(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン光源に、該光源に対向配置するラインセンサカメラの光軸を合わせるラインセンサカメラの光軸調整方法であって、
前記ラインセンサカメラが有する撮像素子列を構成する素子の中から任意の２つを選択し、
前記ラインセンサカメラを、前記ライン光源に対して予定される配置位置に沿って移動させ、一方の素子による受光量が最大になる位置に停止させ、
停止させた位置で該素子を中心に前記ラインセンサカメラを前記ライン光源と平行な面に沿って回転させ、他方の素子の受光量が最大になる位置に停止させることを特徴とするラインセンサカメラの光軸調整方法。
【請求項２】
ライン光源に、該光源に対向配置するラインセンサカメラの光軸を合わせるラインセンサカメラの光軸調整装置であって、
前記ラインセンサカメラを、前記ライン光源に対して予定される配置位置に沿って移動させる移動手段と、
前記ラインセンサカメラが有する撮像素子列を構成する任意の素子を中心に、該カメラを前記ライン光源と平行な面に沿って回転させる回転手段とを備えていると共に、
前記移動手段により前記ラインセンサカメラを移動させた際に、前記回転中心の素子による受光量が最大となる位置を判定する移動位置判定手段と、
受光量が最大と判定された位置の該素子を中心に、前記回転手段により前記ラインセンサカメラを回転させた際に、他の任意素子の受光量が最大となる位置を判定する回転位置判定手段とを備えたことを特徴とするラインセンサカメラの光軸調整装置。
【請求項３】
前記移動位置判定手段により受光量が最大と判定された位置に、前記ラインセンサカメラを移動させ、自動的に位置決めする移動位置決め手段と、
前記回転位置判定手段により受光量が最大と判定された位置に、前記ラインセンサカメラを回転させ、自動的に位置決めする回転位置決め手段とを、併備していることを特徴とする請求項２に記載のラインセンサカメラの光軸調整装置。
【請求項４】
前記ライン光源及び前記ラインセンサカメラが、両者間を通過する対象物の搬送面に対して、それぞれ平行に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のラインセンサカメラの光軸調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ラインセンサカメラの光軸調整方法及び装置、特にライン光源に、該光源に対向配置されたラインセンサカメラの光軸を一致させる際に適用して好適なラインセンサカメラの光軸調整方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続的に搬送される対象物の一方の面をライン光源により照明すると共に、該光源に対向配置されたラインセンサカメラにより他方の面を撮像して、該対象物の透過光を入力することにより、入力された透過光画像を基に対象物の欠陥検査等が行なわれている。
【０００３】
このように、ライン光源に対向配置されたラインセンサカメラにより透過光画像を入力する場合、高精度の画像を入力する必要があるが、そのためには、ラインセンサカメラの光軸、即ち該カメラが有する撮像素子列を構成する各素子の光軸を、ライン光源に対してライン方向に正確に一致させる調整を行なうことが極めて重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラインセンサカメラの光軸調整は、従来、ライン光源の照明下で該カメラから出力される信号レベルを、オシロスコープでモニタリングしながら手動で行なっていたため、作業者によって微妙にカメラの位置や姿勢が異なってしまうことがある上に、その調整作業に多くの時間がかかってしまうという問題があり、しかも検査装置上で人が作業することから、該装置にゴミや埃が付着し、これに起因して擬似欠陥が発生するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、誰もが簡単にラインセンサカメラの光軸を正確に調整できると共に、繰り返して調整作業を行なう場合でも、該カメラを常に同じ位置、同じ姿勢に設置できる上に、作業時間を短縮することができ、しかも光軸調整後に埃等に起因して擬似欠陥が発生することをも防止できるラインセンサカメラの光軸調整方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ライン光源に、該光源に対向配置するラインセンサカメラの光軸を合わせるラインセンサカメラの光軸調整方法であって、前記ラインセンサカメラが有する撮像素子列を構成する素子の中から任意の２つを選択し、前記ラインセンサカメラを、前記ライン光源に対して予定される配置位置に沿って移動させ、一方の素子による受光量が最大になる位置に停止させ、停止させた位置で該素子を中心に前記ラインセンサカメラを前記ライン光源と平行な面に沿って回転させ、他方の素子の受光量が最大になる位置に停止させることにより、前記課題を解決したものである。
【０００７】
本発明は、又、ライン光源に、該光源に対向配置するラインセンサカメラの光軸を合わせるラインセンサカメラの光軸調整装置であって、前記ラインセンサカメラを、前記ライン光源に対して予定される配置位置に沿って移動させる移動手段と、前記ラインセンサカメラが有する撮像素子列を構成する任意の素子を中心に、該カメラを前記ライン光源と平行な面に沿って回転させる回転手段とを備えていると共に、前記移動手段により前記ラインセンサカメラを移動させた際に、前記回転中心の素子による受光量が最大となる位置を判定する移動位置判定手段と、受光量が最大と判定された位置の該素子を中心に、前記回転手段により前記ラインセンサカメラを回転させた際に、他の任意素子の受光量が最大となる位置を判定する回転位置判定手段とを備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１には、本発明に係る一実施形態のラインセンサカメラの光軸調整装置の概要を模式的に示す。
【００１０】
本実施形態の光軸調整装置は、矢印で示す搬送方向に移動される検査対象物Ｗの下方に、該搬送方向に直交する方向にライン光源１０が配置され、該光源１０に対向する対象物Ｗの上方にはラインセンサカメラ１２が配置されている検査装置に適用されるものである。
【００１１】
この検査装置では、搬送方向に検査対象物Ｗを移動させるとともに、その下面をライン光源１０により透過照明しながら、ラインセンサカメラ１２により上面側を撮像して画像入力し、入力された画像に基づいて検査対象物Ｗの検査を行なっている。このようにラインセンサカメラ１２により入力される透過光画像に基づいて信頼性の高い検査を行なうためには、前述した如く該カメラ１２の光軸をライン光源１０に正確に一致させることが重要である。
【００１２】
即ち、この検査装置が備えているラインセンサカメラ１２は、撮像素子列１２Ａを有しており、この素子列１２Ａは図２に模式的に示すように、ライン状に配列された複数の矩形で示すＣＣＤ素子により構成されている。これらの各素子は、それぞれ重心（中心）に垂直な方向の光軸を有していることから、ラインセンサカメラ１２は各素子の重心を通る一点鎖線で示すセンサ軸ＡＡ´上に光軸を有することになる。従って、高い検査精度を得るためには、このラインセンサカメラ１２が有する上記センサ軸ＡＡ´と、図３に模式的に示す、例えば蛍光灯からなるライン光源１０の長手方向に輝度が高い位置を通る光源軸ＢＢ´とを、正確に平行にすることが要求される。なお、図３における光源１０のＣＣ´線上（Ｙ方向）の輝度分布は、図４に示すように、垂直方向に対する中心部が最大値となる。
【００１３】
本実施形態の光軸調整装置は、上記ライン光源１０に、該光源１０に対向配置されるラインセンサカメラ１２の光軸を合わせる光軸調整、即ちセンサ軸ＡＡ´を光源軸ＢＢ´に正確に平行にする調整作業を自動的に高精度で行なうことができるようになっている。
【００１４】
この光軸調整装置は、前記図１に併せて示したように、左側の入力系と右側の処理系からなる。入力系は、前記ラインセンサカメラ１２と、該カメラ１２を前記ライン光源１０に対して予定される配置位置に沿って対象物Ｗの搬送方向に進退移動させる平行移動機構（移動手段）１４と、ラインセンサカメラ１２が有する撮像素子列１２Ａを構成する任意の素子（後述する図５等に示す回転中心素子α）を通る垂直な軸を中心に、該カメラ１２を前記ライン光源と平行な面（対象物Ｗと平行な平面）に沿って回転させ、撮像素子列１２Ａを対象物Ｗの流れ方向に直交するようにセンサ軸ＡＡ´の角度を調整する回転機構（回転手段）１６とを備えており、これら各機構はいずれも微小量単位ずつの調整が可能になっている。
【００１５】
一方、処理系は、前記ラインセンサカメラ１２から得られる信号をグラフィック入力ボード１８を介して取り込み、得られた信号から画像を構成し、表示や画像処理を行なう演算処理用のコンピュータ（ＰＣ）２０からなる。このコンピュータ２０には、前記平行移動機構１４によりラインセンサカメラ１２を移動させた際に、前記回転中心素子αによる受光量が最大の位置を判定する移動位置判定手段と、受光量が最大と判定された位置の回転中心素子αを中心に、前記回転機構１６によりラインセンサカメラ１２を回転させた際に、他の任意素子（後述する図５等に示す光軸決定素子β）の受光量が最大となる位置を判定する回転位置判定手段とが、ソフトウェアにより実現されている。又、これら判定手段による判定結果に基づいて、撮像素子列１２Ａを構成する前記回転中心素子αと光軸決定素子βの輝度が最大となる位置へ、該カメラ１２の位置と姿勢（角度）をそれぞれ調整する（位置決めして光軸を合わせる）ために、前記平行移動機構１４と回転機構１６を自動制御する移動位置決め手段と回転位置決め手段とが、同様に実現されている。
【００１６】
本実施形態では、図５にイメージを示すように、撮像素子列１２Ａを構成する任意位置の素子から選択された前記回転中心素子α、光軸決定素子βにより捉えられた光源１０の輝度（受光量）情報を、数値情報として取得する手段を有すると共に、これら回転中心素子α、光軸決定素子βの２点から得られる輝度情報と、ラインセンサカメラ１２の位置と姿勢を関連付けて、その状態を数値的な情報として記憶する手段を有している。
【００１７】
次に、本実施形態の作用を説明する。ここでは、図６にライン光源１０と撮像素子列１２Ａとの関係を模式的に示すように、センサ軸ＡＡ´と光源軸ＢＢ´とがずれている異常な状態から、図７に同様の関係を示すように両軸が一致している（平行になっている）正常な状態にする場合を考える。
【００１８】
ここで行なわれる光軸調整作業は、図８に示すように前記平行移動機構１４により回転中心素子αが最大輝度値を取る位置Ａへ移動する平行移動と、回転機構１６による光軸決定素子βが最大輝度を取る位置Ｂへ回転する回転移動の２段階で行なわれる。この２段階動作を行なう場合、前記コンピュータ２０は所定の微小調整量毎にラインセンサカメラ１２の位置と姿勢をそれぞれ把握しながら、該カメラ１２より送られてくる画像情報を基に、回転中心素子αと光軸決定素子βの各輝度値を記憶すると共に、これら２つの素子の輝度値は、前記図５にイメージを示したように常にラインセンサカメラ１２の位置と姿勢とを関連付けて記憶するようになっている。
【００１９】
上記平行移動は、図９のフローチャートに従って、光源発光部の幅以上の長さＬmaxの範囲内に亘って、ラインセンサカメラ１２を対象物Ｗの搬送方向に沿って一定ピッチずつ移動させながら、各移動位置での回転中心素子αの輝度値（受光量）Ｋ(t)と、その位置Ｌ(t)とを対応付けてメモリに保存する（ステップ１〜３）。
【００２０】
次いで、コンピュータ（移動位置判定手段）２０により、収集された輝度値の中から最大値Ｋmaxを求め（ステップ４）、この最大値となる前記図６に示した位置Ｈa、即ち前記位置Ａまでラインセンサカメラ１２を移動（戻）し（ステップ５）、平行移動を終了する。
【００２１】
次いで、回転中心素子αが最大輝度値となった位置を中心に、図１０に示すフローチャートに従って、ラインセンサカメラ１２の回転移動を、装置によって決まっている最大角度Θmaxの範囲内で所定角度ずつ回転させながら、各回転角度での光軸決定素子βの輝度値Ｋ(t)と、そのときの姿勢（角度）Θ(t)とを保存する（ステップ１１〜１３）。
【００２２】
次いで、同じくコンピュータ（回転位置判定手段）２０により、収集された輝度値の中から最大値Ｋmaxを求め（ステップ１４）、この最大値が得られた角度位置Ｈb、即ち前記位置Ｂまでラインセンサカメラ１２を回転し（ステップ１５）、回転移動を終了する。以上のように求められた輝度値と、ラインセンサカメラ１２の位置と姿勢を記憶しておく。このようにすることにより、該カメラ１２を取り外した場合に、再度取り付けた後に行なう再調整を簡単にできるようになる。
【００２３】
以上詳述した本実施形態によれば、ライン光源１０に対してラインセンサカメラ１２の光軸を誰でも簡単に調整でき、一度設定を決めたらその位置、姿勢を記憶できるため、同じ設置状態を簡単に再現できる。又、調整作業を自動で行なうことができることから、人が直接作業をする必要がないため、埃等に起因する擬似欠陥の発生を確実に防止することができる。
【００２４】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００２５】
例えば、回転中心素子αと光軸決定素子βの設定位置は、撮像素子列の片端と中心又は右端と左端が有効であるが、これに限定されず任意の２点に設定できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、誰もが簡単にラインセンサカメラの光軸を正確に調整できると共に、繰り返し調整作業を行なう場合でも、該カメラを常に同じ位置、同じ姿勢に設置できる上に、作業時間を短縮することができ、しかも光軸調整後に擬似欠陥が発生することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の光軸調整装置の要部を示す概略説明図
【図２】ラインセンサカメラの撮像素子列を模式的に示す平面図
【図３】ライン光源を模式的に示す平面図
【図４】ライン光源の幅方向輝度分布を示す線図
【図５】上記光軸調整装置の処理系の特徴を示す概略説明図
【図６】ラインセンサカメラのセンサ軸と光源軸がずれた異常状態を模式的に示す平面図
【図７】ラインセンサカメラのセンサ軸と光源軸が一致した正常状態を模式的に示す平面図
【図８】光軸調整動作の概要を示すフローチャート
【図９】光軸調整時の平行移動の手順を示すフローチャート
【図１０】光軸調整時の回転移動の手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１０…ライン光源
１２…ラインセンサカメラ
１２Ａ…撮像素子列
α…回転中心素子
β…光軸決定素子
１４…平行移動機構
１６…回転機構
１８…グラフィック入力ボード
２０…コンピュータ
Ｗ…検査対象物
【図１】
0003830844.tif 000002
【図２】
0003830844.tif 000003
【図３】
0003830844.tif 000004
【図４】
0003830844.tif 000005
【図５】
0003830844.tif 000006
【図６】
0003830844.tif 000007
【図７】
0003830844.tif 000008
【図８】
0003830844.tif 000009
【図９】
0003830844.tif 000010
【図１０】
0003830844.tif 000011