(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインセンサカメラの視野が所定の基準位置を撮像するように較正する方法であって、
下記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件を満足するパタンを有する基準板を
（ａ）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する、
（ｂ）直線要素が全て平行ということがない、
（ｃ）直線要素の延長線が全て一点で交わることがない、
前記仮想の基準線が前記所定の基準位置に一致するように設置するステップと、
前記ラインセンサカメラで前記基準板上の前記パタンを撮像して1次元画像を得るステップと、
前記撮像して得られた１次元画像において前記直線要素に対応する画像アドレスを検出するステップと、
前記検出した直線要素に対応する画像アドレスと前記基準板上での前記直線要素の位置と向きの情報を用いて、任意の画像アドレスを基準板上の対応する点へ写像する座標変換パラメータを推定するステップと、
前記推定した座標変換パラメータに基づいて前記基準板上での前記ラインセンサカメラの視野位置と各画像アドレスでの分解能を算出するステップと、
を備えたことを特徴とするラインセンサカメラの較正方法。
【請求項２】
前記算出されたラインセンサカメラの視野位置を、前記仮想の基準線に対する相対的な位置関係として表示するステップを有することを特徴とする請求項１に記載のラインセンサカメラの較正方法。
【請求項３】
前記表示するステップでは、
前記算出されたラインセンサカメラの分解能の表示とともに、前記ラインセンサカメラの前記基準板に対する傾き状態を示す画像を表示することを特徴とする請求項１または２に記載のラインセンサカメラの較正方法。
【請求項４】
前記パタンは、濃淡画像、または線画、または線材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のラインセンサカメラの較正方法。
【請求項５】
ラインセンサカメラの視野が所定の基準位置を撮像するように較正する装置であって、
下記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件を満足するパタンを有する基準板と、
（ａ）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する、
（ｂ）直線要素が全て平行ということがない、
（ｃ）直線要素の延長線が全て一点で交わることがない、
前記基準板を所定の位置に設置する設置手段と、
前記撮像して得られた１次元画像において前記直線要素に対応する画像アドレスを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した直線要素に対応する画像アドレスと前記基準板上での前記直線要素の位置と向きの情報を用いて、任意の画像アドレスを基準板上の対応する点へ写像する座標変換パラメータを推定する推定手段と、
前記推定手段で推定した座標変換パラメータに基づいて前記基準板上での前記ラインセンサカメラの視野位置を算出する視野位置算出手段と、
前記推定手段で推定した座標変換パラメータに基づいて各画像アドレスでの分解能を算出する分解能算出手段と、
を備えることを特徴とするラインセンサカメラの較正装置。
【請求項６】
ラインセンサカメラの視野が所定の基準位置を撮像するように較正するためのプログラムであって、
下記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件を満足するパタンを有する基準板を前記ラインセンサカメラで撮像して1次元画像を得るステップと、
（ａ）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する、
（ｂ）直線要素が全て平行ということがない、
（ｃ）直線要素の延長線が全て一点で交わることがない、
前記撮像して得られた１次元画像において前記直線要素に対応する画像アドレスを検出するステップと、
前記検出した直線要素に対応する画像アドレスと前記基準板上での前記直線要素の位置と向きの情報を用いて、任意の画像アドレスを基準板上の対応する点へ写像する座標変換パラメータを推定するステップと、
前記推定した座標変換パラメータに基づいて前記基準板上での前記ラインセンサカメラの視野位置と各画像アドレスでの分解能を算出するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に鋼板、紙、フィルムのようなシート状製品をはじめとする外観検査装置で用いられるラインセンサカメラの視野と分解能を較正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板、紙、フィルムのような長く連続したシート製品を製造するラインでは欠陥検査のために、ラインセンサカメラを搭載した外観検査装置が広く導入されている。一般に、外観検査装置の多くは、複数台のカメラをシートの幅方向に並べるように構成されている。これは、検査するシートの幅と、検査に要求される分解能との関係で、一台のラインセンサカメラではシートの全幅をカバーできないためである。また、欠陥の検出能力や識別能力を向上させるために、シートに対する角度や光学フィルタなどが異なる複数のカメラでシートの同一部位を撮像するように構成されている検査装置もある。
【０００３】
ところで複数のラインセンサカメラを同時に使用して検査する場合は、それぞれのカメラで撮像した画像の合成（連結）や重ね合わせの処理において、カメラの視野ズレや画像の分解能の違いが問題となることがある。そのため、検査位置に、適当な目印を付けた基準板を設置して、その基準板を撮像して得られる受光量波形をオシロスコープなどでモニターしながら、カメラの位置、姿勢、倍率の調整や、視野のズレ量の測定といった較正作業を、事前に行っておく必要がある。
【０００４】
しかし、ラインセンサカメラの受光量波形（もしくは１次元の濃淡画像）をモニターしながらの調整作業は大変難しい面がある。すなわち、そのような１次元情報からはラインセンサカメラの状態を把握しづらいために、例えば、ラインセンサカメラをどの向きに動かせば視野を所定の位置にあわせることができるのかが判断しにくい。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１に開示されている方法では、基準線を中心にして上下に互い違いに複数の三角形が描かれたパタンを具備する基準板を撮像して、それぞれの三角形のエッジ位置を検出し、得られたエッジ位置を予め用意したデータベースに照らし合わせて、該当位置での基準線からの距離を求め、最小自乗法により視野の直線式を求め、該直線式からカメラの両端位置での基準線からの距離を求め、カメラ視野の基準線からのズレと回転ズレを検出し、検出したズレ量に基づいてカメラを調整するようにしている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている方法では、６軸調整機構を備えたラインセンサカメラを調整するために、基準板の中心線に対して合同な三角形を左右対称に配置したパタンを撮像して得られる信号波形において、中心線から図形のエッジまでの距離を確認しながら、それらが左右等しくなるように、調整機構の各軸を順に回転させて調整を行う。
【特許文献１】特許第３５９１４０１号公報（特開２００１−１７４４１４号公報）
【特許文献２】特開２００５−２７４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、ラインセンサカメラの視線が基準板の基準線に対して垂直でない場合に視野の左右で分解能が異なる状態を検出して修正することができない。特に、同一部分を複数のカメラで撮像し、その画像をオーバーラップ処理して検査するタイプの外観検査装置では、各カメラで疵の検出位置がずれて正確に処理できない問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている方法では、そのようなカメラの視線の向きも調整が可能であるが、ラインセンサの受光センサ部を中心に正確に回転できる６軸調整機構を前提としているため、簡単な調整機構で対応することは困難である。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するもので、ラインセンサカメラの視野位置と視野全体の分解能を、簡便に調整することのできる較正方法、較正装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、ラインセンサカメラの視野が所定の基準位置を撮像するように較正する方法であって、下記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件を満足するパタンを有する基準板を（ａ）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する、（ｂ）直線要素が全て平行ということがない、（ｃ）直線要素の延長線が全て一点で交わることがない、前記仮想の基準線が前記所定の基準位置に一致するように設置するステップと、前記ラインセンサカメラで前記基準板上の前記パタンを撮像して1次元画像を得るステップと、前記撮像して得られた１次元画像において前記直線要素に対応する画像アドレスを検出するステップと、前記検出した直線要素に対応する画像アドレスと前記基準板上での前記直線要素の位置と向きの情報を用いて、任意の画像アドレスを基準板上の対応する点へ写像する座標変換パラメータを推定するステップと、前記推定した座標変換パラメータに基づいて前記基準板上での前記ラインセンサカメラの視野位置と各画像アドレスでの分解能を算出するステップと、を備えたラインセンサカメラの較正方法である。
【００１１】
また本発明は上記記載の発明であるラインセンサカメラの較正方法において、前記算出されたラインセンサカメラの視野位置を、前記仮想の基準線に対する相対的な位置関係として表示するステップを有するラインセンサカメラの較正方法である。
【００１２】
また本発明は上記記載の発明であるラインセンサカメラの較正方法において、前記表示するステップでは、前記算出されたラインセンサカメラの分解能の表示とともに、前記ラインセンサカメラの前記基準板に対する傾き状態を示す画像を表示するラインセンサカメラの較正方法である。
【００１３】
また本発明は上記記載の発明であるラインセンサカメラの較正方法において、前記パタンは、濃淡画像、または線画、または線材で構成されているラインセンサカメラの較正方法である。
【００１４】
また本発明は、ラインセンサカメラの視野が所定の基準位置を撮像するように較正する装置であって、下記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件を満足するパタンを有する基準板と、（ａ）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する、（ｂ）直線要素が全て平行ということがない、（ｃ）直線要素の延長線が全て一点で交わることがない、前記基準板を所定の位置に設置する設置手段と、前記撮像して得られた１次元画像において前記直線要素に対応する画像アドレスを検出する検出手段と、前記検出手段で検出した直線要素に対応する画像アドレスと前記基準板上での前記直線要素の位置と向きの情報を用いて、任意の画像アドレスを基準板上の対応する点へ写像する座標変換パラメータを推定する推定手段と、前記推定手段で推定した座標変換パラメータに基づいて前記基準板上での前記ラインセンサカメラの視野位置を算出する視野位置算出手段と、前記推定手段で推定した座標変換パラメータに基づいて各画像アドレスでの分解能を算出する分解能算出手段と、を備えるラインセンサカメラの較正装置である。
【００１５】
また本発明は、ラインセンサカメラの視野が所定の基準位置を撮像するように較正するためのプログラムであって、下記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件を満足するパタンを有する基準板を前記ラインセンサカメラで撮像して1次元画像を得るステップと、（ａ）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する、（ｂ）直線要素が全て平行ということがない、（ｃ）直線要素の延長線が全て一点で交わることがない、前記撮像して得られた１次元画像において前記直線要素に対応する画像アドレスを検出するステップと、前記検出した直線要素に対応する画像アドレスと前記基準板上での前記直線要素の位置と向きの情報を用いて、任意の画像アドレスを基準板上の対応する点へ写像する座標変換パラメータを推定するステップと、前記推定した座標変換パラメータに基づいて前記基準板上での前記ラインセンサカメラの視野位置と各画像アドレスでの分解能を算出するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ラインセンサカメラの視野位置と視野全体の分解能を、簡便に調整することのできる較正方法、較正装置及びプログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図８を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下にはシート製品の外観検査装置を例として説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。  
図１は本発明の実施の形態に係るラインセンサカメラの較正方法が適用される外観検査装置を示す概略構成図である。外観検査装置は、検査ヘッド１、較正支援装置５及び表示装置６を備えている。  
外観検査装置の検査ヘッド１の内部には照明装置１１とラインセンサカメラ１２が備えられている。検査ヘッド１はパスライン２上の所定位置に設置され、検査時はラインセンサカメラ１２がパスライン２上を移動するシートの画像を撮影する。
【００１８】
図２は、ラインセンサカメラ１２及び照明装置１１の配置の一例を示す図である。  
図２に示すように、パスライン２上にはシート検査位置である検査基準位置２１が定められ、照明装置１１が検査基準位置２１およびその近傍を帯状に照明する。ラインセンサカメラ１２が検査基準位置２１からの反射光を連続的に採取する。
【００１９】
ラインセンサカメラ１２には調整機構１４が備えられており、ラインセンサカメラ１２の姿勢および位置を微調整することができる。また、ラインセンサカメラ１２のレンズ１５には必要に応じて倍率が変更できるズームレンズが採用されても良い。  
較正時には、検査基準位置２１に基準板３が、固定治具４によって固定される。この基準板３上には、仮想の基準線３２（基準板３上には描かれない）があり、これが検査基準位置２１と一致するように固定される。本実施の形態に係るラインセンサカメラの較正は、この仮想の基準線３２にラインセンサカメラ１２の視野が一致するようにラインセンサカメラ１２を調整することである。
【００２０】
図３は、基準板３に描かれている較正パタンの一例を示す図である。  
この較正パタンでは、白と黒との２値の濃淡の画像３１ａ〜３１ｅが描かれている。ここで、仮想の基準線３２は、上述のように基準板３上には描かれない仮想線である。この較正パタンは次の条件を満たすように描かれている。  
（条件１）仮想の基準線３２と交差する直線要素を全体で５本以上有する。  
図３の較正パタンではパタンの輪郭線が直線要素に該当し、仮想の基準線３２と交差する直線要素は９本である。
【００２１】
（条件２）直線要素の全てが平行でない。少なくとも２本の直線要素の延長線が交わる。  
（条件３）全ての直線要素の延長線が１点で交わらない。  
これらの条件は、後に説明するように、ラインセンサ１２の画像から基準板３表面への写像変換において座標値が求められるための必要条件である。  
このような基準板３を照明装置１１で適切な明るさに照明し、ラインセンサカメラ１２で撮像して得た画像信号が較正支援装置本体５に送られる。
【００２２】
較正支援装置本体５は、画像アドレス検出部５１、較正パタンデータ記憶部５２、座標変換推定部５３、視野位置算出部５４、及び分解能算出部５５の各部から構成される。  
画像アドレス検出部５１は、ラインセンサカメラ１２から送られてくる１次元画像信号から較正パタン３１の直線要素（パタンの輪郭線）に対応する画像アドレスを検出する。較正パタンデータ記憶部５２には、較正パタン３１の直線要素に関するデータ（位置と向き）が予めインプットされている。座標変換推定部５３は、検出した画像アドレスと較正パタンデータ記憶部５２にインプットされている直線要素に関するデータを用いて画像アドレスから基準板３上の位置へ写像する座標変換データを推定する。視野位置算出部５４は、推定した座標変換データに基づいて基準板３上の視野位置を算出する。分解能算出部５５は、同じ座標変換に基づいて各画像アドレスでの分解能を算出する。  
そして算出した視野位置及び分解能は表示装置６に送られる。
【００２３】
なお、較正支援装置本体５はＣＰＵやメモリを搭載したコンピュータ装置で構成し、内部の処理をコンピュータプログラムで実現してもよい。
【００２４】
表示装置６は、公知のＣＲＴ、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などで構成されている。表示装置６は較正支援装置本体５が算出した基準板３上のラインセンサカメラ１２の視野位置と、同ラインセンサカメラ１２が撮像する１次元画像の各画素アドレスでの分解能をグラフィックまたは数値またはその両方で表示する。これによって、調整作業者はラインセンサカメラ１２の状態を直感的に把握し容易に調整することができる。  
なお、表示装置６には視野位置や分解能以外に、ラインセンサカメラ１２の画像信号波形や、視野位置と分解能に基づいた調整機構１４の操作に関するガイダンスを表示してもよい。
【００２５】
次に、本発明のラインセンサカメラ調整方法について図４に示すフローチャートに従って説明する。
【００２６】
ステップＳ１において、調整作業者はラインセンサカメラ１２の視野３３を基準線３２付近に合わせるようにラインセンサカメラ１２の位置を調整する。図５は、ラインセンサカメラ１２の概略の位置調整方法を説明する図である。
【００２７】
図５（ａ）は、調整後の基準板３上のラインセンサカメラ１２の視野３３と基準線３２との関係を示している。具体的には、ラインセンサカメラ１２の画像信号を図５（ｂ）に示すような１次元濃淡画像７や図５（ｃ）に示すような信号波形をモニターしながら、視野３３が較正パタン３１の（基準線３２と交差する）直線要素の全てと交差するように調整する。視野３３が全直線要素と交差していることは、濃淡の境界の数と直線要素の数とが一致していることによって確認できる。なお、濃淡の境界が視野の一方の端から順に出現することを保証するため、（条件４）基準線３２の近傍でラインセンサカメラ１２の視野が変更されうる範囲では、直線要素同士が交差しないこと、即ち、直線要素の配置の順序が変化しないことが望ましい。
【００２８】
次に、ステップＳ２において、較正支援装置本体５はラインセンサカメラ１２から１次元画像信号Ｌ（ｕ１）を読み込む。ただし、ｕ１は画像アドレスである。  
続いて、ステップＳ３において、画像アドレス検出部５１は、１次元画像信号Ｌ（ｕ１）が所定の信号強度Ｌ０となる画像アドレスu１＾（ｋ）を求める。ただし、ｋは較正パタン３１の直線要素に対応した番号であり、視野の一端から順番に割り振られる。Ｌ（ｕ１）＝Ｌ０となる画像アドレスｕ１は離散値ではなく、Ｌ（ｕ１）を線形補間した連続値として求める。図５（ｃ）に示す例では、直線要素に対応して９個の点が求められている。
【００２９】
次に、ステップＳ４において、座標変換推定部５３は、画像アドレス検出部５１で求められた画像アドレスｕ１＾（ｋ）と、較正パタンデータ記憶部５２に予めインプットされている較正パタン３１の直線要素に関するデータ（位置と向き）を用いて、画像アドレスから基準板３上の位置へ写像する座標変換のパラメータを推定する。
【００３０】
この座標変換は次の数式１で表される一般的な中心投影モデルに基づく。
【数１】
0005251263.tif 000002
【００３１】
ただし、ｓは媒介変数である。この数式１のモデルは、図６に示すようにエリアセンサカメラにおいて世界座標（ｘ１，ｘ２，ｘ３）に存在する点が画像アドレス（ｕ１，ｕ２）に投影されることを表している。ｃ１１〜ｃ３４はその射影に用いられる座標変換係数で、カメラの姿勢、位置、倍率の各情報をすべて含んでいる。  
このモデルにおいて、ラインセンサ１２を表すために画像をｕ２＝（定数１）で表される線上に限定し、また、基準板３をｘ３＝（定数２）で表されるｘ１ｘ２平面に平行な平面に置き、ｘ１軸の向きを基準線３２の向きと一致させる。
【００３２】
これら定数１および定数２は任意の値にすることができ、いずれも０とすれば、次の数式２が得られる。
【数２】
0005251263.tif 000003
【００３３】
ここで、数式２を次の数式３のように表現を改めておく。
【数３】
0005251263.tif 000004
【００３４】
ただし、Ｕ、Ｘ、Ｃは以下の数式４〜数式６で表される。
【数４】
0005251263.tif 000005
【００３５】
【数５】
0005251263.tif 000006
【００３６】
【数６】
0005251263.tif 000007
【００３７】
一方、基準板３上（ｘ１ｘ２平面上）の較正パタン３１のｋ番目の直線要素（パタンの輪郭線）は次の数式７で表される。
【数７】
0005251263.tif 000008
【００３８】
ただし、Ｋを全直線要素数（後述する行列Ａの行数）として、ｋ＝１，２，…，Ｋ（Ｋ≧５）の各値をとるとする。数式７において、パラメータｐ＾（ｋ）、ｑ＾（ｋ）はそれぞれ直線の向きと位置を表し、全てのｋ（＝１，２，…，Ｋ）について較正パタンデータ記憶部５２に記憶されている。数式７の両辺を数式１または数式２の媒介変数ｓで除算すると、数式５の関係から数式８が得られる。
【数８】
0005251263.tif 000009
【００３９】
更に、数式９を定義すれば、数式８は数式１０と表される。
【数９】
0005251263.tif 000010
【００４０】
【数１０】
0005251263.tif 000011
【００４１】
ここで、行列Ｃが逆行列を持つと仮定して、数式１１〜数式１３を定義すると数式１４の関係が成立する。
【数１１】
0005251263.tif 000012
【００４２】
【数１２】
0005251263.tif 000013
【００４３】
【数１３】
0005251263.tif 000014
【００４４】
【数１４】
0005251263.tif 000015
【００４５】
数式１４を数式１０に代入すると、数式１５が得られる。
【数１５】
0005251263.tif 000016
【００４６】
すなわち、数式１６が成立する。
【数１６】
0005251263.tif 000017
【００４７】
数式１６（または数式１５）は、ｋ番目の直線要素に対応する画像アドレスｕ１＾（ｋ）が満たすべき条件を与えている。数式１６が全てのｋについて成立するような数式１７に示す座標変換パラメータベクトルνが定数倍を除いて唯一存在する条件が、先に述べた条件１〜３である。
【数１７】
0005251263.tif 000018
【００４８】
実際には、誤差が生じるため、数式１６は数式１８で表される。
【数式１８】
【００４９】
0005251263.tif 000019
【００５０】
数式１８では、右辺が誤差を含む形で成立するので、座標変換パラメータベクトルνを求めるには、全てのｋについてのε＾（ｋ）の二乗和を最小化する問題を解けばよい。そのためにはまずｋ行目が数式１９で示されるＫ×６の行列Ａを求める。
【数１９】
0005251263.tif 000020
【００５１】
次に行列Ａの特異値分解（ＳＶＤ）を求める。特異値分解は数式２０で表される。
【数２０】
0005251263.tif 000021
【００５２】
ただし、Ｗ、Λ、ＶはそれぞれサイズＫ×Ｋ、Ｋ×６、６×６の行列で、Ｗ、Ｖはユニタリ行列である。このとき、Ｖの６列目のベクトルｖ６は全てのｋについてε＾（ｋ）の二乗和を最小化する解となっている。すなわち、ｖ＝ｖ６が解を表している。
【００５３】
同等な解法として、数式２１に示す次の６×６行列の固有値問題を解き、最小固有値に対応する固有ベクトルをνとする方法でもよい。
【数２１】
0005251263.tif 000022
【００５４】
また、νのいずれかの値を０でない定数に固定して、最小二乗法を用いてもよい。
【００５５】
この座標変換パラメータベクトルνを用いて数式２２の関係が導かれる。
【数２２】
0005251263.tif 000023
【００５６】
以上のようにして推定した座標変換パラメータベクトルνを用いて、画像アドレスｕ１から対応する基準板３上の２つの点の座標（ｘ１，ｘ２）への座標変換を精度良く行うことができるようになる。
【００５７】
座標変換推定部５３で座標変換パラメータを推定した後、ステップＳ５において、視野位置算出部５４が基準板３上でのラインセンサカメラ１２の視野位置を算出する。具体的には、ラインセンサカメラ１２の視野の両端の画像アドレスを数式２２に代入して、基準板３上での座標（ｘ１、ｘ２）を求める。そして、その２点を直線で結べばよい。図５（ａ）には、このようにして求められた視野３３が表されている。
【００５８】
また、同様に座標変換パラメータを推定した後、ステップＳ６において、分解能算出部５５は各画像アドレスでの分解能（単位長さあたりの画素数）を算出する。具体的には、ラインセンサカメラ１２の隣り合う画素の各々のアドレスから数式２２を用いて座標（ｘ１、ｘ２）を求める。次に、基準板３上でのそれら２点間の距離を求め、その逆数をとって２点間の分解能とする。最終的にｘ１軸と平行に視野が合わせられることを考慮すれば、ｘ１方向の距離の逆数を分解能としても良い。
【００５９】
次に、ステップＳ７において、表示装置６は上述のようにして求めた視野位置（基準板３上での座標）と、各画素アドレスでの分解能を表示する。ステップＳ８において、調整作業者は、視野と分解能が目標の精度にあるかどうかを表示装置６の表示から判断する。ステップＳ８でＹｅｓの場合、即ち、視野と分解能が目標の精度になっていれば調整を終了する。ステップＳ８でＮｏの場合、即ち、視野と分解能が目標の精度になっていなければ、ステップＳ９において、調整作業者は、表示装置６の表示に従って、ラインセンサカメラ１２の姿勢、位置、倍率を変更する。そして、再びステップＳ２に戻りステップＳ７の表示までの処理を繰り返す。
【００６０】
視野位置の表示は図５（ａ）のように、較正パタン３１および目標である基準線３２をグラフィカルに表示するのが最も望ましい。このような表示があれば、視野３３の調整は調整機構１４の構造にかかわらず簡単となる。例えば、視野３３の上下方向のずれは、ラインセンサカメラ１２の位置を上下させるか、向きを上下に振ればよく、視野３３が基準板３上で斜めになっていれば、カメラの向いている軸周りに回転させるようにすればよい。具体的な方法は調整機構１４の構造に依るが、いずれにしても操作に対する視野３２の変化を直感的に把握できるため、目標の精度に合わせるまでの試行錯誤回数が減り、作業ストレスも小さくなる。また、その他にも視野の両端または中央など視野の一点を基準点にして、その基準点のｘ１座標と、基準点と基準線３２の距離と、視野のｘ１軸に対する角度、の３数値を表示する方法でも良い。
【００６１】
各画素アドレスでの分解能の調整は図７に示すようなグラフ表示に従って行うのが望ましい。図７には、各画素アドレスでの分解能がグラフとして示されている。このグラフでは、視野の左部分の分解能が高く、右に移動するにつれて分解能が低くなっていることがわかる。これは、ラインセンサカメラ１２が基準板３に対して傾いているためである。
【００６２】
図８は、分解能を示したグラフと、対応するラインセンサカメラ１２の状態とを表す図である。なお、ラインセンサカメラ１２の状態は、ｘ２軸の方向から見た図である。  
図８（ａ）では、右側に示した図のようにカメラが右に向いている。この状態では、視野の右側でラインセンサカメラ１２と基準板３の距離が遠くなるため、分解能すなわち単位長さあたりの画素数が小さくなる。図８（ｂ）では、右側に示した図のようにラインセンサカメラ１２が左を向いているため、視野の左側で分解能が小さくなる。  
分解能のグラフが図８（ａ）、（ｂ）のように傾いている場合には、ラインセンサカメラ１２の向きが基準板３に対して正面を向くように、分解能の表示を逐次確認しながら調整すればよい。
【００６３】
さらに図８（ｃ）のように分解能が一定だが分解能が全体に小さい場合には、基準板３とラインセンサカメラ１２との距離が離れていることが考えられる。従って、このような場合には、ラインセンサカメラ１２を基準板３に近づけるか、レンズ１５の倍率を上げればよい。
【００６４】
分解能を調整させるための表示においては、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、分解能を表すグラフと共に、図８の右側に示したようなラインセンサカメラ１２の向きを示した図も同時に表示すると、より直感的な操作が可能となり望ましい。
【００６５】
なお、表示の更新にかかるステップＳ２からステップＳ７までの一連の処理は、一定周期毎に行われても良い。ラインセンサカメラ１２の調整操作に応じて表示が更新されるため、調整の操作性を向上させることができる。
【００６６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形したものも本発明の範囲に含まれる。
【００６７】
例えば、較正パタンとして図３に示す濃淡パタンを用いたが、濃淡パタンでなくとも、ラインセンサカメラ１２が検出できる程度の所定の太さの直線を５本以上引いたパタンとしてもよい。その場合、画像アドレスｕ１を求めるには、画像信号波形において、直線に該当する部分の中央を取るなどすればよい。また、基準板３は板でなくとも、ワイヤを張ってパタンを作ったものでも良い。
【００６８】
また、上述の実施形態では単一のラインセンサカメラを較正する場合について説明したが、複数のラインセンサカメラを調整するように拡張することもできる。この際、視野が同じだが、受光角度の異なるラインセンサカメラを合わせることは当然可能である。また、外観検査装置のシート幅方向にカメラを一列に並べるなど、シートの幅方向にずらして配置された視野を一直線に揃える場合は、一つのラインセンサカメラの視野内で上述の条件１〜４を満たすように較正パタンを構成すればよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では主に白黒のラインセンサカメラを想定して説明したが、カラーのラインセンサカメラの較正を行うことも当然可能である。また、カラーセンサの場合には、較正パタンをカラーパタンとすることもできる。
【００７０】
本発明は、複数の直線要素からなるパタンが描かれた基準板を撮像して、その直線要素が現れる画像アドレスと前記既知の直線要素の情報から、画像アドレスから基準板上の点へ写像する座標変換パラメータを推定することによって、基準板上での視野位置と分解能を算出し、それらを表示するようにしたので、視野のズレ、傾き（回転）のみならず分解能まで一目で把握することができる。従って、簡単な調整機構であっても、これらの表示を見ながら簡単かつ直感的に調整することができる。
【００７１】
なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００７２】
更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。
【００７３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係るラインセンサカメラの較正方法が適用される外観検査装置を示す概略構成図。
【図２】ラインセンサカメラ及び照明装置の配置の一例を示す図。
【図３】基準板に描かれている較正パタンの一例を示す図
【図４】ラインセンサの較正方法を説明するためのフローチャート
【図５】ラインセンサカメラの概略の位置調整方法を説明する図。
【図６】画像アドレスと基準板上の座標およびそれらの写像関係を表す図。
【図７】各画像アドレスでの分解能をプロットしたグラフ。
【図８】分解能をプロットしたグラフと、それらに対応するカメラの向きを表す図。
【符号の説明】
【００７５】
Ｌ０…信号強度、ｕ１…画像アドレス、ν…座標変換パラメータベクトル、１…検査ヘッド、３…基準板、５…較正支援装置、６…表示装置、７…一次元濃淡画像、１２…ラインセンサカメラ、２１…検査基準位置、３１…較正パタン、３２…基準線、３３…視野、５１…画像アドレス検出部、５２…較正パタンデータ記憶部、５３…座標変換推定部、５４…視野位置算出部、５５…分解能算出部。
【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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【図８】
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