(57)【要約】      （修正有）【課題】投影光源を有する撮像方法及びその撮像装置を提供する。【解決手段】照射光を被検査物に照射する投影光源１と、被検査物４を撮影して画像を生成するために用いられるカメラ２と、画像分析処理モジュール３と照射光の色或いは輝度を調整するための光補償モジュール３２とを備える制御モジュール３と、画像の画素のグレースケール値について制御モジュールが閾値を予め設定し、画像分析処理モジュールは前記画像の画素のグレースケール値と閾値を比較することと、被検査物画像の画素のグレースケール値が、閾値外である局部ゾーンに対して、光補償モジュールが投影光源の局部光源を制御して被検査物の対応する局部ゾーンに照射し、投影光源が第２照射光を発させて改めて被検査物に照射することと、カメラで撮影した被検査物の画像内の各画素が設定した閾値に適合することで、鮮明な画像を撮影するまで、被検査物を撮影することと、を含む。【選択図】図１
2016017961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を被検査物に照射する投影光源と、
前記被検査物を撮影して画像を生成するために用いられ、前記投影光源と座標マッピング関係を確立するカメラと、
前記画像を分析するための画像分析処理モジュールと前記照射光の色或いは輝度を調整するための光補償モジュールとを備える制御モジュールと、を含む投影光源を有する撮像方法において、
前記撮像方法は、
前記投影光源は第１照射光を発して前記被検査物に照射し、前記カメラが前記被検査物を撮影して前記画像を形成させるステップａ）と、
前記画像を前記制御モジュールに伝送し、前記画像の画素のグレースケール値について前記制御モジュールが閾値を予め設定し、前記画像分析処理モジュールは前記画像の画素のグレースケール値と前記閾値を比較するステップｂ）と、
前記被検査物画像の画素のグレースケール値が、前記閾値外である局部ゾーンに対して、前記光補償モジュールが前記投影光源の局部光源を制御して前記被検査物の対応の局部ゾーンに照射し、前記投影光源が第２照射光を発させて改めて前記被検査物に照射するステップｃ）と、
前記カメラで撮影した前記被検査物の画像内の各画素が設定した前記閾値に適合するまで、前記カメラは、改めて前記被検査物を撮影するステップｄ）と、
を有することを特徴とする投影光源を有する撮像方法。
【請求項２】
前記カメラで前記被検査物を撮影する前、予め前記投影光源と前記被検査物の間の座標マッピング関係を確立し、前記被検査物があるゾーンと前記投影光源の投射ゾーンとを一つ一つ対応させることを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項３】
前記カメラで撮影した前記画像について、画像検査モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在している場合、前記画像を前記制御モジュールに伝送することを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項４】
前記カメラで撮影した前記画像について、画像検査モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在していない場合、前記カメラ又は前記被検査物を移動してから再度撮影し、この過程を、前記被検査物が前記画像内に存在し、前記画像を前記制御モジュールに伝送するまで繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項５】
前記投影光源と前記被検査物の間にプリズムを増設し、前記プリズムと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記プリズムを経由した後前記被検査物に照射することを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項６】
前記投影光源と前記被検査物の間にダイクロイックミラーを増設し、前記ダイクロイックミラーと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記ダイクロイックミラーを経由した後前記被検査物に照射することを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項７】
前記カメラと前記投影光源の照射方向とは、互いに直交することを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項８】
前記投影光源のレンズユニット前方にレンズモジュールを取り付けることを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項９】
前記投影光源は、少なくとも１個の液晶パネルと少なくとも１個のフィルタとを含み、前記フィルタは三原色の光を分離するために用いられ、前記液晶パネルは三原色の光の混合比を制御するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項１０】
前記投影光源は、少なくとも１個のデジタルマイクロミラーデバイスと色相環とを含み、前記デジタルマイクロミラーデバイスは複数のマイクロレンズを備え、前記色相環は赤、緑、青の３つゾーンを有することを特徴とする請求項１に記載の投影光源を有する撮像方法。
【請求項１１】
様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を被検査物に照射する投影光源と、
前記被検査物を撮影して画像を生成するために用いられ、前記投影光源の照射方向と異なる向きのカメラと、
前記画像を分析するための画像分析処理モジュールと、
前記照射光の色或いは輝度を調整するための光補償モジュールと、
前記投影光源は第１照射光を発して前記被検査物に照射し、前記カメラが前記被検査物を撮影して前記画像を形成させ、前記画像を前記画像分析処理モジュールに伝送することと、
前記画像の画素のグレースケール値に対応して前記画像分析処理モジュールが閾値を予め設定し、前記画像分析処理モジュールが前記画像の画素のグレースケール値と前記閾値を比較することと、
前記画像の画素のグレースケール値が、前記閾値外である局部ゾーンに対して、前記光補償モジュールが前記投影光源の局部光源を制御して前記被検査物の対応する局部ゾーンに照射し、前記投影光源が第２照射光を発させて改めて前記被検査物に照射することと、
前記カメラで撮影した前記画像内の各画素が設定した前記閾値に適合するまで、前記カメラは、改めて前記被検査物を撮影することと、
を含むことを特徴とする投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１２】
前記カメラで前記被検査物を撮影する前、予め前記投影光源と前記被検査物の間の座標マッピング関係を確立し、前記被検査物があるゾーンと前記投影光源の投射ゾーンを一つ一つ対応させることを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１３】
前記投影光源と前記被検査物の間にプリズムを有し、前記プリズムと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記プリズムを経由した後前記被検査物に照射することを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１４】
前記投影光源と前記被検査物の間にダイクロイックミラーを有し、前記ダイクロイックミラーと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記ダイクロイックミラーを経由した後前記被検査物に照射することを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１５】
前記カメラで撮影した前記画像について、前記画像分析処理モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在している場合、前記画像を前記画像分析処理モジュールに伝送して分析処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１６】
前記カメラで撮影した前記画像について、前記画像分析処理モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在していない場合、前記カメラ又は前記被検査物を移動してから撮り直し、この過程は前記被検査物が前記画像内に存在するまで繰り返すことを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１７】
前記カメラと前記投影光源の照射方向とは、互いに直交することを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１８】
前記投影光源のレンズユニット前方にレンズモジュールを取り付け、前記レンズモジュールが前記投影光源の照射光範囲を拡大するために用いられることを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項１９】
前記投影光源は、少なくとも１個の液晶パネルと少なくとも１個のフィルタとを含み、前記フィルタは三原色の光を分離するために用いられ、前記液晶パネルは三原色の光の混合比を制御するために用いられることを特徴とする請求項１１に記載の投影光源を使用する撮像方法。
【請求項２０】
様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を被検査物に照射する投影光源と、
前記被検査物を撮影して画像を生成するために用いられ、前記投影光源の照射方向と異なる向きのカメラと、
前記カメラに接続され、前記画像を分析するための画像分析処理モジュールと、
画像分析処理モジュールと前記投影光源に接続され、前記投影光源の局部照射光の色或いは輝度を調整し、前記カメラをトリガして光補償を経た後の前記被検査物を撮り直すために用いられるための光補償モジュールと、
を含むことを特徴とする投影光源を有する撮像装置。
【請求項２１】
前記カメラの撮像ゾーンと前記投影光源の投影ゾーンの間に座標マッピング関係を確立しており、前記カメラと前記投影光源に共同の投射ゾーンを持たせることを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２２】
前記カメラの向きと前記投影光源の照射方向とは、互いに直交することを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２３】
前記投影光源と前記被検査物の間にプリズムを有し、前記プリズムと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記プリズムを経由した後前記被検査物に照射することを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２４】
前記投影光源と前記被検査物の間にダイクロイックミラーを有し、前記ダイクロイックミラーと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記ダイクロイックミラーを経由した後前記被検査物に照射することを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２５】
前記投影光源のレンズユニット前方にレンズモジュールを取り付け、前記レンズモジュールが前記投影光源の照射光範囲を制御するために用いられることを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２６】
前記投影光源は、デジタルマイクロミラーデバイスと色相環とを含み、前記デジタルマイクロミラーデバイスはマイクロレンズを備え、前記色相環は少なくとも赤、緑、青の３つゾーンを有することを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２７】
前記投影光源は３個のデジタルマイクロミラーデバイスを含み、各前記デジタルマイクロミラーデバイスは１回で赤、緑、青のいずれか１色を反射することを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２８】
前記投影光源は少なくとも１個の液晶パネルと少なくとも１個のフィルタとを含み、前記フィルタは赤、緑、青の三原色の光を分離するために用いられ、前記液晶パネルは三原色の光の混合比を制御するために用いられることを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【請求項２９】
前記投影光源は、少なくとも１個のデジタルマイクロミラーデバイスと色相環とを含み、前記デジタルマイクロミラーデバイスは複数のマイクロレンズを備え、前記色相環は赤、緑、青の３つゾーンを有することを特徴とする請求項２０に記載の投影光源を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光源を有する撮像方法及びその撮像装置に関し、特に、視覚検査処理システムに用いる撮像方法及びその撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
視覚検査処理システムは、主に視覚検査処理ソフトウェアと撮画素子とを含み、その主な機能は撮画素子によって被検査物を撮影して画像を得て、視覚検査処理ソフトウェアを通じて撮影した画像内色寸法、引っかき傷、文字等の各種情報を取り出し、取得された各種情報に基づき、被検査物に対し検査、測定、識別等の各種行為を行う事である。この過程において、視覚検査処理ソフトウェアが画像内色各種情報を正確に取得することは、特に重要なことである。そこで、画像内色各種情報を正確に取得するため、撮画素子で鮮明な被検査物の画像を撮影できることが必要とされる。
【０００３】
撮画素子で被検査物を撮影する過程において、よく外光の輝度が足りない場合、光源を増設して撮影時の光の輝度を上げる必要がある。同時に、被検査物も往々にして単色ではなく、もしも光源が単色光、例えば赤色光のみを発することができる場合、前記被検査物が赤色ゾーンと青色ゾーンとを備え、前記撮画素子で撮影した画像内の前記青色ゾーンに対応する部分は不鮮明になってしまうので、この場合異なる色の光を被検査物の異なる色ゾーンに照射する必要があり、これは１個の光源の異なるゾーンが異なる色の照射光を発すことができる必要がある。このほかに、撮画素子の大半は、１回の撮影で鮮明な被検査物画像を得ることができることを保証できず、撮影者は何度も光源の照射光の色或いは輝度を調整して被検査物を撮影しなければならず、この過程は撮影者の多くの時間を無駄する。撮影した画像が鮮明であるか否かに関しては、撮影者の目視で撮影した後の画像を検査し、撮影者は画像が鮮明であると認めた場合、撮影した画像を出力する。一方、撮影者が画像を不鮮明だと認めた場合、撮影した画像が鮮明だと認められるまで、光源の照射光の色或いは輝度を調整して画像を撮り直す。この過程は主に撮影者本人の技術経験に頼るものであり、撮影した画像の鮮明の有無も極めて大きな不確実性が存在している。
【０００４】
よって、上記問題点を克服するため、より一層良好な撮像方法及びその撮像装置を設計する必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、背景技術において直面する問題点に鑑み、鮮明な画像を撮影できる撮像方法及びその撮像装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を用い、つまり投影光源を有する撮像方法は、様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を被検査物に照射する投影光源と、前記被検査物を撮影して画像を生成するために用いられ、前記投影光源と座標マッピング関係を確立するカメラと、前記画像を分析するための画像分析処理モジュールと前記照射光の色或いは輝度を調整するための光補償モジュールとを備える制御モジュールと、を含む。
【０００７】
前記撮像方法は、
前記投影光源は第１照射光を発して前記被検査物に照射し、前記カメラが前記被検査物を撮影して前記画像を形成させるステップａ）と、
前記画像を前記制御モジュールに伝送し、前記画像の画素のグレースケール値について前記制御モジュールが閾値を予め設定し、前記画像分析処理モジュールは前記画像の画素のグレースケール値と前記閾値を比較するステップｂ）と、
前記被検査物画像の画素のグレースケール値が、前記閾値外である局部ゾーンに対して、前記光補償モジュールが前記投影光源の局部光源を制御して前記被検査物の対応の局部ゾーンに照射し、前記投影光源が第２照射光を発させて改めて前記被検査物に照射するステップｃ）と、
前記カメラで撮影した前記被検査物の画像内の各画素が設定した前記閾値に適合するまで、前記カメラは、改めて前記被検査物を撮影するステップｄ）と、
を有する。
【０００８】
好ましくは、前記カメラで前記被検査物を撮影する前、予め前記投影光源と前記被検査物の間の座標マッピング関係を確立する。
【０００９】
好ましくは、前記カメラで撮影した前記画像について、画像検査モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在している場合、前記画像を前記制御モジュールに伝送する。
【００１０】
好ましくは、前記カメラで撮影した前記画像について、画像検査モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在していない場合、前記カメラ又は前記被検査物を移動してから再度撮影し、この過程を、前記被検査物が前記画像内に存在し、前記画像を前記制御モジュールに伝送するまで繰り返す。
【００１１】
好ましくは、前記投影光源と前記被検査物の間にプリズムを増設し、前記プリズムと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記プリズムを経由した後前記被検査物に照射する。
【００１２】
好ましくは、前記投影光源と前記被検査物の間にダイクロイックミラーを増設し、前記ダイクロイックミラーと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記ダイクロイックミラーを経由した後前記被検査物に照射する。
【００１３】
好ましくは、前記カメラと前記投影光源の照射方向とは、互いに直交する。
【００１４】
好ましくは、前記投影光源のレンズユニット前方にレンズモジュールを取り付ける。
【００１５】
好ましくは、前記投影光源は少なくとも１個の液晶パネルと少なくとも１個のフィルタとを含み、前記フィルタは三原色の光を分離するために用いられ、前記液晶パネルは三原色の光の混合比を制御するために用いられる。
【００１６】
好ましくは、前記投影光源は少なくとも１個のデジタルマイクロミラーデバイスと色相環とを含み、前記デジタルマイクロミラーデバイスは複数のマイクロレンズを備え、前記色相環は赤、緑、青の３つゾーンを有する。
【００１７】
他の実施例において、前記撮像方法は、次の通りとする。
投影光源を使用する撮像方法は、様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を被検査物に照射する投影光源と、前記被検査物を撮影して画像を生成するために用いられ、前記投影光源の照射方向と異なる向きのカメラと、前記画像を分析するための画像分析処理モジュールと、前記照射光の色或いは輝度を調整するための光補償モジュールと、前記投影光源は第１照射光を発して前記被検査物に照射し、前記カメラが前記被検査物を撮影して前記画像を形成させ、前記画像を前記画像分析処理モジュールに伝送することと、前記画像の画素のグレースケール値に対応して前記画像分析処理モジュールが閾値を予め設定し、前記画像分析処理モジュールが前記画像の画素のグレースケール値と前記閾値を比較することと、前記画像の画素のグレースケール値が、前記閾値外である局部ゾーンに対して、前記光補償モジュールが前記投影光源の局部光源を制御して前記被検査物の対応する局部ゾーンに照射し、前記投影光源が第２照射光を発させて改めて前記被検査物に照射することと、前記カメラで撮影した前記画像内の各画素が設定した前記閾値に適合するまで、前記カメラは、改めて前記被検査物を撮影することと、を含む。
【００１８】
好ましくは、前記カメラで前記被検査物を撮影する前、予め前記投影光源と前記被検査物の間の座標マッピング関係を確立する。
【００１９】
好ましくは、前記投影光源と前記被検査物の間にプリズムを有し、前記プリズムと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記プリズムを経由した後前記被検査物に照射する。
【００２０】
好ましくは、前記投影光源と前記被検査物の間にダイクロイックミラーを有し、前記ダイクロイックミラーと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記ダイクロイックミラーを経由した後前記被検査物に照射する。
【００２１】
好ましくは、前記カメラで撮影した前記画像について、前記画像分析処理モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在している場合、前記画像を前記画像分析処理モジュールに伝送して分析処理を行う。
【００２２】
好ましくは、前記カメラで撮影した前記画像について、前記画像分析処理モジュールを通じて前記被検査物が前記画像内に存在するかどうかを判断し、前記被検査物が前記画像内に存在していない場合、前記カメラ又は前記被検査物を移動してから撮り直し、この過程は前記被検査物が前記画像内に存在するまで繰り返す。
【００２３】
好ましくは、前記カメラと前記投影光源の照射方向とは、互いに直交する。
【００２４】
好ましくは、前記投影光源のレンズユニット前方にレンズモジュールを取り付け、前記レンズモジュールが前記投影光源の照射光範囲を拡大するために用いられる。
【００２５】
好ましくは、前記投影光源は少なくとも１個の液晶パネルと少なくとも１個のフィルタとを含み、前記フィルタは三原色の光を分離するために用いられ、前記液晶パネルは三原色の光の混合比を制御するために用いられる。
【００２６】
好ましくは、前記投影光源は少なくとも１個のデジタルマイクロミラーデバイスと色相環とを含み、前記デジタルマイクロミラーデバイスは複数のマイクロレンズを備え、前記色相環は赤、緑、青の３つゾーンを有する。
【００２７】
本発明を好適に実施させるため、本発明は投影光源を有する撮像装置を提供し、前記撮像装置は、様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を被検査物に照射する投影光源と、前記被検査物を撮影して画像を生成するために用いられ、前記投影光源の照射方向と異なる向きのカメラと、前記カメラに接続され、前記画像を分析するための画像分析処理モジュールと、画像分析処理モジュールと前記投影光源に接続され、前記投影光源の局部照射光の色或いは輝度を調整し、前記カメラをトリガして光補償を経た後の前記被検査物を撮り直すために用いられるための光補償モジュールと、を含む。
【００２８】
好ましくは、前記カメラの撮像ゾーンと前記投影光源の投影ゾーンの間に座標マッピング関係を確立しており、前記カメラと前記投影光源に共同の投射ゾーンを持たせる。
【００２９】
好ましくは、前記カメラの向きと前記投影光源の照射方向とは、互いに直交する。
【００３０】
好ましくは、前記投影光源と前記被検査物の間にプリズムを有し、前記プリズムと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記プリズムを経由した後前記被検査物に照射する。
【００３１】
好ましくは、前記投影光源と前記被検査物の間にダイクロイックミラーを有し、前記ダイクロイックミラーと前記投影光源の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記投影光源の照射光を前記ダイクロイックミラーを経由した後前記被検査物に照射する。
【００３２】
好ましくは、前記投影光源のレンズユニット前方にレンズモジュールを取り付け、前記レンズモジュールが前記投影光源の照射光範囲を拡大するために用いられる。
【００３３】
好ましくは、前記投影光源はデジタルマイクロミラーデバイスと色相環とを含み、前記デジタルマイクロミラーデバイスはマイクロレンズを備え、前記色相環は少なくとも赤、緑、青の３つゾーンを有する。
【００３４】
好ましくは、前記投影光源は３個のデジタルマイクロミラーデバイスを含み、各前記デジタルマイクロミラーデバイスは１回で赤、緑、青のいずれか１色を反射する。
【００３５】
好ましくは、前記投影光源は少なくとも１個の液晶パネルと少なくとも１個のフィルタとを含み、前記フィルタは赤、緑、青の三原色の光を分離するために用いられ、前記液晶パネルは三原色の光の混合比を制御するために用いられる。
【発明の効果】
【００３６】
従来の技術に比べると、本発明は、次の有益な効果を有し、つまり前記投影光源は様々な色と輝度の照射光を発することができ、発した照射光を前記被検査物上に対応投射し、前記カメラが前記被検査物を撮影して画像を形成し、画像を前記制御モジュールに伝送し、画像内の前記被検査物の画像の画素のグレースケール値について前記制御モジュールが閾値を予め設定し、前記画像分析処理モジュールは前記被検査物画像の画素のグレースケール値と前記閾値を比較し、グレースケール値が前記閾値外である領域に対して、前記投影光源と前記被検査物の間の座標マッピング関係に基づき、前記光補償モジュールが前記投影光源内の前記領域に対応する発光ゾーンを調整して、前記発光ゾーンが照射光の色或いは輝度を変わらせて前記被検査物の局部ゾーンに照射することで、前記カメラに合わせて鮮明な前記被検査物の画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る投影光源を有する撮像装置が被検査物の画像を撮影する様子を示す模式図である。
【図２】本発明に係る投影光源を有する撮像装置が被検査物の画像を撮影するフローチャートである。
【図３】本発明の画像検査モジュールのフローチャートである。
【図４】本発明の画像分析処理モジュールのフローチャートである。
【図５】本発明の投影光源の光補償モジュールのフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係る投影光源を有する撮像装置が被検査物の画像を撮影する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の目的、構造、特徴及び効果などをより一層理解してもらうため、具体的実施例を挙げて、図面と共に本発明を更に説明する。
【００３９】
図１を参照し、本発明の撮像装置は、様々な色と輝度を発することができ、且つ発した様々な色と輝度の光を調節制御することができ、発した照射光を被検査物４上に対応投射する投影光源１と、照射される前記被検査物４を撮影して画像（図示略）を形成するカメラ２と、撮影した前記画像を受信すると共に前記画像を分析するために用いられる画像分析処理モジュール３１と、前記投影光源１の照射光の輝度或いは色を調整するための光補償モジュール３２とを含む。前記カメラ２がデータケーブル又は無線伝送（例えばＷｉ−Ｆｉ、ブルートゥースなど）の方式を通じて撮影した画像を前記画像分析処理モジュール３１に伝送する。その他の実施例において、前記画像分析処理モジュール３１と前記光補償モジュール３２とを統合した制御モジュール３とすることができる（前記制御モジュール３はコンピュータとすることができ、またはコンピュータ内にインストールされているソフトウェアとすることができる）。
【００４０】
前記投影光源１が様々な輝度と色の照射光を調節制御できるという需要により、前記投影光源１は少なくとも次の２つ方式があり、１つ目は前記投影光源１が少なくとも１個の光源（例えば、ＬＥＤ光源で、その他の実施例において該光源は、水銀灯、レーザ光源、又は複合光源等とすることができる）と、少なくとも１個のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）（図示略）と、色相環（図示略）とを含む。前記デジタルマイクロミラーデバイスは、数十万から百万個以上の体積が微小の回転できるマイクロレンズアレイからなり、各マイクロレンズが１個の画素セルを表わし、且つ制御されることで特定モードとすることができる。全ての前記マイクロレンズは静電方式の傾斜を開いたり閉じたりする状態とし、またマイクロレンズが２種類状態の間に切り替える頻度は変更でき、例えばマイクロレンズを「閉」と「開」状態の間に切り替えて、ＤＭＤが反射した光が黒と白の間の各種グレースケールを呈させる。パルス幅変調（ＰＷＭ）技術により各前記マイクロレンズがどの方向に「閉」或いは「開」の時間を保持することを制御することで、光の色と輝度を制御し、つまり前記ＤＭＤが速い開閉変換速度とパルス幅変調を通じて光の輝度と色を制御調節する。
【００４１】
前記色相環は、赤、緑、青の３つゾーンを有し、前記投影光源１の光源から発した光を回転の前記色相環に照射し、光が前記色相環を経由して赤、緑、青（ＲＧＢ）３色に分解して前記マイクロレンズ上に照射され、各前記マイクロレンズは１回転につき１色を反射し、前記マイクロレンズの回転数が千回転以上に達し、百万個以上の前記マイクロレンズがこのような速い速度変化を経てデジタルマイクロミラーデバイスが各種色又は各種輝度の照射光を反射させる（その他の実施例において、前記デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）も３枚の構成を有することができ、各前記デジタルマイクロミラーデバイスはＲＧＢ３原色の中のいずれか１色を反射し、このモードにおいては、色相環でＲＧＢ３原色としてろ過する必要がない）。
【００４２】
２つ目は、前記投影光源１が光源と、少なくとも１個の液晶パネル（図示略）と、少なくとも１個のフィルタ（図示略）と、を含み、前記投影光源１の光源が発した光を前記フィルタによりＲＧＢ３色光に分解し、３色光が精密な位置にある前記液晶パネルを透過し、また液晶ユニットの偏向量により三色光の混合比を制御して投射した点がどの色であるか、光の強度がどのぐらいあるかを正確に制御することで、前記投影光源１が異なる色又は異なる輝度の照射光を投射することができる。投影光源１は上記の２つ方式に限られることはなく、プログラマブルなプログラムアルゴリズムでＬＣＯＳ投影光源を制御して異なる輝度又は異なる色の照射光も投射できる。
【００４３】
載置台５は、前記被検査物４を載置するために用いられ、実際の応用において前記被検査物４の表面の大半が完全に平滑ではなく、前記投影光源１の照射光を前記被検査物４の凹凸のある表面に直接投射する場合、照射光を完全に前記カメラ２に反射できないため、前記カメラ２で撮影した画像の全体的な輝度が比較的低くなる。
【００４４】
前記投影光源１と前記被検査物４の間にプリズム６（ダイクロイックミラーでも可）を設け、前記プリズム６を前記投影光源１の照射光軸と４５度の交角を呈するよう設け、この場合前記投影光源１と前記カメラ２の照射方向が互いに直交（当然その他の実施例において、前記投影光源１と前記カメラ２の照射方向は任意の角度とすることができ、前記投影光源１が前記カメラ２において投射、撮影重合の有効なゾーンを有するだけでよい）すると、照射光は光軸に沿って前記プリズム６での反射を経た後前記被検査物４の表面に投射され、また照射光は光軸に沿って前記カメラ２に入射されるため、このことにより前記カメラ２で撮影した前記被検査物４の画像は比較的高い輝度を有する。
【００４５】
本実施例において、前記投影光源１と前記カメラ２は、位置の入れ替えが可能で、前記プリズム６と前記投影光源１の照射光軸が４５度の交角を呈することを満たすだけでよい。
【００４６】
本発明撮像装置を利用する撮像方法のステップは、次の通りとなる。
【００４７】
ステップ１：投影光源１と被検査物４の座標マッピング関係の確立
図１と図２を参照し、前記カメラ２で前記被検査物４を撮影する前、予め前記投影光源１と前記被検査物４の間の座標マッピング関係を確立し、つまり前記投影光源１と前記被検査物４との位置関係の設定を行い、前記被検査物４があるゾーンと前記投影光源１の投射ゾーンとを一つ一つ対応させる。
【００４８】
ステップ２：投影光源１の投射ゾーンとカメラ２の座標マッピング関係の確立
前記投影光源１が前記プリズム６を通じて投射した投影ゾーンの大きさに基づいて、カメラ２内において光源投影ゾーンの大きさをカットし、カットした画像の座標を［Ｘ１，Ｙ１］とする。
【００４９】
ステップ３：予め前記投影光源１が発する第１照射光を設定する。
本実施例において前記第１照射光は、ＲＧＢ３原色の光が混ざった白色光である。前記第１照射光は、前記プリズム６での反射を経た後前記被検査物４に照射され、前記カメラ２をトリガして画像を撮影し、前記画像を前記制御モジュール３に伝送する。線形スケーリング法或いはバイリニア法で前記画像を投影光源１の分解能まで拡大又は縮小し、拡大や縮小後の前記画像の座標を［Ｘ２，Ｙ２］とする。８ビットのグレースケール画像を例とすると、そのグレースケール値の範囲は０〜２５５とし、白色が２５５で、黒色が０で、各個画素が１つのグレースケール値に対応し、例えば前記画像の局部ゾーンのグレースケール値は
【数１】
2016017961.tif 000003
である。前記画像の前記局部ゾーンについて、前記制御モジュール３が設定した閾値はＬｍａｘ、Ｌｍｉｎで、Ｌｍａｘが露出の明るすぎる局部ゾーンで、Ｌｍｉｎが露出の暗すぎる局部ゾーンである。Ｌｍａｘは１６０〜２４０のいずれかの数値とすることができ、例えば閾値が１６０、１８０、２１０、２２０、２４０等のいずれかの数値とすることができるが、一般に言うと、Ｌｍａｘの値は１６０が比較的適した値であり、また、Ｌｍｉｎは０〜８０のいずれか値とすることができ、例えば７０、６０、３０等とすることができる。
【００５０】
前記画像分析処理モジュール３１は、前記画像画素のグレースケール値と前記閾値を比較し、前記画像内のグレースケール値が
【数２】
2016017961.tif 000004
の局部ゾーンは、グレースケール値が設定した閾値範囲内にあり、光補償を行う必要がない。前記画像内のグレースケール値が
【数３】
2016017961.tif 000005
の局部ゾーンは、グレースケール値が前記閾値外の局部ゾーンにあり、前記局部ゾーンが明るすぎることを示す。前記画像内のグレースケール値が
【数４】
2016017961.tif 000006
の局部ゾーンは、グレースケール値が前記閾値外の局部ゾーンにあり、前記局部ゾーンが暗すぎることを示し、前記投影光源１の前記光補償モジュール３２で輝度補償の計算を行うことで投影光源１の投射光の明るすぎる又は暗すぎる前記局部ゾーンを調整する必要があることを示す。投影光源１の輝度補償計算方法は、次の通りとする。
【数５】
2016017961.tif 000007
式において、
【数６】
2016017961.tif 000008
を前記光補償モジュール３２で計算して補償する所要のグレースケール値に設定し、輝度補償の必要がある局部ゾーンを
【数７】
2016017961.tif 000009
に設定し、前記投影光源１の投射光の明るすぎる又は暗すぎる前記局部ゾーンを調整し、前記カメラ２で撮影した前記被検査物４画像内の各画素がいずれも設定した前記閾値に適合するまで、前記投影光源１が発した第２照射光を改めて前記被検査物４に照射させ、前記カメラ２で前記被検査物４を撮り直し、最後に光補償を経て調整した後の撮影した画像データを画像ディスプレイに伝送する。
【００５１】
本発明の撮像方法の他の実施例は、次の通りとする。
【００５２】
ステップ１：前記投影光源１が均一な白色照射光を出射し、前記カメラ２で画像を撮影する。
図１と図２を参照し、予め前記投影光源１が発する第１照射光を設定する。本実施例において前記第１照射光は、ＲＧＢ３原色の光が混ざった白色光である。前記第１照射光は、前記プリズム６での反射を経た後前記被検査物４に照射され、前記カメラ２をトリガして画像を撮影し、前記カメラ２が前記被検査物４を撮影して画像を形成し、前記カメラ２が前記被検査物４上の各種色域を表示する輪郭を撮影させる。
【００５３】
ステップ２：画像検査モジュールは、被検査物４が、撮影された前記画像内に存在するかどうかを検査する。
図１、図２及び図３を参照し、前記画像検査モジュールは、前記被検査物４の映像がに前記画像内に存在するかどうかを検査し、前記カメラ２で撮影した画像を前記画像検査モジュールに伝送して分析を行い、前記画像検査モジュールの判定を経て前記被検査物４が前記カメラ２で撮影した画像内に存在している場合、前記カメラ２で撮影した画像を前記制御モジュール３に伝送する。前記被検査物４が前記カメラ２で撮影した画像内に存在していない場合、或いは前記カメラ２が前記被検査物４の局部ゾーンのみを撮影した場合、前記カメラ２又は前記被検査物４を移動して前記カメラ２を再度トリガして画像を撮影する。この過程は、前記被検査物４が前記カメラ２で撮影した画像内に存在するまで繰り返し、そして前記カメラ２で撮影した画像を前記制御モジュール３に伝送する。
【００５４】
ステップ３：画像分析処理モジュール３１は前記画像のグレースケール値を分析処理する。
図１、図２及び図４を参照し、前記制御モジュール３が受信した画像を前記画像分析処理モジュール３１に伝送して更なる分析を行う。前記画像分析処理モジュール３１は画像内画素のグレースケール値（画像内画素その他の性能パラメータでもよく、例えば画素の輝度値、彩度値等である）について例えは閾値が１６０、１８０、２２０、或いは２４０等の閾値を設定してから前記被検査物４の画像を抽出する。この過程は、エッジ輪郭法で前記被検査物４の画像を抽出する。そして前記被検査物４画像の画素のグレースケール値と前記閾値を比較分析する。
【００５５】
ステップ４：光補償モジュール３２は局部光源の色又は輝度を制御調整する。
図１、図２及び図５を参照し、前記被検査物４に対して光補償を行い、前記画像分析処理モジュール３１が処理した後の画像を前記投影光源１の前記光補償モジュール３２に伝送して処理し、ステップ４内の比較分析結果に基づき、前記被検査物４画像の画素のグレースケール値が前記閾値内にあるかどうかを判定し、前記被検査物４の画像の画素のグレースケール値が均しく前記閾値内にある場合、画像を出力できる。前記被検査物４画像内の画素のグレースケール値は前記閾値外の局部ゾーンについて、前記制御モジュール３はコマンドを前記投影光源１に発し、前記投影光源１と前記被検査物４の間の座標マッピング関係に基づき、前記指令で前記被検査物４局部ゾーンに対応する前記投影光源１の局部光源を調整して前記局部光源に照射光の色又は輝度を変更させて被検査物４の局部ゾーンを光補償させてから前記投影光源４が第２照射光を発して改めて前記被検査物４に照射する。
【００５６】
ステップ５：画像の出力
図１と図２を参照し、前記カメラ５で前記被検査物４を撮り直し、前記カメラ２が光補償後の前記被検査物４の画像を撮影し、前記カメラ２に鮮明な前記画像を撮影させ、画像を前記制御モジュール３に伝送してステップ５内の処理を繰り返す。この過程は、前記カメラ２で撮影した前記被検査物４の画像内の各画素が均しく設定した前記閾値に適合するまで繰り返す。
【００５７】
前記制御モジュール３が前記投影光源１の照射光の輝度又は色を調整して前記被検査物４を補償する説明は以下の通りとする。前記被検査物４がある赤色ゾーン４１と青色ゾーン４２を例とすると、前記投影光源１は第１照射光を発し、本実施例において前記第１照射光は白色光とし、前記第１照射光が前記被検査物４に対応して照射され、前記カメラ２で前記被検査物４を撮影すると共に撮影した画像を前記制御モジュール３に伝送し、前記画像分析処理モジュール３１は画像内の画素の彩度値と前記閾値を比較分析し、画像内の前記赤色ゾーン４１と前記青色ゾーン４２に対応する画素の彩度値が前記閾値外の場合、前記光補償モジュール３２が前記投影光源１の照射光を調整して前記赤色ゾーン４１に対応する第２照射光を発し、本実施例において前記第２照射光が赤色光であり、青色ゾーン４２に対応する第３照射光を発し、本実施例において前記第３照射光が青色光である。前記光補償モジュール３２は前記投影光源１の対応局部光源を調整し、前記カメラ２で撮影した前記被検査物４の画像内の各画素が均しく設定した前記閾値に適合するまで、前記投影光源１が第２照射光を発して改めて前記被検査物４に照射し、前記カメラ２で前記被検査物４を撮り直す。
【００５８】
その他の実施例において、前記被検査物４上に凹みゾーン（図示省略）があり、前記投影光源１は第１照射光（例えば白色光）を発して前記被検査物４に投射し、前記カメラ２が前記被検査物４を撮影すると共に撮影した画像を前記制御モジュール３に伝送し、前記画像分析処理モジュール３１が画像内の画素のグレースケール値と前記閾値を比較分析し、画像内の前記凹みゾーン部分に対応する画素のグレースケール値が前記閾値外の場合，前記光補償モジュール３２が前記投影光源１を調整して第４照射光（例えば高輝度白光）を発して前記凹みゾーンに照射する。前記カメラ２で撮影した前記被検査物４の画像内の各画素が均しく設定した前記閾値に適合するまで、前記投影光源１を改めて前記被検査物４に照射し、前記カメラ２が前記被検査物４を撮り直す。
【００５９】
上記ステップを取りまとめて分かるように、前記画像分析処理モジュール３１が前記カメラ２で撮影した画像を分析処理し、前記投影光源１と前記被検査物４の座標マッピング関係に基づき、前記光補償モジュール３２は前記投影光源１を調整して異なる色或いは異なる輝度の照射光を発し、前記投影光源１で前記被検査物４の局部ゾーンに対して光輝度又は光色度の補償を行ってからカメラ２により前記被検査物４の鮮明な画像を撮影する。
【００６０】
図６を参照し、前記制御モジュール３を集積チップとして設け、前記チップを前記投影光源１内に取り付けることで、前記制御モジュール３の占用スペースを減らし、同時に前記制御モジュール３と前記投影光源１の間の接続設計関係を簡素化する。前記投影光源１の応用において、前記投影光源１のレンズユニットの前方にレンズモジュール７を取り付け、前記投影光源１の照射光が前記レンズモジュール７の焦点位置箇所から出射し、こうすると前記投影光源１の照射光は前記レンズモジュール７を経由した後互いに平行する照射光となる。
【００６１】
以上を取りまとめ、本発明に係る投影光源の撮像方法及びその撮像装置は、次の有益な効果を有する。
１．前記制御モジュール３は、前記被検査物４の画像内の画素のグレースケール値などの性能パラメータと前記閾値を比較分析する。グレースケール値などの性能パラメータが前記閾値外の局部ゾーンに対して、前記制御モジュール３は前記投影光源１内の前記局部ゾーンに対応する局部光源を調整し、前記局部光源に照射光の色又は輝度を変更させて前記被検査物４の局部ゾーンに照射することで、前記カメラ２に合わせて前記被検査物４の鮮明な画像を撮影する。
２．前記投影光源１と前記被検査物４の間にプリズム６を増設し、前記プリズム６と前記投影光源１の照射光軸の間の交角を４５度とし、前記カメラ２で撮影した前記被検査物４の画像に比較的高い輝度を持たせる。
３．前記投影光源１のレンズユニット前方にレンズモジュール７を取り付けている。
４．前記制御モジュール３を集積チップとして設け、前記チップを前記投影光源１内に取り付けることで、前記制御モジュール３の占用スペースを減らし、同時に前記制御モジュール３と前記投影光源１の間における接続の設計関係を簡素化する。
【００６２】
発明の詳細な説明の項においてなされた好ましい実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような実施例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の明細書及び図面の内容を運用して行った種々なる変更、修正、改良等を加え得るものは、均しく本発明の特許請求の範囲内に含めるものであるのが勿論である。
【符号の説明】
【００６３】
１  投影光源
２  カメラ
３  制御モジュール
３１  画像分析処理モジュール
３２  光補償モジュール
４  被検査物
４１  赤色ゾーン
４２  青色ゾーン
５  載置台
６  プリズム
７  レンズモジュール
【図１】
2016017961.tif 000010
【図２】
2016017961.tif 000011
【図３】
2016017961.tif 000012
【図４】
2016017961.tif 000013
【図５】
2016017961.tif 000014
【図６】
2016017961.tif 000015