JPS62174889A - 照明条件解析方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 物体の形状や表面に描かれた図形を認識する際の最適照
明条件を知る方法および装置であり、点滅および輝度が
制御される複数個の照明素子をキャップ形状に配設した
照明部に照明された該試料の像を撮影し、該撮影像から
撮影像内に予め設定した所望位置の明るさを検出し、該
検出情報から照明条件を評価解析する方法および装置で
ある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は照明条件解析方法および装置、特に図面や物体
等を視覚により認識する装置における最適照明条件を知
る解析方法および装置に関する。

図面（ＷＪ像）や物体等の各種試料の欠陥等を検出する
認識装置、例えばキーボードに設けたキートップの配列
を検査する装置、ＩＣの表示やり一ド端子を検査する装
置等において、照明光の方向と明るさは、該試料の光学
的性状との相関のもとに視覚認識装置の性能に大きく影
響する。

成る試料の表面に照明光を投射し、該表面に形成された
図面のコントラストが不鮮明なとき、照明光を適当な角
度に傾斜させることで、鮮明なコントラストが得られる
ことは、通常の生活経験の中でも知られている。即ち、
鏡面状物体の表面に刻印された文字を視覚認識するとき
は、明視野照明で見たとき鮮明なコントラストが得られ
る反面、光散乱面上の文字を視覚認識するときは、暗視
野照明で見た方が鮮明なコントラストが得られる。

このように、照明光の方向によって認識確度と精度が大
きく異なるため、照明条件を評価解析する方法および装
置が要望されるようになった。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕しかし
、従来の前記認識装置等において、各試料に対し照明の
最適条件を設定する明確な方法および装置が存在しない
ため、照明条件の設定はその都度作業者が観察しながら
設定していた。

特に複数方向からの照明が最適であり、かつ、１つの試
料について認識対象により照明の切り換えが望ましいと
きは、装置の操作が極めて煩わしいため、評価解析が適
正に行えないことがあるという問題点があった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図は本発明の第１の実施例に係わる照明条件解析方
法および装置構成例を説明するためのシステム図、第２
図は第１図に示す照明部本体の外観を示す斜視図である
。

第１図において、１は測定対象となる試料、２は試料１
を搭載した基板、３は照明部、４は撮像部、５は照明部
３の制御部、６は撮像部４が撮影した画像内で明るさの
計測点を指示する指示部、７は該明るさを計測する測定
部、８は明るさの測定値を演算処理する演算処理部、９
は照明条件解析装置を制御する制御部である。照明部３
の照明部本体１０は第２図に示すように、複数個の照明
素子１０１を具えている。

上記問題点は第１図および第２図によれば、複数個の照
明素子１０１を選択的に制御する照明部３、で試料１を
照明し、該照明による試料１の像を撮影し、該撮影像の
所望点における明るさを計測して、試料１の照明条件と
該撮影像の明視度との関係を知ることを特徴とし、 さらに、照明素子１０１の制御が照明素子１０１の点滅
と輝度を変化させることによって行なうこと、および、
前記撮影像の計測点が複数個所であり、前記明視度が該
複数個所での明るさ測定値を演算処理した値であること
を特徴とする、照明条件解析方法、 並びに、測定試料１を搭載する基板２と、複数個の照明
素子１０１を内側に向けて配設しキャップ形状の照明部
３と、照明素子１０１を選択的に制御ｔＩＨする照明制
御部５と、照明部３に照明された試料１を撮影する撮像
部４と、その撮像内でその明るさ検出する計測点を指示
する計測点指示部６と、該測定点の明るさを測定する測
定部７と、測定部７の測定値を演算処理する演算処理部
８とを具えてなること、 さらに、基Ｍｉ２が透明基板であり、一対の照明部３で
基板２を挟むように配設してなること、および、照明部
３が四方の４面と上面とにそれぞれ複数個の照明素子１
０１を配設した角形のキャップ形状の照明部本体を具え
てなること、照明部３がドーム状に複数個の照明素子１
０１を配設したキャップ形状の照明部本体を具えてなる
ことを特徴とする照明条件解析装置により解決される。

〔作用〕

上記手段によれば、所望の方向と輝度で試料を照明し試
料の明視度を測定することで、最適照明条件の設定が可
能となり、その結果を各種視覚認識装置等に適用するこ
とで該装置の測定値が安定し信頼性の向上が図れると共
に、該装置の操作が容易になり視覚認識試験の作業性が
効率化することができた。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の照明条件解析方法および
装置を説明する。

第１図において、基板２に搭載し試料１を覆う照明部３
は、試料１の四方を囲うａ　−ｙ　ｄ面および試料１の
上方を覆うｅ面にそれぞれ複数個の照明素子（ＬＥＤ）
を配設した本体１０と、ｅ面の中央の開口１１に対向す
るハーフミラ−１２と、ハーフミラ−１２の側方に配設
した照明素子（ＬＥＤ）１３にてなり、撮像部４はハー
フミラ−１２の上方に対向し設置される。

照明制御部５は、照明部３に接続されるプログラマブル
電源群１３と、装置制御部９に接続された照明素子アド
レス回路１４と、電！１３ａ〜１３ｅとアドレス回路１
４とに接続したＤ／Ａコンバータ１５と、アドレス回路
１４とコンバータ１５とに接続した照明光分布メモ１月
６および、アドレス回路１４とメモリ１６とに接続した
照明制御系１７を具えてなる。

電源群１３は、照明部本体１０の３面に配設した照明素
子を点灯させるプログラマブル電源１３ａ、同す面に配
設した照明素子を点灯させるプログラマブル電源１３ｂ
、同Ｃ面に配設した照明素子を点灯させるプログラマブ
ル電源１３Ｃ１同ｄ面に配設した照明素子を点灯させる
プログラマブル電源１３ｄ、同Ｃ面に配設した照明素子
を点灯させるプログラマブル電源１３ｅにてなる。

指示部６は、撮像部（カメラ）４および測定部７に接続
された画像メモリ１８と、画像メモリ１８に接続された
ディスプレイ１９と、メモリ１８とディスプレイ１９と
に接続した明るさ測定位置指示部２０と、測定部７と装
置制御部９および指示部２０とに接続された指示アドレ
スメモリ２１とを具えてなる。

さらに、測定部７は演算部８および装置制御部９に接続
し、演算部８は装置制御部９と出力回路２２に接続し、
出力回路２２は装置制御部９と接続されている。

第２図の実施例において、照明部本体１０の枠体１０２
が形成し直立するａ　−ｄ面のそれぞれには、縦５列、
横７列に照明素子（Ｌ　Ｅ　Ｄ　：Ｌ４ｇｈｔ　Ｅｍｊ
ｔｔ’ｅｄＤｉｏｄｅ等）１０１が内側を向いて配設し
、ａ　−ｄ面の上辺に跨るｅ面は、中央の１箇所を除い
て縦、横７列にＬ　Ｅ　Ｄ　１０１が内側を向いて配設
しである。

そして、各ＬＥＤ１０１１＄個々に位置付け（アドレス
）、例えばａ　ｗ　ｄ面について最下列の左端から１０
１□〜１０１　ｒ　”ｒ、次いで下より２列目は１０１
□１〜１０１□７．最上列について１０Ｌｓ１〜１０１
ｓｔの如（位置付けし、ｅ面については３面と接する左
端から１０１、Ｉ〜１０１　ｌ？＋次いで２列目は１０
１□１〜１０１□？＋ｄ面に接する列の左端から１０１
　？　Ｉ〜１０１７？の如く位置付けしてあり、かつ、
対応する電源１３ａ〜１３ｅに接続されている。

第３図（イ）　、　（ＩＴ）は測定試料の一例とその明
るさ測定点の指定例を示す斜視図、第４図（イ）　、　
（ｏ）　、　（ハ）は第２図に示す照明部本体の照明素
子を点灯するパラメータの実施例を示す斜視図である。

第３図において、取付板２３に搭載された試料１は文字
Ｔを表示するキートップであり、試料１を搭載した取付
板２３は基板２に搭載し、照明部３にてＬ　Ｅ　Ｄ１０
Ｌ１３を適宜に点灯すると、試料１および取付板２３の
像は、撮像部４を介してディスプレイ１９に写し出され
る。

そこで、例えば第３図（イ）に示す如くキートップ１の
文字Ｔ内の点Ａ１文字Ｔの周囲の点Ｂ、キートップ１の
端部の点Ｃ１取付板２３の表面の点Ｄ、または第３図（
ロ）に示す如くキートップ１の文字Ｔ内の点Ａ０１文字
Ｔの周囲の点Ｂ、〜Ｂ４＋取付板２３の表面の点Ｄ１〜
Ｄ４は、ディスプレイ１９に写された撮影像を見て、測
定位置指示部（ライトペン等）２０により指定する。

すると、該指定はアドレスメモリ２１に記憶され、該記
憶情報に基づき画像メモリ１８内で各指定測定点の明る
さを、測定部７が測定する。

一方、照明部３の各ＬＥＤＩＯＩおよび１３は、照明制
御部５により選択されたものの点灯および輝度調整が可
能、即ち照明制御系１７に入力した情報に基づいてアド
レス回路１４は所定のＬ　Ｅ　Ｄ　１０１．１３を点灯
し、コンバータ１５は該点灯ＬＥＤの輝度を調整する。

その結果、全Ｌ　Ｅ　ＤＩＯＩ、１３を同時に所定の輝
度で点灯させたり、第４図に示す如く所定０ＬＥＤ１０
１．１３を選択的に点滅、および該選択点滅が適宜の時
間間隔で変化するようにできる。

点灯ＬＥＤＩＯＩに斜線を書き込んだ第４図において、
（イ）は基板２と並行する平面上に配置されたＬＥＤＩ
ＯＩ群だけを点灯させた図、（ロ）は基板２に直立する
コ字形にＬＥＤＩＯＩを点灯させた図、（ハ）は基板２
の上方から環状にＬＥＤＩＯＩを点灯させた図であり、
当然のことながら（イ）＋（０）＋（ハ）を組み合わせ
た点灯および該点灯に輝度調整を含む制御が可能である
。

第５図≠≠由＊−酵はキートップ１の測定点Ａ〜Ｄにつ
き照明部３の照明条件をα、α２．α３の３段階に変え
て得た明るさの測定値を増幅出力電圧で示す図、第６図
は該測定値より各照明条件別にコントラスト比を演算部
８が算出した結果の図、第７図は多数個のキートップ１
につき該測定点別にヒストグラムを演算部８が算出した
結果の図である。

第５図において、縦軸は測定点Ａ−Ｄ、横軸は照明条件
α１．α２．αコであり、該縦軸と横軸の交点に記載し
た測定値（Ｖ）は、黒色表示の文字内の測定点Ａが照明
条件の変化に係わらずほぼ一定であるのに対し、他の測
定点Ｂ−Ｄは照明条件の変化によって変動している。

第６図において、（イ）は照明条件αｌ、（ＣＩ）は照
明条件α２１（ハ）は照明条件α３に係わり、縦軸と横
軸はそれぞれ測定点Ａ−Ｄであり、縦軸と横軸の相互間
のコントラスト比をその交点に記載したものである。

そこで、測定点ＡとＢに注目し文字Ｔが最も明確に判別
できる（コントラスト比が最大値）照明条件は、照明条
件α３であり、測定点ＡとＤに注目し文字Ｔが最も明確
に判別できる照明条件は、照明条件α１であることが、
第６図より判明できる。

第７図は明るさ測定値を演算処理して得たヒストグラム
の一例である。

多数個のキートップ１につき各測定点Ａ−Ｄの明るさの
度数分布を示す第７図において、縦軸は度数、横軸は照
明条件の変化を含む明るさの測定値であり、第７図より
キートップ１の表示文字Ｔの明るさ分布特性を知ること
ができる。

第８図は本発明の第２の実施例に係わる装置の照明部を
示す斜視図、第９図は本発明の第３の実施例に係わる装
置の照明部を示す斜視図、第１０図は本発明の第４の実
施例に係わる装置の照明部を示す斜視図である。

前出図と共通部分に同一符号を使用した第８図において
、照明部３１は本体３２とハーフミラ−１２と照明素子
１３にてなり、装置基板（２）に搭載される本体３２は
、該基板の中央に搭載した試料（１）の周側を囲う円筒
面３３と、円筒１’ｆｉｉ３３の上端を塞ぐ円形面３４
とに、内側を向いた複数個のＬ　Ｅ　Ｄ　１０１を配設
してなる。ただし、円形面３４は中央に開口３５を設け
てあり、開口３５に対向するハーフミラ−１２の側方に
発光素子１３が対向し、ハーフミラ−１２の上方に撮像
部４が対向するように設けられる。

このように構成された照明部本体３２は、第１図の照明
部本体１０と置換したとき、測定試料１を照明する側方
からの光強度が均一化される、即ち照明部本体１０は角
形であるため、垂直面ａ　−ｄは横方向の中央に位置す
るＬ　Ｅ　Ｄ　１０１　と端部に位置するＬＥＤｌｏｌ
とでは、同じ高さレベルにあっても試料１からの距離が
異なるため、同一輝度にしたとき試料１を照らす光強度
に差が生じるが、照明部本体３２は、そのような光強度
差を生じないという利点がある。

前出図と共通部分に同一符号を使用した第９図において
、照明部４１は本体４２とハーフミラ−１２と照明素子
１３にてなり、装置基板（２）に搭載される本体とは、
中央に開口４３を有するドーム形状であり、該ドーム形
状に内側を向いた複数個のＬＥＤｌｏｌを配設してなる
。そして、開口４３に対向するハーフミラ−１２の側方
に発光素子１３が対向し、ノ１−フミラー１２の上方に
撮像部４が対向するように設けである。

このように構成された照明部本体４２を、第１図の照明
部本体１０と置換したとき、該ドーム形状の中心部に試
料（１）を配置すれば、全ＬＥＤＩＯＩは該試料からほ
ぼ等距離となり、照明部本体３２よりもさらに均等な照
明光で試料を照明することができる。

前出図と共通部分に同一符号を使用した第１０図におい
て、照明部５１は開口４３を有するドーム形状の照明本
体４２と、完全なドーム形状の照明本体５２と、照明本
体４２と５２とで挟む透明基板５３と、ハーフミラ−１
２および照明素子１３にてなり、照明本体４２と５２ハ
内側を向いた複数個０ＬＥＤＩＯＩを配設してなる。そ
して、開口４３に対向するハーフミラ−１２の側方に発
光素子１３が対向し、ハーフミラ−１２の上方に撮像部
４が対向するように設けである。

このように構成された照明部５１を、第１図の基板２お
よび照明部３と置換し、透明基板５３の中心部に試料（
１）を配置すれば、該試料（１）は照射照明光および透
過照明光の双方で撮像可能となり、前記実施例装置より
もさらに広い範囲の照明条件に対応する解析が可能であ
る。

なお、上記実施例において演算処理部８は所要の演算機
能、例えば標準偏差の演算機能を具えることにより、所
要値を即座に知ることができることを付記する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明方法および装置によれば、最
適照明条件の設定が可能となり、その結果を各種視覚認
識装置等に適用することで該装置の測定値が安定化し信
頼性の向上が図れると共に、複雑な照明条件を実現する
ことができ、また、該装置の操作が容易になり視覚認識
試験の作業性を効率化した効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる照明条件解析方
法および装置構成例を説明するためのシステム図、 第２図は第１図に示す照明部本体の外観を示す斜視図、 第３図（（）　、　（［１）は測定試料の一例とその明
るさ測定点の指定例を示す斜視図、 第４図（イ）　、　（０）　、　（＋＋）は第２図に示
す照明部本体の照明素子を点灯するパラメータの実施例
を示す斜視図、 第５図＃≠＊中＃＃は撮像の所定点の明るさ測定例を示
す図、 第６図は第ｆ図の測定例の演算処理例を示す図、第７図
は明るさ測定値を演算処理して得たヒストグラムの一例
、 第８図は第２の実施例になる装置の照明部を示す斜視図
、 第９図は第３の実施例になる装置の照明部を示す斜視図
、 第１０図は第４の実施例になる装置の照明部を示す斜視
図、 である。 図中において、 １はキートップ（試料） ２．５３は試料塔載基板、 ３．３１，４１．５１は照明部、 ４は撮像部（カメラ）、 ５は照明部の制御部、 ６は明るさ計測点の指示部、 ７は明るさ測定部、 ８は測定値の演算処理部、 ９は装置全体の制御部、 １０．３２．４２は照明部本体、 １３、１０１はＬＥＤ　（照明素子）、Ａ　−’Ｄは明
るさ計測点、 を示す。 代理人　弁理士　井　桁　貞　− ネ１　図 θ＼） Ｘ７図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定基板に試料を搭載し、該試料に対向する照明
   部の複数個の照明素子を照明制御部が選択的に制御し、
   選択された該照明素子の照明による該試料の像を撮影し
   、該撮影像の所望点における明るさを測定して、該試料
   の照明条件と該撮影像の明視度との関係を計測すること
   を特徴とする照明条件解析方法。
2. （２）前記照明素子の制御が照明素子の点滅ならびに点
   灯時の輝度を変化させることを特徴とする前記特許請求
   の範囲第１項記載の照明条件解析方法。
3. （３）前記撮影像の計測点が複数個所であり、前記明視
   度が該複数個所での明るさ測定値を演算処理した値であ
   ることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の照
   明条件解析方法。
4. （４）測定試料を搭載する基板と、該試料に対向する複
   数個の照明素子を配設したキャップ形状の照明部と、該
   照明素子を選択的に制御する照明制御部と、該照明部に
   照明された該試料を撮影する撮像部と、該撮影像内でそ
   の明るさ検出する測定点を指示する測定点指示部と、該
   測定点の明るさを測定する測定部と、該測定部の測定値
   を演算処理する演算処理部とを具えてなることを特徴と
   する照明条件解析装置。
5. （５）前記基板が透明基板であり、一対の前記照明部で
   該基板を挟むように配設してなることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第４項記載の照明条件解析装置。
6. （６）前記照明部が四方の４面と上面とにそれぞれ複数
   個の前記照明素子を配設した角形のキャップ形状の照明
   部本体を具えてなることを特徴とする前記特許請求の範
   囲第４項記載の照明条件解析装置。
7. （７）前記照明部がドーム状に複数個の前記照明素子を
   配設したキャップ形状の照明部本体を具えてなることを
   特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載の照明条件解
   析装置。