JP6936322B2 - 光学式の試験標準器によるカメラの、特にデジタルカメラの試験および／または調整 - Google Patents

Description

本発明は、光学式の試験標準器を利用してカメラを、特にデジタルカメラを試験および／または調整する方法に関する。さらに本発明は、カメラを有する光学式の検査装置に関し、検査装置は、カメラを試験および／または調整する本発明の方法を自動的に、または操作者の介入をもって実施可能であるように構成される。最後に本発明は、適切な光学式の試験標準器を作製する方法に関する。

製造産業、許認可および商取引では、製品とその包装の検査のためにカメラが利用される。たとえば包装に塗布され、たとえば印刷され、あるいは別個の担体の形態で接着されていてよい光学ラベルがカメラを利用して読み取られ、および／または点検される。ラベルに塗布される情報はプレーンテキストとして、あるいはグラフィックコードの形態で、たとえば一次元の光学コード（たとえばバーコード）や二次元の光学コード（たとえばマトリクスコード）の形態で存在することができる。

該当する情報を含むこのようなラベルの光学構造の種類に関わりなく、光学構造が十分な品質で、特にグラフィック構造の十分なエッジ鮮明度と十分なコントラストで、存在ないし作成されなければならない。大半のケースにおいて、ラベルの十分な光学式の画像品質（たとえば印刷の十分な品質）が保証されなければならない。その場合にのみ、生産プロセスのその後の過程で、または該当する対象物（製品や包装）がエンドユーザーに届くまでの販路において、これらの情報を適切な検査装置を利用して正しく読み取ることができ、ないしは検出できることを保証することができる。

したがって、このような種類の識別表示の品質がすでに製品ないし包装に塗布されるときに、十分な品質を有していることが決定的に重要である。このことをチェックするために、実務作業では多くの場合、このような種類の構造を、特に光学コードを認識ないし読取をするために、カメラを含む光学式の検査装置が利用される。検査されるべき光学構造がカメラによって検出されて、デジタル画像へと変換される。このとき当然ながら、アナログカメラを利用することができ、そのアナログ出力信号がデジタル化される。しかしそのために、デジタル画像信号をすでに供給するデジタルカメラが好んで利用される。そして、引き続きこうして生成されたデジタル画像を、その光学構造が十分な表示品質を有しているかどうか調べることができる。このことは通常、デジタル画像を評価するための適切なソフトウェアによって行われる。

そのためには当然ながら、光学式の検査装置が、特にこれに含まれるカメラが、光学構造を十分な品質で検出することが必要である。したがって、光学構造の読取ないし認識を十分な品質ないし確実性で保証するために、このような種類の光学式の検査装置をキャリブレーションないし調整することが必要となる。

ここで指摘しておくと、狭義の「キャリブレーションする」という概念は、このケースでは標準器と呼ばれる他の器具または他の実量器に対する測定器具または実量器の誤差を、高い信頼度で再現可能に確認、記録するための測定プロセスであると理解される。広義には、「キャリブレーション」という概念はさらに広い工程であるとも理解され、すなわち、測定器具を引き続き使用するときに、読み取られた値を修正するために判定された誤差を考慮することである。測定結果を修正するためのこのような種類の誤差の考慮に代えて、少なくとも１つのパラメータの設定によって、該当する用途について十分な精度を測定結果が有するように、測定器具を調整することもできる（測定器具の調整）。狭義の「調整」という概念は、以下においては、該当するパラメータについて調整プロセスで判定された値を適用するときの、測定値の修正なしでの測定器具のパラメータの調整を意味する。広義では「調整」という概念は以下において、本来の測定プロセスの完了後の測定値の修正であるとも理解され、すなわち測定値が修正操作（特に計算操作）の適用によって変更される。修正操作は、たとえば（本来の）測定値への修正値の正しい正負記号での加算、および／または修正係数との（本来の）測定値の乗算、またはこれらの組み合わせからなる。しかし当然ながら、さらに複雑な修正操作も同じく可能である。たとえば点演算子の適用によるデジタル画像の画像修正を行うことができ、これによってピクセルの新たな色値またはグレー値が、それまでの独自の色値またはグレー値と、それまでの独自の画像内の位置だけに依存して計算され、その際にピクセルの隣接性および／またはコンテキストが考慮されることがない。以下において明文をもって断っていない限り、「調整」という概念はこのような広義の意味で理解すべきものである。

光学コードのための前述した光学式の試験器具の場合、複数のコード表示を有する、ないしは示す、購入して入手されるべき光学式の参照用試験標準器を利用することが知られており、コード表示の各々が、事前定義された特定の品質段階に相当する。コード表示品質は、たとえばバーコードについての規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１６や、マトリクスコードについての規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１５に規定されている。これらの規格では、品質段階がいわゆる「グレーディング」によっても規定されている。最小限度の反射性、記号コントラストなどのコード表示の複数のパラメータについて、それぞれパラメータ値についての範囲が規定される。各々の範囲に、該当するパラメータについての品質段階が割り当てられている。そして個々のパラメータの品質段階から、総合品質段階が判定される。たとえばＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１５では、個々のパラメータについての全部の品質段階のうち最低の品質段階を総合品質段階として定義することができる。

これまで問題となっているのは、大量生産でのカメラないしカメラを含む検査装置全体の試験ないしキャリブレーションである。その場合、相当数の高価で敏感な参照用試験標準器が常に存在していなければならず、これらをたとえば２年間の有効期限の満了後にそれぞれ取り替えなければならないからである。

現場での、すなわち試験器具の使用場所での調整は、このような試験器具ないしカメラではこれまで多大なコストと結びついているか、または不可能なことさえあった。

したがって本発明の課題は、簡単かつ低コストな仕方により、製造者の側でも（カメラの製造者の工場で、あるいは製造者によって現場で）利用者の側でも（カメラの利用者によって、特に使用場所で）実施可能である、光学式の試験標準器を利用してカメラの、特にデジタルカメラの試験および／または調整をする方法を提供することにある。さらに本発明の課題は、カメラを有する光学式の検査装置を提供することにあり、この検査装置はカメラの試験および／または調整をする本発明の方法を実施可能であるように構成される。最後に本発明の課題は、本方法を実施するための光学式の試験標準器を作製する方法を提供することにある。

本発明は、これらの課題を請求項１ないし１１および１５の構成要件によって解決する。

本発明が前提とする知見は、カメラの、特にデジタルカメラの試験および／または調整のために試験標準器の絶対値を利用するのではなく、むしろ、参照カメラにより試験標準器に割り当てられる間接的な値を利用するというものである。それに伴って試験の目的は、試験標準器によって直接的に規定される特定のパラメータの、たとえばコントラストについての特定の最小値の絶対値を（場合により所定の高い信頼度誤差で）得ることではなく、参照カメラによって試験標準器に割り当てられる参照値を得ることにある。換言すると、試験および／または調整の目的は、試験標準器を用いて決定された参照カメラの特定のパラメータまたは特性を、試験およびまたは調整されるべきカメラとできる限り良好に近似させることにある。

カメラを試験および／または調整する本発明の方法によると、まず光学式の試験標準器が製作される。そのために、支持体の表面に、または支持体に少なくとも部分的に埋設されて、複数の、好ましくは少なくとも３つの、それぞれ異なるグレー表示を有する部分面が設けられるように、支持体が製造される。当然ながら、このような種類の支持体を完成した納入部品として調達して、以後のステップのために利用することもできる。参照カメラを用いて、支持体の表面の、または少なくとも部分面の領域で透過放射される支持体の表面の、少なくとも１つの参照用画像が撮影される。そのためにカメラは所定の、少なくとも１つのパラメータを含む設定を有している。そして、少なくとも１つの参照用画像から、支持体の表面の個々の部分面について、または支持体に少なくとも部分的に埋設された部分面について、参照グレー値が判定されて、光学式の支持体に割り当てられる。

「グレー表示」という概念は、本明細書の枠内では、所定のサイズの面の次のような特性であると理解される：この面は実質的に均一の（場所的な）グレー値分布を有しており、それにより、面全体にわたっての平均のグレー値に対する、特定のサイズ（たとえば面全体の１００分の１または１万分の１）の部分面の（平均の）グレー値の相違は比較的小さい（たとえば５％ないし２％ないし１％よりも小さい）。非常に小さな汚れや印刷ミスによって生じる可能性がある非常に小さな部分面についてのこれよりも大きい相違は、ある程度の枠内において容認可能である。

そして、このようにして作製された光学式の試験標準器を、十分な調整または不十分な調整に関する情報を得るために利用することができる。そのために、光学式の試験標準器の少なくとも１つの画像が、試験および／または調整されるべきカメラによって撮影され、少なくとも１つの画像の撮影は、試験および／または調整されるべきカメラの少なくとも１つのパラメータを含む所定の設定で行われる。少なくとも１つの画像から、支持体表面の部分面についての実際グレー値、または放射により透過放射された部分面についての実際グレー値が判定される。透過放射の場合、試験標準器に当たる放射は事前決定された強度および／または事前決定されたスペクトルを有する。検出されるグレー値は、試験標準器ないし部分面を通過する放射のスペクトル、および／または当該放射割合の強度に依存し得る。そして参照グレー値に対する実際値の相違を、試験および／または調整されるべきカメラの調整が所定の要求事項を満たしているか否かに関する情報を得るために利用することができる。

このように本方法は、もっとも単純な場合、（できる限り最善に調整された）参照カメラを利用したうえで作製される試験標準器によるカメラの試験を可能にする。この試験標準器は、それぞれ異なるグレー表示を備えた複数の部分面を有する支持体と、この試験標準器に付属する参照グレー値とからなり、参照グレー値が試験標準器に直接的に付属するか（たとえば光学式に読取可能に塗布され、またはこれと直接的に結合された記憶媒体に保存される）、それとも試験標準器に間接的に付属するか（たとえば試験標準器とは別個のデータバンクまたは別個の記憶媒体に保存されて、たとえば試験標準器のシリアルナンバーなどのリンクによって試験標準器に付属する）を問わない。カメラが所定の試験基準に適っているとき、たとえば参照グレー値に対する実際グレー値の最大限許容される相違についての前述した基準の１つに適っているとき、そのカメラは適正であると判断することができ、そうでない場合には不具合があると判断することができる。後者の場合、該当するカメラをたとえば選別除外し、または、あとで説明するように調整を施すことができる。

試験方法を実施するために、参照カメラとして、試験および／または調整されるべきカメラと実質的に同一構造のカメラを利用するのが好ましい。ただし、参照カメラが試験および／または調整されるべきカメラとほぼ類似する特性を有している限りにおいて、このことは絶対に必要というわけではなく、それは特にグレー値の検出に関わる。
参照カメラ、および／または試験および／または調整されるべきカメラは、グレー段階能力のあるカメラとして構成できるだけでなく、カラーカメラとして、たとえばＲＧＢカラーカメラとしても構成することができる。その場合、グレー値はカラー画像信号の成分から判定される。

試験標準器の支持体は、プレート状またはカード状の支持体として構成されているのが好ましく、このことは、現在市場で入手できる多くの参照用試験標準器でも該当する。

実際グレー値が所定の値よりも大きく参照グレー値と相違しているとき、または所定の値範囲の外にあるとき、試験および／または調整されるべきカメラは不具合があると認識することができる。たとえば十分な調整を表す目安として、個々の部分面についての参照グレー値に対する実際グレー値の最大の相違の値、またはこれらの値の合計、またはこれらの値の合計の平均値を利用することができる。

本発明の１つの実施形態では、試験および／または調整されるべきカメラの設定の少なくとも１つのパラメータは、たとえば露光時間および／または感度は、カメラの調整の目的のために、光学式の試験標準器の少なくとも１つの別の画像が撮影されたときに、少なくとも１つのこの別の画像から判定される部分面についての実際グレー値ができる限り参照グレー値に近くなるように変更することができる。すなわち、カメラ設定（すなわち、カメラ設定に含まれる少なくとも１つのパラメータについての値）であってこのカメラ設定で撮影された画像から判定される試験標準器の部分面についての実際グレー値が、参照グレー値からできる限り相違しない、もしくはさらにこれと同一であるカメラ設定（狭義の調整）を判定するという目的をもって調整方法が実施される。

ここで指摘しておくと、参照グレー値に対する実際グレー値の相違を評価するために、さまざまに異なる数多くの選択肢が存在する。たとえば複数の部分面の各々について、該当する実際グレー値と該当する参照グレー値との間の差異を決定することができる。そして相違として、たとえば差異の最大の値、差異の値の合計または算術平均の合計、差異の値の二乗の合計、または差異の幾何学平均値を定義することができる。

このように、それぞれ異なるグレー表示を備える複数の部分面を有する試験標準器によって、グレー値の検出に影響を及ぼすカメラ設定のすべてのパラメータを、ないしは少なくともすべての主要なパラメータを、すなわち特に露光時間およびカメラないし画像センサの感度（電気的な画像信号の電気的な増幅を含む）を、あるいは撮影されるべき物体を照明するためにカメラに含まれるたとえばＬＥＤ照明装置などの照明装置の明るさを、試験ないし調整することができる。試験標準器が透過放射される実施形態では、当然ながら、適切な電磁放射（たとえばＸ線放射またはテラヘルツ放射）を生成するために構成された適切な放射源が設けられていてよい。

カメラの調整をするために、当然ながら、たとえば該当するカメラのそれぞれ異なる設定をもって反復される方法という意味において、１つまたは複数のステップを実行することができる。設定の少なくとも１つのパラメータの変化の値および／または方向を、先行するステップで確認された参照グレー値に対する実際グレー値の相違の値および／または方向に依存して変更することができる。しかしながら、それぞれ異なる設定（たとえばそれぞれ１つのパラメータについての均等に間隔をおく異なる値）をもって複数のステップを実行し、そのつど確認された相違についての結果に照らしたうえで、最小の相違が判定された設定を採用することも同じく可能である。当然ながら、少なくとも１つのパラメータについて、最小の相違を有する設定を判定するために補間方法を適用することも可能である。

参照グレー値に対する実際グレー値の相違が許容される所定の範囲内にあるときに、本方法の１つの実施形態では、試験および／または調整されるべきカメラを十分に設定されていると認識することができる（広義の調整）、および／または、参照グレー値に対する実際グレー値の相違が許容される範囲外にあるときに、調整に不具合があると認識することができる。このような判断は、前述した仕方での調整方法の実施後だけでなく、調整されるべきカメラのカメラ設定の少なくとも１つのパラメータが最善の、もしくは少なくとも許容される設定を判定する目的のために変更される調整の開始前にも行うことができる。調整の開始前からすでに十分な調整が確認されたときには、調整の実施は必要ない。

試験および／または調整されるべきカメラが十分に（正しく）調整されていると認識されたとき、そのカメラに相応の識別表示をすることができる。このことは、たとえば相応の直接的な視覚的な識別表示（試験合格証）によって行うことができ、または、たとえばカメラのシリアルナンバーを通じてリンクされてデータバンクに保存される、別個の間接的な識別表示（試験認証）によって行うことができる。そうでない場合、そのカメラは不具合があると識別表示し、および／または選別除外することができる。識別表示は、この場合にも直接的または間接的に行うことができる。このような合否情報に代えて、品質段階へのカメラの等級づけを行うこともでき、品質段階はたとえば参照グレー値に対する実際グレー値の相違についてのさまざまに異なる許容差範囲によって定義されていてもよい。このように規定される品質等級に準ずる等級づけを、同じく上述した仕方でカメラに割り当てることができる。

本発明の別の実施形態では、試験および／または調整されるべきカメラを調整するために（狭義の調整）、光学式の試験標準器の少なくとも１つの別の画像が撮影されたときに、少なくとも１つのこの別の画像から判定される部分面についての実際グレー値がそれぞれ許容される実際グレー値についての所定の値範囲内にあるように、または、参照グレー値に対する実際グレー値の相違が所定の許容される範囲内にあるように、設定の少なくとも１つのパラメータを、たとえば露光時間および／または感度を変更することができる。前述した条件が満たされるように少なくとも１つのパラメータを変更することに成功したとき、そのカメラは十分に調整されたと認識することができ、場合により相応に識別表示することができる。

すなわち、調整方法のこの態様は、各々のステップの後で、参照グレー値に対する実際グレー値の相違が許容される範囲内にあるか否かがチェックされるように実施することもできる。このようにして判定される相違が許容される範囲内にくるとただちに、本方法を終了することができる。相違に代えて、各々のグレー値点について、すなわち特定のグレー値を有する各々の部分面について、カメラにより判定された実際グレー値が、該当するグレー値点ないし該当する部分面に割り当てられた許容される実施グレー値についての値範囲内にあるか否かを調べることもできる。このような種類の方法ステップの実行後に、たとえば該当する設定でカメラにより撮影された画像から判定されるすべての実際グレー値が、許容される実際グレー値についての所定の値範囲内にあるという理由により、満たされるべき条件が満たされていれば本方法を終了することができる。正しく調整されているという識別表示を前述したように行うことができる。

相応のネガティブ中止基準が満たされたときは、調整方法を不成功のまま中止することができる。たとえば最大数の調整ステップ（たとえばそれぞれ所定の設定での画像の撮影と、判定された相違が許容される範囲内にあるか否かのチェック）を規定することができる。最大数の調整ステップの実行後に依然として十分な調整に達しないときは、そのカメラを不具合があると認識し、相応に識別表示および／または選別除外することができる。

本方法の１つの実施形態では、試験および／または調整されるべきカメラに、少なくとも１つの変更されるパラメータの値を調整データとして（または調整データの一部として）含み、試験および／または調整されるべきカメラが十分に調整されたと認識されている、少なくとも１つのパラメータを含む調整設定を割り当てることができる。調整設定とは、カメラがその後に使用されて作動するときの設定である。この割り当ては、該当するカメラのそのために設けられる調整データメモリへの調整データ（少なくとも１つのパラメータの少なくとも１つの値）の保存によって行われるのが好ましい。このような調整データメモリは、特に、資格のない者によるアクセスに対して防護された不揮発性メモリとして構成されていてよい。該当するカメラへの調整データの割り当ては、カメラとは別個のメモリに調整データが保存され、調整データと該当するカメラとの間にリンクが張られることによって行うこともできる。このリンクは、たとえばカメラのシリアルナンバーが調整データに割り当てられることによって生成することができる。外部のメモリも、当然ながら、資格のない者によるアクセスに対して防護されていてよい。

本方法の別の実施形態では、実際グレー値と参照グレー値との比較から、試験および／または調整されるべきカメラが、実際グレー値が判定された設定をもって、カメラの作業モードのときに十分な品質で修正可能な画像を提供するか否かに関する情報を得ることができる。それが該当するとき、実際グレー値と参照グレー値から、作業モードにあるカメラを検出する画像のグレー値を修正するための演算子を、好ましくは点演算子を判定することができる。すなわち狭義の調整ではなく、カメラの（画像の）修正が実行される。

このような情報の取得は、たとえば、（それぞれ同一の部分面についての）実際グレー値と参照グレー値の間の最大の差異が決定されるという方式で行うことができる。最大の差異が大きすぎるときは、修正可能性を否定することができる。

特に、（たとえば実際グレー値が参照グレー値を大幅に下回っているために）修正が極端にノイズの入った修正画像につながることを実際グレー値と参照グレー値の間の比較が認識させる場合や、調節されるべきカメラが１つまたは複数の実際グレー値データで飽和に達していることを比較または実際グレー値が単独で認識させる場合にも、修正可能性が否定される。

試験および／または調整されるべきカメラから作業モードのときに供給される、画像のグレー値を修正するための修正演算子は、たとえば各々の可能なグレー段階（たとえばグレー段階の８ビット表示で２５５の可能なグレー段階）について修正値を判定することで生成することができる。このような点演算子を決定するために、参照グレー値と実際グレー値を適切な仕方で組み合わせることができる。そして、調整されるべきカメラから供給されるピクセルの各々の実際グレー値から（カメラ自体がすでにデジタル形式の画像信号を供給するか、それともアナログ画像信号を供給して、これがデジタル化によって初めてデジタル画像に変換されるかを問わない）、点演算子を適用することで修正されたグレー値が割り当てられ、それにより、修正されたデジタル画像が生成され、次いでこれに以後の処理ステップを、特に評価ステップを施すことができる。

修正演算子は、たとえばピクセルの各々のグレー値に（正しい正負記号で）修正値が加算されるように構成されていてよい。グレー段階全体について修正値を決定するために、たとえばそれぞれ異なるグレー表示を有するＮ個の部分面の各々について、差異ΔＧ_i＝Ｇ_ist,i−Ｇ_ref,iが形成され、ここでｉは該当する部分面の番号を表し（１≦ｉ≦Ｎ）、Ｇ_ist,iは該当する部分面のグレー値を表し、Ｇ_ref,iは該当する部分面の参照グレー値を表し、ΔＧ_iは該当する部分面についてのグレー値差異を表す。そして、グレー値差異についてのこれらの点を（線形または非線形の）補間のための補間点として利用することができ、そのようにして、各々のグレー段階について修正演算子の修正値を決定する。補間のための補間点はそのためにデカルト（ｘ，ｙ）座標系で、それぞれｘ座標としての参照グレー値Ｇ_ref,iと、ｙ座標としてのグレー値差異とで構成される。

明文をもって指摘しておくと、狭義でカメラを調整するための、およびカメラの（画像の）修正をするための前述したそれぞれの態様は、互いに独立してでも組み合わせとしても採用することができる。特に、まず狭義の調整を行い、残った残留不具合を後続する修正によってさらに低減し、もしくは実質的に取り除くことができる。

参照カメラの所定の設定は、当該設定をもって撮影された少なくとも１つの参照画像の最善の、または少なくとも十分な品質が実現されるような性質を有しており、またはそのように選択されていてよい。このとき画像品質は１つまたは複数のパラメータによって、たとえばコントラスト、エッジの結像の鮮明度、明度などによって定義されていてよい。

本発明の１つの実施形態では、本方法は、特に、参照カメラが光学構造を試験するための参照検査装置の構成要素である場合、および、試験および／または調整されるべきカメラが、光学構造を試験するための試験および／または調整されるべき検査装置の構成要素である場合に適用することができる。

すでに前述したとおり、このような種類の検査装置は多様な形で利用され、たとえば製品や包装に塗布された光学コードを検査するため、あるいはその他の任意の光学構造を検査するために利用され、それはたとえば、自動的に実装がなされる配線板の上にすべてのデバイスが正しく存在して組み付けられているか否かの検査である。指摘しておくと、「検査装置」という概念は本明細書では、実際に光学構造の特定の品質指標を検査し、場合により判断する装置だけでなく、光学構造に意味内容を割り当てる純然たる認識装置についても使用される。このような認識装置は、特に、光学コードの読み取り器具であり得る。

本発明に基づく方法の別の実施形態では、参照カメラの設定は、それぞれ割り当てられた結像品質段階を有する複数の光学構造が設けられた光学式の一次標準器を利用したうえで行うことができ、これらの光学構造はたとえば光学コード、特にバーコードやマトリクスコードであり、参照カメラの設定は、当該設定をもって撮影された光学式の一次標準器の画像から光学構造に正しい品質段階が割り当てられるように判定される。

光学コードのための検査装置のケースでは、すでに前述したように、バーコードについての規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１６およびマトリクスコードについてのＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１５で相応の品質段階が規定されている。しかし当然ながら、意味内容が割り当てられるべき別の任意の光学構造について、適切な品質段階を定義することも同じく可能である。参照カメラないし相応の参照検査装置は、本方法を実施するために（すなわち参照グレー値を決定するために）、一次標準器のできる限り最善の画像を生成し、少なくとも一次標準器に設けられているすべての（または実際に必要とされる）光学構造に正しい結像品質段階を割り当てるように設定される。

本発明による方法では、試験および／または調整されるべきカメラはグレー値の検出に関してのみ参照カメラと比較され、ないしは参照カメラのこのような特性に合わせて調整される。その際に前提条件となるのは、試験および／または調整されるべきカメラまたは検査装置の他の（さほどクリティカルでない）パラメータが実際問題として無視することができるか、またはそれ以外の仕方で、これらのパラメータの値が確実ないし正確な値範囲内にあることを保証できることである。

たとえば固定された焦点距離を有するカメラまたは検査装置では、許容される物体距離の遵守は、カメラないし検査装置の正確な組立ないし位置決めによって保証することができる。定義された固定的な焦点距離を有するカメラの製造は、製造時の相応の方策によっても、特に相応の組立公差の遵守や、許容される公差内の光学素子の利用によっても、保証することができる。時間の経過にともなう焦点距離の望ましくない事後的な変化はほとんど予想されない。

同様のことはデジタルカメラの解像度にも当てはまる。その場合にも、カメラの耐用期間の経過にともなう当該特性の変化はほとんど予想されない。

したがって、多くのケースでクリティカルな主要なパラメータとして残るのは、試験ないし認識されるべき光学構造の画像を生成するときのクリティカルなパラメータとしての画像明度である。画像明度は、生成される電気的な画像信号の電気的な増幅を含めて、カメラないし画像センサの露光時間ないし感度に依存する。画像センサの、特にデジタル式の画像センサの感度は、およびその線形性も、比較的広い限度内で変動し、カメラの耐用寿命の経過中にも、たとえば画像センサの経年劣化プロセスによって変化する。照明装置、ないし試験標準器を透過放射する放射を生成する装置も、経年劣化を受ける。

ここで指摘しておくと、本発明に基づく方法および装置のための画像センサは、検出されるべき光学構造を走査するためのラインセンサ（シングルラインまたはマルチライン）として構成されていてもよく（ラインセンサと検出されるべき光学構造の相対運動による）、または、検出されるべき光学構造を一度に検出するエリアセンサとして構成されていてよい（すなわちセンサの面積が、検出されるべき光学構造をセンサ表面で全面的に結像できる程度の広さに選択される）。

すなわち本発明に基づく方法の利点は、一方では、参照カメラに関して試験および／または調整されるべきカメラのグレー値を検出するために、各特性の照合を簡単な仕方で実行できることにある。他方では、試験および／または調整されるべきカメラの他のパラメータもしくは特性がクリティカルではなく、もしくは別の形で容易にチェックないし保証することができるケースにおいては、試験ないし調整されるべきカメラが適正と判断されたとき、または適性に調節されたとき、そのカメラは他のパラメータまたは特性に関しても、許容されない仕方で参照カメラから逸脱してはいないと考えることができる。

したがって本方法は、このような種類のカメラまたは検査装置の製造者において、カメラの容易な品質管理（試験）または調整を可能にする。さらにカメラの利用者において、すなわち現場で、本発明による光学式の試験標準器によってカメラチェックないしあらためての調整を簡単な仕方で行うことができる。

本発明に基づく光学式の検査装置は、カメラと、カメラにより生成される画像信号またはこれから生成されるデジタル画像信号が供給される評価・制御ユニットとを含む。評価・制御ユニットは、本発明に基づく方法が実施される試験モードへと移行可能であるように構成される。すなわち評価・制御ユニットは、それぞれ異なるグレー表示を有する複数の部分面を有する光学式の試験標準器の少なくとも１つの画像が、少なくとも１つのパラメータを含む所定のカメラの設定をもって撮影されるようにカメラを制御する。試験モードのときの次のステップとして、評価・制御ユニットは、供給を受けた画像信号もしくは画像データから、部分面についての実際グレー値を少なくとも１つの画像から判定する。

当然ながら複数の画像を撮影し、画像の各々のピクセルについて平均値を形成して、画像データのノイズを低減することもできる。

複数の部分面についての実際グレー値を判定するために、評価・制御ユニットはそのつど全部の部分面あるいは特定の部分面を利用することができる。部分面は、たとえば該当する部分面の反射された外側の境界を用いて、たとえば所定の幅を有する縁部領域のフェードアウトによって判定することができる。そして、関連する全部の面についての実際グレー値を、関連する面のすべてのピクセルのグレー段階の平均値として求めることができる。このような方式は、当然ながら、参照カメラによる参照グレー値の決定にあたっても同じく適用することができる。

最後のステップで評価・制御ユニットは、カメラの十分または不十分な調整に関する情報を得るために、該当する参照グレー値データと、または許容される実際グレー値についての値範囲と、実際グレーを比較する。参照グレー値は評価・制御ユニットに保存されていてもよく、または、外部からこれに供給することもできる。同様のことは、許容される実際グレー値についての値範囲にも当てはまる。

評価・制御ユニットは、当然ながら、カメラの試験（すなわち評価）を実行するだけでなく、前述したように、調整をするため（すなわち狭義の調整または画像データの修正をするため）のさらに別の方法ステップも実行するように構成されていてもよい。

本発明に基づく１つの実施形態では、光学式の検査装置と取外し可能に結合可能な、好ましくは嵌着可能な、または恒常的に光学式の検査装置と結合される、光学式の試験標準器のための保持装置が設けられていてよい。保持装置は、光学式の試験標準器がカメラに対して（光学軸で）定義された間隔で保持されるように構成される。それにより、カメラの試験および／または調整を簡単な仕方で行うことができる。

保持装置は、試験標準器がカメラの光学軸に対して実質的に垂直方向の平面で定義された位置に保持されるように構成されるのが好ましく、光学式の試験標準器は、保持装置へ挿入可能かつこれから取出可能であるのが好ましい。

保持装置は、試験および／または調整されるべき検査装置で、参照装置と実質的に同じ位置で試験標準器が保持されるように構成されていてもよい。

本発明に基づきカメラの試験および／または調整をするための光学式の試験標準器を作製する方法は、全体の試験方法および／または調整方法との関連ですでに上述のように詳細に説明した。試験標準器のための好ましくはプレート状またはカード状の支持体が作製され、または以後のステップのために利用され、支持体の表面にはそれぞれ異なるグレー表示を有する複数の部分面が設けられる。引き続き、好ましくは試験および／または調整されるべきカメラと実質的に同一構造に構成された参照カメラによって支持体の参照画像が撮影され、そのために参照カメラは、少なくとも１つのパラメータを含む所定の設定を有している。最後に、前述した仕方により、部分面についての参照グレー値が参照画像から判定されて、これが支持体に割り当てられる。

支持体への参照グレー値の割り当ては、光学的に読取可能な形態で支持体へデータを塗布することによって、および／または支持体の内部または表面に設けられるメモリに参照グレー値を保存することによって行うことができる。

１つの実施形態では、支持体にさらに別の情報および／またはデータを割り当てることもでき、特に製造日付、光学式の試験標準器の有効性を定義する最終日付、利用期間、光学式の試験標準器のシリアルナンバー、試験および／または調整されるべきカメラのシリアルナンバーおよび／または型式情報、および／または参照カメラのシリアルナンバーおよび／または型式情報を割り当てることができる。

このように簡素な試験標準器は、特に、カメラまたはカメラを含む光学式の検査装置の製造者によって自ら作製することもできる。さらに、このようなカメラまたは検査装置の利用者にこのような試験標準器を提供することも可能であり、それにより、利用者はカメラの試験および／または調整を自分で、すなわち現場で行うことができる。カメラないし検査装置にこのような試験標準器を割り当てることが同じく可能であり、この割り当ては、たとえばカメラまたは検査装置のシリアルナンバーによって行うことができる（たとえばカメラないし検査装置のシリアルナンバーを試験標準器に印刷し、または相応のラベルを貼付することによって）。

光学式の検査装置を製造するための参照カメラの設定は、一次標準器を利用することによって前述した仕方で行うことができる。

カメラの試験および／または調整をする方法、ないし光学式の試験標準器を作製する方法、および光学構造の試験および／または認識をするための本発明に基づく光学式の検査装置のその他の実施形態は、従属請求項から明らかとなる。

指摘しておくと、カメラの試験および／または調整をする本発明の方法、ないしこのような種類のカメラを有する本発明による光学式の検査装置、および適切な光学式の試験標準器を作製する本発明の方法は、Ｘ線放射やテラヘルツ放射の分野でも適用することができる。すなわち光学式の試験標準器という概念は、ごく一般的に、任意に構成されたカメラで光学的な結像を生成することができる試験標準器を含む。電磁的な可視スペクトルの光を検出する光学カメラのほか、たとえばＸ線放射やテラヘルツ領域の放射など、任意の周波数の電磁放射を検出するために構成されたあらゆるカメラを使用することができる。

Ｘ線放射およびテラヘルツ放射は、通常、物体の透過放射のために用いられるので、本発明に基づく光学式の試験標準器は、それぞれ異なるグレー表示を有する部分面が光学的な可視スペクトルでグレー値を生成するのでなく、カメラの試験ないし調整が行われるべき該当する主要なスペクトル領域でグレー値を生成するように構成されていてもよい。たとえば部分面はさまざまに異なる材料で構成することができ、および／またはそれぞれ異なる厚みを有することができ、その結果、（任意の周波数位置を有する）所定のスペクトルを放射により透過放射されて該当するカメラで放射が検知されたとき、それぞれ特定のグレー値が生成される（たとえば検知された放射のスペクトルおよび／または検知された放射の強度（カメラの放射感度のある検知器の領域での）に依存して）。

部分面ないし部分面の材料は支持体の表面に設けられていてもよく、または支持体の材料に埋設されていてもよい。

次に、図面に示されている実施例を用いて本発明を詳しく説明する。図面には次のものが示されている：

保持装置と、保持装置で保持される光学式の試験標準器とを有する、光学構造を、特に光学コードを試験および／または認識するための光学式の検査装置を示す斜視図である。 図１の光学式の試験標準器を示す斜視図である。 使用環境にある図１の検査装置の模式的なブロック図である。 図２に類似する試験標準器の光学コンポーネントを示す拡大図である。 参照カメラで撮影された図４の試験標準器のグレー表示の画像を示す図であり、部分面のうちそれぞれ１つが該当する部分面の内側部分のグレー段階に関して検出されて評価される（図５ａから図５ｄ）。 試験および／または調整されるべきカメラで撮影された図４の試験標準器のグレー表示の画像を示す図であり、部分面のうちそれぞれ１つが、該当する部分面の内側部分のグレー段階に関して検出されて評価される（図６ａから図６ｄ）。 参照カメラで検出された試験標準器のグレー値に対する、試験および／または調整されるべきカメラで検出されたグレー値の相違を曲線で表す、試験および／または調整されるべきカメラの画像のグレー値の修正を説明するためのグラフである。 参照カメラを最善に設定するための一次標準器の試験情報を示す模式図である。

図１は、特に相応のデジタル画像センサを備えるグレー段階能力のあるデジタルカメラとして構成されていてよいカメラ１００を示している。カメラ１００はその特性に関して、特にその結像光学系（図示せず）に関して、およびその解像度に関して、光学構造を、特に光学コードを試験および／または認識をする検査装置のために利用可能であるように構成される。

グレー段階能力のあるデジタルカメラ１００は、たとえば、カメラ１００のデジタルセンサの各々のピクセルにより生成される画像情報のグレー値が２５５のグレー段階をとることができるように構成されていてよい。このように、各々のピクセルの画像情報を８ビットによって表現することができる。

しかしながらカメラ１００は、デジタル式のカラーカメラとして構成されていてもよく、このケースでは、デジタル形式の色信号から、ないしはデジタル形式の色信号の個々の成分から（たとえばＲＧＢ色信号の成分Ｒ，Ｂ，Ｇから）、各々のピクセルについて相応のグレー段階を判定することができる。グレー段階信号への色信号の換算ないし変換のために、ないしはグレー段階画像へのカラー画像の変換のために、当業者に周知のさまざまな方法が存在する。したがってこのような方法の詳しい説明は、本明細書の枠内では省略することができる。最後に、カメラはＸ線カメラまたはテラヘルツカメラとして構成されていてもよく、ないしはごく一般的に、可視光のスペクトルの範囲外の電磁放射を検出することができるカメラとして構成されていてよい。

図１ではカメラ１００は、Ｕ字型に構成された第１のフレーム部分１０４と、長方形の閉じたリングとして構成された第２のフレーム部分１０６と、両方の長方形のフレーム部分１０４，１０６をコーナー領域で相互に結合する４つの結合支柱１０５とで構成される保持部１０２と結合されている。

図１に見られるとおり、第１のフレーム部分１０４はカメラ１００の前側領域へ装着するための、好ましくは嵌着するための役目を果たす。そのためにフレーム部分１０４は、カメラ１００の長軸に対して垂直方向に定義された位置でこれと結合されるように構成されている。保持部１０２ないしフレーム部分１０４は、フレーム部分１０４が定義された位置でカメラ１００と取外し可能に係止されるような性質を有し、そのように協働作用ができるのが好ましい。

第２のフレーム部分１０６は、機能についてはさらにあとで説明する試験標準器１０８の受容ないし保持のための役目を果たす。試験標準器１０８は、図１から明らかなとおり、プレート状またはカード状に構成されている。試験標準器１０８はその実質的に長方形の円周に、フレーム部分１０６の相応の切欠きに係合する延長部１１０を有している。試験標準器１０８はカメラ１００の方を向く表面に、カメラ１００を試験および／または調整するための役目を果たす光学情報を有している（図２参照）。冒頭で説明したとおり、光学情報は試験標準器の支持体の表面に直接的に設けられていてもよく、あるいは支持体の材料に埋設されていてもよい。

図３は、光学構造の、特にバーコードやマトリクスコードの形態の光学コードの試験および／または認識をするための検査装置２００の模式的なブロック図を示している。検査装置２００は、前述の図１を用いて説明したようなカメラ１００と、通信接続２０４を介して接続された評価・制御ユニット２０２とで構成される。通信接続２０４は、他のすべての通信接続と同様に、ケーブル式またはケーブルレス式に、特に暗号化された通信によって具体化されていてよい。

さらに検査装置２００は、検査されるべき（試験および／または認識されるべき）物体２０８を十分に照明するための照明ユニット２０６を含んでいる。物体２０８は、検査装置２００により高速で検査されるべき商品流の数多くの物体についての一例である。物体２０８はここでは商品流として、カメラ１００に対して目標間隔Ａをおきながら順次前を運ばれていき、目標間隔Ａに対する実際の間隔の相違は、物体２０８の検査されるべき表面の十分に鮮明な結像を保証するために、所定の許容差内に収めなければならない。実際の間隔は、カメラ１００の焦点深度の範囲内に収めなければならない。

物体２０８の検査をするために、評価・制御ユニット２０２は、通信接続２０４を介してカメラ１００を制御するとともに、通信接続２１０を介して照明ユニット２０６を適切な仕方で制御し、それにより物体２０８の画像データを得る。そのために評価・制御ユニット２０２は、事前決定された定義された光出力で物体２０８が照射されるように、照明ユニット２０６を制御することができる。光出力は評価・制御ユニット２０２により、画像撮影が行われている時間（露光時間）の間一定に保たれるのが好ましい。照明ユニットは、特に、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ、図示せず）を含むことができる。

前述したとおり、照明ユニットは、試験標準器を貫通する放射、特にＸ線放射やテラヘルツ放射を生成するために構成されていてもよい。このケースでは照明装置は、試験標準器ないし透過放射されるべき物体が照明ユニットとカメラ１００の間で位置決めされるように位置決めされる。

メモリ２０２ａは、カメラ１００および好ましくは追加的に照明ユニット２０６を物体２０８の画像の撮影のために制御することができるデータを、特にパラメータについての値を保存する役目を果たす。これはカメラ１００の調整のための役目を果たすパラメータ値であってもよい。このようなパラメータ値は、外部のユニットから評価・制御ユニット２０２に供給することができ、および／または評価・制御ユニット２０２によりこれに供給される信号またはデータから、特に通信接続２０４を介してカメラ１００から評価・制御ユニット２０２に供給される画像信号または画像データから、判定することができる。メモリ２０２ａに保存されるべきデータまたはパラメータ値として、特に、カメラの露光時間、絞り、焦点距離、ホワイトバランスおよび感度についての値が考慮の対象となり、ならびに、証明ユニット２０６の制御、たとえば照明ユニット２０６の本来の発光手段を制御するための電流および／または電圧についてのパラメータ値が考慮の対象となる。

指摘しておくと、評価・制御ユニット２０２あるいはさらにその個々の構成要素ないし機能性は、カメラ１００に統合されて構成されていてもよく、もしくはカメラで具体化されていてもよい。特に証明ユニット２０６の制御は、あるいはパラメータ値の保存もカメラ１００で行うことができ、すなわち、メモリ２０２ａおよび場合により特にメモリ２０２ａへのアクセスをリリースすることができるスイッチ２０２ｂも、カメラ１００の中ないしそのハウジングの内部に具体化されていてもよい。評価・制御ユニット２０２は複数の、場合により分散して配置された部分コンポーネントで構成することもできる。１つまたは複数のこのような部分コンポーネントがカメラ１００と一体的に構成されていてもよく、たとえばカメラのハウジング１１２の中に設けられていてもよい。

制御ユニット２０２は、上位のデータ処理ユニット２１２と、たとえばパーソナルコンピュータやネットワークコンポーネントと、通信接続２１４を介して接続されていてもよい。この上位のユニットは、試験装置２００ないし評価・制御ユニット２０２に、たとえば製品２０８の検査がいつ開始されるべきかのスタート時間を伝送し、また、評価・制御ユニットから検査の結果の伝送を受ける。

評価・制御ユニット２０２は、試験モードへと切り換えることができるように構成される。このことは、上位のデータ処理ユニット２１２から通信接続２１４を介して制御ユニット２０２へ外部の信号が供給されることで行うことができ、または、たとえばメモリ２０２ａへのアクセスも同時にリリースすることができるスイッチ２０２ｂによって行うこともできる。

試験モードのとき、評価・制御ユニット２０２は、カメラ１００から供給される画像が、光学構造の認識のために十分な品質を当該画像が有するか否かが試験されるようにカメラ１００を制御する。

デジタルカメラでは、特定のパラメータをどちらかというとクリティカルでないと見なすことができるので、多くのケースにおいて、特定のクリティカルなパラメータだけが試験にかけられるように試験モードを構成すれば足りる。

クリティカルでないパラメータとは、しばしば、長時間変動をほとんど受けることがないか、または、操作者による簡単な光学試験を用いて、もしくはそれ以外の仕方でたとえば機械的な簡単な測定によって、容易かつ少ないコストでチェック可能であるパラメータである。このようなパラメータは、たとえばカメラの光学系の焦点距離や結像特性である。

それに対して、検査装置のカメラ１００のクリティカルなパラメータとは、特に、カメラで撮影された画像のグレー段階値に影響を及ぼすパラメータ、たとえばカメラ１００のデジタル画像センサの露光時間や感度であり、すなわち、デジタル画像センサから供給される電気的な画像信号の電気的な増幅である。これらのパラメータは、あとで説明するように簡単な仕方で調整することができ、または少なくとも、カメラが光学構造の認識のための十分な品質で画像を供給するように値が設定されるような形で試験することができる。同様のことは、照明ユニット２０６の照明特性を定義するパラメータにも当てはまる。

そのために、まず保持部１０２が検査装置２００のカメラ１００と結合され、たとえばこれに嵌着されてこれと係止される。次いで、第２のフレーム部分１０６の収容開口部に試験標準器１０８が挿入される。当然ながら、試験標準器１０８が保持部１０２の収容開口部の中に恒常的に入っており、またはこれと固定的に結合されていてもよい。

保持部１０２は、試験標準器１０８が（カメラ１００の光学軸の方向で測定したときに）カメラ１００から事前決定された正確な間隔をおいて保持されるように構成されている。事前決定された正確な間隔（試験間隔）は、評価されるべき試験情報が設けられている、カメラ１００の方を向いている試験標準器１０８の表面が、焦点深度範囲の中央にくるように決定されていてよい。試験間隔は、特に、物体２０８が検査装置２００の通常の作業モードのときにその前を通過する目標間隔Ａに相当する。

検査装置２００ないし評価・制御ユニット２０２は、この時点ですでに試験モードになっており、またはその後で初めて、たとえばスイッチ２０２ｂの操作によって試験モードへと移行する。次のステップで、試験標準器１０８の画像が撮影されるように、評価・制御ユニット２０２がカメラ１００を制御する。この画像は、カメラ１００の方を向いている試験標準器１０８の表面に含まれる情報の少なくとも１つの関連する部分領域を含んでいる。

図４は、カメラ１００の方を向いている試験標準器１０８の表面に設けられた試験情報を模式的に示している。この試験情報は、特に、複数の、図示した実施例では４つの、それぞれ異なるグレー表示を含む実質的に正方形の部分面を含んでいる。それぞれの部分面のグレー表示が十分に均一であるのがよい。試験および／または調整されるべきカメラの試験ないし調整をグレー範囲全体にわたって、すなわち理想的には白から理想的には黒まで、十分な精度で可能にするために、複数のグレー表示のグレー値をできる限りグレー範囲全体にわたって配分されるよう選択することが推奨される。それにより、補間のときに十分に配分された補間点をグレー値について利用できることが実現される。たとえば図４に示すように、第１の部分面は白に近いグレー値、第２の部分面は黒に近いグレー値、第３の部分面は比較的明るいグレー値、および第４の部分面は比較的暗いグレー値を有することができる。

さらに試験標準器１０８は、参照カメラ３０２（図８）によって決定される参照グレー値を含んでいる。参照カメラ３０２は、試験標準器１０８を利用して試験ないし調整されるべきカメラ１００と同一構造であるのが好ましい。参照カメラ３０２はあらかじめ最善に調整される。このような最善の設定によって試験標準器１０８の画像が撮影され、そのために試験標準器１０８が参照カメラ３０２の前で、試験ないし調整されるべきカメラ１００との関連で保持部１０２が使用されるときに生じる間隔に等しい間隔をおいて保持される。試験標準器１０８の画像は参照カメラ３０２により、同一構造の保持部１０２も利用したうえで、あるいはさらに、該当するカメラ１００の試験ないし調整のために後で使用されるのと同一の保持部１０２を利用したうえで、撮影できるのが好ましい。

撮影された試験標準器１０８の画像から、参照カメラ３０２から画像データを供給される評価・制御ユニットが、まず試験標準器１０８のグレー表示の位置を判定する。グレー表示の内部で評価・制御ユニットが、グレー表示の個々の部分面の内部に位置する部分面のうち、グレー値の判定のために利用されるものをそれぞれ選択する。このことは図５ａから図５ｄ（これらはそれぞれ図４の試験標準器１０８のグレー表示の結像を示す）では、それぞれ異なるグレー表示の内部の方形の枠によって示唆されており、これらの枠はグレー表示の部分面のうち、グレー値の判定のために援用されるものを取り囲む。これは図５に示すとおり、それぞれのグレー表示の正方形の部分面であってよい。これらの部分面は、たとえば３００×３００ピクセルの広がりを有することができる。個々のピクセルのグレー段階値から、部分面全体についてグレー値を計算することができ、それは、すべてのピクセル（たとえば３００×３００個のピクセルの部分面の場合には９０，０００個のピクセル）のグレー段階値の平均値が求められることによる。

ここで指摘しておくと、本明細書における「グレー段階」という概念は、画像ピクセルまたは比較的広い画像領域の可能な離散した（段階的な）グレー値であって、特定数のビットで、たとえば８ビットで表現することができるものを表す。１つのグレー段階のもっとも低いグレー値（黒）は０でコーディングすることができ、グレー段階のもっとも高いグレー値（白）は最大限可能な値、たとえば８ビットのグレー段階表示の場合には２５５でコーディングすることができる。グレースケールの離散した値をグレー段階値とも呼ぶ。「グレー値」という概念は、（離散した）グレー段階値を表すだけでなく、算出された任意の（もはや離散していない）グレー値、たとえば複数のピクセルを含む面についての平均値、および／または複数回撮影された画像の１つまたは複数の（画像位置に関して）特定のピクセルについての平均値などを表すこともできる。

表１は上半分において、参照カメラ３０２によりグレー値の決定時に利用ないし判定されたデータを示している。「フィールド」の欄には、それぞれグレー値の判定のために援用された３００×３００ピクセルの部分面が略語ＬＯ，ＬＵ，ＲＯ，ＲＵで表されており、ＬＯは左上の部分面、ＬＵは左下の部分面、ＲＯは右上の部分面、ＲＵは右下の部分面を表す。「エリア」の欄は、グレー値の計算のために援用されたピクセルすなわち９０，０００個のピクセルの総数をそれぞれ含んでいる。「平均」、「最小」および「最大」の各欄は、部分面の内部におけるグレー段階の平均値、最小値および最大値をそれぞれ表し、平均値は該当する部分面の、およびこれに伴って該当するグレー表示の、判定されたグレー値に相当する。

白の近くに位置するグレー値を有するもっとも明るい部分面（ＲＵ）については１２．１９６の平均値が得られ、黒の近くに位置するグレー値を有するもっとも暗い部分面（ＬＯ）については２１１．５４９の平均値が得られる。比較的明るいグレーの面（ＲＯ）については３９．５５３の平均値が得られ、比較的暗いグレーを有する部分面については８１．１９１の平均のグレー値が得られ、このケースではカメラは８ビットのグレー値を供給する。

参照カメラ３０２によって決定されたこれらの参照グレー値が、同じく試験標準器１０８に割り当てられる。これらの情報はたとえばマトリクスコードとして、グレー表示を有する部分面の中央部に含まれていてよい。これらの情報をＲＦＩＤチップに保存することも同じく可能である、これがカード状に構成された試験標準器１０８に含まれていてよい。当然ながら、試験標準器にプレーンテキストとして情報が表示されていてもよい。

試験標準器１０８は、図４に示すように、試験標準器のシリアルナンバー、製造日付、および有効期間をさらに別の情報として含むことができる。試験標準器１０８は、試験および／または調整されるべき特定のカメラに割り当てられていてもよい。このケースでは試験標準器に、試験および／または調整されるべきカメラのシリアルナンバーまたはその他の識別記号を表示し、またはその他の形で試験標準器に割り当てられていてよい。

参照カメラ３０２に由来する試験標準器としての役目を果たす、このような性質を有する試験標準器１０８によって、どのような別の同一構造の、または十分に類似構造のカメラ１００でも、試験ないしキャリブレーションもしくは調整することができる。そのために、試験および／または調整されるべきカメラ１００によって、同じく試験標準器１０８の画像が撮影される。当然ながら、複数の画像を撮影し、複数の画像のデジタル画像データから、位置に関して互いに対応するピクセル（あるいは隣接するピクセルの群）について平均値がそれぞれ計算されることによって、「平均化された」画像を判定することもできる。それにより、特にノイズ効果を削減することができる。

試験および／または調整されるべきカメラ１００による画像の撮影は、まず、初期設定を適用したうえで行うことができ、すなわち、特に露光時間やカメラの感度、ならびに照明ユニット２０６による照明の明るさなどの関連するパラメータが、それぞれ所定の初期値を有している。

そして、撮影または計算されたデジタル画像から、参照カメラ３０２による画像評価との関連で前述したのと同じ仕方で、個々の部分面のグレー表示についてのグレー値の決定を行うことができる。そのために、個々のグレー表示のできる限り同一の内側の部分面を利用することができ、それはたとえば、該当するグレー表示の正方形の全体・部分面の中央にある、たとえば３００×３００のピクセルのそれぞれ同一の正方形の面が利用されることによる。

表１は、試験および／または調整されるべきカメラ１００によって撮影された図６ａから図６ｄに示す画像の結果を示しており、図６ａから図６ｄの各々がさらにそれぞれ枠で囲まれた評価されるべき正方形の部分面を、近似的に黒のグレー表示ＬＯ、暗いグレーのグレー表示ＬＵ、明るいグレーのグレー表示ＲＯ、および近似的に白のグレー表示ＲＵについて示している。

表１の下半分の値が示すとおり、試験および／または調整されるべきカメラ１００によって撮影された値は、図示した例では、それぞれ参照カメラ３０２によって判定された参照グレー値を下回っている。

図７は、グレー表示の個々の部分面について、試験および／または調整されるべきカメラ１００によって判定された実際グレー値Ｇ_ist,iと、参照カメラ３０２によって判定されて試験標準器１０８に割り当てられた参照グレー値Ｇ_ref,iとの間の相違ないし差異ΔＧ_i＝Ｇ_ist,i−Ｇ_ref,iのグラフ表示を示している。ここで添字ｉは個々のグレー表示を表し、ｉ＝１をもって近似的に黒のグレー表示、ｉ＝２をもって暗いグレーのグレー表示、ｉ＝３をもって明るいグレーのグレー表示、およびｉ＝４をもって近似的に白のグレー表示が表されている。ｘ軸には、参照グレー値Ｇ_ref,iが絶対的なグレー値０から２５５の尺度で８ビット表示でプロットされており、ｙ軸には、相違ΔＧ_i（同じく８ビットの線形の尺度でのグレー値差異）がプロットされている。

図７から明らかなように、相違ΔＧ_iはｉが増すにつれて増加していき、この増加は、選択されている線形の表示（ｘ軸に２５５のグレー段階のグレー値、ｙ軸に相違ΔＧ_iをプロット）では近似的に線形である。図７は、差異ΔＧ_i（１≦ｉ≦４）の４つの離散した補間点と、補間された曲線とを示している。この補間は、測定ないし判定された補間点に依存して、たとえば線形に、または所定の次数の多項式補間として実行することができる。

カメラ１００が試験ないしキャリブレーション（狭義の）だけなされるべき場合、引き続いて、判定された最大の相違ΔＧ_iが、所定の（許容される）最大の相違よりも小さいか否かがチェックされる。それが該当する場合、このカメラ１００ないしカメラ１００を含む検査装置２００を以後も使用することができる。最大限許容される相違を上回っているとき、そのカメラ１００ないし該当する検査装置２００は作動を停止させ、ないしは選別除外することができる。

別案として、カメラ１００ないし検査装置２００を調整すること、すなわち、所定の最大の相違ΔＧ_iが遵守されることを保証する関連するパラメータについての設定を突き止めることを試みることができる。そのために、たとえば反復プロセスで１つまたは複数のパラメータが変更され、１つまたは複数のパラメータが変更されるたびに、あらためてカメラ１００によって画像がそれぞれ撮影され、その画像があらためて上述した仕方で、所定の最大の相違が遵守されているか否かに関してチェックされる。

この反復式の方法は、高い信頼度の最大の相違ΔＧ_iが（最初に）遵守されるときまで継続することができる。別案として、カメラ１００の最善の設定が実現されるまで、すなわち相違ΔＧ_iがその最小の値に達するまで、反復式の方法を実行することができる。当然ながら中止基準が設けられていてもよく、それに到達したときには、許容される最大の相違または最善の設定が実現されていなくても方法が中断される。

最大限許容される相違ΔＧ_iを、上記で図５から図７および表１を用いて説明した実施例においてΔＧ_i＝±１０に規定した場合には、たとえば露光時間を延ばすことができる。このことは、暗いグレー段階表示に対する明るいグレー段階表示の比較的明るい結像をもたらすことになり、すなわち、図７に示す近似的に線形の曲線が上方に向かってシフトし、負の勾配の値が減ることになる。このようにして、所定の許容されるΔＧ_i＝±１０の相違を遵守することができる。

これに類似する効果は、カメラ１００の電気的な増幅の引き上げによっても実現することができる。検査装置２００の照明ユニット２０６の光学出力を引き上げることによっても、これに匹敵する効果を実現することができる。

そして、関連するパラメータについて、すなわちカメラ１００ないし検査装置２００の該当する設定について、このようにして判定された値を、メモリ２０２ａに保存しておくことができる。そして、こうして調整されたカメラ１００ないし検査装置２００をそれ以後使用することができ、そのようにして作業モードで正しい機能が保証される。

上記説明した調整方法（狭義での調整）の枠内におけるカメラ１００ないし検査装置２００の特定の設定パラメータの変更に代えて、デジタル画像修正を行うこともできる。たとえば各々のステップの後に画像のデジタル修正を行うことができ、引き続き、その修正が十分または最善であったか否かをチェックすることができる。それが該当しない場合、さらなる修正ステップを実行することができる。特に狭義の調整の完了後に、（狭義の）調整に追加して画像修正を実行することもできる（その場合にも１つまたは複数の反復式の修正ステップが可能である）。

修正をするために、上記説明したとおり、試験標準器１０８の画像を最初に撮影することができ、この画像から図７に示す曲線を判定することができる。以前に行われた調整に追加して画像修正が行われるべきとき、カメラ１００ないし検査装置２００の調整された設定をもって撮影された画像から相応の曲線を判定することもできる。そして画像修正は、たとえば各々のグレー段階値について修正値が判定されるように行うことができる。修正値は、グレー段階値Ｇの（離散した）関数としての相違ΔＧ（Ｇ）に相当する。このような種類の画像修正によりカメラ１００の画像を、当該画像が参照カメラ３０２で撮影された画像に相当するようにほぼ修正することができる。

カメラ１００ないし検査装置２００の試験ないし調整の完了後、たとえばスイッチ２０２ｂをあらためて操作することによって試験モードが終了する。

上記説明した試験および／または調整方法（広義の調整方法）は、すでに述べたとおり、製造者の工場で、たとえばこのような種類のカメラまたは相応の装置の製造者での品質管理の枠内で適用できるだけでなく、すでに納入済みのカメラをチェックするために現場でも適用することができる。このチェックないし調整は、利用者自身によって行うこともできる。

最後に、前述した参照カメラ３０２の最善の設定をどのように行うことができるかを再度記述しておく。当然ながら、参照カメラ３０２は参照検査装置の構成要素であってもよい。

参照カメラ３０２ないし参照検査装置の最善の設定を決定するための手段として、たとえば国家官庁や認証（認定）を受けている企業により製造することができる、図８に模式的に示す一次標準器３００を利用することができる。一次標準器３００は、ここで説明している方法により試験ないし調整されるべきパラメータだけでなく、それに加えて、カメラ１００のさらに別のパラメータまたは設定もこれを用いて試験および／または調整できるように構成されていてよい。これは特に、所定の焦点深度領域で十分に鮮明な結像に影響を及ぼすパラメータでもある。

図８は、光学コードを検出するための検査装置の試験および／または調整をするのに適した一次標準器３００を示している。そのために一次標準器３００は、表示品質に関してそれぞれ異なる光学コードの表示（図示した実施例ではマトリクスコードの光学表示）を有している。すでに上記説明したとおり、ここにはたとえばバーコードについてのＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１６やマトリクスコードについてのＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１５などの形態の特定の標準が存在する。このような標準では、特定の品質段階またはグレーディング段階の特性（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ）が、さまざまなパラメータ（たとえば記号コントラスト、最小限度のエッジコントラスト、変調など）を用いて定義される。

図８に示す一次標準器３００の実施形態では、それぞれ異なる品質段階を有する５つのさまざまなマトリクスコードの表示が試験情報として設けられている。（可能な段階ＡからＦのうち）品質段階ＡからＤが、それぞれコードの該当する表示の下方にカッコ内に記載されている。該当するコード表示の品質段階が判定される元になった個々のパラメータの値の追加の表示は、図４の一次標準器３００の模式的な図面では省略している。しかしそのようなパラメータも、一次標準器３００でカメラをチェックする際に、そのカメラから供給される画像の評価にあたって個々のコード表示の品質段階が正しく判定されているか否かをチェックできるようにするだけでなく、判定された品質段階で相違があった場合に、カメラ画像から決定された個々のパラメータ値のうち、いずれが一次標準器３００に記載されている該当するコード表示についての値と十分に正確に一致していないかを確認できるようにするために、同じく記載されていてもよい。

このような一次標準器３００は、参照カメラ３０２ないし相応の参照検査装置の最善の設定を判定するために利用される。そのために、定義された照明と絞りについての所定の設定（絞り値）とを適用したうえで、一次標準器の上に設けられた検査情報の画像が参照カメラ３０２によって撮影される。一次標準器と参照カメラ３０２の間の間隔は、選択された絞り値に関して、一次標準器の表面ないし試験情報の鮮明な結像が保証されるように選択される。このとき一次標準器の表面と参照カメラ３０２の間の間隔は、試験標準器１０８の撮影を作成するときにカメラ１００（ないし参照カメラ３０２）と一次標準器１０８との間で保持部１０２によって規定される間隔に相当する。参照カメラ３０２の露光時間は、選択された照明および特に絞りについてのその他の設定値に依存して、できる限り最善の画像が生じるように選択される。そして、こうして判定された参照カメラ３０２の最善の設定が、試験標準器１０８の画像を参照カメラ３０２で撮影して、試験標準器１０８の相応の参照グレー値を決定するためにも利用される。

上記説明した構成要件を有する試験標準器１０８が利用される、本発明に基づく簡略化された試験および／または調整方法では、この方法により試験ないし調整されて良好であると判断されたカメラ（およびそれに伴ってこのカメラを含む検査装置）は、カメラの作業モードで認識されるべき光学構造を正しく認識することもできると考えることができる。本発明に基づく簡素化された試験方法および／または調整方法は、参照カメラの相応の特性に対して、カメラから供給される画像のグレー値に関するカメラの結像特性の試験を保証するものにすぎないが、実際問題として、カメラのその他の表示特性ないしパラメータは別の仕方で容易に試験することができ、もしくはカメラの耐用寿命の過程でほとんど変化しないと考えることができるので、チェックが必要ではなく、このようなパラメータの設定の正確性を前提とすることができる。最後にもう一度指摘しておくと、本発明による方法は光学コードを認識するためのカメラないし検査装置に限定されるものではなく、それ以外の光学的な認識課題ないし認識装置にも同様の仕方で適用することができる。たとえば本発明により、コンポーネントの光学的性質を試験するときに光学構造を認識するためのカメラないし検査装置や、配線板の実装の完全性の試験のためのカメラないし検査装置を試験および／または調整することができる。たとえば自動車用の用途（車線走行アシストのためのカメラ、ならびに自律走行のためのカメラ）など、その他の用途のカメラについても、たとえば定期的な試験の枠内で本発明を適用することができる。

１００ カメラ
１０２ 保持部
１０４ 第１のフレーム部分
１０５ 結合支柱
１０６ 第２のフレーム部分
１０８ 試験標準器
１１０ 延長部
１１２ ハウジング
２００ 光学式の検査装置
２０２ 評価・制御ユニット
２０２ａ メモリ
２０２ｂ スイッチ
２０４ 通信接続
２０６ 照明ユニット
２０８ 物体
２１０ 通信接続
２１２ 上位のデータ処理ユニット
２１４ 通信接続
３００ 一次標準器
３０２ 参照カメラ

Claims (17)

1. カメラ特にデジタルカメラを試験および／または調整する方法において、
   （ａ）光学式の試験標準器（１０８）が、
   （ｉ）前記光学式の試験標準器（１０８）のための好ましくはプレート状またはカード状の支持体が製作され、当該製作においては、異なるグレー表示を有する複数の部分面が、前記支持体の表面に設けられ、または前記支持体へ少なくとも部分的に埋設されるようにして前記支持体が製作され、または当該支持体が以後の方法のために利用され、
   （ｉｉ）前記支持体の表面の少なくとも１つの参照画像、または前記支持体の少なくとも前記部分面の領域が透過放射されたときの参照画像が、参照カメラ（３０２）によって撮影され、少なくとも１つの前記参照画像の撮影は少なくとも１つのパラメータを含む前記参照カメラ（３０２）の所定の設定をもって行われ、
   （ｉｉｉ）前記参照画像から前記部分面についての参照グレー値が決定されて、前記支持体に対して前記参照グレー値が割り当てられる、
   ことによって製作され、
   （ｉｖ）前記参照グレー値の割り当ては光学的に読取可能な形態での前記支持体へのデータの塗布によって、および／または前記支持体の内部もしくは表面に設けられるメモリへの前記参照グレー値の保存によって行われ、
   （ｂ）試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）によって前記光学式の試験標準器（１０８）の少なくとも１つの画像が撮影され、少なくとも１つの前記画像の撮影は少なくとも１つのパラメータを含む試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）の所定の設定をもって行われ、少なくとも１つの前記画像から前記部分面についての実際グレー値が決定され、
   （ｃ）前記実際グレー値と前記参照グレー値との比較、または前記実際グレー値と許容される前記実際グレー値にとっての所定の値範囲との比較に従って、試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）が十分に調整されたか不十分に調整されたかに関する決定を行う、
   ことを特徴とする方法。
2. 試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）の設定の少なくとも１つの前記パラメータが、特に露光時間および／または感度が、前記光学式の試験標準器（１０８）の少なくとも１つの別の画像が撮影されるときに、少なくとも１つの別の当該画像から決定される前記部分面についての前記実際グレー値ができる限り前記参照グレー値の近くにくるように、変更されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記参照グレー値に対する前記実際グレー値の相違が所定の許容される範囲内にあるとき、試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）が十分に調整されていると認識され、前記参照グレー値に対する前記実際グレー値の相違が許容される範囲外にあるとき、試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）が調整に不具合があると認識されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）の設定の少なくとも１つの前記パラメータが、たとえば露光時間および／または感度が、前記光学式の試験標準器（１０８）の少なくとも１つの別の画像が撮影されるときに、少なくとも１つの別の当該画像から決定される前記実際グレー値が前記部分面についてそれぞれ許容される前記実際グレー値についての所定の値範囲内にくるように、または前記参照グレー値に対する前記実際グレー値の相違が所定の許容される範囲内にくるように変更され、当該変更の結果、試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）が十分に調整されていると認識されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）に、少なくとも１つの前記パラメータと、少なくとも１つの変更された前記パラメータの値を含む調整設定が割り当てられ、当該調整設定により試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）が十分に調整されたと認識されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記実際グレー値と前記参照グレー値の比較から、試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）が、前記実際グレー値が決定された設定をもって十分な品質で修正可能な画像を提供するか否かに関する決定を行い、前記カメラ（１００）が十分な品質で修正可能な画像を提供すると決定したとき、前記実際グレー値と前記参照グレー値から、作業モードにある前記カメラ（１００）から供給される画像のグレー値を修正するための修正演算子が、好ましくはドット演算子が決定されることを特徴とする、先行する請求項１から５のうちいずれか１項に記載の方法。
7. 前記修正演算子は前記実際グレー値と前記参照グレー値を利用したうえで補間によって決定され、特に、前記参照グレー値についての可能な各々のグレー段階に前記修正演算子の修正値が割り当てられることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記参照カメラ（３０２）は光学構造を試験するための参照検査装置の構成要素であり、試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）は光学構造を試験するための試験および／または調整されるべき検査装置（２００）の構成要素であることを特徴とする、先行する請求項１から７のうちいずれか１項に記載の方法。
9. 前記参照カメラ（３０２）の設定は、それぞれ割り当てられた画質化品質水準を有する複数の光学構造が設けられた光学式の一次標準器（３００）を利用したうえで行われ、前記光学構造はたとえば光学コード、特にバーコードまたはマトリクスコードであり、前記参照カメラ（３０２）の設定は、当該設定をもって撮影された光学式の前記一次標準器（３００）の画像から前記光学構造に正確な前記画質化品質水準が割り当てられるように決定されることを特徴とする、先行する請求項１から８のうちいずれか１項に記載の方法。
10. 試験および／または調整されるべき前記カメラ（１００）の試験および／または調整をするために前記請求項１の（ｂ）および（ｃ）の内容が製造者側または利用者側で実施されることを特徴とする、先行する請求項１から９のうちいずれか１項に記載の方法。
11. 光学構造特に光学コードを試験および／または認識するための光学式の検査装置であって、
    （ａ）カメラ（１００）と、前記カメラ（１００）で検出された画像信号または前記カメラ（１００）により生成されるデジタル画像データが供給される評価・制御ユニット（２０２）とを有している、検査装置において、
    （ｂ）前記評価・制御ユニット（２０２）は試験モードへ移行可能であるように構成されており、
    （ｉ）前記試験モードのとき前記評価・制御ユニット（２０２）は前記カメラ（１００）を制御して、それぞれ異なるグレー表示を備えた複数の部分面を有する光学式の試験標準器（１０８）の少なくとも１つの画像が、少なくとも１つのパラメータを含む前記カメラ（１００）の所定の設定をもって撮影されるようにし、
    （ｉｉ）前記試験モードのとき前記評価・制御ユニット（２０２）は、当該評価・制御ユニット（２０２）に供給される少なくとも１つの画像の画像信号またはデジタル画像信号から少なくとも１つの当該画像に属する前記部分面についての実際グレー値を決定し、
    （ｉｉｉ）前記試験モードのとき前記評価・制御ユニット（２０２）は、前記実際グレー値を、前記評価・制御ユニット（２０２）に保存されるか供給される参照グレー値と比較するか、または前記評価・制御ユニット（２０２）に保存されるか供給される、許容される前記実際グレー値にとっての値範囲と比較して、前記カメラ（１００）が十分に調整されたか不十分に調整されたかに関する決定を行い、
    （ｉｖ）前記試験標準器（１０８）はそれぞれ異なるグレー表示を有する複数の前記部分面を含む支持体を有し、前記参照グレー値の割り当ては光学的に読取可能な形態での前記支持体へのデータの塗布によって、および／または前記支持体の内部もしくは表面に設けられるメモリへの前記参照グレー値の保存によって行われることを特徴とする検査装置。
12. 前記評価・制御ユニット（２０２）は試験モードのとき前記請求項２から４のいずれか１項に記載の方法を自動的に実施するように、または前記方法を操作者の介入により少なくとも部分的に手動式に実施可能であるように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の光学式の検査装置。
13. 前記検査装置（２００）には試験および／または調整をする方法を実施するために前記検査装置（２００）と結合可能な、好ましくは嵌着可能な、または前記検査装置（２００）と恒常的に結合された、前記光学式の試験標準器（１０８）のための保持装置（１０２）が設けられており、前記保持装置（１０２）は前記光学式の試験標準器（１０８）が前記カメラ（１００）に対して定義された間隔をおいて保持されるように構成されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の光学式の検査装置。
14. 前記保持装置（１０２）は、好ましくはプレート状またはカード状に構成される前記光学式の試験標準器（１０８）が、前記カメラ（１００）の光学軸に対して実質的に垂直方向の平面で定義された間隔をおいて保持されるように構成され、前記光学式の試験標準器（１０８）は好ましくは前記保持装置（１０２）へ挿入可能かつこれから取出可能であることを特徴とする、請求項１３に記載の光学式の検査装置。
15. カメラ特にデジタルカメラを試験および／または調整をするための光学式の試験標準器を作製する方法において、
    （ａ）前記光学式の試験標準器（１０８）のための支持体が製作され、当該製作においては、異なるグレー表示を有する複数の部分面が、前記支持体の表面に設けられ、または前記支持体へ少なくとも部分的に埋設されるようにして前記支持体が製作され、または当該支持体が以後の方法のために利用され、
    （ｂ）前記支持体の少なくとも１つの参照画像が参照カメラ（３０２）によって撮影され、少なくとも１つの前記参照画像の撮影は少なくとも１つのパラメータを含む前記参照カメラ（３０２）の所定の設定をもって行われ、
    （ｃ）前記参照画像から前記部分面について参照グレー値が決定され、前記参照グレー値が前記支持体に割り当てられる、
    ことによって前記光学式の試験標準器が製作され、
    前記参照グレー値の割り当ては光学的に読取可能な形態での前記支持体へのデータの塗布によって、および／または前記支持体の内部もしくは表面に設けられるメモリへの前記参照グレー値の保存によって行われることを特徴とする方法。
16. 前記支持体にさらに別の情報および／またはデータが割り当てられ、当該情報および／またはデータは、特に製造日付、前記光学式の試験標準器（１０８）の有効性を定義する最終日付、利用期間、前記光学式の試験標準器のシリアルナンバー、試験および／または調整をする前記カメラ（１００）のシリアルナンバーおよび／または型式情報、および／または前記参照カメラ（３００）のシリアルナンバーおよび／または型式情報であることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記参照カメラ（３０２）の設定は、それぞれ割り当てられた画質化品質水準を有する複数の光学構造が設けられた光学式の一次標準器（３００）を利用して行われ、前記光学構造はたとえば光学コード、特にバーコードまたはマトリクスコードであり、前記参照カメラ（３０２）の設定は、当該設定をもって撮影された光学式の前記一次標準器（３００）の画像から前記光学構造に正確な前記画質化品質水準が割り当てられるように決定されることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の方法。

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