(57)【要約】【課題】画像情報の明るさを適切に制御することができる画像処理装置の提供。【解決手段】画像処理装置は、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３と、光量設定手段５１と、光量判定手段５２と、電流制御手段５３とを備える。光量設定手段５１は、ＬＥＤ２１，３にて被測定物を照明する光量を設定する。光量判定手段５２は、光量設定手段５１にて設定される光量がＬＥＤ２１，３の低光量域における光量か、高光量域における光量かを判定する。電流制御手段５３は、光量判定手段５２にて低光量域における光量と判定されたときに、ＬＥＤ２１，３に印加する電流をパルス制御する低光量域制御部５３１と、光量判定手段５２にて高光量域における光量と判定されたときに、ＬＥＤ２１，３に印加する電流を制御する高光量域制御部５３２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を印加することで発光して対象物を照明する発光ダイオードと、前記対象物を撮像して画像情報を取得する撮像手段とを備え、前記画像情報を処理する画像処理装置であって、
前記対象物を照明する光量を設定する光量設定手段と、
前記光量設定手段にて設定される光量が前記発光ダイオードの低光量域における光量か、高光量域における光量かを判定する光量判定手段と、
前記光量判定手段による判定結果に基づいて、前記画像情報の明るさを制御する明るさ制御手段とを備え、
前記明るさ制御手段は、
前記光量判定手段にて前記低光量域における光量と判定されたときに、前記画像情報の明るさを制御する低光量域制御部と、
前記光量判定手段にて前記高光量域における光量と判定されたときに、前記画像情報の明るさを制御する高光量域制御部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記低光量域制御部は、前記発光ダイオードに印加する電流をパルス制御することで前記画像情報の明るさを制御し、
前記高光量域制御部は、前記発光ダイオードに印加する電流を制御することで前記画像情報の明るさを制御することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記低光量域制御部は、前記撮像手段のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を制御することで前記画像情報の明るさを制御し、
前記高光量域制御部は、前記発光ダイオードに印加する電流を制御することで前記画像情報の明るさを制御することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像処理装置を備え、前記画像情報を処理することで前記対象物を測定することを特徴とする画像測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流を印加することで発光して対象物を照明する発光ダイオードと、対象物を撮像して画像情報を取得する撮像手段とを備える画像処理装置、及び画像測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電流を印加することで発光して対象物を照明する発光ダイオードと、対象物を撮像して画像情報を取得する撮像手段とを備え、画像情報を処理する画像処理装置、及び画像測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の画像処理型測定機では、ＬＥＤ（発光ダイオード）と、ＣＣＤカメラ（撮像手段）と、ＬＥＤ、及びＣＣＤカメラを制御する制御装置とを備えている。制御装置は、入力される指令値に応じてＬＥＤの印加電流を制御して被測定物を照明し、ＣＣＤカメラを制御して被測定物からの反射光を受光することで画像情報を取得する。そして、取得した画像情報を処理することで被測定物の形状を測定している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２０８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＬＥＤの印加電流と、光量とは非線形の関係にある。具体的に、ＬＥＤは、印加電流の小さい範囲では、印加電流を変化させても光量を滑らかに制御することができず、正確な光量を得ることができない。しかし、ＬＥＤは、ある基準値以上の印加電流の範囲では、印加電流を変化させることで光量を滑らかに制御することができ、正確な光量を得ることができる。なお、以下では、ある基準値の電流を印加した場合におけるＬＥＤの光量を基準光量とし、この基準光量未満の光量の領域を低光量域とし、この基準光量以上の光量の領域を高光量域とする。
【０００５】
特許文献１に記載の画像処理型測定機では、印加電流を制御することでＬＥＤの光量を制御しているので、低光量域における光量で被測定物を照明する指令値が入力された場合には、被測定物を適切に照明することができないという問題がある。すなわち、高光量域における光量で被測定物を照明することとなるので、例えば、高い反射率を有する被測定物を測定する場合には、ＣＣＤカメラでサチュレーションが起こり、画像情報の明るさが大きくなりすぎるので、エッジ検出等の画像処理をすることができなくなるという問題がある。なお、この問題は、被測定物を透過させて照明する場合においても同様である。
【０００６】
本発明の目的は、画像情報の明るさを適切に制御することができる画像処理装置、及び画像測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像処理装置は、電流を印加することで発光して対象物を照明する発光ダイオードと、前記対象物を撮像して画像情報を取得する撮像手段とを備え、前記画像情報を処理する画像処理装置であって、前記対象物を照明する光量を設定する光量設定手段と、前記光量設定手段にて設定される光量が前記発光ダイオードの低光量域における光量か、高光量域における光量かを判定する光量判定手段と、前記光量判定手段による判定結果に基づいて、前記画像情報の明るさを制御する明るさ制御手段とを備え、前記明るさ制御手段は、前記光量判定手段にて前記低光量域における光量と判定されたときに、前記画像情報の明るさを制御する低光量域制御部と、前記光量判定手段にて前記高光量域における光量と判定されたときに、前記画像情報の明るさを制御する高光量域制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、画像処理装置は、光量判定手段を備えているので、光量設定手段にて設定される光量が発光ダイオードの低光量域における光量か、高光量域における光量かを判定することができる。そして、画像処理装置は、明るさ制御手段を備えているので、光量判定手段による判定結果に応じて画像情報の明るさを制御することができる。したがって、画像処理装置は、画像情報の明るさを適切に制御することができる。
【０００９】
本発明では、前記低光量域制御部は、前記発光ダイオードに印加する電流をパルス制御することで前記画像情報の明るさを制御し、前記高光量域制御部は、前記発光ダイオードに印加する電流を制御することで前記画像情報の明るさを制御することが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、低光量域制御部は、発光ダイオードに印加する電流をパルス制御するので、例えば、無電流状態をＬｏｗとし、基準値以上の電流をＨｉｇｈとして、パルス幅や、Ｈｉｇｈの電流値を制御することで低光量域における光量を制御することができる。また、高光量域制御部は、発光ダイオードに印加する電流を制御するので、従来と同様に高光量域における光量を制御することができる。
【００１１】
本発明では、前記低光量域制御部は、前記撮像手段のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を制御することで前記画像情報の明るさを制御し、前記高光量域制御部は、前記発光ダイオードに印加する電流を制御することで前記画像情報の明るさを制御することが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、低光量域制御部は、撮像手段のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を制御するので、例えば、発光ダイオードに印加する電流を基準値とした状態において、撮像手段のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を増減させることで画像情報の明るさを制御することができる。また、高光量域制御部は、発光ダイオードに印加する電流を制御するので、従来と同様に高光量域における光量を制御することができる。
【００１３】
本発明の画像測定機は、前述した画像処理装置を備え、前記画像情報を処理することで前記対象物を測定することを特徴とする。
このような構成によれば、画像測定機は、前述した画像処理装置を備えているので、前述した画像処理装置と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔画像測定機の概略構成〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像測定機１を示す模式図である。
画像処理装置としての画像測定機１は、図１に示すように、被測定物Ｗを図１中上方側から照明する落射照明装置２と、電流を印加することで発光して被測定物Ｗを図１中下方側から照明する発光ダイオードとしての透過照明用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３と、被測定物Ｗを撮像して画像情報を取得するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ４と、ＣＣＤカメラ４にて取得される画像情報を処理することで被測定物Ｗの形状等を測定するＰＣ（Personal Computer）５とを備える。
【００１５】
落射照明装置２は、電流を印加することで発光して被測定物Ｗを照明する発光ダイオードとしての落射照明用ＬＥＤ２１と、落射照明用ＬＥＤ２１から射出される光を平行化するコリメータレンズ２２と、コリメータレンズ２２にて平行化される光の一部を被測定物Ｗに向けて反射させるハーフミラー２３とを備える。
落射照明用ＬＥＤ２１から射出され、コリメータレンズ２２を介してハーフミラー２３にて反射された光は、被測定物Ｗにて反射される。そして、被測定物Ｗにて反射される光の一部は、ハーフミラー２３を透過してＣＣＤカメラ４に入射する。なお、透過照明用ＬＥＤから射出される光は、被測定物Ｗを透過する。そして、被測定物Ｗを透過する光の一部は、ハーフミラー２３を透過してＣＣＤカメラ４に入射する。
撮像手段としてのＣＣＤカメラ４は、ハーフミラー２３を透過した光を所定位置に結像させる撮像レンズ４１と、撮像レンズ４１にて結像される光を受光する撮像素子４２とを備える。
【００１６】
図２は、ＰＣ５の詳細構成を示すブロック図である。
ＰＣ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びメモリ等を備えて構成され、画像測定機１全体を制御するものであり、光量設定手段５１と、光量判定手段５２と、電流制御手段５３と、撮像制御手段５４とを備える。
光量設定手段５１は、画像測定機１の使用者からの操作入力によって、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３にて被測定物Ｗを照明する光量を設定する。
光量判定手段５２は、光量設定手段５１にて設定される光量が落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３の低光量域における光量か、高光量域における光量かを判定する。
明るさ制御手段としての電流制御手段５３は、例えば、Ｉ／Ｏ（Input/Output）ボード等を備えて構成され、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３の印加電流を制御するものであり、低光量域制御部５３１と、高光量域制御部５３２とを備える。
【００１７】
撮像制御手段５４は、例えば、フレームグラバボード等を備えて構成され、ＣＣＤカメラ４を制御する。具体的に、撮像制御手段５４は、ＣＣＤカメラ４にて撮像される被測定物Ｗの画像情報をサンプリングして画像データとしてメモリ内に記憶させたり（図１中矢印Ａ）、ＣＣＤカメラ４のゲインや、露光時間等を設定するための制御信号を出力したりすることができる（図１中矢印Ｂ）。制御信号は、例えば、ＢＮＣケーブルや、ＲＳ２３２Ｃ、及びＩＥＥＥ１３９４等のシリアル通信ケーブル等を介して出力することができる。
【００１８】
図３は、低光量域制御部５３１、及び高光量域制御部５３２による制御状態を示すグラフである。なお、図３（Ａ）では、横軸を光量設定手段５１による設定光量とし、縦軸を印加電流としている。また、図３（Ｂ）では、横軸を光量設定手段５１による設定光量とし、縦軸をパルスのデューティ比としている。
図４は、光量設定手段５１による設定光量と、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データの明るさとの関係を示すグラフである。なお、図４では、横軸を光量設定手段５１による設定光量とし、縦軸を画像データの明るさとしている。
【００１９】
低光量域制御部５３１は、光量判定手段５２にて低光量域における光量と判定されたときに、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３に印加する電流をパルス制御する。具体的に、低光量域制御部５３１は、光量設定手段５１にて設定される光量が基準光量Ｌ未満の場合に、無電流状態をＬｏｗとし、図３（Ａ）に示すように、基準光量Ｌを得ることができる基準値Ｉの電流をＨｉｇｈとして、図３（Ｂ）に示すように、パルスのデューティ比を制御することで低光量域における光量を制御する。
【００２０】
高光量域制御部５３２は、光量判定手段５２にて高光量域における光量と判定されたときに、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３に印加する電流を制御する。具体的に、高光量域制御部５３２は、光量設定手段５１にて設定される光量が基準光量Ｌ以上の場合に、図３（Ｂ）に示すように、パルス制御を停止して、図３（Ａ）に示すように、印加する電流を制御することで高光量域における光量を制御する。
したがって、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データの明るさは、図４に示すように、略線形の関係になる。
【００２１】
このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）画像測定機１は、光量判定手段５２を備えているので、光量設定手段５１にて設定される光量が透過照明用ＬＥＤ３、及び落射照明用ＬＥＤ２１の低光量域における光量か、高光量域における光量かを判定することができる。そして、画像測定機１は、明るさ制御手段を備えているので、光量判定手段５２による判定結果に応じて画像情報の明るさを制御することができる。したがって、画像測定機１は、画像情報の明るさを適切に制御することができる。
（２）低光量域制御部５３１は、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３に印加する電流をパルス制御するので、低光量域における光量を制御することができる。また、高光量域制御部５３２は、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３に印加する電流を制御するので、従来と同様に高光量域における光量を制御することができる。
【００２２】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係るＰＣ５Ａの詳細構成を示すブロック図である。
なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態では、明るさ制御手段は、電流制御手段５３で構成されていた。これに対して、本実施形態では、明るさ制御手段は、電流制御手段５３Ａと、撮像制御手段５４Ａとで構成されている点で異なる。
画像測定機１Ａは、ＰＣ５Ａを備え、ＰＣ５Ａは、電流制御手段５３Ａと、撮像制御手段５４Ａとを備える。また、電流制御手段５３Ａは、高光量域制御部５３２を備え、撮像制御手段５４Ａは、低光量域制御部５４１を備える。
【００２３】
図６は、低光量域制御部５４１、及び高光量域制御部５３２による制御状態を示すグラフである。なお、図６（Ａ）では、横軸を光量設定手段５１による設定光量とし、縦軸を印加電流としている。また、図６（Ｂ）では、横軸を光量設定手段５１による設定光量とし、縦軸をＣＣＤカメラ４の露光時間としている。
図７は、光量設定手段５１による設定光量と、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データの明るさとの関係を示すグラフである。なお、図７では、横軸を光量設定手段５１による設定光量とし、縦軸を画像の明るさとしている。
【００２４】
低光量域制御部５４１は、光量判定手段５２にて低光量域における光量と判定されたときに、ＣＣＤカメラ４のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を制御する。例えば、ＣＣＤカメラ４の露光時間を制御する場合には、低光量域制御部５４１は、光量設定手段５１にて設定される光量が基準光量Ｌ未満の場合に、印加する電流を、図６（Ａ）に示すように、基準光量Ｌを得ることができる基準値Ｉの電流として、図６（Ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ４の露光時間を制御することで低光量域における光量を制御する。
【００２５】
高光量域制御部５３２は、光量判定手段５２にて高光量域における光量と判定されたときに、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３に印加する電流を制御する。具体的に、高光量域制御部５３２は、光量設定手段５１にて設定される光量が基準光量Ｌ以上の場合に、図６（Ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ４の露光時間を一定値Ｔとして、図６（Ａ）に示すように、印加する電流を制御することで高光量域における光量を制御する。
したがって、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データの明るさは、図７に示すように、略線形の関係になる。
【００２６】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態の（１）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
すなわち、低光量域制御部５４１は、ＣＣＤカメラ４のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を制御するので、画像情報の明るさを制御することができる。また、高光量域制御部５３２は、落射照明用ＬＥＤ２１、及び透過照明用ＬＥＤ３に印加する電流を制御するので、従来と同様に高光量域における光量を制御することができる。
【００２７】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第１実施形態では、低光量域制御部５３１は、パルスのデューティ比を制御することで低光量域における光量を制御していた。これに対して、例えば、低光量域制御部は、パルスのＨｉｇｈの電流値を制御することで低光量域における光量を制御してもよい。要するに、低光量域制御部は、発光ダイオードに印加する電流をパルス制御することで低光量域における光量を制御すればよい。
【００２８】
前記第２実施形態では、低光量域制御部５４１は、ＣＣＤカメラ４の露光時間を制御することで低光量域における光量を制御していた。これに対して、例えば、低光量域制御部は、撮像手段のゲインを制御することで低光量域における光量を制御してもよく、撮像手段のゲイン、及び露光時間を制御することで低光量域における光量を制御してもよい。要するに、低光量域制御部は、撮像手段のゲイン、及び露光時間の少なくともいずれか一方を制御することで低光量域における光量を制御すればよい。
前記実施形態では、本発明における画像処理装置を画像測定機１に実装していた。これに対して、例えば、本発明における画像処理装置を工作機械等に実装してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、電流を印加することで発光して対象物を照明する発光ダイオードと、対象物を撮像して画像情報を取得する撮像手段とを備える画像処理装置、及び画像測定機に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像測定機を示す模式図。
【図２】前記実施形態におけるＰＣの詳細構成を示すブロック図。
【図３】前記実施形態における低光量域制御部、及び高光量域制御部による制御状態を示すグラフ。
【図４】前記実施形態における光量設定手段による設定光量と、ＣＣＤカメラにて撮像される画像データの明るさとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＰＣの詳細構成を示すブロック図。
【図６】前記実施形態における低光量域制御部、及び高光量域制御部による制御状態を示すグラフ。
【図７】前記実施形態における光量設定手段による設定光量と、ＣＣＤカメラにて撮像される画像データの明るさとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１，１Ａ…画像測定機（画像処理装置）
３…透過照明用ＬＥＤ（発光ダイオード）
４…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２１…落射照明用ＬＥＤ（発光ダイオード）
５１…光量設定手段
５２…光量判定手段
５３，５３Ａ…電流制御手段（明るさ制御手段）
５４Ａ…撮像制御手段（明るさ制御手段）
５３１，５４１…低光量域制御部
５３２…高光量域制御部。
【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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