図である。

【図５】（ａ）は映像信号、（ｂ）は光源の投影タイミ
ング、（ｃ）は外部から不規則的に入力される撮像素子
の受光タイミングを示すタイミングチャートである。

【図６】（ａ）は映像信号、（ｂ）は光源の投影タイミ
ング、（ｃ）は外部から不規則的に入力される撮像素子
の受光タイミング、（ｄ）は受光タイミングを優先させ
た投影タイミングを示すタイミングチャートである。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図８】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図１０】本発明の第５の実施の形態を示すブロック図
である。

【図１１】本発明の第６の実施の形態を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 対象物 １ａ 所定領域 ２ 画像処理装置 ２Ａ 撮像部 ２Ｂ 処理部 ２１ レンズ ２２ 波長選択素子 ２３ 投影用光源 ２４ スリット ２５ ドライバ ２６ 撮像素子 ２７ 撮像制御部 ２８ Ａ／Ｄ変換器 ２９，３０ 照明用光源 ３１ 画像処理部 ３２ ＣＰＵ ３３ メモリ ３４ 入出力部（Ｉ／Ｏ） ３５ 点灯制御部 ３６ システムバス ４ 光源装置 ４１ 白色光源 ４２ レンズ ４３ 波長選択素子 ５１，５２ キューブ型の波長選択素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 9/07 Ｈ０４Ｎ 9/07 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/225 G06T 1/00 450 G06T 7/00 300 H04N 7/18 H04N 9/07

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の波長帯域の光によって対象物上の
   所定領域に像を投影する投影手段と、 前記対象物を照明する照明手段と、 前記対象物から反射される光のうち前記所定の波長帯域
   の光を除く波長帯域の光を入射させる波長選択素子と、 前記波長選択素子を通した光によって形成される像を撮
   像する撮像手段と、を備えることを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の撮像装置によって撮像し
   た像と、予め記憶された所定の像とを比較処理し、その
   比較結果を出力することを特徴とする画像処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の撮像装置によって撮像し
   た像を画像処理した結果と、予め記憶された所定の基準
   値とを比較し、その比較結果を出力することを特徴とす
   る画像処理装置。
4. 【請求項４】 所定の波長帯域の光によって対象物上の
   所定領域に像を投影する投影手段と、 前記対象物を照明する照明手段と、 前記対象物から反射される光のうち前記所定の波長帯域
   の光を除く波長帯域の光を反射する波長選択素子と、 前記波長選択素子で反射された光によって形成される像
   を撮像するための撮像手段と、を備えることを特徴とす
   る撮像装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の撮像装置によって撮像し
   た像と、予め記憶された所定の像とを比較処理し、その
   比較結果を出力することを特徴とする画像処理装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の撮像装置によって撮像し
   た像を画像処理した結果と、予め記憶された所定の基準
   値とを比較し、その比較結果を出力することを特徴とす
   る画像処理装置。
7. 【請求項７】 第１の波長帯域の光を透過し第２の波長
   帯域の光を反射する波長選択素子と、 対象物上の所定領域を前記波長選択素子を透過した前記
   第１の波長帯域の光によって投影する投影手段と、 前記第２の波長帯域の光で前記対象物を照明する照明手
   段と、 前記対象物および前記波長選択素子で反射した前記第２
   の波長帯域の光を受光する撮像手段と、 前記撮像手段で撮像した画像を処理する画像処理手段と
   を備え、 前記投影手段によって前記対象物を投影する領域が前記
   所定領域と一致するようにすることを特徴とする画像処
   理装置。
8. 【請求項８】 第１の波長帯域の光を反射し第２の波長
   帯域の光を透過する波長選択素子と、 対象物上の所定領域を前記波長選択素子で反射した前記
   第１の波長帯域の光によって投影する投影手段と、 前記第２の波長帯域を含む光で前記対象物を照明する照
   明手段と、 前記対象物で反射し前記波長選択素子を透過した前記第
   ２の波長帯域の光を受光する撮像手段と、 前記撮像手段で撮像した画像を処理する画像処理手段と
   を備え、 前記投影手段によって前記対象物を投影する領域が前記
   所定領域と一致するようにすることを特徴とする画像処
   理装置。
9. 【請求項９】 前記第１の波長帯域の光が緑色光であ
   り、前記第２の波長帯域の光が赤色光および青色光であ
   ることを特徴とする請求項７〜８いずれか記載の画像処
   理装置。
10. 【請求項１０】 前記照明手段は前記第２の波長帯域の
    光を時分割で交互に発光し、前記撮像手段は前記第２の
    波長帯域の光を時分割で受光する白黒用の光電変換素子
    であることを特徴とする請求項９記載の画像処理装置。
11. 【請求項１１】 前記波長選択素子は板状に形成されて
    おり、前記撮像手段は板状の前記波長選択素子の反射光
    を受光する側の位置に配置されていることを特徴とする
    請求項７記載の画像処理装置。
12. 【請求項１２】 第１ないし第３の波長帯域の光を発生
    する光源と、 前記光源の光から抽出した前記第１の波長帯域の光によ
    って対象物上の所定領域を投影する投影手段と、 前記光源の光または前記光源の光から抽出した前記第２
    および第３の波長帯域の光によって前記対象物を照明す
    る照明手段と、 前記対象物を反射した前記第２および第３の波長帯域の
    光によって形成される画像を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段で撮像した画像を処理する画像処理手段と
    を備え、 前記投影手段によって前記対象物を投影する領域と前記
    所定領域とが一致するようにすることを特徴とする画像
    処理装置。
13. 【請求項１３】 前記光源と前記投影手段および前記照
    明手段との間が光ファイバによって接続され、前記光源
    と前記撮像手段とが分離して配置されていることを特徴
    とする請求項１２記載の画像処理装置。