JP5876697B2 - Nozzle device - Google Patents

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Description

本発明はノズル装置に関し、特に、ノズルを撮像して撮像画像からノズル状態を評価する技術に関する。   The present invention relates to a nozzle device, and more particularly to a technique for imaging a nozzle and evaluating a nozzle state from a captured image.

ノズル装置はノズルを利用して液体の吸引吐出を行う装置である。ノズル装置の一種である分注装置では血清、尿などのサンプル(検体)が分注される。その際、例えば、金属製のノズル基部とそれに装着される透明性をもった樹脂からなるノズルチップ(ディスポーザブルチップ)とからなるノズルが用いられる。吸引後(あるいは吐出後)にノズル内の状況を評価するためにノズルの撮像を行うことが考えられる。その場合、ノズルを介して撮像機器の反対側にバックライトが設置され、ノズルのシルエット像が撮像機器によって取得される。   A nozzle device is a device that performs suction and discharge of liquid using a nozzle. A dispensing device, which is a type of nozzle device, dispenses samples (specimens) such as serum and urine. In this case, for example, a nozzle including a metal nozzle base and a nozzle chip (disposable chip) made of a transparent resin attached to the metal nozzle base is used. It is conceivable to perform imaging of the nozzle in order to evaluate the situation inside the nozzle after suction (or after discharge). In that case, a backlight is installed on the opposite side of the imaging device via the nozzle, and a silhouette image of the nozzle is acquired by the imaging device.

バックライトの設け方として2通りの方法が考えられる。第1の方法は、大面積型の平板バックライトをそのまま背景として用いる方法である。この場合、ノズルにおける左右の縁辺部分(断面として見て肉厚相当部分)に着目した場合、一般に、液面上側の空気部分において辺縁部分に暗い部分(暗い筋あるいは垂直に伸びた陰)が生じるが、液面下側の液体部分においてはそのような陰は生じない(条件次第ではあるが一般的にそのような傾向が認められる)。そこで、この現象を使って空気部分と液体部分とを識別することが可能となる。例えば、ノズル軸方向の各位置において直交方向の輝度分布を観測した場合、空気部分の輝度分布と液体部分の輝度分布とでの相違を利用して液面レベルの特定を行える。しかし、大面積型のバックライトを用いる場合、ノズル背面が全体的に光ってしまうので(ノズル各部位で反射と散乱が複雑に生じるため)、コントラストの点では不利であり、空気部分の輝度分布と液体部分の輝度分布の差、あるいは、液面を強調し難い場合が生じる。   There are two methods for providing the backlight. The first method is a method in which a large area type flat panel backlight is used as it is as a background. In this case, when paying attention to the left and right edge parts (thickness equivalent parts as viewed in cross section) of the nozzle, in general, in the air part above the liquid surface, dark parts (dark streaks or shades extending vertically) are present in the edge part. However, such a shadow does not occur in the liquid portion below the liquid level (although this condition is generally observed, such a tendency is recognized). Therefore, it becomes possible to distinguish the air portion and the liquid portion using this phenomenon. For example, when the luminance distribution in the orthogonal direction is observed at each position in the nozzle axis direction, the liquid level can be specified by utilizing the difference between the luminance distribution in the air portion and the luminance distribution in the liquid portion. However, when a large-area type backlight is used, the entire back surface of the nozzle shines (because reflection and scattering are complicated in each part of the nozzle), which is disadvantageous in terms of contrast, and the luminance distribution of the air portion There are cases where it is difficult to emphasize the difference in the luminance distribution between the liquid and the liquid part or the liquid surface.

第2の方法は、スリットを利用する方法である。すなわち、例えば大面積型の平面バックライトにマスクを施してノズル幅程度のセンタースリットを形成し、そこからの光のみをノズル背面側に与える方法である。この場合、光学的経路がシンプルになるので、空気部分と液体部分とでの輝度差つまりコントラストを増強することが可能となる。しかし、液体その他の条件次第では、上記で説明した辺縁部分に生じる陰が、空気部分のみならず、液体部分にまで出てしまうことが確認されている。その場合、液体部分の右側及び左側の両方に陰が出る。空気部分と液体部分の両方に陰が出てしまうなら、陰の有無を利用して空気部分と液体部分の差を計測する手法は適用困難となる。特許文献1には縞模様をもったバックライトの利用が開示されている。   The second method is a method using a slit. That is, for example, a mask is applied to a large area type flat backlight to form a center slit of about the nozzle width, and only light from the center slit is given to the nozzle back side. In this case, since the optical path is simplified, it is possible to enhance the luminance difference, that is, the contrast between the air portion and the liquid portion. However, depending on the liquid and other conditions, it has been confirmed that the shadow generated in the edge portion described above comes out not only in the air portion but also in the liquid portion. In that case, shadows appear on both the right and left sides of the liquid portion. If shadows appear in both the air part and the liquid part, it is difficult to apply a method of measuring the difference between the air part and the liquid part using the presence or absence of the shadow. Patent Document 1 discloses the use of a backlight having a striped pattern.

本発明者は、上記の第1及び第2の方法とは異なる第3の方法でも実験を行っている。当該方法は、大面積型のバックライトにおいてノズルの一方側だけをマスクする方法である。この場合、ノズルにおける空気部分については、上記第1及び第2の方法と同様に、ノズル辺縁部分に陰が生じることが確認されている。一方、ノズルにおける液体部分については、マスク側とは逆の側(発光側)にだけ陰が出る(あるいは出やすい)という興味深い現象が確認されている。マスクする側を入れ変えた場合には液体部分について陰の位置も入れ変わり、やはりマスク側に陰が生じることが確認されている。ノズルの空気部分では光の入射側で散乱が強く生じるため透過量は相対的に少なくなり、出射側に多くの光が到達しない結果そこが暗く見え、一方、ノズルの液体部分では光の入射側で生じる散乱は比較的小さく、液体部分を通過する光量が大きくなって出射側の輝度が高まっている、という推論が成り立つ。   The present inventor has also experimented with a third method different from the first and second methods described above. This method is a method of masking only one side of a nozzle in a large area type backlight. In this case, it has been confirmed that the air portion in the nozzle is shaded in the nozzle edge portion as in the first and second methods. On the other hand, regarding the liquid part in the nozzle, an interesting phenomenon has been confirmed in which the shadow appears only on the side opposite to the mask side (light emission side) (or tends to appear). When the masking side is changed, the shadow position of the liquid portion is also changed, and it is confirmed that a shadow is generated on the mask side. In the air part of the nozzle, scattering occurs strongly on the light incident side, so the amount of transmission is relatively small. As a result, a large amount of light does not reach the exit side, which appears dark. On the other hand, in the liquid part of the nozzle, the light incident side The reason is that the scattering caused by the light is relatively small, and the amount of light passing through the liquid portion is increased to increase the luminance on the exit side.

国際公開2009/041683号公報International Publication No. 2009/041683

本発明の目的は、透明性を有するノズルの光学的観測に際して空気部分と液体部分とで輝度の違いを強調できるようにすることにある。あるいは、ノズル状態の解析精度を高めることにある。   An object of the present invention is to make it possible to emphasize a difference in brightness between an air portion and a liquid portion during optical observation of a transparent nozzle. Alternatively, it is to increase the analysis accuracy of the nozzle state.

本発明に係るノズル装置は、液体の吸引及び吐出を行う透明性を有するノズルと、前記ノズルの正面側に設けられる撮像機器と、前記ノズルの背面側に設けられる機器であって、前記撮像機器から見て前記ノズルの一方側を発光させ且つ前記ノズルの他方側を発光させない一方側発光状態を形成可能なバックライト機器と、前記撮像機器で取得された画像に基づいてノズル状態を解析する手段であって、前記一方側発光状態において取得された一方側発光状態画像を用いてノズル状態を解析する画像解析手段と、を含む。   A nozzle device according to the present invention is a nozzle having transparency for sucking and discharging liquid, an imaging device provided on the front side of the nozzle, and a device provided on the back side of the nozzle, wherein the imaging device A backlight device capable of forming a one-side light emission state that emits light from one side of the nozzle and does not emit light from the other side of the nozzle, and means for analyzing the nozzle state based on an image acquired by the imaging device And image analysis means for analyzing the nozzle state using the one-side light emission state image acquired in the one-side light emission state.

上記構成によれば、ノズルの背面側の全体が発光するのではなく、発光領域(あるいは発光分布)を右又は左へ偏在させた状態(一方側発光状態)が形成される。つまり、ノズルの一方側(例えば右側)と他方側(例えば左側)とで異なる照明状態が形成される。ノズルにおいて液体部分と空気部分とでは屈折率や透過散乱特性等が異なるので、上記のような異なる照明状態が液体部分と空気部分のそれぞれのシルエット像の違いを際立たせることになる。よって、それを利用してノズル状態を高精度に解析することが可能となる。解析に当たっては、ノズル像の右半分又は左半分(半画像)を利用するのが望ましい。異なる複数の発光状態において取得された複数の半画像を組合せてあるいは合成してから画像解析を行うようにしてもよい。バックライト機器が一方側発光状態を形成する発光面を有していてもよいし、発光面の一部を覆うシャッタあるいはマスクを利用して一方側発光状態を形成するようにしてもよい。一方側発光状態は、少なくともノズルの一方側が発光した状態である。その際、ノズルの真後ろの部分を発光させるのが望ましいが発光させなくてもよい。いずれにしても左右方向に光量の偏在が生じるようにするのが望ましい。   According to the above configuration, the entire back side of the nozzle does not emit light, but a state in which the light emitting region (or light emission distribution) is unevenly distributed to the right or left (one side light emitting state) is formed. That is, different illumination states are formed on one side (for example, the right side) and the other side (for example, the left side) of the nozzle. In the nozzle, the liquid portion and the air portion have different refractive indexes, transmission / scattering characteristics, and the like, so that the different illumination states as described above make a difference in silhouette images between the liquid portion and the air portion. Therefore, it is possible to analyze the nozzle state with high accuracy using this. In the analysis, it is desirable to use the right half or the left half (half image) of the nozzle image. Image analysis may be performed after combining or synthesizing a plurality of half-images acquired in a plurality of different light emission states. The backlight device may have a light emitting surface that forms one side light emitting state, or the one side light emitting state may be formed using a shutter or a mask that covers a part of the light emitting surface. The one side light emission state is a state where at least one side of the nozzle emits light. At this time, it is desirable to emit light immediately behind the nozzle, but it is not necessary to emit light. In any case, it is desirable that the amount of light is unevenly distributed in the left-right direction.

望ましくは、前記画像解析手段は、前記一方側発光状態画像に含まれるノズル像の内でノズル中心線のいずれか片側を解析対象とする。特に望ましくは、前記画像解析手段は、前記一方側発光状態画像に含まれるノズル像の内でノズル中心線の他方側を解析対象とする。実験研究によれば、一方側発光状態においては、液体部分においてノズル中心線の他方側である辺縁部分に沿って暗い部分が生じ、それとは反対側の(一方側の)辺縁部分にはそこまでの暗い部分は生じず、明るめになりやすいことが確認されている。空気部分においてはそれとは逆に、一方側が明るめの部分となり、他方側に暗い部分が生じる。よって、輝度差を旨く利用するには、ノズル像の半分を利用するのが望ましい。その場合に各高さにおいて水平ライン上の輝度分布を観察するのが望ましい。   Desirably, the said image analysis means makes any one side of a nozzle center line the analysis object among the nozzle images contained in the said one side light emission state image. Particularly preferably, the image analysis means sets the other side of the nozzle center line as an analysis target in the nozzle images included in the one-side light emission state image. According to an experimental study, in the one-side light emitting state, a dark portion occurs along the edge portion that is the other side of the nozzle center line in the liquid portion, and the opposite edge portion (on one side) It has been confirmed that the dark part up to that point does not occur and it tends to be brighter. In the air portion, on the contrary, one side is a bright portion and the other side is a dark portion. Therefore, in order to make good use of the luminance difference, it is desirable to use half of the nozzle image. In that case, it is desirable to observe the luminance distribution on the horizontal line at each height.

望ましくは、前記バックライト機器の発光面が、前記撮像機器から見てノズルの真後ろに相当する中央部分、前記中央部分の一方側である一方側部分及び前記中央部分の他方側である他方側部分で構成され、前記一方側発光状態は前記中央部分及び前記一方側部分を発光させた状態である。望ましくは、前記中央部分は撮像機器から見て前記ノズルの全体を包含する部分である。   Desirably, the light emitting surface of the backlight device is a central portion corresponding to the back of the nozzle as viewed from the imaging device, one side portion that is one side of the central portion, and the other side portion that is the other side of the central portion. The one side light emission state is a state where the central portion and the one side portion are caused to emit light. Preferably, the central portion includes the entire nozzle as viewed from the imaging device.

本発明に係るノズル装置は、液体の吸引及び吐出を行う透明性を有するノズルと、前記ノズルの正面側に設けられる撮像機器と、前記ノズルの背面側に設けられるバックライト機器と、前記バックライト機器における発光面の動作を制御する手段であって、前記発光面の内で前記撮像機器から見て前記ノズルの一方側を発光させ且つ前記ノズルの他方側を発光させない一方側発光状態と、前記発光面の内で前記撮像機器から見て前記ノズルの一方側を発光させず且つ前記ノズルの他方側を発光させる他方側発光状態と、を選択的に形成する制御手段と、前記撮像機器で取得された画像に基づいてノズル状態を解析する手段であって、前記一方側発光状態において取得された一方側発光状態画像及び前記他方側発光状態において取得された他方側発光状態画像を用いてノズル状態を解析する画像解析手段と、を含む。   The nozzle device according to the present invention includes a transparent nozzle for sucking and discharging liquid, an imaging device provided on the front side of the nozzle, a backlight device provided on the back side of the nozzle, and the backlight. Means for controlling the operation of the light emitting surface in the device, wherein one side of the light emitting surface emits light from one side of the nozzle as viewed from the imaging device and does not emit light from the other side of the nozzle; and Control means for selectively forming the other side light emission state in which one side of the nozzle is not lit when viewed from the imaging device within the light emitting surface and the other side of the nozzle is lit, and acquired by the imaging device A means for analyzing the nozzle state based on the obtained image, the one side emission state image acquired in the one side emission state and the other acquired in the other side emission state Including an image analyzing means for analyzing the nozzle state using the light-emitting state image.

上記構成によれば、一方側発光状態画像と他方側発光状態画像の両画像を利用できるからより高精度の解析を行える。望ましくは、前記一方側発光状態画像と前記他方側発光状態画像を合成して合成画像を生成する画像処理部を含み、前記画像解析手段は前記合成画像に基づいてノズル状態の解析を行う。合成画像を基礎として輝度分布を参照するならば液体部分と空気部分の違いをより強調することが可能である。画像合成は実際に半画像を連結させてもよいが、計算上つまり解析上、仮想的に連結するようにしてもよい。但し、ユーザー確認のためには実際に連結させた上で合成画像を画像表示するのが望ましい。   According to the above configuration, since both the one-side light emission state image and the other-side light emission state image can be used, more accurate analysis can be performed. Preferably, an image processing unit that generates a composite image by combining the one-side light emission state image and the other-side light emission state image, and the image analysis unit analyzes the nozzle state based on the composite image. If the luminance distribution is referred to based on the composite image, the difference between the liquid portion and the air portion can be more emphasized. In the image synthesis, half images may be actually connected, but may be virtually connected in terms of calculation, that is, analysis. However, for user confirmation, it is desirable to display the composite image after actually connecting them.

望ましくは、前記画像処理部は、前記一方側発光状態画像からそこに含まれるノズル像の内でノズル中心線の他方側に相当する第1の半画像を切り出す手段と、前記他方側発光状態画像からそこに含まれるノズル像の内でノズル中心線の一方側に相当する第2の半画像を切り出す手段と、前記第1の半画像と前記第2の半画像とをノズル中心線を境界として連結して前記合成画像を生成する手段と、を含む。例えば、ノズル像に対して閾値処理やエッジ検出等の手法を利用してノズル外形を生成し、それをベースにノズル中心軸を特定することが可能であり、またノズルの上下端を特定することが可能である。それらの情報が特定できれば元画像からノズル半分の画像を切り出すのは容易である。切り出しに当たっては極性(発光側)が考慮される。   Preferably, the image processing unit cuts out a first half image corresponding to the other side of the nozzle center line in the nozzle image included therein from the one side light emission state image, and the other side light emission state image. The second half image corresponding to one side of the nozzle center line in the nozzle image included therein, and the first half image and the second half image with the nozzle center line as a boundary. Means for generating the combined image by coupling. For example, it is possible to generate a nozzle outline using a method such as threshold processing or edge detection for a nozzle image, specify the nozzle center axis based on it, and specify the upper and lower ends of the nozzle Is possible. If such information can be specified, it is easy to cut out the image of the nozzle half from the original image. The polarity (light emission side) is taken into consideration when cutting out.

望ましくは、前記画像解析手段は、前記合成画像において前記ノズル中心の方向の各位置でそれを横切る方向の輝度のばらつきを観測してプロファイルを生成する手段と、前記プロファイルに基づいて液体部分と空気部分の境界面をなす液面のレベルを検出する手段と、を含む。輝度のばらつきは、偏差、分散、等を示す情報であってもよい。積算光量の分布を求めるようにしてもよい。 Desirably, the image analysis means generates a profile by observing a variation in luminance in a direction crossing the nozzle center line in each position of the synthesized image, and a liquid portion based on the profile. And means for detecting a level of a liquid level that forms a boundary surface of the air portion. The variation in luminance may be information indicating deviation, variance, and the like. The distribution of the integrated light quantity may be obtained.

画像の解析により、液面レベルが特定されてもよいし、気泡や異物等が特定されてもよい。後者の場合、液体部分の両側に陰のない合成画像を生成し、当該液体部分について気泡等の有無を判定するようにしてもよい。あるいは、空気部分の両側に陰のない合成画像を生成し、当該空気部分について液滴等の有無を判定するようにしてもよい。このような構成によれば特にノズル内面付近を陰に邪魔されずに観察又は診断できる。   By analyzing the image, the liquid level may be specified, or bubbles, foreign matters, etc. may be specified. In the latter case, a composite image without shadows on both sides of the liquid portion may be generated, and the presence or absence of bubbles or the like may be determined for the liquid portion. Alternatively, a synthetic image without shadows on both sides of the air portion may be generated, and the presence or absence of a droplet or the like may be determined for the air portion. According to such a configuration, the vicinity of the inner surface of the nozzle can be observed or diagnosed without being obstructed.

本発明によれば、透明性を有するノズルの光学的観測に際して、空気部分と液体部分とで輝度の違いを強調できる。あるいは、ノズル状態の解析精度を高められる。   According to the present invention, when optically observing a transparent nozzle, it is possible to emphasize the difference in brightness between the air portion and the liquid portion. Or the analysis accuracy of a nozzle state can be improved.

本発明に係るノズル装置の好適な実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows suitable embodiment of the nozzle apparatus which concerns on this invention. 参考例として各種の証明条件で撮像されたノズルを示す図である。It is a figure which shows the nozzle imaged on various proving conditions as a reference example. バックライト面にノズルを近付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which brought the nozzle close to the backlight surface. バックライト面からノズルを遠ざけた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which kept the nozzle away from the backlight surface. 第1のマスク処理を示す図である。It is a figure which shows a 1st mask process. 第2のマスク処理を示す図である。It is a figure which shows a 2nd mask process. ノズルの一方側に設定するマスク領域を段階的に増大させた場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the mask area | region set to the one side of a nozzle is increased in steps. ノズルの一方側に設定するマスク領域を段階的に増大させた場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the mask area | region set to the one side of a nozzle is increased in steps. 図8の(A6)に示す状態を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the state shown to (A6) of FIG. 半画像に対する解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result with respect to a half image. 他の半画像の生成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation of another half image. 二つの半画像の合成により生成される合成画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the synthesized image produced | generated by the synthesis | combination of two half images. 図1に示す装置の第1動作例を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a first operation example of the apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す装置の第2動作例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a second operation example of the apparatus shown in FIG. 1.

図1には、本発明に係るノズル装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示す概念図である。本実施形態に係るノズル装置は分注装置として構成されている。もちろんノズル装置が分析装置その他の装置であってもよい。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of a nozzle device according to the present invention, and FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration thereof. The nozzle device according to the present embodiment is configured as a dispensing device. Of course, the nozzle device may be an analyzer or other device.

分注装置は、親検体チューブから親検体を吸引してそれを複数の子検体チューブに分注する装置である。ここで親検体は、例えば人体から採取された血液、尿などである。もちろん、試薬が分注されてもよいし、また蒸留水などの他の液体が分注されてもよい。   The dispensing device is a device that sucks a parent sample from a parent sample tube and dispenses it into a plurality of child sample tubes. Here, the parent sample is, for example, blood or urine collected from a human body. Of course, the reagent may be dispensed, or other liquids such as distilled water may be dispensed.

搬送機構10はノズル18を三次元的に自在に搬送する機構である。搬送機構10はX方向に伸長したレール12とY方向に伸長したレール14とを備えている。符号16は垂直方向すなわちZ方向にノズル18を搬送するユニットを示している。ノズル18は、本実施形態において、ノズル基部(チップフィッティング)およびそれに装着されるノズルチップにより構成されるものである。ノズル18にはエアチューブを介してポンプが接続されている。ポンプによって配管内の圧力を増減することにより液体の吸引や吐出を行える。図1には、1つのノズル18が示されているが、いわゆる多連ノズルを利用するようにしてもよい。   The transport mechanism 10 is a mechanism that freely transports the nozzle 18 in three dimensions. The transport mechanism 10 includes a rail 12 extending in the X direction and a rail 14 extending in the Y direction. Reference numeral 16 denotes a unit that conveys the nozzle 18 in the vertical direction, that is, in the Z direction. In this embodiment, the nozzle 18 includes a nozzle base (tip fitting) and a nozzle tip attached to the nozzle base. A pump is connected to the nozzle 18 via an air tube. Liquid can be sucked and discharged by increasing or decreasing the pressure in the pipe with a pump. Although one nozzle 18 is shown in FIG. 1, a so-called multiple nozzle may be used.

親検体セクション20は、例えば1または複数の親検体ラックが搭載されるセクションである。親検体ラック上には1または複数の親検体チューブが保持される。個々の親検体チューブは例えば採血管あるいは試験管などである。子検体セクション22は、複数の子検体ラックが配置されるセクションである。各子検体ラック上には1または複数の子検体チューブが保持される。各子検体チューブは例えば試験管あるいはバイアル等である。親検体ラックおよび子検体ラックがベルトコンベア等の搬送機構によって搬送されてもよい。図1には、新しいノズルチップを保持したチップ供給部およびノズルチップを取り外すチップリムーバー等は図示省略されている。   The parent sample section 20 is a section in which, for example, one or a plurality of parent sample racks are mounted. One or a plurality of parent sample tubes are held on the parent sample rack. Each parent sample tube is, for example, a blood collection tube or a test tube. The child sample section 22 is a section in which a plurality of child sample racks are arranged. One or a plurality of child sample tubes are held on each child sample rack. Each child sample tube is, for example, a test tube or a vial. The parent sample rack and the child sample rack may be transported by a transport mechanism such as a belt conveyor. In FIG. 1, a tip supply unit holding a new nozzle tip and a tip remover for removing the nozzle tip are not shown.

図1に示す構成例において、親検体セクション20と子検体セクション22との間には撮像セクション24が設けられている。具体的には、撮像セクション24は撮像用のカメラ26およびバックライトユニット28を有している。ノズル18が撮像ポジションに位置決められた場合において、その手前側にカメラ26が位置し、ノズル18の背面側にバックライトユニット28が位置する。カメラ26は例えばCCD等からなる撮像装置であり、バックライトユニット28は、本実施形態において平面型のユニットであり、それは具体的にはバックライト30とその前面側に装着されたシャッター機構32とからなる。シャッター機構32は、後に説明する一方側発光状態および他方側発光状態を選択的に生成可能なユニットである。もちろん所定のマスクパターンを生成可能なユニットとして構成することが可能である。   In the configuration example shown in FIG. 1, an imaging section 24 is provided between the parent sample section 20 and the child sample section 22. Specifically, the imaging section 24 includes an imaging camera 26 and a backlight unit 28. When the nozzle 18 is positioned at the imaging position, the camera 26 is positioned on the front side, and the backlight unit 28 is positioned on the back side of the nozzle 18. The camera 26 is an imaging device made up of, for example, a CCD, and the backlight unit 28 is a planar unit in the present embodiment, which specifically includes a backlight 30 and a shutter mechanism 32 mounted on the front side thereof. Consists of. The shutter mechanism 32 is a unit that can selectively generate one side light emission state and the other side light emission state, which will be described later. Of course, it can be configured as a unit capable of generating a predetermined mask pattern.

制御部34は図1に示される各構成の動作制御を行っている。本実施形態においては、制御部34が、画像処理部38、画像解析部40および照明制御部36を備えている。照明制御部36は上述したバックライトユニット28の動作を制御するものであり、具体的にはバックライト30のオンオフ制御およびシャッター機構32の動作を制御している。照明制御部36は、所望のマスクパターンを構築出来るようにシャッター機構32の動作を制御している。   The control unit 34 controls the operation of each component shown in FIG. In the present embodiment, the control unit 34 includes an image processing unit 38, an image analysis unit 40, and an illumination control unit 36. The illumination control unit 36 controls the operation of the backlight unit 28 described above, and specifically controls the on / off control of the backlight 30 and the operation of the shutter mechanism 32. The illumination control unit 36 controls the operation of the shutter mechanism 32 so that a desired mask pattern can be constructed.

画像処理部38は、本実施形態においてノズル像(ノズル画像)におけるノズル半分を切り出す処理を行う機能を備えている。また画像処理部38は、必要に応じて、ノズルの右側半分の画像とノズルの左側半分の画像とを連結させて合成画像を生成する機能を備えている。画像解析部40はノズル画像、特に半画像あるいは合成画像に基づいて、ノズル状態を解析するモジュールであり、具体的には、ノズルにおける空気部分と液体部分の境界面すなわち液面を特定する機能を有している。もちろん気泡や異物などの特定が行われてもよい。本実施形態においては、画像解析部40がノズルの軸方向すなわち垂直方向に沿ってノズルの解析結果を表すプロファイルを生成する機能を有しており、そのプロファイルを参照することにより境界面等が特定される。ここでそのプロファイルは水平方向における輝度分布を表すものであり、具体的には輝度のばらつき偏差、分散といったものが解析される。もちろん、解析手法としては各種のものが挙げられる。   The image processing unit 38 has a function of performing a process of cutting out half of the nozzles in the nozzle image (nozzle image) in the present embodiment. The image processing unit 38 has a function of generating a composite image by connecting the right half image of the nozzle and the left half image of the nozzle as necessary. The image analysis unit 40 is a module that analyzes a nozzle state based on a nozzle image, particularly a half image or a composite image. Have. Of course, air bubbles, foreign matter, etc. may be specified. In the present embodiment, the image analysis unit 40 has a function of generating a profile representing the analysis result of the nozzle along the axial direction of the nozzle, that is, the vertical direction, and the boundary surface is specified by referring to the profile. Is done. Here, the profile represents a luminance distribution in the horizontal direction, and specifically, a luminance variation deviation and variance are analyzed. Of course, various analysis methods are available.

図2には参考例として複数のノズル画像が示されている。図2において、A1,B1,C1,D1はそれぞれ液体吸引前の状態を示しており、すなわちノズル内はすべて空気層となっている。A2,B2,C2,D2は液体を吸引した後のノズルを示す画像である。A1とA2は第1条件に従って撮像されており、B1およびB2は第2条件に従って撮像されており、C1およびC2は第3条件に従って撮像されており、D1およびD2は第4条件に従って撮像されている。   FIG. 2 shows a plurality of nozzle images as a reference example. In FIG. 2, A1, B1, C1, and D1 indicate states before liquid suction, that is, the nozzles are all air layers. A2, B2, C2, and D2 are images showing the nozzles after sucking the liquid. A1 and A2 are imaged according to the first condition, B1 and B2 are imaged according to the second condition, C1 and C2 are imaged according to the third condition, and D1 and D2 are imaged according to the fourth condition Yes.

具体的には、図3に第1条件での位置関係が示されている。ノズル18はノズル基部42と、それに着脱可能に装着されるノズルチップ44とで構成される。ノズルチップ44は透明性を有する樹脂部材により形成されている。ノズル18の前面側すなわち撮像側にはカメラ26が設けられ、ノズル18の背面側すなわち後ろ側にはバックライトユニット28が設けられている。第1条件においては、図3に示されるように、ノズル18がバックライトユニット28の近傍に位置決められている。ここでL1は例えば30mmであり、L2は例えば165mmである。本願明細書に登場する各数値は例示に過ぎない。第1条件においては、マスク処理すなわちシャッター機能は実行されておらず、バックライトユニットが有する発光面の全体が発光状態となる。以上説明した第1条件の下で撮像された画像が図2においてA1およびA2で示されている。Sは液体部分Rと気体部分Qとの間の境界面つまり液面を示している。符号100は水平方向のラインを示し、それは輝度分布を解析する位置を表している。そのようなライン100をZ方向にスキャンさせながら各位置において輝度分布が解析される。その解析結果において、第1条件ではバックライトの全体が光っており、しかもノズルがバックライトに近い位置に位置決めされているため、気体部分Qと液体部分Rとの輝度差があまりなく、液面Sの特定は困難となる。   Specifically, FIG. 3 shows the positional relationship under the first condition. The nozzle 18 includes a nozzle base 42 and a nozzle chip 44 that is detachably attached thereto. The nozzle chip 44 is formed of a resin member having transparency. A camera 26 is provided on the front side of the nozzle 18, that is, the imaging side, and a backlight unit 28 is provided on the back side, that is, the rear side of the nozzle 18. Under the first condition, as shown in FIG. 3, the nozzle 18 is positioned in the vicinity of the backlight unit 28. Here, L1 is 30 mm, for example, and L2 is 165 mm, for example. Each numerical value appearing in the present specification is merely an example. Under the first condition, the mask process, that is, the shutter function is not executed, and the entire light emitting surface of the backlight unit is in the light emitting state. Images captured under the first condition described above are indicated by A1 and A2 in FIG. S indicates a boundary surface between the liquid portion R and the gas portion Q, that is, a liquid surface. Reference numeral 100 indicates a horizontal line, which represents a position to analyze the luminance distribution. The luminance distribution is analyzed at each position while scanning such a line 100 in the Z direction. As a result of the analysis, the entire backlight shines under the first condition, and the nozzle is positioned at a position close to the backlight. Therefore, there is not much difference in luminance between the gas portion Q and the liquid portion R, and the liquid level. It becomes difficult to specify S.

図4にはノズル18の他のセッティング例が示されている。図示されるように、バックライトユニット28から比較的遠い位置にノズル18が位置決めされている。ここでL3は例えば105mmであり、L4は例えば165mmである。第2条件においてもバックライトユニットの全体が均一の輝度をもって発光状態におかれている。   FIG. 4 shows another setting example of the nozzle 18. As illustrated, the nozzle 18 is positioned relatively far from the backlight unit 28. Here, L3 is 105 mm, for example, and L4 is 165 mm, for example. Even in the second condition, the entire backlight unit is in a light emitting state with uniform luminance.

以上のような第2条件の下で撮像された画像が図2においてB1およびB2で示されている。発光面からノズルをやや遠ざけた結果、液体部分Rと気体部分Qとの輝度差がやや大きくなっており、すなわちコントラストの上昇が認められる。符号102は肉厚部分を示しており、その部分すなわち辺縁部分やや黒い筋のように表現されている。しかしながら、このような画像でもコントラストが十分とはいえない面がある。   Images taken under the second condition as described above are indicated by B1 and B2 in FIG. As a result of moving the nozzle slightly away from the light emitting surface, the luminance difference between the liquid portion R and the gas portion Q is slightly large, that is, an increase in contrast is recognized. Reference numeral 102 denotes a thick portion, which is expressed as a black portion such as a marginal portion. However, there are aspects in which such an image does not have sufficient contrast.

第3条件では、図3に示したセッティングの下で図5に示すようなマスクが利用される。具体的には、図5の(A)にはバックライトの発光面46が示されている。ここでL5は180mmであり、L6は例えば150mmである。これに対し、シャッターユニットの機能によって発光面46の右側および左側にマスク48が設けられる。残りの部分が撮像側から見た発光領域50である。ここでL7は例えば25mmであり、L8は例えば17mmである。L6は上記同様に150mmである。   In the third condition, a mask as shown in FIG. 5 is used under the setting shown in FIG. Specifically, FIG. 5A shows a light emitting surface 46 of the backlight. Here, L5 is 180 mm, and L6 is 150 mm, for example. On the other hand, masks 48 are provided on the right and left sides of the light emitting surface 46 by the function of the shutter unit. The remaining part is the light emitting area 50 viewed from the imaging side. Here, L7 is 25 mm, for example, and L8 is 17 mm, for example. L6 is 150 mm as described above.

以上のような第3条件の下でノズルを撮像すると図2においてC1およびC2で示すような像が得られる。液体部分Rと気体部分Qとの間のコントラストは増大されており、境界面Sが比較的明瞭に表現されている。しかしながら、液体の種類や撮像条件いかんによっては、符号106で示されるように液体部分Rにおける辺縁部分に黒い筋あるいは暗部が生じる。そのような暗部106が比較的強く表れた場合、気体部分Qと液体部分Rとの弁別基準として暗部の有無を利用することは困難となる。ちなみに符号104は気体部分Qにおいて生じた辺縁上の黒い筋すなわち暗部を示している。   When the nozzle is imaged under the third condition as described above, images as indicated by C1 and C2 in FIG. 2 are obtained. The contrast between the liquid portion R and the gas portion Q is increased, and the boundary surface S is expressed relatively clearly. However, depending on the type of liquid and the imaging conditions, black streaks or dark portions occur in the edge portion of the liquid portion R as indicated by reference numeral 106. When such a dark part 106 appears relatively strongly, it becomes difficult to use the presence or absence of the dark part as a discrimination criterion between the gas part Q and the liquid part R. Incidentally, reference numeral 104 denotes a black streak on the edge generated in the gas portion Q, that is, a dark portion.

第4条件においては、図4に示したセッティング条件が採用され、そのうえで、図6に示すマスクが利用される。(A)には発光面52が示されている。L9は150mmであり、L10は180mmである。(B)において、シャッターユニットによってマスク54がかけられており、残りの領域が発光領域56である。L11は例えば100mmであり、L12は例えば70mmである。このような図5の(B)および図6(B)において、発光領域の上辺よりも下辺が小さいのはノズルの外形に合わせたものである。但し単純な長方形のスリットであってもよい。   In the fourth condition, the setting condition shown in FIG. 4 is adopted, and then the mask shown in FIG. 6 is used. (A) shows the light emitting surface 52. L9 is 150 mm and L10 is 180 mm. In (B), the mask 54 is put on by the shutter unit, and the remaining area is the light emitting area 56. L11 is 100 mm, for example, and L12 is 70 mm, for example. In FIG. 5B and FIG. 6B, the lower side is smaller than the upper side of the light emitting region in accordance with the outer shape of the nozzle. However, it may be a simple rectangular slit.

上記の第4条件の下で撮像された画像が図2において(D1)および(D2)に示されている。第3条件の適用の場合と同様に、コントラストの増強が認められる。すなわち気体部分Qにおいて符号108で示すような黒筋が顕著に表れている。但し、液体部分Rにおいても条件次第では符号110で示すように辺縁部分に黒い筋あるいは暗部が生じる可能性がある。よって液体部分Rと気体部分Qとにおける暗部の発生の有無を弁別基準として境界面Sを特定するとその弁別精度が問題となってしまう。いずれにしても、従来においては、ノズル中心軸を基準として左右対称の照明条件あるいはマスク条件が利用されており、光量あるいはマスクの量が偏在したような照明条件は採用されていない。   Images taken under the fourth condition are shown in (D1) and (D2) in FIG. As in the case of application of the third condition, an increase in contrast is observed. That is, a black streak as indicated by reference numeral 108 appears remarkably in the gas portion Q. However, even in the liquid portion R, black streaks or dark portions may occur in the edge portion as indicated by reference numeral 110 depending on conditions. Therefore, if the boundary surface S is specified based on whether or not the dark portion is generated in the liquid portion R and the gas portion Q, the discrimination accuracy becomes a problem. In any case, conventionally, illumination conditions or mask conditions that are symmetrical with respect to the nozzle center axis are used, and illumination conditions in which the amount of light or the amount of mask is unevenly distributed are not employed.

図7および図8には偏在したマスク領域を利用した場合における撮像結果が示されている。図7および図8において、(A1)は、マスクがなされていないものであり、すなわち符号55で示す領域全体が発光領域となっている。この場合においては、液体部分と気体部分との間においてコントラスト不足が指摘される。(A2)に示す画像では、符号56で示す領域がマスク領域であり、符号58で示す領域が照明領域である。若干ながらコントラストの増強が認められる。気体部分においてマスク側に黒い筋の発生が認められる。(A3)に示すようにマスク領域56Aをより大きくしていくと、すなわち発光領域58Aをより小さくしていくと、コントラストがより増強され、また上記の黒い筋がより顕著に発生することになる。   FIGS. 7 and 8 show the imaging results in the case of using the unevenly distributed mask region. 7 and 8, (A1) is not masked, that is, the entire region indicated by reference numeral 55 is a light emitting region. In this case, insufficient contrast is pointed out between the liquid portion and the gas portion. In the image shown in (A2), the area indicated by reference numeral 56 is a mask area, and the area indicated by reference numeral 58 is an illumination area. A slight increase in contrast is observed. Black streaks are observed on the mask side in the gas portion. As shown in (A3), when the mask area 56A is made larger, that is, when the light emitting area 58A is made smaller, the contrast is further enhanced, and the above-described black stripes are more prominently generated. .

図8にはさらにマスク領域を段階的に増大させた場合における撮像結果が示されている。符号56B,56C,56Dはそれぞれマスク領域を示しており、符号58B,58C,58Dはそれぞれ発光領域を示している。マスク領域の増大に伴い、コントラストの増強が認められる一方において、気体部分におけるマスク側に黒い筋がより顕著に表れているようになっている。注目すべきは、液体部分において非マスク側に黒い筋が発生しているという点である。(A6)においては、液体部分における非マスク側すなわち照明側にはっきりと黒い筋(辺縁上の暗部)が発生している。液体部分におけるマスク側は若干ながら肉厚の部分において輝度の低下が認められるものの、そこは比較的明るくなっている。照明側からの光があまり散乱を受けずに出射側に到達し、撮像側から見て非マスク側がむしろ明るくなっているのである。これに対し気体部分における非マスク側には光があまり到達しない結果、そこに黒い筋が生じてしまうものと推認される。図9には図8の(A6)に示した画像が模式図として示されている。符号60はバックライト面を表しており、符号56Dはマスク領域を示しており、符号58Dは照明領域を表している。符号18Aはノズル像(ノズルイメージ)を示している。それは大別して液体部分64と気体部分62とからなる。気体部分62においては、マスク側に黒い筋66が生じており、非マスク側にはそのような黒い筋は生じていない。液体部分64においては、逆に、非マスク側に黒い筋68が生じており、マスク側においては符号69で示すようにそのような黒い筋は生じていない。ちなみに、W1が左右方向のバックライト領域であるとすると、W2が発光領域の幅を示し、W3がマスク領域の幅を示している。ここでW4はノズル中心線からのマスク領域56Dの端部までの距離を示している。図9に示す例では、バックライト領域の全体が、ノズルの真後ろ部分に相当する中央部分と、その右側の部分と、その左側の部分と、で構成される場合、照明領域は中央部分とその一方側の部分との二つからなっている。残りの部分がマスク領域となっている。このような構成によれば、スリットと同様のコントラスト増強効果を得つつ、液体部分と気体部分において上述した黒い筋が同じ側に生じてしまうことを防止できる。以上のような特有の現象を用いて本実施形態に係るノズル装置はノズル状態の解析を行うようにしている。   FIG. 8 shows the imaging result when the mask area is further increased stepwise. Reference numerals 56B, 56C, and 56D denote mask areas, and reference numerals 58B, 58C, and 58D denote light-emitting areas. As the mask area increases, contrast enhancement is recognized, while black stripes appear more remarkably on the mask side in the gas portion. It should be noted that black streaks are generated on the non-mask side in the liquid portion. In (A6), a black streak (dark part on the edge) is clearly generated on the non-mask side, that is, the illumination side in the liquid part. On the mask side in the liquid part, although a slight decrease in luminance is observed in the thick part, it is relatively bright. Light from the illumination side reaches the exit side without much scattering, and the non-mask side is rather bright when viewed from the imaging side. In contrast, it is presumed that light does not reach the non-mask side of the gas portion so much that black streaks are generated there. FIG. 9 shows a schematic diagram of the image shown in (A6) of FIG. Reference numeral 60 represents a backlight surface, reference numeral 56D represents a mask area, and reference numeral 58D represents an illumination area. Reference numeral 18A denotes a nozzle image (nozzle image). It is roughly divided into a liquid portion 64 and a gas portion 62. In the gas portion 62, black stripes 66 are generated on the mask side, and such black stripes are not generated on the non-mask side. In the liquid portion 64, conversely, black streaks 68 are generated on the non-mask side, and such black streaks are not generated on the mask side as indicated by reference numeral 69. Incidentally, if W1 is a backlight region in the horizontal direction, W2 indicates the width of the light emitting region, and W3 indicates the width of the mask region. Here, W4 indicates the distance from the nozzle center line to the end of the mask region 56D. In the example shown in FIG. 9, when the entire backlight region is composed of a central portion corresponding to a portion directly behind the nozzle, a right portion thereof, and a left portion thereof, the illumination region is divided into the central portion and its portion. It consists of two parts on one side. The remaining part is a mask area. According to such a configuration, it is possible to prevent the black streaks described above from occurring on the same side in the liquid portion and the gas portion while obtaining the same contrast enhancement effect as the slit. The nozzle apparatus according to the present embodiment analyzes the nozzle state using the above-described unique phenomenon.

図10にはノズルを表した画像から切り出された半画像70が示されている。半画像70は、ノズルの中心線から右側又は左側に相当する画像である。図10においては背景部分については無視されている。もちろん背景部分を含めて画像を取り扱うようにしてもよい。符号100で示される観測ラインをスキャンさせながら、各スキャン位置において輝度分布を観察し、その時の輝度のばらつきDをプロットしたものがプロファイル72である。Z軸方向すなわち垂直方向に沿って、輝度のばらつきDが液面Sを境として大きく変動している。図10に示すプロファイル72は例示であり、発明説明のためのものであるが、上述した説明から明らかなように、気体部分においては上述した黒い筋66が顕著に発生しており、その直下すなわち液体部分におけるマスク側にはそのような黒い筋は生じないため、半画像70を解析対象とすれば、黒い筋の有無を巧妙に使って液面Sを特定することが可能となるのである。   FIG. 10 shows a half image 70 cut out from an image representing a nozzle. The half image 70 is an image corresponding to the right side or the left side from the center line of the nozzle. In FIG. 10, the background portion is ignored. Of course, you may make it handle an image including a background part. A profile 72 is obtained by observing the luminance distribution at each scanning position while scanning the observation line indicated by reference numeral 100 and plotting the luminance variation D at that time. The variation in luminance D greatly fluctuates from the liquid level S along the Z-axis direction, that is, the vertical direction. The profile 72 shown in FIG. 10 is an example and is used for explaining the invention. As is apparent from the above description, the black stripe 66 described above is remarkably generated in the gas portion, that is, immediately below that, that is, Since such black streaks do not occur on the mask side in the liquid portion, the liquid level S can be specified by skillfully using the presence or absence of black streaks if the half image 70 is an analysis target.

ちなみに、半画像70の生成は例えば次のように行うことが出来る。まず元画像を域値処理等により二次化した上で、エッジ検出を行い、ノズルの外形を抽出する。外形が抽出されるならば、そこから中心線71を特定することは公知技術を用いて容易であり、そのような中心線71を基準として画像を二分割することが可能となる。その場合においては、ノズル部分だけを二分割するようにしてもよいし、画像全体を二分割するようにしてもよい。なお、中心線の特定にあたっては、さらにノズルの上端および下端を特定するようにするのが望ましい。そのような2点を特定すれば、プロファイルを形成する範囲を特定可能である。   Incidentally, the generation of the half image 70 can be performed as follows, for example. First, the original image is secondarily converted by a threshold value process or the like, and then edge detection is performed to extract the outer shape of the nozzle. If the outline is extracted, it is easy to specify the center line 71 therefrom using a known technique, and the image can be divided into two with reference to such center line 71. In that case, only the nozzle portion may be divided into two, or the entire image may be divided into two. In specifying the center line, it is desirable to further specify the upper end and lower end of the nozzle. If such two points are specified, it is possible to specify the range in which the profile is formed.

以上のように、半画像を使って境界面を特定可能であり、また境界面以外においても例えば気泡等の特定が可能となるわけであるが、一方側の半画像と、他方側の半画像とを組み合わせて解析を行えばより高精度の解析を行うことが可能である。これについて以下に説明する。   As described above, it is possible to specify a boundary surface using a half image, and it is also possible to specify, for example, a bubble other than the boundary surface, but one half image and the other half image It is possible to perform a more accurate analysis if the analysis is performed in combination. This will be described below.

図11には、逆側に対してマスク処理が施された上で撮像された結果が示されている。すなわち上述したマスク処理が一方側発光状態を形成するものであった場合、図11の(A)には、他方側発光状態によって撮像された画像が示されている。ノズル像18Bにおいて、気体部分73においては、マスク側に黒い筋74が発生しており、非マスク側76にはそのような黒い筋は発生していない。気体部分78においては、マスク側82には黒い筋は生じておらず、非マスク側80にそのような黒い筋が発生している。この画像を処理して他方側の半分を切り出したものが半画像84である。それは上述した気体部分における黒い筋74を有している。   FIG. 11 shows a result of imaging after mask processing is performed on the opposite side. That is, in the case where the above-described mask processing forms one side light emission state, an image captured in the other side light emission state is shown in FIG. In the nozzle image 18 </ b> B, in the gas portion 73, black stripes 74 are generated on the mask side, and such black stripes are not generated on the non-mask side 76. In the gas portion 78, black stripes are not generated on the mask side 82, and such black stripes are generated on the non-mask side 80. A half image 84 is obtained by processing this image and cutting out the other half. It has black streaks 74 in the gas portion described above.

図12には、画像合成処理が概念的に示されている。一方側発光状態で生成された半画像70と、他方側発光状態で生成された半画像84とを連結させることにより合成画像86を生成することが可能である。そのような合成画像は黒い筋66および74を含んでおり、その一方おいて液体部分において黒い筋はいずれの側にも含まれていない。したがってこのような画像を基礎として上述したプロファイルを生成するならば、図12に示すプロファイル88を取得することが出来る。液体部分と気体部分とにおいて輝度のばらつきTの点で大きな差が生じており、液面の特定精度をより高めることが可能である。   FIG. 12 conceptually shows the image composition process. It is possible to generate the composite image 86 by connecting the half image 70 generated in the one side light emission state and the half image 84 generated in the other side light emission state. Such a composite image includes black streaks 66 and 74, while no black streaks are included on either side of the liquid portion. Therefore, if the above-described profile is generated based on such an image, a profile 88 shown in FIG. 12 can be acquired. There is a large difference in luminance variation T between the liquid portion and the gas portion, and it is possible to further increase the accuracy of specifying the liquid level.

ちなみに、一方側マスク状態は例えば図8の(A6)に示した状態であり、それを左右反転させることにより他方側発光状態を形成することが可能である。   Incidentally, the one-side mask state is, for example, the state shown in FIG. 8A6, and the other-side light-emitting state can be formed by inverting it left and right.

図13には図1に示した装置の第1動作例がフローチャートとして示されている。S10においては、バックライトユニットおよびカメラの間においていずれの位置にノズルを位置決めするのかの設定がなされ、S12においては、カメラの前方に実際にノズルが位置決められる。S14においては制御部の制御によってマスクパターンが設定される。この場合においては右側あるいは左側を覆ったパターンが生成されることになる。S16においては撮像が実行され、S18においては撮像結果から半画像を切り出す処理が実行される。S20では、そのような半画像に基づいてプロファイルが生成され、そのプロファイルの段差から液面レベルが特定される。また液面レベル以外の分析が行われてもよい。   FIG. 13 is a flowchart showing a first operation example of the apparatus shown in FIG. In S10, the position at which the nozzle is positioned between the backlight unit and the camera is set. In S12, the nozzle is actually positioned in front of the camera. In S14, a mask pattern is set under the control of the control unit. In this case, a pattern covering the right side or the left side is generated. In S16, imaging is executed, and in S18, a process of cutting out a half image from the imaging result is executed. In S20, a profile is generated based on such a half image, and the liquid level is specified from the level difference of the profile. An analysis other than the liquid level may be performed.

図14には図1に示した装置の第2動作例がフローチャートとして示されている。S30においては、上記S10と同様に距離が設定され、S32においては上記S12と同様にノズルの位置決めが行われるS34においてはマスクパターンが設定され、例えば最初に一方側発光状態が形成される。その上でS36において撮像が実行される。S38においては一方側発光状態画像および他方側発光状態画像の両画像が取得されたか否かが判断され、両方が取得されていない場合には、S34においてマスクパターンを反転させた上でS36において撮像が実行される。S40においては各画像に基づいて半画像が生成され、S42においては二つの半画像を左右連結させることによって合成画像が生成される。そして、S44においてはその合成画像に基づいてプロファイルが生成され、そのプロファイルから液面レベル等が検出されることになる。   FIG. 14 is a flowchart showing a second operation example of the apparatus shown in FIG. In S30, a distance is set in the same manner as in S10. In S32, a mask pattern is set in S34 in which nozzle positioning is performed in the same manner as in S12. For example, a one-side light emission state is first formed. After that, imaging is executed in S36. In S38, it is determined whether or not both the one-side light emission state image and the other-side light emission state image have been acquired. If both are not acquired, the mask pattern is inverted in S34 and then imaged in S36. Is executed. In S40, a half image is generated based on each image, and in S42, a composite image is generated by connecting the two half images to the left and right. In S44, a profile is generated based on the composite image, and the liquid level and the like are detected from the profile.

以上のように、上記手法によれば偏在したマスクパターンを利用することにより液体部分において一方側だけに黒い筋を積極的に生じさせて、逆にいえば、他方側の辺縁部分を明るい状態にして、ノズルの半分だけを解析対象として利用することにより、液体部分と気体部分において黒い筋の発生の有無が生じ、そのような現象を使って液面の特定等を高精度に行える。しかも右側の半画像と左側の半画像とを合成すれば、上述した作用を2倍利用することが出来るから、より高精度の特定が可能となるのである。上述した実施形態においては1か0のマスクが利用されていたが、アナログ的に光量の分布を可変させるものを利用してもよい。但し、白又は黒のマスク処理によれば黒い筋をより顕著に表示させることができるという利点が得られる。ちなみに上述した実施形態においてはノズルを二分割した半画像を利用したが、少なくとも辺縁部分に着目した画像処理であれば液面の特定を行うことが可能となる。   As described above, according to the above method, by using the unevenly distributed mask pattern, a black streak is positively generated only on one side in the liquid portion, and conversely, the other side edge portion is in a bright state. Thus, by using only half of the nozzle as an analysis target, the presence or absence of black streak occurs in the liquid portion and the gas portion, and the liquid level can be identified with high accuracy using such a phenomenon. In addition, if the right half image and the left half image are combined, the above-described action can be used twice, so that it is possible to specify with higher accuracy. In the above-described embodiment, the mask of 1 or 0 is used. However, a mask that varies the light amount distribution in an analog manner may be used. However, the white or black mask process provides an advantage that black stripes can be displayed more prominently. Incidentally, in the above-described embodiment, the half image obtained by dividing the nozzle into two parts is used. However, the liquid level can be specified if the image processing focuses on at least the edge portion.

10 搬送機構、18 ノズル、24 撮像セクション、26 カメラ、28 バックライトユニット、30 バックライト、32 シャッターユニット、36 照明制御部、38 画像処理部、40 画像解析部。   10 transport mechanism, 18 nozzles, 24 imaging section, 26 camera, 28 backlight unit, 30 backlight, 32 shutter unit, 36 illumination control unit, 38 image processing unit, 40 image analysis unit.

Claims (7)

液体の吸引及び吐出を行う透明性を有するノズルと、
前記ノズルの前面側に設けられる撮像機器と、
前記ノズルの背面側に設けられる機器であって、前記撮像機器から見て前記ノズルの一方側を発光させ且つ前記ノズルの他方側を発光させない一方側発光状態を形成可能なバックライト機器と、
前記撮像機器で取得された画像に基づいてノズル状態を解析する手段であって、前記一方側発光状態において取得された一方側発光状態画像を用いてノズル状態を解析する画像解析手段と、
を含み、
前記画像解析手段は、
前記一方側発光状態画像から、そこに含まれるノズル像の内でノズル中心線のいずれか片側を含む半画像を切り出す手段と、
前記半画像に基づいて前記ノズル内の液面を特定する手段と、
を含むことを特徴とするノズル装置。
A transparent nozzle for sucking and discharging liquid;
An imaging device provided on the front side of the nozzle;
A backlight device capable of forming a one-side emission state that emits light from one side of the nozzle and does not emit light from the other side of the nozzle as viewed from the imaging device, the device provided on the back side of the nozzle;
Means for analyzing a nozzle state based on an image acquired by the imaging device, and an image analyzing unit for analyzing the nozzle state using the one side emission state image acquired in the one side emission state;
Only including,
The image analysis means includes
Means for cutting out a half image including any one side of the nozzle center line among the nozzle images included therein from the one side emission state image;
Means for identifying the liquid level in the nozzle based on the half-image;
A nozzle device comprising:
請求項1記載の装置において、
前記半画像を切り出す手段は、
前記一方側発光画像に含まれる前記ノズル像の外形を抽出する手段と、
前記外形に基づいて前記ノズル中心線を特定する手段と、
を含むことを特徴とするノズル装置。
The apparatus of claim 1.
The means for cutting out the half image is:
Means for extracting an outer shape of the nozzle image included in the one side emission image;
Means for identifying the nozzle centerline based on the outer shape;
A nozzle device comprising:
請求項記載の装置において、
前記半画像を切り出す手段は、前記一方側発光状態画像に含まれるノズル像の内でノズル中心線の他方側を切り出す
ことを特徴とするノズル装置。
The apparatus of claim 1 .
It said means for cutting the semi-images, cut out the other side of the nozzle center line within the nozzle image included in the one side emission state image,
A nozzle device characterized by that.
請求項記載の装置において、
前記バックライト機器の発光面が、前記撮像機器から見てノズルの真後ろに相当する中央部分、前記中央部分の一方側である一方側部分及び前記中央部分の他方側である他方側部分で構成され、
前記一方側発光状態は前記中央部分及び前記一方側部分を発光させた状態である、
ことを特徴とするノズル装置。
The apparatus of claim 1 .
The light emitting surface of the backlight device is composed of a central portion corresponding to the back of the nozzle when viewed from the imaging device, one side portion that is one side of the central portion, and the other side portion that is the other side of the central portion. ,
The one side light emission state is a state where the central portion and the one side portion are caused to emit light,
A nozzle device characterized by that.
請求項4記載の装置において、
前記中央部分は撮像機器から見て前記ノズルの全体を包含する部分である、
ことを特徴とするノズル装置。
The apparatus of claim 4.
The central portion is a portion including the entire nozzle as viewed from the imaging device.
A nozzle device characterized by that.
液体の吸引及び吐出を行う透明性を有するノズルと、
前記ノズルの正面側に設けられる撮像機器と、
前記ノズルの背面側に設けられるバックライト機器と、
前記バックライト機器における発光面の動作を制御する手段であって、前記発光面の内で前記撮像機器から見て前記ノズルの一方側を発光させ且つ前記ノズルの他方側を発光させない一方側発光状態と、前記発光面の内で前記撮像機器から見て前記ノズルの一方側を発光させず且つ前記ノズルの他方側を発光させる他方側発光状態と、を選択的に形成する制御手段と、
前記撮像機器で取得された画像に基づいてノズル状態を解析する手段であって、前記一方側発光状態において取得された一方側発光状態画像及び前記他方側発光状態において取得された他方側発光状態画像を用いてノズル状態を解析する画像解析手段と、
を含み、
前記画像解析手段は、
前記一方側発光状態画像から、そこに含まれるノズル像の内でノズル中心線の他方側に相当する第1の半画像を切り出す手段と、
前記他方側発光状態画像から、そこに含まれるノズル像の内でノズル中心線の一方側に相当する第2の半画像を切り出す手段と、
前記第1の半画像と前記第2の半画像とを前記ノズル中心線を境界として連結して合成画像を生成する手段と、
を含み、
前記合成画像に基づいてノズル状態が解析される、ことを特徴とするノズル装置。
A transparent nozzle for sucking and discharging liquid;
An imaging device provided on the front side of the nozzle;
A backlight device provided on the back side of the nozzle;
A means for controlling the operation of the light emitting surface in the backlight device, wherein one side of the light emitting surface emits light from one side of the nozzle as viewed from the imaging device and does not emit light from the other side of the nozzle. And a control means for selectively forming a light emission state on the other side of the light emitting surface that does not emit light on one side of the nozzle as viewed from the imaging device and emits light on the other side of the nozzle;
A means for analyzing a nozzle state based on an image acquired by the imaging device, the one side light emission state image acquired in the one side light emission state and the other side light emission state image acquired in the other side light emission state Image analysis means for analyzing the nozzle state using
Only including,
The image analysis means includes
Means for cutting out a first half image corresponding to the other side of the nozzle center line from the one side emission state image, among the nozzle images included therein;
Means for cutting out a second half image corresponding to one side of the nozzle center line in the nozzle image included therein from the other side emission state image;
Means for connecting the first half image and the second half image with the nozzle center line as a boundary to generate a composite image;
Including
A nozzle device characterized in that a nozzle state is analyzed based on the composite image .
請求項記載の装置において、
前記画像解析手段は、
前記合成画像において前記ノズル中心の方向の各位置でそれを横切る方向の輝度のばらつきを観測してプロファイルを生成する手段と、
前記プロファイルに基づいて液体部分と空気部分の境界面をなす液面のレベルを検出する手段と、
を含むことを特徴とするノズル装置。
The apparatus of claim 6 .
The image analysis means includes
Means for observing variations in luminance in the direction crossing the nozzle center line in the composite image and generating a profile;
Means for detecting a level of a liquid surface forming an interface between the liquid portion and the air portion based on the profile;
A nozzle device comprising:
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