(57)【要約】【課題】オートフォーカス処理の実行に要する時間を考慮しながら、オートフォーカス処理の条件を適宜設定可能な撮像システムを提供する。【解決手段】撮像システムは、撮像装置と、焦点位置を変化させたときの、撮像装置によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、対象物に合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理を実行するＡＦ処理手段と、表示装置に表示された設定画面への入力情報に従って、ＡＦ処理条件を設定するための設定手段とを備える。設定手段は、ＡＦ処理条件に従って実行されるＡＦ処理に要する処理時間を設定画面に表示させることにより、入力情報の入力を支援する。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点位置が所定範囲で可変である撮像装置と、
前記焦点位置を変化させたときの、前記撮像装置によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、対象物に合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理を実行するためのオートフォーカス処理手段と、
表示装置に表示された設定画面への入力情報に従って、前記オートフォーカス処理の処理条件を設定するための設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記処理条件に従って実行される前記オートフォーカス処理に要する処理時間を前記設定画面に表示させることにより、前記入力情報の入力を支援する、撮像システム。
【請求項２】
前記処理条件は、前記撮像装置の露光時間、前記所定範囲のうちの前記合焦位置の探索範囲、前記焦点位置の変化幅、前記焦点位置の探索方向、および前記合焦度の算出対象となる画像領域の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記オートフォーカス処理は、
前記焦点位置を第１変化幅ずつ変化させながら、前記合焦度が閾値を超える第１焦点位置を探索する第１探索処理と、
前記第１焦点位置から前記第１変化幅よりも小さい第２変化幅ずつ前記焦点位置を変化させながら、前記合焦度が極大を示す第２焦点位置を前記合焦位置として探索する第２探索処理とを含み、
前記処理条件は、前記第１変化幅を含む、請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記設定手段は、
前記焦点位置と前記合焦度との関係を示す図形を前記設定画面に表示させ、
前記閾値を前記入力情報として受けると、前記図形において前記合焦度が前記閾値を連続して超える前記焦点位置の幅に基づいて前記第１変化幅を設定する、請求項３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記第１探索処理は、連続して合焦度が前記閾値を超える焦点位置の集合が複数探索された場合に、当該複数の集合のうち、前記焦点位置の探索方向の上流側から指定番号目の集合に属する焦点位置を第１焦点位置として選択する処理を含み、
前記処理条件は、前記探索方向および前記指定番号を含む、請求項３に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記設定手段は、前記焦点位置と前記合焦度との関係を示す図形を前記設定画面に表示させ、
前記図形は、前記合焦度が前記閾値を超える前記焦点位置の複数の区域を有し、
前記設定手段は、前記複数の区域のうち指定された区域に基づいて前記指定番号を設定する、請求項５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記関係は、前記焦点位置を前記所定範囲内で前記第２変化幅ずつ変化させるスキャン処理によって取得され、
前記撮像システムは、前記スキャン処理に要したスキャン時間に基づいて前記処理時間を算出するための算出手段をさらに備える、請求項４または６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記処理条件は、前記合焦度の算出対象となる画像領域を含み、
前記設定手段は、
前記撮像装置によって撮像されたサンプル画像を前記設定画面に表示させ、
前記サンプル画像上の指定領域を示す領域情報を前記入力情報として受け、
前記領域情報に基づいて、前記合焦度の算出対象となる画像領域を設定する、請求項２に記載の撮像システム。
【請求項９】
請求項１から８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像システムおよび設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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処理が知られている。たとえば特開２０１８−８４７０１号公報（特許文献１）には、オートフォーカス処理を実行する際に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているように、フォーカスレンズを移動させる範囲などのオートフォーカス処理の条件（以下、「ＡＦ処理条件」という）を変更した場合、オートフォーカス処理の実行に要する時間（以下、「ＡＦ処理時間」という）が変化する。ＡＦ処理時間は、被写体の画像を得るまでの時間に大きく影響する。特に、多数の製品を順次撮像し、画像に基づいて検査するシステムでは、検査時間をなるべく短くする必要がある。そのため、ＡＦ処理時間を考慮しながら、ＡＦ処理条件を適宜設定することが望まれる。しかしながら、作業者は、ＡＦ処理条件とＡＦ処理時間との関係を詳細に把握していない。そのため、作業者は、ＡＦ処理条件を変更したときにＡＦ処理時間がどの程度変わるのかを理解できない。
【０００５】
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、オートフォーカス処理の実行に要する時間を考慮しながら、オートフォーカス処理の条件を適宜設定可能な撮像システムおよび設定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一例によれば、撮像システムは、焦点位置が所定範囲で可変である撮像装置と、オートフォーカス処理手段と、設定手段とを備える。オートフォーカス処理手段は、焦点位置を変化させたときの、撮像装置によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、対象物に合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理を実行する。設定手段は、表示装置に表示された設定画面への入力情報に従って、オートフォーカス処理の処理条件を設定する。設定手段は、処理条件に従って実行されるオートフォーカス処理に要する処理時間を設定画面に表示させることにより、入力情報の入力を支援する。
【０００７】
この開示によれば、オートフォーカス処理に要する処理時間が設定画面に表示される。これにより、作業者は、オートフォーカス処理に要する処理時間を考慮しながら、処理条件を適宜設定できる。
【０００８】
上述の開示において、処理条件は、撮像装置の露光時間、所定範囲のうちの合焦位置の探索範囲、焦点位置の変化幅、焦点位置の探索方向、および合焦度の算出対象となる画像領域の少なくとも１つを含む。
【０００９】
オートフォーカス処理に要する処理時間は、露光時間、探索範囲、焦点位置の変化幅、探索方向、および合焦度の算出対象となる画像領域に依存して変動する。そのため、この開示によれば、オートフォーカス処理に要する処理時間を考慮しながら、これらの条件の少なくとも１つを設定できる。
【００１０】
上述の開示において、オートフォーカス処理は、第１探索処理と第２探索処理とを含む。第１探索処理は、焦点位置を第１変化幅ずつ変化させながら、合焦度が閾値を超える第１焦点位置を探索する処理である。第２探索処理は、第１焦点位置から第１変化幅よりも小さい第２変化幅ずつ焦点位置を変化させながら、合焦度が極大を示す第２焦点位置を合焦位置として探索する処理である。処理条件は、第１変化幅を含む。
【００１１】
この開示によれば、オートフォーカス処理に要する処理時間を考慮しながら、第１探索処理における第１変化幅を適宜設定できる。
【００１２】
上述の開示において、設定手段は、焦点位置と合焦度との関係を示す図形を設定画面に表示させ、閾値を入力情報として受けると、図形において合焦度が閾値を連続して超える焦点位置の幅に基づいて第１変化幅を設定する。
【００１３】
この開示によれば、作業者は、焦点位置と合焦度との関係を示す図形と閾値との関係を確認しながら、第１変化幅を適宜設定できる。
【００１４】
上述の開示において、第１探索処理は、連続して合焦度が閾値を超える焦点位置の集合が複数探索された場合に、当該複数の集合のうち、焦点位置の探索方向の上流側から指定番号目の集合に属する焦点位置を第１焦点位置として選択する処理を含む。処理条件は、探索方向および指定番号を含む。
【００１５】
この開示によれば、オートフォーカス処理に要する処理時間を考慮しながら、第１探索処理における探索方向および指定番号を適宜設定できる。
【００１６】
上述の開示において、設定手段は、焦点位置と合焦度との関係を示す図形を設定画面に表示させる。図形は、合焦度が閾値を超える焦点位置の複数の区域を有する。設定手段は、複数の区域のうち指定された区域に基づいて指定番号を設定する。
【００１７】
この開示によれば、連続して合焦度が閾値を超える焦点位置の集合が複数探索された場合であっても、作業者は、図形を確認しながら、検査対象箇所に応じた指定番号を設定できる。
【００１８】
上述の開示において、焦点位置と合焦度との関係は、焦点位置を所定範囲内で第２変化幅ずつ変化させるスキャン処理によって取得される。撮像システムは、スキャン処理に要したスキャン時間に基づいて処理時間を算出するための算出手段をさらに備える。
【００１９】
この開示によれば、スキャン処理に要するスキャン時間に基づいて処理時間が算出される。これにより、実状に即した処理時間を設定画面に表示させることができる。
【００２０】
上述の開示において、処理条件は、合焦度の算出対象となる画像領域を含む。設定手段は、撮像装置によって撮像されたサンプル画像を設定画面に表示させ、サンプル画像上の指定領域を示す領域情報を入力情報として受け、領域情報に基づいて、合焦度の算出対象となる画像領域を設定する。
【００２１】
この開示によれば、作業者は、サンプル画像を確認しながら、検査対象箇所に応じて、合焦度の算出対象となる画像領域を適宜設定できる。
【００２２】
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、上記の設定手段を備える。この開示によっても、作業者は、オートフォーカス処理に要する処理時間を考慮しながら、処理条件を適宜設定できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、オートフォーカス処理の実行に要する時間を考慮しながら、オートフォーカス処理の条件を適宜設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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】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３】合焦位置の探索方法を説明するための模式図である。
【図４】焦点位置が可変のレンズモジュールの構成の一例を示す図である。
【図５】焦点位置が可変のレンズモジュールの構成の別の例を示す図である。
【図６】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７】設定装置のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【図８】第２の探索方法における１段階目の探索処理を説明する図である。
【図９】第２の探索方法における２段階目の探索処理の一例を説明する図である。
【図１０】第２の探索方法における２段階目の探索処理の他の例を説明する図である。
【図１１】２段階目の探索処理の起点の決定方法を説明する図である。
【図１２】第４の探索方法の１段階目の探索処理で探索された複数の焦点位置の一例を示す図である。
【図１３】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１４】複数のピークを含む合焦度波形の一例を示す図である。
【図１５】第４の探索方法における探索方向と指定番号との設定方法を説明する図である。
【図１６】ワークＷの像を含む画像の一例を示す図である。
【図１７】第１および第３の探索方法に対応する設定画面の一例を示す図である。
【図１８】第２および第４の探索方法に対応する設定画面の一例を示す図である。
【図１９】焦点位置の変化幅Δｆ１の設定方法を説明する図である。
【図２０】変化幅Δｆ１と最小変化幅Δｆ０との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
§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。
【００２７】
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。撮像システム１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の検査対象箇所を撮像し、得られた画像を用いて検査対象箇所の外観検査を行なう。外観検査では、検査対象箇所の傷、汚れ、異物の有無、寸法などが検査される。
【００２８】
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上の所定位置に所定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。
【００２９】
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、設定装置４０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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
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、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１８とを含む。
【００３２】
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の表面で反射し、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、フォーカス調節部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。フォーカス調節部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。
【００３５】
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。
【００３６】
撮像素子１３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの光電変換素子であり、レンズモジュール１２を介してワークＷからの光を受けることによって画像信号を生成する。
【００３７】
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、レジスタ１５が記憶する命令に従って、シャッターを露光時間だけ開閉し、画像データ（以下、単に「画像」という）を生成する。
【００３８】
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のフォーカスを調節する。具体的には、レンズ制御部１６は、レンズモジュール１２の焦点位置が命令に応じた位置になるように、フォーカス調節部１２ｅを制御する。フォーカス調節部１２ｅは、レンズ制御部１６の制御により、レンズモジュール１２の焦点位置を調節する。
【００３９】
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の位置を調節してもよい。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の位置を調節すればよい。なお、この実施の形態では、ズームの調節は必須ではない。
【００４０】
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、撮像指示を画像処理装置２０から受信する。通信Ｉ／Ｆ部１８は、撮像素子制御部１４によって生成された画像を画像処理装置２０に送信する。
【００４１】
図１に戻って、ＰＬＣ３０は、画像処理装置２０に接続され、画像処理装置２０を制御する。例えばＰＬＣ３０は、ワークＷがステージ９０上に載置されたタイミングで、画像処理装置２０に対して検査指令を出力する。
【００４２】
画像処理装置２０は、撮像装置１０から画像を取得し、取得した画像に対する画像処理を行なう。画像処理装置２０は、指令生成部２１と、合焦度算出部２２と、探索部２３と、検査部２４と、記憶部２３０と、通信部２５とを含む。
【００４３】
指令生成部２１は、ＰＬＣ３０からの検査指令を受けて、撮像装置１０に撮像指令（撮像トリガ）を生成する。このとき、指令生成部２１は、記憶部２３０が記憶する処理条件データで示されるＡＦ処理条件に従って撮像するように撮像指令を生成する。具体的には、指令生成部２１は、ＡＦ処理条件に従って、探索範囲において焦点位置を変化幅ずつ変化させ、各焦点位置の画像を撮像装置１０から受けるように、撮像指令を生成する。すなわち、指令生成部２１は、探索範囲の起点に対応する焦点位置を指定した撮像指令を生成した後、変化幅ずつ変化させた焦点位置を指定した撮像指令を順次生成する。
【００４４】
なお、指令生成部２１は、探索範囲の起点に対応する焦点位置を指定した撮像指令を生成する前に、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲の起点に移動させる移動指令を生成してもよい。移動指令を受けた撮像装置１０では、レンズ制御部１６は、移動指令に従って、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲の起点に移動させる。移動指令は、例えば、（１）ワークＷの品種の切り替え時、（２）ワークＷの検査画像の撮像終了時、（３）ワークＷの検査終了時、（４）ステージ９０上の所定位置に次のワークＷが搬送された時（ワーク検出時）に生成される。ただし、移動指令は、（１）および（２）のタイミングで生成されることが好ましい。もしくは、移動指令は、（１）および（３）のタイミングで生成されることが好ましい。これにより、次のワークＷをステージ９０上の所定位置に搬送する処理と並行して、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲の起点に移動させることができ、複数のワークＷに対する検査時間を短縮できる。
【００４５】
合焦度算出部２２は、撮像装置１０から受けた画像に対して、合焦度を算出する。合焦度とは、対象物に対して焦点がどの程度合っているかを表す度合いであり、公知の種々の方法を用いる算出される。たとえば、合焦度算出部２２は、画像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合焦度として算出する。このような合焦度は、画像の明暗差に依存した値を示す。
【００４６】
探索部２３は、ワークＷの検査対象箇所に合焦する焦点位置である合焦位置を探索する。具体的には、探索部２３は、探索範囲内の各焦点位置に対応する画像の合焦度を合焦度算出部２２から取得する。探索部２３は、取得した合焦度がピークとなる焦点位置を合焦位置として決定する。「合焦する」とは、ワークＷの検査対象箇所の像が撮像素子１３の撮像面１３ａ（図２参照）に結像することを意味する。探索部２３は、レンズモジュール１２の焦点位置が合焦位置であるときの画像を検査画像として特定する。
【００４７】
指令生成部２１、合焦度算出部２２および探索部２３は、撮像装置１０のレンズ制御部１６と協働して、焦点位置を変化させたときの、撮像装置１０によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、対象物に合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理を実行する。指令生成部２１、合焦度算出部２２および探索部２３は、記憶部２３０が記憶する処理条件データ２３２に従った処理を実行する。
【００４８】
検査部２４は、検査画像に基づいてワークＷを検査し、検査結果を出力する。具体的には、検査部２４は、検査画像に対して予め登録された画像処理を施すことにより、ワークＷを検査する。検査部２４は、公知の技術を用いて検査を行なえばよい。
【００４９】
記憶部２３０は、各種のデータ、プログラム等を記憶する。具体的には、記憶部２３０は、処理条件データ２３２を記憶する。処理条件データ２３２は、レンズモジュール１２の焦点位置を変化させたときの、撮像装置１０によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、ワークＷに合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理の条件（ＡＦ処理条件）を示す。処理条件データ２３２は、設定装置４０によって生成される。
【００５０】
通信部２５は、撮像装置１０、設定装置４０およびＰＬＣ３０との間でデータの送受信を行なう。例えば、通信部２５は、検査部２４による検査結果をＰＬＣ３０に送信する。
【００５１】
設定装置４０は、設定画面への入力情報に従って、ＡＦ処理条件を設定する。図１に示されるように、設定装置４０は、入力装置４１と、表示装置４２と、条件設定部４３と、時間算出部４４と、通信部４５とを備える。
【００５２】
入力装置４１は、キーボードやマウスなどで構成され、作業者からの入力情報を受け付ける。表示装置４２は、ディスプレイ、各種インジケータなどで構成され、各種情報を表示する。
【００５３】
条件設定部４３は、ＡＦ処理条件を設定するための設定画面を表示装置４２に表示させ、設定画面への入力情報に従ってＡＦ処理条件を設定する。
【００５４】
時間算出部４４は、ＡＦ処理条件に従って実行されるオートフォーカス処理に要する時間（ＡＦ処理時間）を算出する。時間算出部４４は、ＡＦ処理条件とＡＦ処理時間との関係を示す相関情報を予め記憶しておき、当該相関情報に基づいてＡＦ処理時間を算出すればよい。条件設定部４３は、時間算出部４４によって算出されたＡＦ処理時間を設定画面に表示させることにより、設定画面への入力情報の入力を支援する。
【００５５】
通信部４５は、画像処理装置２０との間でデータの送受信を行なう。例えば、通信部４５は、条件設定部４３によって設定されたＡＦ処理条件を示す処理条件データ２３２を画像処理装置２０に送信する。
【００５６】
このように、条件設定部４３は、ＡＦ処理時間を設定画面に表示させることにより、入力情報の入力を支援する。これにより、作業者は、ＡＦ処理時間を考慮しながら、ＡＦ処理条件を適宜設定できる。
【００５７】
§２  具体例
＜Ａ．レンズモジュールの構成例＞
図３は、合焦位置の探索方法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。
【００５８】
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の検査対象箇所の表面に合焦した画像を撮像することができる。
【００５９】
ワークＷの検査対象箇所の高さの個体差に応じて、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、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆが調節される。レンズモジュール１２の焦点位置Ｆを調節する方法には、以下の方法（Ａ）および方法（Ｂ）がある。
【００６０】
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。
【００６１】
方法（Ｂ）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）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。
【００６２】
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。
【００６３】
図４は、焦点位置が可変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。
【００６４】
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、フォーカス調節部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。
【００６５】
レンズ制御部１６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を変化させる。レンズ１２ａは、図示しないモータの駆動量に応じて移動する。モータの最小駆動量は、モータの性能等によって予め定められる。そのため、レンズモジュール１２の焦点位置Ｆの最小変化幅Δｆ０は、モータの最小駆動量に応じて定められる。
【００６６】
図４では、１枚のレンズ１２ａの例が示されている。通常では、フォーカス調節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。
【００６７】
図５は、焦点位置が可変のレンズモジュール１２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。
【００６８】
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８０と、電極８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂと、絶縁体８５ａ，８５ｂと、絶縁層８６ａ，８６ｂとを含む。
【００６９】
透光性容器８０内の密閉空間には、水などの導電性液体８１と、油などの絶縁性液体８２とが充填される。導電性液体８１と絶縁性液体８２とは混合せず、互いに屈折率が異なる。
【００７０】
電極８３ａ，８３ｂは、絶縁体８５ａ，８５ｂと透光性容器８０との間にそれぞれ固定され、導電性液体８１中に位置する。
【００７１】
電極８４ａ，８４ｂは、導電性液体８１と絶縁性液体８２との界面の端部付近に配置される。電極８４ａと導電性液体８１および絶縁性液体８２との間には絶縁層８６ａが介在する。電極８４ｂと導電性液体８１および絶縁性液体８２との間には絶縁層８６ｂが介在する。電極８４ａと電極８４ｂとは、レンズ１２ａの光軸に対して対称な位置に配置される。
【００７２】
図５に示す構成において、フォーカス調節部１２ｅは、電圧源１２ｅ１と、電圧源１２ｅ２とを含む。電圧源１２ｅ１は、電極８４ａと電極８３ａとの間に電圧Ｖａを印加する。電圧源１２ｅ２は、電極８４ｂと電極８３ｂとの間に電圧Ｖｂを印加する。
【００７３】
電極８４ａと電極８３ａとの間に電圧Ｖａを印加すると、導電性液体８１は、電極８４ａに引っ張られる。同様に、電極８４ｂと電極８３ｂとの間に電圧Ｖｂを印加すると、導電性液体８１は、電極８４ｂに引っ張られる。これにより、導電性液体８１と絶縁性液体８２との界面の曲率が変化する。導電性液体８１と絶縁性液体８２との屈折率が異なるため、導電性液体８１と絶縁性液体８２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。
【００７４】
導電性液体８１と絶縁性液体８２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、レンズ制御部１６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。
【００７５】
レンズモジュール１２の焦点位置Ｆの最小変化幅Δｆ０は、電圧Ｖａ，Ｖｂの最小変化幅に応じて定められる。
【００７６】
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８１と絶縁性液体８２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８１と絶縁性液体８２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。
【００７７】
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を変化させる。
【００７８】
＜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、図１に示す記憶部２３０としてのメインメモリ２３４およびハードディスク２３６と、カメラインターフェース２１６と、入力インターフェース２１８と、表示コントローラ２２０と、ＰＬＣインターフェース２２２と、通信インターフェース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。
【００７９】
ＣＰＵ２１０は、ハードディスク２３６に格納されたプログラム（コード）をメインメモリ２３４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、合焦度算出部２２、探索部２３および検査部２４は、ＣＰＵ２１０が制御プログラム２３８を実行することにより実現される。
【００８０】
メインメモリ２３４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２３６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２３６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２３０は、メインメモリ２３４およびハードディスク２３６によって構成される。なお、ハードディスク２３６に加えて、あるいは、ハードディスク２３６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。
【００８１】
カメラインターフェース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ース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ース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ース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２３４へ転送する。また、カメラインターフェース２１６は、ＣＰＵ２１０が発生した内部コマンドに従って、撮像装置１０に対して撮像指令を送る。
【００８２】
入力インターフェース２１８は、ＣＰＵ２１０と入力装置２４０との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ２２０は、表示装置２５０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。
【００８３】
ＰＬＣインターフェース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インターフェース２２２は、ＰＬＣ３０からの制御指令をＣＰＵ２１０へ伝送する。
【００８４】
通信インターフェース２２４は、ＣＰＵ２１０と設定装置４０との間のデータ伝送を仲介する。通信インターフェース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、通信インターフェース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。
【００８５】
図１に示す通信部２５は、カメラインターフェース２１６、ＰＬＣインターフェース２２２および通信インターフェース２２４によって実現される。
【００８６】
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。
【００８７】
＜Ｃ．設定装置のハードウェア構成＞
図７は、設定装置のハードウェア構成を表わすブロック図である。図７を参照して、設定装置４０は、主たる構成要素として、プログラムを実行するＣＰＵ（プロセッサ）４０１と、データを不揮発的に格納するＲＯＭ（Read Only Memory）４０２と、ＣＰＵ４０１によるプログラムの実行により生成されたデータ、又は入力装置４１を介して入力されたデータを揮発的に格納するＲＡＭ４０３と、データを不揮発的に格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）４０４と、作業者の入力情報を受ける入力装置４１と、表示装置４２と、駆動装置４０８と、通信ＩＦ４０９とを含む。各構成要素は、相互にデータバス４１０によって接続されている。駆動装置４０８には、記録媒体４３０が装着される。
【００８８】
設定装置４０における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ４０１により実行されるプログラム（設定プログラム４２０を含む）によって実現される。このようなプログラムは、ＨＤＤ４０４に予め記憶されている。もしくは、プログラムは、記録媒体４３０に格納されて、プログラムプロダクトとして流通していてもよい。あるいは、プログラムは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供されてもよい。このようなプログラムは、駆動装置４０８その他の読取装置により記録媒体４３０から読み取られて、あるいは、通信ＩＦ４０９を介してダウンロードされた後、ＨＤＤ４０４に一旦格納される。そのプログラムは、ＣＰＵ４０１によってＨＤＤ４０４から読み出され、ＲＡＭ４０３に実行可能なプログラムの形式で格納される。ＣＰＵ４０１は、そのプログラムを実行する。
【００８９】
図１に示す条件設定部４３および時間算出部４４は、ＣＰＵ４０１が設定プログラム４２０を実行することにより実現される。
【００９０】
記録媒体４３０としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。記録媒体４３０は、プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。
【００９１】
＜Ｄ．合焦位置の探索方法＞
合焦位置は、例えば以下の第１〜第４の探索方法のいずれかを用いて探索される。
【００９２】
＜Ｄ−１．第１の探索方法＞
第１の探索方法は、レンズモジュール１２の焦点位置を設定された探索範囲内で変化させながら、合焦度が極大となる焦点位置を見つけた時点で探索を終了し、合焦度が極大となる焦点位置を合焦位置として決定する方法である。第１の探索方法では、レンズモジュール１２の焦点位置は、予め定められた最小変化幅Δｆ０ずつ変化する。
【００９３】
具体的には、指令生成部２１は、レンズモジュール１２の焦点位置が探索範囲の一端から他端に向けて最小変化幅Δｆ０ずつ変化するように、順次撮像指令を生成する。探索部２３は、先の焦点位置での合焦度と次の焦点位置での合焦度との差を順次演算し、この差が正からゼロまたは負に変化した時点の焦点位置を合焦位置として決定する合焦位置決定処理を実行する。
【００９４】
なお、ノイズによる誤動作を避けるために、探索部２３は、予め定められた条件を満たす場合に合焦位置決定処理を実行することが好ましい。予め定められた条件は、例えば、合焦度がノイズレベルに応じて定められた基準値を超えているという条件、もしくは、先の焦点位置での合焦度と次の焦点位置での合焦度との差が複数回連続して増大しているという条件である。または、探索部２３は、合焦位置決定処理において、連続する３つ以上の焦点位置の合焦度を用いて、合焦度が極大となる合焦位置を探索してもよい。
【００９５】
＜Ｄ−２．第２の探索方法＞
図８〜図１１を参照して、第２の探索方法について説明する。第２の探索方法は、２段階の探索処理を含む。図８は、第２の探索方法における１段階目の探索処理を説明する図である。図９は、第２の探索方法における２段階目の探索処理の一例を説明する図である。図１０は、第２の探索方法における２段階目の探索処理の他の例を説明する図である。図１１は、２段階目の探索処理の起点の決定方法を説明する図である。
【００９６】
図８に示されるように、１段階目の探索処理は、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲の一端Ｆ０から他端Ｆｎに向けて変化幅Δｆ１ずつ変化させながら、合焦度が予め定められた閾値Ｔｈを超える焦点位置Ｆ１を探索する処理である。変化幅Δｆ１は、最小変化幅Δｆ０のＮ倍（Ｎは２以上の整数）である。１段階目の探索処理は、合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置Ｆ１を見つけた時点で終了する。
【００９７】
合焦度が閾値を超える焦点位置Ｆ１が探索されると、２段階目の探索処理が実行される。２段階目の探索処理は、１段階目の探索処理で探索された焦点位置Ｆ１の近傍において焦点位置を最小変化幅Δｆ０ずつ変化させながら、合焦度が極大となる焦点位置を合焦位置として探索する処理である。
【００９８】
例えば図９に示されるように、焦点位置Ｆ１を起点として最小変化幅Δｆ０ずつ焦点位置を変化させながら、合焦度が極大となる合焦位置が探索される。具体的には、まず、焦点位置Ｆ１における合焦度と、焦点位置Ｆ１から方向Ｄ１に最小変化幅Δｆ０だけ変化させた焦点位置Ｆ２における合焦度とが比較される。焦点位置Ｆ１における合焦度よりも焦点位置Ｆ２における合焦度が大きい場合、方向Ｄ１に沿って焦点位置を変化させながら、合焦度が極大となる合焦位置が探索される。焦点位置Ｆ１における合焦度よりも焦点位置Ｆ２における合焦度が小さい場合、方向Ｄ１と反対の方向Ｄ２に沿って焦点位置を変化させながら、合焦度が極大となる合焦位置が探索される。
【００９９】
検査対象となるワークＷの品種が同じであれば、焦点位置の変化に対する合焦度の変化を示す波形（以下、「合焦度波形」という）は、ワークＷの個体差に応じて僅かに変動するものの、概ね同じ形状を有する。そのため、サンプルとなる基準ワークに対応する合焦度波形を予め取得しておき、当該合焦度波形におけるピークの形状を考慮して、２段階目の探索処理の起点となる焦点位置が決定されてもよい。具体的には、なるべくピークの頂点に近い焦点位置が２段階目の探索処理の起点として決定される。これにより、２段階目の探索処理に要する時間を短縮できる。
【０１００】
例えば図１０に示されるように、焦点位置Ｆ１からの距離がＷｄ／２であり、合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置Ｆ３が特定される。Ｗｄは、基準ワークの合焦度波形において、連続して合焦度が閾値Ｔｈを超える範囲の幅を示す。具体的には、焦点位置Ｆ１から方向Ｄ１にＷｄ／２だけ変化させた位置の合焦度が閾値Ｔｈを超えるか否かが判定される。合焦度が閾値Ｔｈを超える場合には、焦点位置Ｆ１から方向Ｄ１にＷｄ／２だけ変化させた焦点位置が焦点位置Ｆ３として特定される。合焦度が閾値Ｔｈ以下である場合には、焦点位置Ｆ１から方向Ｄ１の反対の方向Ｄ２にＷｄ／２だけ変化させた焦点位置が焦点位置Ｆ３として特定される。
【０１０１】
次に図１１に示されるように、焦点位置Ｆ１における合焦度から閾値Ｔｈを差し引いた値Ｓａと、焦点位置Ｆ３における合焦度から閾値Ｔｈを差し引いた値Ｓｂとが算出される。そして、焦点位置Ｆ１と焦点位置Ｆ３との間に位置し、焦点位置Ｆ１からの距離と焦点位置Ｆ３からの距離との比がＳｂ：Ｓａとなる焦点位置Ｆ４が、２段階目の探索処理の起点として決定される。
【０１０２】
＜Ｄ−３．第３の探索方法＞
第３の探索方法は、２段階の探索処理を含む。１段階目の探索処理は、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲の一端から他端に向けて変化幅Δｆ１ずつ変化させて探索範囲全域の合焦度を取得し、合焦度が最大となる焦点位置を探索する処理である。
【０１０３】
２段階目の探索処理は、第２の探索方法の２段階目の探索処理と同様に、１段階目の探索処理で探索された焦点位置の近傍において焦点位置を最小変化幅Δｆ０ずつ変化させながら、合焦度が極大となる焦点位置を合焦位置として探索する処理である。
【０１０４】
＜Ｄ−４．第４の探索方法＞
第４の探索方法は、２段階の探索処理を含む。１段階目の探索処理は、レンズモジュール１２の焦点位置を探索範囲の一端から他端に向けて変化幅Δｆ１ずつ変化させて探索範囲の全域の合焦度を取得し、合焦度が予め定められた閾値Ｔｈを超える焦点位置を探索する処理である。ただし、合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置が複数探索される場合がある。この場合、１段階目の探索処理は、合焦度が閾値Ｔｈを超える複数の焦点位置から１つの焦点位置を選択する処理を含む。
【０１０５】
図１２は、合焦度が閾値Ｔｈを超える複数の焦点位置の一例を示す図である。図１２に示す例では、合焦度波形が３つのピークＰ１〜Ｐ３を含み、１段階目の探索処理において、ピークＰ１〜Ｐ３にそれぞれ対応する焦点位置群Ｇ１〜Ｇ３が探索される。焦点位置群Ｇ１〜Ｇ３の各々は、連続して合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置の集合である。
【０１０６】
１段階目の探索処理において、探索方向Ｄの上流側から指定番号目の焦点位置群（例えば１番目の焦点位置群Ｇ１）に属する焦点位置の中から、合焦度が最も大きい焦点位置が選択される。
【０１０７】
２段階目の探索処理は、第２の探索方法の２段階目の探索処理と同様に、１段階目の探索処理で探索された焦点位置の近傍において焦点位置を最小変化幅Δｆ０ずつ変化させながら、合焦度が極大となる焦点位置を合焦位置として探索する処理である。
【０１０８】
＜Ｅ．オートフォーカス処理の条件＞
設定装置４０の条件設定部４３によって設定されるＡＦ処理条件は、以下のＥ−１〜Ｅ−５に記されるパラメータのうちの少なくとも１つを含む。これらのパラメータの値によって、ＡＦ処理時間が変動する。
【０１０９】
＜Ｅ−１．露光時間＞
露光時間は、画像におけるワークＷの検査対象箇所の明度が検査に適した範囲内になるように適宜設定される。露光時間が短いほど、ＡＦ処理時間が短くなる。
【０１１０】
＜Ｅ−２．探索範囲＞
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Ｒａ（図４および図５参照）のうち、合焦位置が探索される範囲である。
【０１１１】
図１３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１３に示す例のワークＷは、透明体（ガラスなど）である。透明体のワークＷであるため、ワークＷのおもて面および裏面のいずれにも合焦可能である。さらに、ワークＷの背景であるステージ９０に合焦する可能性もある。このような場合、可動範囲Ｒａの全域で焦点位置を変化させると、合焦度波形に複数のピークが含まれる。
【０１１２】
図１４は、複数のピークを含む合焦度波形の一例を示す図である。図１４には、複数のピークＰ１〜Ｐ３を含む合焦度波形が示される。ピークＰ１がワークＷの検査対象箇所に対応する場合において、ピークＰ２またはピークＰ３に対応する焦点位置が合焦位置として探索されると、正しく検査することができない。
【０１１３】
このような問題を解決するために、可動範囲Ｒａのうちの検査対象箇所に応じた範囲Ｒｃが探索範囲として設定される。探索範囲が小さいほど、ＡＦ処理時間が短くなる。
【０１１４】
＜Ｅ−３．焦点位置の変化幅＞
上記の第２〜第４の探索方法では、１段階目の探索処理において、焦点位置を変化幅Δｆ１ずつ変化させる。変化幅Δｆ１を大きくすることにより、撮像装置１０における撮像回数が減るため、ＡＦ処理時間が短くなる。ただし、変化幅Δｆ１を大きくしすぎると、検査対象箇所に対応するピークが見逃される可能性がある。そのため、検査対象箇所に対応するピークの幅に応じて、変化幅Δｆ１が設定される。
【０１１５】
＜Ｅ−４．合焦位置の探索方向＞
上記の第１の探索方法では、合焦度が極大となる焦点位置が探索された時点で、合焦位置の探索が終了する。探索範囲の両端のうち検査対象箇所に合焦する焦点位置に近い側の一端を起点とし、他端を終点とする探索方向に沿って合焦位置を探索することにより、ＡＦ処理時間が短くなる。そのため、検査対象箇所に応じて探索方向が設定される。
【０１１６】
上記の第２の探索方法においても、合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置が探索された時点で、１段階目の探索処理が終了する。探索範囲の両端のうち検査対象箇所に合焦する焦点位置に近い側の一端を起点とし、他端を終点とする探索方向に沿って合焦位置を探索することにより、１段階目の探索処理に要する時間が短くなる。そのため、検査対象箇所に応じて、１段階目の探索処理における探索方向が設定される。
【０１１７】
上記の第３および第４の探索方法では、１段階目の探索処理において、探索範囲の全域が探索される。ただし、２段階目の探索処理では、１段階目の探索処理で探索された焦点位置の近傍において合焦位置が探索される。すなわち、１段階目の探索処理の終了後に、２段階目の探索処理の開始位置（つまり、１段階目の探索処理で探索された焦点位置）まで焦点位置を戻す移行処理が必要となる。探索範囲の両端のうち検査対象箇所に合焦する焦点位置に近い側の一端を終点とし、他端を起点とする探索方向に従って１段階目の探索処理が実行されることにより、移行処理に要する時間が短くなる。そのため、検査対象箇所に応じて、１段階目の探索処理における探索方向が設定される。
【０１１８】
第４の探索方法では、上述したように、１段階目の探索処理において、探索方向の上流側から指定番号目の焦点位置群に属する焦点位置の中から、合焦度が最も大きい焦点位置が選択される。そのため、探索方向と合わせて、指定番号も設定される。
【０１１９】
図１５は、第４の探索方法における探索方向と指定番号との設定方法を説明する図である。図１５に示す例では、図１２と同様の合焦度波形が示される。探索方向として、探索範囲の一端Ｆ０を起点とし、他端Ｆｎを終点とする方向Ｄ１と、一端Ｆ０を終点とし、他端Ｆｎを起点とする方向Ｄ２とが設定可能である。ピークＰ１が検査対象箇所に対応するピークである場合、ピークＰ１に近い一端Ｆ０を終点とする方向Ｄ２を探索方向として設定することが好ましい。これにより、移行処理に要する時間が短くなる。方向Ｄ２を探索方向として設定された場合、ピークＰ１は、３番目の焦点位置群として探索される。そのため、指定番号「３」が設定される。
【０１２０】
＜Ｅ−５．合焦度の算出対象となる画像領域＞
図１６は、ワークＷの像を含む画像の一例を示す図である。図１６に示す例では、画像５０の中にワークＷの周囲の背景の像も含まれる。この場合、背景部分に合焦した画像が取得される可能性がある。そのため、画像５０のうちのワークＷの像を含む部分領域Ａ１を、合焦度の算出対象となる画像領域（以下、「合焦度算出領域」という）として設定することが好ましい。これにより、背景部分に合焦した画像が取得される可能性を低減できる。
【０１２１】
合焦度は、合焦度算出領域の明暗差に依存した値を示す。そのため、印刷されたテキスト部分では合焦度が高くなる。テキスト部分と検査対象箇所との高さが同じである場合には、テキスト部分を含む部分領域Ａ２を合焦度算出領域として設定することにより、検査対象箇所に合焦した画像を得やすくなる。
【０１２２】
合焦度算出領域が設定された場合、合焦度算出部２２は、当該合焦度算出領域に基づいて合焦度を算出する。合焦度算出領域のサイズに応じて、合焦度の算出に要する時間が変動する。すなわち、合焦度算出領域のサイズが小さい程、合焦度の算出に要する時間が短くなり、ＡＦ処理時間が短くなる。
【０１２３】
＜Ｆ．処理条件の設定方法＞
次に、条件設定部４３によるＡＦ処理条件の設定方法について説明する。条件設定部４３は、表示装置４２に表示された設定画面への入力情報に従って、ＡＦ処理条件を設定する。条件設定部４３は、時間算出部４４によって算出されたＡＦ処理時間を設定画面に表示させることにより、入力情報の入力を支援する。
【０１２４】
上述したように、検査対象となるワークＷの品種が同じであれば、合焦度波形は、ワークＷの個体差に応じて僅かに変動するものの、概ね同じ形状を有する。そのため、作業者は、予めサンプルとなる基準ワークＷ０をステージ９０上に設置しておく。そして、条件設定部４３は、基準ワークＷ０に対応する合焦度波形を取得し、当該合焦度波形を表示させることにより、入力情報の入力を支援する。
【０１２５】
＜Ｆ−１．第１および第３の探索方法に対応する設定画面例＞
図１７は、第１および第３の探索方法に対応する設定画面の一例を示す図である。図１７に示す例の設定画面６０は、条件設定部４３によって表示装置４２に表示される。設定画面６０は、波形読み取りボタン６１と、波形表示領域６２と、ピーク選択欄６４と、画像表示領域６５と、つまみ６８，６９と、露光時間入力欄７１と、変化幅入力欄７２と、時間表示欄７３と、ＯＫボタン７４と、キャンセルボタン７５とを含む。
【０１２６】
波形読み取りボタン６１は、基準ワークＷ０に対応する合焦度波形を読み取る処理（以下、「スキャン処理」という」を実行するためのボタンである。
【０１２７】
波形読み取りボタン６１が押下されると、条件設定部４３は、スキャン処理の実行指示（以下、「スキャン指示」という）を画像処理装置２０に出力する。このとき、条件設定部４３は、画像表示領域６５に表示される枠線６７で囲まれる画像領域（合焦度算出領域）のサイズおよび位置姿勢を示す領域情報と、露光時間入力欄７１に入力されている露光時間を示す露光時間情報とをスキャン指示に付加する。なお、起動時には、枠線６７は、画像全体を囲むように表示され、露光時間入力欄にはデフォルト値が入力されている。
【０１２８】
スキャン指示を受けた画像処理装置２０において、指令生成部２１は、可動範囲Ｒａの全域において焦点位置を最小変化幅Δｆ０ずつ変化させ、各焦点位置の画像を撮像装置１０から受けるように、撮像指令を生成する。すなわち、指令生成部２１は、可動範囲Ｒａの一端に対応する焦点位置を指定した撮像指令を生成した後、最小変化幅Δｆ０ずつ変化させた焦点位置を指定した撮像指令を順次生成する。このとき、指令生成部２１は、露光時間情報で示される露光時間だけ撮像するように撮像指令を生成する。これにより、画像処理装置２０は、可動範囲Ｒａの全域の各焦点位置の画像を撮像装置１０から取得する。画像処理装置２０の合焦度算出部２２は、各焦点位置の画像について、領域情報で示される合焦度算出領域の合焦度を算出する。画像処理装置２０は、可動範囲Ｒａの全域における最小変化幅Δｆ０間隔に複数の焦点位置の各々について、当該焦点位置と合焦度とを対応付けたスキャン結果を設定装置４０に出力する。
【０１２９】
波形表示領域６２は、基準ワークＷ０に対応する合焦度波形６３が表示される。合焦度波形６３は、折れ線グラフで表される。条件設定部４３は、画像処理装置２０から受けたスキャン結果に基づいて合焦度波形６３を生成し、生成した合焦度波形６３を波形表示領域６２に表示させる。
【０１３０】
ピーク選択欄６４は、基準ワークＷ０の検査対象箇所に対応するピークを選択するための入力欄である。条件設定部４３は、合焦度波形６３のピークとなる焦点位置（以下、「ピーク位置」という）を抽出する。例えば、条件設定部４３は、合焦度が基準値を超え、かつ、合焦度が極大となる焦点位置をピーク位置として抽出する。条件設定部４３は、抽出したピーク位置を示す記号を波形表示領域６２に表示する。図１７に示す例では、３つのピーク位置にそれぞれ対応する３つの記号「（１）」、「（２）」および「（３）」が表示される。ピーク選択欄６４には、抽出された３つのピーク位置のうち選択した１つのピーク位置に対応する記号が入力される。
【０１３１】
ピーク選択欄６４にピーク位置が入力されると、条件設定部４３は、撮像指示を画像処理装置２０に出力する。このとき、条件設定部４３は、ピーク選択欄６４に入力されたピーク位置を撮像指示に付加する。
【０１３２】
撮像指示を受けた画像処理装置２０において、指令生成部２１は、焦点位置をピーク位置に調節して撮像する撮像指令を生成する。撮像装置１０は、基準ワークＷ０を撮像することにより得られる画像（以下、「サンプル画像」という）を画像処理装置２０に出力する。これにより、画像処理装置２０は、焦点位置がピーク位置に調節されたときのサンプル画像を撮像装置１０から取得する。画像処理装置２０は、当該画像を設定装置４０に出力する。
【０１３３】
画像表示領域６５は、撮像装置１０の撮像によって得られたサンプル画像６６を表示するための領域である。条件設定部４３は、ピーク選択欄６４へのピーク位置の入力に応じて画像処理装置２０から受けたサンプル画像６６を画像表示領域６５に表示させる。これにより、作業者は、画像表示領域６５に表示されるサンプル画像６６を確認することにより、基準ワークＷ０の検査対象箇所に合焦するときの焦点位置をピーク位置としてピーク選択欄６４に入力できる。
【０１３４】
画像表示領域６５には、合焦度算出領域を設定するための枠線６７が表示される。作業者は、枠線６７のサイズおよび位置姿勢を変更することにより、合焦度算出領域のサイズおよび位置姿勢を設定する。なお、枠線６７のサイズおよび位置姿勢が変更されると、条件設定部４３は、合焦度算出領域の変更を反映させるために波形読み取りボタン６１を押下する必要がある旨のメッセージを設定画面６０に表示する。
【０１３５】
例えば、作業者は、基準ワークＷ０における検査対象箇所と同じ高さであり、かつ、コントラストの高い部分を含む領域を囲むように枠線６７のサイズおよび位置姿勢を変更する。図１７に示す例では、表面に印刷されたテキストを囲むように枠線６７のサイズおよび位置姿勢が変更されている。なお、コントラストの高い部分としては、表面に印刷されたテキストの他にも、エッジ部分、ネジなどの部品が取り付けられた部分などが含まれる。
【０１３６】
図１７に示す例では、矩形の枠線６７が示されるが、枠線６７の形状（つまり合焦度算出領域の形状）はこれに限定されない。例えば、合焦度算出領域は、円形あるいは領域を形成することが可能な任意の自由な形状であってもよい。また、合焦度算出領域は、１つにまとまった領域であると限定される必要はなく、分散して存在する複数の領域であってもよい。
【０１３７】
つまみ６８，６９は、合焦位置の探索範囲を設定するためのつまみである。波形表示領域６２には、探索範囲の一端となる焦点位置に対応する点線６８ａと、探索範囲の他端となる焦点位置に対応する点線６９ａとが表示される。作業者は、つまみ６８を移動させることにより、点線６８ａの位置（つまり探索範囲の一端）を変更することができる。さらに、作業者は、つまみ６９を移動させることにより、点線６９ａの位置（つまり探索範囲の他端）を変更することができる。条件設定部４３は、点線６８ａから点線６９ａまでの範囲を探索範囲として設定する。
【０１３８】
ラジオボタン７０ａ，７０ｂは、焦点位置の探索方向を設定するためのボタンである。ラジオボタン７０ａが押下されると、条件設定部４３は、点線６８ａの焦点位置から点線６９ａの焦点位置に向かう方向を探索方向として設定する。ラジオボタン７０ｂが操作されると、条件設定部４３は、点線６９ａの焦点位置から点線６８ａの焦点位置に向かう方向を探索方向として設定する。
【０１３９】
露光時間入力欄７１は、露光時間を設定するための入力欄である。作業者は、画像表示領域６５に表示されたサンプル画像６６を確認しながら、サンプル画像６６の明度が検査に適した範囲内になるように露光時間を入力する。起動時には、露光時間入力欄７１にはデフォルト値が入力されている。露光時間が変更されると、条件設定部４３は、露光時間の変更を反映させるために波形読み取りボタン６１を押下する必要がある旨のメッセージを設定画面６０に表示する。
【０１４０】
変化幅入力欄７２は、第３の探索方法の１段階目の探索処理における焦点位置の変化幅Δｆ１を入力するための欄である。条件設定部４３は、変化幅入力欄７２に入力された値に基づいて変化幅Δｆ１を設定する。変化幅入力欄７２には、例えば、最小変化幅Δｆ０に対する倍数Ｎが入力される。この場合、条件設定部４３は、最小変化幅Δｆ０のＮ倍を変化幅Δｆ１として設定する。なお、第１の探索方法に従って合焦位置が探索される場合には、変化幅入力欄７２は設定画面６０から省略される。
【０１４１】
時間表示欄７３は、現時点で設定されているＡＦ処理条件に対応するＡＦ処理時間を表示するための欄である。時間表示欄７３に表示されるＡＦ処理時間は、時間算出部４４によって算出される。枠線６７、つまみ６８，６９、ラジオボタン７０ａ，７０ｂ、露光時間入力欄７１、および変化幅入力欄７２に対する入力を受け付けるたびに、時間表示欄７３のＡＦ処理時間が更新される。
【０１４２】
ＯＫボタン７４は、現時点で設定されているＡＦ処理条件を画像処理装置２０に登録するためのボタンである。ＯＫボタン７４が押下されると、条件設定部４３は、設定画面６０への入力情報に基づいて、ＡＦ処理条件を示す処理条件データ２３２を生成する。処理条件データ２３２は、露光時間、探索範囲、１段階目の探索処理における変化幅Δｆ１（第３の探索方法に限る）、探索方向、および合焦度算出領域のサイズおよび位置姿勢を示す。条件設定部４３は、生成した処理条件データ２３２を画像処理装置２０に出力する。画像処理装置２０は、設定装置４０から受けた処理条件データ２３２を記憶部２３０に格納する。
【０１４３】
キャンセルボタン７５は、ＡＦ処理条件の設定処理を中止するためのボタンである。キャンセルボタン７５が操作されると、条件設定部４３は、設定画面６０を閉じ、ＡＦ処理条件の設定処理を中止する。
【０１４４】
＜Ｆ−２．第２および第４の探索方法に対応する設定画面例＞
図１８は、第２および第４の探索方法に対応する設定画面の一例を示す図である。図１８に示す例の設定画面６０ａは、図１７に示す例の設定画面６０と比較して、変化幅入力欄７２の代わりにつまみ７６を含む点でのみ相違する。
【０１４５】
つまみ７６は、第２および第４の探索方法における閾値Ｔｈを設定するためのつまみである。波形表示領域６２には、閾値Ｔｈを示す直線７６ａが表示される。作業者は、つまみ７６を上下させることにより、直線７６ａの位置（すなわち閾値Ｔｈ）を変えることができる。
【０１４６】
条件設定部４３は、直線７６ａの位置に応じて閾値Ｔｈを設定するとともに、１段階目の探索処理における焦点位置の変化幅Δｆ１を設定する。
【０１４７】
図１９は、焦点位置の変化幅Δｆ１の設定方法を説明する図である。図１９に示されるように、条件設定部４３は、合焦度波形６３において、連続して合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置の区域を特定する。図１９に示す例では、合焦度波形６３は、合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置の３つの区域Ｒ１〜Ｒ３を有する。区域Ｒ１〜Ｒ３は、ピークＰ１〜Ｐ３にそれぞれ対応する。条件設定部４３は、区域Ｒ１〜Ｒ３の幅ｄ１〜ｄ３をそれぞれ算出する。条件設定部４３は、算出された全ての幅ｄ１〜ｄ３のうち最小の幅（例えば幅ｄ２）または当該最小の幅よりも所定値だけ小さい幅を変化幅Δｆ１として設定する。これにより、変化幅Δｆ１ずつ焦点位置を変化させることにより、区域Ｒ１〜Ｒ３の各々において、少なくとも１つの焦点位置で合焦度が閾値Ｔｈを超える。その結果、１段階目の探索処理において、ピークＰ１〜Ｐ３を見逃すことを防止できる。
【０１４８】
第４の探索方法では、上述したように、２段階目の探索処理において、探索方向Ｄの上流側から指定番号目の焦点位置群に属する焦点位置の中から、合焦度が最も大きい焦点位置が選択される（図１２参照）。第４の探索方法に従って合焦位置が探索される場合には、条件設定部４３は、ラジオボタン７０ａ，７０ｂに対する押下と、ピーク選択欄６４への入力とに従って、探索方向を設定するとともに指定番号も設定すればよい。
【０１４９】
例えば、図１８に示す例では、点線６８ａの焦点位置から点線６９ａの焦点位置に向かう方向を探索方向を選択するラジオボタン７０ａが押下され、かつ、点線６８ａに最も近いピーク位置に対応する記号「（１）」がピーク選択欄６４に入力されている。言い換えると、図１９に示す区域Ｒ１〜Ｒ３のうち区域Ｒ１が指定されている。そのため、条件設定部４３は、指定番号「１」を設定する。
【０１５０】
ＯＫボタン７４が押下されると、条件設定部４３は、入力情報に基づいて、露光時間、探索範囲、１段階目の探索処理における変化幅Δｆ１、探索方向、閾値Ｔｈ、指定番号および合焦度算出領域のサイズおよび位置姿勢を示す処理条件データ２３２を生成する。
【０１５１】
＜Ｇ．処理時間の算出方法＞
次に、時間算出部４４によるＡＦ処理時間の算出方法について説明する。
【０１５２】
＜Ｇ−１．第１の探索方法に従ったＡＦ処理時間の算出方法＞
合焦位置の探索は、１つの焦点位置における撮像処理、撮像により得られた画像から合焦度を算出する合焦度算出処理および次の焦点位置にレンズモジュール１２を調節する調節処理を繰り返すことにより実行される。そのため、時間算出部４４は、以下の式（２）に従って算出された時間ＴをＡＦ処理時間として決定する。式（２）において、撮像時間は、１回の撮像処理に要する時間である。画像処理時間は、１回の合焦度算出処理に要する時間である。調節時間は、１回の調節処理に要する時間である。
【０１５３】
【数１】
2020101600.tif 000003
【０１５４】
撮像時間は、露光時間と、撮像装置１０から画像処理装置２０に画像を転送する時間（以下、「画像転送時間」という）との和である。画像転送時間は、予め実験等により確認される。時間算出部４４は、予め確認された画像転送時間を記憶しておき、当該画像転送時間に露光時間入力欄７１に入力された露光時間を加算することにより、撮像時間を算出する。
【０１５５】
画像処理時間は、合焦度算出領域に含まれる画素数に比例する。基準画素数を有する画像領域から合焦度を算出するのに要する時間（以下、「基準算出時間」）は、予め実験等により確認される。時間算出部４４は、予め確認された基準算出時間を記憶しておき、基準画素数に対する合焦度算出領域に含まれる画素数の比率を当該基準算出時間に乗じることにより、画像処理時間を算出する。
【０１５６】
調節時間は、焦点位置の変化幅に比例する。最小変化幅Δｆ０だけ焦点位置を変化させるのに要する時間（以下、「基準移動時間」という）は、予め実験等により確認される。時間算出部４４は、予め確認された基準移動時間を調節時間とする。
【０１５７】
焦点位置を変化させる回数ｎは、探索範囲に依存する。時間算出部４４は、設定画面中の点線６８ａから点線６９ａまでの距離を最小変化幅Δｆ０で除算することにより、回数ｎを算出する。
【０１５８】
時間算出部４４は、上記のようにして算出した撮像時間、画像処理時間、調節時間および回数ｎを上記の式（１）に代入することにより時間Ｔを算出し、算出した時間ＴをＡＦ処理時間として決定する。
【０１５９】
＜Ｇ−２．第２の探索方法に従った処理時間の算出方法＞
第２の探索方法では、１段階目の探索処理と２段階目の探索処理とが行なわれる。そのため、時間算出部４４は、１段階目の探索処理に要する時間と、２段階目の探索処理に要する時間との和をＡＦ処理時間として算出する。
【０１６０】
時間算出部４４は、上記の式（１）を用いて、１段階目の探索処理に要する時間および２段階目の探索処理に要する時間の各々を算出すればよい。
【０１６１】
１段階目の探索処理に要する時間は、以下のようにして算出される。１段階目の探索処理では、変化幅Δｆ１ずつ焦点位置が変化する。
【０１６２】
図２０は、変化幅Δｆ１と最小変化幅Δｆ０との関係を示す図である。変化幅Δｆ１は、最小変化幅Δｆ０のＮ倍（Ｎは正の整数）である。図２０に示す例では、Ｎは３である。時間算出部４４は、基準移動時間にＮを乗じることにより調節時間を算出する。
【０１６３】
また、時間算出部４４は、合焦度波形６３に基づいて、探索範囲の起点となる焦点位置から合焦度が閾値Ｔｈを最初に超える焦点位置までの距離を変化幅Δｆ１で除算した値を回数ｎとして算出する。時間算出部４４は、ラジオボタン７０ａが押下された場合、波形表示領域６２に表示される点線６８ａに対応する位置を探索範囲の起点として特定する。時間算出部４４は、ラジオボタン７０ｂが押下された場合、波形表示領域６２に表示される点線６９ａに対応する位置を探索範囲の起点として特定する。さらに、時間算出部４４は、合焦度波形６３において、探索範囲の起点から探索方向に変化幅Δｆ１ずつ変化させたときに合焦度が最初に閾値Ｔｈを超える焦点位置（以下、「１段階目の探索位置」という）を特定する。時間算出部４４は、特定したこれらの焦点位置に基づいて、回数ｎを算出する。
【０１６４】
１段階目の探索処理における撮像時間および画像処理時間は、＜Ｇ−１．第１の探索方法に従った処理時間の算出方法＞で説明した方法により算出される。
【０１６５】
時間算出部４４は、上記のようにして算出した撮像時間、画像処理時間、調節時間および回数ｎを上記の式（２）に代入することにより時間Ｔを算出し、算出した時間Ｔを１段階目の探索処理に要する時間として決定する。
【０１６６】
２段階目の探索処理に要する時間は、以下のようにして算出される。すなわち、時間算出部４４は、１段階目の探索位置からピーク選択欄６４に入力されたピーク位置までの距離を最小変化幅Δｆ０で除算した値を回数ｎとして算出する。
【０１６７】
２段階目の探索処理における撮像時間、画像処理時間および調節時間は、＜Ｇ−１．第１の探索方法に従った処理時間の算出方法＞で説明した方法により算出される。
【０１６８】
時間算出部４４は、上記のようにして算出した撮像時間、画像処理時間、調節時間および回数ｎを上記の式（２）に代入することにより時間Ｔを算出し、算出した時間Ｔを２段階目の探索処理に要する時間として決定する。
【０１６９】
＜Ｇ−３．第３の探索方法に従った処理時間の算出方法＞
第３の探索方法でも、１段階目の探索処理と２段階目の探索処理とが行なわれる。さらに、第３の探索方法では、１段階目の探索処理から２段階目の探索処理に移行するまでの間に、焦点位置を移動させる移行処理が必要となる。そのため、時間算出部４４は、１段階目の探索処理に要する時間と２段階目の探索処理に要する時間と移行処理に要する時間との和をＡＦ処理時間として算出する。
【０１７０】
時間算出部４４は、上記の式（２）を用いて、１段階目の探索処理に要する時間および２段階目の探索処理に要する時間の各々を算出すればよい。
【０１７１】
１段階目の探索処理に要する時間は、以下のようにして算出される。１段階目の探索処理では、変化幅Δｆ１ずつ焦点位置が変化する。変化幅Δｆ１は、最小変化幅Δｆ０のＮ倍である。時間算出部４４は、基準移動時間にＮを乗じることにより調節時間を算出する。
【０１７２】
また、時間算出部４４は、点線６８ａに対応する焦点位置から点線６９ａに対応する焦点位置までの距離（つまり、探索範囲の幅）を変化幅Δｆ１で除算した値を回数ｎとして算出する。
【０１７３】
１段階目の探索処理における撮像時間および画像処理時間は、＜Ｇ−１．第１の探索方法に従った処理時間の算出方法＞で説明した方法により算出される。
【０１７４】
時間算出部４４は、上記のようにして算出した撮像時間、画像処理時間、調節時間および回数ｎを上記の式（２）に代入することにより時間Ｔを算出し、算出した時間Ｔを１段階目の探索処理に要する時間として決定する。
【０１７５】
２段階目の探索処理に要する時間は、以下のようにして算出される。すなわち、時間算出部４４は、合焦度波形６３において、探索範囲の起点から探索方向に変化幅Δｆ１ずつ変化させたときに合焦度が最大となる焦点位置（１段階目の探索位置）を特定する。時間算出部４４は、１段階目の探索位置からピーク選択欄６４に入力されたピーク位置までの距離を最小変化幅Δｆ０で除算した値を回数ｎとして算出する。
【０１７６】
２段階目の探索処理における撮像時間、画像処理時間および調節時間は、＜Ｇ−１．第１の探索方法に従った処理時間の算出方法＞で説明した方法により算出される。
【０１７７】
時間算出部４４は、上記のようにして算出した撮像時間、画像処理時間、調節時間および回数ｎを上記の式（２）に代入することにより時間Ｔを算出し、算出した時間Ｔを２段階目の探索処理に要する時間として決定する。
【０１７８】
移行処理に要する時間は、以下のようにして算出される。すなわち、時間算出部４４は、探索範囲の終点から１段階目の探索位置までの距離を最小変化幅Δｆ０で除算した値Ｋを算出する。時間算出部４４は、基準移動時間にＫを乗じることにより、移行処理に要する時間を算出する。
【０１７９】
＜Ｇ−４．第４の探索方法に従った処理時間の算出方法＞
第４の探索方法では、１段階目の探索処理と２段階目の探索処理とが行なわれる。第４の探索方法でも、１段階目の探索処理から２段階目の探索処理に移行するまでの間に、焦点位置を移動させる移行処理が必要となる。そのため、時間算出部４４は、１段階目の探索処理に要する時間と２段階目の探索処理に要する時間と移行処理に要する時間との和をＡＦ処理時間として算出する。
【０１８０】
時間算出部４４は、＜Ｇ−３．第３の探索方法に従った処理時間の算出方法＞に説明した方法と同じ方法により、１段階目の探索処理に要する時間を算出する。なお、第４の探索方法では、１段階目の探索処理は、探索方向の上流側から指定番号目の焦点位置群に属する焦点位置の中から、合焦度が最も大きい焦点位置を選択する処理を含む。しかしながら、当該選択する処理は、ＣＰＵ４０１による比較的簡易な演算処理である。そのため、当該選択する処理に要する時間は、無視される。
【０１８１】
２段階目の探索処理に要する時間は、以下のようにして算出される。すなわち、時間算出部４４は、合焦度波形６３において、探索範囲の起点から探索方向に変化幅Δｆ１ずつ焦点位置を変化させたときに、ピーク選択欄６４に入力されたピーク位置に最も近くなる焦点位置（１段階目の探索位置）を特定する。１段階目の探索位置は、ピーク位置と同一であってもよい。時間算出部４４は、１段階目の探索位置からピーク選択欄６４に入力されたピーク位置までの距離を最小変化幅Δｆ０で除算した値を回数ｎとして算出する。
【０１８２】
２段階目の探索処理における撮像時間、算出時間および調節時間は、＜Ｇ−１．第１の探索方法に従った処理時間の算出方法＞で説明した方法により算出される。
【０１８３】
時間算出部４４は、上記のようにして算出した撮像時間、画像処理時間、調節時間および回数ｎを上記の式（２）に代入することにより時間Ｔを算出し、算出した時間Ｔを２段階目の探索処理に要する時間として決定する。
【０１８４】
移行処理に要する時間は、以下のようにして算出される。すなわち、時間算出部４４は、探索範囲の終点から１段階目の探索位置までの距離を最小変化幅Δｆ０で除算した値Ｋを算出する。時間算出部４４は、基準移動時間にＫを乗じることにより、移行処理に要する時間を算出する。
【０１８５】
＜Ｈ．ＡＦ処理条件に従ったオートフォーカス処理の実行＞
画像処理装置２０および撮像装置１０は、以下のようにして、ＡＦ処理条件に従ってオートフォーカス処理を実行する。
【０１８６】
画像処理装置２０の指令生成部２１は、ＡＦ処理条件データで示される露光時間で撮像する撮像指令を生成する。
【０１８７】
さらに、指令生成部２１は、ＡＦ処理条件データで示される探索範囲、探索方向および変化幅Δｆ１に基づいて、各撮像指令における焦点位置を決定する。例えば、第２〜第４の探索方法の場合、１段階目の探索処理において、指令生成部２１は、探索範囲および探索方向に基づいて、起点となる焦点位置を指定した撮像指令を生成する。その後、指令生成部２１は、直近の撮像指令に応じて取得した画像の合焦度が算出された後、前回指定した焦点位置から変化幅Δｆ１だけ探索方向に移動させた焦点位置を指定した撮像指令を生成する。
【０１８８】
２段階目の探索処理において、指令生成部２１は、１段階目の探索処理で探索された焦点位置から最小変化幅Δｆ０だけ移動させた焦点位置を指定した撮像指令を生成する。探索部２３は、１段階目の探索処理で探索された焦点位置の合焦度と、１段階目の探索処理で探索された焦点位置から最小変化幅Δｆ０だけ移動させた焦点位置の合焦度との比較により探索方向を決定する。その後、指令生成部２１は、前回指定した焦点位置から最小変化幅Δｆ０だけ探索方向に移動させた焦点位置を指定した撮像指令を生成する。
【０１８９】
第１の探索方法の場合、指令生成部２１は、探索範囲および探索方向に基づいて、起点となる焦点位置を指定した撮像指令を生成する。その後、指令生成部２１は、前回指定した焦点位置から最小変化幅Δｆ０だけ探索方向に移動させた焦点位置を指定した撮像指令を生成する。
【０１９０】
画像処理装置２０の合焦度算出部２２は、ＡＦ処理条件データで示される合焦度算出領域から合焦度を算出する。
【０１９１】
第４の探索方法の１段階目の探索処理において、画像処理装置２０の探索部２３は、合焦度算出部２２によって算出された合焦度と、ＡＦ処理条件データで示される探索方向および指定番号とに基づいて、１つの焦点位置を探索する。
【０１９２】
＜Ｉ．変形例＞
＜Ｉ−１．変形例１＞
上記の説明では、時間算出部４４は、基準ワークＷ０に対応する合焦度波形６３に基づいて、第２〜第４の探索方法における２段階目の探索処理に要する時間を算出するものとした。しかしながら、２段階目の探索処理では、ワークＷの状態において、焦点位置を変化させる回数ｎが変動する。そのため、予め実験等により、２段階目の探索処理において焦点位置を変化させる平均回数が確認されてもよい。時間算出部４４は、当該平均回数を予め記憶しておき、当該平均回数を上記の式（１）のｎに代入することにより、これらの探索処理に要する時間を算出すればよい。
【０１９３】
もしくは、１段階目の探索処理に要する時間に比べて、２段階目の探索処理に要する時間がわずかである場合には、時間算出部４４は、２段階目の探索処理に要する時間を固定時間としてＡＦ処理時間を算出してもよい。固定時間は、予め実験等により確認される。
【０１９４】
＜Ｉ−２．変形例２＞
画像処理装置２０は、条件設定部４３および時間算出部４４を含んでもよい。この場合、画像処理装置２０は、ＡＦ処理条件を設定する設定装置としても動作する。画像処理装置２０に含まれる条件設定部４３は、画像処理装置２０に接続される表示装置２５０（図６参照）に設定画面６０，６０ａを表示すればよい。
【０１９５】
＜Ｉ−３．変形例３＞
時間算出部４４は、波形読み取りボタン６１の押下に応じて実行されるスキャン処理に要したスキャン時間に基づいて、ＡＦ処理時間を算出してもよい。
【０１９６】
画像処理時間は、画像に応じて変動し得る。すなわち、画像処理時間は、ワークＷの品種に応じて変動し得る。そのため、時間算出部４４は、サンプルとなる基準ワークＷ０を用いたスキャン時間から画像処理時間を算出することが好ましい。
【０１９７】
具体的には、時間算出部４４は、画像処理装置２０にスキャン指示を出力してから、画像処理装置２０からスキャン結果を受けるまでのスキャン時間を記録しておく。スキャン時間は、以下の式（３）のように表される。
【０１９８】
【数２】
2020101600.tif 000004
【０１９９】
式（３）において、ｎｍａｘは、可動範囲Ｒａの幅を最小変化幅Δｆ０で除算した値である。そのため、時間算出部４４は、スキャン時間をｎｍａｘで除算することにより、１つの焦点位置における撮像時間と画像処理時間と調節時間との総和（＝スキャン時間／ｎｍａｘ）を算出する。
【０２００】
式（３）の撮像時間は、上述したように露光時間と画像転送時間との和である。式（３）の調節時間は、最小変化幅Δｆ０だけ焦点位置を移動させるのに要する最小移動時間と同じである。画像転送時間および最小移動時間については、画像の状態に依存せず、予め実験等により確認される。そのため、時間算出部４４は、スキャン時間／ｎｍａｘから、設定画面６０，６０ａで設定された露光時間と予め確認された画像転送時間および最小移動時間とを差し引くことにより、１つの焦点位置に対応する画像から合焦度を算出するのに要する画像処理時間を算出する。
【０２０１】
時間算出部４４は、このようにして算出した画像処理時間を上記の式（２）に代入することにより、ＡＦ処理時間を算出すればよい。これにより、ＡＦ処理時間の算出精度が向上する。
【０２０２】
もしくは、画像処理装置２０は、撮像装置１０から画像を受けてから合焦度算出部２２から合焦度が算出されるまでの時間を計測し、計測した時間を画像処理時間として設定装置４０に出力してもよい。設定装置４０は、計測された画像処理時間を式（２）に代入することにより、ＡＦ処理時間を算出すればよい。これによっても、ＡＦ処理時間の算出精度が向上する。
【０２０３】
さらに、レンズ制御部１６は、スキャン処理において、最小変化幅Δｆ０だけ焦点位置を変化させるのに要する時間を計測してもよい。計測された時間は、画像処理装置２０を介して設定装置４０に出力される。設定装置４０は、計測された時間を調節時間として式（２）に代入することにより、ＡＦ処理時間を算出すればよい。これにより、ＡＦ処理時間の算出精度がさらに向上する。
【０２０４】
さらに、画像処理装置２０は、スキャン処理において、撮像指令を撮像装置１０に出力してから、撮像装置１０から画像を受けるまでの時間を計測してもよい。設定装置４０は、計測された時間を撮像時間として式（２）に代入することにより、ＡＦ処理時間を算出すればよい。これにより、ＡＦ処理時間の算出精度がさらに向上する。
【０２０５】
＜Ｉ−４．変形例４＞
上記の式（２）では、撮像時間と、画像処理時間と、調節時間との和に基づいて、ＡＦ処理時間が算出されるものとした。これは、ある焦点位置の撮像指令に応じて取得した画像に対する合焦度の算出が終了してから、次の焦点位置の撮像指令が出力されることを前提としている。しかしながら、画像処理装置の指令生成部２１は、ある焦点位置の撮像指令に対応する画像を取得すると、次の焦点位置の撮像指令を出力してもよい。この場合、ある焦点位置の画像に対する合焦度算出処理と次の焦点位置への調節処理とが並行して実行される。
【０２０６】
合焦度算出処理に要する時間（画像処理時間）が調節処理に要する時間（調節時間）よりも長い場合には、時間算出部４４は、上記の式（２）の代わりに以下の式（４）を用いてＡＦ処理時間を算出すればよい。
【０２０７】
【数３】
2020101600.tif 000005
【０２０８】
合焦度算出処理に要する時間（画像処理時間）が調節処理に要する時間（調節時間）よりも短い場合には、時間算出部４４は、上記の式（２）の代わりに以下の式（５）を用いてＡＦ処理時間を算出すればよい。
【０２０９】
【数４】
2020101600.tif 000006
【０２１０】
画像処理時間と調節時間とのどちらが長いかは、予め実験等により確認される。時間算出部４４は、確認結果に応じて、式（４）または式（５）のいずれかを用いればよい。
【０２１１】
＜Ｉ−５．変形例５＞
上記の説明では、折れ線グラフである合焦度波形６３が設定画面６０，６０ａに表示される。しかしながら、設定画面６０，６０ａには、折れ線グラフである合焦度波形６３に限らず、可動範囲Ｒａにおける各焦点位置と合焦度との関係を示す図形が表示されればよい。図形には、折れ線グラフ以外の各種グラフが含まれる。あるいは、図形において、合焦度の大小が、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。
【０２１２】
＜Ｊ．作用・効果＞
以上のように、撮像システム１は、焦点位置が所定の可動範囲Ｒａで可変である撮像装置１０と、指令生成部２１と、合焦度算出部２２と、探索部２３と、条件設定部４３とを備える。指令生成部２１、合焦度算出部２２および探索部２３は、焦点位置を変化させたときの、撮像装置１０によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、ワークＷの検査対象箇所に合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理を実行する。条件設定部４３は、表示装置４２に表示された設定画面６０，６０ａへの入力情報に従って、ＡＦ処理条件を設定する。条件設定部４３は、ＡＦ処理条件に従って実行されるＡＦ処理時間を設定画面６０，６０ａに表示させることにより、入力情報の入力を支援する。これにより、作業者は、ＡＦ処理時間を考慮しながら、ＡＦ処理条件を適宜設定できる。
【０２１３】
第２および第４の探索方法に従うオートフォーカス処理は、１段階目の探索処理と２段階目の探索処理とを含む。１段階目の探索処理は、焦点位置を変化幅Δｆ１ずつ変化させながら、合焦度が閾値Ｔｈを超える第１焦点位置を探索する処理である。２段階目の探索処理は、第１焦点位置から最小変化幅Δｆ０ずつ焦点位置を変化させながら、合焦度が極大を示す第２焦点位置を合焦位置として探索する処理である。
【０２１４】
このとき、条件設定部４３は、設定画面の入力情報に従って変化幅Δｆ１を設定する。具体的には、条件設定部４３は、焦点位置と合焦度との関係を示す図形（例えば合焦度波形６３）を設定画面６０，６０ａに表示させる。条件設定部４３は、閾値Ｔｈを入力情報として受けると、合焦度波形６３において合焦度が閾値Ｔｈを連続して超える焦点位置の幅に基づいて変化幅Δｆ１を設定する。これにより，作業者は、合焦度波形６３と閾値との関係を確認しながら、変化幅Δｆ１を適宜設定できる。
【０２１５】
第４の探索方法における１段階目の探索処理は、連続して合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置の集合が複数探索された場合に、当該複数の集合のうち、探索方向の上流側から指定番号目の集合に属する焦点位置を第１焦点位置として選択する処理を含む。
【０２１６】
このとき、条件設定部４３は、設定画面の入力情報に従って探索方向および指定番号を設定する。具体的には、条件設定部４３は、焦点位置と合焦度との関係を示す図形（例えば合焦度波形６３）を設定画面６０，６０ａに表示させる。合焦度波形６３は、合焦度が閾値Ｔｈを超える焦点位置の複数の区域Ｒ１〜Ｒ３を有する。条件設定部４３は、複数の区域Ｒ１〜Ｒ３のうち指定された区域に基づいて指定番号を設定する。これにより，作業者は、合焦度波形６３を確認しながら、指定番号を適宜設定できる。
【０２１７】
合焦度波形６３は、焦点位置を可動範囲Ｒａ内で最小変化幅Δｆ０ずつ変化させるスキャン処理によって取得される。変形例３において、時間算出部４４は、スキャン処理に要したスキャン時間に基づいてＡＦ処理時間を算出する。これにより、実状に即したＡＦ処理時間を設定画面６０，６０ａに表示させることができる。
【０２１８】
条件設定部４３は、撮像装置１０によって撮像されたサンプル画像６６を設定画面６０，６０ａに表示させ、サンプル画像６６上の枠線６７で囲まれた領域を示す領域情報を入力情報として受ける。条件設定部４３は、領域情報に基づいて、合焦度算出領域のサイズおよび位置姿勢を設定する。これにより、作業者は、サンプル画像６６を確認しながら、検査対象箇所に応じて、合焦度算出領域を適宜設定できる。
【０２１９】
§３  付記
以上のように、実施の形態は以下のような開示を含む。
【０２２０】
（構成１）
焦点位置が所定範囲で可変である撮像装置（１０）と、
前記焦点位置を変化させたときの、前記撮像装置（１０）によって生成される画像から算出される合焦度の変化に基づいて、対象物に合焦する合焦位置を探索するオートフォーカス処理を実行するためのオートフォーカス処理手段（２１，２２，２３）と、
表示装置（４２，２５０）に表示された設定画面への入力情報に従って、前記オートフォーカス処理の処理条件を設定するための設定手段（４３）とを備え、
前記設定手段（４３）は、前記処理条件に従って実行される前記オートフォーカス処理に要する処理時間を前記設定画面に表示させることにより、前記入力情報の入力を支援する、撮像システム（１）。
【０２２１】
（構成２）
前記処理条件は、前記撮像装置（１０）の露光時間、前記所定範囲のうちの前記合焦位置の探索範囲、前記焦点位置の変化幅、前記焦点位置の探索方向、および前記合焦度の算出対象となる画像領域の少なくとも１つを含む、構成１に記載の撮像システム（１）。
【０２２２】
（構成３）
前記オートフォーカス処理は、
前記焦点位置を第１変化幅ずつ変化させながら、前記合焦度が閾値を超える第１焦点位置を探索する第１探索処理と、
前記第１焦点位置から前記第１変化幅よりも小さい第２変化幅ずつ前記焦点位置を変化させながら、前記合焦度が極大を示す第２焦点位置を前記合焦位置として探索する第２探索処理とを含み、
前記処理条件は、前記第１変化幅を含む、構成２に記載の撮像システム（１）。
【０２２３】
（構成４）
前記設定手段（４３）は、
前記焦点位置と前記合焦度との関係を示す図形を前記設定画面に表示させ、
前記閾値を前記入力情報として受けると、前記図形において前記合焦度が前記閾値を連続して超える前記焦点位置の幅に基づいて前記第１変化幅を設定する、構成３に記載の撮像システム（１）。
【０２２４】
（構成５）
前記第１探索処理は、連続して合焦度が前記閾値を超える焦点位置の集合が複数探索された場合に、当該複数の集合のうち、前記焦点位置の探索方向の上流側から指定番号目の集合に属する焦点位置を第１焦点位置として選択する処理を含み、
前記処理条件は、前記探索方向および前記指定番号を含む、構成３に記載の撮像システム（１）。
【０２２５】
（構成６）
前記設定手段（４３）は、前記焦点位置と前記合焦度との関係を示す図形を前記設定画面に表示させ、
前記図形は、前記合焦度が前記閾値を超える前記焦点位置の複数の区域を有し、
前記設定手段（４３）は、前記複数の区域のうち指定された区域に基づいて前記指定番号を設定する、構成５に記載の撮像システム（１）。
【０２２６】
（構成７）
前記関係は、前記焦点位置を前記所定範囲内で前記第２変化幅ずつ変化させるスキャン処理によって取得され、
前記撮像システム（１）は、前記スキャン処理に要したスキャン時間に基づいて前記処理時間を算出するための算出手段（４４）をさらに備える、構成４または６に記載の撮像システム（１）。
【０２２７】
（構成８）
前記処理条件は、前記合焦度の算出対象となる画像領域を含み、
前記設定手段（４３）は、
前記撮像装置（１０）によって撮像されたサンプル画像を前記設定画面に表示させ、
前記サンプル画像上の指定領域を示す領域情報を前記入力情報として受け、
前記領域情報に基づいて、前記合焦度の算出対象となる画像領域を設定する、構成２に記載の撮像システム（１）。
【０２２８】
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載の撮像システム（１）で用いられる設定装置（４０）であって、
前記設定手段（４３）を備える、設定装置（４０）。
【０２２９】
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。
【符号の説明】
【０２３０】
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、１２ｅ  フォーカス調節部、１２ｅ１，１２ｅ２  電圧源、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、１８  通信Ｉ／Ｆ部、２０  画像処理装置、２１  指令生成部、２２  合焦度算出部、２３  探索部、２４  検査部、２５，４５  通信部、３０  ＰＬＣ、４０  設定装置、４１，２４０  入力装置、４２，２５０  表示装置、４３  条件設定部、４４  時間算出部、５０  画像、６０，６０ａ  設定画面、６１  波形読み取りボタン、６２  波形表示領域、６３  合焦度波形、６４  ピーク選択欄、６５  画像表示領域、６６  サンプル画像、６７  枠線、６８，６９，７６  つまみ、７０ａ，７０ｂ  ラジオボタン、７１  露光時間入力欄、７２  変化幅入力欄、７３  時間表示欄、７４  ＯＫボタン、７５  キャンセルボタン、８０  透光性容器、８１  導電性液体、８２  絶縁性液体、８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂ  電極、８５ａ，８５ｂ  絶縁体、８６ａ，８６ｂ  絶縁層、９０  ステージ、２０６  メモリカード、２１０，４０１  ＣＰＵ、２１６  カメラインターフェース、２１６ａ  画像バッファ、２１８  入力インターフェース、２２０  表示コントローラ、２２２  合焦度インターフェース、２２４  通信インターフェース、２２６  データリーダ／ライタ、２２８  バス、２３０  記憶部、２３２  処理条件データ、２３４  メインメモリ、２３６  ハードディスク、２３８  制御プログラム、４０２  ＲＯＭ、４０３  ＲＡＭ、４０４  ＨＤＤ、４０８  駆動装置、４０９  通信ＩＦ、４１０  データバス、４２０  設定プログラム、４３０  記録媒体、Ｗ  ワーク、Ｗ０  基準ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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