(57)【要約】【課題】輝度が高い照明装置を用いなくても明るい画像を撮像することができる画像測定方法、および画像測定装置を提供すること。【解決手段】外部から設定入力された指示値に基づいて、照明装置２０の輝度に基づいた被測定物Ｗの照度を求める照度算出工程と、撮像手段３０の露光時間を求める露光時間算出工程とを備え、算出した照度および露光時間に従って照明装置２０および撮像手段３０を制御し、画像を撮像するので、被測定物Ｗの照度および撮像手段３０の露光時間を重ね合わせて得られる明るさの画像を撮像することができる。従って、照明装置２０の輝度の制御範囲が限られ、その上限以上に輝度を高くすることができなくても、撮像手段３０の露光時間を同時に制御して長くすることで、見かけ上、照明装置２０の輝度の上限を超えた明るさの画像を撮像することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度可変の照明装置、および露光時間可変の撮像手段を備え、前記照明装置からの照明光を被測定物に照射し、この被測定物からの反射光および／または透過光を前記撮像手段で撮像し、撮像された画像から前記被測定物を測定する画像測定方法であって、
外部から設定入力された指示値に基づいて、前記照明装置の輝度に基づく前記被測定物の照度を求める照度算出工程と、前記撮像手段の露光時間を求める露光時間算出工程とを備え、
前記照度算出工程では、
前記指示値が所定指示値以下の範囲において、当該指示値の増加に伴って、前記照度が予め設定された設定照度まで増加し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、前記照度が前記設定照度を維持するように、前記照度を算出し、
前記露光時間算出工程では、
前記指示値が所定指示値以下の範囲において、前記露光時間が予め設定された設定露光時間を維持し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、前記露光時間が当該指示値の増加に伴って前記設定露光時間から増加するように、前記露光時間を算出し、
算出した照度および露光時間に従って前記照明装置および撮像手段を制御し、当該照度および露光時間を重ね合わせて得られる所定の明るさを有した前記画像を撮像することを特徴とする画像測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像測定方法において、
前記照度算出工程では、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値に対して一定の増分で増加するように、前記照度を算出し、前記露光時間算出工程では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値に対して一定の増分で増加し、かつ前記算出した照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して一定の増分で連続的に増加するように、前記露光時間を算出することを特徴とした画像測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の画像測定方法において、
前記照度算出工程では、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値の増分に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加するように、前記照度を算出し、
前記露光時間算出工程では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値の増分に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加し、かつ前記算定した照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で連続的に増加するように、前記露光時間を算出することを特徴とした画像測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像測定方法において、
前記所定指示値は、前記照明装置が通常使用される範囲における最大輝度に対応していることを特徴とした画像測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像測定方法において、
前記所定指示値は、前記照明装置が通常使用される範囲における最大輝度に対して所定の割合だけ低い輝度に対応していることを特徴とした画像測定方法。
【請求項６】
輝度可変の照明装置、および露光時間可変の撮像手段を備え、前記照明装置からの照明光を被測定物に照射し、この被測定物からの反射光および／または透過光を前記撮像手段で撮像し、撮像された画像から前記被測定物を測定する画像測定装置であって、
外部から設定入力された指示値に基づいて、前記照明装置の輝度に基づく前記被測定物の照度を制御する照度制御手段と、前記撮像手段の露光時間を制御する露光時間制御手段とを備え、
前記照度制御手段は、
前記指示値が所定指示値以下の範囲において、当該指示値の増加に伴って、前記照度が予め設定された設定照度まで増加し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、前記照度が前記設定照度を維持するように、前記照明装置を制御し、
前記露光時間制御手段は、
前記指示値が所定指示値以下の範囲において、前記露光時間が予め設定された設定露光時間を維持し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、当該指示値の増加に伴って前記露光時間が前記設定露光時間から増加するように、前記撮像手段を制御することを特徴とする画像測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像測定装置において、
前記照度制御手段は、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値に対して一定の増分で増加するように、前記照明装置を制御し、
前記露光時間制御手段では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値に対して一定の増分で増加し、かつ前記照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して一定の増分で連続的に増加するように、前記撮像手段を制御することを特徴とした画像測定装置。
【請求項８】
請求項６に記載の画像測定装置において、
前記照度制御手段は、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加するように、前記照明装置を制御し、
前記露光時間制御手段では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加し、かつ前記照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で連続的に増加するように、前記撮像手段を制御することを特徴とした画像測定装置。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の画像測定装置において、
前記照明装置は、複数の半導体発光素子を備えて構成されていることを特徴とした画像測定装置。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の画像測定装置において、
前記撮像手段は、固体撮像素子を備えたカメラで構成されていることを特徴とした画像測定装置。
【請求項１１】
請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の画像測定装置において、
前記指示値を入力する入力手段と、
前記照明装置および撮像手段を制御する際の、前記指示値と前記照度および前記露光時間との関係を記憶する記憶手段と、
前記入力手段で入力された指示値、および前記記憶手段に記憶された指示値と前記照度および前記露光時間との関係に基づいて、照度および露光時間を演算する演算手段と、
前記撮像された画像を画像処理する画像処理手段と、
この画像処理手段で処理された画像を表示する表示手段とを有するコンピュータを備え、
前記照度制御手段は、前記コンピュータに一体に、または別体として設けられ、前記演算手段で演算された照度に従って前記照明装置を制御し、
前記露光時間制御手段は、前記コンピュータに一体に、または別体として設けられ、前記演算手段で演算された露光時間に従って前記撮像手段を制御することを特徴とした画像測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像測定方法、および画像測定装置に関する。例えば、輝度可変の照明装置、および撮像手段を備え、照明装置からの照明光を被測定物に照射し、この被測定物からの反射光を撮像手段で撮像し、撮像された画像から被測定物の形状等を測定する画像測定方法、および画像測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
被測定物（ワーク）に向かって照明光を照射する照明装置と、ワークからの反射光を撮像する撮像手段とを備え、撮像手段で撮像した画像を適宜画像処理して、ワークの形状、寸法、色等を測定する画像測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この画像測定装置は、ワークを撮像してその画像データを出力するＣＣＤカメラと、ワークに照明光を照射するためのリング照明装置とを備えている。この照明装置は、電源ユニットに設けられたハロゲンランプ等の発光光源に光ファイバーケーブルを介して接続されている。
【０００３】
また、画像測定装置は、発光光源に印加する印加電流を制御して、発光光源の輝度を制御する照明制御手段と、外部から操作可能に設けられた入力手段とを備えて構成されている。
このような構成において、ユーザーが入力手段で照明光の輝度を指示すると、照明制御手段は、指示された輝度で照明光を照射するように発光光源に対して所定の印加電流を印加する。この印加電流の印加により指示された輝度で照明光がワークに照射される。そして、ワークからの反射光がＣＣＤカメラで受光され、撮像された画像からのエッジ検出等によりワークの形状、寸法、色等を測定できるようになっている。
【０００４】
ここで、画像測定においては、ワークに照射する照明光、すなわち照明光を照射されたワークの照度が非常に重要である。例えば、指示された照度に比べて実際の照明照度が暗い場合には、光量がたりずに画像を得ることができないかまたはエッジ検出ができない。指示された照度に比べて実際の照明照度が明るい場合には、光が飽和してしまうため画像がにじんで（画像がとんで）しまいエッジ検出を行うことができない。
すなわち、発光光源への印加電流を制御して、照明光を正確に制御することが精密な測定においては極めて重要である。
【０００５】
一方、画像測定においては、照明光を正確に制御することとともに、制御する際の応答速度の高速化や、照明光の照射角度を制御できることも重要である。しかし、ハロゲンランプには、輝度を制御する際の応答速度が遅いという欠点がある。さらに、ハロゲンランプは、消費電力が大きく、耐用寿命が短い等の欠点も有している。また、光ファイバーケーブルを介して発光光源に接続された照明装置では、個々の光ファイバーケーブルから照射される照明光の点灯／消灯を制御して、照明光の照射角度を制御することが困難である。
【０００６】
このため、高速応答性、省電力、長寿命等の特長を有し、個々に点灯／消灯を制御可能な半導体発光素子（発光ダイオード、ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を光源として用いた画像測定装置が提案されている（例えば、特許文献２に記載された画像プローブなど）。
この画像測定装置は、ＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラにワークの画像を結像させる撮像光学系と、ワークを落射照明するための落射照明装置と、撮像光学系の周囲から斜めにワークを照明するリング照明装置とを備えている。これらの照明装置は、それぞれ複数の発光ダイオードからなる光源を備え、また必要に応じて、光源からの照明光をワークに導く照明光学系を有している。
【０００７】
これらの照明装置においても、前記特許文献１と同様に、照明制御手段で照度を制御することができるように構成されている。また、複数の発光ダイオードは、個々に、あるいはブロックごとに点灯／消灯、調光制御可能に構成されているため、任意の方向からワークに照明光を照射することができるようになっている。従って、光源として発光ダイオードを用いたことで、照明装置の小型化、軽量化を実現し、ハロゲンランプを使用した場合よりも、制御速度の高速化、省電力化、および長寿命化を図ることができるという効果を奏する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−９４５９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５４０９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像測定装置では、いずれも制御された発光光源の輝度、つまりワークの照度によって、撮像される画像の明るさが決定されるため、得られる画像の明るさが制御可能な照度の範囲内に限定されてしまうので、以下のような問題を生じる。
すなわち、ワーク表面が反射率の低い色（黒い色）などの場合には、反射光の光量がたりず、撮像される画像の明るさが不足してしまいエッジ検出を行うことができないことがある。
また、発光ダイオードを発光光源に使用した場合には、ハロゲンランプに比べて発光ダイオードは輝度が低いため、画像の明るさが不足してしまうことがある。さらに、発光ダイオードは、各製品ごとに固体差を有し、輝度が固体ごとに異なるため、輝度の低い製品に合わせて制御することとなり、照明装置全体の輝度が低く抑えられてしまう。また、輝度の低い製品を除去して、高い輝度を有した発光ダイオードのみを選別して使用することが考えられるが、このように選別すると、コストが増大してしまう。
【００１０】
また、より輝度が高い発光光源を用いる、発光光源の設置数を増やす、あるいはＣＣＤカメラのゲイン（増幅率）を上げることで、撮像される画像を明るくすることが考えられるが、以下の問題を生じる。
例えば、高輝度タイプの発光ダイオードを用いた場合、発熱量が大きく測定精度に影響を与えてしまうことがある。また、発光光源の設置数を増やした場合でも、発熱量が大きくなるとともに、消費電力量の増加や照明装置の大型化を招いてしまう。そして、ＣＣＤカメラのゲインを上げると、撮像された画像に混じるノイズが大きくなり、測定精度の悪化を招いてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、輝度が高い照明装置を用いなくても明るい画像を撮像することができる画像測定方法、および画像測定装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の画像測定方法は、輝度可変の照明装置、および露光時間可変の撮像手段を備え、前記照明装置からの照明光を被測定物に照射し、この被測定物からの反射光および／または透過光を前記撮像手段で撮像し、撮像された画像から前記被測定物を測定する画像測定方法であって、外部から設定入力された指示値に基づいて、前記照明装置の輝度に基づく前記被測定物の照度を求める照度算出工程と、前記撮像手段の露光時間を求める露光時間算出工程とを備え、前記照度算出工程では、前記指示値が所定指示値以下の範囲において、当該指示値の増加に伴って、前記照度が予め設定された設定照度まで増加し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、前記照度が前記設定照度を維持するように、前記照度を算出し、前記露光時間算出工程では、前記指示値が所定指示値以下の範囲において、前記露光時間が予め設定された設定露光時間を維持し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、前記露光時間が当該指示値の増加に伴って前記設定露光時間から増加するように、前記露光時間を算出し、算出した照度および露光時間に従って前記照明装置および撮像手段を制御し、当該照度および露光時間を重ね合わせて得られる所定の明るさを有した前記画像を撮像することを特徴とする。
【００１３】
ここで、撮像される画像の明るさは、照明装置の輝度に基づく被測定物の照度と、撮像手段の露光時間との積で求められるもので、被測定物の照度が一定であっても、撮像手段の露光時間を長くすれば、画像の明るさは露光時間に比例して明るくなる。
また、所定指示値は、照明装置が通常使用される範囲における最大輝度（被測定物の最大照度）に対応した指示値（１００％指示値）以下の範囲で、任意に設定可能である。
【００１４】
このような構成によれば、外部から設定入力された指示値に基づいて、照明装置の輝度に基づく被測定物の照度、および撮像手段の露光時間を、照度算出工程および露光時間算出工程で算出するとともに、この算出した照度および露光時間に従って照明装置および撮像手段が制御されるので、被測定物の照度および撮像手段の露光時間を重ね合わせて得られる明るさの画像を撮像することができる。従って、照明装置の輝度の制御範囲が限られ、その上限以上に輝度を高くすることができなくても、撮像手段の露光時間を同時に制御して長くすることで、見かけ上、照明装置の輝度調整範囲の上限を超えた明るさの画像を撮像することができる。
【００１５】
また、指示値が所定指示値以下の範囲においては、照明装置の輝度を制御して被測定物の照度を増減させ、撮像手段の露光時間を一定に制御することで、従来と同様の照明装置の制御方法、および撮像手段の撮像方法で測定を実施することができる。そして、指示値が所定指示値を超えた範囲においては、照明装置の輝度を一定に、撮像手段の露光時間を増減させるように制御することで、画像の明るさを連続的に制御することができる。従って、指示値に応じて自動的に照明装置および撮像手段が制御され、撮像された画像の明るさが変化するので、測定者が照明装置、または撮像手段を個別に制御する必要がなく、指示値を入力するだけの容易な操作で測定作業を実施することができる。
【００１６】
請求項２に記載の画像測定方法は、請求項１に記載の画像測定方法において、前記照度算出工程では、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値に対して一定の増分で増加するように、前記照度を算出し、前記露光時間算出工程では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値に対して一定の増分で増加し、かつ前記算出した照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して一定の増分で連続的に増加するように、前記露光時間を算出することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、照度および露光時間が指示値に対して一定の増分で増加するように制御され、かつ画像の明るさが指示値に対して一定の増分で連続的に増加するので、入力した指示値と、この指示値から得られる画像の明るさとの関係が測定者にとって把握しやすく、適切な明るさの画像を素早い操作で得ることができ、操作性を向上させることができる。
【００１８】
請求項３に記載の画像測定方法は、請求項１に記載の画像測定方法において、前記照度算出工程では、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値の増分に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加するように、前記照度を算出し、前記露光時間算出工程では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値の増分に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加し、かつ前記算定した照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で連続的に増加するように、前記露光時間を算出することを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、照度および露光時間が指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加するように制御され、かつ画像の明るさが指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で連続的に増加するので、指示値の領域に応じて画像の明るさの増分を適宜設定でき、測定精度を向上させることができる。例えば、指示値と画像の明るさとの関係を、指示値が小さい（暗い）領域において増分が小さくなるような関数で規定すれば、暗い領域での画像の明るさを細かく制御することができ、測定精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に記載の画像測定方法は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像測定方法において、前記所定指示値は、前記照明装置が通常使用される範囲における最大輝度に対応していることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、照明装置が通常使用される範囲における最大輝度に対応した指示値（１００％指示値）を所定指示値として設定したことで、１００％指示値以下の指示値では、指示値に応じて照明装置の輝度が最大輝度までの範囲で制御され、１００％指示値を超えた指示値では、照明装置の輝度が最大輝度で一定になる。従って、照明装置の発揮し得る照明能力を全て有効に活用できるので、無駄のない照明を実現できる。
【００２２】
請求項５に記載の照明装置の画像測定方法は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像測定方法において、前記所定指示値は、前記照明装置が通常使用される範囲における最大輝度に対して所定の割合だけ低い輝度に対応していることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、１００％指示値に対して所定の割合だけ低い指示値を所定指示値として設定したことで、所定指示値以下の指示値では、指示値に応じて照明装置の輝度が最大輝度より低い輝度までの範囲で制御され、所定指示値を超えた指示値では、照明装置の輝度が最大輝度より低い輝度で一定になる。従って、照明装置の発光光源が製品ごとの固体差により、最大輝度に対して所定の割合だけ低い輝度しか得られない場合でも、所定指示値を超える指示値においては、撮像手段の露光時間を制御して画像の明るさを確保することができるため、発光光源の製品のばらつきが照明性能に与える影響を小さくすることができる。
【００２４】
請求項６に記載の画像測定装置は、輝度可変の照明装置、および露光時間可変の撮像手段を備え、前記照明装置からの照明光を被測定物に照射し、この被測定物からの反射光および／または透過光を前記撮像手段で撮像し、撮像された画像から前記被測定物を測定する画像測定装置であって、外部から設定入力された指示値に基づいて、前記照明装置の輝度に基づく前記被測定物の照度を制御する照度制御手段と、前記撮像手段の露光時間を制御する露光時間制御手段とを備え、前記照度制御手段は、前記指示値が所定指示値以下の範囲において、当該指示値の増加に伴って、前記照度が予め設定された設定照度まで増加し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、前記照度が前記設定照度を維持するように、前記照明装置を制御し、前記露光時間制御手段は、前記指示値が所定指示値以下の範囲において、前記露光時間が予め設定された設定露光時間を維持し、かつ前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲において、当該指示値の増加に伴って前記露光時間が前記設定露光時間から増加するように、前記撮像手段を制御することを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、照明装置の輝度の制御範囲が限られ、その上限以上に輝度を高くすることができなくても、撮像手段の露光時間を同時に制御して長くすることで、見かけ上、最大輝度に基づいた照度の上限を超えた明るさの画像を撮像することができる。さらに、指示値に応じて自動的に照明装置および撮像手段が制御され、撮像された画像の明るさが変化するので、測定者が照明装置、または撮像手段を個別に制御する必要がなく、指示値を入力するだけの容易な操作で測定することができる。
【００２６】
請求項７に記載の画像測定装置は、請求項６に記載の画像測定装置において、前記照度制御手段は、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値に対して一定の増分で増加するように、前記照明装置を制御し、前記露光時間制御手段では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値に対して一定の増分で増加し、かつ前記照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して一定の増分で連続的に増加するように、前記撮像手段を制御することを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、入力した指示値と、この指示値から得られる画像の明るさとの関係が測定者にとって把握しやすく、適切な明るさの画像を素早い操作で得ることができ、操作性を向上させることができる。
【００２８】
請求項８に記載の画像測定装置は、請求項６に記載の画像測定装置において、前記照度制御手段は、前記指示値が前記所定指示値以下の範囲における前記照度が、当該指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加するように、前記照明装置を制御し、前記露光時間制御手段では、前記指示値が前記所定指示値を超えた範囲における前記露光時間が、当該指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で増加し、かつ前記照度と当該露光時間とを重ね合わせて得られる前記画像の明るさが、前記指示値に対して所定の関数で規定される曲線に沿った増分で連続的に増加するように、前記撮像手段を制御することを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、請求項３に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、所定の関数により指示値の領域に応じた画像の明るさの増分を適宜設定できるので、測定精度を向上させることができる。
【００３０】
請求項９に記載の画像測定装置は、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の画像測定装置において、前記照明装置は、複数の半導体発光素子を備えて構成されていることを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、発光光源として複数の半導体発光素子を備えたことで、照明装置の小型化、軽量化を実現し、ハロゲンランプを使用した場合よりも、制御速度の高速化、省電力化、および長寿命化を図ることができる。
【００３２】
請求項１０に記載の画像測定装置は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の画像測定装置において、前記撮像手段は、固体撮像素子を備えたカメラで構成されていることを特徴とする。
【００３３】
ここで、固体撮像素子を備えたカメラとしては、ＣＣＤ（電荷結合素子、Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  ）カメラや、ＣＭＯＳデバイス（相補性金属酸化膜半導体デバイス、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  デバイス）カメラ等が採用できる。
【００３４】
このような構成によれば、ＣＣＤカメラ等で撮像した被測定物の画像を、画像データとして即座に転送し、画像処理等を実施することができるので、測定効率を向上させることができる。また、ＣＣＤカメラ等では、露光時間の制御を電気的な制御信号により実施することが容易なので、機械式のシャッター装置などを備えた通常のカメラと比較して、露光時間の制御をより正確に実行できる。さらに、ＣＣＤカメラ等では、画像を所定のフレームレートで連続的に撮像することができるので、指示値の入力から画像の明るさの確認までの工程を連続的に実施でき、測定の作業効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
請求項１１に記載の画像測定装置は、請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の画像測定装置において、前記指示値を入力する入力手段と、前記照明装置および撮像手段を制御する際の、前記指示値と前記照度および前記露光時間との関係を記憶する記憶手段と、前記入力手段で入力された指示値、および前記記憶手段に記憶された指示値と前記照度および前記露光時間との関係に基づいて、照度および露光時間を演算する演算手段と、前記撮像された画像を画像処理する画像処理手段と、この画像処理手段で処理された画像を表示する表示手段とを有するコンピュータを備え、前記照度制御手段は、前記コンピュータに一体に、または別体として設けられ、前記演算手段で演算された照度に従って前記照明装置を制御し、前記露光時間制御手段は、前記コンピュータに一体に、または別体として設けられ、前記演算手段で演算された露光時間に従って前記撮像手段を制御することを特徴とする。
【００３６】
ここで、記憶手段に記憶される指示値と照度および露光時間との関係としては、指示値を変数とした照度および露光時間を算定する関数式であってもよく、また、指示値に対する照度および露光時間の組み合わせを表すテーブルであってもよい。
【００３７】
このような構成によれば、コンピュータが備える記憶手段（メモリやハードディスク等）に記憶された指示値と照度および露光時間との関係に基づいて、演算手段（ＣＰＵ等）により照度および露光時間を演算することで、入力手段（キーボードやボタン、レバー等）から入力された指示値から瞬時に照度および露光時間を演算することができ、測定時間を短縮して測定にかかる作業効率を向上させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像測定装置の好適な実施形態を挙げ、図面に基づいて詳しく説明する。なお、以下の説明にあたって、同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
図１ないし図４には、本発明の第１実施形態に係る画像測定装置１が示され、図５および図６には、それぞれ第２実施形態および第３実施形態に係る画像測定方法が示されている。
【００３９】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態の画像測定装置１の概略構成を示す図である。図２は、画像測定装置１の構成を示すブロック図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、画像測定装置１における指示値と、照度、露光時間、および画像の明るさとの関係を示す図である。図４は、画像測定装置１における画像測定方法を示すフローチャートである。
図１において、画像測定装置１は、被測定物としてのワークＷに照明光を照射して、ワークＷからの反射光を撮像する装置本体部１０と、この装置本体部１０で撮像されたワークＷの画像を処理するとともに、装置本体部１０の動作を制御する装置制御部４０とを備えて構成されている。これらの装置本体部１０と装置制御部４０とは、ケーブル２で接続されている。
【００４０】
装置本体部１０は、中空箱状の筐体１１と、ワークＷを載置するステージ１２と、筐体１１に設けられワークＷに照明光を照射する照明装置２０と、筐体１１内部に設けられワークＷからの反射光を受光し撮像する撮像手段３０とを備えている。筐体１１のステージ１２と対向する底面には、ステージ１２上面と直交して上下に延びる光軸Ａを中心とした開口が設けられており、この開口を通してワークＷからの反射光が撮像手段３０に到達可能になっている。また、筐体１１およびステージ１２は、光軸Ａと交差する平面二方向（Ｘ、Ｙ方向）、および光軸Ａに沿った方向（Ｚ方向）に手動または自動で移動操作可能に構成されており、適宜ワークＷの測定部位の調整や、撮像手段３０のフォーカス調整などができるようになっている。
【００４１】
照明装置２０は、筐体１１内部に設けられ光軸Ａに沿ってワークＷの直上から照明光を照射する落射照明部２１と、筐体１１の底面に光軸Ａを囲んで設けられ光軸Ａに対して斜め方向からリング状光束の照明光をワークＷに照射する斜め照明部２５とを備えて構成されている。
落射照明部２１は、光軸Ａに対して直角方向から照明光を発射する発光光源としてのハロゲンランプ２２と、ハロゲンランプ２２から拡散する照明光を集光するレンズ２３と、光軸Ａ上に設けられハロゲンランプ２２からの照明光をワークＷに向かって反射するハーフミラー２４とを備えている。
【００４２】
斜め照明部２５は、光軸Ａを中心とする中空リング状の筐体２６と、筐体２６内に配された発光光源としての白色発光ダイオード（ＬＥＤ）２７とを備えている。ＬＥＤ２７は、光軸Ａを囲んでリング状に複数設けられている。
また、斜め照明部２５は、平面視で四方向に分割され、フロント部、バック部、レフト部、およびライト部に分けられている。そして、この分割されたフロント部、バック部、レフト部、およびライト部は、それぞれ独立に照明光の強度が制御されるようになっている。
【００４３】
撮像手段３０は、光軸Ａに沿って配置されワークＷからの反射光を集光する集光レンズ３１，３２と、集光レンズ３１，３２からの光を受光する電荷結合素子３３を有するＣＣＤカメラ３４とを備えて構成されている。
ＣＣＤカメラ３４は、ワークＷからの反射光を電荷結合素子３３で受光し、ワークＷの画像を撮像する。撮像された画像は、有限個の画素から構成された画像データであり、例えば画像サイズは５１２×５１２画素である。各画素は例えば８ビットのデータであり、この８ビットのデータは、受光した光の強度を０〜２５５の２５６階調に区分した濃淡値（受光強度値）で示す。ＣＣＤカメラ３４からの画像データは、ケーブル２を介して装置制御部４０に出力される。
また、ＣＣＤカメラ３４は、１秒間に数十フレーム例えば３０フレーム（３０ｆｐｓ  ）の画像を連続的に取得することができる。さらに、ＣＣＤカメラ３４は、シャッター速度が可変であり、設定入力により露光時間を指定して調整できる。調整できる露光時間は、例えば、２秒から１／１００００秒の範囲である。
【００４４】
装置制御部４０は、ＣＣＤカメラ３４からの画像データを受け取って画像処理し、出力表示するコンピュータ４１と、このコンピュータ４１と別体に設けられ照明装置２０の輝度を調節してワークＷの照度を制御する照度制御手段としての照明制御装置５０と、コンピュータ４１に一体に設けられ撮像手段３０の露光時間を制御する露光時間制御手段としてのフレームグラバ６０とを備えて構成されている。照明制御装置５０は、コンピュータ４１からの指令を受け、照明装置２０に印加する印加電流を制御することで、照明装置２０の輝度を調節しワークＷの照度を制御する。フレームグラバ６０は、コンピュータ４１からの指令を受け、撮像手段３０に露光時間制御信号を送信してＣＣＤカメラ３４の露光時間を制御する。
なお、照度制御手段は、コンピュータ４１と一体に設けられていてもよく、また、露光時間制御手段は、コンピュータ４１と別体に設けられていてもよい。
【００４５】
図２において、コンピュータ４１は、照明装置２０の輝度に基づいたワークＷの照度およびＣＣＤカメラ３４の露光時間を指示する指示値を設定入力する入力手段４２と、指示値と照度および露光時間との関係を記憶し格納する記憶手段としてのメモリ４３とを備えている。さらに、コンピュータ４１は、ＣＣＤカメラ３４からの画像データを処理する画像処理手段としての画像処理部４４と、画像処理部４４での処理結果を出力表示する表示手段としての表示部（ＣＲＴ）４５とを備えている。そして、コンピュータ４１は、装置制御部４０全体を制御する演算手段としてのＣＰＵ（中央制御装置）４６とを備え、ＣＰＵ４６と、入力手段４２、メモリ４３、画像処理部４４、ＣＲＴ４５とは、バスを介して接続されている。
【００４６】
また、照明制御装置５０およびフレームグラバ６０は、図２に示すように、照明制御部（照明制御装置）５０、およびカメラ制御部（フレームグラバ）６０として、それぞれコンピュータ４１に実装された機能の一部として組み込むことができる。さらに、照度制御手段や露光時間制御手段を、プログラミングされたソフトウェアとしてメモリ４３に記憶させ、ＣＰＵ４６に演算処理させ、照明装置２０や撮像手段３０に制御信号を送信することで、照度や露光時間の制御を実行してもよい。
【００４７】
入力手段４２は、外部に臨んで設けられ手動操作可能に設けられたレバーあるいはボタン等で構成されている。入力手段４２では、ワークＷの照度および撮像手段３０の露光時間を、例えば０％〜２００％で指示する指示値を入力する。入力手段４２で設定入力された指示値はバスを介してＣＰＵ４６に送られる。
【００４８】
ＣＰＵ４６は、メモリ４３に記憶された照明制御条件式およびカメラ制御条件式を読み出し、これらの条件式を演算するプログラムを実行させることによって、入力手段４２から送られた指示値に適合するワークＷの照度および撮像手段３０の露光時間を算出する。そして、ＣＰＵ４６は、算出した照度を照明制御部（照明制御装置）５０に指令し、算出した露光時間をカメラ制御部（フレームグラバ）６０に指令する。
【００４９】
照明制御部（照明制御装置）５０は、ＣＰＵ４６からの指令を受け、各照明部２１，２５の各発光光源２２，２７に、指令に応じた電流を印加して各照明部２１，２５から照明光を照射させる。カメラ制御部（フレームグラバ）６０は、ＣＰＵ４６からの指令を受け、指令に応じた露光時間に相当するパルス幅を有したパルスを制御信号（外部トリガ信号）としてＣＣＤカメラ３４に送信し、ＣＣＤカメラ３４のシャッター速度を設定する。これにより、制御された照度および露光時間に従ったワークＷの画像がＣＣＤカメラ３４で撮像され、この画像データが画像処理部４４に送られる。
なお、ＣＣＤカメラ３４の露光時間を制御する方法としては、フレームグラバ６０を介して、外部トリガ信号をＣＣＤカメラ３４に送信するものに限らず、露光時間制御機構を備えたカメラであれば、例えば、ＲＳ２３２Ｃ等のケーブルを介してコンピュータ４１からカメラに露光時間の情報を送信するように構成してもよい。
【００５０】
画像処理部４４は、ＣＣＤカメラ３４で撮像された画像データを処理してエッジ検出等を行い、ワークＷの形状、寸法、色等を演算処理にて求める。
ＣＲＴ４５は、画像処理部４４で求められた画像測定結果を表示する。
【００５１】
メモリ４３に記憶された照明制御条件式およびカメラ制御条件式は、本実施形態において、以下のように定義されている。
ここで、所定指示値は、照明装置２０の各発光光源２２，２７が通常使用される範囲における最大輝度に対応した指示値（１００％指示値）となっている。
【００５２】
照明制御条件式では、指示値をｘで表し、この指示値ｘが１００％指示値（ｘ＝１００）以下の範囲、および指示値ｘが１００％指示値を超える範囲において、それぞれ照明装置２０の輝度に基づいたワークＷの照度Ｌは、次のように算出される。この際、ｌは、基準照度［ｌｘ］を表し、各発光光源２２，２７における最大輝度に対応した最大照度の１／１００となっている。
指示値ｘが１００％指示値以下の範囲での照度Ｌは、次の式で算出される。
Ｌ＝ｌ・ｘ
また、指示値ｘが１００％指示値を超える範囲での照度Ｌは、次の式で算出される。
Ｌ＝１００・ｌ
【００５３】
このような指示値と照度との関係は、図３（Ａ）の照明制御カーブに示されている。すなわち、指示値が１００％指示値以下の範囲において、照度が指示値に比例して一定の増分で所定照度（最大照度）まで増加し、かつ指示値が１００％指示値を超えた範囲において、照度が設定照度である最大照度（１００・ｌ）を維持するように、照度が算出されることとなる。
【００５４】
カメラ制御条件式では、指示値をｘで表し、この指示値ｘが１００％指示値（ｘ＝１００）以下の範囲、および指示値ｘが１００％指示値を超える範囲において、それぞれ露光時間Ｅは、次のように算出される。この際、ｅは、基準露光時間［ｓｅｃ  ］を表し、一般的なＣＣＤカメラ３４のフレームレートである３０ｆｐｓ  に対応した１／３０ｓｅｃ  となっている。
指示値ｘが１００％指示値以下の範囲での露光時間Ｅは、次の式で算出される。
Ｅ＝ｅ
また、指示値ｘが１００％指示値を超える範囲での露光時間Ｅは、次の式で算出される。
Ｅ＝ｅ・ｘ／１００
【００５５】
このような指示値と露光時間との関係は、図３（Ｂ）のカメラ露光時間制御カーブに示されている。すなわち、指示値が１００％指示値以下の範囲において、露光時間が設定露光時間（１／３０ｓｅｃ  ）を維持し、かつ指示値が１００％指示値を超えた範囲において、露光時間が指示値に比例して一定の増分で増加するように、露光時間が算出されることとなる。この際、露光時間は、指示値が２００％の位置で上記した一定露光時間（１／３０ｓｅｃ  ）の２倍である、１／１５ｓｅｃ  となるように設定されている。
【００５６】
そして、以上のような照明制御条件式およびカメラ制御条件式により算出された照度Ｌおよび露光時間Ｅから、ＣＣＤカメラ３４で撮像される画像の明るさが決定される。すなわち、画像の明るさＧは、照度Ｌおよび露光時間Ｅの積と、ＣＣＤカメラ３４のゲインや集光レンズ３１，３２の開口数（ＮＡ）によって決まる定数であるｇとに比例し、次の（式１）ように求められる。
Ｇ＝ｇ・Ｌ・Ｅ  （式１）
【００５７】
この（式１）に、上記の照度Ｌおよび露光時間Ｅを代入して、指示値ｘが１００％指示値以下の範囲での画像の明るさＧは、次の式で求められる。
Ｇ＝ｇ・ｌ・ｅ・ｘ
また、指示値ｘが１００％指示値を超える範囲での画像の明るさＧは、次の式で求められる。
Ｇ＝ｇ・１００ｌ・ｅ・ｘ／１００＝ｇ・ｌ・ｅ・ｘ
【００５８】
このように指示値と画像の明るさとの関係は、指示値の範囲に関わりなく共通の式（Ｇ＝ｇ・ｌ・ｅ・ｘ）で表され、指示値ｘに比例したものとして求められる。すなわち、図３（Ｃ）に示されるように、指示値の全範囲において、画像の明るさは、一定の増分で連続的に増加するようになっている。
【００５９】
次に、画像測定装置１における画像測定方法について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、入力手段４２から指示値を入力する（ＳＴ１）。
指示値が入力されると、ＣＰＵ４６は、メモリ４３から照明制御条件式を読み出して、指示値ｘに基づいてワークＷの照度Ｌ（照明装置２０の輝度）を算出する（ＳＴ２）とともに、メモリ４３からカメラ制御条件式を読み出して、指示値ｘに基づいて撮像手段３０の露光時間Ｅを算出する（ＳＴ３）。すなわち、ＳＴ２によって照度算出工程が構成され、ＳＴ３によって露光時間算出工程が構成されている。
【００６０】
次に、算出された照度Ｌおよび露光時間Ｅに従って、照明装置２０の輝度およびＣＣＤカメラ３４が制御され、ワークＷに向かって照明光が照射されるとともに、ワークＷの画像がＣＣＤカメラ３４で撮像され、撮像された画像データが画像処理部４４に入力される（ＳＴ４）。そして、画像処理部４４で画像処理を実行し（ＳＴ５）、画像測定結果をＣＲＴ４５に表示する（ＳＴ６）。
【００６１】
次に、ＳＴ７において、測定者は、表示された画像測定結果の画像の明るさを視認し、画像の明るさが適切か否かを判断する。画像の明るさが適切、すなわち、ワークＷの画像情報（形状や寸法、色等）を十分に認識可能な明るさで表示されていれば、測定を終了する。しかし、画像の明るさが適切でない、すなわち、表示された画像が暗く、エッジ検出等が十分に実行されない場合や、表示された画像が明るすぎて、画像がとんでしまった場合には、再度指示値を入力し（ＳＴ１’）、測定を続行する。
【００６２】
以上のような画像測定方法において、画像の明るさの適否を判断して（ＳＴ７）、指示値を再入力する（ＳＴ１’）操作は、連続的に実施可能である。すなわち、ＣＣＤカメラ３４は、１秒間に数十フレームの画像を連続的に取得することができ、連続的に取得したワークＷの画像を画像処理部４４で連続処理し、ＣＲＴ４５に連続表示することができる。そして、測定者は、ＣＲＴ４５に連続表示される測定結果の画像を観察しながら、入力手段４２を操作して、指示値を連続的に入力、更新することができる。従って、再入力された指示値に基づいた照度および露光時間によって撮像された画像が適切な明るさになるまで、ＳＴ１’〜ＳＴ７の操作を連続的に繰り返し実施できるようになっている。
なお、ＣＲＴ４５に連続表示される画像のフレームレートは、７．５ｆｐｓ  程度以上であれば実用上問題なく、従って、露光時間は、１／３０ｓｅｃ  の４倍（１／７．５ｓｅｃ  ）程度まで長くすることができる
【００６３】
以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）入力手段４２から入力された指示値ｘに基づいて、ワークＷの照度Ｌ、および撮像手段３０の露光時間Ｅを算出し、この算出した照度Ｌおよび露光時間Ｅに従って照明装置２０および撮像手段３０が制御され、所定の明るさを有する画像が撮像される。従って、照明装置２０の発光光源２２，２７の最大輝度以上にワークＷの照度Ｌを上げなくても、ＣＣＤカメラ３４の露光時間Ｅを制御して長くすることで、発光光源２２，２７の最大輝度で得られる画像の明るさよりも明るい画像を撮像することができる。
【００６４】
（２）指示値の範囲に応じて、ワークＷの照度Ｌおよび撮像手段３０の露光時間Ｅが、照明制御条件式およびカメラ制御条件式に基づいて自動的に算出され、撮像される画像の明るさＧを変更できるので、測定者が照明装置２０、または撮像手段３０を個別に制御する必要がなく、指示値ｘを入力するだけの容易な操作で測定作業を実施することができる。
【００６５】
（３）照度Ｌおよび露光時間Ｅが指示値ｘに対して一定の増分で増加するように制御され、かつ画像の明るさＧが指示値ｘに対して一定の増分で連続的に増加するので、入力した指示値ｘと、この指示値ｘから得られる画像の明るさとの関係が測定者にとって把握しやすく、適切な明るさの画像を素早い操作で得ることができ、操作性を向上させることができる。
【００６６】
（４）所定指示値を発光光源の最大輝度に対応した指示値（１００％指示値）としたことで、１００％指示値以下の指示値ｘでは、指示値ｘに応じてワークＷの照度Ｌが最大照度までの範囲で制御され、１００％指示値を超えた指示値ｘでは、ワークＷの照度Ｌが最大照度で一定になる。従って、照明装置２０の発揮し得る照明能力を全て有効に活用できるので、無駄のない照明を実現できる。
【００６７】
（５）斜め照明部２５の発光光源を複数のＬＥＤ２７から構成したことで、ハロゲンランプを使用した場合よりも、制御速度の高速化、省電力化、および長寿命化を図ることができる。
【００６８】
（６）撮像手段３０にＣＣＤカメラ３４を用いたので、ＣＣＤカメラ３４で撮像したワークＷの画像を、画像データとして即座に転送し、画像処理等を実施することができ、測定効率を向上させることができる。また、ＣＣＤカメラ３４では、露光時間の制御を電気的な制御信号により実施することが容易なので、機械式のシャッター装置などを備えた通常のカメラと比較して、露光時間の制御をより正確に実行できる。
【００６９】
（７）さらに、ＣＣＤカメラ３４では、画像を所定のフレームレートで連続的に撮像することができるので、指示値ｘの入力から画像の明るさの確認までの工程を連続的に繰り返して実施でき、測定効率をさらに向上させることができる。
【００７０】
（８）コンピュータ４１が備えるメモリ４３に記憶された指示値ｘと照度Ｌおよび露光時間Ｅとの関係に基づいて、ＣＰＵ４６により照度Ｌおよび露光時間Ｅを演算することで、入力手段４２から入力された指示値ｘから瞬時に照度Ｌおよび露光時間Ｅを演算することができ、測定時間を短縮して測定にかかる作業効率を向上させることができる。
【００７１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図５に基づいて説明する。
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態における指示値と、照度、露光時間、および画像の明るさとの関係を示す図である。
本実施形態の画像測定装置１の構成、および画像測定方法は、前述の第１実施形態と略同様であり、指示値ｘと照度Ｌおよび露光時間Ｅとの関係を設定した条件式のみが第１実施形態と相違する。以下、相違点について詳しく説明する。
【００７２】
ワークＷの照度Ｌを算出するための照明制御条件式、および撮像手段３０の露光時間Ｅを算出するためのカメラ制御条件式は、本実施形態において、以下のように定義されている。
所定指示値は、照明装置２０の各発光光源２２，２７が通常使用される範囲における最大輝度に対して所定の割合だけ低い輝度に対応した指示値（図５中、Ａで示す）となっている。所定の割合だけ低い輝度としては、例えば、最大輝度に対してＡ％程度の輝度（Ａ％照度）であり、このＡ％照度に対応した指示値がＡ％指示値である。
【００７３】
照明制御条件式では、指示値ｘがＡ％指示値（ｘ＝Ａ）以下の範囲、および指示値ｘがＡ％指示値を超える範囲において、それぞれ照度Ｌは、次のように算出される。
指示値ｘがＡ％指示値以下の範囲での照度Ｌは、次の式で算出される。
Ｌ＝ｌ・ｘ
また、指示値ｘがＡ％指示値を超える範囲での照度Ｌは、次の式で算出される。
Ｌ＝Ａ・ｌ
【００７４】
このような指示値と照度との関係は、図５（Ａ）の照明制御カーブに示されている。すなわち、指示値がＡ％指示値以下の範囲において、照度が指示値に比例して一定の増分で設定照度（Ａ％照度）まで増加し、かつ指示値がＡ％指示値を超えた範囲において、照度が設定照度（Ａ％照度）を維持するように、照度Ｌが算出されることとなる。
【００７５】
カメラ制御条件式では、この指示値ｘがＡ％指示値（ｘ＝Ａ）以下の範囲、および指示値ｘがＡ％指示値を超える範囲において、それぞれ露光時間Ｅは、次のように算出される。
指示値ｘがＡ％指示値以下の範囲での露光時間Ｅは、次の式で算出される。
Ｅ＝ｅ
また、指示値ｘがＡ％指示値を超える範囲での露光時間Ｅは、次の式で算出される。
Ｅ＝ｅ・ｘ／Ａ
【００７６】
このような指示値と露光時間との関係は、図５（Ｂ）のカメラ露光時間制御カーブに示されている。すなわち、指示値がＡ％指示値以下の範囲において、露光時間が設定露光時間ｅ（例えば、１／３０ｓｅｃ  ）を維持し、かつ指示値がＡ％指示値を超えた範囲において、露光時間が指示値に比例して一定の増分で増加するように、露光時間Ｅが算出されることとなる。
【００７７】
そして、以上のような照明制御条件式およびカメラ制御条件式により算出された照度Ｌおよび露光時間Ｅを、前記（式１）に代入して、画像の明るさが次のように求められる。
指示値ｘがＡ％指示値以下の範囲での画像の明るさＧは、次の式で求められる。
Ｇ＝ｇ・ｌ・ｅ・ｘ
また、指示値ｘがＡ％指示値を超える範囲での画像の明るさＧは、次の式で求められる。
Ｇ＝ｇ・Ａ・ｌ・ｅ・ｘ／Ａ＝ｇ・ｌ・ｅ・ｘ
【００７８】
このように指示値と画像の明るさとの関係は、前述の第１実施形態と同様に、指示値の範囲に関わりなく共通の式（Ｇ＝ｇ・ｌ・ｅ・ｘ）で表され、図５（Ｃ）に示されるように、指示値の全範囲において、画像の明るさは、一定の増分で連続的に増加するようになっている。
【００７９】
なお、上記Ａ％を、例えば８０％にした場合、８０％指示値以下の範囲において、撮像手段３０の露光時間が、１／３０秒に設定されていれば、１００％指示値では、露光時間が約２０％長くなって、１／２４秒程度となる。このため、１００％指示値において、フレームレートが２４ｆｐｓ  程度（１／２４ｓｅｃ  の露光時間に相当）に低下することとなるが、実用上特に支障なく測定操作を実施することができる。
【００８０】
以上のような本実施形態によれば、前記効果に加えて、次のような効果が得られる。
（９）照明装置２０の発光光源２２，２７が製品ごとの固体差により、最大輝度に対して所定の割合（Ａ％）だけ低い輝度しか得られない場合でも、Ａ％指示値を超える指示値ｘにおいては、撮像手段３０の露光時間Ｅを制御して画像の明るさＧを確保することができるため、発光光源２２，２７の製品のばらつきが照明性能に与える影響を小さくすることができる。
【００８１】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図６に基づいて説明する。
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態における指示値と、照度、露光時間、および画像の明るさとの関係を示す図である。
本実施形態の画像測定装置１の構成、および画像測定方法は、前述の第１実施形態と略同様であり、指示値ｘと照度Ｌおよび露光時間Ｅとの関係を設定した条件式のみが第１実施形態と相違する。以下、相違点について詳しく説明する。
【００８２】
ワークＷの照度Ｌを算出するための照明制御条件式、および撮像手段３０の露光時間Ｅを算出するためのカメラ制御条件式は、本実施形態において、以下のように定義されている。
所定指示値は、照明装置２０の各発光光源２２，２７が通常使用される範囲における最大輝度に対応した指示値（１００％指示値）となっている。
【００８３】
照明制御条件式では、指示値ｘが１００％指示値（ｘ＝１００）以下の範囲、および指示値ｘが１００％指示値を超える範囲において、それぞれ照度Ｌは、次のように算出される。
指示値ｘが１００％指示値以下の範囲での照度Ｌは、指示値ｘについての関数として次のように算出される。
Ｌ＝ｌ（ｘ）
また、指示値ｘが１００％指示値を超える範囲での照度Ｌは、関数ｌ（ｘ）において、ｘに１００を代入した一定値として次のように算出される。
Ｌ＝ｌ（１００）
【００８４】
このような指示値と照度との関係は、図６（Ａ）の照明制御カーブに示されている。すなわち、指示値が１００％指示値以下の範囲において、照度が指示値に対して関数ｌ（ｘ）で規定される曲線に沿った増分で設定照度である最大照度まで増加し、かつ指示値が１００％指示値を超えた範囲において、照度が設定照度（最大照度）を維持するように、照度Ｌが算出されることとなる。
【００８５】
カメラ制御条件式では、指示値ｘが１００％指示値（ｘ＝１００）以下の範囲、および指示値ｘが１００％指示値を超える範囲において、それぞれ露光時間Ｅは、次のように算出される。
指示値ｘが１００％指示値以下の範囲での露光時間Ｅは、次の式で算出される。
Ｅ＝ｅ
また、指示値ｘが１００％指示値を超える範囲での露光時間Ｅは、次の式で算出される。
Ｅ＝ｅ・ｌ（ｘ）／ｌ（１００）
【００８６】
このような指示値と露光時間との関係は、図６（Ｂ）のカメラ露光時間制御カーブに示されている。すなわち、指示値が１００％指示値以下の範囲において、露光時間が設定露光時間ｅ（例えば、１／３０ｓｅｃ  ）を維持し、かつ指示値が１００％指示値を超えた範囲において、露光時間が指示値に対して関数ｌ（ｘ）で規定される曲線に沿った増分で増加するように、露光時間Ｅが算出されることとなる。
【００８７】
そして、以上のような照明制御条件式およびカメラ制御条件式により算出された照度Ｌおよび露光時間Ｅを、前記（式１）に代入して、画像の明るさＧが次のように求められる。
指示値ｘが１００％指示値以下の範囲での画像の明るさＧは、次の式で求められる。
Ｇ＝ｇ・ｅ・ｌ（ｘ）
また、指示値ｘが１００％指示値を超える範囲での画像の明るさＧは、次の式で求められる。
Ｇ＝ｇ・ｌ（１００）・ｅ・ｌ（ｘ）／ｌ（１００）＝ｇ・ｅ・ｌ（ｘ）
【００８８】
このように指示値と画像の明るさとの関係は、前述の第１実施形態と同様に、指示値の範囲に関わりなく共通の式（Ｇ＝ｇ・ｅ・ｌ（ｘ））で表され、図５（Ｃ）に示されるように、画像の明るさは、指示値に対して関数ｌ（ｘ）で規定される曲線に沿った増分で連続的に増加するようになっている。関数ｌ（ｘ）は、下向きに凸な曲線を描き、指示値が小さい（暗い）領域において増分が小さくなっている。すなわち、暗い領域において、画像の明るさを細かく制御できるようになっている。
なお、関数ｌ（ｘ）は、下向きに凸なものに限らず、上向きに凸なものでもよく、また、指示値に応じて曲率が反転するものであってもよい。
【００８９】
以上のような本実施形態によれば、前記効果に加えて、次のような効果が得られる。
（１０）暗い領域において、画像の明るさＧを細かく制御できるので、測定精度を向上させることができる。例えば、ワークＷ表面の光反射率が高く、落射照明部２１の照明光が正反射してＣＣＤカメラ３４に入射するような場合に、照明光が明るすぎると、撮像される画像がハレーションをおこしてまうことがあるが、このようなワークＷにおいても、暗い領域で微調整できるので、適切な明るさの画像を撮像することができる。
【００９０】
なお、本発明の画像測定方法、および画像測定装置は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。
【００９１】
例えば、前記各実施形態では、画像測定装置１は、それぞれ別体として設けられた装置本体部１０および装置制御部４０を備えて構成されていたが、これに限らず、これらの装置本体部および装置制御部が一体に構成されていてもよい。また、装置本体部１０には、照明装置２０、撮像手段３０が一体に設けられていたが、照明装置や撮像手段を別体として設けてもよい。
【００９２】
また、前記各実施形態では、照明装置２０の発光光源であるハロゲンランプ２２や発光ダイオード２７に印加する印加電流を照明制御装置５０で制御することで、照明装置２０の輝度を調整しワークＷの照度を制御する構成としたが、これに限らず、点灯させる発光光源の数を増減することで、照明装置の輝度を調整するように構成してもよい。
【００９３】
また、前記各実施形態では、装置制御部４０が、メモリ４３や画像処理部４４、ＣＰＵ４６等を備えるコンピュータ４１を備えたが、これに限らず、記憶手段や演算手段等をそれぞれ個別の機器で構成してもよい。また、装置制御部４０と装置本体部１０とは、ケーブル２で接続されたものに限らず、制御信号や画像データ等が無線の通信手段により送受信可能に構成されてもよい。
【００９４】
また、前記各実施形態では、照明装置２０を、落射照明部２１および斜め照明部２５から構成したが、これに限らず、落射照明および斜め照明のいずれか一方のみで構成してもよく、また、ステージ１２の下方から、ワークＷを通して撮像手段に向かって照明光を照射する透過照明を備えてもよい。このような透過照明を設けた場合には、透過照明の照度を制御可能に構成することが望ましい。
【００９５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の画像測定方法、および画像測定装置によれば、輝度が高い照明装置を用いなくても明るい画像を撮像することができるという効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】前記画像測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、前記画像測定装置における指示値と、照度、露光時間、および画像の明るさとの関係を示す図である。
【図４】前記画像測定装置における画像測定方法を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る画像測定装置における指示値と、照度、露光時間、および画像の明るさとの関係を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る画像測定装置における指示値と、照度、露光時間、および画像の明るさとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１    画像測定装置
２０    照明装置
２７    発光ダイオード（半導体発光素子）
３０    撮像手段
３３    電荷結合素子（固体撮像素子）
３４    ＣＣＤカメラ
４１    コンピュータ
４２    入力手段
４３    メモリ（記憶手段）
４４    画像処理部（画像処理手段）
４５    ＣＲＴ（表示手段）
４６    ＣＰＵ（演算手段）
５０    照明制御装置（照度制御手段）
６０    フレームグラバ（露光時間制御手段）
Ｗ    ワーク（被測定物）
【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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