(57)【要約】【課題】フレームレート（露光時間）を変更しても取得画像の測定像の明るさが同じになるように、照明装置を適切な照度に設定して、高精度な画像オートフォーカスを実現させる。【解決手段】予め取得した、発光素子（１４２ａ）に流れる電流と照度の関係を用いて照度指令値と照度の関係に相当する電流値を求め、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルを作成し、測定時は、必要な照度を計算し、該必要な照度に相当する照度指令値を計算し、前記キャリブレーションテーブルを用いて照度指令値を設定する。【選択図】図１１
2014219292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め取得した、発光素子に流れる電流と照度の関係を用いて照度指令値と照度の関係に相当する電流値を求め、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルを作成し、
測定時は、必要な照度を計算し、該必要な照度に相当する照度指令値を計算し、前記キャリブレーションテーブルを用いて照度指令値を設定することを特徴とする画像測定装置の照明設定方法。
【請求項２】
予め取得した、発光素子に流れる電流と照度の関係を用いて照度指令値と照度の関係に相当する電流値を求めることにより作成された、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルと、
測定時に、必要な照度を計算する手段と、
該必要な照度に相当する照度指令値を計算する手段と、
前記キャリブレーションテーブルを用いて該照度指令値を設定する手段と、
を備えたことを特徴とする画像測定装置の照明設定装置。
【請求項３】
パートプログラム実行時の測定物の実際の取得画像の測定像の明るさを、パートプログラム作成時の取得画像の測定像の明るさと一致させるために照明を設定するブライトネスツールを実現するためのコンピュータソフトウェアにおいて、
パートプログラム作成時の照度指令値で実際の取得画像の測定像の明るさを取得した、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルを保持し、
該キャリブレーションテーブルを用いて、必要な照度に相当する照度指令値を算出することを特徴とするブライトネスツール用コンピュータソフトウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像測定装置の照明設定方法、装置及びブライトネスツール用コンピュータソフトウェアに係り、特に、ＣＮＣ画像測定機、画像ユニット（モータドライブステージ付き顕微鏡）、硬さ試験機、ＣＮＣ三次元測定機の画像プローブなどのカメラと照明装置を搭載した画像測定装置に用いるのに好適な、測定対象を撮像することによって測定対象を特定する画像測定装置の照明設定方法、装置及び、パートプログラム実行時の測定物の実際の取得画像の測定像の明るさを、パートプログラム作成時の取得画像の測定像の明るさと一致させるために照明を設定するブライトネスツール用コンピュータソフトウェアに関する。
【背景技術】
【０００２】
オートフォーカス機能を備えた画像測定装置では、カメラなどの撮像装置又はその光学系を光軸方向に移動させながら順次測定対象の画像を取得し、最もコントラストの高い画像が取得された光軸方向位置を測定対象に対する合焦位置とする（特許文献１）。
【０００３】
このような画像測定装置で撮像装置としてＵＳＢカメラを用いた場合、転送レートの制約から、画像オートフォーカス中は画像取得範囲を限定してフレームレートを上げる。すると、露光時間が短くなるため、取得画像が暗くなり、オートフォーカス精度が出ない。そのため、フレームレートに応じて照明装置の照度を調整する必要があり、出願人は、特許文献２で、撮像装置のフレームレートの増加、及びこれに伴う露光時間の減少を、照明装置の光量の増加によって補うことを提案している。
【０００４】
一方、光源にＬＥＤ素子を用いたＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ素子によるばらつきを抑えるため、照度曲線の規格を決め、キャリブレーションを行っている。
【０００５】
具体的には、図１に示す如く、先ず（１）ＬＥＤ素子に流れる電流値（デジタル／アナログ変換（ＤＡＣ）値及び電流制御が困難な低照度領域はパルス幅変調（ＰＷＭ）値）を０から最大値（図では６５５３５）まで変化させ、図１の右側に例示するようなＬＥＤ素子の電流・照度曲線データを取得する。
【０００６】
次いで、（２）（１）で得られた電流・照度曲線データを元に、図１の中央に例示するような、照明装置に与える照度指令値と照明装置の実際の照度の関係を表わした照度指令値・照度規格曲線に相当する電流値（ＤＡＣ値及びＰＷＭ値）を算出する（図１では照度指令値８０％の場合、電流（ＤＡＣ）値３１７４４）。
【０００７】
ここで、照度指令値は、照明装置の型式ごとに決められた規格の最大照度[Ｌｘ]を１００％、照明が消えた状態を０％として、例えばパソコン（ＰＣ）のソフトウェアから照明装置に明るさを指令する％値である。画像測定機で従来使われていたハロゲン照明に近い明るさ制御が望ましいため、％値の照度指令値と実際の照明装置の照度[Ｌｘ]は指数関数的な関係となるようにしている。
【０００８】
次いで、（３）（２）で算出された電流値を用いて、図１の左側に例示するようなキャリブレーションテーブル（照度指令値・電流値（ＤＡＣ値及びＰＷＭ値））を作成して、照明制御装置の不輝発性メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭに書き込む。
【０００９】
そして、画像オートフォーカスの照度設定時には、（１）画像オートフォーカス時の露光時間に合わせて、必要な照度[Ｌｘ]を算出する。画像取得範囲を限定する前の照度指令値が４０％のときに、画像取得範囲を例えば１／２に限定してフレームレートを２倍に上げ、露光時間が１／２になると、取得画像の明るさを維持するべく、照度指令値を２倍の照度指令値８０％にする。
【００１０】
次いで、（２）算出された照度指令値（８０％）を照明制御装置に設定して、ＬＥＤ素子を点灯させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１６８６０７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５１７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、本来、露光時間（１／フレームレート）が変化すると、それに応じて照度[Ｌｘ]を変更する必要があるが、例えばＥＥＰＲＯＭのキャリブレーションテーブルには、図１の左側に例示したように、照度指令値と電流値（ＤＡＣ値及びＰＷＭ値）のみ記憶されているため、現在の照度が分からず、目的の照度を算出することが出来ない。ソフトウェアが照度指令値と照明装置の照度の規格曲線を記憶していれば、キャリブレーションテーブルに照度データがなくてもよいが、そのためにはソフトウェアが全ての照明デバイスの製品規格情報をあらかじめ持つ必要がある。新たな照明デバイスが新商品として追加されると、その規格情報を追加したソフトウェアにバージョンアップしなければならない。
【００１３】
又、同じ型式の照明デバイスは、照度指令値と照度の規格曲線に合うように調整されるが、実際はＬＥＤ素子の歩留まり向上と調整工数低減のために、図１中央に例示する如く、許容誤差にかなり幅を持たせた規格曲線になっている。照度指令値２０％以上の照度[Ｌｘ]の許容誤差は例えば±５％以内であり、２０％以下は暗くなるほど徐々に広がり、照度指令値１％の場合の照明装置の照度[Ｌｘ]の許容誤差は、例えば±５０％以内である。
【００１４】
そのため、図２に例示する如く、同じ型式の照明デバイスでも実際の照度はデバイスによって若干異なり、許容誤差上限に近い照明デバイスＡと下限に近い照明デバイスＢは、同じ照度指令値でも照明装置の照度が違う。また、照明装置の照度が規格の割合で変化しないものもあり、図２に例示した照明デバイスＣは規格より大きな割合で照度が変化する。照度指令値が低いほど許容誤差の幅を広げているため、ミラーのような高い反射率の測定ワークで照度指令値を小さくすると、この問題が顕著に現れる。従って、目的の照度から大きく外れてしまい、正しく画像オートフォーカスを行うことができないという問題点を有していた。
【００１５】
又、カメラを用いた測定では、取得した画像を元に、測定物（ワークとも称する）の端面のコントラストを検出し、その端面間の距離を測定結果とする。即ち、高精度な測定には最適なコントラストが必要となる。この最適なコントラストを提供するのが、画像測定装置に取り付けられた照明装置であり、照明装置はパソコンや測定機本体からの指令により広いレンジで調光ができるようになっている。実際の測定では、照度指令値を調整し、ワークの端面を測定に最適なコントラストに調整してから測定する。
【００１６】
なお、同じ種類のワークを幾つも測定する場合、このようにワークを取り替えるたびに照度指令値を微調整するのは手間がかかる。そこで、このような、同じ種類のワークを何回も測定する場合、一度照度指令値を決めてしまって、ワークを取り替えても照度指令値は固定して測定することが多い。しかしながら、この方法であると、次のような場合に、取得画像の測定像の明るさが厳密には同一にならず、測定結果が信頼性の低いものになってしまうという問題があった。
【００１７】
（１）同じ照明量であっても、ワークの表面状態や処理により、取得画像の測定像の明るさが異なる場合。
（２）画像測定装置が異なり、同じ照度指令値であっても、同じ照明量が提供されない場合。
（３）同じ画像測定装置であっても、照明装置の経時変化による照度の減衰により、以前と同じ照明量が提供されない場合。
【００１８】
そこで、前記のような繰り返し測定（パートプログラム測定）において、基準となる取得画像の測定像の明るさを登録しておき、ワークが変わっても自動的に照度指令値を微調整して、取得画像の測定像の明るさを同じにしてくれるブライトネスツールが用いられている。
【００１９】
このブライトネスツールにおいては、図３に示す如く、まずステップＳ１００で、パートプログラム作成時の照度指令値ｘ０で照明装置を点灯して、取得画像の測定像の明るさｙ０を取得し、ｘ１＝１００（初期値）とする。
【００２０】
次いでステップＳ１１０で、ｘ１での取得画像の測定像の明るさｙ１を取得する。
【００２１】
次いでステップＳ１２０で、図４に例示するように、（ｘ０,ｙ０）、（ｘ１,ｙ１）を内挿し、目標とする測定像の明るさｙtargetになる次の照度指令値ｘnextを算出する。
【００２２】
次いでステップＳ１３０で、ｘnextとｘ１の差の絶対値が閾値以下であるか否かを判定する。
【００２３】
判定結果が否である場合には、ステップＳ１４０に進み、次回のｘ０＝ｘ１、ｙ０＝ｙ１、ｘ１＝ｘnextとして、ステップＳ１１０に戻る。
【００２４】
一方、ステップＳ１３０での判定結果が正である場合には、処理を終了する。
【００２５】
このブライトネスツールによれば、測定者は、照度指令値を自分で微調整する手間なく、信頼性の高い測定結果が得られる。
【００２６】
しかしながら、このブライトネスツールにおいても、変更していく照明装置への照度指令値ｘnextは予測値であり、いわば試行錯誤で最終目的である取得画像の測定像の明るさｙtargetへ到達するため、試行錯誤の回数が多く、時間がかかる。
【００２７】
又、「照明装置への照度指令値を変更→実際の画像を取得→実際の取得画像の測定像の明るさを確認」という一連の動作において、変更から照明装置の照度が安定するまでに時間がかかり、ソフトウェアはその収束時間を待つ必要がある。即ち、ハロゲン照明は、フィラメントを熱した際の発光を利用するという原理上、レスポンスが秒単位で遅い。一方、ＬＥＤ照明は、レスポンス自体は早いが、発光量が周辺温度変化に敏感なため、照度指令値変更による自己発熱の変化により、一定時間照明装置の照度が安定しない。その結果、ブライトネスツールの実行に時間が掛かるという問題点を有している。
【００２８】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、フレームレート（露光時間）を変更しても取得画像の測定像の明るさが同じになるように照明装置を適切な照度に設定して、高精度な画像オートフォーカスを実現させることを第１の課題とする。
【００２９】
本発明は、又、ブライトネスツールの実行時間を短縮することが可能なブライトネスツール用コンピュータソフトウェアを提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、予め取得した、発光素子に流れる電流と照度の関係を用いて照度指令値と照度の関係に相当する電流値を求め、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルを作成し、測定時は、必要な照度を計算し、該必要な照度に相当する照度指令値を計算し、前記キャリブレーションテーブルを用いて照度指令値を設定することにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００３１】
本発明は、又、予め取得した、発光素子に流れる電流と照度の関係を用いて照度指令値と照度の関係に相当する電流値を求めることにより作成された、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルと、測定時に、必要な照度を計算する手段と、該必要な照度に相当する照度指令値を計算する手段と、前記キャリブレーションテーブルを用いて該照度指令値を設定する手段と、を備えたことを特徴とする画像測定装置の照明設定装置を提供するものである。
【００３２】
本発明は、又、パートプログラム実行時の測定物の実際の取得画像の測定像の明るさを、パートプログラム作成時の取得画像の測定像の明るさと一致させるために照明を設定するブライトネスツールを実現するためのコンピュータソフトウェアにおいて、パートプログラム作成時の照度指令値で実際の取得画像の測定像の明るさを取得した、照度指令値、電流値、照度を含むキャリブレーションテーブルを保持し、該キャリブレーションテーブルを用いて、必要な照度に相当する照度指令値を算出することにより、前記第２の課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、キャリブレーションテーブルに照度データを持たせることで、ソフトウェアをバージョンアップすることなく、新しい照明デバイスの製品に対応することができる。更に、照度指令値と照度の規格曲線の許容誤差の幅が広い領域であっても、正確な照度で照明することができる。
【００３４】
又、画像測定装置において、画像オートフォーカス時にフレームレートを上げて露光時間を短くしても安定した取得画像の測定像の明るさの画像が入力できることで、スループットの向上と高精度な高さ測定を両立することができる。
【００３５】
又、ブライトネスツールにおいて、ブライトネスツールの実行時間が短縮され、使い勝手が向上する。即ち、同じ種類のワークを繰り返し測定する場合において、信頼性の高い測定を、手間をかけずに素早く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のＬＥＤ照明のキャリブレーション方法を示す図
【図２】同じく問題点を示す図
【図３】従来のブライトネスツールの処理手順を示す流れ図
【図４】同じく照明の照度指令値と取得画像の測定像の明るさとの関係の例を示す図
【図５】本発明の適用対象である画像測定装置の全体構成を示す図
【図６】同じく画像測定装置の構成を示すブロック図
【図７】同じく画像測定装置の一部の構成を示すブロック図
【図８】同じくオートフォーカスの方法を示す図
【図９】同じくオートフォーカスの方法を示すタイミングチャート
【図１０】同じく照明制御方法を説明するためのブロック図
【図１１】本発明の第１実施形態におけるキャリブレーション方法を説明するための図
【図１２】同じく照明設定手順を示す図
【図１３】本発明の第２実施形態で用いられているキャリブレーションテーブルを示す図
【図１４】同じく第２実施形態の処理手順を示す流れ図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３８】
まず、本発明が適用される画像測定装置について説明する。
【００３９】
この画像測定装置は、図５に示す如く、ワーク３を撮像する撮像装置としてカメラ１４１が搭載された画像測定機１と、この画像測定機１と電気的に接続されたコンピュータ（以下、ＰＣと称する）２とを備えている。
【００４０】
画像測定機１は、次のように構成されている。即ち、試料移動手段１１の上には、試料台１２がその上面をベース面として水平面と一致するように載置され、試料移動手段１１の両側端から立設されたアーム支持体１３ａ、１３ｂの上端でＸ軸ガイド１３ｃを支持している。試料台１２は、試料移動手段１１によってＹ軸方向に駆動される。Ｘ軸ガイド１３ｃには、撮像ユニット１４がＸ軸方向に駆動可能に支持されている。撮像ユニット１４の下端には、カメラ１４１が装着されている。
【００４１】
尚、本実施形態においては試料台１２上に配置されたワーク３を撮像する形式をとっているが、当然他の形式でも良く、例えば床に設置されたワークを横方向から撮像する様な形式でも良い。又、カメラ１４１としてはＣＣＤ、ＣＭＯＳ等種々のカメラを使用可能である。
【００４２】
図６は、本実施形態に係る画像測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態において、画像測定装置は、例えば画像測定機１の内部にコントローラ１５を備えており、コントローラ１５は位置制御システム１５１及び照明制御装置１５２を備えている。また、撮像ユニット１４はワーク３に光を照射する照明装置１４２を備えている。ＰＣ２は位置制御システム１５１を介してカメラ１４１の焦点位置を制御する。また、ＰＣ２はカメラ１４１にフレームレートを指定するフレームレート指定値信号を、照明制御装置１５２に照明装置１４２の光量を指定する照度指令値信号を送信する。カメラ１４１は照明装置１４２から光を照射されたワーク３を、指定されたフレームレートで撮像し、画像情報をＰＣ２に送信する。この際、位置制御システム１５１からはカメラ１４１の位置情報が送信される。尚、照明装置１４２としては種々の照明が使用可能であり、例えばＰＷＭ制御のＬＥＤ等も使用可能である。
【００４３】
次に、本実施形態に係る画像測定装置における撮像ユニット１４の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る画像測定装置の一部の構成を示すブロック図である。本実施形態において、撮像ユニット１４は、カメラ１４１と、カメラ１４１のＺ座標を検出し、出力するリニアエンコーダ１４３と、カメラ１４１をＺ軸方向に駆動するカメラ駆動機構１４４と、カメラ駆動機構１４４を駆動するＺ軸モータ１４５とを備えている。Ｚ軸モータ１４５は、画像測定機１に備えられたパワーユニット１６を介して位置制御システム１５１により制御される。又、リニアエンコーダ１４３は、スケールまたは検出ヘッドがカメラ１４１と連動してＺ軸方向に移動する様に取り付けられている。位置制御システム１５１はラッチカウンタ１５１Ａ及びＺ値ラッチバッファ１５１Ｂを備えており、トリガ信号に応じてリニアエンコーダ１４３からカメラ１４１のＺ座標情報を取得し、Ｚ値ラッチバッファ１５１Ｂに保持する。カメラ１４１は、ＵＳＢインターフェイスを介してＰＣ２と、専用ＤＩＯ（デジタル入出力）を介して位置制御システム１５１とそれぞれ接続されている。
【００４４】
位置制御システム１５１はパワーユニット１６に対してＺ軸駆動命令を出力する。パワーユニット１６はＺ軸モータ１４５に駆動電力を供給し、Ｚ軸モータ１４５は、カメラ駆動機構１４４によってカメラ１４１を駆動する。カメラ１４１は任意のフレームレートで撮像を行い、ＵＳＢインターフェイスを介してＰＣ２に画像情報を送信する。この際、カメラ１４１から位置制御システム１５１へトリガ信号として垂直同期信号が出力される様にしても良い。この場合、位置制御システム１５１は垂直同期信号を受信し、これに応じてリニアエンコーダ１４３からカメラ１４１のＺ座標を取得する。取得されたＺ座標はＺ値ラッチバッファ１５１Ｂに保持され、ラッチカウンタ１５１Ａが更新される。保持されたＺ値は読み出し命令に応じてＰＣ２に送信される。尚、本実施形態においてはカメラ１４１をＺ軸方向に駆動しているが、カメラ１４１に設けられたレンズ等の光学系を調整することによっても同様の動作が可能である。また、本実施形態においては、デジタルシリアル通信手段としてＵＳＢインターフェイスを使用しているが、Ｇｉｇ−Ｅ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ等他の手段を用いることも当然可能である。
【００４５】
次に、本実施形態に係る画像測定装置のオートフォーカスの方法について説明する。図８は、本実施形態に係る画像測定装置のオートフォーカスの方法を説明するための図であり、横軸はカメラ１４１のＺ座標を、縦軸はコントラストをそれぞれ表している。
【００４６】
本実施形態に係る画像測定装置のオートフォーカスにおいては、複数のＺ座標において撮像を行い、それぞれの座標位置における画像からコントラストを算出し、算出された複数のコントラストの中で最も高い数値を示した画像が取得されたＺ座標が合焦位置と判断される。図８の例においては、７か所のＺ座標（Ｚ１〜Ｚ７）において撮像を行っており、それぞれのＺ座標におけるコントラスト（Ｐ１〜Ｐ７）が計算されている。図８の例においては、Ｚ４におけるコントラストＰ４が最も高くなるため、Ｚ４が合焦位置と判断され、カメラ１４１のＺ座標はＺ４に合わされることになる。
【００４７】
この様なコントラスト式のオートフォーカスにおいては、画像出力位置を増やすことによってより正確な合焦位置を把握できる。しかしながら画像出力位置を増やした場合、カメラ１４１からＰＣ２へ送信するデータ量が増加してしまう。本実施形態において、カメラ１４１とＰＣ２とはＵＳＢインターフェイスによって接続されているため、画像データの転送速度は４００Ｍｂｐｓ程度に制限されてしまい、オートフォーカスにかかる時間が増えてしまう。このため、本実施形態に係る画像測定装置においては、オートフォーカス時に、撮像範囲のうちの一部の画像のみを切り出して送信することによって、カメラ１４１からＰＣ２へ送信するデータ量を低減させ、フレームレートを上げるようにしている。
【００４８】
このオートフォーカス処理を、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る画像測定装置のオートフォーカス時において、カメラ１４１とＰＣ２との間で通信される信号を示すタイミングチャートである。上段にはＰＣ２からカメラ１４１に送信される信号の一部を、下段にはカメラ１４１からＰＣ２に送信される信号をそれぞれ示している。
【００４９】
オートフォーカスが開始される前のライブ表示状態では、カメラ１４１からＰＣ２へ、例えば図９の左下の様に、撮像範囲全ての画像データが送信されている。タイミングＳ１においてＰＣ２からカメラ１４１へ画像出力停止の命令が送信されると、カメラ１４１の画像出力が停止され、カメラ１４１から位置制御システム１５１に、ラッチカウンタ１５１Ａをリセットする旨の命令が送信される。ラッチカウンタ１５１Ａがリセットされると、カメラ１４１はオートフォーカス開始位置まで駆動される。
【００５０】
タイミングＳ２においては、ＰＣ２からカメラ１４１に、画像出力範囲を指定する旨の命令が送信される。これによって、カメラ１４１からＰＣ２に送信される画像の範囲が、例えば図９の下部の中央の図のように限定される。この際、同時に垂直同期信号を出力する旨の命令を行うことも可能である。続いてタイミングＳ３においてＰＣ２からカメラ１４１に画像出力開始の命令がなされ、カメラ１４１からＰＣ２へ画像データ及びタイムスタンプが出力される。また、タイミングＳ２において垂直同期信号を出力する旨の命令がされていた場合には、カメラ１４１から位置制御システム１５１へ垂直同期信号が送信され、カメラ１４１の画像取得時のＺ座標及びタイムスタンプが保持される。また、垂直同期信号を使用しない場合には、カメラ１４１のフレームレートからカメラ１４１の撮像のタイミングを計算し、計算したタイミングでカメラ１４１のＺ座標を取得する等、異なる方法によってカメラ１４１と位置制御システム１５１との同期を行うことも可能である。
【００５１】
オートフォーカスが終了したタイミングＳ４では、ＰＣ２からカメラ１４１へ画像出力停止の命令がされる。続いてタイミングＳ５において、オートフォーカス中のカメラ１４１の設定（画像出力範囲の指定及び垂直同期信号の出力）を解除する旨の信号が送信される。また、位置制御システム１５１には、ＰＣ２からＺ移動停止命令、ラッチ終了命令及びラッチ数読み出し命令が送信される。位置制御システム１５１は、カメラ１４１の移動を停止させ、ラッチカウンタ１５１Ａ及びＺ値ラッチバッファ１５１Ｂの動作を停止させ、ＰＣ２にラッチ数を送信する。続いてＰＣ２から位置制御システム１５１にラッチデータの読み出し命令が出力され、位置制御システム１５１からＰＣ２にＺ値ラッチバッファ１５１Ｂ内のデータ（Ｚ座標及びタイムスタンプ）が送信される。ＰＣ２はタイムスタンプから画像情報とＺ座標とを対応付け、画像情報から算出したコントラストとＺ値との関係を把握する。その後、最もコントラストが大きい画像が得られたＺ値を合焦位置と判断し、カメラ１４１のＺ座標を、算出した合焦位置まで移動させる。
【００５２】
最後にタイミングＳ６においてライブ表示の画像出力を再開する旨の命令がされると、オートフォーカス動作が終了し、通常の撮像範囲全ての画像データの送信が再開される。この際、カメラ１４１からＰＣ２へ送信される画像は、図９の右下に示すように、オートフォーカス開始前と同様のサイズになる。
【００５３】
この様な方法では、カメラ１４１からＰＣ２に送信する画像のサイズを減縮しており、ＵＳＢインターフェイスの転送レートに関わらずカメラ１４１のフレームレートを大幅に増加させることが可能となる。しかしながら、この様な方法においては１フレーム毎の露光時間が減少し、取得画像の光量が減少してしまう。これによってコントラストが低下し、オートフォーカスの精度も低下してしまう。高解像度になるほど、画素の受光面積が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
【００５４】
この様な問題を解決すべく、本実施形態においてはオートフォーカス時に照明装置１４２の光量を増加させている。この照明制御を、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る画像測定装置における照明制御方法を説明するためのブロック図である。
【００５５】
ＰＣ２には、照明制御装置１５２及びカメラ１４１が並列に接続されており、照明制御装置１５２には照明装置１４２が接続されている。オートフォーカスが開始されると、前述の通り図９のタイミングＳ１において、画像出力停止の命令が送信され、タイミングＳ３において信号出力開始の命令がされる。本実施形態においては、タイミングＳ１からＳ３までの間、即ち、カメラ１４１からＰＣ２への画像出力が停止し、指定されたフレームレートで画像出力が再開されるまでの間に、ＰＣ２から照明制御装置１５２に、照明装置１４２への照度指令値が送信される。
【００５６】
これにより、カメラ１４１のフレームレートの増加に応じて照明装置１４２の光量を増加させることによって、露光時間の減少に伴う光量の減少を補い、コントラストの低下を防ぐことが可能となる。従って、コントラストの正確さを維持したまま単位時間あたりの画像情報の取得フレーム数を大幅に増加させることが可能となり、高精度かつ高速なオートフォーカスが可能となる。また、この様な構成は既存のＰＣ及び画像測定機を流用し、ソフトウェアのみによって簡便かつ安価に実現可能である。尚、取得画像の明るさやコントラスト等の平均値をＰＣ２によって算出し、これに応じて照明制御装置１５２を制御することも可能である。なお、カメラ１４１から出力される垂直同期信号の間隔から、照明制御装置１５２側で自動調光してもよい。この場合はＰＣ２側の関与が不要である。
【００５７】
本発明の第１実施形態では、このような画像測定装置における、先に図１を用いて説明したようなキャリブレーション方法に加えて、各照度指令値[％]における照明装置１４２の照度[Ｌｘ]を測定し、照度Ｌｘのデータをキャリブレーションデータに追加するようにしている。ここで、照度データは、規格値に対してＬＥＤ素子により誤差を持つため、実測データを保持する。
【００５８】
具体的には、図１１に示す如く、図１を用いて説明した従来と同様の処理（１）〜（３）を行った後、（４）各照度指令値における照明装置１４２の照度（図の例では２９０Ｌｘ）を測定し、キャリブレーションテーブルに追加する。ここでは、キャリブレーション誤差が含まれるため、規格曲線から算出しないで、実測値を使う。なお、キャリブレーション後に検査するので、全体の処理時間は同じになる。
【００５９】
画像オートフォーカス時の照度設定は、図１２に示す如く、次のようにして行う。
【００６０】
（１）まず、必要な照度を計算する。例えば照度指令値４０％で照度７０Ｌｘのときに、露光時間が１／２になると、２倍の照度１４０Ｌｘが必要になる。
【００６１】
次いで、（２）図１２の右側中央に示す照度指令値・照度実測値曲線を用いて、必要照度１４０Ｌｘに相当する照度指令値（ここでは５６％）を算出する。
【００６２】
次いで（３）算出された照度指令値を照明制御装置１５２に設定する。照度指令値は、図１２の右側に示す如く、照明制御装置１５２内のＤ／Ａ変換器１５２ａに送られた後、アンプ１５２ｂを経て、照明装置、ここではＬＥＤ１４２ａに出力されＬＥＤを点灯させる。なお、低照度領域はＰＷＭ制御を併用する。これにより、照度指令値４０％のときの２倍の照度１４０Ｌｘが得られる。
【００６３】
次に、本発明をブライトネスツールに適用した第２実施形態について説明する。
【００６４】
本実施形態では、図１３に示す如く、例えば照明制御装置１５２に持たせてある照明用のキャリブレーションテーブルに、第１実施形態と同様に、照度データを追加する。このキャリブレーションテーブルのうち、照度指令値と照度を用いて、目標明るさになるであろう照度指令値を計算で精度よく求め、「照明装置への照度指令値を変更→実際の画像を取得→実際の取得画像の測定像の明るさを確認」という動作の繰り返し回数を削減することにより、全体としてブライトネスツール実行時間を短縮する。
【００６５】
具体的には、図１４に示す如く、先ずステップＳ２００で、パートプログラム作成時の照度指令値で照明装置１４２を点灯させ、実際の取得画像の測定像の明るさを取得する。例えば、図１３の例で、照度指令値４０％で２５６階調（８−ｂｉｔ）の画像の測定像の明るさが、パートプログラム作成時に１５０だったとし、パートプログラム実行時は１２０になったとする。この原因は、発明が解決しようとする課題に記載した問題（１）〜（３）によるものである。
【００６６】
次いで、ステップＳ２１０に進み、必要照度を算出する。先の例では、次式のようになる。
必要照度＝７０[Ｌｘ]×１５０／１２０＝８７．５[Ｌｘ]
【００６７】
次いで、ステップＳ２２０に進み、必要照度に相当する照度指令値を算出する。先の例では、パートプログラム作成時の４０％照度指令値に相当する照度指令値を次式のように算出する。
照度指令値＝(６０[％]−４０[％])×(８７．５[Ｌｘ]−７０[Ｌｘ])
／(１６０[Ｌｘ]−７０[Ｌｘ])＋４０[％]
＝４３．８８８… ≒ ４３．８９[％]
【００６８】
次いで、ステップＳ２３０に進み、算出された照度指令値４３．８９％を照明装置１４２に指令する。
【００６９】
ステップＳ２４０で取得画像上の測定像の明るさが公差範囲内と判定されれば終了する。一方、ステップＳ２４０の判定で公差範囲外であればステップＳ２１０に戻る。
【００７０】
ステップＳ２２０で算出する照度指令値は精度が高いため、たとえ１回で公差内に入らなくても、繰り返し数は激減する。従来は１０回程度繰り返していたが、本発明では１〜２回程度になる。
【００７１】
発明が解決しようとする課題に記載した問題（３）のように、経年変化により照度指令値４０[％]で７０[Ｌｘ]出ていない可能性があるが、経年変化は０[％]〜１００[％]の明るさがほぼ同じ割合で劣化するので、ステップＳ２２０の計算式のように明るくする割合で内挿計算した近似値を使える。この内挿が成り立たないほど劣化した照明は修理・交換する。
【００７２】
パートプログラムの明るさ照度指令値が小さい場合、例えば５[％]だった場合、１[％]刻みの制御では照明装置１４２の照度を微調整できないため、パートプログラムで指定できる％照度指令値の最小分解能１[％]よりも細かく制御できることが望ましい。
【００７３】
なおキャリブレーションテーブルは照明制御装置１５２でなく、ＰＣ２側や照明装置１４２側に保存されていても良い。
【００７４】
光源としての発光素子もＬＥＤに限定されない。
【符号の説明】
【００７５】
１…画像測定機
２…コンピュータ（ＰＣ）
３…ワーク（測定物）
１４１…カメラ
１４２…照明装置
１４２ａ…ＬＥＤ（発光素子）
１５２…照明制御装置
１５２ａ…Ｄ／Ａ変換器
１５２ｂ…アンプ
【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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