JP3235387B2 - 照明条件設定支援装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は，照明装置による照明下で撮像
装置を用いて対象物を撮像し，この撮像により得られる
画像データを処理する画像処理システムにおいて，目的
に適合した対象物の照明を行ない，目的に適合した撮像
を行なうために，照明装置の設置位置，設置角度，光度
等の決定ないしは設定，ならびに撮像装置を構成するカ
メラ，レンズ，接写リングの選択ないしは決定を行なう
ための，または選択，決定もしくは設定を支援するため
の装置および方法に関する。

【０００２】

【背景技術】工業製品などの目視検査を自動化するため
に，自動検査装置が普及し，この自動検査装置には画像
処理システムが導入されている。自動検査装置によって
高精度の検査を実現するためには，検査目的に適した最
適な画像を得る必要がある。最適な画像を得るために
は，最適な照明条件，撮像条件等を設定することが重要
である。

【０００３】一例を挙げて具体的に説明すると，外観検
査装置や位置決め装置では，照明装置による照明下でテ
レビ・カメラにより認識対象物が撮像される。得られた
画像データは画像処理装置に取り込まれ２値化処理され
る。２値画像データに基づいて対象物の面積や重心位置
などの特徴量が計測され，対象物の良否判別や位置決め
が行なわれる。

【０００４】特徴量を高精度で計測するためには，良好
な２値画像データを得る必要があり，そのために観測系
の照明を最適状態に設定する必要がある。ここで良好な
２値画像とは，２値画像における対象物のエッジが滑ら
かに連続し，しかも孤立ノイズ（小さな白点または黒
点）が少ない画像を意味する。

【０００５】したがってそのような２値画像が得られた
ときに，観測系の照明は最適状態に設定されているもの
と判断される。多少の外乱光が加わっても，得られる２
値画像が変化しないことも最適な照明の必要条件であ
る。

【０００６】照明装置の種類や照明方法は，検査などの
目的に応じて選択される。従来は照明装置や照明方法の
選択指針が明確に整理されていなかったために，どのよ
うな照明装置や照明方法を採用するかについては試行錯
誤的に選択されていた。

【０００７】たとえ，照明装置や照明方法が適切に選択
されたとしても，照明装置を最適な設置位置や設置角度
に設定するのは容易でない。従来はモニタに映し出され
た画像を見ながら照明装置の位置や角度を調整する作業
が行なわれていた。

【０００８】しかしながらこのような従来の方法による
と，照明装置の位置や角度を決定するのに熟練を要し，
経験の浅い作業者には最適状態に調整するのが困難であ
った。また作業者によって照明装置の位置，角度にばら
つきが生じやすく，照明装置が常に最良の位置，角度に
設置されるとは限らず，調整の都度，認識精度が変化す
るという問題がある。

【０００９】照明条件には照明装置の位置，角度のみな
らずその光度も重要なファクタとして含まれる。

【００１０】照明条件が適切かどうかの判断は，より現
実的には，得られた画像を評価することにより行なうこ
とが好ましい。たとえば良品検査のための最適な照明の
条件は，良品と不良品とを確実に判別可能なこと，すな
わち判別精度が高くなる照明条件が最適なものである。

【００１１】また計測のための最適な照明の条件は，計
測値のばらつきが小さくなるような照明，すなわち計測
精度が高くなる照明条件が最適なものといえる。

【００１２】しかしながら上述した従来の調整方法によ
ると，良品と不良品とが確実に判別可能な照明条件や計
測値のばらつきが小さくなるような照明条件が常に得ら
れるという保証はない。

【００１３】適切な撮影条件ないしは撮影環境の設定も
重要な事項である。たとえば，検査システム構成上好都
合な位置にカメラを設置し，かつ検査目的に適した視野
を確保できるようにするために最適なレンズを選択する
必要がある。また，所望の設置距離と視野を実現するた
めに接写リングの使用が必要となる場合もある。現在あ
るレンズを使用するという制約の下で，希望の視野を実
現するためにはどのようにして設置距離や接写リングを
適切に設定すればよいかという問題の解決が要求される
こともある。

【００１４】

【発明の開示】この発明は，熟練を要することなく，照
明装置の設置位置，設置角度，光度等の照明条件の決定
ないしは設定，レンズ，接写リング，カメラの種類およ
びカメラの設定距離を含む撮像条件の決定ないしは選択
を自動的または半自動的に行なえるようにすることを目
的とする。

【００１５】この発明はまた，対象物を実際に撮像する
ことによって得られる画像データに基づいて照明条件，
撮像条件の評価と最適化を図るようにすることを目的と
する。

【００１６】より具体的にいえば，良品検査であれば，
良品と不良品とをいかに確実に判別できるか，計測であ
れば，いかにばらつきの少ない計測値が得られるかとい
う観点から照明条件を設定することができるようにする
ものである。

【００１７】この発明は，対象物を実際に撮像して得ら
れる実画像データに基づいて照明条件を評価しかつ最適
化するための，またはそれを支援する装置および方法を
提供している。とくにこの発明では照明装置の位置が調
整される。

【００１８】この発明による照明条件設定支援装置は，
対象物を照明する照明装置，上記照明装置を位置調整可
能に支持する支持装置，上記照明装置による照明下で対
象物を撮像し，対象物の画像を表わす映像信号を出力す
る撮像装置，上記撮像装置から出力される映像信号に基
づいて，明るさに対する画質の良否の程度を表わす画質
ヒストグラムを生成する画質ヒストグラム生成手段，上
記画質ヒストグラム生成手段によって生成された画質ヒ
ストグラムに基づいて照明の評価値を算出する評価値算
出手段，上記評価値算出手段によって算出された今回の
評価値を上記照明装置の位置変更前の評価値と比較する
比較手段，および上記比較手段による比較結果を出力す
る出力手段を備えている。この発明による照明条件設定
支援装置を別の観点で表現すれば，この装置は，対象物
を照明する照明装置，上記照明装置を位置調整可能に支
持する支持装置，上記照明装置による照明下で対象物を
撮像し，対象物の画像を表わす映像信号を出力する撮像
装置，上記撮像装置から出力される映像信号に基づい
て，照明の評価値を算出する評価値算出手段，上記評価
値算出手段によって算出された今回の評価値を上記照明
装置の位置変更前の評価値と比較する比較手段，および
上記比較手段による比較結果を出力する出力手段を備え
ているといえる。

【００１９】第１の実施態様においては，上記出力手段
が上記比較手段による比較結果に応じて上記照明装置の
位置調整方向を指示する表示装置である。

【００２０】第２の実施態様においては，上記支持装置
が上記照明装置の位置を変更させる駆動装置を含む。上
記出力手段は上記比較手段による比較結果に応じて上記
照明装置の位置調整方向を指示する表示装置である。そ
して，上記駆動装置を駆動するための指令を入力する入
力装置と，この入力装置を通して入力された指令に応答
して上記駆動装置を制御する制御装置とがさらに設けら
れる。

【００２１】第３の実施態様においては，上記支持装置
が上記照明装置の位置を変更させる駆動装置を含む。そ
して，上記比較手段による比較結果に応じて上記駆動装
置を制御し，上記照明装置の位置を最適位置に調整する
制御手段がさらに設けられる。

【００２２】この発明による照明条件設定支援方法は，
対象物を照明する照明装置，上記照明装置を位置調整可
能に支持する支持装置，および上記照明装置による照明
下で対象物を撮像し，対象物の画像を表わす映像信号を
出力する撮像装置を備えた画像処理システムにおいて，
上記撮像装置から出力される映像信号に基づいて，明る
さに対する画質の良否の程度を表わす画質ヒストグラム
を生成し，生成された画質ヒストグラムに基づいて照明
の評価値を算出し，算出された今回の評価値を上記照明
装置の位置変更前の評価値と比較し，この比較結果を出
力するものである。この発明による照明条件設定支援方
法は，別の観点から規定すると，対象物を照明する照明
装置，上記照明装置を位置調整可能に支持する支持装
置，および上記照明装置による照明下で対象物を撮像
し，対象物の画像を表わす映像信号を出力する撮像装置
を備えた画像処理システムにおいて，上記撮像装置から
出力される映像信号に基づいて，照明の評価値を算出
し，算出された今回の評価値を上記照明装置の位置変更
前の評価値と比較し，この比較結果を出力するものであ
るといえる。

【００２３】この発明によると，対象物を実際に撮像し
て得られる画像データに基づいて良好な画像が得られる
ように照明条件を最適化しているので，熟練を要さず，
作業者が異なっても常に同じように良好な画像が得られ
ることになる。

【００２４】第１の実施態様では作業員が表示された指
示を見ながら手動で，第２の実施態様では半自動的に，
照明装置の高さの調整が行なわれる。

【００２５】第３の実施態様では照明装置の高さ設定が
完全に自動化されているから，照明装置の位置設定が一
層容易であり，作業の効率化と合理化とを実現できる。

【００２６】上述した画質ヒストグラム生成手段の主要
部はエッジ画像生成装置として利用できる。

【００２７】この発明は画質ヒストグラム生成手段を利
用したエッジ画像生成装置を提供している。

【００２８】この発明によるエッジ画像生成装置は，対
象物を撮像し，撮像画像を表わす映像信号を出力する撮
像装置，上記撮像装置から出力される上記映像信号をデ
ィジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段，Ａ／Ｄ
変換された１画面分のディジタル画像データを記憶する
画像メモリ，上記１画面分の画像データにウインドウを
設定してそのウインドウ内の複数の画素についての画素
データを抽出するウインドウ手段，上記ウインドウ内の
画像データの傾きに関するデータを生成する手段，上記
傾きに関するデータと複数のエッジ・パターンとの合致
度をそれぞれ演算する手段，上記合致度からエッジらし
さの評価値を演算する手段，および上記エッジらしさの
評価値の演算を１画面分のすべての画素について行なう
ように制御する手段を備えている。

【００２９】この発明によると，１画面分の画像データ
にウインドウを設定してそのウインドウ内の複数の画素
についての画素データを抽出し，上記ウインドウ内の画
像データの傾きに関するデータを生成し，上記傾きに関
するデータと複数のエッジ・パターンとの合致度をそれ
ぞれ演算し，上記合致度からエッジらしさの評価値を演
算し，上記エッジらしさの評価値の演算を１画面分のす
べての画素について行ない，上記評価値からなるエッジ
画像データを得るようにしているので，良質のエッジが
強調された良好なエッジ画像を生成でき，ノイズなどの
影響を除去することが可能である。

【００３０】この発明は，照明装置による照明下で検査
または認識（計測）対象物のサンプルを実際に撮像し，
この撮像により得られる画像データに基づいて実際にサ
ンプルの検査または認識（計測）を行ない，この検査ま
たは認識結果を評価することにより照明条件（たとえば
照明装置の光度）を最適化する装置および方法を提供し
ている。

【００３１】まず，良品と不良品とを判別する良品検査
を行なうシステムのための照明条件設定支援装置および
方法について述べる。

【００３２】この発明による照明条件設定支援装置は，
良品および不良品の複数のサンプルを所定の観測位置へ
順次供給するサンプル供給装置，上記観測位置のサンプ
ルを照明する照明条件可変な照明装置，上記供給装置に
よって上記観測位置にもたらされた良品および不良品の
各サンプルを上記照明装置による照明下で撮像し，撮像
したサンプルを表わす映像信号を出力する撮像装置，上
記撮像装置から出力される映像信号に基づいて各サンプ
ルの特徴量を計測する特徴量計測手段，上記特徴量計測
手段により計測された特徴量に基づいて良品と不良品の
判別精度に関する評価値を算出する手段，ならびに上記
照明装置の照明条件を変えながら求められた照明条件ご
との評価値に基づいて，評価値が最良となる照明条件を
検索する手段を備えている。

【００３３】この発明による照明条件設定支援方法は，
所定の観測位置を照明する照明条件可変な照明装置を配
置し，良品および不良品の複数のサンプルを上記観測位
置へ順次供給し，上記観測位置に供給された良品および
不良品の各サンプルを上記照明装置による照明下で撮像
し，撮像により得られる映像信号に基づいて各サンプル
の特徴量を計測し，計測された特徴量に基づいて良品と
不良品の判別精度に関する評価値を算出し，上記照明装
置の照明条件を変えながら，照明条件ごとの評価値を求
め，評価値が最良となる照明条件を検索するものであ
る。

【００３４】この発明によると，実際の良品と不良品サ
ンプルの撮像画像から照明条件の評価を行ない，良品と
不良品の判別ができるだけ確実に行なえる照明条件を検
索しているので，常に判別精度の高い良品検査が可能と
なる。

【００３５】次に，対象物の特徴量を計測するシステム
のための照明条件設定支援装置および方法について説明
する。

【００３６】この発明による照明条件設定支援装置は，
複数のサンプルを所定の観測位置へ順次供給するサンプ
ル供給装置，上記観測位置のサンプルを照明する照明条
件可変な照明装置，上記供給装置によって上記観測位置
にもたらされた各サンプルを上記照明装置による照明下
で撮像し，撮像したサンプルを表わす映像信号を出力す
る撮像装置，上記撮像装置から出力される映像信号に基
づいて各サンプルの特徴量を計測する特徴量計測手段，
上記特徴量計測手段により計測された特徴量の分散を算
出する手段，および上記照明装置の照明条件を変えなが
ら求められた照明条件ごとの分散に基づいて，分散が最
小となる照明条件を検索する手段を備えている。

【００３７】この発明による照明条件設定支援方法は，
所定の観測位置を照明する照明条件可変な照明装置を配
置し，複数のサンプルを上記観測位置へ順次供給し，上
記観測位置に供給された各サンプルを上記照明装置によ
る照明下で撮像し，撮像により得られる映像信号に基づ
いて各サンプルの特徴量を計測し，計測された全サンプ
ルの特徴量の分散を算出し，上記照明装置の照明条件を
変えながら，照明条件ごとの分散を求め，分散が最小と
なる照明条件を検索するものである。

【００３８】この発明によると，計測対象物のサンプル
を実際に撮像し，この撮像により得られる画像データを
用いてサンプルの特徴量を実際に計測し，計測した特徴
量の分散が小さくなる照明条件を検索しているので，計
測値のばらつきが小さくなり，常に精度の高い計測が可
能となる。

【００３９】上記サンプル供給装置を，各サンプルを載
置する回転テーブルと，この回転テーブルを回転駆動す
る駆動装置とから構成することにより，構成の簡素化と
省スペース化を図ることができる。

【００４０】最後にこの発明は，レンズと必要な接写リ
ングが着脱自在なカメラによる適切な撮影条件を決定す
るための撮影条件決定支援装置を提供している。

【００４１】この装置は，カメラの視野情報と，撮影対
象に対するカメラの設置距離情報と，レンズの情報と，
接写リングの情報のうちの少なくとも２つの情報を入力
するための入力装置，上記入力装置から入力された少な
くとも２つの情報を用いて残りの情報を算出する演算装
置，および上記演算装置による演算結果によって表わさ
れる上記残りの情報を表示する表示装置を備えている。

【００４２】この発明によれば，カメラの視野情報と，
撮影対象に対するカメラの設置距離情報と，レンズの情
報と，接写リングの情報のうちの少なくとも２つの情報
を入力することによって，残りの情報が演算されて表示
されるので，対話形式で短時間で適切なレンズ，接写リ
ング，カメラ設置距離などを選択または決定することが
できる。

【００４３】撮像条件（撮像系）の評価と最適化につい
ても，照明条件の評価と最適化の場合と同じように，複
数種類の撮像条件のそれぞれの下で対象物を実際に撮像
し，撮像により得られた画像データに基づいて撮像条件
の評価値を算出し，この評価値に基づいて行なうことが
できるのはいうまでもない。

【００４４】

【実施例】

(1) 照明装置と照明方法の種類 画像処理システムにおいて用いられる照明装置（光源）
の主なものには蛍光灯とハロゲン・ランプとがある。

【００４５】蛍光灯はその形状からリング型と直管型と
に大別され，種々の寸法のものが市販されている。図１
はリング型の蛍光灯11を示すものである。図２は直管型
の蛍光灯12を示している。

【００４６】光源にハロゲン・ランプを用いる照明装置
においては，ハロゲン・ランプからの光がライト・ガイ
ドと呼ばれる光ファイバを用いて光照射部まで導かれ
る。リング型，スリット型，ストレート型，二分岐型な
ど種々の形状の光照射部をもつものが市販されており，
寸法にもバリエーションがある。

【００４７】図３はリング型の光照射部をもつ，いわゆ
るリング・ライト・ガイドと呼ばれる照明装置13を示し
ている。多数本の光ファイバ17が束になっており，それ
らの先端がリング状に配列されていることにより光照射
部が構成されている。

【００４８】図４は，いわゆるスリット・リング・ガイ
ドと呼ばれる照明装置14を示している。多数本の光ファ
イバ17の先端が一直線状に配列されることにより光照射
部が構成され，スリット光を発生するのに適している。

【００４９】図５は多数本の光ファイバ17を束ねた先端
部から円形断面をもつ光を投射する照明装置15を示し，
ストレート・ライト・ガイドと呼ばれている。

【００５０】図６に示す照明装置16においては，光ファ
イバ17の束が２つに分けられ，それぞれの先端部から円
形断面をもつ光が投射される。これは二分岐ライト・ガ
イドと呼ばれる。

【００５１】とくに，スリット・ライト・ガイド14，ス
トレート・ライト・ガイド15および二分岐ライト・ガイ
ド16は照明領域が狭い場合に適している。

【００５２】以上をまとめると次のようになる。 リング蛍光灯11（図１） 直管蛍光灯12（図２） リング・ライト・ガイド13（図３） スリット・ライト・ガイド14（図４） ストレート・ライト・ガイド15（図５） 二分岐ライト・ガイド16（図６）

【００５３】図７から図11は以下に示す種々な照明方法
を示している。 透過光照明（図７） 一様光照明（図８） 同軸落射照明（図９） 平行光照明（図10） 暗視野照明（図11）

【００５４】透過光照明（図７）は，対象物ＯＢが載置
された拡散板29の下方から光源10の光を照射するもので
ある。対象物ＯＢの上方に撮像装置（たとえばＣＣＤテ
レビ・カメラ）20が配置され，このカメラ20は対象物Ｏ
Ｂが占める部分以外の箇所において拡散板29を透過した
光による像を撮像する。

【００５５】一様光照明（図８）は，カメラ20が配置さ
れる箇所と同じ対象物ＯＢの上方から一様な強度分布を
もつ光を対象物ＯＢに照射するものである。図８では照
明光が平行光のように描かれているが必ずしも平行光で
はなくてもよい。一様光照明は均一照明ともいわれる。

【００５６】同軸落射照明（図９）では，カメラ20と対
象物ＯＢとの間にほぼ45°で傾いたハーフ・ミラー28が
配置される。横方向から光がハーフ・ミラー28に照射さ
れ，このハーフ・ミラー28による反射光が対象物ＯＢに
照射される。対象物ＯＢで反射しかつハーフ・ミラー28
を透過した光がカメラ20に入射する。同軸落射照明と
は，あたかも撮像装置としてのカメラ20から照明光が発
射されているかのような照明という意味である。

【００５７】平行光照明（図10）は平行光を対象物ＯＢ
に照射する方法である。図10では斜め上方から平行光が
対象物ＯＢに照射されている。これを特に平行射方照明
という。もちろん，対象物ＯＢに対して垂直上方から平
行光を照射してもよい。一般に対象物ＯＢが置かれた背
景ＢＧは乱反射を生じさせる物質で構成される。これに
より，対象物ＯＢおよび背景ＢＧの両方がカメラ20にと
って明るく見える。

【００５８】暗視野照明（図11）では，鏡面またはそれ
に近い表面をもつ背景ＢＧが使用される。照明光は斜め
上方から照射される。対象物ＯＢからの乱反射光（拡散
反射光）がカメラ20に入射する。背景ＢＧからの乱反射
光は非常に少ないので，カメラ20にとって背景ＢＧは暗
く見える。

【００５９】(2) 照明条件決定支援装置（その１：最適
高さの決定支援） 対象物を照明装置により照明し，照明された対象物の画
像を撮像装置により撮像し，これにより得られた画像デ
ータを用いて各種検査等の画像処理を実行する画像処理
システムにおいて，照明装置の対象物に対する最適高さ
を決定するための支援装置について説明する。

【００６０】図12は最適高さ決定支援装置を含む画像処
理システムの全体的構成を示している。

【００６１】画像処理システムは，対象物ＯＢを照明す
る照明装置11，対象物ＯＢを撮像する撮像装置としての
テレビ・カメラ20および画像処理装置40を含んでいる。

【００６２】照明装置11としては図１に示すリング蛍光
灯が用いられており，対象物ＯＢをその真上から照明す
る。蛍光灯11のリング中心が対象物ＯＢの真上に位置し
ている。照明装置11と対象物ＯＢとの距離，すなわち照
明装置11の対象物ＯＢに対する高さをｈとする。照明装
置11として，図３に示すリング・ライト・ガイド13を用
いることもできる。

【００６３】照明装置11は支柱30と支持装置31とによっ
て上下動自在に支持されている。支持装置31は照明装置
11の把持部32と，把持部32とアームを介して固定的に結
合された摺動部33とを備えている。摺動部33は筒状体で
あって，この筒状体の孔内を支柱30が摺動自在に貫通し
ている。したがって，摺動部33は支柱30に上下動自在に
支持されている。摺動部33には止めねじ，止めボルト等
の止め具34が設けられ，摺動部33はこの止め具34によっ
て支柱30に固定される。したがって，照明装置11は手動
で任意の高さ位置に調整されかつ固定される。

【００６４】撮像装置としてのカメラ20は，対象物ＯＢ
の真上の位置に，撮像中心を照明装置11のリングの中心
に一致させて下方に向けて配置され，照明装置11による
照明下で対象物ＯＢを上方から撮像する。図面が繁雑に
なるのを避けるためにカメラ20の支持装置の図示が省略
されている。カメラ20は支持装置によって固定的に支持
されている。もっともカメラ20も上下動自在に支持して
もよいのはいうまでもない。

【００６５】カメラ20によって撮影された対象物ＯＢを
表わす映像信号（モノクロームの映像信号で充分である
が，カラー映像信号であってもよい）は画像処理装置40
に与えられる。画像処理装置40は好ましくはコンピュー
タ・システムにより構成され，後述する照明条件決定支
援装置としての機能を有している。画像処理装置40はＣ
ＲＴ表示装置41を備えている。この表示装置41には，カ
メラ20が撮影した対象物ＯＢの画像が表示されるととも
に，画像処理装置40によって決定された照明装置11の最
適高さｈ_P が図15に示すように表示され，ユーザに最適
高さｈ_P が報知される。

【００６６】図13は画像処理システムの他の例を示して
いる。図12に示すものと同一物には同一符号を付し，重
複説明を避ける。この画像処理システムでは照明装置11
が画像処理装置40からの指令により自動的に上下動さ
れ，かつ最適高さｈ_P に位置決めされる。

【００６７】照明装置11の昇降機構38は，摺動部33に固
定されたラック35と，このラック35に噛み合うピニオン
36とを備えている。ピニオン36は固定された軸受（図示
略）により回転自在に支持されている。ピニオン36はま
たパルス・モータ37により回転駆動される。

【００６８】画像処理装置40が照明装置11の最適高さｈ
_P を決定すると，装置40は照明装置11がこの高さｈ_P に
なるようにモータ37に正または逆方向の回転指令を与え
る。モータ37は指令された回転量回転するので，ピニオ
ン36，ラック35を介して照明装置11が上下動され，最適
高さｈ_P の位置に位置決めされる。必要ならば昇降機構
38またはモータ37にロック機構を設け，照明装置11を最
適高さ位置に保持する。

【００６９】図14は照明装置11の最適高さの決定を支援
するのに適した照明条件決定支援装置の構成を示してい
る。

【００７０】照明条件決定支援装置50はユーザ・マシン
・インターフェイス53におよび最適高さ決定部54を備え
ている。これらの各部53，54は画像処理装置40に含まれ
ている。

【００７１】入力装置51はキーボード，ライトペン，マ
ウス等から構成される。出力装置52は上述したＣＲＴ表
示装置41やパルス・モータ37を含む。ユーザは，ユーザ
・マシン・インターフェイス53の働きにより，表示装置
41に表示されたメニュー，指示，マーク，カーソル等に
したがって入力装置51を操作し，対話形式で各種デー
タ，情報の入力を行なう。

【００７２】最適高さ決定部54が決定した最適高さｈ_P
は，上述したように，表示装置41（出力装置52）に表示
されたり，モータ37への指令として使用される。この最
適高さ決定部54は好ましくはプログラムにしたがって動
作するＣＰＵ，ならびに後述するデータ・ベースおよび
入力された各種データを記憶するメモリから構成され
る。

【００７３】図16から図19は，表面に円環状の溝（刻印
部分）ｇが形成された対象物ＯＢに対する円環状の照明
装置13（たとえばリング・ライト・ガイド照明装置）の
最適な設置高さｈ_P を決定する方法を示すものである。

【００７４】最適な設置高さｈ_P とは，溝ｇが暗く，対
象物ＯＢの溝ｇ以外の表面が均一に明るくなるような照
明を得るための照明装置13の対象物ＯＢに対する高さを
いう。

【００７５】照明装置13が，図16に示すように，かなり
高い位置に設置されている場合には，照明装置13からの
光が溝ｇの底面に到達するので，溝ｇの底面の一部が照
明され，溝ｇは暗くはならない。

【００７６】これに対して，照明装置13を，ある上限値
ｈ１以下の高さまで下げると，図17に示すように，照明
光は溝ｇの底面に到達することはなく，溝ｇは暗くな
る。したがって，溝ｇが暗部となるような照明状態を得
るための照明装置13の高さｈの条件はｈ≦ｈ１で与えら
れる。

【００７７】上限値ｈ１は次式で表わされる。

【００７８】

【数１】 ｈ１＝ｄ×｛（Ｒ１−Ｒ２）／Ｗ｝ 式１

【００７９】ここで，ｄは溝ｇの深さ，Ｗは溝ｇの幅，
Ｒ１は視野中心から溝ｇの該中心から最も遠い縁までの
距離，Ｒ２は照明装置13の半径である。

【００８０】他方，対象物ＯＢの溝ｇ以外の表面を一様
に照明するためには，照明装置13の等照度曲線を考慮し
て，対象物ＯＢの表面に照明むらが生じないような条件
を満たす必要がある。

【００８１】図18はリング・ライト・ガイド照明装置13
の等照度曲線を示している。

【００８２】等照度で照明される領域の半径Ｒは，照明
装置13からの垂直方向の距離，すなわち照明装置13の設
置高さｈに応じて変化することがこの図から分る。

【００８３】図19は，等照度で照明される領域の半径Ｒ
と照明装置13の設置高さｈとの関係を示している。撮像
装置20の視野（対象物を照明する範囲）の半径をＲ０と
する。図19において，等照度で照明される領域の半径Ｒ
が上記視野の半径Ｒ０に等しいときの照明装置13の設置
高さｈはｈ０である。したがって溝ｇ以外の部分を明る
くかつ一様に照明するためには，照明装置13の設置高さ
ｈの下限値をｈ０に設定すればよい。この条件はｈ≧ｈ
０である。

【００８４】上述した２つの条件から照明装置13の最適
な設置高さｈ_P は，ｈ０≦ｈ_P ≦ｈ１の範囲内で定める
ことができる。最適高さ決定部54内のメモリには，照明
装置の種類ごとにその半径Ｒ２と等照度曲線に関する情
報がデータ・ベースとしてストアされている。

【００８５】図20は，上述した溝ｇをもつ対象物ＯＢの
溝ｇを暗部とし，対象物ＯＢの溝ｇ以外の表面を均一な
明部として撮影するために，最適高さ決定部54によって
実行される照明装置の最適高さ決定処理の手順を示すも
のである。

【００８６】まず，対象物ＯＢの形状的特徴に関する情
報として溝ｇの深さｄ，幅Ｗおよび視野中心から溝ｇの
最も遠い縁までの距離Ｒ１が入力装置51からユーザによ
って入力される。また撮像装置13の視野の半径Ｒ０が入
力装置51を通してユーザによって入力される（ステップ
201 ）。もっともこの視野半径Ｒ０は対象物ＯＢの半径
またはその対角線の長さの半分に等しければよいから，
対象物ＯＢの形状的特徴の一つとして入力することもで
きる。

【００８７】照明装置の種類は既に入力または決定され
ているものとすると，その照明装置の半径Ｒ２がデータ
・ベースから読出される。また，その照明装置の等照度
曲線に関するデータ・ベースから，既に入力された視野
半径Ｒ０を用いて高さの下限値ｈ０が導き出される（ス
テップ202 ）。

【００８８】次に，第(1) 式の演算が実行されて照明装
置の設置高さの上限値ｈ１が算出される（ステップ203
）。算出された上限値ｈ１が上記下限値ｈ０以上であ
るか否かが判定される（ステップ204 ）。

【００８９】ｈ０≦ｈ１であれば最適高さの決定が可能
である。そこで下限値ｈ０と上限値ｈ１との平均値が式
２を用いて照明装置の最適な設置高さｈ_P として算出さ
れる（ステップ205 ）。

【００９０】

【数２】 ｈ_P ＝（ｈ０＋ｈ１）／２ 式２

【００９１】最適高さｈ_P の算出は式２に限らず，ｈ０
≦ｈ_P ≦ｈ１を満たす高さｈ_P を最適なものとして選ぶ
ことができるのはいうまでもない。

【００９２】このようにして，決定された最適高さｈ_P
は出力装置52を通して出力される（ステップ206 ）。た
とえば，照明装置の最適な設置高さｈ_P をユーザに知ら
せるための図15に示すようなメッセージ画像が表示装置
41に表示される。または，この最適高さｈ_P に基づいて
モータ37が駆動され，照明装置がこの高さｈ_P の位置に
自動的に位置決めされる。

【００９３】ｈ０≦ｈ１を満たさない場合には，表示装
置41に最適な高さｈ_P が得られない旨のメッセージが表
示される（ステップ207 ）。

【００９４】(3) 照明条件決定支援装置（その２：最適
角度の決定の支援） 次に，画像処理システムにおいて，照明装置の対象物に
対する最適角度を決定するための支援装置について説明
する。

【００９５】図21は最適角度決定支援装置を含む画像処
理システムの全体的構成を示している。

【００９６】照明装置として図４に示すスリット・ライ
ト・ガイド14が用いられている。この照明装置14はその
長手方向には水平な姿勢で保持され，かつ対象物ＯＢに
対して斜め上方から斜めに照明光を照射するように配置
されている。照明装置としては図２に示す直管蛍光灯12
を使用することもできる。

【００９７】図21において図12に示すものと同一物には
同一符号を付し重複説明を避ける。照明装置14の把持部
32Ａは摺動部33に傾動自在に保持されており，照明装置
14の向きを任意の角度に手動で設定して固定することが
できる。

【００９８】図13に示すシステム構成と同じように，摺
動部33を自動的に昇降する機構，および把持部32Ａを任
意の角度に自動的に位置決めする機構を設け，画像処理
装置40からの指令に応じて高さおよび角度を自動的に設
定できるようにすることもできるのはいうまでもない。

【００９９】図22は対象物ＯＢの一例を示している。対
象物ＯＢは板状体であってその表面に長手方向にのびる
直線状の溝Ｇが形成されている。

【０１００】図23は照明装置14の最適設置角度の決定を
支援するのに適した照明条件決定支援装置の構成を示し
ている。図14に示す構成と比較すると，最適高さ決定部
54に代えて最適角度決定部55が設けられている。他の構
成は図14に示すものと同じである。

【０１０１】図24および図25は，溝Ｇを有する対象物Ｏ
Ｂに対する照明装置14（スリット・ライト・ガイド照明
装置）の設置角度θを最適値に設定する方法を示してい
る。

【０１０２】照明装置14の最適な設置角度θとは，対象
物ＯＢの溝Ｇが暗部，それ以外の表面部分が明部となる
ような照明を得るためのものである。これを実現するた
めには，溝Ｇの幅をＳ，溝Ｇの深さをｔとすると，式３
の関係を満たさなければならない。角度θは照明装置14
からの光線（光軸）と水平面とのなす角度である。

【０１０３】

【数３】 tanθ≦ｔ／Ｓ 式３

【０１０４】ところで通常の物体の表面では，図25に示
すように，物体への入射光は不完全拡散反射する。すな
わち入射角に等しい正反射光の強度が最も強く，正反射
角からずれるにしたがって反射光強度は弱くなる。対象
物ＯＢの溝Ｇ以外の表面を明部として撮像し，暗部の溝
Ｇとの明確なコントラストを得るためには，撮像装置20
に入射する溝部Ｇ以外の部分からの反射光の強度を大き
くする必要がある。撮像装置20は対象物ＯＢの真上，ま
たはそれに近い位置に設置されているので，撮像装置20
に正反射光ができるだけ多く入射するようにするために
は，照明装置14の設置角度θは90度にできるだけ近い方
がよい。このことから照明装置14の最適な設置角度θ
は，式４で与えられる。

【０１０５】

【数４】 θ_P ＝ tan^-1（ｔ／Ｓ） 式４

【０１０６】図26は，溝Ｇをもつ対象物ＯＢについて，
溝Ｇを暗部，それ以外の部分を明部として撮像するため
の照明条件を見つけ出すために，適角度決定部55によっ
て実行される処理の手順を示すものである。

【０１０７】まず，ユーザが入力装置51から対象物ＯＢ
の溝Ｇの幅Ｓおよび深さｔについてのデータを入力する
（ステップ211 ）。次に式４の演算が実行され，照明装
置14の最適設置角度θ_P が算出される（ステップ212
）。この算出された最適設置角度θ_P は出力装置52か
ら出力される（ステップ213 ）。たとえば表示装置41の
画面に，照明装置14の最適な設置角度θ_P をユーザへ知
らせるためのメーセージ画像（図示略）が表示される。

【０１０８】(4) 照明条件決定支援装置（その３：照明
装置および照明方法の決定の支援） 画像処理システムにおいて，検査目的に適した画像を得
るためには，どの照明装置を用いて，どのような照明方
法で照明するのか，ということもきわめて重要な要因で
ある。

【０１０９】発明者らは，何をどのように検査するため
に，どのような照明装置がどのような照明方法で用いら
れているかを詳細に調べ，次の３つの要因に基づけば適
切な照明装置と照明方法を決定できるとの知見を得た。
すなわち，検査目的，着目部と背景との光学的性質
の差異，および視野の大きさの３要因である。

【０１１０】照明装置と照明方法は上記要因とに基
づいて一応決定はできる。より厳密には要因の着目部
と背景の光学的性質の差異（透過率，反射率，反射方
向，色など）のうち，どの差異に基づいて照明装置およ
び照明方法を決定するのかということも重要である。な
ぜならば，一般に検査すべき着目部と背景は透過率，反
射率，反射方向，色などのうちどれか１つだけが異なる
わけではないからである。

【０１１１】そこで，要因を基にして，各検査目的に
適した要因を考慮する必要がある。このためには，予
め獲得しておいた専門家の経験知識や光学的解析結果が
利用される。

【０１１２】図27は照明装置と照明方法の決定を支援す
るのに適した照明条件決定支援装置の構成例を示してい
る。図14および図23との比較でいうと，決定部54または
55に代えて，照明装置および照明方法の決定部56が設け
られている。

【０１１３】図28は検査対象物（ワーク）の一例として
２つのコネクタの外観を示している。このコネクタにつ
いては後に具体的に照明装置および照明方法を決定する
実例で触れることにする。

【０１１４】図29は照明条件決定支援装置50による照明
装置と照明方法の決定処理の全体的な手順を示すもので
ある。

【０１１５】ユーザによって，表示装置41の表示画面を
利用した対話を通して，入力装置51から検査目的が入
力されると，入力された検査目的にしたがって図30から
図36の処理のいずれかにジャンプすることになる（ステ
ップ221 ）。検査目的とこれらの処理との関係は次の通
りである。

【０１１６】形状，寸法の検査 図30の処理 物品の有無や欠品の検査 図31の処理 傷の検査 図32の処理 色の検査 図33の処理 位置決め 図34(A) ，(B) の処理 異物の検査 図35の処理 文字，マークの検査 図36の処理

【０１１７】視野の大きさも入力してもよいが，図37
から図43に示す表示画面の側から分るように，視野の大
きさに適した照明装置が表示されるので，ユーザは視野
の大きさを入力しなくても照明装置を決定することがで
きる。もちろん，視野の大きさの入力を待って，入力さ
れた視野の大きさに適した照明装置のみを表示するよう
にしてもよい。

【０１１８】後に詳述するように，図30から図36に示す
検査目的に合致した具体的処理において，要因の着目
部と背景との光学的性質の差異が表示装置41の画面上に
おいて順次質問され，ユーザからそれに対する回答が入
力装置51を通して入力されると，検査のために着目すべ
き最適な着目部と背景との光学的性質の差異が導かれ
（ステップ222 ），その結果に応じて照明装置および照
明方法が決定される（ステップ223 ）。この実施例で
は，表示された画面に表わされた照明装置と照明方法と
のいくつかの組合わせの中からユーザが最終的に照明装
置および照明方法を決定することになる。

【０１１９】図30に示す形状と寸法の検査を目的とした
決定処理においては，まずシルエット検査が可能かどう
かが質問される（ステップ231 ）。ユーザが可能である
旨の回答を入力すると，検査のために着目すべき最適な
着目部と背景の光学的性質の差異は透過率であるか
ら，図37に示す透過光照明用画面が表示装置41に表示さ
れる（ステップ232 ）。

【０１２０】この透過光照明用画面は，シルエット検査
が可能であれば図７に示す透過光照明が適していること
を表わしている。透過光照明には，照明装置と対象物と
カメラとを水平に配置するタイプ１と，これらを垂直に
配置する（図７に示す配置）タイプ２とがある。これら
の両タイプに共通して，視野の大きさに対応して適切な
照明装置が表示される。ユーザはこれらの表示された照
明装置の中から視野の大きさに合ったものを選択するこ
とになる。ここでφはリング型の照明装置の径であり，
ｌ（Ｌの小文字）（図38参照）は直線状の照明装置の長
さを示している。

【０１２１】シルエット検査が不可能である旨がユーザ
から入力されると，次に着目部と背景の色が似ているか
どうかの質問が表示装置41に現われる（ステップ233
）。着目部と背景の色が似ていなければ着目すべき差
異は色や反射率である。そこで，図38に示す一様光照明
用画面が表示される（ステップ234 ）。

【０１２２】一様光照明用画面では一様光照明（図８）
が適切であること，一様光照明において各種の視野の大
きさに適した照明装置の種類が表示される。

【０１２３】シルエット検査が不可能でかつ着目部と背
景の色が似ている場合には，着目すべき差異は光の反射
方向である。そこで着目部に突起があるか，穴があるか
が尋ねられる（ステップ235 ，237 ）。

【０１２４】対象物の着目部に突起がある場合には図39
に示す凹凸突起照明用画面（凹凸のうち突起に着目した
照明のための画面）が表示される（ステップ236 ）。こ
の画面では平行光照明（図10）が適切であること，およ
びこの平行光照明において用いられる照明装置の種類が
視野の大きさごとに表示される。

【０１２５】着目部に穴がある場合には図40に示す凹凸
穴照明用画面（凹凸のうち穴に着目した照明を行なうた
めのもの）が表示される（ステップ238 ）。この画面で
は，検査の目的または場所に応じて，平行光照明または
同軸落射照明（図９）が適切であること，およびそれら
に適した視野の大きさごとの照明装置が表示される。

【０１２６】着目部に突起も穴もない場合には図41に示
す凹凸エッジ照明用画面が表示される（ステップ239
）。この画面では平行光照明が適切であること，およ
び視野の大きさに応じた照明装置の種類が表示される。

【０１２７】図31に示す部品の有無および欠品の有無を
目的とした検査のために，シルエット検査が可能かどう
か（ステップ241 ），部品の色とベース（部品が搭載さ
れている本体）の色とが似ているかどうか（ステップ24
3 ）が順次表示装置41を通して質問される。

【０１２８】図30を参照して説明した照明用画面以外の
ものについて特に言及すれば，部品とベースの色が似て
いる場合には，図43に示す正反射利用照明用画面が表示
される（ステップ245 ）。正反射利用照明には平行光照
明（図10）および暗視野照明（図11）が含まれる。ユー
ザはこの画面に表示された，照明方法および視野の大き
さに対応した照明装置を選択することができる。

【０１２９】図32から図36に示された処理も上述したも
のとほぼ同じであり，その処理の内容はこれらの図面か
ら理解できるであろう。まだ言及していない図42の凹凸
線照明用画面について少し説明すると，この画面は図32
に示す傷の検査を目的とした照明において，シルエット
検査が不可能でかつ傷の方向が特定不可能である場合
（ステップ251 ，253 のいずれにおいてもNO）に表示さ
れる。対象物の表面にできている傷（細い線状の凹凸）
を適切に撮像するために平行光照明を用いるのが適当で
あり，視野の大きさに応じてスリット・ライト・ガイド
または直管蛍光灯を選択すべきであることが示されてい
る。

【０１３０】以上のようにして，検査目的に応じて表示
装置41および入力装置51を通して所定の質問とそれに対
するユーザの回答とが繰り返され，目的とする検査のた
めに着目すべき最適な着目部と背景との光学的性質の差
異が何であるかが判断され，その判断結果に基づき適切
な照明装置および照明方法が決定される。

【０１３１】具体例として図28に示すコネクタ・ピンの
抜けを検査する場合について説明する。検査目的は部
品の有無，欠品検査に相当するので，図31に示す処理に
進む。検査ラインでシルエット検査できるような構成に
なっていれば，図37に示す透過光照明用画面が表示され
る。視野は30mm程度であるので，リング型の蛍光灯を用
いた水平型または垂直型の透過光照明が適切ということ
になる。シルエット検査ができない場合には，次の判断
に移り，部品とベースの色は似ていないので図38に示さ
れる一様光照明用画面が表示される。この例では対象物
は横長であり（タイプ２），視野は30mm程度であるの
で，スリット・ライト・ガイドを用いて斜め上方から照
明することが適当という結論が得られる。

【０１３２】上記の例では，表示装置41と入力装置51を
通してユーザと決定部56とが対話することにより処理が
進行するようになっている。上記要因，，を選択
する選択フローやガイド・ブックにしたがってユーザが
各種データ，情報を入力することにより処理を進行させ
てもよい。また，要因，，の順で選択が行なわれ
ているが，たとえば「視野の大きさ」をまず定めるよ
うな手順であってもよい。

【０１３３】(5) 照明条件決定支援装置（その４） 照明条件決定支援装置の最後の例として，上述した照明
装置および照明方法の決定，ならびに照明装置の最適高
さまたは最適角度を決定するための装置について説明す
る。

【０１３４】図44に示すこのような照明条件決定支援装
置50には，上述した最適高さ決定部54，最適角度決定部
55ならびに照明装置および照明方法の決定部56が設けら
れている。他の構成は，図14，図23および図27に示すも
のと同じである。

【０１３５】この装置50において実行される処理手順が
図45に示されている。

【０１３６】まず，上述したように検査目的に適した照
明装置および照明方法がユーザと決定部56との対話を通
して決定される（ステップ311 ）。ユーザは表示装置41
に表示されたものの中から最適な照明装置および照明方
法を選択して入力する。

【０１３７】このようにして決定された照明装置につい
て，最適高さを決定すべきか，最適角度を決定すべきか
が判定され，それに応じて決定部54，55のいずれかが選
択される（ステップ312 ）。一般的にはリング状の照明
装置については最適高さの決定が必要であり，直線状の
照明装置については最適角度の決定が必要となろう。決
定すべき最適高さまたは角度に応じて，必要な情報が入
力され，図20に示す処理または図26に示す処理にしたが
って，最適高さｈ_P または最適角度θ_P が決定され（ス
テップ313 ），その結果が表示装置41に表示されるか，
または高さもしくは角度の調整装置（昇降機構等）に与
えられる（ステップ314 ）。

【０１３８】図46は複数種類（ｎ種類）の照明装置が選
択された場合に，それらのそれぞれについて最適高さを
決定するための処理手順を示している。図20に示すもの
と同一処理については同一ステップ番号を付し説明を省
略する。

【０１３９】カウンタｉが設けられており，このカウン
タｉはまずｉ＝１に初期設定され（ステップ321 ），ス
テップ204 の条件ｈ０≦ｈ１を満たさない照明装置があ
った場合にインクレメントされていく（ステップ323
）。各種条件の入力（ステップ201 ）ののち，ｉ番目
の照明装置の種類が入力され（ステップ322 ），入力さ
れた照明装置について最適高さｈ_P か決定できるかどう
かが判定される（ステップ204 ）。決定できれば最適高
さｈ_P が求められ，処理が終る。すべての種類（ｎ種
類）の照明装置について最適高さが決定できない場合に
は（ステップ324 ），その旨のメッセージが表示されて
処理が終る（ステップ207 ）。照明装置の均一照度をも
つ視野の半径Ｒ０はステップ322 において照明装置の種
類ごとに入力される場合もあろう。

【０１４０】(6) 最適照明条件設定支援装置（その１：
照明装置の位置の設定） 上述した照明条件決定支援装置（その１，その２）では
照明装置と被検査対象物との位置関係に基づいて照明装
置の最適高さ，最適角度を決定している。次に，カメラ
により撮像された画像の質の観点から照明装置の最適位
置を決定する，またはその決定を支援する装置について
説明する。

【０１４１】この実施例においても図12に示す画像処理
システムの構成が適用される。画像処理装置40は，テレ
ビ・カメラ20によって撮像された対象物ＯＢを表わす映
像信号を取込み，照明装置11の最適高さの設定を支援す
るための後述する画像処理を実行する。ＣＲＴ表示装置
41は対象物ＯＢの撮影画像を表示するとともに，照明装
置11の位置設定をアドバイスするためのメッセージを表
示する。

【０１４２】図47は画像処理装置40の回路構成を示して
いる。画像処理装置40は，画像入力部61，画像メモリ6
2，画像出力部63，マイクロコンピュータ，タイミング
制御部64などによって構成されている。

【０１４３】画像入力部61は，テレビ・カメラ20から出
力されるアナログ映像信号をディジタル画像データに変
換するＡ／Ｄ変換器を含み，このディジタル画像データ
を画像メモリ62に与える。また画像入力部61は，入力す
るアナログ映像信号に基づいて，明るさを横軸として画
質を表わす画質ヒストグラムを実時間で生成するヒスト
グラム生成回路を備えている。このヒストグラム生成回
路の具体的回路構成および動作については後述する。

【０１４４】画像メモリ62は画像入力部61から与えられ
る画像データを画素単位で記憶する。画像出力部63は画
像メモリ62から読出された画像データをアナログ映像信
号に変換するＤ／Ａ変換器を含み，変換された１画面分
のアナログ映像信号をＣＲＴ表示装置41に与える。これ
により，テレビ・カメラ20によって撮影された対象物Ｏ
Ｂの画像が表示装置41にも表示される。

【０１４５】マイクロコンピュータは，制御，演算の主
体であるＣＰＵ65を有し，このＣＰＵ65にシステムバス
を介してＲＯＭ66，ＲＡＭ67，Ｉ／Ｏ制御部68などが接
続されている。ＣＰＵ65はＲＯＭ66に格納されたプログ
ラムを解読，実行し，またＲＡＭ67に対して各種データ
の読み書きを行って，所定の画像処理を実行する。Ｉ／
Ｏ制御部68にはキーボード69が接続されている。キーボ
ード69からのキー入力信号はＩ／Ｏ制御部68を経てＣＰ
Ｕ65へ送られる。

【０１４６】タイミング制御部64は，ＣＰＵ65の制御の
下に，画像入力部61，画像メモリ62，画像出力部63に対
して，各種データの入出力動作を制御するためのタイミ
ング信号を出力する。

【０１４７】図48は，画像入力部61に設けられたヒスト
グラム生成回路の具体例を示している。

【０１４８】ＣＰＵ65はＣＰＵバスを介してアドレス・
ジェネレータ80を制御する。アドレス・ジェネレータ80
は必要なアドレス信号，コントロール信号およびタイミ
ング信号を生成し，構成各部へ与える。画像メモリ62
は，コントロール・バスを介して入力するコントロール
信号によって書込と読出が制御される。アドレス・バス
を介して入力するアドレス信号にしたがう画像メモリ62
のアドレスに，データ・バスから供給される画像データ
が書込まれ，また，読出される。アドレス・バス，コン
トロール・バスおよびデータ・バスは，他の回路にも接
続されているのはいうまでもない。画像メモリ62には，
１フィールド分（または１フレーム分）の画像データが
書込まれる。

【０１４９】画像メモリ62にストアされた１フィールド
分（または１フレーム分）の画像データに，図50に示す
ように，この実施例では３×３＝９画素のウインドウが
設定される。このウインドウの中心の画素をＰ₀ とし，
この中心画素Ｐ₀ のまわりの画素に反時計回りにＰ₁ 〜
Ｐ₈ の符号を付す。３×３のウインドウは全画面のエリ
アを水平および垂直走査方向に移動していく。

【０１５０】このようなウインドウを設定するために，
ラッチ回路76，75，１Ｈ遅延回路（シフト・レジスタ）
78，ラッチ回路70，74，１Ｈ遅延回路71およびラッチ回
路72，73が設けられており，画像メモリ62から水平，垂
直走査の順序で読出された画像データはこれらのラッチ
回路および１Ｈ遅延回路に上記の順序で順次転送されて
いく。１Ｈ遅延回路78，71は入力データを１Ｈ（１水平
走査期間）遅延して出力し，ラッチ回路76，75，70，7
4，72，73は入力データを１画素クロック周期遅延して
出力する。

【０１５１】画像メモリ62から読出された画像データ
（画素Ｐ₇ ），ラッチ回路76，75，70，74，72，73の出
力画像データ（画素Ｐ₆ ，Ｐ₅ ，Ｐ₀ ，Ｐ₄ ，Ｐ₂ ，Ｐ
₃ ）および１Ｈ遅延回路78，71の出力画像データ（画素
Ｐ₈ ，Ｐ₁ ）は非適合度演算部81に与えられる。ラッチ
回路70の出力画像データ（中心画素Ｐ₀ ）はまた，非適
合度ヒストグラム生成部82および明るさヒストグラム生
成部83にも与えられる。

【０１５２】図49は非適合度演算部81の構成例を示すも
のである。この非適合度演算部81は，縦，横，斜めにの
びる８種類（８方向）のエッジ・パターンのそれぞれに
対するウインドウ内画像データの適合度（エッジ適合
度；エッジらしさ）μ₁ 〜μ₈を求め，これらの適合度
μ₁ 〜μ₈ のＭＡＸ演算（最大のものを選択すること）
を行ってエッジ適合度μを求め，さらに＊μ（非適合度
は図面ではμの上にバーを記入して表わされているが、
明細書では＊μと表わすことにする。）＝１−μより非
適合度（エッジらしくなさ）を求めるものである。

【０１５３】８個の減算回路91〜98が設けられている。
これらの減算回路91〜98にはそれぞれ，上述したウイン
ドウ内画素Ｐ₁ 〜Ｐ₈ の画像データが与えられる。ま
た，すべての減算回路91〜98には中心画素Ｐ₀ の画像デ
ータが与えられる。減算回路91は画素Ｐ₁ の画像データ
と中心画素Ｐ₀ の画像データとの差（これをｑ₁ とす
る）を算出する。同じように減算回路92〜98は，画素Ｐ
₂ 〜Ｐ₈ の画像データのそれぞれと中心画素Ｐ₀ の画像
データとの差（これらをｑ₂ 〜ｑ₈ とする）を算出す
る。画像データは上述したようにモノクローム画像を表
わすものであるから（カラー画像データの場合には輝度
データを抽出すればよい），各画素の明るさを示してい
る。したがって，差データｑ₁ 〜ｑ₈ は，中心画素Ｐ₀
とその周囲の画素Ｐ₁ 〜Ｐ₈ との明るさの差を表わして
いる。図51にウインドウ内の明るさパターンＰ₀ 〜Ｐ₈
（Ｐ₀ 〜Ｐ₈ はここでは画像データを示す）からウイン
ドウ内の中心画素を基準とした明るさパターン（明るさ
の差のパターン）ｑ₀ 〜ｑ₈ が生成される様子が示され
ている。

【０１５４】この実施例では８種類のエッジ・パターン
をメンバーシップ関数を用いて表現されたファジィ・モ
デルによって表わしている。このファジィ・モデルが図
52(A) 〜(H) に示されている。ＮはNegativeを，Ｚはze
roを，ＰはPositiveをそれぞれ表わしており，これらの
符号（これをラベルという）で指定されるメンバーシッ
プ関数が図53に示されている。

【０１５５】メンバーシップ関数Ｎは，破線で示すよう
に，明るさの差ｑがある負の値−ｑ_b より小さい範囲で
は，関数値が最大値１の値をとり，０より大きい範囲で
は最小値０の値をとり，−ｑ_b から０までの範囲ではそ
の値に対応して直線的に変化する１から０までの値をと
る。

【０１５６】メンバーシップ関数Ｐは，明るさの差ｑが
０より小さい範囲では関数値が最小値０をとり，ある正
の値ｑ_b より大きい範囲では最大値をとり，０〜ｑ_b の
範囲ではその値に対応して直線的に変化する０〜１の間
の値をとる。

【０１５７】メンバーシップ関数Ｚは，明るさの差ｑの
絶対値がある値ｑ_a より大きい範囲では関数値が最小値
となり，絶対値がｑ_b より小さい範囲では最大値１とな
る。そして，明るさの差ｑの絶対値がｑ_b より大きくか
つｑ_a より小さい範囲では，その値に対応して，関数値
は，直線的に変化する１から０までの中間の値となる。

【０１５８】図52(A) に示すファジィ・モデルは，右下
方向に明るくかつ左上方向に暗くなり，右上りの斜めの
エッジ・パターンを表わしている。図52(B) は右方向に
明るく，左方向に暗く，垂直方向にのびるエッジ・パタ
ーンを表わしている。図52(C) から図52(H) に示すファ
ジィ・モデルも他の種類のエッジ・パターンを表わして
いることは容易に理解できよう。図52(A) から図52(H)
のエッジ・パターンの方向を，方向１〜方向８と定め
る。

【０１５９】図49に戻って，上述した８方向のエッジ・
パターンに対応して８個のエッジ適合度演算回路111 〜
118 が設けられている。これらのエッジ適合度演算回路
は設定されたメンバーシップ関数を除いて同一の構成を
もつので，回路111 について説明する。

【０１６０】エッジ適合度演算回路111 は，それぞれメ
ンバーシップ関数回路（以下ＭＦＣ：Membership Funct
ion Circuit という）101 〜108 と，それらの出力の最
小値を選択するＭＩＮ回路109 とにより構成されてい
る。各減算回路91〜98の出力データｑ₁ 〜ｑ₈ は，ＭＦ
Ｃ101 〜108 にそれぞれ入力する。

【０１６１】ＭＦＣ101 〜108 には，図52(A) に示す右
45度上方を指向する方向１のエッジ・パターンのファジ
ィ・モデルに対応して，メンバーシップ関数Ｚ，Ｎまた
はＰが設定されている。詳述すれば，画素Ｐ₁ とＰ
₅ （明るさの差ｑ₁ とｑ₅ ）に対応するＭＦＣ101 と10
5 にはメンバーシップ関数Ｚが，画素Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄
（明るさの差ｑ₂ ，ｑ₃ ，ｑ₄ ）に対応するＭＦＣ102
，103 ，104 にはメンバーシップ関数Ｎが，画素
Ｐ₆ ，Ｐ₇ ，Ｐ₈ （明るさの差ｑ₆ ，ｑ₇ ，ｑ₈ ）に対
応するＭＦＣ106 ，107 ，108 にはメンバーシップ関数
Ｐが，それぞれ設定されている。

【０１６２】ＭＦＣ101 はそこに設定されているメンバ
ーシップ関数Ｚに対する入力データｑ₁ の適合度μ₁₁を
算出して出力する。ＭＦＣがメンバーシップ関数データ
を記憶したメモリにより構成されているときには，入力
データｑ₁ に対応するメンバーシップ関数データを読出
すだけで足りる。同じようにＭＦＣ102 〜108 は，設定
されているメンバーシップ関数Ｎ，ＺまたはＰに対する
入力データｑ₂ 〜ｑ₈の適合度μ₁₂〜μ₁₈を演算して出
力する。

【０１６３】ＭＩＮ回路109 は，ＭＦＣ101 〜108 から
出力される適合度μ₁₁〜μ₁₈のうちの最小のものを選択
し，エッジ適合度算出回路111 の適合度μ₁ として出力
する。この適合度μ₁ の値が大きい（１に近い）程，画
素Ｐ₀ の明るさを基準にしてこのウインドウ内の他の画
素のデータの２値化を行うと，より適切な２値化画像が
得られることになる。

【０１６４】他のエッジ適合度演算回路112 〜118 のＭ
ＦＣには図52(B) 〜図52(H) に示されるエッジ・パター
ンを表わすメンバーシップ関数がそれぞれ設定されてい
る。減算回路91〜98の出力データｑ₁ 〜ｑ₈ のすべては
これらのエッジ適合度演算回路112 〜118 にそれぞれ与
えられ，これらの回路112 〜118 から適合度μ₂ 〜μ₈
を表わすデータが得られる。

【０１６５】ＭＡＸ回路85は，エッジ適合度演算回路11
1 〜118 が出力する適合度μ₁ 〜μ₈ のうち最大のもの
を選択し，適合度μとして出力する。ウインドウ内のエ
ッジの方向（画素パターン）を，方向１〜方向８（予め
設定したパターン）に対応させた場合に得られる適合度
のうち最も大きいものが選択されるので，適合度μは，
方向１〜方向８のうち最も合致した方向の適合度を表わ
していることになる。

【０１６６】ＭＡＸ回路85から出力される適合度μは，
減算回路87に与えられる。この減算回路87のの他方の入
力として１発生回路86から出力される論理値１を表わす
データが与えられている。減算回路87は，値１から適合
度μを減算した値＊μ＝１−μを出力する。この値＊μ
は最も適切なエッジ・パターンに対する非適合度（エッ
ジらしくなさ）を表わしている。

【０１６７】以上の処理は，１フィールド（または１フ
レーム）分の画像データの全画素にわたってウインドウ
を走査することにより繰返し行われる。したがって，全
画素について（全画素をそれぞれ中心画素としたウイン
ドウについて）非適合度＊μが求められる。

【０１６８】非適合度演算部81で得られた非適合度＊μ
は非適合度ヒストグラム生成部82に与えられる。非適合
度ヒストグラム生成部82にはまた，上述したように中心
画素Ｐ₀ の画像データ（中心画素Ｐ₀ の明るさを表わ
す）が与えられている。非適合度ヒストグラム生成部82
は，与えられる非適合度＊μを，その非適合度＊μを生
じさせた中心画素Ｐ₀ の画像データによって表わされる
明るさごとに（８ビット表現の場合には，256 段階の各
段階ごとに）累積加算して非適合度ヒストグラムを生成
する。この非適合度ヒストグラムは，横軸が明るさであ
り，縦軸が非適合度の加算値である。

【０１６９】明るさヒストグラム生成部83は，与えられ
る基準画素Ｐ₀ の画像データ（明るさ）に基づいて，明
るさごとに，その明るさをもつ基準画素Ｐ₀ の数を累積
加算して，明るさヒストグラムを生成する。この明るさ
ヒストグラムの横軸は明るさ（たとえば256 段階），縦
軸はその明るさをもつ画素数である。

【０１７０】非適合度ヒストグラム生成部82において生
成された非適合度ヒストグラムおよび明るさヒストグラ
ム生成部83において生成された明るさヒストグラムをそ
れぞれ表わすデータは画質ヒストグラム生成部84に与え
られる。画質ヒストグラム生成部84は，明るさごとに，
非適合度ヒストグラムにおける非適合度の累積加算値
を，明るさヒストグラムにおける対応する画素数で除算
することにより，正規化し，非適合度＊μの平均値を算
出する。この非適合度＊μの平均値を縦軸に，明るさを
横軸にそれぞれとってできるヒストグラムが図54に示す
画質ヒストグラムである。縦軸における非適合度＊μの
平均値は画質の評価基準としての画質の悪さを表わして
いる。

【０１７１】図54の画質ヒストグラムにおいて，最大値
をＱ_max ，最小値をＱ_min とする。最小値Ｑ_min が得ら
れる明るさｋ_opt をしきい値として画質データを２値化
すると，画質の悪さが最も小さくなって最も良好な２値
画像データが得られる。

【０１７２】ＣＰＵ65は，画質ヒストグラム生成部84に
よって生成された画質ヒストグラムから画質の悪さの最
大値Ｑ_max と最小値Ｑ_min とを読取る。さらにＣＰＵ65
は最小値Ｑ_min に対応する明るさｋ_opt を読取る。この
後ＣＰＵ65は画質ヒストグラムにおいて明るさｋ_opt を
中心に横軸上を明るい方と暗い方にそれぞれ探索してい
って，縦軸の値が最初に（１−ａ）×Ｑ_max ＋ａ×Ｑ
_min の値を超える明るさの幅ＷＢを算出する。ここでａ
は１より小さい正の係数であり，許容度を表わす。

【０１７３】ＣＰＵ65は照明装置11の設定高さｈにおけ
る照明の評価値Ｖを式５にしたがって計算し，その計算
結果をＲＡＭ67に格納する。

【０１７４】

【数５】 Ｖ＝（Ｑ_max ／Ｑ_min ）ＷＢ 式５

【０１７５】式５において，Ｑ_max ／Ｑ_min は画質ヒス
トグラムにおける谷の深さを表現しており，この値が大
きいほど，エッジらしい部分とエッジらしくない部分が
はっきる分れているので画像のコントラストがはっきり
しているということになる。またＷＢは上述のように谷
の幅であるから，この値が大きいほど照明装置の照度が
変動しても画質が変わらない，すなわち対照度変動性が
よいということになる。

【０１７６】上記評価値Ｖの算出は，式５に限らず，以
下の式６〜式10を用いて行うこともできる。

【０１７７】

【数６】 Ｖ＝Ｑ_max ／Ｑ_min 式６

【０１７８】

【数７】 Ｖ＝ＷＢ 式７

【０１７９】

【数８】 Ｖ＝１／Ｑ_min 式８

【０１８０】

【数９】 Ｖ＝ＷＢ／Ｑ_min 式９

【０１８１】

【数１０】 Ｖ＝（Ｑ_max ／Ｑ_min ）×（ＷＢ／ｋ_opt ） 式10

【０１８２】とくに式10は光源の照度変動の絶対値と安
定に撮影できる明るさの幅を考慮した評価値を与える。
一般に光源の劣化により暗くなる度合いはそのときの照
度に比例しているので，照度の低い光源の方が劣化によ
る照度変動の絶対値は小さい。一方，幅ＷＢは一定であ
る。（Ｑ_max ／Ｑ_min ）ＷＢが一定であると仮定する
と，ｋ_opt は小さい方がよい。ｋ_opt が小さいほど評価
値Ｖは大きい。

【０１８３】図55は，照明装置11の設置高さｈと照明の
評価値Ｖとの関係を示す。ある設置高さｈ_opt において
照明の評価値Ｖが最大値Ｖ_max をとり，その両側では評
価値Ｖは単調に減少している。すなわち，評価値Ｖは１
個のピークをもつ凸関数である。

【０１８４】したがって，照明装置11の高さは評価値Ｖ
を考慮して次のようにして最適なところに設定すること
ができる。

【０１８５】ある設置高さｈ０で評価値Ｖ₀ が得られ，
次に設置高さｈ１（ｈ１＞ｈ０）まで高くしたときによ
り大きな評価値Ｖ１（Ｖ１＞Ｖ０）が得られた場合に
は，最適な設置高さｈ_opt に設定するためには，さらに
高さｈを高くする方向で照明装置11の高さ調整を行えば
よい。

【０１８６】逆にある設置高さｈ０で評価値Ｖ０が得ら
れ，次に設置高さをｈ１（ｈ１＞ｈ０）まで大きくした
ときにより小さな評価値Ｖ１（Ｖ１＜Ｖ０）が得られた
場合は，最適な設置高さｈ_opt に設定するためには，設
置高さｈを低くする方向で照明装置11の高さ調整を行え
ばよい。

【０１８７】画像処理装置40のＣＰＵ65は，対象物ＯＢ
をカメラ20によって撮像し，カメラ20から出力される映
像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データに基づいて
撮像画像の画質を評価し，照明装置11の位置設定に関す
る指示を表示装置41に表示することにより，ユーザが照
明装置11を適切な位置に設定する操作を支援する。

【０１８８】図56および図57はこのようなＣＰＵ65によ
る処理手順を示すものである。

【０１８９】ＣＲＴ表示装置41に，図58に示すようなメ
ッセージを含む初期画面が表示される（ステップ331
）。ユーザはこの初期画面を見て，止め具34をゆるめ
て照明装置11を適当な高さｈ０に位置決めし，止め具34
を締め固定する。ユーザは照明装置11の設定が終了する
とキーボード69の設定キーを押すので，ステップ332 で
YES となる。

【０１９０】ＣＰＵ65はテレビ・カメラ20に対象物の像
を撮像させ，得られる映像信号を画像入力部61に取込ま
せる（ステップ333 ）。必要ならば，撮像画像は表示装
置41に表示される。

【０１９１】画像入力部61では取込んだ映像信号をＡ／
Ｄ変換して画像データに変換したのち，上述した手法に
より画質ヒストグラムを生成する。ＣＰＵ65は画質ヒス
トグラム生成部84で生成された画質ヒストグラムから画
質の悪さの最大値Ｑ_max と最小値Ｑ_min ，および最小値
Ｑ_min に対応する明るさｋ_opt を読取る（ステップ334
）。さらにＣＰＵ65は画質ヒストグラムからその谷に
おける明るさの幅ＷＢを決定し，式５または式６〜式10
のいずれかの演算を実行して照明の評価値Ｖ０を算出
し，その値をＲＡＭ67にストアする（ステップ335 ）。

【０１９２】続いてＣＰＵ65は表示装置20に図59に示す
ようなメッセージを表示させる（ステップ336 ）。ユー
ザはこの表示を見て照明装置11を手動で，初期高さｈ０
よりも高い適当な高さ位置ｈ１に移して固定する。この
後ユーザは設定キーを操作するのでステップ337 でYES
となる。

【０１９３】対象物の撮像，画像データの入力，入力画
像データに基づく画質ヒストグラムの作成が再び行われ
（ステップ338 ），この新たな画質ヒストグラムに基づ
いて高さｈ１に対応した照明の評価値Ｖ１が算出される
（ステップ339 ，340 ）。

【０１９４】ＣＰＵ65は前回（初期状態）の評価値Ｖ０
と今回の評価値Ｖ１とを比較して（ステップ341 ），Ｖ
１＞Ｖ０であれば前回の評価値Ｖ０を今回の評価値Ｖ１
で置きかえるために，今回の評価値Ｖ１をＲＡＭ67に記
憶する（ステップ342 ）。また，照明装置11の高さをさ
らに高くさせるために図59のメッセージが表示装置41に
表示される（ステップ343 ）。

【０１９５】Ｖ１≦Ｖ０の場合には，ＣＰＵ65は今回の
評価値Ｖ１をＲＡＭ67に記憶して評価値を更新し（ステ
ップ344 ），照明装置11の高さを低くさせるために図60
に示すメッセージを表示装置41に表示させる（ステップ
345 ）。

【０１９６】図59のメッセージが表示されたときにはユ
ーザは照明装置11を前回より高い高さ位置ｈ１に変更す
る。また図60のメッセージが表示されたときは，ユーザ
は照明装置11を前回より低い高さ位置ｈ１に変更する。
この後，ユーザはキーボード69の設定キーを操作するの
でステップ346 の判定がYES となってステップ338 に戻
る。ＣＰＵ65は再びカメラ20による対象物ＯＢの撮像，
画質ヒストグラムの作成，評価値の算出を繰返す。

【０１９７】このようにして表示装置41に表示されたメ
ッセージを見ながらユーザは照明装置11の設置高さを上
下に調整しかつ移動量を次第に小さくしながら上記の手
順を繰返す。遂に高さをわずかに調整するだけで図59と
図60のメッセージが切換わる状態となる。そのときの設
置高さの近傍が最適な設置高さｈ_opt であるということ
になる。最後にユーザはキーボード69の終了キーを操作
するので（ステップ347 ），調整作業が終了する。

【０１９８】(7) 最適照明条件設定支援装置（その２：
照明装置の位置の設定） 上述した最適位置設定の支援装置はユーザが照明装置11
の位置を手動で位置決めするものである。次にユーザが
照明装置11の移動方向と移動距離（または位置）をキー
ボードから入力することにより，照明装置11が指令され
た位置に自動的に位置決めされる実施例について述べ
る。

【０１９９】画像処理システムとしては図13に示す自動
昇降機構を備えたものが用いられる。画像処理装置40の
構成としては図47に示すものが用いられる。鎖線で示す
ように，パルス・モータ37がＩ／Ｏ制御部68に接続され
る。このモータ37はＣＰＵ65からの指令により（または
Ｉ／Ｏ制御部68からの指令により）駆動制御される。図
48および図49に示す各種回路の構成もそのまま用いられ
る。

【０２００】図61および図62はＣＰＵ65による処理手順
を示している。この図においても図56および図57に示す
ものと同一物には同一符号を付し重複説明を避ける。

【０２０１】図61においてステップ331 〜336 の処理は
図56に示すものと同じである。

【０２０２】図59に示されたメッセージを見てユーザ
は，キーボード69から，照明装置11の移動方向（上また
は下）と移動距離とを入力し（ステップ352 ），設定キ
ーを操作する（ステップ337 ）。

【０２０３】すると，キーボード69から入力された移動
方向および移動距離を表わすデータに基づいて，Ｉ／Ｏ
制御部68を介してパルス・モータ37が駆動される（ステ
ップ353 ）。これにより，照明装置11は指定された方向
に指定された距離移動したのち，そこに停止する。この
後，対象物ＯＢの撮像，画質ヒストグラムの作成，評価
値Ｖ１の算出が行われる（ステップ338 〜341 ）。

【０２０４】ユーザは表示装置41に表示された図59また
は図60のメッセージを見て，メッセージにしたがって照
明装置11の移動方向と移動距離とをキーボード69を通し
て入力するので（ステップ354 ，355 ），この後，設定
キー入力があればステップ353 に戻ってモータ37の駆動
制御により照明装置11の移動が行われる。

【０２０５】このようにして表示装置41に表示されたメ
ッセージを見ながらユーザは照明装置11の設置高さをキ
ーボード69から指令を入力することにより上下に調整す
る。調整が完了すると，ユーザがキーボード69の終了キ
ーを操作することにより調整作業が終了する（ステップ
347 ）。

【０２０６】上述した２つの実施例では，照明装置11の
移動方向を表示装置を用いた視覚表示によりユーザに指
示しているが，音声による指示，移動方向に応じた異な
る警報音等を通してユーザに指示してもよい。

【０２０７】(8) 最適照明条件設定支援装置（その３：
照明装置の位置の設定） 照明装置の高さ位置を自動的に最適高さに設定する装置
の実施例について詳述する。

【０２０８】図13に示す画像処理システムが採用され
る。図47から図49に示す画像処理装置の構成が用いられ
る。図47においてパルス・モータ37がＩ／Ｏ制御部68に
接続される。

【０２０９】ＣＰＵ65による制御処理手順が図63および
図64に示されている。ここでも，図56，図57に示すもの
と同一処理には同一符号が付されている。

【０２１０】まず，パルス・モータ37の回転角度θ₁ と
回転方向とがキーボード69から入力される（ステップ36
2 ）。回転角度θ₁ に代えて，移動距離を入力するよう
にしてもよい。この場合には，ＣＰＵ65は照明装置11を
入力された移動距離移動させるに必要なモータ37の回転
角度θ₁ を算出する。回転方向は一般には上方と設定さ
れるであろうが，下方としてもよい。

【０２１１】この後，キーボード69からスタート・キー
入力があると（ステップ363 ），初期高さｈ０に位置決
めされた照明装置11による照明の下で対象物ＯＢの撮像
が行われ，画質ヒストグラムの作成，評価値Ｖ０の算出
が実行される（ステップ333〜335 ）。

【０２１２】次にＣＰＵ65は，パルス・モータ37を，ス
テップ362 において入力された方向へ初期設定された角
度θ₁ 回転駆動して照明装置11を対応する距離上昇また
は下降させる（ステップ364 ）。照明装置11の高さ位置
はｈ１となる。この高さ位置ｈ１で撮像，画質ヒストグ
ラムの作成，評価値Ｖ１の算出が行われる（ステップ33
9 ，340 ）。

【０２１３】ＣＰＵ65は，前回の評価値Ｖ０と今回の評
価値Ｖ１との差の絶対値が所定のしきい値ＴＨ以下であ
るかどうかを判定する（ステップ365 ）。この判定でNO
となれば341 に進む。

【０２１４】この判定でYES の場合であっても，角度θ
（ステップ367 で更新された角度）が所定のしきい値θ
_th以下であるかどうかが判定され，NOであればやはりス
テップ341 に進む。

【０２１５】ステップ341 では評価値Ｖ０とＶ１とが比
較される。

【０２１６】Ｖ１＞Ｖ０であれば，ステップ364 に戻っ
て，前回と同じ角度θ₁ だけパルス・モータ37が前回と
同じ方向へ回転駆動され照明装置11が同方向へ上昇また
は下降される。この後，再び撮像，評価値の算出が行わ
れる。

【０２１７】Ｖ１≦Ｖ０の場合には，パルス・モータ37
の回転角度θが前回の角度θ₁ の半分の値に設定される
とともに，回転方向が反対方向に設定され（ステップ36
7 ），ステップ364 に戻る。新たに設定された角度θだ
けパルス・モータ37が前回と反対方向に回転駆動され照
明装置11を反対方向へ移動させ，再び画像データの取込
み，評価値の算出が行われる。

【０２１８】このようにＶ１≦Ｖ０と判定されるごとに
パルス・モータ37の回転角度θが順次小さく設定されか
つ回転方向が反転されながら同様の手順が繰返される。
その結果，ステップ365 および366 の判定がYES となっ
たときに，照明装置11は最適な設置高さｈ_opt に設定さ
れたことになる。これにより照明装置の高さ位置調整動
作が完了する。

【０２１９】(9) エッジ画像生成装置 上述したエッジらしさの適合度μを用いてエッジ画像を
生成することができる。

【０２２０】図48に示す画像処理装置の構成がエッジ画
像生成装置として採用される。好ましくは，適合度μを
画素ごとに記憶する画像メモリ88がさらに設けられる。
図49に示す非適合度演算部もまたそのまま利用される。
非適合度＊μは不要で，適合度μのみを出力させればよ
い。

【０２２１】図65(A) から図65(H) はエッジ適合度算出
回路111 〜118 にそれぞれ設定されるエッジ・パターン
を表わすファジィ・モデルの他の例を示している。ここ
ではメンバーシップ関数Ｚは用いられていない。メンバ
ーシップ関数Ｐ，Ｎは図53に示す形状をもつ。

【０２２２】図65(A) に示されたファジィ・モデルにし
たがうと，エッジ適合度算出回路111 のＭＦＣ101 ，10
2 ，103 にメンバーシップ関数Ｐが，ＭＦＣ105 ，106
，107 にメンバーシップ関数Ｎがそれぞれ設定され
る。他のＭＦＣ104 および108 には，入力データの値に
かかわらず，常に最大の論理値１を出力するメンバーシ
ップ関数が設定される。

【０２２３】他のエッジ適合度算出回路112 〜118 にも
同じように図65(B) から図65(H) にしたがうメンバーシ
ップ関数が設定される。

【０２２４】画像メモリ62に記憶されている１フィール
ド（または１フレーム）を構成するすべての画像データ
について，画素ごとに適合度μが算出され，画像メモリ
88の対応する場所に記憶される。これによって，図66
(A) に示すような画像のエッジを表わす画像が図66(B)
に示すように生成される。適合度μを適当なしきい値を
用いて２値データに変換したのちに画像メモリ88に記憶
させてもよい。

【０２２５】(10)最適照明条件設定支援装置（その４：
主に照明装置の光度設定） 再び撮像により得られた対象物の画像データに基づいて
最適照明条件を設定する，または設定を支援する装置の
実施例について説明する。

【０２２６】後に詳述する最適照明条件設定支援装置に
よって最適照明条件が設定された照明系を備えた自動検
査装置の全体的な構成が図67に示されている。この自動
検査装置は，照明装置10とカメラ20と画像処理装置40と
搬送機構45とから構成されている。搬送機構45は搬送コ
ンベアによって実現され，多数の検査対象物ＯＢを所定
の検査位置へ順次搬送する。

【０２２７】照明装置10およびカメラ20は検査位置の上
方に配置されている。カメラ20は検査位置の対象物ＯＢ
を真上から撮像して，撮像により得られた画像データを
画像処理装置40に与える。

【０２２８】照明装置10は，たとえばハロゲン・ランプ
によって実現され，検査位置の検査対象物ＯＢを斜め上
方から照明する。この照明装置10の光度は，後述するよ
うに，対象物ＯＢの最適な検査が保証されるように最適
な値に設定されている。

【０２２９】画像処理装置40による対象物ＯＢの検査
が，良品であるか，欠けやバリがある不良品であるかを
判別するサンプル検査の場合には，良品と不良品との判
別精度が最大となるように照明装置10の光度が設定され
ている。これが最適照明条件である。

【０２３０】照明条件は光度に限られることなく，照明
装置10の設定位置や設定角度などであってもよい。また
最適照明条件は画像処理装置40に設定されてもよいし，
照明装置10に組み込まれたコントローラに設定されても
よい。いずれにしても，設定された最適照明条件を満た
す照明が照明装置10によって行なわれるように，画像処
理装置40または上記コントローラによって照明装置10が
制御される。

【０２３１】画像処理装置40は，カメラ20から与えられ
る対象物ＯＢを表わす映像信号を２値化処理し，その２
値画像データを用いて対象物の面積などの特徴量を計測
し，その計測値を所定の基準値と比較する処理などに基
づいて，対象物ＯＢが良品であるのか，または欠けやバ
リなどがある不良品であるのかを判断する。判定の基礎
となる特徴量は面積に限らず，周囲長や重心などであっ
てもよい。

【０２３２】図68および図69は，最適照明条件設定を支
援する装置を示している。照明装置10，カメラ20，画像
処理装置40，表示装置41などは簡便化のために図67に示
す検査装置におけるものと同一符号で示されている。こ
れは検査装置と最適照明条件設定支援装置とは兼用する
ことができるからである。もちろん，これらの両装置を
別々に構成してもよい。

【０２３３】カメラ20は観測位置ＯＶの真上であって自
動検査装置におけるものと同じ高さ位置に配置される。
また照明装置10は観測位置ＯＶの斜め上方であって自動
検査装置におけるものと同じ高さ位置に同じ傾き角度で
配置される。カメラ，照明装置とも，好ましくは，自動
検査装置と支援装置とにおいて同じものが用いられる。

【０２３４】支援装置はサンプル供給機構を備えてい
る。このサンプル供給機構は，回転テーブル120 とテー
ブル駆動機構121 と検出器123 とを含んでいる。

【０２３５】回転テーブル120 は，円板状であって，そ
の上面周縁部には良品サンプルＯＢａと，欠けがある不
良品サンプルＯＢｂと，バリがある不良品サンプルＯＢ
ｃとが，それぞれ複数個ずつ等角度間隔で位置決め固定
されている。

【０２３６】回転テーブル120 上において，各サンプル
の固定位置の外側には金属板により成る識別体 122ａ，
122ｂ， 122ｃが固定されている。これらの識別体 122
ａ，122ｂ， 122ｃは各サンプルＯＢａ，ＯＢｂ，ＯＢ
ｃが観測位置ＯＶに到達したことを検出器123 に検出さ
せるためのものである。良品サンプルＯＢａについての
識別体 122ａの設置高さと，欠けがある不良品サンプル
ＯＢｂについての識別体 122ｂの設置高さと，バリがあ
る不良品サンプルＯＢｃについての識別体 122ｃの設置
高さとは，相互に異なっている。

【０２３７】テーブル駆動機構121 は，回転テーブル12
0 の回転中心に連結されたモータを含み，画像処理装置
40からの制御信号に応答して回転テーブル120 を間欠的
に回転させ，各サンプルＯＢａ，ＯＢｂ，ＯＢｃをカメ
ラ120 の視野内の観測位置ＯＶへ順次導く。

【０２３８】検出器123 は，観測位置ＯＶに到達した良
品サンプルＯＢａと欠けのある不良品サンプルＯＢｂと
バリのある不良品サンプルＯＢｃとを相互に区別して検
出するためのもので，回転テーブル120 の外側に配置さ
れている。

【０２３９】この検出器123 は３個の近接スイッチ 123
ａ， 123ｂ， 123ｃから構成されており，第１の近接ス
イッチ 123ａは良品サンプルＯＢａについての識別体 1
22ａを検出するために識別体 122ａと同じ高さ位置に，
また第２の近接スイッチ 123ｂは欠けのある不良品サン
プルＯＢｂについての識別体 122ｂを検出するために識
別体 122ｂと同じ高さ位置に，さらに第３の近接スイッ
チ 123ｃはバリのある不良品サンプルＯＢｃについての
識別体 122ｃを検出するために識別体 122ｃと同じ高さ
位置に，それぞれ設置されている。各近接スイッチ 123
ａ， 123ｂ， 123ｃは識別体 122ａ， 122ｂ， 122ｃを
それぞれ検出したときに検出信号を画像処理装置40に与
える。

【０２４０】図70は画像処理装置40の回路構成を示すも
ので，Ａ／Ｄ変換器131 ，２値化処理部132 ，表示装置
41．同期信号発生部133 ，ＣＰＵ130 ，ＲＯＭ135 ，Ｒ
ＡＭ134 ，外部記憶装置136 などにより構成されてい
る。

【０２４１】Ａ／Ｄ変換器131 はカメラ20から出力され
るアナログ映像信号をディジタル画像データに変換す
る。２値化処理部132 はＡ／Ｄ変換器131 から与えられ
るディジタル画像データを所定のしきい値で２値化す
る。表示装置41は２値化処理された画像データによって
表わされる２値化画像を表示する。同期信号発生部133
は垂直同期信号，水平同期信号，その他のタイミング信
号を発生し，これらの信号をＡ／Ｄ変換器131 ，２値化
処理部132 ，ＣＰＵ130 に与える。

【０２４２】ＣＰＵ130 は，最適な照明条件を探索して
決定するための制御および演算の実行主体であって，検
出器123 からの検出信号を受入れるとともに，照明装置
10，テーブル駆動機構121 などの動作を制御する。ＲＯ
Ｍ135 にはプログラムが格納され，ＲＡＭ134 には各種
データが一時記憶される。外部記憶装置136 はフロッピ
ーディスク装置などにより構成され，決定された照明装
置10の最適照明条件などを記憶する。

【０２４３】図71は，照明装置10の最適な照明条件を決
定するためのＣＰＵ130 による処理手順を示すものであ
る。

【０２４４】まず，回転テーブル120 上に配置された良
品サンプルＯＢａの個数Ｎ_a ，欠けのある不良品サンプ
ルＯＢｂの個数Ｎ_b ，バリのある不良品サンプルＯＢｃ
の個数Ｎ_c がそれぞれキーボードから入力される（ステ
ップ371 ）。スタート指令が与えられると，画像処理装
置40が始動信号をテーブル駆動機構121 に与えるので，
回転テーブル120 が回転する（ステップ372 ）。

【０２４５】いずれかサンプルが観測位置ＯＶに到達す
ると，それが良品サンプルＯＢａであれば第１の近接ス
イッチ 123ａが，欠けのある不良品サンプルＯＢｂであ
れば第２の近接スイッチ 123ｂが，バリのある不良品サ
ンプルＯＢｃであれば第３の近接スイッチ 123ｃが，そ
れぞれ対応する識別体 122ａ， 122ｂ， 122ｃを検出し
て，検出信号を画像処理装置40へ与える（ステップ173
）。

【０２４６】この検出信号が入力すると，ＣＰＵ130 は
停止信号を出力してテーブル駆動機構121 を停止させ，
回転テーブル120 の回転を止める（ステップ374 ）。こ
れによりサンプルは観測位置ＯＶのカメラ20の視野内に
位置決めされる。

【０２４７】この実施例では照明装置10の光度が最適化
される。照明装置10には画像処理装置40から初期光度が
与えられており，照明装置10はこの初期光度で発光し，
サンプルを照明している。照明装置10による照明下で観
測位置ＯＶのサンプルがカメラ20により撮像される（ス
テップ375 ）。カメラ20の出力映像信号は画像処理装置
40に入力する。

【０２４８】この映像信号はＡ／Ｄ変換され，かつ２値
化される。ＣＰＵ130 はこの２値画像データを用いて観
測位置ＯＶのサンプルの特徴量を計測する（ステップ37
6 ）。この実施例では特徴量は撮像画像上におけるサン
プルの面積である。計測された特徴量はＲＡＭ134 に記
憶される。

【０２４９】ＲＡＭ134 内には，良品用，欠けのある不
良品用およびバリのある不良品用の特徴量をそれぞれ別
個に記憶するエリアが設けられている。ＣＰＵ130 は検
出器123 から入力する検出信号に基づいて観測位置ＯＶ
のサンプルが良品，欠けのある不良品またはバリのある
不良品のいずれのサンプルであるかを判定し，計測した
特徴量を，判定した種類のサンプル用の記憶エリアに記
憶する。

【０２５０】ステップ372 〜376 の処理は回転テーブル
120 上のすべてのサンプルについて順次，行なわれる。
処理の回数が，先に入力されたサンプルの個数の総和Ｎ
_a ＋Ｎ_b ＋Ｎ_c に達すれば回転テーブル120 は１回転し
たことになる（ステップ377）。

【０２５１】回転テーブル120 上のすべてのサンプルに
ついて特徴量（面積）の計測が終了すると，ＲＡＭ134
内に記憶された計測面積のサンプルの種類ごとの総和
を，サンプル個数Ｎ_a ，Ｎ_b またはＮ_c でそれぞれ除算
することにより，良品サンプルＯＢａの面積の平均値Ｓ
_a ，欠けのある不良品サンプルＯＢｂの面積の平均値Ｓ
_b ，およびバリのある不良品サンプルＯＢｃの面積の平
均値Ｓ_c が求められる（ステップ378 ）。

【０２５２】これらの平均値Ｓ_a ，Ｓ_b ，Ｓ_c を用い
て，良品と不良品の判別精度の評価値Ｓが次式により算
出される（ステップ379 ）。

【０２５３】

【数１１】 Ｓ＝｜Ｓ_c −Ｓ_a ｜＋｜Ｓ_a −Ｓ_b ｜ 式11

【０２５４】この評価値Ｓが大きい程良品と不良品とを
判別できる精度が高いということになる。

【０２５５】照明装置10に設定する初期光度を変えなが
ら図71に示す評価値算出処理を複数回繰返す。初期光度
を横軸にとり，算出された評価値Ｓを縦軸にとると，図
55に示す評価値Ｖと同じように，評価値Ｓは１つのピー
クをもつ凸関数となる。そこで，最大値またはその付近
の評価値を与える初期光度が，良品と不良品とを最も高
精度に判別できる照明条件を示すことになる。このよう
な初期光度がＣＰＵ130 により，または操作者により決
定される。

【０２５６】このようにして決定された最適照明条件
（最適初期光度）は，その他の必要データとともに外部
記憶装置136 に記憶される。最適照明条件は図67に示す
検査装置で利用される。

【０２５７】(11)最適照明条件設定支援装置（その５：
主に照明装置の光度の設定） 上記実施例ではサンプルの面積に基づいて最適照明条件
が設定されている。次に，サンプルの特徴量の分散が最
小になる照明条件が最適なものであるという考え方に基
づいて，最適照明条件を設定する，または設定を支援す
る装置について述べる。

【０２５８】上記の考え方に基づいて最適化された照明
系は，計測対象物の撮像画像から重心位置，面積，周囲
長などの特徴量を計測する自動計測装置に用いられる。
この自動計測装置の構成は図67に示すものと同じであ
る。

【０２５９】図72および図73は最適照明条件設定支援装
置の構成を示しており，図68および図69に示すものと同
一物には同一符号を付し重複説明を避ける。

【０２６０】円板状の回転テーブル120 の上面の周縁部
には，複数のサンプルＯＢ_s が等角度間隔で位置決め固
定されている。各サンプルＯＢ_s の固定位置の外側には
金属板より成る識別体122 が同じ高さで配置されてい
る。一方，回転テーブル120 の外側には観測位置ＯＶの
近傍において識別体122 と同じ高さ位置に近接スイッチ
より成る検出器123 が配置されている。

【０２６１】画像処理装置40の構成は，図70に示すもの
と同じであり，その図示および説明を省略する。

【０２６２】計測のための最適な照明条件を決定するた
めの処理手順も図71に示すものと基本的には同じ流れで
ある。以下に，図71の処理と異なる点について主に説明
する。この実施例では，最初のステップ371 において回
転テーブル120 上に固定されたサンプルＯＢ_s の個数が
入力される。

【０２６３】回転テーブル120 を回転させ，いずれかサ
ンプルＯＢ_s が観測位置ＯＶに達すると回転テーブル12
0 が停止し，サンプルＯＳ_s の撮像が行なわれる。照明
装置10には画像処理装置40により所定の初期光度が設定
されている。

【０２６４】画像処理装置40は，カメラ20から取り込ん
だ画像データを処理して重心位置や面積などの特徴量を
計測し，その計測した特徴量を記憶する。

【０２６５】上記の動作が回転テーブル120 上のすべて
のサンプルについて実行される。

【０２６６】すべてのサンプルＯＢ_s についての計測が
完了すると，計測されたすべてのサンプルについての特
徴量の分散が求められる。この分散が小さい程，特徴量
のばらつきが小さく，計測精度は高いものとなる。

【０２６７】画像処理装置40によって照明装置10の光度
が変更されながら，同様の計測と分散の算出が実行され
る。求められた分散が最小となる光度が検索され，その
光度が最適な照明条件として決定される。

【０２６８】上述した２つの実施例ではいずれも回転テ
ーブルが設けられているが，サンプルを載置しかつ搬送
するものは図67に示すようなベルト・コンベアでもよ
い。

【０２６９】(12)撮像条件決定支援装置 最後に，撮像系に含まれるレンズの選択，対象物に対す
るカメラの設置距離の決定等を支援するための装置につ
いて説明する。

【０２７０】図74は撮像条件決定支援装置50の構成を示
している。図14に示すものと同一物には同一符号を付す
る。支援装置50は図14に示す支援装置と同じ画像処理装
置を用いても実現可能なので便宜的に同一符号50を付し
ておく。

【０２７１】撮像条件決定支援装置50にはレンズ選択部
57が設けられている。このレンズ選択部57はユーザが入
力装置51から入力する情報，たとえば希望する視野の大
きさや希望設置距離，何を優先するかなどの情報にした
がってこれに適するレンズ，接写リング，設置距離など
を導く。

【０２７２】図75を参照して撮像系の各種パラメータの
関係について説明しておく。

【０２７３】カメラ20の設置距離（撮像対象ＯＢとカメ
ラ20との間の距離Ａは次式で与えられる。

【０２７４】

【数１２】 Ａ＝（Ｌｓ（Ｆ＋Ｂ−ｈ−ΔＨ＋ｄ）／Ｌｃ）＋Ｂ−ｈ＋ｄ 式12 ここで，Ｌｓ：視野の大きさ Ｆ：フランジ・バック Ｂ：レンズ22の全長 ｈ：レンズ先端から第１主点までの距離 ΔＨ：主点間隔 ｄ：ヘリコイド繰出し量 Ｌｃ：撮像素子の有効画面

【０２７５】ヘリコイド繰出し量ｄはレンズ22（組合せ
レンズ，またはレンズ筒）の焦点距離ｆｏを用いて次式
で表わされる。

【０２７６】

【数１３】 ｄ＝（Ｌｃ×ｆｏ／Ｌｓ）−Ｆ−Ｂ＋ｈ＋ΔＨ＋ｆｏ 式13

【０２７７】カメラの設置距離Ａは式13からＬｓ／Ｌｃ
を導き，それを式12に代入すると次のようにも表わされ
る。

【０２７８】

【数１４】 Ａ＝ｆｏ［（Ｆ＋ｄ＋Ｂ−ｈ−ΔＨ）／（Ｆ＋ｄ＋Ｂ−ｈ−ΔＨ−ｆｏ）］ ＋ｄ＋Ｂ−ｈ 式14

【０２７９】視野Ｌｓは式13および式14から次のように
導かれる。

【０２８０】

【数１５】 Ｌｓ＝Ｌｃ（Ａ−ｄ−Ｂ＋ｈ）／（Ｆ＋ｄ＋Ｂ−ｈ−ΔＨ） 式15

【０２８１】フランジ・バックＦや撮像素子の有効画面
Ｌｃはカメラ20によって決まる定数であるから固定値と
考えてよい。レンズ全長Ｂ，レンス選択から第１主点ま
での距離ｈ，主点間隔ΔＨおよび実焦点距離ｆｏはレン
ズ22によって決まる定数であるので，これらの定数の集
合をｌｅｎｓと表現することにする。定数ｌｅｎｓはレ
ンズの種類によって一義的に定まる。

【０２８２】そうすると，式12，式13は，関数ｆ（ ）
の記号を用いて，それぞれ次のよう簡潔に表現される。

【０２８３】

【数１６】 Ａ＝ｆ（Ｌｓ，ｄ，ｌｅｎｓ） 式16

【０２８４】

【数１７】 ｄ＝ｆ（Ｌｓ，ｌｅｎｓ） 式17

【０２８５】式14からｄを導くと，ヘリコイド繰出し量
は次のようにも表わされる。

【０２８６】

【数１８】 ｄ＝ｆ（Ａ，ｌｅｎｓ） 式18

【０２８７】さらに，式15から視野の大きさＬｓは次の
ようにも表現される。

【０２８８】

【数１９】 Ｌｓ＝ｆ（Ａ，ｄ，ｌｅｎｓ） 式19

【０２８９】式16から式17は，カメラ設置距離Ａと，視
野の大きさＬｓと，ヘリコイド繰出し量ｄとレンズ定数
ｌｅｎｓとの間の関係を表わしている。このような関係
式をもちいて，上記４つのパラメータのうちの少くとも
２つを与えれば，残りの２つが定まる。

【０２９０】式16から式19の関係を利用して，希望する
視野の大きさＬｓ₀ と希望する設置距離Ａ₀ を与えた場
合に最適なレンズの種類を選択する処理について説明す
る。Ｎ種類のレンズがあるものとし，これらのレンズに
ついての定数ｌｅｎｓはあらかじめ分っているものとす
る。好ましくはこのレンズ定数ｌｅｎｓはレンズの種類
ごとにメモリにあらかじめストアされている。ユーザが
その都度レンズ定数ｌｅｎｓを入力してもよい。

【０２９１】図76は，希望の視野Ｌｓ₀ を優先する場合
の処理を示すものである。

【０２９２】まず，ユーザは入力装置51から希望の視野
Ｌｓ₀ と，希望の設置距離Ａ₀ を入力する（ステップ38
0 ）。

【０２９３】第１番目（ｎ＝１）のレンズのレンズ定数
ｌｅｎｓがメモリから読出され，または入力装置51を通
して入力され，希望の視野Ｌｓ₀ とｎ番目のレンズ定数
ｌｅｎｓとを用いて，式17からヘリコイド繰出し量ｄが
算出される（ステップ381 〜383 ）。

【０２９４】ヘリコイド繰出し量ｄはヘリコイドの最大
繰出し量ｄ_max よりも小さくなければならないので，算
出されたヘリコイド繰出し量ｄが最大繰出し量ｄ_max よ
りも大きいかどうかが判定される（ステッブ384 ）。

【０２９５】もし，算出されたヘリコイド繰出し量ｄが
最大繰出し量ｄ_max よりも大きい場合には，次の式20に
示す不等式を満足する厚さｔの接写リングを使用しなけ
ればならないので，式20を満たす厚さの接写リングが選
択される（ステップ385 ）。接写リングに関するデータ
も好ましくはあらかじめメモリにストアされている。

【０２９６】

【数２０】 ｔ＜ｄ＜（ｔ＋ｄ_max ） 式20

【０２９７】次に，算出されたヘリコイド繰出し量ｄを
用いて，式16にしたがって，そのレンズについてカメラ
設置距離Ａが算出される（ステップ386 ）。

【０２９８】以上の処理はＮ種類のレンズについて繰返
し行なわれ（ステップ387 ，388 ），各処理で得られた
レンズ番号ｎ，接写リング厚ｔおよび設置距離Ａがメモ
リにストアされる。

【０２９９】Ｎ種類のレンズについての処理が終了する
と，これらのレンズの中から，希望の設置距離Ａ₀ に最
も近い設置距離Ａをもつレンズ番号ｎ₀ が選択される
（ステップ289 ）。選択されたレンズ番号ｎ₀ について
接写リングの厚さｔについてのデータがあればそれも選
択される。算出されたカメラ設置距離Ａが実際にカメラ
20を設置すべき距離である。レンズ22の全長Ｂ，ヘリコ
イド繰出し量ｄ，カメラ設置距離Ａの間には，当然のこ
とながらＢ＋ｄ＜Ａなる関係が成り立たなければならな
いので，そのようなレンズを選ぶ必要があるのはいうま
でもない。

【０３００】このようにして選択されたレンズの種類
と，接写リングの厚さと，設置距離Ａが，図78に示すよ
うに，標示装置41に表示される。

【０３０１】図77は希望の設置距離を優先する処理を示
している。図76に示す処理と同じものについては同一符
号を付し，重複説明を避ける。

【０３０２】希望の設置距離Ａ₀ と第ｎ番目のレンズの
レンズ定数ｌｅｎｓとを用いて，式18にしたがってヘリ
コイド繰出し量ｄが算出される（ステップ383 ）。ｄ＞
ｄ_{ma x} の場合には接写リング厚さｔが算出される（ステ
ップ385 ）。

【０３０３】算出されたヘリコイド繰出し量ｄを用い
て，式19にしたがって，視野Ｌｓが算出される（ステッ
プ391 ）。

【０３０４】以上の処理がすべての種類のレンズについ
て繰返し行なわれる。その後，希望の視野Ｌｓ₀ に最も
近い視野Ｌｓをもつレンズが選択され（ステップ392
），その選択結果が図78のように表示される（ステッ
プ393 ）。

【０３０５】最後に，希望の視野を，指定されたレンズ
で実現するための接写リングと設置距離を求める処理に
ついて説明する。この処理については特にフロー・チャ
ートは示されていない。

【０３０６】この場合には，レンズ22は既知であるの
で，式17に希望の視野Ｌｓ₀ と指定されたレンズの定数
ｌｅｎｓを代入して，ヘリコイド繰出し量ｄが算出され
る。ヘリコイド繰出し量ｄはレンズのヘリコイド最大繰
出し量ｄ_max よりも小さくなければならないので，算出
されたヘリコイド繰出し量ｄが最大繰出し量ｄ_max より
も大きい場合には，式20の不等式を満足する厚さｔの接
写リングが用いられる。

【０３０７】次に，算出されたヘリコイド繰出し量ｄと
希望の視野Ｌｓ₀ とレンズ定数ｌｅｎｓとを用いて式16
によって設置距離Ａが求められる。

【０３０８】この場合にも，レンズの全長Ｂとヘリコイ
ド繰出し量ｄ，カメラ設置距離Ａの間には，当然のこと
ながらＢ＋ｄ＜Ａなる関係が成り立たなければならない
ので，Ｂ＋ｄ＞Ａとなるときには指定されたレンズで希
望の視野は実現できないということなる。

【０３０９】以上のようにして，入力装置51から希望の
視野Ｌｓ₀ と希望の設置距離Ａ₀ を入力すると，推奨値
として，レンズ（焦点距離），接写リングの厚さ，設置
距離がＣＲＴ表示装置に表示される。また，希望の視野
とレンズとを入力すれば，それに適した設置距離Ａが算
出され，表示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】リング蛍光灯を示す斜視図である。

【図２】直管蛍光灯を示す斜視図である。

【図３】リング・ライト・ガイドを示す斜視図である。

【図４】スリット・ライト・ガイドを示す斜視図であ
る。

【図５】ストレート・ライト・ガイドを示す斜視図であ
る。

【図６】二分岐ライト・ガイドを示す斜視図である。

【図７】透過光照明を示している。

【図８】一様光照明を示している。

【図９】同軸落射照明を示している。

【図１０】平行光照明を示している。

【図１１】暗視野照明を示している。

【図１２】画像処理システムの全体構成を示すものであ
る。

【図１３】画像処理システムの他の例を示すものであ
る。

【図１４】照明装置の最適高さ決定の支援に適した照明
条件決定支援装置の構成を示すブロック図である。

【図１５】表示装置における決定された最適高さの表示
例を示す。

【図１６】照明装置の最適な設置高さを決定する方法を
説明するためのものである。

【図１７】照明装置の最適な設置高さを決定する方法を
説明するためのものである。

【図１８】照明装置とその照明光の等照度曲線を示すも
のである。

【図１９】等照度で照明される領域の半径と照明装置の
設置高さとの関係を示すグラフである。

【図２０】最適高さ決定処理の手順を示すフロー・チャ
ートである。

【図２１】画像処理システムのさらに他の例を示すもの
である。

【図２２】対象物の形状，および対象物と照明装置との
位置関係を示す斜視図である。

【図２３】最適角度決定の支援に適した照明条件決定支
援装置の構成を示すブロック図である。

【図２４】照明装置の最適な設置角度を決定する方法を
説明するものである。

【図２５】不完全拡散反射の状態を示すものである。

【図２６】最適角度決定処理の手順を示すフロー・チャ
ートである。

【図２７】照明装置および照明方法の決定の支援に適し
た照明条件決定支援装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２８】対象物の一例としてのコネクタの外観を示す
斜視図である。

【図２９】照明装置および照明方法の決定処理の全体的
な手順を示すフロー・チャートである。

【図３０】形状，寸法の検査を目的とする場合の照明装
置および照明方法を決定する処理手順を示すフロー・チ
ャートである。

【図３１】部品の有無や欠品の検査を目的とする場合の
照明装置および照明方法を決定する処理手順を示すフロ
ー・チャートである。

【図３２】傷の検査を目的とする場合の照明装置および
照明方法を決定する処理手順を示すフロー・チャートで
ある。

【図３３】色の検査を目的とする場合の照明装置および
照明方法を決定する処理手順を示すフロー・チャートで
ある。

【図３４】(A) および(B) は位置決めを目的とする場合
の照明装置および照明方法を決定する処理手順を示すフ
ロー・チャートである。

【図３５】異物の検査を目的とする場合の照明装置およ
び照明方法を決定する処理手順を示すフロー・チャート
である。

【図３６】文字やマークの検査を目的とする場合の照明
装置および照明方法を決定する処理手順を示すフロー・
チャートである。

【図３７】透過光照明用画面の表示例を示す。

【図３８】一様光照明用画面の表示例を示す。

【図３９】凹凸突起照明用画面の表示例を示す。

【図４０】凹凸穴照明用画面の表示例を示す。

【図４１】凹凸エッジ照明用画面の表示例を示す。

【図４２】凹凸線照明用画面の表示例を示す。

【図４３】正反射利用照明用画面の表示例を示す。

【図４４】照明装置および照明方法の決定，ならびに最
適高さまたは最適角度の決定の支援に適した装置の構成
を示すブロック図である。

【図４５】照明装置および照明方法，ならびに最適高さ
または最適角度の決定処理の全体を示すフロー・チャー
トである。

【図４６】複数の照明装置がある場合の最適高さの決定
処理手順を示すフロー・チャートである。

【図４７】最適照明条件設定支援装置における画像処理
装置の回路構成を示すブロック図である。

【図４８】ヒストグラム生成回路の回路構成を示すブロ
ック図である。

【図４９】非適合度演算部の回路構成を示すブロック図
である。

【図５０】画像上に設定されたウインドウを示すもので
ある。

【図５１】明るさのデータを明るさの差を表わすデータ
に変換する減算回路の動作を説明するためのものであ
る。

【図５２】(A) から(H) はエッジ・パターンを表わすフ
ァジィ・モデルを示すものである。

【図５３】メンバーシップ関数を示すグラフである。

【図５４】画質ヒストグラムを示すグラフである。

【図５５】照明装置の設置高さと照明の評価値との関係
を示すグラフである。

【図５６】照明装置の高さ位置の設定処理手順を示すフ
ロー・チャートである。

【図５７】照明装置の高さ位置の設定処理手順を示すフ
ロー・チャートである。

【図５８】高さ設定を指示する表示画面の表示例を示
す。

【図５９】高さ設定を指示する表示画面の表示例を示
す。

【図６０】高さ設定を指示する表示画面の表示例を示
す。

【図６１】照明装置の高さ位置設定処理の他の例を示す
フロー・チャートである。

【図６２】照明装置の高さ位置設定処理の他の例を示す
フロー・チャートである。

【図６３】照明装置の高さ位置設定処理のさらに他の例
を示すフロー・チャートである。

【図６４】照明装置の高さ位置設定処理のさらに他の例
を示すフロー・チャートである。

【図６５】(A) から(H) はエッジ・パターンを表わす他
のファジィ・モデルを示すものである。

【図６６】(A) および(B) はグレイ画像からエッジ画像
が生成される様子を示す。

【図６７】自動検査装置の全体構成を示すものである。

【図６８】最適照明条件設定支援装置の全体構成を示す
ものである。

【図６９】回転テーブル上のサンプルの配置状態を示す
平面図である。

【図７０】画像処理装置の回路構成例を示すブロック図
である。

【図７１】照明装置の最適な照明条件を決定するための
処理手順を示すフロー・チャートである。

【図７２】最適照明条件設定支援装置の全体構成を示す
ものである。

【図７３】回転テーブル上のサンプルの配置状態を示す
平面図である。

【図７４】撮像条件決定支援装置の構成を示すブロック
図である。

【図７５】カメラ，レンズ等のパラメータを説明するた
めのものである。

【図７６】撮像条件の決定を支援する処理手順を示すフ
ロー・チャートである。

【図７７】撮像条件の決定を支援する他の処理手順を示
すフロー・チャートである。

【図７８】選択された撮像条件を示す表示例である。

【符号の説明】

11 照明装置 20 テレビ・カメラ 30 支柱 31 支持装置 38 昇降機構 41 表示装置 61 画像入力部 65 ＣＰＵ 68 Ｉ／Ｏ制御部 82 非適合度ヒストグラム生成部 83 明るさヒストグラム生成部 84 画質ヒストグラム生成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−171613 (32)優先日 平成４年６月４日(1992．6．4) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 藤枝 紫朗 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−194589（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−168169（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−69080（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−187651（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−22181（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00,7/00

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物を撮像し，撮像画像を表わす映像
   信号を出力する撮像装置（20）， 上記撮像装置から出力される上記映像信号をディジタル
   画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段（61）， Ａ／Ｄ変換された１画面分のディジタル画像データを記
   憶する画像メモリ（62）， 上記１画面分の画像データにウインドウを設定してその
   ウインドウ内の複数の画素についての画素データを抽出
   するウインドウ手段（70〜76，78）， 上記ウインドウ内の画像データの傾きに関するデータを
   生成する手段（91〜98）， 上記傾きに関するデータと複数のエッジ・パターンとの
   合致度をそれぞれ演算する手段（101 〜109 ，111 〜11
   8 ）， 上記合致度からエッジらしさの評価値を演算する手段
   （85），および上記エッジらしさの評価値の演算を１画
   面分のすべての画素について行なうように制御する手段
   （65，80）， を備えたエッジ画像生成装置。
2. 【請求項２】 上記エッジらしさの評価値を記憶するエ
   ッジ画像メモリ（88）をさらに備えた請求項１に記載の
   装置。
3. 【請求項３】 上記エッジらしさの評価値を所定のしき
   い値でレベル弁別して２値化する手段をさらに備えた請
   求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 対象物を撮像装置（20）により撮像し，
   これにより得られる撮像画像を表わす映像信号に基づい
   て撮像画像のエッジ画像を表わすデータを生成する方法
   であり， １画面分の映像信号をディジタル画像データにＡ／Ｄ変
   換し， 上記１画面分の画像データにウインドウを設定してその
   ウインドウ内の複数の画素についての画素データを抽出
   し， 上記ウインドウ内の画像データの傾きに関するデータを
   生成し， 上記傾きに関するデータと複数のエッジ・パターンとの
   合致度をそれぞれ演算し， 上記合致度からエッジらしさの評価値を演算し， 上記エッジらしさの評価値の演算を１画面分のすべての
   画素について行ない，上記評価値からなるエッジ画像デ
   ータを得る， エッジ画像生成方法。
5. 【請求項５】 良品および不良品の複数のサンプルを所
   定の観測位置へ順次供給するサンプル供給装置（120 ，
   121 ）， 上記観測位置のサンプルを照明する照明条件可変な照明
   装置（10）， 上記供給装置によって上記観測位置にもたらされた良品
   および不良品の各サンプルを上記照明装置による照明下
   で撮像し，撮像したサンプルを表わす映像信号を出力す
   る撮像装置（20）， 上記撮像装置から出力される映像信号に基づいて各サン
   プルの特徴量を計測する特徴量計測手段（130 ）， 上記特徴量計測手段により計測された特徴量に基づいて
   良品と不良品の判別精度に関する評価値を算出する手段
   （130 ），ならびに上記照明装置の照明条件を変えなが
   ら求められた照明条件ごとの評価値に基づいて，評価値
   が最良となる照明条件を検索する手段（130 ）， を備えた照明条件設定支援装置。
6. 【請求項６】 上記観測位置に供給されるサンプルの有
   無と，良品か不良品かの区別とを検出する検出装置（12
   3 ， 123ａ， 123ｂ， 123ｃ）をさらに備えている，請
   求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 上記サンプル供給装置が，各サンプルを
   載置する回転テーブル（120 ）と，この回転テーブル
   （120 ）を回転駆動する駆動装置（121 ）とから構成さ
   れている，請求項５に記載の装置。
8. 【請求項８】 所定の観測位置を照明する照明条件可変
   な照明装置（10）を配置し， 良品および不良品の複数のサンプルを上記観測位置へ順
   次供給し， 上記観測位置に供給された良品および不良品の各サンプ
   ルを上記照明装置による照明下で撮像し， 撮像により得られる映像信号に基づいて各サンプルの特
   徴量を計測し， 計測された特徴量に基づいて良品と不良品の判別精度に
   関する評価値を算出し， 上記照明装置の照明条件を変えながら，照明条件ごとの
   評価値を求め，評価値が最良となる照明条件を検索す
   る， 照明条件設定支援方法。
9. 【請求項９】 複数のサンプルを所定の観測位置へ順次
   供給するサンプル供給装置（120 ，121 ）， 上記観測位置のサンプルを照明する照明条件可変な照明
   装置（10）， 上記供給装置によって上記観測位置にもたらされた各サ
   ンプルを上記照明装置による照明下で撮像し，撮像した
   サンプルを表わす映像信号を出力する撮像装置（20）， 上記撮像装置から出力される映像信号に基づいて各サン
   プルの特徴量を計測する特徴量計測手段（130 ）， 上記特徴量計測手段により計測された特徴量の分散を算
   出する手段（130 ），および上記照明装置の照明条件を
   変えながら求められた照明条件ごとの分散に基づいて，
   分散が最小となる照明条件を検索する手段（130 ）， を備えた照明条件設定支援装置。
10. 【請求項１０】 上記観測位置に供給されるサンプルを
    検出する検出装置（123 ）をさらに備えている，請求項
    ９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 上記サンプル供給装置が，各サンプル
    を載置する回転テーブル（120 ）と，この回転テーブル
    （120 ）を回転駆動する駆動装置（121 ）とから構成さ
    れている，請求項９に記載の装置。
12. 【請求項１２】 所定の観測位置を照明する照明条件可
    変な照明装置（10）を配置し， 複数のサンプルを上記観測位置へ順次供給し， 上記観測位置に供給された各サンプルを上記照明装置に
    よる照明下で撮像し， 撮像により得られる映像信号に基づいて各サンプルの特
    徴量を計測し， 計測された全サンプルの特徴量の分散を算出し， 上記照明装置の照明条件を変えながら，照明条件ごとの
    分散を求め，分散が最小となる照明条件を検索する， 照明条件設定支援方法。
13. 【請求項１３】 レンズと必要な接写リングが着脱自在
    なカメラによる撮影条件を決定するために， カメラの視野情報と，撮影対象に対するカメラの設置距
    離情報と，レンズの情報と，接写リングの情報のうちの
    少なくとも２つの情報を入力するための入力装置， 上記入力装置から入力された少なくとも２つの情報を用
    いて残りの情報を算出する演算装置，および上記演算装
    置による演算結果によって表わされる上記残りの情報を
    表示する表示装置， を備えた撮影条件決定支援装置。