JP6996469B2 - 撮像システムおよび設定装置 - Google Patents

Description

本技術は、撮像システムおよび設定装置に関する。

一般にカメラの分野では、合焦状態を判定し、被写体に合焦するように光学系のフォーカスレンズを移動させるオートフォーカス機能が知られている。たとえば特開２０１８－８４７０１号公報（特許文献１）には、フォーカスレンズを移動させる範囲を制限範囲に制限する焦点調節装置が開示されている。

特開２０１８－８４７０１号公報

たとえば被写体の検査を行う産業用機器においては、正確な検査のために被写体に合焦した画像を得ることが望まれる。被写体の形状または透光性によって、被写体の複数の箇所に合焦する可能性がある。このような場合、当該複数の箇所のうち所望の検査対象箇所に合焦した画像を得る必要がある。

特許文献１に記載の技術では、フォーカスレンズを移動させる制限範囲を設定することができる。しかしながら、作業者は、被写体の検査対象箇所に応じた適切な制限範囲を設定することが困難であった。そのため、検査対象箇所に合焦した画像を安定して得ることができない。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、被写体の所望の箇所に安定して合焦させることができる撮像システムおよび設定装置を提供することである。

本開示の一例によれば、撮像システムは、光学系と、撮像素子と、算出手段と、オートフォーカス手段と、入力装置と、設定手段と、表示装置とを備える。光学系の焦点位置は、所定範囲で可変である。撮像素子は、被写体からの光を光学系を介して受けることによって画像信号を生成する。算出手段は、画像信号に基づいて、合焦度合を示す評価値を算出する。オートフォーカス手段は、評価値に基づいて、被写体に合焦する焦点位置を探索する。設定手段は、入力装置への入力に従って、所定範囲の中から、オートフォーカス手段による探索範囲を設定する。設定手段は、光学系の焦点位置と評価値との関係を示す図形と、光学系の焦点位置が図形上において指定された位置に調整されたときの画像信号で示される画像とを表示装置に表示させることにより、入力装置への探索範囲の入力を支援する。

この開示によれば、作業者は、図形上の位置を指定することにより、光学系の焦点位置が当該位置に調整されたときの画像を確認できる。これにより、作業者は、図形の中から、被写体の所望の箇所に合焦する焦点位置を容易に選択できる。さらに、作業者は、図形を確認しながら、評価値が極大となる焦点位置が複数含まれないように探索範囲を設定できる。その結果、探索される合焦位置が不安定になることを避けることができる。以上から、作業者は、設定手段による支援を受けることにより、被写体の所望の箇所に合焦した画像を安定して取得するための探索範囲を設定することができる。その結果、被写体の所望の箇所に安定して合焦させることができる。

上述の開示において、入力装置は、光学系と被写体との間の距離の入力を受け付け可能である。設定手段は、入力装置が距離の入力を受け付けた場合に、光学系から当該距離だけ離れた被写体の表面に合焦するときの焦点位置を上記の指定された位置として設定する。

この開示によれば、作業者は、光学系と被写体との間の距離を認識している場合に、当該距離を入力装置に入力することにより、図形上において、光学系から当該距離だけ離れた被写体の表面に合焦するときの焦点位置に対応する位置を容易に指定することができる。

上述の開示において、撮像システムは、光学系と被写体との間の距離を計測するセンサをさらに備える。入力装置は、センサによって計測された距離に基づいて指定された位置を設定させる指示を受け付け可能である。設定手段は、入力装置が指示を受け付けた場合に、計測された距離だけ光学系から離れた被写体の表面に合焦するときの焦点位置を上記の指定された位置として設定する。

この開示によれば、作業者は、図形上において、センサによって計測される距離だけ光学系から離れた位置に合焦するときの焦点位置に対応する位置を容易に指定することができる。

上述の開示において、入力装置は、探索範囲の候補を表示させる指示を受け付け可能である。設定手段は、入力装置が指示を受け付けた場合に、図形から少なくとも１つの探索範囲候補を抽出し、抽出した少なくとも１つの探索範囲候補の中から選択された１つの探索範囲候補を探索範囲として設定する。少なくとも１つの探索範囲候補は、図形において評価値が極大となる焦点位置を含む範囲である。この開示によれば、作業者は、探索範囲候補を探索範囲として容易に設定することができる。

上述の開示において、図形は、評価値が極大となる複数の焦点位置を含む。設定手段は、複数の焦点位置にそれぞれ対応する複数の探索範囲候補を少なくとも１つの探索範囲候補として抽出する。この開示によれば、作業者は、複数の探索範囲候補の中から被写体の所望の箇所に対応する１つを選択し、選択した探索範囲候補を探索範囲として設定することができる。

上述の開示において、設定手段は、被写体の複数のサンプルの各々に対して得られた図形を重畳して表示装置に表示させる。この開示によれば、作業者は、被写体の個体差を考慮した探索範囲を設定することができる。

本開示の一例によれば、上記の撮像システムで用いられる設定装置は、設定手段を備える。この開示によっても、被写体の所望の箇所に安定して合焦させることができる。

本発明によれば、被写体の所望の箇所に安定して合焦させることができる。

実施の形態に係る撮像システムの適用例を示す模式図である。 撮像システムに備えられる撮像装置の内部構成の一例を示す図である。 合焦位置の探索を説明するための模式図である。 レンズモジュールの焦点位置を変化させるためのレンズの構成の一例を示す図である。 レンズモジュールの焦点位置を変化させるためのレンズの構成の別の例を示す図である。 実施の形態に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 撮像装置によるワークの撮像を模式的に示した図である。 合焦位置の探索範囲の設定を支援するための設定画面の一例を示す図である。 探索範囲の設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 探索範囲の設定画面の第１の変形例を示す図である。 探索範囲の設定画面の第２の変形例を示す図である。 表示装置に表示される探索範囲候補の一例を示す図である。 変形例２に係る撮像システムの構成を示す図である。 第３の変形例に係る設定画面の領域５２ｂの一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。

§１ 適用例
まず、図１および図２を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、実施の形態に係る撮像システムの１つの適用例を示す模式図である。図２は、撮像システムに備えられる撮像装置の内部構成の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る撮像システム１は、たとえば外観検査システムとして実現される。外観検査システムは、たとえば工業製品の生産ラインなどにおいて、ステージ９０上に載置されたワークＷ上の検査対象箇所を撮像し、得られた画像を用いて、ワークＷの外観検査を行う。外観検査では、ワークＷの傷、汚れ、異物の有無、寸法などが検査される。

ステージ９０上に載置されたワークＷの外観検査が完了すると、次のワーク（図示せず）がステージ９０上に搬送される。ワークＷの撮像の際、ワークＷは、ステージ９０上の予め定められた位置に予め定められた姿勢で静止してもよい。あるいは、ワークＷがステージ９０上を移動しながら、ワークＷが撮像されてもよい。

図１に示すように、撮像システム１は、基本的な構成要素として、撮像装置１０と、画像処理装置２０と、入力装置４０と、表示装置５０とを備える。この実施の形態では、撮像システム１は、さらに、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３０を備える。

撮像装置１０は、画像処理装置２０に接続される。撮像装置１０は、画像処理装置２０からの指令に従って、撮像視野に存在する被写体（ワークＷ）を撮像して、ワークＷの像を含む画像データを生成する。本実施の形態では、撮像装置１０は、オートフォーカス機能を有する撮像系である。撮像装置１０と画像処理装置２０とは一体化されていてもよい。

図２に示されるように、撮像装置１０は、照明部１１と、レンズモジュール１２と、撮像素子１３と、撮像素子制御部１４と、レンズ制御部１６と、レジスタ１５，１７と、通信Ｉ／Ｆ部１８とを含む。

照明部１１は、ワークＷに対して光を照射する。照明部１１から照射された光は、ワークＷで反射し、レンズモジュール１２に入射する。照明部１１は省略されてもよい。

レンズモジュール１２は、ワークＷからの光を撮像素子１３の撮像面１３ａ上に結像させるための光学系である。レンズモジュール１２の焦点位置は、所定の可動範囲内で可変である。焦点位置とは、光軸に平行な入射光線が光軸と交わる点の位置である。

レンズモジュール１２は、レンズ１２ａと、レンズ群１２ｂと、レンズ１２ｃと、可動部１２ｄと、フォーカス調整部１２ｅとを有する。レンズ１２ａは、レンズモジュール１２の焦点位置を変化させるためのレンズである。フォーカス調整部１２ｅは、レンズ１２ａを制御して、レンズモジュール１２の焦点位置を変化させる。

レンズ群１２ｂは、焦点距離を変更するためのレンズ群である。焦点距離が変更されることにより、ズーム倍率が制御される。レンズ群１２ｂは、可動部１２ｄに設置され、光軸方向に沿って可動する。レンズ１２ｃは、撮像装置１０内の予め定められた位置に固定されるレンズである。

撮像素子１３は、たとえばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの光電変換素子であり、ワークＷからの光をレンズモジュール１２を介して受けることによって画像信号を生成する。

撮像素子制御部１４は、撮像素子１３からの画像信号に基づいて画像データを生成する。このとき、撮像素子制御部１４は、予め設定されたシャッター速度（露光時間）となるようにシャッターを開閉し、予め設定された解像度の画像データを生成する。シャッター速度および解像度を示す情報は、予めレジスタ１５に記憶されている。

レンズ制御部１６は、レジスタ１７が記憶する命令に従って、撮像装置１０のフォーカスを調整する。図２に示されるように、レンズ制御部１６は、算出部１６ａと、フォーカス制御部１６ｂとを含む。

算出部１６ａは、撮像素子制御部１４によって生成された画像データから、合焦度合を示す評価値を算出する。たとえば、算出部１６ａは、画像データに対してハイパスフィルタを適用することにより高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分の積算値を評価値として算出する。このような評価値は、画像におけるエッジ成分量に対応し、画像のコントラストを数値化したものである。画像のコントラストは、合焦度合に応じて変化し、合焦度合が低いほどコントラストが低下する。

フォーカス制御部１６ｂは、レンズモジュール１２の焦点位置を変化させ、ワークＷの合焦度合を制御する。フォーカス制御部１６ｂは、オートフォーカスモードと、設定モードと、マニュアルフォーカスモードとを有する。

オートフォーカスモードにおいて、フォーカス制御部１６ｂは、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲内で変化させながら評価値を取得し、取得した評価値に基づいて、ワークＷに合焦する焦点位置（以下、「合焦位置」という）を探索する。「合焦する」とは、ワークＷの像が撮像素子１３の撮像面１３ａに形成されることを意味する。探索範囲は、レンズモジュール１２の焦点位置が取り得る可動範囲の一部の範囲であり、予め画像処理装置２０によって設定される。探索範囲を示す情報（以下、「探索範囲情報」という）は、予めレジスタ１７に記憶されている。フォーカス制御部１６ｂは、フォーカス調整部１２ｅを制御することにより、レンズモジュール１２の焦点位置を変化させる。フォーカス制御部１６ｂは、評価値が最大となる焦点位置を合焦位置として探索する。

設定モードにおいて、フォーカス制御部１６ｂは、レンズモジュール１２の焦点位置を可動範囲内において所定の間隔（ステップ間隔）ずつ変化させ、各位置における評価値を取得する。フォーカス制御部１６ｂは、可動範囲内の各焦点位置と評価値との対応関係を示す情報（以下、「評価値情報」という）を生成する。可動範囲を示す情報は、予めレジスタ１７に記憶されている。

マニュアルフォーカスモードにおいて、フォーカス制御部１６ｂは、レンズモジュール１２の焦点位置を指定された位置（以下、「指定位置」という）に調整する。

レンズ制御部１６は、ワークＷのうち撮像視野内に含まれる領域の大きさが略一定になるように、可動部１２ｄを制御して、レンズ群１２ｂの位置を調整してもよい。言い換えると、レンズ制御部１６は、ワークＷのうち撮像視野内に含まれる領域の大きさが予め定められた範囲内になるように、可動部１２ｄを制御することができる。レンズ制御部１６は、撮像位置とワークＷとの距離に応じてレンズ群１２ｂの位置を調整すればよい。なお、この実施の形態では、ズームの調整は必須ではない。

通信Ｉ／Ｆ部１８は、画像処理装置２０との間でデータを送受信する。通信Ｉ／Ｆ部１８は、オートフォーカスモードの撮像指示、設定モードの撮像指示、マニュアルフォーカスモードの撮像指示を画像処理装置２０から受信する。

オートフォーカスモードの撮像指示を受信した場合、通信Ｉ／Ｆ部１８は、レンズモジュール１２の焦点位置が合焦位置に調整されたときに撮像素子制御部１４によって生成された画像データを画像処理装置２０に送信する。

設定モードの撮像指示を受信した場合、通信Ｉ／Ｆ部１８は、フォーカス制御部１６ｂによって生成された評価値情報を画像処理装置２０に送信する。

マニュアルフォーカスモードの撮像指示を受信した場合、通信Ｉ／Ｆ部１８は、レンズモジュール１２の焦点位置が指定位置に調整されたときに撮像素子制御部１４によって生成された画像データを画像処理装置２０に送信する。

図１に戻って、画像処理装置２０は、撮像装置１０からワークＷの画像を取得する。画像処理装置２０は、その画像に対して所定の処理を実行する。さらに、画像処理装置２０は、オートフォーカスモードにおける探索範囲を設定する設定装置としても動作する。画像処理装置２０は、指令生成部２１と、判定部２２と、出力部２３と、記憶部２４と、設定部２５とを含む。

指令生成部２１は、ＰＬＣ３０からの制御指令を受けて、撮像装置１０にオートフォーカスモードの撮像指示を出力する。さらに、指令生成部２１は、設定部２５からの指令を受けて、撮像装置１０に設定モードの撮像指示またはマニュアルフォーカスモードの撮像指示を出力する。

判定部２２は、撮像装置１０によって生成された画像データに対して予め定められた処理を実行することにより、ワークＷの外観の良否を判定する。判定部２２は、オートフォーカスモードの撮像指示に対して撮像装置１０から取得した画像データを処理対象とする。出力部２３は、判定部２２による判定結果を出力する。たとえば、出力部２３は、表示装置５０に判定結果を表示させる。

記憶部２４は、各種のデータ、プログラム等を記憶する。たとえば記憶部２４は、撮像装置１０から取得された画像データ、および所定の処理が施された画像データを保存する。記憶部２４は、判定部２２による判定結果を保存してもよい。さらに、記憶部２４は、各種の処理を画像処理装置２０に実行させるためのプログラムを記憶する。

設定部２５は、入力装置４０への入力に従って、オートフォーカスモードにおける合焦位置の探索範囲を設定する。

設定部２５は、入力装置４０に探索範囲の設定指示が入力されると、指令生成部２１に対してマニュアルフォーカスモードの撮像指示を指令生成部２１から出力させ、撮像装置１０から評価値情報を取得する。設定部２５は、取得した評価値情報に基づいて、レンズモジュール１２の焦点位置と評価値との関係を示す図形を表示装置５０に表示させる。

さらに、設定部２５は、図形上において指定された焦点位置を指定位置とするマニュアルフォーカスモードの撮像指示を指令生成部２１から出力させ、レンズモジュール１２の焦点位置が当該指定位置に調整されたときの画像データを取得する。設定部２５は、取得した画像データで示される画像を図形とともに表示装置５０に表示させる。これにより、設定部２５は、入力装置４０への探索範囲の入力を支援する。

設定部２５の支援を受けることにより、作業者は、ワークＷの検査対象箇所に合焦した画像を得るための探索範囲を容易に設定できる。その結果、ワークＷの検査対象箇所に安定して合焦させることができる。

入力装置４０は、たとえばキーボード、マウス、タッチパネル、専用コンソールなどによって構成され、作業者の入力を受け付ける。

表示装置５０は、たとえば液晶ディスプレイなどによって構成され、探索範囲の設定画面、およびワークＷの画像処理の結果（たとえば製品の外観の良否を判定した結果）を示す画面などを表示する。

ＰＬＣ３０は画像処理装置２０を制御する。たとえばＰＬＣ３０は、画像処理装置２０がオートフォーカスモードの撮像指示を撮像装置１０に出力するためのタイミングを制御する。

§２ 具体例
＜Ａ．合焦位置の探索のための構成例＞
図３は、合焦位置の探索を説明するための模式図である。説明を簡単にするため、図３には、レンズモジュール１２のうちの１枚のレンズのみを示している。

図３に示すように、レンズモジュール１２の主点Ｏから対象面（ワークＷにおける検査対象箇所の表面）までの距離をａとし、レンズモジュール１２の主点Ｏから撮像面１３ａまでの距離をｂとし、レンズモジュール１２の主点Ｏからレンズモジュール１２の焦点位置（後側焦点位置）Ｆまでの距離（焦点距離）をｆとする。ワークＷの検査対象箇所の像が撮像面１３ａの位置で結ばれる場合に、以下の式（１）が成立する。
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ・・・（１）
すなわち、式（１）が成り立つときに、ワークＷの検査対象箇所に合焦した画像を撮像することができる。

ワークＷの検査対象箇所の高さに応じて、撮像面１３ａと検査対象箇所との距離が変化し得る。撮像面１３ａと検査対象箇所との距離が変化した場合であっても検査対象箇所に合焦した画像を得るために、レンズ１２ａを制御することにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが調整される。レンズ１２ａを制御することによりレンズモジュール１２の焦点位置Ｆを調整する方法には、以下の方法（Ａ）および方法（Ｂ）がある。

方法（Ａ）は、レンズモジュール１２を構成する少なくとも１つのレンズ（例えばレンズ１２ａ）を光軸方向に平行移動させる方法である。方法（Ａ）によれば、レンズモジュール１２の主点Ｏが光軸方向に移動するとともに、焦点位置Ｆが変化する。その結果、距離ｂが変化する。式（１）を満たす距離ｂに対応する焦点位置Ｆが合焦位置として探索される。

方法（Ｂ）は、定位置に固定されたレンズ１２ａの屈折方向を変化させる方法である。方法（Ｂ）によれば、レンズモジュール１２の焦点距離ｆが変化することに伴い、焦点位置Ｆが変化する。式（１）を満たす焦点距離ｆに対応する焦点位置Ｆが合焦位置として探索される。

上述のように、フォーカス制御部１６ｂは、オートフォーカスモードを有する。オートフォーカスモードにおいて、フォーカス制御部１６ｂは、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを変化させながら評価値を取得し、評価値が最大となる焦点位置Ｆを合焦位置として探索する。レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを変化させるためのレンズ１２ａの構成は特に限定されない。以下に、レンズ１２ａの構成の例を説明する。

図４は、レンズモジュールの焦点位置を変化させるためのレンズモジュール１２の構成の一例を示す図である。なお、図４に示す例では、レンズモジュール１２を構成するレンズ１２ａを平行移動させる。ただし、レンズモジュール１２を構成する少なくとも１つのレンズ（レンズ１２ａ、レンズ群１２ｂおよびレンズ１２ｃのうちの少なくとも１つのレンズ）を平行移動させてもよい。

図４に示す構成のレンズ１２ａを用いることにより、上記の方法（Ａ）に従って、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが変化する。すなわち、図４に示した構成では、フォーカス調整部１２ｅは、レンズ１２ａを光軸方向に沿って移動させる。レンズ１２ａの位置を移動させることによって、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが変化する。焦点位置Ｆが取り得る可動範囲Ｒａは、レンズ１２ａの可動範囲Ｒｂに対応する。

フォーカス制御部１６ｂは、レンズ１２ａの移動量を制御することにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを調整する。レンズ１２ａの移動量は、基準位置（たとえば可動範囲Ｒｂの一方端の位置）からレンズ１２ａまでの距離で表される。

オートフォーカスモードの撮像指示を受けた場合、フォーカス制御部１６ｂは、レンズ１２ａの移動量を変化させたときの評価値を取得し、評価値が最大となるレンズ１２ａの移動量に対応する焦点位置Ｆを合焦位置として探索する。

設定モードの撮像指示を受けた場合、フォーカス制御部１６ｂは、レンズ１２ａを可動範囲Ｒｂの一方端から他方端まで所定の間隔ずつ変化させることにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを可動範囲Ｒａの全域で変化させる。そして、フォーカス制御部１６ｂは、レンズ１２ａの移動量と評価値とを対応付けた評価値情報を生成する。

マニュアルフォーカスモードの撮像指示を受けた場合、フォーカス制御部１６ｂは、指定位置に対応する移動量だけレンズ１２ａを移動させる。

図３では、１枚のレンズ１２ａの例が示されている。通常では、フォーカス調整用のレンズは複数枚の組レンズで構成されることが多い。しかしながら、組レンズにおいても、組レンズを構成する少なくとも１枚のレンズの移動量を制御することにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを変化させることができる。

図５は、レンズモジュールの焦点位置を変化させるためのレンズ１２ａの構成の別の例を示す図である。図５に示す構成のレンズ１２ａを用いることにより、上記の方法（Ｂ）に従って、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが変化する。

図５に示すレンズ１２ａは液体レンズである。レンズ１２ａは、透光性容器７０と、電極７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂと、絶縁体７５ａ，７５ｂと、絶縁層７６ａ，７６ｂとを含む。

透光性容器７０内の密閉空間には、水などの導電性液体７１と、油などの絶縁性液体７２とが充填される。導電性液体７１と絶縁性液体７２とは混合せず、互いに屈折率が異なる。

電極７３ａ，７３ｂは、絶縁体７５ａ，７５ｂと透光性容器７０との間にそれぞれ固定され、導電性液体７１中に位置する。

電極７４ａ，７４ｂは、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の端部付近に配置される。電極７４ａと導電性液体７１および絶縁性液体７２との間には絶縁層７６ａが介在する。電極７４ｂと導電性液体７１および絶縁性液体７２との間には絶縁層７６ｂが介在する。電極７４ａと電極７４ｂとは、レンズ１２ａの光軸に対して対称な位置に配置される。

図５に示す構成において、フォーカス調整部１２ｅは、電圧源１２ｅ１と、電圧源１２ｅ２とを含む。電圧源１２ｅ１は、電極７４ａと電極７３ａとの間に電圧Ｖａを印加する。電圧源１２ｅ２は、電極７４ｂと電極７３ｂとの間に電圧Ｖｂを印加する。

電極７４ａと電極７３ａとの間に電圧Ｖａを印加すると、導電性液体７１は、電極７４ａに引っ張られる。同様に、電極７４ｂと電極７３ｂとの間に電圧Ｖｂを印加すると、導電性液体７１は、電極７４ｂに引っ張られる。これにより、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の曲率が変化する。導電性液体７１と絶縁性液体７２との屈折率が異なるため、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の曲率が変化することにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが変化する。

導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の曲率は、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさに依存する。そのため、フォーカス制御部１６ｂは、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさを制御することにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを変化させる。焦点位置Ｆが取り得る可動範囲Ｒａは、電圧Ｖａ，Ｖｂが取り得る電圧範囲によって定まる。

オートフォーカスモードの撮像指示を受けた場合、フォーカス制御部１６ｂは、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさを変化させたときの評価値を取得し、評価値が最大となる電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさに対応する焦点位置Ｆを合焦位置として探索する。

設定モードの撮像指示を受けた場合、フォーカス制御部１６ｂは、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさを最小値から最大値まで所定の間隔ずつ変化させることにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを可動範囲Ｒａの全域で変化させる。そして、フォーカス制御部１６ｂは、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさと評価値とを対応付けた評価値情報を生成する。

マニュアルフォーカスモードの撮像指示を受けた場合、フォーカス制御部１６ｂは、指定位置に対応する大きさの電圧Ｖａ，Ｖｂをレンズ１２ａに印加する。

通常は、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとは同値に制御される。これにより、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面は、光軸に対して対称に変化する。ただし、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとが異なる値に制御されてもよい。これにより、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面が光軸に対して非対称となり、撮像装置１０の撮像視野の向きを変更することができる。

さらに液体レンズと固体レンズとを組み合わせてもよい。この場合、上記の方法（Ａ）および方法（Ｂ）の両方を用いてレンズモジュール１２の焦点位置Ｆを変化させ、式（１）を満たすときの焦点位置Ｆが合焦位置として探索される。

＜Ｂ．画像処理装置のハードウェア構成＞
図６は、実施の形態に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６に示す例の画像処理装置２０は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０と、記憶部としてのメインメモリ２１２およびハードディスク２１４と、カメラインターフェイス２１６と、入力インターフェイス２１８と、表示コントローラ２２０と、ＰＬＣインターフェイス２２２と、通信インターフェイス２２４と、データリーダ／ライタ２２６とを含む。これらの各部は、バス２２８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ２１０は、ハードディスク２１４に格納されたプログラム（コード）をメインメモリ２１２に展開して、これらを所定順序で実行することで、各種の演算を実施する。図１に示す指令生成部２１、判定部２２および設定部２５は、ＣＰＵ２１０が各種の演算を実施することにより実現される。メインメモリ２１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク２１４から読み出されたプログラムに加えて、撮像装置１０によって取得された画像データ、ワークデータなどを保持する。さらに、ハードディスク２１４には、各種設定値などが格納されてもよい。図１に示す記憶部２４は、メインメモリ２１２およびハードディスク２１４によって構成される。なお、ハードディスク２１４に加えて、あるいは、ハードディスク２１４に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

カメラインターフェイス２１６は、ＣＰＵ２１０と撮像装置１０との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、カメラインターフェイス２１６は、ワークＷを撮像して画像データを生成するための撮像装置１０と接続される。より具体的には、カメラインターフェイス２１６は、撮像装置１０からの画像データを一時的に蓄積するための画像バッファ２１６ａを含む。そして、カメラインターフェイス２１６は、画像バッファ２１６ａに所定コマ数の画像データが蓄積されると、その蓄積されたデータをメインメモリ２１２へ転送する。また、カメラインターフェイス２１６は、ＣＰＵ２１０が発生した内部コマンドに従って、撮像装置１０に対して撮像指示または探索範囲を示す情報を送る。

入力インターフェイス２１８は、ＣＰＵ２１０と入力装置４０との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス２１８は、作業者が入力装置４０を操作することで与えられる操作指令を受付ける。

表示コントローラ２２０は、表示装置５０と接続され、ＣＰＵ２１０における処理の結果などをユーザに通知する。すなわち、表示コントローラ２２０は、表示装置５０の画面を制御する。図１に示す出力部２３は、表示コントローラ２２０によって構成される。

ＰＬＣインターフェイス２２２は、ＣＰＵ２１０とＰＬＣ３０との間のデータ伝送を仲介する。より具体的には、ＰＬＣインターフェイス２２２は、ＰＬＣ３０からの制御指令をＣＰＵ２１０へ伝送する。

通信インターフェイス２２４は、ＣＰＵ２１０とコンソール（あるいは、パーソナルコンピュータやサーバ装置）などとの間のデータ伝送を仲介する。通信インターフェイス２２４は、典型的には、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などからなる。なお、後述するように、メモリカード２０６に格納されたプログラムを画像処理装置２０にインストールする形態に代えて、通信インターフェイス２２４を介して、配信サーバなどからダウンロードしたプログラムを画像処理装置２０にインストールしてもよい。

データリーダ／ライタ２２６は、ＣＰＵ２１０と記録媒体であるメモリカード２０６との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、メモリカード２０６には、画像処理装置２０で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、データリーダ／ライタ２２６は、このメモリカード２０６からプログラムを読出す。また、データリーダ／ライタ２２６は、ＣＰＵ２１０の内部指令に応答して、撮像装置１０によって取得された画像データおよび／または画像処理装置２０における処理結果などをメモリカード２０６へ書込む。なお、メモリカード２０６は、ＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイスや、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記憶媒体や、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体等からなる。

＜Ｃ．ワークの例およびオートフォーカスの課題＞
図７は、撮像装置によるワークＷの撮像を模式的に示した図である。図７に示す例のワークＷは、透明体（ガラスなど）である。レンズモジュール１２の焦点位置が取り得る可動範囲の全域から合焦位置を探索させると、ワークＷのおもて面に合焦した画像が得られる場合と、ワークＷの裏面に合焦した画像が得られる場合とがあり得る。そのため、ワークＷのおもて面を検査したいにもかかわらず、ワークＷの裏面に合焦した画像が得られることがある。逆に、ワークＷの裏面を検査したいにもかかわらず、ワークＷのおもて面に合焦した画像が得られることがある。

このように、ワークＷにおいて合焦しやすい箇所が複数存在する場合に、ワークＷの個体差などの要因によって、合焦する箇所が安定しないという問題が生じる。実施の形態に係る撮像システム１は、このような問題を解決するために、オートフォーカスモードにおける合焦位置の探索範囲を設定する。

＜Ｄ．探索範囲の設定画面＞
図８は、合焦位置の探索範囲の設定を支援するための設定画面の一例を示す図である。図８に示されるような設定画面５１は、設定部２５（図１参照）によって表示装置５０に表示される。

図８に示す例の設定画面５１は、領域５２ａ，５２ｂと、つまみ５５，５７と、ＯＫボタン６０と、キャンセルボタン６１とを含む。図８に示す例の設定画面５１は、レンズモジュール１２が図４に示す例のレンズ１２ａを含む撮像システム１において表示される。

設定部２５は、レンズモジュール１２の焦点位置と評価値との関係を示す図形である折れ線グラフ５３を領域５２ａに表示させる。設定部２５は、設定モードの撮像指示を撮像装置１０に送信することにより撮像装置１０から取得した評価値情報に基づいて、折れ線グラフ５３を作成する。評価値情報は、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを可動範囲Ｒａの全域で変化させることにより生成される。そのため、折れ線グラフ５３は、可動範囲Ｒａ全域の焦点位置と評価値との関係を示す。

図４に示す例のレンズ１２ａを含むレンズモジュール１２の焦点位置Ｆは、レンズ１２ａの移動量に応じて変化する。そのため、図８に示す例の折れ線グラフ５３は、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆに相関するレンズ１２ａの移動量と評価値との関係を示す。折れ線グラフ５３において、横軸はレンズ１２ａの移動量を示し、縦軸は評価値を示す。なお、設定画面５１において、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが可動範囲Ｒａの一方端であるときのレンズ１２ａの移動量は０であり、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが可動範囲Ｒａの他方端であるときのレンズ１２ａの移動量は１００である。

折れ線グラフ５３上には、合焦位置の探索範囲の中心に対応する点５６ａが表示される。さらに、領域５２ｂには、点５６ａから横軸に下した垂線５６ｂが表示される。点５６ａのデフォルト位置は予め設定される。点５６ａのデフォルト位置は、たとえば、レンズ１２ａの移動量が０の位置である。

さらに、折れ線グラフ５３には、探索範囲の下限に対応するレンズ１２ａの移動量を示す点線５８と、探索範囲の上限に対応するレンズ１２ａの移動量を示す点線５９とが重畳して表示される。

設定部２５は、点５６ａに対応するレンズ１２ａの移動量を指定したマニュアルフォーカスモードの撮像指示を指令生成部２１から出力させ、撮像装置１０から画像データを取得する。当該画像データは、点５６ａに対応する移動量にレンズ１２ａが調整されたときに撮像された画像を示す。設定部２５は、当該画像データで示される画像５４を領域５２ｂに表示させる。設定部２５は、点５６ａの位置が変更されるたびに、マニュアルフォーカスモードの撮像指示を指令生成部２１から出力させ、変更後の点５６ａに対応する画像データで示される画像５４を領域５２ｂに表示させる。

つまみ５５は、点５６ａの現在位置を示す。設定部２５は、つまみ５５に対する操作に応じて、点５６ａ、垂線５６ｂおよび点線５８，５９の位置を更新する。作業者は、入力装置４０を用いてつまみ５５を操作することにより、探索範囲の中心に対応する点５６ａを折れ線グラフ５３上の任意の位置に変更することができる。

つまみ５７は、合焦位置の探索範囲の幅を調整するためのものである。探索範囲の幅とは、探索範囲の下限に対応するレンズ１２ａの移動量と、探索範囲の上限に対応するレンズ１２ａの移動量との差分である。具体的には、つまみ５７で示される値「±ｄ」（ｄは０～１００）の「ｄ」は、点５６ａに対応する移動量と探索範囲の下限に対応する移動量との差を示すとともに、探索範囲の上限に対応する移動量と点５６ａに対応する移動量との差を示す。つまり、つまみ５７で示される値「±ｄ」の「ｄ」の２倍が探索範囲の幅となる。設定部２５は、つまみ５７の操作に応じて、点線５８，５９の位置を更新する。作業者は、入力装置４０を用いてつまみ５７を操作することにより、点５６ａを中心とする探索範囲の幅を変更することができる。

ＯＫボタン６０は、現在設定されている探索範囲を登録するためのボタンである。設定部２５は、ＯＫボタン６０が操作されると、現在設定されている探索範囲を示す探索範囲情報を生成する。設定部２５は、カメラインターフェイス２１６を介して、生成した探索範囲情報を撮像装置１０に送る。これにより、撮像装置１０では、画像処理装置２０から受けた探索範囲情報がレジスタ１７に記憶され、オートフォーカスモードにおいて、当該探索範囲情報で示される探索範囲から合焦位置が探索される。

キャンセルボタン６１は、現在設定されている探索範囲を破棄するためのボタンである。

ワークＷにおいて合焦しやすい箇所が複数存在する場合に、折れ線グラフ５３は、当該複数の箇所にそれぞれ対応する複数の極大点を有する。一般に、作業者は、ワークＷの検査対象箇所に対応する極大点の位置を認識していない。しかしながら、図８に示す設定画面５１によれば、作業者は、つまみ５５を操作することにより、点５６ａを折れ線グラフ５３の極大点に移動させ、レンズモジュール１２の焦点位置が当該極大点に対応する位置に調整されたときの画像を領域５２ａで確認できる。これにより、作業者は、ワークＷの検査対象箇所に合焦したときの点を折れ線グラフ５３から容易に選択でき、当該点を含む探索範囲を設定できる。

さらに、探索範囲の中に複数の極大点が含まれる場合に、オートフォーカスモードで探索される合焦位置が不安定になる可能性がある。しかしながら、図８に示す設定画面５１によれば、作業者は、つまみ５７を操作することにより、探索範囲の中に検査対象箇所に対応する１つの極大点だけが含まれ、他の極大点が含まれないように、探索範囲の幅を設定することができる。

このように、作業者は、設定画面５１を用いることにより、ワークＷの検査対象箇所に合焦した画像を安定して取得するための探索範囲を設定することができる。

＜Ｅ．探索範囲の設定処理＞
図９は、探索範囲の設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

作業者は、ワークＷのサンプルをステージ９０（図１参照）に設置した状態で、探索範囲の設定指示を入力する。画像処理装置２０は、探索範囲の設定指示を受け付けると、設定モードの撮像指示を撮像装置１０に出力する。これにより、撮像装置１０では、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが可動範囲Ｒａの全域で変化する（ステップＳ１）。

次に、撮像装置１０では、可動範囲Ｒａにおける各焦点位置と評価値とを対応付けた評価値情報が生成される（ステップＳ２）。

画像処理装置２０は、撮像装置１０によって生成された評価値情報を取得し、取得した評価値情報に基づいて、図８に示されるような設定画面５１を表示装置５０に表示させる（ステップＳ３）。すなわち、画像処理装置２０は、焦点位置と評価値との関係を示す折れ線グラフ５３、探索範囲、および探索範囲の中心に対応する画像５４を含む設定画面５１を表示装置５０に表示させる。探索範囲は、折れ線グラフ５３に重畳して表示される、点５６ａ、垂線５６ｂおよび点線５８，５９によって示される。点５６ａは、探索範囲の中心に対応する。そのため、画像５４は、レンズモジュール１２の焦点位置が点５６ａに対応する指定位置に調整されたときの画像データによって示される。

画像処理装置２０は、探索範囲の登録の指示が入力装置４０に入力されたか否かを判定する（ステップＳ４）。画像処理装置２０は、設定画面５１に含まれるＯＫボタン６０が操作されたことにより、探索範囲の登録の指示が入力されたと判定する。

探索範囲の登録の指示が入力された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、画像処理装置２０は、設定画面５１上で設定されている探索範囲を示す探索範囲情報を生成し、生成した探索範囲情報を撮像装置１０に送信する。これにより、撮像装置１０に新たな探索範囲が登録される（ステップＳ５）。ステップＳ５の後、探索範囲の設定処理は終了する。

探索範囲の登録の指示が入力されていない場合（ステップＳ４でＮＯ）、画像処理装置２０は、探索範囲の設定のキャンセル指示が入力装置４０に入力されたか否かを判定する（ステップＳ６）。画像処理装置２０は、設定画面５１に含まれるキャンセルボタン６１が操作されたことにより、探索範囲の設定のキャンセル指示が入力されたと判定する。キャンセル指示が入力された場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、探索範囲の設定処理は終了する。

キャンセル指示が入力されていない場合（ステップＳ６でＮＯ）、画像処理装置２０は、探索範囲の中心の変更指示が入力装置４０に入力されたか否かを判定する（ステップＳ７）。画像処理装置２０は、設定画面５１に含まれるつまみ５５が操作されたことにより、探索範囲の中心の変更指示が入力されたと判定する。

探索範囲の中心の変更指示が入力された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、画像処理装置２０は、設定画面５１において探索範囲を更新するとともに、領域５２ｂに表示される画像を更新する（ステップＳ８）。具体的には、画像処理装置２０は、つまみ５５の操作に応じて、点５６ａ、垂線５６ｂおよび点線５８，５９の位置を変更する。さらに、画像処理装置２０は、レンズモジュール１２の焦点位置が更新後の点５６ａに対応する指定位置に調整されたときの画像データを撮像装置１０から取得し、取得した画像データで示される画像５４を領域５２ｂに表示する。

探索範囲の中心の変更指示が入力されていない場合（ステップＳ７でＮＯ）、画像処理装置２０は、探索範囲の幅の変更指示が入力装置４０に入力されたか否かを判定する（ステップＳ９）。画像処理装置２０は、設定画面５１に含まれるつまみ５７が操作されたことにより、探索範囲の幅の変更指示が入力されたと判定する。

探索範囲の幅の変更指示が入力された場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、画像処理装置２０は、設定画面５１において探索範囲を更新する（ステップＳ１０）。具体的には、画像処理装置２０は、つまみ５７の操作に応じて、点線５８，５９の位置を変更する。ステップＳ１０の後、探索範囲の設定処理はステップＳ４に戻る。

＜Ｆ．作用・効果＞
以上のように、撮像システム１は、レンズモジュール１２と、撮像素子１３と、算出部１６ａと、フォーカス制御部１６ｂと、入力装置４０と、設定部２５と、表示装置５０とを備える。レンズモジュール１２の焦点位置Ｆは、所定の可動範囲Ｒａで可変である。撮像素子１３は、ワークＷからの光をレンズモジュール１２を介して受けることによって画像信号を生成する。算出部１６ａは、画像信号に基づいて、合焦度合を示す評価値を算出する。フォーカス制御部１６ｂは、評価値に基づいて、ワークＷに合焦する焦点位置（合焦位置）を探索する。設定部２５は、入力装置４０への入力に従って、可動範囲Ｒａの中から、フォーカス制御部１６ｂによる探索範囲を設定する。設定部２５は、折れ線グラフ５３と画像５４とを表示装置５０に表示させることにより、入力装置４０への探索範囲の入力を支援する。折れ線グラフ５３は、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆと評価値との関係を示す。画像５４は、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが折れ線グラフ５３上において指定された位置に調整されたときの画像信号で示される。

本実施の形態によれば、作業者は、折れ線グラフ５３上の位置を指定することにより、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが当該位置に調整されたときの画像５４を確認できる。これにより、作業者は、折れ線グラフ５３の中から、ワークＷの検査対象箇所に合焦する焦点位置を容易に選択できる。さらに、作業者は、折れ線グラフ５３を確認しながら、評価値が極大となる焦点位置が複数含まれないように探索範囲を設定できる。その結果、探索される合焦位置が不安定になることを避けることができる。以上から、作業者は、設定部２５による支援を受けることにより、ワークＷの検査対象箇所に合焦した画像を安定して取得するための探索範囲を設定することができる。その結果、ワークＷの検査対象箇所に安定して合焦させることができる。

＜Ｇ．設定画面の第１の変形例＞
図１０は、探索範囲の設定画面の第１の変形例を示す図である。図１０に示す第１の変形例の設定画面５１Ａは、図８に示す設定画面５１と比較して、つまみ５５の代わりにつまみ６２を含む点で相違する。

つまみ６２は、レンズモジュール１２とワークＷの検査対象箇所との間の距離（ワーキングディスタンス（ＷＤ））を示す。設定部２５は、つまみ６２に対する操作に応じて、レンズモジュール１２とワークＷの検査対象箇所との間の距離の入力を受け付ける。

ワークＷの設計データなどに基づいて、レンズモジュール１２とワークＷの検査対象箇所との間の距離を作業者が認識できる場合がある。このような場合に、作業者は、つまみ６２を操作して、レンズモジュール１２とワークＷの検査対象箇所との間の距離を入力する。設定部２５は、入力された当該距離に応じて、折れ線グラフ５３上の点５６ａの位置を変更する。具体的には、設定部２５は、レンズモジュール１２から当該距離だけ離れた箇所に合焦するときの焦点位置に対応するレンズ１２ａの移動量の位置に点５６ａを変更する。なお、レンズモジュール１２から当該距離だけ離れた箇所に合焦するときの焦点位置は、上記の式（１）に基づいて特定される。

第１の変形例に係る設定画面５１Ａによれば、作業者は、ワークＷの検査対象箇所に合焦するときの焦点位置に対応する点５６ａの位置を容易に指定することができる。

なお、図１０に示す例では、折れ線グラフ５３の横軸をレンズ１２ａの移動量とした。しかしながら、折れ線グラフ５３の横軸は、つまみ６２と同様に、レンズモジュール１２とワークＷの検査対象箇所との間の距離（ＷＤ）であってもよい。同様に、つまみ５７の単位を、つまみ６２と同様に、レンズモジュール１２とワークＷの検査対象箇所との間の距離（ＷＤ）に合わせてもよい。

＜Ｈ．設定画面の第２の変形例＞
図１１は、探索範囲の設定画面の第２の変形例を示す図である。図１１に示す第２の変形例の設定画面５１Ｂは、図８に示す設定画面５１と比較して、候補表示ボタン６３と自動調整ボタン６４とを含む点で相違する。

候補表示ボタン６３は、探索範囲候補を表示させるためのボタンである。設定部２５は、候補表示ボタン６３が操作されると、評価値が極大となる焦点位置を含む範囲を探索範囲候補として抽出する。具体的には、設定部２５は、折れ線グラフ５３の中から極大点を抽出する。設定部２５は、抽出した１つの極大点を中心とする探索範囲候補を決定する。このとき、設定部２５は、抽出した１つの極大点と当該極大点に最も近い極小点とのレンズ１２ａの移動量の差分の２倍を探索範囲候補の幅として決定すればよい。これにより、探索範囲候補の中には１つの極大点のみが含まれる。

折れ線グラフ５３の中に複数の極大点が含まれる場合、設定部２５は、当該複数の極大点の各々に対応する探索範囲候補を決定してもよい。もしくは、設定部２５は、当該複数の極大点のうち評価値が上位所定数番目までの極大点の各々に対応する探索範囲候補を決定してもよい。設定部２５は、決定した複数の探索範囲候補の中から選択された探索範囲候補を表示装置５０に表示させる。

図１２は、表示装置に表示される探索範囲候補の一例を示す図である。図１２（ａ）には、最も評価値が大きい極大点に対応する探索範囲候補が示される。図１２（ｂ）には、２番目に評価値が大きい極大点に対応する探索範囲候補が示される。作業者は、タブ６５ａ，６５ｂを操作することにより、探索範囲候補を切り替える。

なお、探索範囲候補が表示される場合、探索範囲候補の中心の極大点が点５６ａとして設定される。そのため、設定画面５１Ｂの領域５２ｂには、点５６ａとして設定された極大点に対応する画像が表示される。

候補表示ボタン６３が設けられることにより、作業者は、探索範囲候補の中から探索範囲を容易に設定することができる。さらに、作業者は、つまみ５７を操作して、探索範囲候補の幅を調整してもよい。

図１３は、変形例２に係る撮像システムの構成を示す図である。図１３に示されるように、変形例２に係る撮像システムは、撮像装置１０に取り付けられた距離センサ８０をさらに備える。距離センサ８０は、レンズモジュール１２とワークＷとの間の距離を計測する。

図１１に示す自動調整ボタン６４は、距離センサ８０によって計測された距離に基づいて点５６ａを設定するためのボタンである。

設定部２５は、自動調整ボタン６４が操作されると、距離センサ８０によって計測された距離を取得する。設定部２５は、取得した距離に応じて、折れ線グラフ５３上の点５６ａの位置を変更する。具体的には、設定部２５は、レンズモジュール１２から当該距離だけ離れた箇所に合焦するときの焦点位置に対応するレンズ１２ａの移動量の位置に点５６ａを変更する。なお、レンズモジュール１２から当該距離だけ離れた箇所に合焦するときの焦点位置は、上記の式（１）に基づいて特定される。

自動調整ボタン６４が設定されることにより、作業者は、ワークＷに合焦するときの焦点位置に対応する点５６ａを容易に指定することができる。

なお、図１１に示す設定画面５１Ｂは、候補表示ボタン６３と自動調整ボタン６４との両方を含む。しかしながら、設定画面５１Ｂは、候補表示ボタン６３と自動調整ボタン６４との一方のみを含んでいてもよい。

＜Ｉ．他の変形例＞
設定部２５は、ワークＷの複数のサンプルに対してそれぞれ設定された複数の探索範囲を調整することにより、撮像装置１０に登録する探索範囲を決定してもよい。たとえば、設定部２５は、当該複数の探索範囲の下限の平均値から上限の平均値までの範囲を撮像装置１０に登録する探索範囲として決定してもよい。もしくは、設定部２５は、当該複数の探索範囲が重なり合う範囲を撮像装置１０に登録する探索範囲として決定してもよい。これにより、設定部２５は、ワークＷの個体差を考慮した探索範囲を撮像装置１０に登録することができる。

あるいは、設定部２５は、ワークＷの複数のサンプルの各々に対して得られた折れ線グラフを重畳して領域５２ａに表示させてもよい。この場合、画像処理装置２０は、複数のサンプルの各々に対応する評価値情報を取得すればよい。

図１４は、第３の変形例に係る設定画面の領域５２ａの一例を示す図である。図１４に示されるように、領域５２ａには、３つのサンプルにそれぞれ対応する３つの折れ線グラフ５３ａ～５３ｃが重畳して表示される。これにより、作業者は、ワークＷの個体差を考慮して探索範囲を設定することができる。

上記の説明では、点５６ａの位置が変更されるたびに、設定部２５は、マニュアルフォーカスモードの撮像指示を指令生成部２１から出力させ、変更後の点５６ａに対応する画像データで示される画像５４を領域５２ｂに表示させるものとした。しかしながら、撮像装置１０は、設定モードの撮像指示を受けたときに、可動範囲の各焦点位置と画像データとを対応付けた画像情報を生成し、評価値情報とともに画像情報を画像処理装置２０に送信してもよい。これにより、画像処理装置２０は、画像情報の中から、点５６ａによって指定される焦点位置（指定位置）に対応する画像データを読み出し、読み出した画像データで示される画像を領域５２ｂに表示させてもよい。

図１４に示されるように複数の折れ線グラフが表示される場合、作業者は、当該複数の折れ線グラフの中から任意に選択した折れ線グラフ上に点５６ａを指定してもよい。設定部２５は、選択された折れ線グラフに対応する画像情報を特定する。設定部２５は、特定した画像情報の中から点５６ａに対応する画像データを読み出し、読み出した画像データで示される画像を領域５２ｂに表示させればよい。

図８に示す例の設定画面は、レンズモジュール１２が図４に示す例のレンズ１２ａを含む撮像システムにおいて表示される。レンズモジュール１２が図５に示す例のレンズ１２ａを含む撮像システムにおいて表示される設定画面では、レンズモジュール１２の焦点位置に相関する電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさと評価値との関係を示す折れ線グラフが表示されてもよい。

上記の例では、レンズモジュール１２の焦点位置と評価値との関係を示す図形として、折れ線グラフが表示される。しかしながら、レンズモジュール１２の焦点位置と評価値との関係を示す図形は、折れ線グラフに限定されず、折れ線グラフ以外の各種グラフでもよい。あるいは、レンズモジュール１２の焦点位置と評価値との関係を示す図形において、評価値の高低は、色度、彩度および明度の少なくとも１つによって表されてもよい。

上記の例では、つまみ５７により探索範囲の幅が設定される。すなわち、つまみ５７により探索範囲の上限と下限との両方が同時に設定される。しかしながら、設定画面は、探索範囲の上限を設定するためのつまみと、探索範囲の下限を設定するためのつまみとを含んでもよい。これにより、作業者は、探索範囲の上限と下限とを個別に設定することができる。

§３ 付記
以上のように、実施の形態および変形例は以下のような開示を含む。

（構成１）
焦点位置が所定範囲で可変である光学系（１２）と、
被写体（Ｗ）からの光を前記光学系（１２）を介して受けることによって画像信号を生成するための撮像素子（１３）と、
前記画像信号に基づいて、合焦度合を示す評価値を算出するための算出手段（１６ａ、）と、
前記評価値に基づいて、前記被写体に合焦する焦点位置を探索するオートフォーカス手段（１６ｂ）と、
入力装置（４０）と、
前記入力装置（４０）への入力に従って、前記所定範囲の中から、前記オートフォーカス手段（１６ｂ）による探索範囲を設定するための設定手段（２５，２１０）と、
表示装置（５０）とを備え、
前記設定手段（２５，２１０）は、
前記光学系（１２）の焦点位置と前記評価値との関係を示す図形と、前記光学系（１２）の焦点位置が前記図形上において指定された位置に調整されたときの前記画像信号で示される画像とを前記表示装置（５０）に表示させることにより、前記入力装置（４０）への前記探索範囲の入力を支援する、撮像システム（１）。

（構成２）
前記入力装置（４０）は、前記光学系（１２）と前記被写体（Ｗ）との間の距離の入力を受け付け可能であり、
前記設定手段（２５，２１０）は、前記入力装置（４０）が前記距離の入力を受け付けた場合に、前記光学系（１２）から当該距離だけ離れた前記被写体（Ｗ）の表面に合焦するときの焦点位置を前記指定された位置として設定する、構成１に記載の撮像システム（１）。

（構成３）
前記光学系（１２）と前記被写体（Ｗ）との間の距離を計測するセンサ（８０）をさらに備え、
前記入力装置（４０）は、前記センサ（８０）によって計測された距離に基づいて前記指定された位置を設定させる指示を受け付け可能であり、
前記設定手段（２５，２１０）は、前記入力装置（４０）が前記指示を受け付けた場合に、前記計測された距離だけ前記光学系（１２）から離れた前記被写体（Ｗ）の表面に合焦するときの焦点位置を前記指定された位置として設定する、構成１に記載の撮像システム（１）。

（構成４）
前記入力装置（４０）は、前記探索範囲の候補を表示させる指示を受け付け可能であり、
前記設定手段（２５，２１０）は、前記入力装置（４０）が前記指示を受け付けた場合に、前記図形から少なくとも１つの探索範囲候補を抽出し、抽出した前記少なくとも１つの探索範囲候補の中から選択された１つの探索範囲候補を前記探索範囲として設定し、
前記少なくとも１つの探索範囲候補は、前記図形において前記評価値が極大値となる焦点位置を含む範囲である、構成１に記載の撮像システム（１）。

（構成５）
前記図形は、前記評価値が極大値となる複数の焦点位置を含み、
前記設定手段（２５，２１０）は、前記複数の焦点位置にそれぞれ対応する複数の探索範囲候補を前記少なくとも１つの探索範囲候補として抽出する、構成４に記載の撮像システム（１）。

（構成６）
前記設定手段（２５，２１０）は、前記被写体（Ｗ）の複数のサンプルの各々に対して得られた前記図形を重畳して前記表示装置（５０）に表示させる、構成１に記載の撮像システム（１）。

（構成７）
構成１から６のいずれか１項に記載の撮像システム（１）で用いられる設定装置（２０）であって、
前記設定手段（２５，２１０）を備える、設定装置（２１０）。

本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 撮像システム、１０ 撮像装置、１１ 照明部、１２ レンズモジュール、１２ａ，１２ｃ レンズ、１２ｂ レンズ群、１２ｄ 可動部、１２ｅ１，１２ｅ２ 電圧源、１２ｅ フォーカス調整部、１３ 撮像素子、１３ａ 撮像面、１４ 撮像素子制御部、１５，１７ レジスタ、１６ レンズ制御部、１６ａ 算出部、１６ｂ フォーカス制御部、１８ 通信Ｉ／Ｆ部、２０ 画像処理装置、２１ 指令生成部、２２ 判定部、２３ 出力部、２４ 記憶部、２５ 設定部、３０ ＰＬＣ、４０ 入力装置、５０ 表示装置、５１，５１Ａ，５１Ｂ 設定画面、５２ａ，５２ｂ 領域、５３，５３ａ，５３ｃ 折れ線グラフ、５４ 画像、５５，５７，６２ つまみ、５６ａ 点、５６ｂ 垂線、５８，５９ 点線、６０ ＯＫボタン、６１ キャンセルボタン、６３ 候補表示ボタン、６４ 自動調整ボタン、６５ａ，６５ｂ タブ、７０ 透光性容器、７１ 導電性液体、７２ 絶縁性液体、７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ 電極、７５ａ，７５ｂ 絶縁体、７６ａ，７６ｂ 絶縁層、８０ 距離センサ、９０ ステージ、２０６ メモリカード、２１０ ＣＰＵ、２１２ メインメモリ、２１４ ハードディスク、２１６ カメラインターフェイス、２１６ａ 画像バッファ、２１８ 入力インターフェイス、２２０ 表示コントローラ、２２２ ＰＬＣインターフェイス、２２４ 通信インターフェイス、２２６ データリーダ／ライタ、２２８ バス、Ｗ ワーク。

Claims (7)

1. 焦点位置が所定範囲で可変である光学系と、
   被写体からの光を前記光学系を介して受けることによって画像信号を生成するための撮像素子と、
   前記画像信号に基づいて、合焦度合を示す評価値を算出するための算出手段と、
   前記評価値に基づいて、前記被写体に合焦する焦点位置を探索するオートフォーカス手段と、
   入力装置と、
   前記入力装置への入力に従って、前記所定範囲の中から、前記オートフォーカス手段による探索範囲を設定するための設定手段と、
   表示装置とを備え、
   前記設定手段は、
   前記光学系の焦点位置と前記評価値との関係を示す図形と、前記光学系の焦点位置が前記図形上において指定された位置に調整されたときの前記画像信号で示される画像とを前記表示装置に表示させることにより、前記入力装置への前記探索範囲の入力を支援する、撮像システム。
2. 前記入力装置は、前記光学系と前記被写体との間の距離の入力を受け付け可能であり、
   前記設定手段は、前記入力装置が前記距離の入力を受け付けた場合に、前記光学系から当該距離だけ離れた前記被写体の表面に合焦するときの焦点位置を前記指定された位置として設定する、請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記光学系と前記被写体との間の距離を計測するセンサをさらに備え、
   前記入力装置は、前記センサによって計測された距離に基づいて前記指定された位置を設定させる指示を受け付け可能であり、
   前記設定手段は、前記入力装置が前記指示を受け付けた場合に、前記計測された距離だけ前記光学系から離れた前記被写体の表面に合焦するときの焦点位置を前記指定された位置として設定する、請求項１に記載の撮像システム。
4. 前記入力装置は、前記探索範囲の候補を表示させる指示を受け付け可能であり、
   前記設定手段は、前記入力装置が前記指示を受け付けた場合に、前記図形から少なくとも１つの探索範囲候補を抽出し、抽出した前記少なくとも１つの探索範囲候補の中から選択された１つの探索範囲候補を前記探索範囲として設定し、
   前記少なくとも１つの探索範囲候補は、前記図形において前記評価値が極大となる焦点位置を含む範囲である、請求項１に記載の撮像システム。
5. 前記図形は、前記評価値が極大となる複数の焦点位置を含み、
   前記設定手段は、前記複数の焦点位置にそれぞれ対応する複数の探索範囲候補を前記少なくとも１つの探索範囲候補として抽出する、請求項４に記載の撮像システム。
6. 前記設定手段は、前記被写体の複数のサンプルの各々に対して得られた前記図形を重畳して前記表示装置に表示させる、請求項１に記載の撮像システム。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像システムで用いられる設定装置であって、
   前記設定手段を備える、設定装置。

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