JPH10187990A - 撮像装置及び方法並びに画像処理装置及び方法 - Google Patents

撮像装置及び方法並びに画像処理装置及び方法

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JPH10187990A
JPH10187990A JP9188890A JP18889097A JPH10187990A JP H10187990 A JPH10187990 A JP H10187990A JP 9188890 A JP9188890 A JP 9188890A JP 18889097 A JP18889097 A JP 18889097A JP H10187990 A JPH10187990 A JP H10187990A
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lens
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雅弘 河内
Toshimichi Masaki
俊道 政木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物に領域指定画像を直接投影することに
よって、画像表示装置を用いることなく所定領域の特定
およびピント調整を行い、対象物の撮像並びに良否を判
定する撮像装置及び画像処理装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 レンズ２１を通して結像される対象物１
の像を撮像する撮像手段２２と、対象物上に所定形状の
像２７ｐを投影する投影手段２５，２８とを備える撮像
装置２およびこの撮像装置によって撮像した像と、予め
記憶した所定画像とを比較し、比較結果を出力する画像
処理装置４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術を用
いて対象物の検査または計測等を行うために対象物を撮
像する撮像装置及び方法、並びに撮像して得られる画像
から対象物の良否を判定する画像処理装置及び方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、撮像装置を用いて対象物を撮像
し、得られた入力画像と基準となるモデル画像とのマッ
チングを行い、その結果から対象物の良否を判定する画
像検査装置が知られている。
【０００３】図１９は、そのような従来の画像検査装置
のブロック図である。この装置は対象物７０をカメラ７
１で撮像し、得られた入力画像をコントローラ７２を介
して画像表示装置７３のモニタ画面７３ａに写し出す構
成となっている。
【０００４】セッティング時には、オペレータはモニタ
画面７３ａを見ながら対象物７０の入力画像７０ｐがモ
ニタ画面７３ａの視野に入るように、あるいは入力画像
７０ｐのぼやけ具合を目視観察しながらピントが合うよ
うに、それぞれ対象物７０とカメラ７１との位置関係を
調整していた。
【０００５】また、オペレータはモニタ画面７３ａに写
し出された入力画像７０ｐとコントローラ７２から出力
される枠状の領域指定画像７２ｐとを同時に見ながら、
操作部７４を操作して領域指定画像７２ｐを入力画像７
０ｐに重ね合わせ、検出対象領域を特定する操作を行っ
ていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の画像検
査装置においては、対象物７０の入力画像７０ｐおよび
領域指定画像７２ｐを画像表示装置７３のモニタ画面７
３ａに表示する必要があるため、画像出力機能、グラフ
ィック処理機能などが必要となり、システムとして高価
なものにならざるを得なかった。
【０００７】また、ピント調整を行うために、オペレー
タが入力画像７０ｐのぼやけ具合をモニタ画面７３ａで
確認しながらカメラ７１の位置を調整する必要があるた
め、カメラ７１の設置位置と画像表示装置７３の設置位
置とが遠く離れている場合にはピント調整は困難であっ
た。
【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、対象物に領域指定画像を直接
投影することによって、画像表示装置を用いることなく
所定領域の特定およびピント調整を行い、対象物の撮像
並びに良否を判定する撮像装置及び方法並びに画像処理
装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置
は、レンズを通して結像される対象物の像を撮像する撮
像手段と、対象物上に所定形状の像を投影する投影手段
とを備える。
【００１０】また、本発明による撮像装置は、レンズを
通して結像される対象物の像を撮像する撮像手段と、対
象物上に所定形状の像を投影する投影手段と、レンズの
周囲に設置され対象物を照明する照明手段とを備える。
【００１１】本発明による画像処理装置は、レンズを通
して結像される対象物の像を撮像する撮像手段と、対象
物上に所定形状の像を投影する投影手段とを備える撮像
装置によって撮像した像を、画像処理して所定の基準と
比較し、あるいは予め記憶した所定画像とを比較し、比
較結果を出力する。
【００１２】本発明による撮像方法は、撮像装置から所
定形状の像を投影させ、対象物から所定距離だけ離れた
位置で対象物面上で像を結象させ、対象物を撮像する。
【００１３】本発明による画像処理方法は、撮像装置か
ら所定形状の像を投影させ、対象物から所定距離離れた
位置で前記対象物面上で像を結象させ、対象物を撮像
し、撮像した像を、画像処理して所定の基準と比較し、
あるいは予め記憶した所定像とを比較し、比較結果を出
力する。
【００１４】本発明による撮像装置は、レンズを通して
結像される対象物の像を撮像する撮像手段、対象物上に
所定形状の像を投影する投影手段、レンズの周囲に設置
されて対象物を照明する照明手段を、それぞれ位置関係
を固定して筐体に納めたものである。
【００１５】本発明による画像処理装置は、撮像装置か
らの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、デ
ィジタル化された信号を画像処理する画像処理部、画像
処理結果を出力する出力部を、それぞれ筐体に納めたも
のである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）図１は、本発明による撮像装置および
画像処理装置の実施の形態１を示すブロック図である。
本実施の形態では、検査や計測等の対象となる対象物１
を、本発明による撮像装置２で撮像し、得られた映像信
号からディジタル画像処理技術を用いて本発明による画
像処理装置４によって対象物１の検査等を行うようにな
っている。
【００１７】撮像装置２と画像処理装置４とはそれぞれ
独立した個別の筐体から構成されており、撮像装置２は
対象物１が通過するライン上に例えば５０ｃｍの間隔で
設置され、画像処理装置４はケーブルを介して撮像装置
２と離間して設置される。画像処理装置４はモニタ画面
を備えていない。
【００１８】撮像装置２は、対象物１の画像がレンズ２
１を透過して結像される位置に配置されている撮像素子
（例えば、２次元ＣＣＤ撮像デバイス）２２と、この撮
像素子２２の駆動制御および光電変換して得られる撮像
信号を映像信号に変換して出力する撮像コントローラ２
３と、レンズ２１および撮像素子２２間に配置された半
透過鏡としてのハーフミラー２４とを備えている。
【００１９】半透過鏡としては、ハーフミラーに限らず
ダイクロイックミラーを用いるようにしてもよい。ハー
フミラーは入射光の一部を透過し残りを反射するので、
透過光量および反射光量の双方が低減するが、ダイクロ
イックミラーは光の干渉を利用して可視光域の一部を選
択的に反射し残りは透過させるので、投影用光源２５の
投光量や撮像素子２２の受光量の減衰を少なくすること
ができる。
【００２０】ハーフミラー２４は対象物１と撮像素子２
２とを結ぶ光軸Ｌ１上に所定の角度（この例では４５
度）をもって配されており、光軸Ｌ１と交差（この例で
は９０度で交差）する光軸Ｌ２上に配された光源（例え
ば、発光ダイオード）２５からの光の一部をレンズ２１
の方向に反射すると共に、レンズ２１からの光の一部を
透過して撮像素子２２に結象させるようになっている。
投影用光源２５は光源ドライバ２６からのドライブ信号
によって点滅駆動される。
【００２１】投影用光源２５の前には、複数のスリット
が穿設されたスリット板２７が配置されている。このス
リット板２７はハーフミラー２４からの光軸Ｌ２上の距
離がハーフミラー２４および撮像素子２２間の光軸Ｌ１
上の距離と同一になるように配置されている。
【００２２】このため、対象物１の表面（計測面）１１
にはスリット板２７に穿設されたスリットの形状が投影
結象される。スリット板２７に穿設されているスリット
の詳細については図２において詳述する。投影用光源２
５およびスリット板２７によって投影手段が構成されて
いる。
【００２３】画像処理装置４は、撮像装置２からの映像
信号をディジタル画像信号に変換するアナログ／ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器４１を備え、このＡ／Ｄ変換器４
１はシステムバス４２に接続されている。
【００２４】システムバス４２には、装置全体を制御す
るＣＰＵ４３、ＣＰＵ４３を作動させるためのプログラ
ムデータおよび各種データが記憶された読出専用メモリ
（ＲＯＭ）４４、処理中のデータを一次的に記憶する読
出／書込メモリ（ＲＡＭ）４５、光源ドライバ２６を制
御するタイミング信号発生部４６、基準となるモデル画
像を記憶するモデルメモリ４７、入力画像を記憶する画
像メモリ４８、入力画像とモデル画像とを比較するサー
チ計測部４９、モデル画像の登録および対象物１の検査
・計測等を指示する操作部５０、対象物１の良否の判定
結果を出力する出力部５１を備える。
【００２５】図２は、スリット板２７の構成図である。
このスリット板２７は光を遮断する平板の上に光を透過
する複数のスリット２７ａ〜２７ｆを穿設したものであ
る。スリット２７ａ〜２７ｆのうち、細い帯状の４つの
スリット２７ａ〜２７ｄは対象物１上に正方形の枠状の
計測領域を投影するためのものであり、中央部の正方形
のスリット２７ｅはモデル画像を登録する際の登録領域
を投影するためのものである。
【００２６】また、計測領域を形成するためのスリット
２７ｃの外側に平行に穿設された矢印状のスリット２７
ｆは、撮像対象物が流れるラインの流れ方向を投影する
ためのもので、オペレータはこのスリット２７ｆによっ
て写し出される矢印画像を見ながら、撮像装置２を正し
い方向に設置することができる。
【００２７】図３は、画像処理装置４の筐体４ａのパネ
ル面の一例を示す平面図で、各種の操作子が操作部５０
として設置され、各種の表示灯が出力部５１として設置
された状態を示している。
【００２８】同図において、動作表示灯５１ａは対象物
１の検査等の結果を出力可能であるときに点灯し、そう
でないときは消灯するＬＥＤ（発光ダイオード）であ
る。レベル表示灯５１ｂは対象物１の入力画像とモデル
画像との一致度を示すもので、例えばモデル画像との一
致度を０〜７の８段階で表示するＬＥＤである。この例
ではレベル０〜５のＬＥＤが点灯しているので、一致度
がレベル５であることを示している。閾値表示灯５１ｃ
は対象物１の良否を判定する閾値を０〜７の８段階で表
示するＬＥＤである。この例ではレベル３〜４間のＬＥ
Ｄが点灯しているので、この間に閾値が設定されている
ことを示している。
【００２９】また、閾値調整トリマ５０ａは対象物１の
良否を判定する際の閾値を設定する回転操作子である。
ティーチボタン５０ｂはモデル画像を登録する際に押下
するスイッチ操作子である。操作モード切替スイッチ５
０ｃはモデル画像を登録するための「ＴＥＡＣＨ」モー
ドと、ライン上を送られてくる対象物１の検査・計測を
行う「ＲＵＮ」モードのいずれか一方を選択するスライ
ド操作子である。
【００３０】この構成において、セッティング時には、
図４に示すように、撮像装置２を対象物１から所定の距
離Ｄをおいてセットし、スリット板２７のスリット２７
ａ〜２５ｆを投影して得られる領域指定画像２７ｐが対
象物１の計測面１１上の所定位置に結像されるように撮
像装置２の位置を調整する。この場合、対象物１の計測
面１１に対して光軸Ｌ１が垂直になるように撮像装置２
を設置する。距離Ｄはレンズ２１の焦点距離によって定
まる。
【００３１】オペレータは対象物１上に結像された領域
指定画像２７ｐのぼやけ具合を目視観察し、輪郭がぼや
けているときは距離Ｄを調整し、画像の輪郭がシャープ
になるようにピント調整を行う。図５にその様子を示
す。
【００３２】こうしてピント調整が終了すると、次にオ
ペレータは撮像素子２２の撮像領域と対象物１の計測面
１ａに投影された領域指定画像２７ｐとの位置関係を認
識する処理を行う。これは、図６に示すように、破線枠
で示す撮像素子２２の撮像領域２２ａと領域指定画像２
７ｐとは、両者の中心位置が一致していることが望まし
い。しかし、そのためには撮像素子２２とスリット板２
７との位置決めに極めて高い精度が要求される。
【００３３】そこで、撮像素子２２およびスリット板２
７の位置決め精度が多少ラフで、図７に示すように、撮
像領域２２ａおよび領域指定画像２７ｐの位置関係が多
少ずれていても、画像処理が正しく行えるように撮像領
域２２ａと領域指定画像２７ｐとの位置関係を予め認識
しておき、撮像領域２２ａ内のどの位置が領域指定画像
２７ｐの位置かを特定できるようにしておく。
【００３４】すなわち、撮像素子２２で撮像した画像か
ら撮像領域２２ａおよび領域指定画像２７ｐの所定位置
の座標、例えば左上の点Ａ，Ｂの座標を認識し、それに
よって撮像領域２２ａと領域指定画像２７ｐとの位置関
係を認識する。両者の位置関係の認識方法としては、こ
れ以外に対象物１の計測面１１に白紙等を置き、この白
紙等に領域指定画像２７ｐを投影し、この画像を撮像素
子２２で撮像するようにしてもよい。
【００３５】あるいはハーフミラー２４に代えてダイク
ロイックミラーを用い、領域指定画像２７ｐの光は透過
させないようにする場合は、計測面１１に結像されてい
る領域指定画像２７ｐの上に領域指定画像２７ｐと同一
サイズのパターンを描いた紙片等を重ね合せ、これを撮
像素子２２で撮像することによって認識するようにして
もよい。
【００３６】次に、オペレータは基準となるモデル画像
の登録を行う。これはスリット板２７のスリット２７ｅ
によって対象物１の計測面１１に投影された登録領域画
像２７ｑ中のパターンを、撮像素子２２で撮像し、画像
処理装置４のモデルメモリ４７にモデル画像として記憶
する処理である。この処理は、操作部５０の操作モード
切替えスイッチ５０ｃを「ＴＥＡＣＨ」側に操作し、テ
ィーチボタン５０ｂを押下することによって行う。
【００３７】すなわち、撮像装置２は撮像素子２２で対
象物１を撮像し、得られた撮像信号を撮像コントローラ
２３で映像信号に変換して画像処理装置４に送出する。
画像処理装置４では、Ａ／Ｄ変換器４１で映像信号をデ
ィジタル画像信号に変換し、画像メモリ４８に記憶す
る。ＣＰＵ４３は先に求めた撮像領域２２ａと領域指定
画像２７ｐとの位置関係から登録領域画像２７ｑの位置
を求め、画像メモリ４８からその位置の画像を読み出し
てモデルメモリ４７に記憶する。こうして記憶された画
像がモデル画像である。
【００３８】対象物１と撮像装置２との位置関係の調整
が終了し、モデル画像の登録が終了すると、オペレータ
はラインを起動し、操作部５０の操作モード切替スイッ
チ５０ｃを「ＲＵＮ」側に操作して、ライン上を移送さ
れてくる対象物１の計測・検査を開始する。
【００３９】すなわち、撮像素子２２は対象物１が到来
する毎に対象物１の計測面１１の所定の位置を撮像し、
得られた撮像信号を撮像コントローラ２３に出力する。
コントローラ２３では撮像信号を映像信号に変換し画像
処理装置４に送出する。
【００４０】画像処理装置４では、映像信号をＡ／Ｄ変
換器４１でディジタル画像信号に変換し画像メモリ４８
に記憶する。次いで、ＣＰＵ４３は先に求めた撮像領域
２２ａと領域指定画像２７ｐとの位置関係からスリット
板２７のスリット２７ａ〜２７ｄによって投影される計
測領域画像２７ｒの位置を求め、画像メモリ４８からそ
の位置の画像を読み出し、モデルメモリ４７に記憶した
モデル画像によってサーチ計測部４９でグレイサーチを
行い、対象物１の良否を判定する。判定結果は出力部５
１のレベル表示灯５１ｂで８段階で表示する。
【００４１】グレイサーチは画像データを２値化せずに
数ビットの濃淡データとして扱い、登録画像と入力画像
との間でマッチングを行って相関値が閾値以上であれば
登録画像と入力画像とは一致すると認識する処理であ
る。一般に登録画像は入力画像より小さいので、登録画
像を入力画像に対して１画素ずつずらしながら入力画像
を端から端まで順次比較し一致点を検索する。
【００４２】その様子を図８に示す。同図において、ア
ルファベットＡ，Ｂ，Ｃが描かれた計測領域画像２７ｒ
を、アルファベットＡの領域指定画像（モデル画像）２
７ｐによって左上端部から右下端部に至るまでサーチし
たときに、両画像の相関値が基準値を越えた位置にモデ
ル画像と同一の画像、すなわちアルファベットＡの画像
があることを検出できることを示している。
【００４３】なお、サーチ計側部４９におけるサーチ処
理は、グレイサーチに限らず２値化サーチを適用しても
よいことは勿論である。この場合には、画像データを基
準の濃淡レベルで２値化し、面積計測を行って基準面積
値と比較し、良否を判定するものである。
【００４４】しかし、グレイサーチを用いれば、登録画
像と入力画像との間に画素単位未満の位置ずれが生じて
も、これを推定によって精密に検出することができる利
点がある。また、登録画像と入力画像との間で明るさに
変化があっても、形状の比較の意味の方が強くなるた
め、照明などの都合により明るさが多少変化しても、同
じ明るさだった場合とほぼ同じ結果が得られる利点があ
る。
【００４５】図９は、撮像コントローラ２３から出力さ
れる１画面（１水平期間：１６．７msec）の映像信号
（ａ）に対する投影用光源２５の投光タイミング（ｂ）
と、撮像素子２２の受光タイミング（ｃ）とを示す波形
図である。投光タイミングは１水平期間の開始時期に数
msec設定されており、受光タイミングは１水平期間の終
了時期に数msec設定されている。これらの設定タイミン
グは固定タイミングである。
【００４６】このように投影用光源２５の投光タイミン
グと撮像素子２２の受光タイミングとをずらすことによ
って、撮像素子２２が投影用光源２５からの光の影響を
受け難いようにしている。目視上は投影用光源２５の同
期点灯によって投影用光源２５が常時点灯しているよう
に見える。
【００４７】ここで、撮像素子２２の受光タイミングに
ついて説明する。一般に撮像素子は半導体基板上に光電
センサやシフトレジスタ等が形成されて構成されてお
り、基板電圧が通常電圧のときは光電センサによって光
電変換された信号電荷を蓄積するが、基板電圧が通常電
圧より高い電圧になると、蓄積していた信号電荷をシフ
トレジスタに移動せずにそのまま外部に放出するという
性質がある。
【００４８】そこで、この性質を利用して１水平期間毎
に基板電圧を瞬時に高電圧とし、それまで光電センサに
蓄積されていた信号電荷を放出する。ただし、１画面終
了前の所定期間は基板電圧を通常電圧に維持することに
よって、最後に基板電圧が高電圧になった時点から信号
電荷をシフトレジスタに転送するまでの間に受光した光
の信号電荷のみを転送するようにすることによって受光
タイミングを定めることができる。
【００４９】図１０は、撮像素子２２の受光タイミング
（ｃ）が外部からの指令によって不規則に到来する場合
の波形図である。映像信号（ａ）に対する投影用光源２
５の投光タイミング（ｂ）は１水平期間の開始時期に固
定されているので、受光タイミング（ｃ）と重複したと
きは、投影用光源２５の発光を中止して受光タイミング
を優先させるように投光タイミング（ｄ）を制御してい
る。この場合も撮像素子２２が投影用光源２５からの光
の影響を受け難いようになっており、目視上は投影用光
源２５の同期点灯によって投影用光源２５が常時点灯し
ているように見える。
【００５０】（実施の形態２）図１１は、本発明による
撮像装置および画像処理装置の実施の形態２を示すブロ
ック図で、実施の形態１（図１）に示す構成要素と同一
部分には同一符号を付し、詳細説明は省略する。
【００５１】本実施の形態による撮像装置２は、スリッ
ト板２７に代えて液晶スリット板２８を設け、この液晶
スリット板２８を新たに設けた液晶ドライバ２９によっ
て駆動するように構成している。これに伴って画像処理
装置４のタイミング信号発生部４６は液晶ドライバ２９
を制御する機能を備えた構成となっている。その他の構
成は前述の図１に示す構成と同一である。
【００５２】液晶スリット板２８は複数の液晶セルから
構成されており、各液晶セルは印加電圧によって光の透
過度が変化するので、この性質を利用することによっ
て、駆動する液晶セルをタイミング信号発生部４６で選
択すれば、任意の形状の投影画像を得ることができる。
例えば、モデル画像の登録時には登録領域画像２７ｑの
みを投影し、対象物１の計測・検査を行う際には計測領
域画像２７ｒのみを投影することも可能である。
【００５３】（実施の形態３）図１２は、本発明による
撮像装置および画像処理装置の実施の形態３を示すブロ
ック図で、前述した実施の形態１（図１）に示す構成要
素と同一部分には同一符号を付し、詳細説明は省略す
る。本実施の形態では、レンズ２１の周囲にＬＥＤ等か
らなる照明用光源３０を複数個配置し、この照明用光源
３０によって対象物１の計測面１１を照明するようにし
ている。
【００５４】また、この照明用光源３０を駆動するため
の照明ドライバ３１を撮像装置２内に設け、これに伴っ
て画像処理装置４のタイミング信号発生部４６は照明ド
ライバ３１を制御する機能を備えた構成となっている。
その他の構成は前述の図１に示す構成と同一である。
【００５５】図１３は、撮像装置２を対象物１側から見
た正面図で、レンズ２１の周囲に複数の照明用光源３０
が配置された様子を示している。この例では横方向およ
び縦方向に各５個の計１６個の照明用光源３０が配置さ
れている。このように構成することによって十分な輝度
を得るようにしている。
【００５６】また、投影用光源２５の投光色と照明用光
源３０の照明色とを異ならせることによって、例えば投
影用光源２５の発光周波数を緑色領域とし、照明用光源
３０の発光周波数を赤色領域とすることによって、対象
物１の計測面１１を赤色の照明光で照射し、領域指定画
像２７ｐを緑色で投影することができる。図１４にその
様子を示す。
【００５７】また、本実施の形態によれば、図９，図１
０に示す投影用光源２５の投光タイミングと撮像素子２
２の受光タイミングとをずらす制御を行うときに、照明
用光源３０の発光タイミングと撮像素子２２の受光タイ
ミングとを一致させてストロボ発光を行えば、撮像素子
２２はさらに外乱光の影響を受け難くなる。
【００５８】（実施の形態４）図１５は、本発明による
撮像装置および画像処理装置の実施の形態４を示すブロ
ック図で、前述した実施の形態３（図１２）に示す構成
要素と同一部分には同一符号を付し、詳細説明は省略す
る。本実施の形態では、撮像素子２２の前に照明用光源
３０の発光周波数と同一の周波数の信号のみを透過する
光学フィルタ３２を設けた点を除いては、前述の図１２
に示す構成と同一である。
【００５９】本実施の形態では、光学フィルタ３２によ
って照明用光源３０の発光周波数信号のみを透過し、投
影用光源２５の発光周波数信号は遮断するので、投影用
光源２５の投光タイミングと撮像素子２２の受光タイミ
ングとをずらすような制御（図９，図１０）は不要とな
り、投影用光源２５によって常時領域を表示しながらの
検査や計測等が可能となる。
【００６０】（実施の形態５）図１６は、本発明による
撮像装置の実施の形態５を示す概略的側断面図で、具体
的な実装構成例を示す。なお、前述した実施の形態３
（図１２）に示す構成要素と同一部分には同一符号を付
し、詳細説明は省略する。
【００６１】同図において、撮像装置２は断面「コ」字
状の筐体２ａの開口部に透明板２ｂを固定した密封状の
方形体または円筒体となっている。透明板２ｂの内側に
は、レンズ２１に相当する組みレンズの収納された筒状
のレンズユニット２ｃが奥行き方向に取り付けられてい
る。
【００６２】また、レンズユニット２ｃの外周には、複
数の照明用光源３０がスペーサ２ｄを介して印刷配線基
板２ｅ上に固定されている。照明用光源３０は対象物１
の計測面１１を照明するために、スペーサ２ｄによって
やや内向きに傾斜して取り付けられている。
【００６３】また、透明板２ｂの内側の照明用光源３０
の前方には、偏光フィルタ２ｆおよびＭＬＡ（マイクロ
レンズアレイ）２ｇが積層して取り付けられている。Ｍ
ＬＡ２ｇは微小レンズを平面状に多数形成したもので、
照明用光源３０から発せられる光を面状に均一な輝度に
して均一照明を可能にするためのものである。なお、透
明板２ｂにＭＬＡ２ｇを一体的に成型するようにしても
よい。
【００６４】印刷配線基板２ｅの後方には光学ホルダ２
ｐが取り付けられている。レンズユニット２ｃの後半部
がこの光学ホルダ２ｐに収納されている。レンズユニッ
ト２ｃの後方には、光軸Ｌ１上にハーフミラー２４およ
び撮像素子２２がそれらの順に取り付けられている。
【００６５】撮像素子２２の前面には偏光フィルタ２ｑ
が取り付けられており、後面には光学ホルダ２ｐの後面
に取り付けられた印刷配線基板２ｒが取り付けられてい
る。印刷配線基板２ｒには撮像素子２２の周辺回路を構
成する電子部品（図示せず）が実装されている。
【００６６】また、偏光フィルタ２ｑは偏光フィルタ２
ｆと偏光方向が直交しており、照明用光源３０の光が撮
像素子２２に入らないようになっている。また、偏光フ
ィルタ２ｑをハーフミラー２４および撮像素子２２間に
設け、投影用光源２５からレンズユニット２ｃを介して
投影する経路内には設けないことにより、投影の光量が
減少しないようにしている。
【００６７】また、ハーフミラー２４の反射方向の光軸
Ｌ２上には、撮像素子２２と同一の距離を隔ててスリッ
ト板２７が取り付けられている。そして、その後方には
ミラー２ｓが取り付けられ、ミラー２ｓの反射方向には
投影用光源２５が取り付けられている。ハーフミラー２
４およびミラー２ｓは光軸Ｌ１および光軸Ｌ２に対して
それぞれ４５度の傾斜で取り付けられているので、投影
用光源２５は印刷配線基板２ｅの背面に光軸Ｌ１と平行
に取り付けられている。
【００６８】なお、レンズユニット２ｃと光学ホルダ２
ｐとをネジ２ｔを介して螺合させて取り付けることによ
って、レンズユニット２ｃを前後方向に移動可能に構成
することができる。
【００６９】（実施の形態６）図１７は、本発明による
撮像装置の実施の形態６を示す概略的側断面図で、具体
的な実装構成例を示し、前述した実施の形態５（図１
６）に示す構成要素と同一部分には同一符号を付し、詳
細説明は省略する。
【００７０】本実施の形態による撮像装置２は、前述の
実施の形態５の構成において、透明板２ｂに変えて透明
のプリズムアレイ２ｈを固定し、複数の照明用光源３０
をスペーサ２ｄを介さずに印刷配線基板２ｅに直接固定
した点を除いては、図１６に示す構成と同一の構成を有
している。
【００７１】プリズムアレイ２ｈは照明用光源３０と対
向する位置に微小プリズムを平面状に多数形成した構成
となっており、照明用光源３０から発せられた光を対象
物１の計測面１１に向けてやや内向きに屈折させるもの
である。このため、照明用光源３０は印刷配線基板２ｅ
に通常通り直立して取り付けることができる。
【００７２】（実施の形態７）図１８は、本発明による
撮像装置の実施の形態７を示す概略的側断面図で、具体
的な実装構成例を示し、前述した実施の形態５（図１
６）に示す構成要素と同一部分には同一符号を付し、詳
細説明は省略する。
【００７３】本実施の形態による撮像装置２は、断面
「コ」字状の筐体２ａの開口部に固定した透明板２ｂの
内方にレンズ２１、ハーフミラー２４、スリット板２７
および投影用光源２５がそれらの順に光軸Ｌ１上に配置
された構成となっている。
【００７４】また、レンズ２１の外周には、複数の照明
用光源３０がスペーサ２ｄを介して印刷配線基板２ｅ上
に固定されている。照明用光源３０は対象物１の計測面
１１を照明するために、スペーサ２ｄによってやや内向
きに傾斜して取り付けられている。また、透明板２ｂの
内側の照明用光源３０の前方には、偏光フィルタ２ｆお
よびＭＬＡ２ｇが積層して取り付けられている。
【００７５】また、ハーフミラー２４の反射方向の光軸
Ｌ２上には、スリット板２７と同一の距離を隔てて撮像
素子２２が取り付けられている。撮像素子２２の前面に
は偏光フィルタ２ｑが偏光フィルタ２ｆと偏光方向が直
交するように取り付けられており、後面には印刷配線基
板２ｒが図において水平に取り付けられている。印刷配
線基板２ｒには撮像素子２２の周辺回路を構成する電子
部品（図示せず）および投影用光源２５が実装されてい
る。
【００７６】このように撮像素子２２をハーフミラー２
４の反射方向に取り付けることによって、透過側に取り
付けた場合に比べて画像の歪みが軽減される。これは透
過側ではハーフミラー２４への光の入射角度の違いによ
る画像の歪みが出るためである。
【００７７】
【発明の効果】本発明の撮像装置によれば、レンズを通
して結像される対象物の像を撮像する撮像手段と、対象
物上に所定形状の像を投影する投影手段とを備えるの
で、投影手段によって対象物に領域指定画像を直接投影
し、この投影画像を目視観察しながら画像表示装置を用
いることなく所定領域の位置調整およびピント調整を行
うことができる。
【００７８】また、本発明による撮像装置によれば、レ
ンズを通して結像される対象物の像を撮像する撮像手段
と、対象物上に所定形状の像を投影する投影手段と、レ
ンズの周囲に設置され対象物を照明する照明手段とを備
えるので、投影手段によって対象物に領域指定画像を直
接投影し、照明手段によって対象物の所定領域を照明し
ながら、投影画像を目視観察し、画像表示装置を用いる
ことなく所定領域の位置調整およびピント調整を行うこ
とができる。
【００７９】また、本発明による画像処理装置によれ
ば、レンズを通して結像される対象物の像を撮像する撮
像手段と、対象物上に所定形状の像を投影する投影手段
とを備える撮像装置によって撮像した像を、画像処理し
て所定の基準と比較し、あるいは予め記憶した所定画像
とを比較し、比較結果を出力するので、画像表示装置を
用いることなく対象物の良否を判定することができる。
【００８０】また、本発明による撮像方法によれば、撮
像装置から所定形状の像を投影させ、対象物から所定距
離だけ離れた位置で対象物面上で像を結象させ、対象物
を撮像するので、投影画像を目視観察しながら画像表示
装置を用いることなく所定領域の位置調整およびピント
調整を行うことができる。
【００８１】また、本発明による画像処理方法によれ
ば、撮像装置から所定形状の像を投影させ、対象物から
所定距離だけ離れた位置で対象物面上で像を結象させ、
対象物を撮像し、撮像した像を、画像処理して所定の基
準と比較し、あるいは予め記憶した所定像とを比較し、
比較結果を出力するので、画像表示装置を用いることな
く対象物の良否を判定することができる。
【００８２】また、本発明による撮像装置によれば、レ
ンズを通して結像される対象物の像を撮像する撮像手段
と、対象物上に所定形状の像を投影する投影手段と、レ
ンズの周囲に設置され対象物を照明する照明手段との位
置関係を固定して筐体に納めたので、投影手段によって
対象物に領域指定画像を直接投影し、この投影画像を目
視観察しながら画像表示装置を用いることなく所定領域
の位置調整およびピント調整を行うことができる。
【００８３】また、本発明による画像処理装置によれ
ば、撮像装置からの出力をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、ディジタル化された信号を画像処理する
画像処理部と、画像処理結果を出力する出力部とを筐体
に納めたので、画像表示装置を用いることなく対象物の
良否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮像装置および画像処理装置の実
施の形態１を示すブロック図である。
【図２】スリット板の構成図である。
【図３】画像処理装置の筐体のパネル面を示す平面図で
ある。
【図４】対象物と撮像装置の位置関係を示す斜視図であ
る。
【図５】対象物に投影された画像を示す図である。
【図６】撮像素子の撮像領域と対象物に投影された領域
指定画像とが一致している状態を示す図である。
【図７】撮像素子の撮像領域と対象物に投影された領域
指定画像とがずれている状態を示す図である。
【図８】計測領域画像をモデル画像によってサーチする
様子を示す説明図である。
【図９】映像信号（ａ）と、光源の投光タイミング
（ｂ）と、撮像素子の受光タイミング（ｃ）を示すタイ
ミングチャートである。
【図１０】映像信号（ａ）と、光源の投光タイミング
（ｂ）と、外部から不規則的に入力される撮像素子の受
光タイミング（ｃ）と、受光タイミングを優先させた投
光タイミング（ｄ）を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明による撮像装置および画像処理装置の
実施の形態２を示すブロック図である。
【図１２】本発明による撮像装置および画像処理装置の
実施の形態３を示すブロック図である。
【図１３】レンズと照明用光源の位置関係を示す撮像装
置の正面図である。
【図１４】投影用光源の投光色と照明用光源の照明色と
を異ならせて対象物の計測面を照射している様子を示す
説明図である。
【図１５】本発明による撮像装置および画像処理装置の
実施の形態４を示すブロック図である。
【図１６】本発明による撮像装置の実施の形態５を示す
概略的側断面図である。
【図１７】本発明による撮像装置の実施の形態６を示す
概略的側断面図である。
【図１８】本発明による撮像装置の実施の形態７を示す
概略的側断面図である。
【図１９】従来の画像検査装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 対象物 ２ 撮像装置 ４ 画像処理装置 ２１ レンズ ２２ 撮像素子 ２３ 撮像コントローラ ２４ ハーフミラー ２５ 投影用光源 ２６ 光源ドライバ ２７ スリット板 ２８ 液晶スリット板 ２９ 液晶ドライバ ３０ 照明用光源 ３１ 照明ドライバ ３２ 光学フィルタ ４１ Ａ／Ｄ変換器 ４２ システムバス ４３ ＣＰＵ ４４ 読出専用メモリ（ＲＯＭ） ４５ 読出／書込メモリ（ＲＡＭ） ４６ タイミング信号発生部 ４７ モデルメモリ ４８ 画像メモリ ４９ サーチ計側部 ５０ 操作部 ５１ 出力部 ２２ａ 撮像領域 ２７ａ〜２７ｆ スリット ２７ｐ 領域指定画像 ２７ｑ 登録領域画像 ２７ｒ 計測領域画像 Ｌ１，Ｌ２ 光軸

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レンズを通して結像される対象物の像を
    撮像する撮像手段と、前記対象物上に所定形状の像を投
    影する投影手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記撮像手段の撮像
    方向の光軸と、前記投影手段の投影方向の光軸とが一致
    していることを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記投影手段により
    投影される所定形状の像は、前記投影手段から所定距離
    の前記対象物面上に結象することを特徴とする撮像装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記レンズおよび前
    記撮像手段間の距離と前記レンズおよび前記投影手段間
    の距離とが一致していることを特徴とする撮像装置。
  5. 【請求項５】 請求項１において、前記撮像手段および
    投影手段と前記対象物との間に半透過鏡を設置し、この
    半透過鏡によって撮像方向の光軸と投影方向の光軸とを
    一致させることを特徴とする撮像装置。
  6. 【請求項６】 請求項１において、前記撮像手段および
    投影手段と前記対象物との間に半透過鏡を設置し、前記
    撮像手段は前記半透過鏡を透過した像を撮像し、前記投
    影手段は前記半透過鏡で反射させた所定形状の像を投影
    することを特徴とする撮像装置。
  7. 【請求項７】 請求項５において、前記撮像手段および
    前記半透過鏡間の距離と前記投影手段および前記半透過
    鏡間の距離とが一致していることをことを特徴とする撮
    像装置。
  8. 【請求項８】 請求項５において、前記撮像手段と前記
    半透過鏡との間に光学フィルタを設けたことを特徴とす
    る撮像装置。
  9. 【請求項９】 請求項１において、前記撮像手段および
    前記対象物間の距離と前記投影手段および前記対象物間
    の距離とが一致していることをことを特徴とする撮像装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項１において、前記投影手段は前
    記撮像手段の撮像領域を投影することを特徴とする撮像
    装置。
  11. 【請求項１１】 対象物の光学像をレンズを通して撮像
    する撮像手段と、 前記レンズおよび前記撮像手段間に設置されて入射光を
    透過し前記撮像手段に入射させる半透過鏡と、 前記対象物面上に所定形状の像を投影する投影手段とを
    備え、 前記投影手段は前記半透過鏡に投影させ反射させること
    によって前記レンズを通して前記対象物に像を投影し結
    象させることを特徴とする撮像装置。
  12. 【請求項１２】 レンズを通して結像される対象物の像
    を撮像する撮像手段と、前記対象物上に所定形状の像を
    投影する投影手段と、前記レンズの周囲に設置され前記
    対象物を照明する照明手段とを備えることを特徴とする
    撮像装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記対象物を照
    射する前記投影手段の投影色と前記照明手段の照明色と
    が異なることを特徴とする撮像装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１において、前記所定形状の像
    を投影するために所定形状のスリットを介して前記投影
    手段によって投影することを特徴とする撮像装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１において、前記所定形状の像
    を投影するために複数の液晶セルからなるスリットを介
    して前記投影手段によって投影することを特徴とする撮
    像装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１において、前記撮像手段の撮
    像周期と前記投影手段と投影周期とが異なることを特徴
    とする撮像装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、前記撮像手段の
    撮像周期と前記投影手段と投影周期とが一致する場合は
    撮像を優先することを特徴とする撮像装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１２において、前記照明手段の
    照明方向を所定方向に傾斜させたことを特徴とする撮像
    装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１３において、前記撮像手段の
    撮像面に、前記照明手段の照明色を透過させる光学フィ
    ルタを設けたことを特徴とする撮像装置。
  20. 【請求項２０】 レンズを通して結像される対象物の像
    を撮像する撮像手段と、前記対象物上に所定形状の像を
    投影する投影手段とを備える撮像装置によって撮像した
    像を画像処理し、所定の基準と比較し、比較結果を出力
    する画像処理装置。
  21. 【請求項２１】 レンズを通して結像される対象物の像
    を撮像する撮像手段と、前記対象物上に所定形状の像を
    投影する投影手段とを備える撮像装置によって撮像した
    像と、予め記憶した所定画像とを比較し、比較結果を出
    力する画像処理装置。
  22. 【請求項２２】 撮像装置から所定形状の像を投影さ
    せ、対象物から所定距離だけ離れた位置で前記対象物面
    上で像を結象させ、前記対象物を撮像する撮像方法。
  23. 【請求項２３】 撮像装置から所定形状の像を投影さ
    せ、対象物から所定距離離れた位置で前記対象物面上で
    像を結象させ、前記対象物を撮像し、前記撮像した像を
    画像処理し、所定の基準と比較し比較結果を出力する画
    像処理方法。
  24. 【請求項２４】 撮像装置から所定形状の像を投影さ
    せ、対象物から所定距離離れた位置で前記対象物面上で
    像を結象させ、前記対象物を撮像し、前記撮像した像と
    予め記憶した所定像とを比較し比較結果を出力する画像
    処理方法。
  25. 【請求項２５】 レンズを通して結像される対象物の像
    を撮像する撮像手段、前記対象物上に所定形状の像を投
    影する投影手段、前記レンズの周囲に設置され前記対象
    物を照明する照明手段を、それぞれ位置関係を固定して
    筐体に納めたことを特徴とする撮像装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２５において、前記投影手段は
    モデル画像を登録する領域に所定の像を投影することを
    特徴とする撮像装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２５において、前記投影手段は
    計測領域に所定の像を投影することを特徴とする撮像装
    置。
  28. 【請求項２８】 撮像装置からの出力をディジタル信号
    に変換するＡ／Ｄ変換器、ディジタル化された信号を画
    像処理する画像処理部、画像処理結果を出力する出力部
    を、それぞれ筐体に納めたことを特徴とする画像処理装
    置。
  29. 【請求項２９】 請求項２８において、画像処理結果を
    前記筐体のパネル面に表示することを特徴とする画像処
    理装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２８において、前記撮像手段で
    撮像したモデル画像を登録するモデル画像記憶手段を備
    えることを特徴とする画像処理装置。
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