JP6917761B2

JP6917761B2 - 画像検査装置

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Publication number: JP6917761B2
Application number: JP2017093356A
Authority: JP
Inventors: 木戸　学; 学木戸
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2037-05-09
Also published as: JP2018189558A

Description

本発明は、マルチスペクトルイメージングを用いた画像検査装置に関する。

商品（ワーク）が設計通りに生産されたかどうかを判定するためにワークを撮像して得られた画像を検査する画像検査装置は非常に有用である。このような画像検査ではワークの形状や寸法、色などが検査される。特許文献１によれば印刷物などの検査対象物を撮像して色情報を取得し、高精度に色検査を実行する色検査装置が提案されている。

特開平０９−１２６８９０号公報

ところで所望の色情報は、カメラ側のカラーフィルタによる波長の選別または照明光の波長の選択により実現される。たとえば、白色光源により白色光をワークに照射し、ワークからの反射光のうち所望の波長の反射光を分光光学系により選択することが考えられる。これは、それぞれ通過波長の異なる複数のカラーフィルタを備えた撮像素子を用いることで実現されてもよい。ＲＧＢのカラーフィルタを用いれば、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像が得られる。同様に、赤色ＬＥＤにより赤色の照明光をワークに照射することでＲ画像が取得され、緑色ＬＥＤにより緑色の照明光をワークに照射することでＧ画像が取得され、青色ＬＥＤにより青色の照明光をワークに照射することでＢ画像が取得されてもよい。後者の撮像手法はアクティブマルチスペクトルイメージングと呼ばれており、基本的に、各色のＬＥＤは択一的に点灯される。さらに、波長の異なる多数の光源を採用すれば、多数の分光画像が得られるため、微妙な色差も判別可能となる。

このように波長が異なる複数の光源を備えた画像検査装置では、各波長の光の照明強度を適切に設定する必要がある。このために、ユーザは、波長ごとに照明強度を変えながらワークを撮像して複数の設定用画像を取得し、複数の設定用画像を見比べることで適切な照明強度を決定しなければならない。このような設定作業は波長の数に比例して増大する。さらに、人間の目にはほぼ同じように見える２つの赤色を識別するためには、赤色の照明強度よりも緑色の照明強度を強くしたほうがよいことがある。これは人間の直観に反するため、なおさら複数の色の照明強度を調整することを困難としている。そこで、本発明は、波長が異なる複数の光源を備えた画像検査装置において照明強度の調整に関するユーザの負担を軽減することを目的とする。

本発明は、たとえば、
互いに異なる３つ以上の波長の照明光を発生する複数の発光素子を有し、各波長の照明光を個別に対象物に照射する照明部と、
前記各波長の照明光ごとに前記対象物からの反射光を受光して前記対象物の画像を生成する撮像部と、
前記照明部を制御することで前記各波長について照明強度の異なる複数の照明光を個別に対象物に照射させるとともに、前記撮像部を制御することで該各波長についてそれぞれ輝度が異なる複数の設定用画像を生成させる制御部と、
前記複数の設定用画像を解析して、該複数の設定用画像それぞれについて前記照明強度の良好性を示すスコアを算出し、該算出したスコアに基づいて、前記各波長について検査用画像を取得する際に使用される照明強度を設定する処理部と、
前記処理部にて設定された照明強度で前記３つ以上の波長の照明光が個別に照射され、前記撮像部により取得された該３つ以上の波長のそれぞれの分光画像を同時にまたは切り替え可能に表示部に表示しながら、該表示部上で前記検査用画像を生成するために使用する波長の選択を受け付けるＵＩ管理部と、
前記ＵＩ管理部にて選択された各波長について設定された照明強度で前記複数の発光素子を順番に点灯させ、画像検査の対象となる検査対象物を照明し、前記撮像部により取得された複数の分光画像を用いて画像検査を実行する検査部と
を有することを特徴とする画像検査装置を提供する。

本発明によれば、波長が異なる複数の光源を備えた画像検査装置において照明強度の調整に関するユーザの負担が軽減される。

画像検査装置を示す図照明装置を示す図照明装置を構成する部品を示す図照明装置の電気的な構成を示す図画像処理システムの機能を示す図マルチスペクトルイメージングにおけるカラー濃淡変換の原理を示す図照明強度の設定ＵＩを示す図照明強度の設定ＵＩを示す図照明強度の自動設定を示すフローチャート画像処理システムの機能を示す図画像処理システムの機能を示す図画像処理システムの機能を示す図照明強度の設定ＵＩを示す図照明強度の設定ＵＩを示す図照明装置を示す図

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１は外観検査システム（画像検査装置）の一例を示す図である。ライン１は検査対象物であるワーク２を搬送する搬送ベルトなどである。照明装置３は互いに異なる波長の検査光（照明光）を発生する複数の発光素子を有し、各波長の照明光を個別に対象物に照射する照明部の一例である。なお、複数の方向から照明光をワーク２に対して照射するために、複数の同一波長の発光素子が設けられてもよい。カメラ４は照明光により照明された検査対象物からの反射光を受光して輝度画像（分光画像）を生成する撮像手段の一例である。画像処理装置５は、各波長について設定された照明強度で発光素子を順番に点灯させることで画像検査の対象となる検査対象物を照明し、撮像部により取得された複数の検査用画像を用いて画像検査を実行する検査部を有する検査装置である。表示部７は検査に関連する制御パラメータを設定するためのユーザインタフェースや検査用画像などを表示する表示装置である。入力部６は、コンソール、ポインティングデバイス、キーボードなどであり、制御パラメータを設定するために使用される。

＜照明装置の構成＞
図２（Ａ）は照明装置３の斜視図である。図２（Ｂ）は照明装置３の上面図である。図２（Ｃ）は照明装置３の底面図である。図２（Ｄ）は照明装置３の側面図である。照明装置３の筐体は上ケース２１と下ケース２２を有している。下ケース２２の下部には複数の光源（ＬＥＤなどの発光素子）のそれぞれが出力する光を拡散させる光拡散部材２３が配置されている。図２（Ａ）や図２（Ｃ）が示すように上ケース２１や下ケース２２と同様に光拡散部材２３も円環状を成している。図２（Ｂ）や図２（Ｄ）が示すように上ケース２１の上面にはコネクタ２４が設けられている。コネクタ２４には照明装置３に格納されている照明制御基板と画像処理装置５とが通信するためのケーブルが接続される。

図３（Ａ）は照明装置３に格納されている制御基板３１とＬＥＤ基板３２とを示す側面図である。制御基板３１は点灯制御部が実装された第二基板の一例である。ＬＥＤ基板３２は複数の光源が実装された第一基板の一例である。図３（Ｂ）はＬＥＤ基板３２の上面図である。図３（Ｃ）は照明装置３のうちＬＥＤ３３の付近を拡大した断面図である。３（Ｄ）はＬＥＤ基板３２の底面図である。図３（Ｅ）はＬＥＤ基板３２のうちＬＥＤ３３の付近を拡大した側面図である。

制御基板３１には照明制御基板やコネクタ２４が配置されている。光源群を構成するＬＥＤなどの発光素子はＬＥＤ基板３２に搭載されている。図３（Ｂ）が示すように、本実施例では四方向から照明光を照射するために４つのＬＥＤ基板３２が設けられている。四方向から照明光を照射可能とすることでフォトメトリックステレオ用の画像を取得できるようになる。つまり、照明装置３はマルチスペクトルイメージングだけでなく、フォトメトリックステレオのために利用されてもよい。１つのＬＥＤ基板３２には４つのＬＥＤ３３が配置されているものとする。これにより光源群は１６個の発光素子により構成されている。ただし、より多数の発光素子が設けられてもよい。たとえば、一つのＬＥＤ基板３２には８つのＬＥＤ３３が配置されており、８つのＬＥＤ３３が発光する光の波長はいずれも異なっていてもよい。

図３（Ｃ）、図３（Ｄ）および図３（Ｅ）が示すように、複数のＬＥＤ３３のうち隣り合った２つのＬＥＤ３３の間には遮光部材３５が配置されている。多数のＬＥＤ３３を密接に配置すると、隣り合った２つのＬＥＤ３３からそれぞれ照射される照明光が光拡散部材２３の同一の領域を通過することがある。この場合、点灯パターンに応じて一方のＬＥＤ３３を非点灯とし、かつ、他方のＬＥＤ３３を点灯した場合と、他方のＬＥＤ３３を非点灯とし、かつ、一方のＬＥＤ３３を点灯した場合とで、ワーク２の表面には同一の照明方向から同一の光量で照明光が照射されてしまう。これでは高い精度で検査画像を生成することが難しくなる。そこで、隣り合った２つのＬＥＤ３３の間に遮光部材３５を配置することで、隣り合った２つのＬＥＤ３３について光量の均一性と光源の独立性とのバランスを取っている。

図３（Ｃ）が示すようにＬＥＤ３３の光の射出方向Ａ１と、主な照明方向Ａ２とは一致していない。そこで、反射鏡３４を配置することでＬＥＤ３３から射出される光を光拡散部材２３の方向へ偏向している。これによりＬＥＤ３３が発光した光を効率よくワーク２へ照射できるようになろう。この例では射出方向Ａ１と反射鏡３４の反射方向とが概ね直交しているが、これは光拡散部材２３の断面形状が円弧を成しており（図３（Ｃ））、円弧に関する角度（中心角）が約９０度になっているからである。このように中心角を大きくすることで、照明装置３をワーク２に対して遠ざけたり、近づけたりしてもワーク２の表面に対してほぼ均一な平行光を照射しやすくなる。

図１５は照明装置３の模式平面図である。照明装置３のＬＥＤ基板３２の上には互いに異なる波長の光を発する複数のＬＥＤ３３が環状に配置されている。制御基板３１に設けられた照明制御基板（図４）は同一波長の複数のＬＥＤ３３を同時に点灯させる。同一波長の複数のＬＥＤ３３はＬＥＤ基板３２上にそれぞれ等間隔に配置されている。各波長の複数のＬＥＤ３３が同時に点灯することで、ワーク２の斜め上方から略均一な照明光がワーク２に照射される。これにより、カメラ４は照射方向に依存しない各波長に対応したワーク２の全方向照明画像を撮影することができる。

照明装置３はそれぞれ複数のＬＥＤ３３を有する４つの照明ブロックＴＢ１〜ＴＢ４から構成されている。各照明ブロックには互いに異なる波長の光を発する複数のＬＥＤ３３が配置される。各照明ブロックには、照明装置３が有する全ての波長種別のＬＥＤ３３が含まれている。各照明ブロックには光量フィードバック制御用の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が配置されている。照明制御基板は受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が受光した光の受光量に基づいて、各照明ブロックの光量が予め設定された光量に維持されるように、各ＬＥＤ３３に流す電流値を制御する。

各波長のＬＥＤ３３は各照明ブロック内において同数かつ等間隔に配置される。図１５が示す例では、各照明ブロックには８波長のＬＥＤ３３がそれぞれ１つずつ等間隔に配置されている。各照明ブロックが同一波長のＬＥＤ３３を２つ以上備えてもよい。この場合、波長数の倍数、例えば１６個（８波長×２個）、２４個（８波長×３個）、あるいは３２個（８波長×４個）のＬＥＤ３３が各照明ブロックに設けられる。同一波長の複数のＬＥＤ３３は各照明ブロック内において等間隔に配置される。上述したＬＥＤ３３の配置は全ての照明ブロックで共通である。複数の照明ブロックを環状に配置することでリング型の照明が構成される。つまり、同一波長のＬＥＤ３３が環状に等間隔に配列される。

照明制御基板は、照明装置３を波長単位で個別に点灯制御することができる。単一波長、例えば赤色のＬＥＤ３３が点灯される場合、照明制御基板は、全ての照明ブロックに含まれる赤色のＬＥＤ３３を同時に点灯させる。照明制御基板は各波長のＬＥＤ３３を順次に点灯させることにより、ワーク２に対して異なる波長の光を順次に照射することができる。また、照明制御基板は、各照明ブロックを個別に点灯制御することもできる。例えば、照明制御基板は照明ブロックＴＢ１に含まれるＬＥＤ３３を点灯させ、照明ブロックＴＢ２〜ＴＢ４に含まれるＬＥＤ３３を消灯させてもよい。また、照明制御基板は、照明ブロックＴＢ１からＴＢ４を順次に点灯させることもできる（ＴＢ１−＞ＴＢ２−＞ＴＢ３−＞ＴＢ４）。照明制御基板が点灯させる照明ブロックを切り替えることにより、それぞれ異なる方向から照明されたワーク２についての複数の輝度画像が取得され、検査に用いられてもよい。更に、照明制御基板は、波長単位および照明ブロック単位でＬＥＤ３３を個別に点灯制御することもできる。照明制御基板は、例えば、照明ブロックＴＢ１に含まれる赤色のＬＥＤ３３のみを点灯させることができる。

このように、照明装置３は各波長単位でＬＥＤ３３を点灯制御することで、異なる波長の光をワーク２に照射する。また、各照明ブロック単位でＬＥＤ３３を点灯制御することで、異なる照射方向から光をワーク２に照射することができる。

制御基板３１には単色のＬＥＤ３３だけではなく、複数の波長の光が混じりあった白色光を出射する白色ＬＥＤ３３を配置してもよい。照明制御基板は白色ＬＥＤ３３のみを選択的に点灯させることで、通常の白色リング照明と同じように本実施の形態における照明装置３を機能させてもよい。更に、照明制御基板は全ての波長のＬＥＤ３３を同時に点灯させて、ワーク２に対して実質的に白色光を照射することもできる。

本明細書において、照明制御基板が単色波長の照明光をワーク２に照射して得られた画像は分光画像と呼ばれる。また、全ての波長のＬＥＤ３３を点灯させるか、白色ＬＥＤ３３を点灯させて得られた画像は分光画像とは区別され、白色画像と呼ばれる。分光画像と白色画像は輝度画像と総称されうる。輝度画像の各画素はカメラ４から得られた輝度値を示す。

各照明ブロックにはそれぞれ照明制御基板が設けられている。各照明ブロックが同一波長の複数のＬＥＤ３３を含む場合、各照明制御基板には同一波長のＬＥＤ３３が直列に接続され、異なる波長のＬＥＤ３３が並列に接続されている。

＜照明装置の回路構成＞
図４は照明装置３の回路構成の一例を示している。この例では光源群を構成する４つの照明ブロックのうち１つの照明ブロックを示しており、各照明ブロックは同一波長のＬＥＤが４つ（ＬＥＤ３３ａ〜ＬＥＤ３３ｄ）設けられている。４つのＬＥＤ３３ａ〜ＬＥＤ３３ｄは直列に接続されている。異なる波長のＬＥＤが同様に直列接続されたものが、図４の回路構成と並列に接続されているが、図４からは省略してある。電圧が可変の可変電源４１は照明制御基板４０によって指定される電圧値（例：２Ｖ〜２０Ｖ）の電圧を生成して出力する。可変定電流源４２は、照明制御基板４０によって指定される電流値（例：０Ａ〜１Ａ）となるようにＬＥＤグループに流れる電流を調整する。このような電流制御方式を採用することでリニアリティの高い調光を実現しやすくなる。

また、可変定電流源４２は、可変定電流源４２に印加されている電圧の値を検出して照明制御基板４０にフィードバックし、過電圧から可変定電流源４２を保護している。ＬＥＤ３３ａ〜ＬＥＤ３３ｄのそれぞれには並列にスイッチ４３ａ〜スイッチ４３ｄが接続されている。照明制御基板４０の点灯制御部４５はこれらのスイッチ４３ａ〜スイッチ４３ｄを個別に開閉させることで、ＬＥＤ３３ａ〜ＬＥＤ３３ｄのそれぞれを個別に点灯と非点灯とを切り替えることができる。このように、ＬＥＤ３３ａ〜ＬＥＤ３３ｄのそれぞれに並列にスイッチ４３ａ〜スイッチ４３ｄを接続することで、ＬＥＤ３３ａ〜ＬＥＤ３３ｄのいずれか１つを点灯させたり、すべてを点灯させたりするといった個別点灯が可能となる。これは様々な点灯パターンを実現するのに役立っている。なお、点灯制御部４５は可変定電流源４２とグランドとの間に挿入されたメインスイッチ４３ｅのオン／オフを切り替えることで１つのＬＥＤグループ単位での点灯制御を実行する。通信部４４は点灯パターンを指示する制御信号や点灯の開始を指示するトリガー信号を画像処理装置５の照明制御部から受信し、点灯制御部４５に渡す。点灯制御部４５は、制御信号に対応する点灯パターンデータ４７を記憶部４６から読み出し、点灯パターンデータ４７にしたがってスイッチ４３ａ〜スイッチ４３ｄを制御する。なお、照明制御基板４０は、照明コントローラとして照明装置３の外部に設けられてもよい。

＜機能ブロック＞
図５は検査装置のブロック図である。この例では照明装置３、カメラ４および画像処理装置５がそれぞれ個別の筐体に収容されているが、これは一例に過ぎず、適宜に一体化されてもよい。照明装置３は、マルチスペクトルイメージングを実現する照明装置であるが、フォトメトリックステレオ法にしたがって検査対象物を照明する照明手段として利用されてもよい。照明装置３は光源群５０１とこれを制御する照明制御基板４０を備えている。すでに図３に示したように、複数の発光素子で１つのセグメントが構成され、さらに複数のセグメントによって光源群５０１が構成されていてもよい。セグメントの数は一般的には４つであるが、３つ以上であればよい。これは３方向以上の照明方向からワーク２を照明できれば、フォトメトリックステレオ法により検査画像を生成できるからである。各セグメントにはそれぞれ波長が異なる照明光を出力する複数の発光素子（ＬＥＤ３３）が設けられている。図１や図３に示したように照明装置３の外形はリング状をしていてもよい。また、照明装置３は、それぞれ分離した複数の照明ユニットにより構成されていてもよい。照明制御基板４０は、画像処理装置５から受信した制御コマンドに応じて光源群５０１の点灯タイミングや照明パターン（点灯パターン）を制御する。マルチスペクトルイメージングで分光画像を取得するには択一的に選択された波長の照明光をワーク２に照射するが、マルチスペクトルイメージング以外の手法が採用される場合は、複数の波長の照明光が同時に照射されてもよい。照明制御基板４０は照明装置３に内蔵されているものとして説明するが、カメラ４に内蔵されていてもよいし、画像処理装置５に内蔵されていてもよいし、これらからは独立した筐体に収容されていてもよい。

照明装置３には記憶装置５０２が内蔵されており、ユーザにより設定された光源群５０１の点灯タイミングや照明パターンが記憶されている。照明制御基板４０は、画像処理装置５からトリガー信号を受け取り、記憶装置５０２に記憶されている内容に応じて、光源群５０１を制御することができる。このような構成により、画像処理装置５は、トリガー信号を送信するだけで照明装置３を制御することができるので、画像処理装置５と照明装置３を接続する信号線の数を少なくすることができ、ケーブルの取り回しがよくなる。

より具体的には、記憶装置５０２は、各波長の光源群５０１の点灯タイミング情報（点灯時間、点灯間隔）、照明強度情報、照明パターン情報（点灯させる波長の識別情報）、照明ブロック情報（点灯させるブロックの識別情報）を含む照明設定データを記憶している。この照明設定データはいずれも、照明設定用のユーザインタフェースを表示部７に表示し、ユーザによる調整を照明設定手段が受け付ける。

点灯タイミング情報とは、各波長に対応する光源群を周期的に点灯させる際の各波長の点灯タイミングを規定する情報であり、各波長の光源群を点灯させる点灯時間（パルス幅）と、点灯させる波長を切り替える際に、前の波長の光源群を消灯させてから次の波長の光源群を点灯させるまでの点灯間隔（インターバル）とからなる。例えば、ユーザが赤色と緑色の光を発する光源群を用いて検査を行う場合、赤色波長の光源群の点灯時間、緑色波長の光源群の点灯時間と、両点灯時間の間隔をユーザが設定できる。点灯時間の設定は、ユーザが各波長の点灯時間を個別に設定できるようにしてもよいし、全ての波長において共通としてもよい。点灯間隔の設定は、ユーザが直接点灯間隔を指定するようにしてもよいし、検査に用いる全ての波長の光源群を順次点灯させる１つの点灯サイクルの長さと、各波長の点灯時間とから、点灯間隔が自動的に算出されるようにしてもよい。

照明強度情報とは、各波長の照明強度を示す情報である。本実施の形態では、各波長の照明強度を個別に設定することができるため、各波長で最適な照明強度でワークに光を照射することができる。

照明パターン情報とは、点灯させる波長の種別を示す識別情報であり、各点灯タイミングにおいて、どの波長に対応した光源群を点灯させるべきかを決定する情報である。例えば、ユーザが赤色と緑色と紫色の３色を用いて検査を行う設定を行っている場合、記憶装置５０２は、これらの３波長を示す識別情報を各点灯タイミング（点灯パルス）の情報と関連付けて記憶する。記憶装置５０２は、例えば、最初の点灯パルスでは赤色の光源群を点灯させ、次の点灯パルスでは緑色の光源群を点灯させ、最後の点灯パルスでは紫色の光源群が点灯されるように、照明パターン情報を点灯タイミング情報と関連付けて記憶している。照明パターン情報には、点灯波長の順序を示す情報が含まれていてもよい。上記の例では、赤、緑、紫の順序がユーザにより設定されてもよいし、予め設定可能な波長の点灯順序は固定して決められていてもよい。画像処理装置５の記憶装置５２０は照明パターン情報を照明装置３と共有する。上記の例では、最初に取得した画像を赤色波長で得られた画像として処理し、次に取得した画像を緑色波長で得られた画像として処理し、最後に取得した画像を紫色波長で得られた画像として処理する。

照明ブロック情報とは、点灯させる照明ブロックの識別情報である。本実施の形態では、波長単位での点灯を個別に制御できることに加えて、照明ブロック単位での点灯を個別に制御できる。ユーザは、点灯させる照明ブロックを任意に選択することにより、偏斜照明による検査が実行できる。また全ての照明ブロックを順次に点灯させて、異なる照明方向から光を照明して得られた複数の輝度画像に基づいて、フォトメトリックステレオの原理を用いた形状画像を生成することもできる。ユーザが点灯させる照明ブロックの順序を設定することもできる。各点灯タイミングにおいて点灯させる照明ブロックを任意に指定できるようにしてもよいし、点灯の回転方向（時計回り、または反時計回り）が固定されており、最初に点灯する照明ブロックをユーザが指定できるようにしてもよい。

上記の照明設定手段による照明設定データは、照明装置３に接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの入力部から設定されてもよいし、照明装置３に接続された画像処理装置５から設定されてもよい。また、画像処理装置５とは別体に設けられた照明用のコントローラを介して照明装置３が設定を受け付けてもよい。また、カメラ４、照明装置３、画像処理装置５が一体に設けられた検査装置の場合は、入力部６を介して検査装置に直接照明の設定を行うことも可能である。

上記の例では、記憶装置５０２は照明装置３に設けられているが、画像処理装置５に設けられていてもよい。また照明装置３とカメラ４が一体に設けられている場合は、カメラ４に設けられていてもよい。照明装置３、カメラ４、画像処理装置５が一つのハウジングに一体に設けられた検査装置の場合は、ハウジング内に記憶装置５０２が設けられる。

カメラ４は照明装置３により照明された検査対象物からの反射光を受光して輝度画像を生成する撮像手段の一例であり、画像処理装置５からの制御コマンドに応じて撮像処理を実行する。カメラ４はワーク２の輝度画像を作成して画像処理装置５に転送してもよいし、撮像素子から得られる輝度信号を画像処理装置５に転送し、画像処理装置５が輝度画像を生成してもよい。輝度信号は輝度画像の元になる信号であるため、広義には輝度信号も輝度画像である。また、カメラ４は、照明装置３が出力する各波長の照明光ごとに対象物からの反射光を受光して対象物の画像を生成する撮像部として機能する。

画像処理装置５は、コンピュータの一種であり、ＣＰＵやＡＳＩＣなどのプロセッサ５１０と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、可搬記憶媒体などの記憶装置５２０と、ＡＳＩＣなどの画像処理部５３０と、ネットワークインタフェースなどの通信部５５０とを有している。プロセッサ５１０は検査ツールの設定や、制御パラメータの調整、検査画像の生成などを担当する。ＭＳＩ処理部５１１は、マルチスペクトルイメージング（ＭＳＩ）にしたがって、カメラ４により取得された複数の輝度画像（分光画像）からワーク２のグレー画像を作成したり、グレー画像から検査画像を作成したりする。照明制御部５１２は、照明制御基板４０に対して制御コマンドを送信することで点灯パターンや照明切り替えタイミングなどを制御する。すなわち、照明制御部５１２は照明装置３に照明開始のトリガー信号を送信する。撮像制御部５１３は、照明制御部５１２から発せられるトリガー信号と同期した撮像開始のためのトリガー信号をカメラ４に送信し、カメラ４を制御する。ＵＩ管理部５１４は、検査ツールを設定するためのユーザインタフェース（ＵＩ）や検査画像を生成するために必要となるパラメータを設定するためのＵＩなどを表示部７に表示し、入力部６から入力された情報にしたがって検査ツールやパラメータを設定する。検査ツールには、ワーク２が備える特定の特徴（例：ピン）の長さを計測するツールや特徴の面積を計測するツールや、ある特徴から別の特徴までの距離（例：ピン間隔）を計測するツールや、特定の特徴の数を計測するツールなどが含まれてもよい。とりわけ、ＵＩ管理部５１４はマルチスペクトルイメージングに関する制御パラメータを設定するためのＵＩを表示部７に表示する。画像選択部５１５はＵＩを通じてユーザにより選択された画像の画像データを記憶装置５２０から読み出してＵＩ内の画像表示領域に表示する。領域指定部５１６は表示された画像に対して検査領域などの指定をユーザから受け付けたり、指定される検査領域（指定領域）の形状の選択を受け付けて指定領域を示す枠線の形状をＵＩに反映させたりする。照明強度設定部５１７は、ユーザによりマニュアルで指定された各波長の照明強度の設定を受け付けたり、自動調整の開始を受け付けたりする。照明強度設定部５１７が自動調整の開始を受け付けるとＭＳＩ処理部５１１は照明強度の自動調整を開始する。照明強度設定部５１７は自動調整が完了すると、自動調整の結果をＵＩに反映させる。画像処理部５３０はマルチスペクトルイメージングにより取得された検査画像に対して検査ツールを適用して各種の計測を実行する検査部５３１などを有している。判定部５４０は検査画像を用いてワーク２の良否を判定する判定手段として機能する。たとえば、判定部５４０は画像処理部５３０において検査画像を用いて実行された検査の結果を受け取って検査結果が良品条件（公差など）を満たしているかどうかを判定する。

記憶装置５２０は、カメラ４によって取得された分光画像のデータである分光画像データ５２１、ＭＳＩ処理部５１１により生成されたグレー画像のデータであるグレー画像データ５２２や各種の制御パラメータを保持する設定情報５２３を記憶する。また、記憶装置５２０は各種の設定データやユーザインタフェースを生成するためのプログラムコードなども記憶している。記憶装置５２０はグレー画像から生成された検査画像なども記憶して保持していてもよい。

図１０ないし図１２は、本発明の画像処理装置に係る他の構成例を示す図である。図１０は照明装置３とカメラ４が一体化され、カメラ４に照明装置３を制御するための照明制御基板４０が設けられている例を示す図である。この構成では照明装置３とカメラ４が一体に設けられているため、照明装置３とカメラ４を設置する際に、位置合わせをする必要がない。また、照明装置３側には光源群５０１を制御するための照明制御基板４０や記憶装置５０２は不要となり、これらを有さない汎用的な照明装置３も利用することができる。ユーザはカメラ４に接続されている照明装置３を取り外し、別の種類の照明装置に交換することができる。例えば、本発明におけるマルチスペクトルイメージングに用いる照明装置３に変えて、白色光のみを照射するリング照明など他の種類の照明装置を適宜に選択できる。カメラ４は接続された照明装置３の種類を認識し、設定ユーザインタフェースに反映することが好ましい。これにより、ユーザは接続されている照明装置３に設定が可能な項目に対応したユーザインタフェース上で、照明の設定を行うことができる。認識の方法としては、照明装置３が照明種別情報を記憶しており、カメラ４がその情報を参照する方法などが考えられる。また、画像処理装置５が有する照明制御部５１２と撮像制御部５１３を、カメラ４の内部に設ける構成とし、撮像・照明系の制御を画像処理装置５とは独立して実行させる構成としてもよい。

図１１は画像処理装置５の一部の機能を、カメラ４側に設けた構成例を示している。カメラ４は分光画像データ５２１、グレー画像データ５２２、設定情報５２３を記憶する記憶装置５２０を備え、カメラ４の内部で分光画像データ５２１からグレー画像データ５２２を生成する処理をＭＳＩ処理部５１１が実行する。照明装置３はカメラ４の照明制御部５１２が制御する。検査設定時に、カメラ４は画像処理装置５に各波長で撮像された分光画像データ５２１と、ＭＳＩ処理部５１１により生成されたグレー画像データ５２２を画像処理装置５に送信する。設定時には、各波長の照明強度や、各波長の分光画像データ５２１が検査に必要か否かをユーザが確認するために、画像処理装置５はカメラ４から分光画像データ５２１を取得し、表示部７に表示する。一方、検査運用時には、カメラ４から画像処理装置５への分光画像データ５２１の送信を行わず、検査対象であるグレー画像データ５２２のみを画像処理装置５に送信するようにしてもよい。このように、カメラ４に画像処理装置５の一部の機能を負担させることにより、カメラ４と画像処理装置５間の通信負荷が低減され、分散処理により処理が高速化する。

図１２は画像処理装置５の全ての機能をカメラ４に内蔵した構成例である。ユーザはカメラ４と照明装置３のみを設置するだけで良いため、設置時の手間がかからない。たとえば、カメラ４の大型化が許容され、高度な画像演算処理が不要な場合に、この構成は有利であろう。

＜マルチスペクトルイメージング＞
マルチスペクトルイメージングでは波長の異なる照明光が一つずつ順番にワーク２に照射され、各波長ごとの画像が取得される。たとえば、８種類の波長の照明光が照射される場合、８個の画像（分光画像）が取得される。８種類の波長は、ＵＶからＩＲまでの８種類の波長である。なお、画像検査の中には８個の画像のすべてを必要としない画像検査もありうる。この場合、必要な波長の照明光だけがワーク２に照射される。一般に、８個の画像がそのまま画像検査に利用されることは少なく、８個の画像から一個のグレー画像が作成され（カラー濃淡変換）、このグレー画像（カラー濃淡画像）が画像検査に利用される。たとえば、カラー濃淡画像に対して二値化処理が実行されたり、エッジ検出処理が実行されたり、ブロブ処理が実行されたりして、ワーク２における特徴（例：ピン）の位置や寸法（長さや面積）、色がそれぞれ公差の範囲内に収まっているかが検査される。

図６を用いてカラー濃淡変換の一例を説明する。検査対象物であるワーク２のグレー画像を作成するには、良品（モデル）の登録色が必要となる。グレー画像は、登録色の色情報を基準に８個の分光画像を変換することで作成されるからである。

まず、設定モードにおいて、良品から取得された８個の分光画像においてユーザが指定した画像領域（指定領域）から登録色の色情報が抽出される。たとえば、良品がインスタント食品（例：ラーメン）であり、ある具材（例：海老）の数を画像検査により計数する場合、ユーザは、良品の画像を表示し、良品の画像おいて当該具材が含まれる矩形の指定領域を指定し、指定領域に含まれる画素から登録色の色情報が抽出される。登録色の色情報は、平均画素行列、分散共分散行列および指定領域に含まれる画素の数を含む。なお、色情報は、いわゆるスポイトツールにより抽出されてもよい。スポイトツールのＵＩは領域指定部５１６に実装されてもよい。

次に、検査モードにおいて、検査対象物であるワーク２について８個の分光画像が取得される。各分光画像に含まれるすべての画素について登録色に対する距離ｄ（ｘ）が求められる（ｘは８枚の分光画像の各画素値を要素とした８次元ベクトルである）。さらに、距離ｄ（ｘ）に予め定められたゲインｇを乗算して積を求め、必要に応じてオフセットaを加え、各画素がとりうる最大階調Ｇｍａｘから減算することで得られる差Ｇが注目画素ｘのグレー階調となる。これは、Ｇ＝Ｇｍａｘ − （ｇ・ｄ（ｘ）＋ａ）と表記される。

なお、複数の登録色が存在する場合は、各登録色を基準として複数のグレー画像が作成される。

＜照明強度の自動調整＞
ところで、各波長についての分光画像では、検査対象の階調に白飛び黒つぶれがあると、画像検査が不安定になることが知られている。これを回避するためには、ユーザは、良品を実際に撮像して露光時間、カメラ感度、カメラとワークとの間の距離、カメラの絞りなどを設定した上で、照明装置３の各波長の照明強度を調整しなければならない。

８種類の波長の光を照射可能な照明装置３であれば、８種類の波長のすべてについて照明強度を調整しなければならない。一つの波長について、照明強度を数ステップずつ変えながら画像を取得し、その中で適切な画像が決定され、当該画像を取得するために使用された照明強度が、その波長についての照明強度に決定される。このような作業を８種類の波長のすべてについて実行することはユーザビリティに欠けるであろう。そこで、本実施例では、ユーザビリティを改善することができる照明強度の調整手法が提案される。

●ユーザインタフェース
図７は照明強度を調整するためのユーザインタフェースを示している。照明強度調整ＵＩ７００はＵＩ管理部５１４によって表示部７に表示される。画像選択ボタン７０２は、画像表示領域７０１に表示される画像を選択するためのＵＩであり、画像選択部５１５に選択結果を渡す。

図７においてＣは複数の分光画像から合成して作成されたカラー画像を示している。ＡＬは８種類あるすべての分光画像を示している。ＡＬがポインタ７０６によって操作されると、画像選択部５１５はすべての分光画像を並べて画像表示領域７０１に表示する。

ＵＶは紫外線波長の照明光により取得された分光画像を示している。Ｂは青波長の照明光により取得された分光画像を示している。Ｇは緑波長の照明光により取得された分光画像を示している。ＡＭはアンバー波長の照明光により取得された分光画像を示している。ＯＲはオレンジ波長の照明光により取得された分光画像を示している。Ｒは赤波長の照明光により取得された分光画像を示している。ＩＲ１、ＩＲ２はそれぞれ赤外波長の照明光により取得された分光画像を示している。ただし、ＩＲ１の波長はＩＲ２の波長よりも短い。

図７においては画像表示領域７０１にワーク２の画像７０３が表示されている。この例では、ワーク２の特徴７０４（例：海老などの具材）も示されている。この特徴７０４の色を登録色として登録したり、検査したりする場合に、ユーザは、プルダウン形式の領域形状選択メニュー７１１を操作して指定領域の形状を選択する。

形状としては、たとえば、矩形、円、楕円、任意形状などがある。領域指定部５１６は、領域形状選択メニュー７１１から選択された形状に応じた枠線７０５を画像表示領域７０１に配置する。また、領域指定部５１６は、ポインタ７０６により枠線７０５がドラッグされると、枠線７０５の位置を変更したり、枠線７０５のサイズを変更したりする。

自動調整開始ボタン７１２は、照明強度の自動調整を開始するためのボタンである。照明強度設定部５１７は、自動調整開始ボタン７１２がポインタ７０６により操作されると、照明強度の自動調整を開始する。

波長選択部７１３はマルチスペクトルイメージングに使用される波長を選択するためのチェックボックスである。なお、チェックボックスからチェックを外された波長の照明光は使用されない。つまり、チェックを外された波長の照明強度の調整はスキップされる。また、各波長の画像が画像表示領域７０１に並べて表示される場合、チェックを外された波長の画像は表示されないか、または、黒画像が表示される。

スライドバー７１４は照明強度をマニュアルで調整するためのＵＩである。スライドバー７１４を左右に移動させることで照明強度を上下させることができる。

照明強度表示部７１５は、自動またはマニュアルで設定された照明強度の値を表示するテキストボックスである。

確定ボタン７１６が操作されると、照明強度設定部５１７は、自動またはマニュアルで設定された各波長の照明強度を設定情報５２３に書き込む。キャンセルボタン７１７が操作されると、照明強度設定部５１７は、照明強度の設定を取り消し、直前の設定に戻す。

図８は自動調整の結果を示すユーザインタフェースを示している。ＭＳＩ処理部５１１が各波長の照明強度を自動で調整すると、ＵＩ管理部５１４は自動調整結果を照明強度調整ＵＩ７００に反映させる。画像選択部５１５は、各波長について決定された照明強度の照明光でワーク２を撮像して取得された分光画像を画像表示領域７０１に表示する。

ユーザは各分光画像を確認することで照明強度の設定が正しいかどうかを判定できる。ここでは、波長選択部７１３により選択されたすべての波長について分光画像が並べて表示されている。照明強度表示部７１５は、自動調整の結果である照明強度をスライドバー７１４と照明強度表示部７１５に反映させる。ユーザは、スライドバー７１４を操作することで照明強度を微調整してもよい。

●フローチャート
図９はＭＳＩ処理部５１１が実行する照明強度の自動調整を示すフローチャートである。Ｓ９０１でＭＳＩ処理部５１１は、ユーザにより指定された複数の波長のうちｉ番目の波長の発光素子を選択する。ユーザにより指定された波長の数がＮｗであれば、ｉは１からＮｗまでの値をとる。ＭＳＩ処理部５１１はｉ番目の波長の発光素子を点灯するよう照明制御部５１２に指示する。照明制御部５１２は指示にしたがって照明装置３におけるｉ番目の波長の発光素子を選択する。これによりワーク２に対してｉ番目の波長の照明光が選択される。なお、多方向から同一波長の照明光を照射するために同一波長の複数個の発光素子が設けられている場合、同一波長の複数個の発光素子は同時に点灯される。

Ｓ９０２でＭＳＩ処理部５１１はｊ番目の照明強度を照明制御部５１２に設定する。これにより、照明制御部５１２はｉ番目の波長の照明強度をｊ番目の照明強度に設定する。なお、コースチューニング（粗調整）では第一のステップで照明強度を変化させながら、各照明強度の分光画像が取得される。ｊは粗調整における各照明強度を識別するための変数である。

Ｓ９０３でＭＳＩ処理部５１１は撮像制御部５１３を通じてカメラ４を制御し、ｉ番目の波長の発光素子からｊ番目の照明強度の照明光を照射されたワーク２の分光画像（ｊ番目の分光画像）を取得する。

Ｓ９０４でＭＳＩ処理部５１１はｊ番目の分光画像について照明強度のスコアを求める。スコアは、照明強度を評価するための評価値である。照明強度が適切な値に近づくほど、スコアは大きくなってゆく。

Ｓ９０５でＭＳＩ処理部５１１はｉ番目の波長についてすべての照明強度のスコアの算出が完了したかどうかを判定する。まだ、スコアを算出していない照明強度が残っていれば、ＭＳＩ処理部５１１はｊの値を一つ増分し、Ｓ９０２ないしＳ９０５を繰り返す。スコアの算出が完了すると、ＭＳＩ処理部５１１はＳ９０６に進む。

Ｓ９０６はファインチューニング（微調整）のステップであり、オプションである。Ｓ９０６でＭＳＩ処理部５１１はコースチューニングにより決定された照明強度を含む所定の範囲内で第二のステップで照明強度を変えながら分光画像を取得し、各照明強度のスコアを求める。つまり、Ｓ９０６は、第一のステップよりも狭い第二のステップでＳ９０２ないしＳ９０５を実行するステップである。所定の範囲は、たとえば、第一のステップの１／８倍である。これにより、高速に精度良く照明強度が決定されうる。

Ｓ９０７でＭＳＩ処理部５１１は各照明強度のスコアを比較し、最も高いスコアが得られた照明強度をｉ番目の波長の照明強度に確定する。

Ｓ９０８でＭＳＩ処理部５１１はユーザにより指定されたすべての波長について照明強度が確定したかどうかを判定する。まだ、照明強度が確定していない波長が残っていれば、ＭＳＩ処理部５１１はｉを一つ増分して、Ｓ９０１ないしＳ９０８を繰り返す。すべての波長について照明強度が確定すると、ＭＳＩ処理部５１１は自動調整の結果をＵＩ管理部５１４に渡し、自動調整処理を終了する。

なお、上記の実施の形態では、各波長の照明強度は個別に最適化または調整される処理（個別調整処理）が記載されている。しかし、ＵＩ管理部５１４は、各波長の照明強度を共通の値として設定する処理（共通調整処理）と、個別調整処理とをユーザが選択するためのＵＩを提供してもよい。ＭＳＩ処理部５１１は、ユーザにより選択された処理を実行する。

例えば、ＭＳＩ処理部５１１は、各波長に同じ照明強度を適用し、波長を変化させて得られた複数のスコアの和を算出する処理を実行してもよい。ＭＳＩ処理部５１１は、照明強度を変えながらこの処理を繰り返し、スコアの和が最も大きくなる照明強度を各波長で用いる共通の照明強度として設定してもよい。または、ＭＳＩ処理部５１１は、各波長に同じ照明強度を適用し、波長を変化させて得られた複数の分光画像データから得られたグレー画像データのコントラストを算出する処理を実行してもよい。ＭＳＩ処理部５１１は、照明強度を変えながらこの処理を繰り返し、コントラストが最も大きくなる照明強度を各波長で用いる共通の照明強度として設定してもよい。すなわち、最も検査に適した画像が得られることが期待できる照明強度が、全ての波長において共通に使用される照明強度として設定される。

また、ＭＳＩ処理部５１１は、照明強度だけではなく、カメラ４の露光時間を波長毎に設定するためのＵＩを提供してもよい。設定可能な照明強度の大きさには限界がある。そのため、照明強度を最大にしても分光画像に十分な輝度が得られていない場合は、カメラ４の露光時間を長くすることが考えられる。カメ４ラの露光時間が波長毎に異なると、各波長の分光画像データの取得にかかる時間も変化し、一部の波長の分光画像データのみにブレが発生してしまう虞がある。そのため、波長毎に露光時間が変わることは好ましくない。そこで、ＭＳＩ処理部５１１は、照明強度を波長ごとに個別に調整しつつ、各波長に共通の露光時間を設定してもよい。

また、ＭＳＩ処理部５１１などが露光時間を自動的に設定する代わりに、ＵＩ管理部５１４がユーザに対して最適な露光時間の値を示し、再設定を促してもよい。本実施の形態では、波長の数に対応した複数の分光画像データが取得される。そのため、共通の露光時間が長い時間に設定されると、全体の撮像にかかる時間が大幅に長くなってしまう。その結果、ユーザが求めるタクトタイムでの処理が不可能になる虞がある。そのため、適切な検査画像を得るために露光時間の再設定が必要である場合には、自動的に設定するのではなく、ユーザに再設定の有無を委ねるようにしてもよい。

●スコアの算出手法
本実施例には種々のスコアの算出手法を適用可能である。そこでいくつかの算出手法について説明する。

スコアは、枠線７０５により確定された指定領域に属する複数の画素の画素値から求められる。画素値は画像の明るさに関する値である。ＭＳＩ処理部５１１は、指定領域に属する複数の画素の画素値の平均値（平均階調）Ｇａｖｅを算出する。この場合、スコアＳは次式に基づき算出される。

Ｓ＝１．０−（ＡＢＳ（Ｇａｖｅ−Ｇｍｉｄ）／Ｇｍｉｄ）・・・（１）
ここでＡＢＳ（）は絶対値を求めるための関数である。Ｇｍｉｄは上述した階調レベルの中央値である。（１）式によれば、平均階調Ｇａｖｅが中央値Ｇｍｉｄに近づくほどスコアＳは１．０に近づく。平均階調Ｇａｖｅが中央値Ｇｍｉｄから離れるほどスコアＳは１．０から遠ざかり、０に近づく。よって、ＭＳＩ処理部５１１は、各照明強度についてスコアＳを求め、スコアＳが最大となった照明強度を決定する。

（１）式では、平均階調Ｇａｖｅが利用されているが、指定領域に属する複数の画素の画素値から求められる他の演算値が採用されてもよい。指定領域に属する複数の画素の画素値のうち最頻値Ｇｍｏｄが平均階調Ｇａｖｅに代えて採用されてもよい。また、指定領域に属する複数の画素の画素値のうち中央値Ｇｍｅｄが平均階調Ｇａｖｅに代えて採用されてもよい。

また、スコアＳは指定領域に属する複数の画素のうち白飛びしている画素の数と黒つぶれしている画素の数とから求められてもよい。つまり、白飛びしている画素の数ｎｗと黒つぶれしている画素ｎｂの数が少なければ少ないほど、スコアＳが大きくなるような数式が利用される。

Ｓ＝１−（ｎｗ＋ｎｂ）／ｎａ・・・（２）
ｎａは指定領域に属する画素の総数である。（２）式によれば、白飛びしている画素の数ｎｗと黒つぶれしている画素ｎｂの数が少なければ少ないほど、スコアＳは１．０に近づく。

＜まとめ＞
図１などが示すように、照明装置３は、互いに異なる波長の照明光を発生する複数の発光素子（ＬＥＤ３３）を有し、各波長の照明光を個別に対象物（例：ワーク２の良品）に照射する照明部の一例である。

カメラ４は、各波長の照明光ごとに対象物からの反射光を受光して対象物の画像を生成する撮像部の一例である。プロセッサ５１０（照明制御部５１２、撮像制御部５１３など）は照明装置３を制御することで各波長について照明強度の異なる複数の照明光を個別に対象物に照射させるとともに、カメラ４を制御することで各波長についてそれぞれ照明強度が異なる複数の設定用画像（例：Ｓ９０３で取得された分光画像）を生成させる制御部の一例である。

ＭＳＩ処理部５１１は、複数の設定用画像を解析（例：スコアの算出など）し、各波長について検査用画像を取得する際に使用される照明強度を設定する設定部の一例である。

ＭＳＩ処理部５１１および検査部５３１は、各波長について設定された照明強度で発光素子を順番に点灯させ、画像検査の対象となる検査対象物を照明し、カメラ４により取得された複数の検査用画像（例：ワーク２の分光画像）を用いて画像検査を実行する検査部の一例である。

マルチスペクトルイメージングでは多数の波長の照明光が使用されるため、多数の波長の照明強度をユーザがマニュアルで設定することは長大な作業時間を浪費することになり、ユーザビリティに欠ける。本実施例では、各波長の照明強度が自動で適切に設定される。そのため、波長が異なる複数の光源を備えた画像検査装置において照明強度の調整に関するユーザの負担が軽減され、ユーザビリティが向上する。

図７や図８が示すように、ＭＳＩ処理部５１１や照明強度設定部５１７により各波長に設定された照明強度の照明光により取得された波長ごとの検査用画像を同時又は切り替えて表示する表示部７が設けられてもよい。これによりユーザは自動調整により設定された照明強度が適切かどうかを目視により確認しやすくなろう。

図７や図８を用いて説明したように、波長選択部７１３は照明強度を手動で変更される波長の指定を受け付ける波長受付部として機能してもよい。スライドバー７１４は、指定された波長の照明強度の調整を受け付ける調整受付部の一例である。この場合、照明装置３は、波長選択部７１３により指定された波長についてスライドバー７１４により調整された照明強度の照明光を発生することになる。カメラ４は、波長選択部７１３により指定された波長についてスライドバー７１４により調整された照明強度の照明光で照明された対象物の画像を取得する。表示部７は、指定された波長について調整された照明強度の照明光で照明された対象物の画像を表示する。これにより、ユーザは、自動調整の実行前または実行後に、マニュアルで照明強度を微調整することが可能となる。また、調整結果も波長ごとの分光画像により確認することが可能となる。よって、ユーザビリティがさらに向上する。

波長選択部７１３は、検査部５３１が画像検査を実行していない第一モード（例：設定モード）と検査部５３１が画像検査を実行する第二モード（例：検査モード）とのうち、第二モードにおいて複数の波長のうち点灯または消灯すべき波長の発光素子の選択を受け付ける波長選択部として機能してもよい。つまり、波長選択部７１３は、検査画像を生成するための複数の分光画像を取得するために使用される波長を選択するために利用されてもよい。

領域指定部５１６や枠線７０５は、表示部７に表示された画像に対して画像検査の対象となる検査領域（測定領域）の設定を受け付ける領域設定部として機能してもよい。ＭＳＩ処理部５１１は、複数の設定用画像それぞれの検査領域における画素の画素値に基づき、波長ごとの照明強度を設定してもよい。これは、色情報を用いた画像検査では、検査対象となる特徴の色を正確に抽出することが求められる。つまり、この特徴を含むように正確に検査領域（指定領域）を設定する必要がある。枠線７０５はこのような指定領域を特徴に対して正確に配置するのに役立つであろう。

ＭＳＩ処理部５１１は、複数の設定用画像それぞれについて照明強度の良好性を示すスコアを算出するスコア算出部を備えていてもよい。ＭＳＩ処理部５１１は、スコアが最大となった設定用画像を取得するために使用された照明強度を選定する。スコアは、照明強度を適切に評価可能な尺度であれば十分である。たとえば、スコアは設定用画像の明るさに関する演算値であってもよい。たとえば、演算値は、輝度値の平均値、中央値または最頻値であってもよい。また、スコアは、黒つぶれしている画素の数または白飛びしている画素の数に基づいて算出されてもよい。この場合、黒つぶれしている画素の数または白飛びしている画素の数が少なければ少ないほどスコアが大きくなる。

ＭＳＩ処理部５１１は、第一のステップで照明強度を変化させることで複数の設定用画像をカメラ４に取得させ、スコアが最大となった照明強度を特定してもよい。さらに、ＭＳＩ処理部５１１は、スコアが最大となった照明強度の周辺で第一のステップよりも小さな第二のステップで照明強度を変化させることで複数の設定用画像をカメラ４に取得させ、スコアが最大となった照明強度を特定してもよい。このようにコースチューニングとファインチューニングとを実行することでより高速かつ正確に照明強度を決定することが可能となる。

ところで、上記の実施例によって、各波長の照明強度は適切に調整される。しかし、すべての波長が常に必要というわけではない。たとえば、ワークにおける検査対象を識別するのに有効な波長と、あまり有効ではない波長とがあるかもしれない。ユーザは、各波長の照明強度が適切に設定された後で各波長の分光画像を同時又は切り替えながら表示させることで、どの波長が有効でどの波長が有効でないかを判断してもよい。そして、ユーザは、有効と判断した波長を選択し、有効ではないと判断した波長を除外してもよい。

これを実現するために、画像選択部５１５は、各波長の照明強度は適切に設定されて取得された各波長の分光画像の画像データを記憶装置５２０から読み出して画像表示領域７０１に同時にまたは切り替えながら表示する。ＵＩ管理部５１４は、画像表示領域７０１が同時にまたは切り替えながら複数の分光画像を表示しているときに、検査対象物を照明する照明光の波長の選択を受け付ける波長選択受付部として機能してもよい。たとえば、ＵＩ管理部５１４は、検査対象物を照明する照明光の波長の選択を受け付けるための波長ごとのチェックボックスを表示し、チェックボックスにチェックを付与された波長を選択された波長と認識してもよい。また、ＵＩ管理部５１４は、画像表示領域７０１に表示されている複数の分光画像のうちクリックされた分光画像に対応する波長を選択された波長と認識してもよい。

ＭＳＩ処理部５１１は、波長選択受付部として機能するＵＩ管理部５１４により選択された波長に対応する分光画像をカラーグレー変換することで検査用画像を生成する画像生成部の一例である。ＭＳＩ処理部５１１は、たとえば、図６に関連して説明した手法を用いてカラーグレー変換を実行する。

ＭＳＩ処理部５１１は、ＵＩ管理部５１４により選択された波長に対応する分光画像から登録色を抽出する抽出部と、分光画像の各画素の色と抽出部により抽出された登録色との間の距離を演算する演算部とを有していてもよい。上述したように、検査用画像における各画素の値は、ＭＳＩ処理部５１１の演算部により求められた各画素についてのマハラノビス距離であってもよい。

図１３、図１４は照明強度調整ＵＩ７００の他の例を示している。なお、すでに説明された要素には同一の参照符号が付与されている。この例では画像表示領域７０１にワーク２の画像に対してユーザが識別したいと考えている二つの領域（ＲＯＩ）が指定される。図１３が示すように、領域指定部５１６は、領域形状選択メニュー７１１ａ、７１１ｂを通じて二つの領域の形状を受け付ける。領域指定部５１６は領域形状選択メニュー７１１ａにより選択された第一領域の形状にしたがった枠線７０５ａを、ポインタ７０６により指定される配置位置、サイズ、回転角度にしたがって、設定する。同様に、領域指定部５１６は領域形状選択メニュー７１１ｂにより選択された第二領域の形状にしたがった枠線７０５ｂを、ポインタ７０６により指定される配置位置、サイズ、回転角度にしたがって、設定する。

図１４が示すように、自動調整開始ボタン７１２が押されたことを検知すると、照明強度設定部５１７は、色空間内における第一領域から抽出される色と第二領域から抽出される色との距離が最大となるように、各点灯色の照明強度を調整する。とりわけ、照明強度設定部５１７は、第一領域に含まれる複数の画素の画素値の平均値と第二領域に含まれる複数の画素の画素値の平均値を比較し、より明るい領域を決定する。さらに、照明強度設定部５１７は、より明るい領域に含まれる複数の画素の画素値が飽和しないように、できる限り照明強度を大きくする。これにより、ユーザが色の観点から識別を希望したい二つの領域をより精度よく分離することが可能となる。

２...ワーク、３...照明装置、４...カメラ、５...画像処理装置、５１１...ＭＳＩ処理部、５１２...照明制御部、５１３...撮像制御部、５３１...検査部

Claims

互いに異なる３つ以上の波長の照明光を発生する複数の発光素子を有し、各波長の照明光を個別に対象物に照射する照明部と、
前記各波長の照明光ごとに前記対象物からの反射光を受光して前記対象物の画像を生成する撮像部と、
前記照明部を制御することで前記各波長について照明強度の異なる複数の照明光を個別に対象物に照射させるとともに、前記撮像部を制御することで該各波長についてそれぞれ輝度が異なる複数の設定用画像を生成させる制御部と、
前記複数の設定用画像を解析して、該複数の設定用画像それぞれについて前記照明強度の良好性を示すスコアを算出し、該算出したスコアに基づいて、前記各波長について検査用画像を取得する際に使用される照明強度を設定する処理部と、
前記処理部にて設定された照明強度で前記３つ以上の波長の照明光が個別に照射され、前記撮像部により取得された該３つ以上の波長のそれぞれの分光画像を同時にまたは切り替え可能に表示部に表示しながら、該表示部上で前記検査用画像を生成するために使用する波長の選択を受け付けるＵＩ管理部と、
前記ＵＩ管理部にて選択された各波長について設定された照明強度で前記複数の発光素子を順番に点灯させ、画像検査の対象となる検査対象物を照明し、前記撮像部により取得された複数の分光画像を用いて画像検査を実行する検査部と
を有することを特徴とする画像検査装置。
前記ＵＩ管理部は、前記表示部に前記対象物の画像を表示させて、該対象物の画像において領域の指定を受け付け、
前記処理部は、前記対象物の画像において指定された前記領域に含まれる画素から色情報を抽出して、該色情報を登録色とするとともに、前記ＵＩ管理部にて選択された波長の照明光が該処理部にて設定された照明強度で、画像検査の対象となる検査対象物に個別に照射され、前記撮像部により取得された複数の分光画像それぞれの各画素の色情報と該登録色の色情報との色空間上における距離に基づいて算出したグレー階調を各画素の階調とするグレー画像を生成し、
前記検査部は、前記グレー画像に基づいて画像検査を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像検査装置。
前記処理部は、前記複数の設定用画像それぞれについて照明強度の良好性を示すスコアを算出し、前記スコアが最大となった設定用画像を取得するために使用された照明強度を選定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像検査装置。
前記ＵＩ管理部は、前記３つ以上の波長のそれぞれの分光画像を同時にまたは切り替え可能に表示部に表示させながら、該表示部上で該３つ以上の波長の照明光それぞれの照明強度の調整を受け付け、
前記照明部は、前記３つ以上の波長のそれぞれについて調整された照明強度の照明光を発生し、
前記撮像部は、前記３つ以上の波長のそれぞれについて調整された照明強度の照明光で照明された対象物の画像を取得し、
前記ＵＩ管理部は、前記３つ以上の波長のそれぞれについて調整された照明強度の照明光で照明された対象物の画像を表示することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像検査装置。
前記検査部は、前記ＵＩ管理部にて選択された波長について調整された照明強度で該波長の照明光が照射されて、前記撮像部により取得された分光画像を用いて画像検査を実行することを特徴とする請求項４に記載の画像検査装置。
前記検査部が画像検査を実行していない第一モードと前記検査部が画像検査を実行する第二モードとのうち、前記第二モードにおいて前記ＵＩ管理部が、前記表示部上で前記３つ以上の波長のうち点灯または消灯すべき波長の発光素子の選択を受け付けることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像検査装置。
前記ＵＩ管理部は、前記表示部に前記対象物の画像を表示させて、該対象物の画像において領域の指定を受け付け、
前記処理部は、前記複数の設定用画像それぞれの前記領域における画素の画素値に基づき、波長ごとの照明強度を設定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像検査装置。
前記スコアは前記設定用画像の明るさに関する演算値であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像検査装置。
前記演算値は、輝度値の平均値、中央値または最頻値であることを特徴とする請求項８に記載の画像検査装置。
前記スコアは、黒つぶれしている画素の数または白飛びしている画素の数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１、８および９のいずれか一項に記載の画像検査装置。
前記制御部は、第一のステップで前記照明強度を変化させることで複数の設定用画像を前記撮像部に取得させ、前記処理部は、スコアが最大となった照明強度を特定し、
前記制御部は、前記スコアが最大となった照明強度の周辺で前記第一のステップよりも小さな第二のステップで前記照明強度を変化させることで複数の設定用画像を前記撮像部に取得させ、前記処理部は、スコアが最大となった照明強度を特定することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の画像検査装置。