(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置からの間欠光を含む照明光の受光量に基づき受光信号を出力する受光部と、受光信号を積分する積分回路と、積分された受光信号を所定周波数でサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、各部を制御して前記照明光の光量を測定させる制御部とを備えた光量モニタセンサであって、
前記制御部は、
前記サンプリングされる受光信号の電圧を所定の設定電圧と比較する比較手段と、
前記受光信号の電圧が前記設定電圧よりも高い場合にその受光信号のサンプリングを有効と判断して、当該受光信号の有効な受光量データを出力する有効データ出力手段と、
少なくとも、前記受光信号のサンプリングの間隔と前記間欠光のタイミングとを自律的に同期をとるオンモードと、自律的に同期をとるモードが作動しないオフモードとに切り替えるモード切替手段と、
前記オンモード中に、前記間欠光について有効と判断された受光信号のサンプリングの間隔が所定時間よりも短いとき、同期状態で連続した受光信号とみなして処理し、前記サンプリングの間隔が所定時間以上のとき、同期はずれ状態で当該受光信号を無効とみなして処理する間欠光処理手段とを備えている、
光量モニタセンサ。
【請求項２】
物体を撮像するカメラと、物体への照明光が間欠光を含む照明装置と、この照明装置の照明光の光量を測定する請求項１に記載の光量モニタセンサとを備えて、物体の画像を処理する、光量モニタセンサを備えた画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置の照明光の光量を自動的に測定する光量モニタセンサおよびこれを備えた画像処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明装置の照明光の光量（輝度）管理として、例えば、図１に示すような画像処理システムＳに使用される照明装置Ｌからの照明光の光量を、一定期間ごとに照度計や輝度計などで測定（モニタ）して、経年劣化などによる光量の低下を検出することが知られている。
【０００３】
また、画像処理システムＳの照明装置ＬにＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いて、ＬＥＤ照明を点灯して撮像した画像情報から照明光の輝度を演算し、照明光の光量の低下を検出する手法も知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画像処理システムＳなどのＬＥＤやハロゲンランプを用いた照明装置Ｌでは、連続的に照明する連続光（常点灯）、ＰＷＭ制御点灯、ストロボ発光制御点灯およびこれらの複合型点灯などの各種点灯方法により照明する場合がある。
【０００６】
この場合、ストロボ発光制御点灯では間欠的な照明光（間欠光）になるので、連続的に照明する連続光と異なり、当該間欠光の輝度を正確に積算することが容易でないことから、間欠光にも対応して照明装置の光量を正確に測定することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、照明装置からの照明光が間欠光を含むものであってもその光量を容易に自動的に測定することができる光量モニタセンサおよびこれを備えた画像処理システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる光量モニタセンサは、照明装置からの間欠光を含む照明光の受光量に基づき受光信号を出力する受光部と、受光信号を積分する積分回路と、積分された受光信号を所定周波数でサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、各部を制御して前記照明光の光量を測定させる制御部とを備え、前記制御部は、前記サンプリングされる受光信号の電圧を所定の設定電圧と比較する比較手段と、前記受光信号の電圧が前記設定電圧よりも高い場合にその受光信号のサンプリングを有効と判断して、当該有効な受光量データを出力する有効データ出力手段とを備えている。
【０００９】
この構成によれば、積分回路で受光信号を積分しているので、波高値・周期・パルス幅などの波形が異なるパルス光や定常光（ＤＣ光）も測定可能となり、有効データ出力手段によって、サンプリングが有効と判断された受光信号からの有効な受光量データのみを出力するので、これらが相俟って比較的低い周波数でのサンプリングが可能となり、照明光が間欠光を含むものであっても、容易に当該照明装置の光量を自動的に測定することができる。また、比較的低いサンプリング周波数を用いることができるので、Ａ／Ｄ変換器の低コスト化、小型化が可能となる。
【００１０】
本発明の他の構成にかかる画像処理システムは、物体を撮像するカメラと、物体への照明光が間欠光を含む照明装置と、この照明装置の照明光の光量を測定する前記光量モニタセンサとを備えて、物体の画像を処理するものであって、前記光量モニタセンサの制御部は、さらに、少なくとも、前記間欠光のタイミングと自律的に同期をとるオンモードと、自律的に同期をとるモードが作動しないオフモードとに切り替えるモード切替手段と、前記オンモード中に、前記間欠光について有効と判断された受光信号のサンプリングの間隔が所定時間よりも短いとき、同期状態で連続した受光信号とみなして処理し、前記サンプリングの間隔が所定時間以上のとき、同期はずれ状態で当該受光信号を無効とみなして処理する間欠光処理手段とを備えている。
【００１１】
この構成によれば、間欠光について有効と判断された受光信号のサンプリングの間隔に基づき同期状態を判断して受光信号を処理するので、照明光が間欠光を含むものであっても、当該照明光の光量を迅速かつ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光量モニタセンサを備えた画像処理システムを示す平面図である。
【図２】図１の光量モニタセンサを示すブロック図である。
【図３】受光信号のサンプリング状態を示すタイムチャート図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は受光信号のサンプリング状態を示すタイムチャート図である。
【図５】図２の光量モニタセンサの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光量モニタセンサを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる光量モニタセンサ１を備えた画像処理システムＳを示す。この画像処理システムＳは、図示しない物体を撮像するカメラと、物体の画像を処理する画像処理部とを備え、物体への照明光が間欠光を含む照明装置Ｌと、照明装置Ｌの照明光の光量を自動的に測定（モニタ）する光量モニタセンサ１とを備えている。この画像処理システムＳは、画像処理装置の照明装置Ｌについて、その照明光の光量をモニタするために、光量モニタセンサ１をいわゆる外付けにしたものである。
【００１４】
図２は、光量モニタセンサ１のブロック図を示す。図１の照明装置Ｌは、例えばＬＥＤを所定のＰＷＭ制御周波数が一定でパルス幅を可変させるＰＷＭ制御により照明するものである。また、連続的に点灯する連続光（常点灯）またはストロボ発光のように間欠的に点灯する間欠光で照明を行うことができる。ＬＥＤに代えて蛍光灯やハロゲンランプ等を用いてもよい。
【００１５】
図２の光量モニタセンサ１は、照明装置Ｌからの照明光を受光する光ファイバ２および照明光の受光量に基づき受光信号を出力する受光素子３を有する受光部４と、受光信号を積分し増幅する積分・増幅回路５と、積分・増幅された受光信号を所定周波数でサンプリングするＡ／Ｄ変換部６と、センサ全体および各部を制御して、前記照明光の光量を自動的に測定（モニタ）させる制御部（制御・処理部）７とを備えている。この例では、Ａ／Ｄ変換部６におけるサンプリングの所定周波数が前記ＰＷＭ制御のＰＷＭ制御周波数よりも低くなっている。
【００１６】
前記制御部７は、モード切替手段８と、比較手段９、有効データ出力手段（トリガ回路）１０および間欠光処理手段１１を備えている。前記モード切替手段８は、例えば照明装置Ｌからのストロボ発光のような間欠光のタイミングと自律的に同期をとるオンモードと、自律的に同期をとるモードが作動しないオフモードとに切り替える。
【００１７】
前記比較手段９は、Ａ／Ｄ変換部６でサンプリングされる受光信号の電圧を所定の設定電圧（トリガレベル）と比較する。前記有効データ出力手段（トリガ回路）１０は、前記受光信号の電圧が前記設定電圧（トリガレベル）よりも高い場合にその受光信号のサンプリングを有効と判断して、当該有効な受光量データを出力する。前記間欠光処理手段１１は、前記オンモード中に、前記間欠光について有効と判断された受光信号のサンプリングの間隔が所定時間よりも短いとき、同期状態で連続した受光信号とみなして処理し、前記サンプリングの間隔が所定時間以上のとき、同期はずれ状態で当該受光信号を無効とみなして処理する。
【００１８】
また、光量モニタセンサ１は、設定電圧（トリガレベル）などの設定値を可変可能に記憶する記憶装置１２と、前記トリガレベルを任意に可変した設定値などを入力するスイッチ等入力回路１３とを備えており、その他に表示部１４および出力回路１５を備えている。複数台の光量モニタセンサ１を同時に使用する必要がある場合には、連結回路１６が設けられる。
【００１９】
照明装置ＬがＰＷＭ制御による照明を行う場合に、光量モニタセンサ１のサンプリング動作を、図３、４の例を用いて説明する。図３は、ＬＥＤを一般的にＰＷＭ制御して照明させた場合を示す。ａ）は、連続光（常点灯）の照明であり、受光信号を例えばＰＷＭ制御周波数６０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％でＰＷＭ制御する状態を示す。ｂ）は積分・増幅回路５を通過した後の受光信号の波形を示す。この波形はトリガレベルより常に大きくなる。ｃ）は、ｂ）の受光信号がＰＷＭ制御周波数６０ｋＨｚよりも低い周波数２０ｋＨｚでＡ／Ｄ変換器６によりサンプリングされた状態を示す。常点灯のように、同期が不要で同期モードが作動しないオフモードのときは、比較手段９のトリガレベルと関係なく、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１回目の受光信号のサンプリングはいずれも有効である。この結果、この有効なサンプリングと判断された受光信号における有効な受光量データが出力される。
【００２０】
なお、サンプリングは、例えば、一度のサンプリング時に３μｓ間隔で連続３回の多重サンプリングを行いその平均値を使用する。多重サンプリングを行うことで平均化されて、ＰＷＭ制御周波数が低い場合のリプルの影響を低減することができる。
【００２１】
図４は、ＬＥＤをストロボ発光（間欠光）のＰＷＭ制御をして照明させた場合を示す。図３と同様に、ＰＷＭ制御周波数６０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％で、Ａ／Ｄ変換器６のサンプリング周波数はこれよりも低い２０ｋＨｚである。
【００２２】
図４（Ａ）では、受光部４で検知したストロボ発光のタイミングと自律的に同期するオンモードの場合であって、ａ）に示すように間欠光の照明であり、ｂ）に示す、積分・増幅回路５を通過した後の受光信号波形のように、間欠光処理手段１１により、トリガレベルを超えて有効と判断された受光信号のサンプリング間隔が例えば５sec未満の場合には、同期状態で連続した受光信号とみなして処理される。ｃ）のように、ｎ−１、ｎ回目のサンプリングは有効であり、有効データ出力手段（トリガ回路）１０により、この有効なサンプリングと判断された受光信号における有効な受光量データが出力される。その一方、この間のタイミングでサンプリングされた受光信号はトリガレベル以下なので、このサンプリングは無効として処理される。
【００２３】
また、前記オンモードのとき、ストロボ発光制御されて間欠的な照明であっても、サンプリング周波数が２０ｋＨｚの場合、周期（１／ｆ）が５０μｓであるから、発光時間が理論上、１００μｓ程度あればサンプリングすることが可能となる。
【００２４】
また、トリガレベルを超えて有効と判断された受光信号をサンプリングして、有効な受光量データのみを出力することで、たとえＡ／Ｄ変換器６のサンプリングの周期にずれが生じたり、受光信号が各種あってそのサンプリングタイミングが各別だったりなどしても、受光信号の平均値が適正化され、正確な受光量データを得ることができる。
【００２５】
図４（Ｂ）のように、ストロボ発光のＰＷＭ制御をして照明させた場合であって、例えばストロボ発光の間隔があいて同期が取れない場合に、ｂ）のように、間欠光処理手段１１により、有効と判断された受光信号のサンプリング間隔が例えば５sec以上となったとき、同期はずれ状態で当該受光信号を無効とみなして処理され、サンプリングが一旦リセットされる。
【００２６】
こうして、間欠光処理手段１１により、間欠光について有効と判断された受光信号のサンプリングの間隔に基づき同期状態を判断して受光信号を処理するので、照明光が間欠的であっても、当該照明光の光量を迅速かつ正確に測定することができる。
【００２７】
なお、外乱光の誤検知を防止するために、光量モニタセンサ１で自動的に測定（モニタ）された照明装置Ｌの光量の計測値を多数回計測した値の平均値としてもよい。
【００２８】
図５は、光量モニタセンサ１のサンプリング動作を説明するフローチャートである。サンプリング処理が開始されると（Ｓ１）、まず、受光信号を積分・増幅回路５に通した後に、Ａ／Ｄ変換部６で例えばサンプリング周波数２０ｋＨｚによりサンプリングしてＡ／Ｄ変換を開始する（Ｓ２）。この例では、ＰＷＭ制御周波数６０ｋＨｚよりも低い周波数２０ｋＨｚでサンプリングする。このとき、受光信号がトリガレベルよりも高く、その受光信号のサンプリングが有効であることを示すトリガ入力がされたか否かが確認される（Ｓ３）、トリガ入力された場合には、トリガフラグがセットされて同期状態で（Ｓ４）、Ａ／Ｄ変換の終了を待つ（Ｓ６）。トリガ入力がされない場合には、トリガフラグがクリアされて非同期状態で（Ｓ５）、Ａ／Ｄ変換の終了を待つ（Ｓ６）。
【００２９】
次に、Ａ／Ｄ変換終了後、トリガ入力がされているか否かが確認されて（Ｓ７）、トリガ入力がされてまだ同期状態のとき、制御・処理部７はトリガ入力されて有効なサンプリングの受光信号と判断されて出力された有効な受光量データの受光量を積算する（Ｓ８）。そして、積算回数を１回プラスして（Ｓ９）、サンプリングを終了する（Ｓ１０）。こうして、所定のトリガレベルを超えた受光信号のサンプリングを有効として出力された有効な受光量データのみで受光量が積算される。トリガ入力がされず非同期（同期はずれ）状態のとき、サンプリングの間隔が正常な範囲内か否かが確認されて（Ｓ１１）、例えばサンプリング間隔が５秒未満の正常な範囲内であれば連続した受光信号とみなして（図４（Ａ））、サンプリングを終了する（Ｓ１０）。サンプリング間隔が５秒以上で正常な範囲でなければ、受光信号を無効とみなしてサンプリングを一旦リセットするように（図４（Ｂ））、パラメータをクリア処理して（Ｓ１２）、サンプリングを終了する（Ｓ１０）。
【００３０】
これにより、本発明は、積分・増幅回路５で受光信号を積分しているので、波高値・周期・パルス幅などの波形が異なるパルス光や定常光（ＤＣ光）も測定可能となる。また、受光信号を常時サンプリングするとともに、有効データ出力手段１０によって、サンプリングが有効と判断された受光信号からの有効な受光量データのみを出力するので、これらが相俟ってＰＷＭ制御周波数よりも低い周波数でのサンプリングが可能となり、照明装置Ｌからの照明光が間欠光を含むものであっても、照明装置Ｌの光量を容易に自動的に測定（モニタ）することができる。また、比較的低いサンプリング周波数を用いることができるので、Ａ／Ｄ変換器６の低コスト化、小型化が可能となる。
【００３１】
図６は本発明の第２実施形態に係る光量モニタセンサを示すブロック図である。第２実施形態は、受光部４が受光レンズ２２と受光素子３からなる点で第１実施形態と異なるが、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３２】
第２実施形態も、第１実施形態と同様に、照明装置Ｌの照明光が間欠光を含むものであっても、当該照明光の光量を容易に自動的に測定できる。
【００３３】
なお、各実施形態では、光量モニタセンサ１を画像処理システムＳに使用しているが、これに限定されることなく、他の照明装置の照明光の光量を測定してもよく、この場合、モード切替手段８および間欠光処理手段１１を省略してもよい。
【００３４】
また、各実施形態では、モード切替手段８がオンモードとオフモードに切り替えて、受光部４のストロボ発光の検知に基づいてオンモードで自律的に同期を取っているが、モード切替手段８はさらに外部からの信号で強制的に同期をとるモードに切り替えるようにしてもよく、このモード切替によって、例えば図１の画像処理システムＳが有する物体検知に基づく外部からの信号などにより強制的に同期を取るようにしてもよい。
【００３５】
なお、各実施形態では、有効データ出力手段１０として、ハードウエア上でトリガ回路を設けて、受光信号のサンプリングの有効を判断しているが、これに代えて、ソフトウエア上で判断するようにしてもよい。
【００３６】
なお、各実施形態では、受光信号をＰＷＭ制御周波数よりも低い周波数でサンプリングをしているが、ＰＷＭ制御周波数よりも高い周波数でサンプリングするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：光量モニタセンサ
４：受光部
５：積分・増幅回路
６：Ａ／Ｄ変換部
７：制御部（制御・処理部）
８：モード切替手段
９：比較手段
１０：有効データ出力手段(トリガ回路)
１１：間欠光処理手段
１２：記憶装置
１３：スイッチ等入力回路
Ｌ：照明装置
Ｓ：画像処理システム
【図１】
0005244633.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005244633.tif 000006
【図６】
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