WO2017168909A1 - 付着物量の測定装置 - Google Patents

Abstract

複雑な演算処理等を必要とせず、検査対象領域に付着した物質の付着物量が大きく異なる状態で混在していても、精度の高い測定結果を得ることができる装置を提供すること。　具体的には、検査対象領域に付着した付着物の付着物量を測定する装置であって、　検査対象領域に向けて光エネルギーを照射する光源と、　検査対象領域に付着した付着物から放出する放出エネルギーを検出する検出部と、　光エネルギー／放出エネルギーの検出条件を切り換える検出条件切換部と、　付着物量の測定に用いる関係情報を記憶しておく記憶部と、　検出部で検出した異なる検出条件の画像に基づいて、第１領域付着物量と第２領域付着物量を算出し、第１領域付着物量に第２領域付着物量を加えて付着物量の算出を行う、付着物量算出部を備えたことを特徴とする、付着物量の測定装置である。

Description

付着物量の測定装置

　本発明は、検査対象物の表面に付着した異物や汚れ、しみなどの付着物量を測定する装置に関する。

　従来から、画像形成装置の像担持体に形成されたトナー像のトナー量（つまり、トナーの付着量）を測定するにあたり、低濃度域から高濃度域まで広範囲に亘って良好な測定結果を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

　また、接点リレーの表面の汚れを蛍光検査する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

　また、画像中のはんだ付け部位が飽和する照明強度と、飽和しない照明強度（つまり、異なる照明条件）に設定し、これらの画像を組み合わせて生成された画像を用いて外観検査を行う技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２０１０-４９２３３号公報 特開平５－２３２０４２号公報 特開２０１０－１４５３０号公報

　特許文献１に示す技術では、トナー像から反射した光を複数の受光素子で受光して得られるデータから反射波形のピーク位置に関する情報と、反射波形のピーク高さに関する情報を取得し、ピーク位置とピーク高さの少なくとも一つと、形成されるトナー像の濃度に関する情報とに基づいてトナー量を算出している。しかし、ピーク位置やピーク高さに関する情報を取得するためには複雑な演算処理やフィッティング処理を行う必要があった。

　また、特許文献２に示す技術では、試料に照射する励起光の一部をサンプリングして強度測定しつつ、蛍光発光の強度測定を行っているが、こちらも測定対象となる付着物質の量や密度、濃度などが大きく異なると、正確な付着物量を測定することが困難であった。

　つまり、微小粒径或いは低密度、低濃度の物質を検出しようとして照射する光の光量を上げると、大粒径或いは高密度、高濃度の物質を検出した際に光量過多となり、正確な大きさを求めることができない。一方、大粒径或いは高密度、高濃度の物質を検出しても光量過多とならないようにすると、微小粒径或いは低密度、低濃度の物質の検出に必要な光量が不足し、正確に検出できなくなるという課題があった。

　また、特許文献３に示す技術は、異なる照明条件で取得した複数の画像を合成処理し、生成された鮮明な画像を用いて検査を行うためのものであり、複数画像における同一部位の輝度情報に基づいて輝度比率を算出し、互いの画像の輝度補正を行った上で合成することで、ダイナミックレンジの広い１つの画像データを生成している。

　しかしこの技術では、単純に明条件での画像と暗条件での画像との明るさの比（つまり、輝度比Ｐ）に基づく演算処理をしているが、この輝度比Ｐの算出は、同じ基準板を異なる照明条件Ａ，Ｂで撮像した際の輝度値ａ，ｂの割り算で行っている。このとき、輝度値ｂは信号レベルの低い低輝度側の輝度値のため、分解能やＳ／Ｎ比の影響で誤差が生じやすく、この誤差に乗じて輝度比Ｐにも誤差が含まれてしまう。このような誤差は、撮像される輝度値の飽和を防ぐという観点からは適用可能であったと思われるが、厳密な付着物量の測定には適用できなかった。

　そこで本発明は、複雑な演算処理等を必要とせず、検査対象領域に付着した物質の付着物量が大きく異なる状態で混在していても、精度の高い測定結果を得ることができる装置を提供することを目的とする。

　以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
　検査対象領域に付着した付着物の付着物量を測定する装置であって、
　検査対象領域に向けて光エネルギーを照射する光源と、
　検査対象領域に付着した付着物から放出する放出エネルギーを検出する検出部と、
　光源から照射する光エネルギーの量および検出部で検出する放出エネルギーの検出感度のうち少なくとも一方に関する検出条件を切り替える検出条件切替部と、
　単位面積あたりの付着物の質量とエネルギー強度との相関関係が関連付けられた関係情報が、検出条件毎に記憶された記憶部と、
　検出部で検出した異なる検出条件の前記放出エネルギーの検出結果に基づいて、
第１の検出条件で検出された前記放出エネルギーの検出結果におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と当該第１の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第１領域付着物量として算出し、
第１の検出条件で検出されたエネルギー強度が適正範囲にない領域に対応する領域であって、第２の検出条件で検出された前記放出エネルギーの検出結果におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と当該第２の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第２領域付着物量として算出し、
第１領域付着物量に第２領域付着物量を加えて付着物量の算出を行う、付着物量算出部を備えたことを特徴とする、付着物量の測定装置である。

　上記発明によれば、微小粒径、低密度または低濃度の付着物を、高感度の検出条件で高精度に検出すると共に、大粒径、高密度または高濃度の付着物を、感度オーバーとならない検出条件で取りこぼしなく確実に検出できる。

　検査対象領域に付着した物質の付着物量が大きく異なる状態で混在していても、複雑な演算処理等を行うことなく、精度の高い測定結果を得ることができる。

本発明の一実施形態における全体構成を示した概略図。 本発明に係る関係情報を説明するためのイメージ図。 検査対象領域Ｒにおける付着物の付着物量と、各検査条件で撮像した画像の輝度のイメージを示す、イメージ図。 本発明の一実施形態における付着物量の測定例を示すフロー図である。 検査対象領域Ｒにおける付着物の付着物量と、各検査条件で撮像した画像の輝度と換算輝度のイメージを示す、イメージ図。 本発明を具現化する別の形態の一例の全体を示す概略図。 本発明を具現化する別の形態の一例における他品種関係情報の算出イメージを示す、イメージ図。

　以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお、各図においては、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特に、Ｘ方向は、矢印の方向を右側、その逆方向を左側と表現し、Ｙ方向は、矢印の方向を奥側、その逆方向を手前側と表現し、Ｚ方向は矢印の方向（重力上方）を上側、その逆方向を下側と表現する。

　図１は、本発明の一実施形態における全体構成を示した概略図である。図１には、本発明に係る付着物量の測定装置１で、容器Ｗの内面に設定された検査対象領域Ｒに付着した付着物の付着物量を測定する様子が示されている。容器Ｗは、縦長の側面４面と上面と底面とで構成される略直方体形であって、側面は、略正方形状の断面形状をしている。また、上面の一部には、開口部を有している。

　さらに、容器Ｗの底面Ｗｂは水平面と平行に配置され、容器Ｗの側面はＺ方向と平行に配置されているものとして、説明を行う。なお、容器Ｗの４つある側板内面については、向かって左側を第１側板内面Ｗｓ１、正面奥側を第２側板内面Ｗｓ２、向かって右側を第３側板内面Ｗｓ３、正面手前側を第４側板内面Ｗｓ４（不図示）と呼ぶ。

　本発明に係る付着物量の測定装置１は、光源２と、検出部３と、検出条件切替部４と、記憶部５と、付着物量算出部６とを備えて構成されている。この付着物量の測定装置１は、検査対象物の表面に付着した異物や汚れ、しみなどの付着物量を測定するものである。
以下、付着物量の測定装置１の具体的な構成として、検査対象物の表面に設定された検査対象領域Ｒに付着した付着物Ｓの付着物量を測定する構成を示す。

　光源２は、検査対象領域に向けて光エネルギーを照射するものである。光エネルギーは、測定対象である付着物Ｓを検出するためのものである。ここでは、光源２の一類型として照明ユニット２０を例示し、光エネルギーの一類型として白色光２３を例示する。照明ユニット２０は、白色光２３を検査対象領域Ｒに向けて照射するものである。より具体的には、照明ユニット２０は、白色光２３を照射するＬＥＤモジュールが組み込まれたものが例示できる。

　検出部３は、検査対象領域Ｒに付着した付着物Ｓから放出する放出エネルギーを検出するものである。ここでは、検出部３の一類型として、撮像部３０を例示する。

　撮像部３０は、付着物Ｓから放出する放出エネルギーの一類型である、付着物Ｓから放出された光（例えば、反射光や散乱光など）３５を撮像するものである。具体的には、撮像部３０は、撮像カメラ３０、レンズ３１を備えている。

　照明ユニット２０と撮像部３０は、連結金具ＢＫに固定されている。

　検出条件切替部４は、
　光源２から照射する光エネルギーの量および検出部３で検出する放出エネルギーの検出感度のうち少なくとも一方に関する検出条件（単に、検出条件とも言う）を切り替えるものである。

　具体的には、検出条件切替部４では、照明ユニット２０から放出される白色光２３の光量を切り替えや、撮像カメラ３０で受光する光の光量に関する設定（つまり、検出感度）を切り替えが行われる。また、検出条件切替部４では、上述の切り替えに代えて、或いは上述の切り替えに加えて、撮像カメラ３０の撮像カメラ３０の露光時間（またはシャッター速度）の変更、レンズ３１に備えられた絞り（図示せず）の変更、濃度の異なる減光フィルタ（図示せず）の切り替えなどが行われる。

　ここでは、検出条件の切り替えとして、照明ユニット２０から放出される白色光２３の光量を切り替える構成を例示して、説明を行う。より具体的には、照明ユニット２０から放出される白色光２３の光量の切り替えは、照明ユニット２０に備えられたＬＥＤモジュールに印加する電圧や電流を変更することで行う。なお、照明ユニット２０は、後述の制御部ＣＮと接続されており、制御部ＣＮからの制御信号に基づいて、ＬＥＤモジュールに印加する電圧や電流の変更（つまり、光量の切り替え）が行われる。

　付着物量の測定装置１には、制御処理部ＣＮが備えられている。制御処理部ＣＮは、付着物量を測定するために必要な処理や、機器の制御を行うものであり、コンピュータなどのハードウェアと、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されている。そして、制御処理部ＣＮの一部として、検出条件切替部４、記憶部５、付着物量算出部６が備えられている。

　記憶部５は、付着物量の測定に用いる、単位面積あたりの付着物の質量と撮像カメラ３０（つまり、検出部３）で検出される輝度値（エネルギー強度の一類型）との相関関係が関連付けられた関係情報を、検出条件毎に記憶しておくものである。

　具体的には、関係情報は、第１の検出条件の関係情報と、第２の検出条件の関係情報を含んで構成されている。第１の検出条件の関係情報は、第１の検出条件で撮像した画像の輝度値から付着物量を算出するためのものである。第２の検出条件の関係情報は、第２の検出条件で撮像した画像の輝度値から付着物量を算出するためのものである。なお、これら画像は、検出部３で検出される放出エネルギーの検出結果の一類型である。

　より具体的には、主に微小粒径、低密度または低濃度の付着物の測定に適した条件（説明の便宜上、低濃度用、高感度・明条件とも言う）を第１の検出条件とし、主に大粒径、高密度または高濃度の付着物の測定に適した条件（説明の便宜上、高濃度用、低感度・暗条件とも言う）を第２の検出条件として、具体的な説明を行う。なお、記憶部５に記憶しておく関係情報は、予め付着物量の基準サンプルを複数（例えば、基準サンプルＡ～Ｇ）準備し、次のようにして定義する。なお、これら基準サンプルＡ～Ｇは、品種が同じで付着物量がそれぞれ異なるが、それぞれの付着物量は既知である。

　そして、これらの基準サンプルを撮像カメラ３０で撮像した際に、いずれの基準サンプルも、黒つぶれやＳ／Ｎ比の低下、或いは飽和や白飛びを起こさない輝度値となるように、または所望の相関関係が維持できる範囲に収まるように、第１の検出条件（明条件）における白色光２３の光量を調節し、設定する。このとき、予め決めた付着物量の下限値と上限値で黒つぶれやＳ／Ｎ比の低下、或いは飽和や白飛びを起こす場合、または所望の相関関係が維持できない場合は、付着物量の下限値及び／又は上限値を決め直し、設定する。なお、所望の相関関係が維持できるかどうかについては、最小二乗法により算出した近似式の相関係数の大小や、その他の基準に基づいて判断する。

　図２は、本発明に係る関係情報を説明するためのイメージ図である。
図２には、付着物量を横軸に、各検出条件で撮像した画像の輝度値を縦軸にして、各基準サンプルを第１の検出条件および第２の検出条件で撮像した場合の付着物量と輝度値の相関関係、ならびに付着物量および輝度値の下限値、上限値および適正範囲がそれぞれ示されている。また、基準サンプルＡ～Ｇを黒丸でプロットした左横には、それぞれの基準サンプル第１および第２の検出条件で撮像した際の輝度値が示されている。

　例えば、第１の検出条件および第２の検出条件で検出対象とする付着物量を測定するための輝度値について、それぞれ下限値を５０、上限値を２００と規定する。つまり、この間の範囲が、付着物量を測定するための輝度値の適正範囲となる。

　そして、第１の検出条件（明条件）で各基準サンプルを撮像すると、基準サンプルＡ～Ｃは、それぞれ輝度値が７０，１３０，１８０（つまり、適正範囲にある）で、一直線上にプロットされるような相関関係にある。一方、基準サンプルＤ，Ｅは、輝度値が２３０，２５４で、飽和や白飛びを起こす範囲にある（つまり、輝度値の上限値：２００を超えている）。そのため、図２に実線で示す様な一次関数で、第１の検出条件の関係情報を定義する。

　次に、第２の検出条件（暗条件）で各基準サンプルを撮像すると、基準サンプルＣは、輝度値が４７で、Ｓ／Ｎ値の低い範囲にある（つまり、輝度値の下限値：５０より低い）。一方、基準サンプルＤ～Ｇは、それぞれ輝度値が６６，１００，１３３，１８２（つまり、適正範囲にある）で、非直線の近似式上にプロットされるような相関関係にある。そのため、図２に実線で示す様な非直線の近似式で、第２の検出条件の関係情報を定義する。

　なお、第１の検出条件の関係情報は、一次関数に限らず、多次関数や多項式による近似式などで定義しても良いし、線形補間やルックアップテーブルとして定義しても良い。また、各検出条件での輝度値の適正範囲にある付着物量の基準サンプルは、適宜増やしても良い。また、明らかに直線関係が成り立つ品種であれば、基準サンプルを２つに減らし、第１の検出条件の関係情報を一次関数で定義しても良い。

　なお、第２の検出条件の関係情報は、上述の様な非直線の近似式に限らず、区分線形補間やルックアップテーブルとして定義しても良い。また、各検出条件での輝度値の適正範囲にある付着物量の基準サンプルは、適宜増やしても良い。また、明らかに直線関係が成り立つ品種であれば、基準サンプルを２つに減らし、第２の検出条件の関係情報を一次関数で定義しても良い。

　なお、第１の検出条件の関係情報における輝度値の上限値付近と、第２の検出条件の関係情報における輝度値の下限値付近で、適正範囲がオーバーラップする場合は、第１の検出条件側を適正範囲として規定して設定する。そうすることで、測定の分解能が向上するため好ましい。ただし、近似式を当てはめて使用する場合に、第１の検出条件の関係情報における輝度値の上限値付近の直線性が悪く、第２の検出条件の関係情報における輝度値の下限値付近の直線性が高い場合は、第２の検出条件側を適正範囲として規定して設定する。

　このように、第１の検出条件の関係情報と輝度値の適正範囲、ならびに第２の検出条件の関係情報の輝度値の適正範囲をそれぞれ個別に設定しておくことで、第１の検出条件と第２の検出条件とで、関係情報や適正範囲が正比例的に対応する関係に無くても、第１領域付着物量と第２領域付着物量を個別に算出して、全体としての付着物量を正しく算出することができる。そうすることで、付着物量の測定の精度が向上するため好ましい。

　この様にして定義した第１の検出条件の関係情報と第２の検出条件の関係情報は、記憶部５に記憶しておく。

　付着物量算出部６は、
　検出部３で検出した異なる検出条件の画像に基づいて、検査対象領域Ｒをさらに複数の領域に区分し、それぞれの領域における付着物量を算出して加えることで、検査対象領域Ｒ全体の付着物量を算出するものである。

　具体的には、検査対象領域Ｒを、第１の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域（以下、「領域Ａ」という）と、第１の検出条件で検出されたエネルギー強度が適正範囲にない領域に対応する領域であって、第２の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域（以下、「領域Ｂ」という）とに区分する。

　そして、領域Ａについては、当該エネルギー強度と当該第１の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第１領域付着物量として算出する。一方、領域Ｂについては、当該エネルギー強度と当該第２の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第２領域付着物量として算出する。

　そして、第１領域付着物量に第２領域付着物量を加えて、検査対象領域Ｒ全体の付着物量の算出を行う。

　図３は、検査対象領域Ｒにおける付着物の付着物量と、各検査条件で撮像した画像の輝度のイメージを示す、イメージ図である。

　図３（ａ）は、検査対象領域Ｒにおける付着物の付着物量を示すイメージ図であり、検査対象領域Ｒを縦横それぞれ８つずつ（全部で６４）に分割した場合について、それぞれの分割された領域における付着物の付着物量の多少の様子が示されている。なお、ここで示されている領域の内、「付着物なし」と示されている領域は、上述の第１の検出条件（明条件）でも、第２の検出条件（暗条件）でも、付着物量が正しく算出できず、「付着物なし」として扱う領域である。一方、「付着物量：少」と示されている領域は、上述の第１の検出条件（明条件）で付着物量が正しく算出できる領域である。一方、「付着物量：多」と示されている領域は、上述の第１の検出条件（明条件）では輝度値が飽和しており付着物量が正しく算出できないが、上述の第２の検出条件（暗条件）であれば付着物量が正しく算出できる領域である。一方、「別処理が必要」と示されている領域は、上述の第１の検出条件（明条件）、第２の検出条件（暗条件）共に、検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にない領域であり、正しい付着物量の算出ができないため、付着物量の算出とは別の処理（いわゆる、エラー処理）を行うこととする。

　図３（ｂ）は、検査対象領域Ｒを第１の検出条件で撮像した画像における、分割された領域毎の輝度イメージが示されている。この画像において、輝度値が下限値以下であれば、付着物が無いものとする。一方、輝度値が適正範囲にあるもの（つまり、領域Ａ）は、当該輝度値と当該第１の検出条件に対応する関係情報に基づいて付着物量を算出する。これを、第１領域付着物量として取り扱う。一方、輝度値が上限値以上の領域については、第２の検出条件で撮像した画像に基づいて、処理を行う。

　図３（ｃ）は、検査対象領域Ｒを第２の検出条件で撮像した画像における、分割された領域毎の輝度イメージが示されている。この画像において、輝度値が適正範囲にあるもの（つまり、領域Ｂ）は、当該輝度値と当該第２の検出条件に対応する関係情報に基づいて付着物量を算出する。これを、第２領域付着物量として取り扱う。一方、輝度値が上限値以上の領域については、別の処理（いわゆる、エラー処理）を行う。なお、このエラー処理については、付着物量を０として結果出力しつつ、当該部位を目視で確認したり、別方式による付着物量の算出結果と組み合わせて結果出力したりする構成とすることができる。

［測定フロー］
　図４は、本発明の一実施形態における付着物量の測定例を示すフロー図である。
まず、検出条件切替部４からの出力に基づいて、撮像部３０で撮像する画像が、第１の検出条件（つまり、明条件）となるように設定する（ステップｓ１０１）。具体的には、照明ユニット２０から照射される白色光２３の強度を強くしたり、発光時間を長くしたりする。

　そして、この明条件で、検査対象領域Ｒに向けて照明ユニット２０から照明光を照射し、当該検査対象領域Ｒから放出される光を撮像部３０にて撮像を行い、画像を取得する（ステップｓ１０２）。

　次に、撮像部２で撮像する画像が、第２の検出条件（つまり、暗条件）となるように設定する（ステップｓ１０６）。具体的には、照明ユニット２０から照射される照明光の強度を弱くしたり、照明光の発光時間を短くしたりする。

　そして、この暗条件で、検査対象領域Ｒに向けて照明ユニット２０から照明光を照射し、当該検査対象領域Ｒから放出される光を撮像部３０にて撮像を行い、画像を取得する（ステップｓ１０７）。

　次に、上述のステップｓ１０２（つまり、第１の検出条件：明条件）で取得した画像の処理対象部位（例えば、検査対象領域Ｒを縦横８×８で６４分割した領域のうちの１つ）について、輝度値を取得する（ステップｓ１１１）。なお、この処理対象部位が、複数の画素で撮像されている場合は、これら複数の画素の輝度値を平均した平均輝度値を、当該処理対象部位の輝度値とする。

　そして、処理対象部位の輝度値が、第１の検出条件での適正範囲の下限値より小さいかどうかを判定する（ステップｓ１１２）。

　もし、処理対象部位の輝度値が、第１の検出条件での適正範囲の下限値より小さければ、当該処理対象部位には付着物量はないものし、付着物量の算出は行わない。

　一方、処理対象部位の輝度値が、第１の検出条件での適正範囲の下限値以上であれば、第１の検出条件での適正範囲の上限値より小さいかどうかを判定する（ステップｓ１１３）。

　そして、処理対象部位の輝度値が、第１の検出条件での適正範囲の下限値以上で、第１の検出条件での適正範囲の上限値より小さい（つまり、適正範囲）であれば、当該輝度値と第１の検出条件の関係情報に基づいて、付着物量を算出する（ステップｓ１１４）。

　一方、処理対象部位の輝度値が、第１の検出条件での適正範囲の上限値以上であれば、当該処理対象部位に対応する、上述のステップｓ１０７（つまり、第２の検出条件：暗条件）で取得した画像の処理対象部位について、輝度値を取得する（ステップｓ１１６）。

　そして、処理対象部位の輝度値が、第２の検出条件での適正範囲の下限値より小さいかどうかを判定する（ステップｓ１１７）。

　もし、処理対象部位の輝度値が、第２の検出条件での適正範囲の下限値より小さければ、当該処理対象部位の算出は行わない。ステップｓ１１４で算出されているからである。

　一方、処理対象部位の輝度値が、第２の検出条件での適正範囲の下限値以上であれば、第２の検出条件での適正範囲の上限値より小さいかどうかを判定する（ステップｓ１１８）。

　そして、処理対象部位の輝度値が、第２の検出条件での適正範囲の下限値以上で、第２の検出条件での適正範囲の上限値より小さい（つまり、適正範囲）であれば、当該輝度値と第２の検出条件の関係情報に基づいて、付着物量を算出する（ステップｓ１１９）。

　一方、処理対象部位の輝度値が、第２の検出条件での適正範囲の上限値以上であれば、当該処理対象部位はエラー処理とする（ステップｓ１２０）。
そして、各処理対象部位について、上述のステップｓ１１１～ｓ１２０の処理を行い、第１の検出条件での適正範囲の輝度値と第１の検出条件の関係情報に基づく第１領域付着物量、または、第２の検出条件での適正範囲の輝度値と第２の検出条件の関係情報に基づく第２領域付着物量を算出し、それらを加算することで、検査対象領域Ｒにおける付着物の付着物量を算出する（ステップｓ１３０）。

　つまり、付着物量算出部６は、
第１の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と当該第１の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第１領域付着物量として算出し、
第１の検出条件で検出されたエネルギー強度が適正範囲にない領域に対応する領域であって、第２の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と当該第２の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第２領域付着物量として算出し、
第１領域付着物量に第２領域付着物量を加えて付着物量の算出を行うことができる。

　この際、付着物量算出部６は、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いた変換処理や、計算が簡単な一次関数や近似式などを用いて、付着物量の算出を行う構成としておく。

　付着物量の測定装置１は、この様な構成をしているため、検査対象領域に付着した物質の付着物量が大きく異なる状態で混在していても、複数の検出条件に分けて撮像を行い、複数の画像の中から適正範囲にある領域の輝度値に基づいて、付着物量の算出をおこなうことで、複雑な演算処理等を行うことなく、迅速に精度の高い測定結果を得ることができる。

　なお、上述では、容器Ｗの第１側板内面Ｗｓ１と底面Ｗｂの一部に設定された検査対象領域Ｒに付着した付着物Ｓの付着物量を測定する構成を例示して説明を行った。同様の手順で、他の検査対象領域を設定し、第１の検出条件での撮像、第２の検出条件で撮像等を行い、当該検査対象領域に付着した付着物の付着物量を測定する。これを、容器Ｗの内面全体に渡って行うことで、容器Ｗの内面に付着した付着物の付着物量を測定することができる。

［別の形態］
　上述では、検査対象領域Ｒを縦横それぞれ８つずつ（全部で６４）に分割した場合を例示して説明を行ったが、縦横の分割数は、所望の精度と処理時間を鑑みて、適宜決定することができる。

　その中でも特に、上述の付着物量算出部６は、
第１の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が当該第１の検出条件における適正範囲にあるか否か、
第２の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が当該第２の検出条件における適正範囲にあるか否か、
の判定処理について、検出部で検出された画像を構成する画素単位で行う構成とすることが好ましい。

　つまり、撮像カメラ３０で撮像される画像を構成する画素１つずつ（つまり、画素単位）で、輝度値が第１の検出条件における適正範囲にあるか、第２の検出条件における適正範囲にあるかを判定し、適正範囲にある方の輝度値と検出条件に基づいて、付着物量の算出を行う構成とする。

　この様な構成とすることで、複数の画素を１つの処理単位として付着物量の算出を行う場合と比較して、より高精度な付着物量の算出を行うことができる。

［別の形態］
　なお上述では、第１の検出条件の関係情報と、第２の検出条件の関係情報を、独立した状態で記憶部５に記憶し、第１の検出条件で撮像した画像の輝度値と、第２の検出条件で撮像した画像の輝度値に対して、いずれの適正範囲内にあるかを判断して付着物量を算出する構成を示した。

　しかし、第１の検出条件の関係情報と、第２の検出条件の関係情報を、一元化された「一元化関係情報」として記憶部５に記憶し、付着物量算出部６での付着物量の算出に用いることが好ましい。

　図５は、検査対象領域Ｒにおける付着物の付着物量と、各検査条件で撮像した画像の輝度と換算輝度のイメージを示す、イメージ図である。
図５には、付着物量を横軸に、各検出条件で撮像した画像の輝度値を縦軸にして、各基準サンプルを第１の検出条件で撮像した場合の付着物量と輝度値の相関関係、ならびに付着物量および輝度値の下限値、上限値および適正範囲が示されている。同様にして、各基準サンプルを第２の検出条件で撮像した場合の付着物量と輝度値および換算輝度値の相関関係、ならびに付着物量、輝度値および換算輝度値の下限値、上限値および適正範囲が、それぞれ示されている。また、基準サンプルＡ～Ｇを黒丸でプロットした左横には、それぞれの基準サンプル第１および第２の検出条件で撮像した際の輝度値および／または換算輝度値が示されている。

　具体的には、第１の検出条件の光量が、第２の検出条件の光量の４倍あり、第１の検出条件の関係情報における輝度値の適正範囲が５０～２００で、第２の検出条件の関係情報における輝度値の適正範囲が５０～２００である場合、第２の検出条件で撮像された画像の実際の輝度値の４倍の値を、第１の検出条件で撮像された画像の輝度に相当する換算輝度値とする。つまり、第２の検出条件の関係情報における輝度値の適正範囲５０～２００を、第１の検出条件で撮像された画像の輝度に相当する換算輝度値２００～８００として扱う。なお、本発明を適用する上で、エネルギー強度の一類型として輝度値を用いる場合、それに対応するように換算エネルギー強度は、「換算輝度値」と呼ぶ。つまり、換算輝度値は、本発明に係る換算エネルギー強度の一類型である。

　より具体的には、第２の検出条件の関係情報における輝度値が適正範囲にある基準サンプルＤ～Ｇの輝度値が６６，１００，１３３，１８２なので、それぞれの数値が４倍されて、換算輝度値が２６４，４００，５３２，７２８として扱われる。一方、第１の検出条件の関係情報における輝度値が適正範囲にある基準サンプルＡ～Ｃについては、そのままの輝度値：７０，１３０，１８０で取り扱われる。

　そして、予め準備した付着物量が既知の品種の基準サンプルＡ～Ｇに対して、適正範囲にある輝度値または換算輝度値との紐付けをして、一元化された「一元化関係情報」として記憶部５に記憶しておく。

　なお、上述では、一元化関連情報が一直線（つまり、一次式で定義が可能）として説明を行っているが、実際には一次関数による近似ができない場合がある。その様な場合は、多次関数やその他の近似式にて、一元化関連情報を定義しても良い。或いは、一元化関連情報は、ルックアップテーブルや線形補間などにて定義しても良い。

　このとき、第１の検出条件と第２の検出条件とで、関係情報や適正範囲が正比例的に対応する関係に無くても、第１領域付着物量と第２領域付着物量を個別に正しく算出して、全体としての付着物量を正しく算出することができる。具体的には、従来技術（例えば、特許文献３）の手法を用いた場合であれば、輝度比の計算で誤差が生じていた（例えば、基準サンプルＣでの輝度比Ｐを計算すると、１８０÷４７＝約３．８となってしまい、本来設定すべき換算のための輝度比４と異なる）が、本発明を適用すればこの様な誤差も生じない。さらに、第１及び第２の検出条件の相関関係が各々保たれた状態で一元化関連情報として定義されているため、複数の検出条件があったとしても関係情報の取り扱いは１つのみで良く、付着物量の算出を迅速に行うことができるので、好ましい。

［バリエーション］
　上述の付着物量の測定装置１は、上記構成に加え、他品種関係情報生成部７をさらに加えた構成としても良い。
図６は、本発明を具現化する別の形態の一例の全体を示す概略図であり、本発明に係る付着物量の測定装置１Ｂの概略を示すものである。

　付着物量の測定装置１Ｂは、図１を用いて上述した付着物量の測定装置１の変形例である。本発明に係る付着物量の測定装置１Ｂは、光源２と、検出部３と、検出条件切替部４と、記憶部５と、付着物量算出部６と、他品種関係情報生成部７を備えて構成されている。なお、付着物量の測定装置１Ｂは、付着物量の測定装置１と同様に制御処理部ＣＮを備え、制御処理部ＣＮの一部として検出条件切替部４、記憶部５、付着物量算出部６ならびに、他品種関係情報生成部７が備えられている。

　他品種関係情報生成部７は、先に登録されている付着物についての前記関係情報と、これから登録しようとする付着物の付着物量と、当該付着物量に対するエネルギー強度の代表値に基づいて、当該これから登録しようとする付着物に対する前記関係情報を生成するものである。

　図７は、本発明を具現化する別の形態の一例における他品種関係情報の算出イメージを示す、イメージ図である。

　記憶部５には、既存の付着物（例えば、品種Ｐ，Ｑ）について、それぞれ一元化関連情報が登録されている。

　他品種関係情報生成部７では、既存の品種Ｐまたは品種Ｑの一元化関連情報における付着物量と輝度値または換算輝度との相関関係を参考にして、既存の品種とは異なる他の品種（つまり、新品種）の一元化関連情報を算出する。

　具体的には、これから関係情報を登録しようとする新品種の基準サンプルＸの付着物量と、基準サンプルＸを撮像した画像の換算輝度値が近い、品種Ｐの一元化関係情報に基づいて、新品種の一元化関係情報を算出する。このとき、基準サンプルＸの付着物量と同等の付着物量が、品種Ｐの一元化関係情報においてどれくらいの換算輝度値となるかを算出する。そして、この値と、基準サンプルＸを撮像した画像の換算輝度値と比率を算出する。そして、この比率を、品種Ｐの一元化関係情報にあてはめ、新品種の一元化関係情報の算出（つまり、生成）を行う。この比率を用いた新品種の関係情報生成は、既存の品種の一元化関連情報が、一次式や多次関数のほか、ルックアップテーブルなどであっても適用できる。

　この様にすることで、新たな測定対象となる新品種の関係情報に必要な、単位面積あたりの付着物の質量と検出部で検出されるエネルギー強度との相関関係を求め直す手間が省ける。また、既存の一元化関係情報に含まれる付着物量と輝度値（エネルギー強度の一類型）の相関関係を流用して、新品種での輝度値の代表値を測定すれば、新品種用の一元化関係情報が容易に生成できる。

［検出条件切替部のバリエーション］
　上述では、白色光２３の光量の切り替えにより、検出条件を切り替える構成を例示したが、これに限らず、撮像カメラ３０の検出感度など（つまり、他の検出条件）のいずれか、又は複数の検出条件を切り替える構成であっても良い。また、これら検出条件の切り替えは、制御処理部ＣＮにより行う構成であっても良いが、手作業により切り替えを行っても良い。なお、検出条件を手動で切り替える場合、どの検出条件に設定したかを、制御処理部ＣＮに通知したり、把握したりできる構成としておく。

［光源のバリエーション］
　上述では、光エネルギーの一類型として、白色光２３を例示して詳細な説明をした。しかし、検出部３として一般的な撮像カメラ３０（つまり、可視光領域に受光感度があるもの）を用いる場合、白色光２３に代えて、赤色、黄色、緑色、青色など、可視光領域内の特定範囲の波長成分の光であっても良い。

　また、光源２の一類型として、ＬＥＤモジュールを備えた照明ユニット２０を例示したが、ＬＥＤに限らず、他の光源を用いても良い。例えば、他の光源として、レーザダイオードやレーザ光源、蛍光灯や、白熱電球、ハロゲン照明、メタルハライド照明、水銀灯照明などを用いても良い。また、これらの光源に、特定の波長帯域の光を通過させつつ他の波長帯域の光を減衰させるフィルタなどを組み合わせて用いても良い。

　なお上述では、光エネルギーとして付着物を検出するための照明光を例示し、放出エネルギーとして付着物から放出された光を例示し、エネルギー強度として撮像カメラ３０で撮像された画像における輝度値を例示して、付着物量の測定について説明した。

　この様な構成とすることで、安価で入手可能な光源、撮像カメラ、画像処理装置などを用いて、付着物量の測定装置を構成できるため好ましい。

［別の形態］
　なお上述では、光源２から照射される光エネルギーと同じ性質のエネルギーが、付着物の表面で反射または散乱する形態を示した。しかし、本発明の具現化においては、上述の形態に限らず、下述のような形態であっても良い。

　例えば、付着物が蛍光発光特性示す物質の場合、光エネルギーと放出エネルギーが、異なる波長帯域の光である構成とする。具体的には、付着物が励起光を吸収することで、当該付着物の表面または内部でエネルギー変換され、当該励起光とは異なる波長成分の光（例えば、可視光や近赤外光）を発する特性（つまり、蛍光発光特性）を備えたものであれば、光エネルギーとして付着物を蛍光発光させるための励起光を用い、放出エネルギーとして付着物が蛍光発光した波長成分の光を用いる。

　より具体的には、光源２として、上述の照明ユニット２０に代えて、励起光照射ユニットを備えた構成とする。一方、検出部３として、上述の撮像カメラ３０に代えて、蛍光撮像カメラを備えた構成とする。

　励起光照射ユニットは、検査対象領域に向けて紫外線を照射するものであり、ＵＶ－ＬＥＤ照明、紫外レーザ、水銀灯照明やメタルハライド照明とＵＶ透過フィルタを組み合わせたもの等で構成する。一方、蛍光撮像カメラは、付着物が蛍光発光した波長成分の光を撮像するものであり、上述の撮像カメラ３０の構成に蛍光観察フィルタを組み合わせたもの等で構成する。蛍光観察フィルタは、励起光成分を減衰させ、蛍光発光の波長成分を通過させるものである。

　この様な構成とすることで、付着物が付着している検査対象領域が反射率の高い部材で構成されていたとしても、付着物から放出される光の波長成分（つまり、検出対象成分）と、付着物の無い検査対象領域から放出される反射光や散乱光の波長成分（つまり、ノイズ成分）とが異なるため、低ノイズ（つまり、高コントラスト）の画像を取得して、付着物量の測定を高精度に行うことができるため、好ましい。また、一般的に入手可能な光源、撮像カメラ、画像処理装置などを用いて、付着物量の測定装置を構成できるため好ましい。

　また、付着物が、光源から照射された光エネルギーを吸収し、付着物の表面または内部でエネルギー変換されて、当該光エネルギーとは異なる性質の放出エネルギーを放出する特性を備えたものであれば、本発明に係る付着物量の測定装置は、当該放出エネルギーを検出部３で検出する構成とする。

　この場合、検出部３は、上述の撮像カメラ３０等に代えて、サーモパイル、熱電対アレイ、焦電素子、ボロメータ、半導体素子などの赤外線検出器により熱エネルギーを検出し、電気信号として出力する構成としても良い。

　そうすることで、可視光や蛍光発光成分の光を撮像するだけでは付着物量の違いに対応した輝度値の変化が把握しづらい（つまり、正しい付着物量の測定が出来ない）付着物であっても、付着物量の違いに対応した熱エネルギー（光エネルギーとは異なる性質の、放出エネルギーの一類型）のエネルギー強度を検出することで、付着物量の測定ができるので、好ましい。

　なお、上述した各形態において、各検出条件の関係情報は、実際に用いる光エネルギーや放出エネルギーに対応させて、予め基準サンプルを用いて定義しておくことは言うまでもない。

［検出条件のバリエーション（３段階以上）］
　また、上述では説明の便宜上、本願発明を具現化しうる最小限の２段階（つまり、低濃度用、高濃度用）の検出条件を例示して説明をしたが、３段階（つまり、低濃度用、中濃度用、高濃度用）の検出条件を設定して、それぞれの検出条件の関係情報を定義し、これら関係情報を記憶部５に記憶する構成であっても良い。この場合、上述と同様に付着物量の基準となる基準サンプルを用いて、付着物量と各検出条件で撮像した画像の輝度値または換算輝度値との相関関係を紐付ける。そして、それぞれの検出条件での撮像（つまり、画像取得）ならびに付着物量の算出を行う。そうすることで、広範囲の粒径、密度または濃度の付着物に対して、付着物量の測定が可能となる。また、中濃度の付着物量に対して、２段階の検出条件を用いる形態では高濃度用の検出条件の関係情報を用いて測定していたものが、中濃度用の検出条件の関係情報を用いることで付着物量に対する輝度値の分解能が向上し、高精度な測定が可能となるので好ましい。

　或いは、本願発明を具現化する上で、４段階またはそれ以上の検出条件の関係情報を定義し、それぞれの検出条件での撮像（つまり、画像取得）ならびに付着物量の算出を行っても良い。

　また、本願発明を具現化しうる最小限の２段階（つまり、低濃度用、高濃度用）に、より高濃度側を加えて３段階以上の検出条件を設定した構成としても良い。

　　　１　付着物量の測定装置
　　　２　光源
　　　３　検出部
　　　４　検出条件切替部
　　　５　記憶部
　　　６　付着物量算出部
　　　７　他品種関係情報生成部
　　２０　照明ユニット
　　２１　ＬＥＤ照明
　　２３　白色光
　　３０　撮像部
　　３１　レンズ
　　３３　撮像カメラ
　　３５　付着物から放出された光
　Ａ～Ｇ　基準サンプル（ある品種用）
　　　Ｘ　基準サンプル（新品種用）

Claims (7)

1. 　検査対象領域に付着した付着物の付着物量を測定する装置であって、
   　前記検査対象領域に向けて光エネルギーを照射する光源と、
   　前記検査対象領域に付着した付着物から放出する放出エネルギーを検出する検出部と、
   　前記光源から照射する前記光エネルギーの量および前記検出部で検出する前記放出エネルギーの検出感度のうち少なくとも一方に関する検出条件を切り替える検出条件切替部と、
   　単位面積あたりの前記付着物の質量とエネルギー強度との相関関係が関連付けられた関係情報が、前記検出条件毎に記憶された記憶部と、
   　前記検出部で検出した異なる検出条件の前記放出エネルギーの検出結果に基づいて、
   第１の検出条件で検出された前記放出エネルギーの検出結果におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と当該第１の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第１領域付着物量として算出し、
   前記第１の検出条件で検出されたエネルギー強度が適正範囲にない領域に対応する領域であって、第２の検出条件で検出された前記放出エネルギーの検出結果におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と当該第２の検出条件に対応する関係情報に基づく付着物量を、第２領域付着物量として算出し、
   前記第１領域付着物量に前記第２領域付着物量を加えて前記付着物量の算出を行う、付着物量算出部を備えた
   ことを特徴とする、付着物量の測定装置。
2. 　前記付着物量算出部は、
   前記第１の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が当該第１の検出条件における適正範囲にあるか否か、
   前記第２の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が当該第２の検出条件における適正範囲にあるか否か、
   の判定処理について、前記検出部で検出された画像を構成する画素単位で行う
   ことを特徴とする、請求項１に記載の付着物量の測定装置。
3. 　前記検出条件毎に記憶されている複数の関係情報は、前記第１の検出条件の関係情報におけるエネルギー強度を基準として、前記第２の検出条件の関係情報におけるエネルギー強度が当該第１の検出条件の関係情報におけるエネルギー強度に相当する換算エネルギー強度に換算されて、互いに補完し合うように一元化された一元化関連情報として記憶されており、
   　前記付着物量算出部では、
   前記検出部で検出された検出条件の異なる画像に基づいて、
   前記第１の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該エネルギー強度と前記一元化関連情報に基づく付着物量を、第１領域付着物量として算出し、
   前記第１の検出条件で検出されたエネルギー強度が適正範囲にない領域に対応する領域であって、前記第２の検出条件で検出された画像におけるエネルギー強度が適正範囲にある領域については、当該第２の検出条件におけるエネルギー強度を前記第１の検出条件におけるエネルギー強度に換算した換算エネルギー強度と前記一元化関連情報に基づく付着物量を、第２領域付着物量として算出し、
   前記第１領域付着物量に前記第２領域付着物量を加えて前記付着物量の算出を行う
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の付着物量の測定装置。
4. 　前記記憶部には、前記関係情報が前記付着物の品種毎に記憶されており、
   　先に登録されている付着物についての前記関係情報と、これから登録しようとする付着物の付着物量と、当該付着物量に対するエネルギー強度の代表値に基づいて、当該これから登録しようとする付着物に対する前記関係情報を生成する、他品種関係情報生成部をさらに備えた
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の付着物量の測定装置。
5. 前記光エネルギーは、前記付着物を検出するための照明光であり、
   前記放出エネルギーは、前付着物から放出された光であり、
   前記エネルギー強度は、前記検出部で検出された画像における輝度値である
   ことを特徴とする、請求項１～４に記載の付着物量の測定装置。
6. 　前記放出エネルギーは、前記光源から照射された光エネルギーが前記付着物に吸収されてエネルギー変換されて放出されたものである
   ことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の付着物量の測定装置。
7. 前記光エネルギーは、前記付着物を蛍光発光させるための励起光であり、
   前記放出エネルギーは、前記付着物が蛍光発光した波長成分の光である
   ことを特徴とする、請求項６に記載の付着物量の測定装置。

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