JP7303074B2 - 画像測定機および画像測定方法 - Google Patents

Description

本発明は画像測定機および画像測定方法に関する。

ワークを撮像して得られた画像からワークの形状や寸法を測定する画像測定機が用いられている。画像測定機では、画像に対するエッジ検出処理（画像上の明暗の境界を抽出してワークの稜線などを捕捉する処理）が行われている（特許文献１参照）。
画像測定機では、エッジ検出処理などの対象となる画像が、測定に適した条件で撮像されることが求められる。しかし、ワークには表面の形状や材質の相違によって、同じ条件で撮像したのでは、画面全体を最良の状態にすることが難しい。このため、ワークの表面の領域ごとに照明や露光時間などの条件を調整し、複数回に分けてワークの撮像を行うことがなされている（特許文献２参照）。

画像測定機とは異なるが、人物や物品あるいは風景を撮影する撮影装置では、ワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）が知られている。
ＷＤＲ機能は、通常は１フレームとされる撮影時間（露光時間）の間に、長時間露光フレームと短時間露光フレームとの２つを設定し、それぞれで得られた画像を合成するものである。このようなＷＤＲ機能により、例えば背景が明るくて人物が暗くなる場合などでも、明るい背景は短時間露光フレームで過剰な露光を回避しつつ、暗い人物は長時間露光フレームで十分に光量を得ることができる（特許文献３，４参照）。

特開２０１７－４９０５０号公報 特開２０１７－１５１０８５号公報 特開２０１７－２２４９０５号公報 特開２００９－８８９２９号公報

前述したように、画像測定機では、ワークの領域ごとに撮像条件が異なる場合、領域ごとの設定および撮像を繰り返す必要があった。
これに対し、前述したＷＤＲ機能を参照して、通常の１回分の撮像時間を複数に分割し、露光時間が異なる撮像動作を組み合わせることで、ワークの領域ごとに撮像条件が異なる場合でも、各領域が適切に露光された合成画像が得られる可能性がある。
しかし、既存のＷＤＲ機能をそのまま利用しても、画像測定機に要求される画像、つまりエッジ検出などに適した画像を得ることはできない。つまり、画像測定機に適した画像となるように、合成画像の元になる複数の画像の露光時間を、ワークに応じて、それぞれ適切に設定する必要があり、その設定を容易に実現できる技術が要望されていた。

本発明の目的は、複数の露光条件での撮像を効率よく処理できる画像測定機および画像測定方法を提供することにある。

本発明の画像測定機は、ワークを撮像するカメラと、前記カメラの撮像動作を制御する撮像制御部と、前記カメラからの画像信号を処理する画像処理部とを有し、前記撮像制御部は、前記カメラで撮像する際の長露光時間および短露光時間を設定する時分割撮像設定部と、前記長露光時間および前記短露光時間でそれぞれ前記カメラに撮像動作を実行させる時分割撮像制御部と、を有し、前記画像処理部は、前記長露光時間で撮像された前記ワークの長時間露光画像と、前記短露光時間で撮像された前記ワークの短時間露光画像とから、前記ワークの合成画像を生成する画像合成部を有し、前記時分割撮像設定部は、前記カメラで撮像された前記ワークの画像のコントラスト値を検出するコントラスト検出部と、得られた前記コントラスト値に基づいて前記長露光時間および前記短露光時間を設定する露光モード設定部と、を有することを特徴とする。

このような本発明では、ワークの画像を撮像する際に、通常の１フレーム分の撮像期間を時分割して長露光時間および短露光時間での撮像を行うことができ、各々による長時間露光画像と短時間露光画像とからワークの合成画像を得ることができる。得られた合成画像からは、長時間露光による画像成分と短時間露光による画像成分とを取り出すことができ、ワーク表面の領域によってそこに適した露光時間が異なる場合でも、長短の露光時間で適切に撮像することができる。
長露光時間および短露光時間の設定は、時分割撮像設定部において、仮露光時間によるワークの仮撮像などを行い、得られた画像のコントラスト値に基づいて、エッジ検出などに適した画像が得られる仮露光時間を選択することで、画像測定機におけるエッジ検出などに適した長露光時間および短露光時間を設定することができる。
従って、本発明の画像測定機では、複数の露光条件での撮像を効率よく処理できる。

本発明の画像測定機において、前記露光モード設定部は、前記カメラを異なる露光時間に設定して前記ワークを撮像して得られた複数の画像のうち、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最長である画像の露光時間を前記長露光時間とし、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最短である画像の露光時間を前記短露光時間とすることが好ましい。

このような本発明では、仮撮像で得られた様々な露光時間のワークの画像のうち、コントラスト値が所定の基準値以上となる範囲の上限（最長の露光時間）および下限（最短の露光時間）を選択することで、これらを長露光時間および短露光時間として設定を簡単にできる。
なお、複数の画像を得るためにカメラに異なる露光時間を設定する際には、所定の露光時間最大値および露光時間最小値を設定し、その範囲内で露光時間を複数設定し、各々の露光時間でカメラによるワークの撮像を行えばよい。これらの露光時間最大値および露光時間最小値としては、カメラあるいは画像処理部において設定が可能な最大値および最小値であり、各々の動作速度や処理速度などに応じて適宜選択すればよい。

本発明の画像測定機において、前記露光モード設定部は、長時間露光モード設定部と、短時間露光モード設定部と、を有し、前記長時間露光モード設定部は、露光時間最大値から順次短い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記長露光時間として設定し、前記短時間露光モード設定部は、露光時間最小値から順次長い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記短露光時間として設定することが好ましい。

このような本発明では、長時間露光モード設定と短時間露光モード設定とを分離することができ、各々を独立して動作させることができる。例えば、長時間露光モード設定および短時間露光モード設定を同時並行して実行させることができ、長露光時間および短露光時間の設定にかかる処理時間を最小限にすることができる。
長時間露光モード設定と短時間露光モード設定とを分離しない場合、例えば、露光時間最小値から順次長い露光時間で撮像してゆくことで、先ず短露光時間を設定し（コントラスト値が基準値以上になった時点）、続いて長露光時間を設定する（コントラスト値が基準値以上でなくなった時点）ことができる。この場合、コントラスト値が基準値以上である露光時間の範囲も検査し続けることになり、作業時間が長大化する。これに対し、長時間露光モード設定と短時間露光モード設定とを分離することで、コントラスト値が基準値以上である露光時間の範囲についての検査を省略することができ、効率よい設定動作を行うことができる。
なお、長時間露光モード設定および短時間露光モード設定は、それぞれを個々に実行、つまり直列に順次実行してもよい。

本発明の画像測定方法は、ワークを撮像するカメラと、前記カメラの撮像動作を制御する撮像制御部と、前記カメラからの画像信号を処理する画像処理部とを有する画像測定機を用い、先ず、前記撮像制御部により、前記カメラで撮像する際の長露光時間および短露光時間を設定する時分割撮像設定工程として、前記カメラで撮像された前記ワークの画像のコントラスト値を検出するコントラスト検出工程と、得られた前記コントラスト値に基づいて前記長露光時間および前記短露光時間を設定する露光モード設定工程と、を実行し、次に、前記撮像制御部により、前記長露光時間および前記短露光時間でそれぞれ前記カメラに撮像動作を実行させる時分割撮像制御工程を実行し、続いて、前記画像処理部により、前記長露光時間で撮像された前記ワークの長時間露光画像と、前記短露光時間で撮像された前記ワークの短時間露光画像とから、前記ワークの合成画像を生成する画像合成工程を実行することを特徴とする。
このような本発明では、前述した本発明の画像測定機で説明した通りの効果を得ることができる。

本発明の画像測定方法において、前記露光モード設定工程では、前記カメラを異なる露光時間に設定して前記ワークを撮像して得られた複数の画像のうち、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最長である画像の露光時間を前記長露光時間とし、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最短である画像の露光時間を前記短露光時間とすることが好ましい。
このような本発明では、前述した本発明の画像測定機で説明した通りの効果を得ることができる。

本発明の画像測定方法において、前記露光モード設定工程は、長時間露光モード設定工程と、短時間露光モード設定工程と、を有し、前記長時間露光モード設定工程では、露光時間最大値から順次短い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記長露光時間として設定し、前記短時間露光モード設定工程では、露光時間最小値から順次長い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記短露光時間として設定することが好ましい。
このような本発明では、前述した本発明の画像測定機で説明した通りの効果を得ることができる。

本発明によれば、複数の露光条件での撮像を効率よく処理できる画像測定機および画像測定方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の画像測定機を示す斜視図。 前記第１実施形態の時分割撮像処理を示すグラフ。 前記第１実施形態の制御装置を示すブロック図。 前記第１実施形態の露光モード設定動作を示すグラフ。 前記第１実施形態で検出するコントラスト値を示すグラフ。 前記第１実施形態の時分割撮像処理を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態の露光モード設定動作を示すグラフ。 本発明の第３実施形態の露光モード設定動作を示すグラフ。 本発明の第４実施形態の時分割撮像処理を示すグラフ。 前記第４実施形態で検出するコントラスト値を示すグラフ。

〔第１実施形態〕
図１には、本発明の第１実施形態である画像測定機１が示されている。
画像測定機１は、ワーク２の表面をカメラ３で撮像し、得られた画像からワーク２の形状寸法を測定するものである。
測定対象であるワーク２は、テーブル４に支持されてカメラ３に対して相対移動可能である。

画像測定機１は、カメラ３を制御するとともに得られた画像データを処理するために制御装置１０を備えている。
制御装置１０は、一般的なパーソナルコンピュータシステムを用いた制御装置本体１１に、表示装置１２および操作装置１３を接続して構成される。操作装置１３としては、キーボード１４、ポインティング装置であるマウス１５、ジョイスティック１６およびジョグダイヤル１７を有するパッド１８などが適宜利用できる。

制御装置１０は、カメラ３で撮像する際に、時分割撮像処理を行う。
図２おいて、制御装置１０は、ワーク２の画像を撮像する際に、通常の１フレーム分の撮像期間ＴＦを時分割し、長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳでの撮像を行う。それぞれの撮像の際には、露光時間に応じて光量Ｌが大きくなる。従って、長露光時間ＴＬの撮像では光量Ｌが十分に得られ、短露光時間ＴＳの撮像では光量Ｌを抑制できる。得られた異なる露光時間の画像は、１フレーム分の合成画像に合成される。
このような時分割撮像処理により、ワーク２の表面の各部光学特性の相違が大きくても、合成画像に含まれたいずれかの露光時間の画像成分に、ワーク２の明瞭な画像を得ることができる。

図３において、制御装置１０は、制御装置本体１１にロードされた動作プログラムを実行することで、前述した時分割撮像処理を行うための撮像制御部２０および画像処理部３０を構成する。
撮像制御部２０は、カメラ３で撮像する際の長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定する時分割撮像設定部２１と、長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳでそれぞれカメラ３に撮像動作を実行させる時分割撮像制御部２２と、を有する。

時分割撮像設定部２１は、カメラ３で撮像されたワーク２の画像のコントラスト値Ｃを検出するコントラスト検出部２３と、得られたコントラスト値Ｃに基づいて長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定する露光モード設定部（長時間露光モード設定部２４および短時間露光モード設定部２５）と、を有する。

コントラスト検出部２３は、既存の計算手法で、指定された画像のコントラスト値Ｃを検出する。コントラスト値Ｃを検出するワーク２の画像としては、後述する長時間露光画像記憶部３１および短時間露光画像記憶部３２に記憶された長時間露光画像ＶＬおよび短時間露光画像ＶＳを用いることができる。なお、コントラスト検出部２３は、直接カメラ３から画像を取り込んでもよい。

長時間露光モード設定部２４および短時間露光モード設定部２５は、それぞれ仮露光時間を設定してカメラ３でワーク２の仮撮像を行い、仮露光時間を順次変化させつつ各画像のコントラスト値Ｃを予め設定された基準値Ｃｒ（図５参照）と比較することで、ワーク２の表面形状に適した長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定する。
この際、仮露光時間の変化幅は、カメラ３および制御装置１０において設定可能な露光時間最大値Ｔｍから露光時間最小値Ｔｎまでの範囲（図４参照）とされる。なお、図４は露光時間Ｔと経過時間ｔとの関係を示す。図５は、コントラスト値Ｃと露光時間Ｔとの関係を示す。
なお、露光時間最大値Ｔｍから露光時間最小値Ｔｎは、カメラ３あるいは画像処理部３０において設定が可能な最大値および最小値であり、各々の動作速度や処理速度などに応じて適宜選択すればよい。

長時間露光モード設定部２４は、図４の上段に示すように、露光時間最大値Ｔｍから順次短い仮長露光時間ＴＬｔを設定し、仮長露光時間ＴＬｔで仮撮像を行い、得られた画像に対して、コントラスト検出部２３でコントラスト値Ｃを検出することを繰り返す。
そして、図５の右側に示すように、仮長露光時間ＴＬｔで得られた画像のコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上になった時点で、前述した仮撮像の繰り返しを停止し、この画像が得られた現在の仮長露光時間ＴＬｔを長露光時間ＴＬとして設定する（長時間露光モード設定動作）。

短時間露光モード設定部２５は、図４の下段に示すように、露光時間最小値Ｔｎから順次長い仮短露光時間ＴＳｔを設定し、仮短露光時間ＴＳｔで仮撮像を行い、得られた画像に対して、コントラスト検出部２３でコントラスト値Ｃを検出する。
そして、図５の左側に示すように、仮短露光時間ＴＳｔで得られた画像のコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上になった時点で、前述した仮撮像の繰り返しを停止し、この画像が得られた現在の仮短露光時間ＴＳｔを短露光時間ＴＳとして設定する（短時間露光モード設定動作）。

画像処理部３０は、長露光時間ＴＬで撮像されたワーク２の長時間露光画像ＶＬを記憶する長時間露光画像記憶部３１と、短露光時間ＴＳで撮像されたワーク２の短時間露光画像ＶＳを記憶する短時間露光画像記憶部３２と、長時間露光画像ＶＬと短時間露光画像ＶＳとからワーク２の合成画像ＶＣを生成する画像合成部３３とを有する。得られた合成画像ＶＣは合成画像記憶部３４に記憶される。

〔第１実施形態の処理手順〕
図６には、本実施形態の画像測定機１における処理手順が示されている。
画像測定機１でワーク２の画像測定を行う際には、先ず画像測定機１に測定対象のワーク２をセットし、制御装置１０を起動するとともにカメラ３を調整し、ワーク２の画像が検出できる状態する（図６の処理Ｓ１）。
制御装置１０では、時分割撮像処理に必要な長露光時間ＴＬの設定（処理Ｓ２～Ｓ５、長時間露光モード設定動作）および短露光時間ＴＳの設定（処理Ｓ６～Ｓ９、短時間露光モード設定動作）が実行される。

長時間露光モード設定動作は、長時間露光モード設定部２４により、処理Ｓ４で終了判定されるまで処理Ｓ２～Ｓ４が繰り返される。
最初の繰り返しでは、仮長露光時間ＴＬｔとして露光時間最大値Ｔｍが設定され、この状態で仮撮像が行われ（処理Ｓ２）、仮撮像された画像のコントラスト値Ｃが検出され（処理Ｓ３）、得られたコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒと比較され（処理Ｓ４）、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上でなければ処理Ｓ２に戻る。
２回目以降の繰り返しでは、仮長露光時間ＴＬｔとして露光時間最大値Ｔｍより所定の差分だけ小さな値が設定され、この設定で仮撮像が行われ（処理Ｓ２）、仮撮像された画像のコントラスト値Ｃが検出され（処理Ｓ３）、得られたコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒと比較され（処理Ｓ４）、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上でなければ処理Ｓ２に戻る。
処理Ｓ４でコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上であれば、その時点の仮長露光時間ＴＬｔを長露光時間ＴＬに設定する（処理Ｓ５）。

以上の処理Ｓ２～Ｓ５により、図４の上段のように仮長露光時間ＴＬｔが露光時間最大値Ｔｍから漸減し、図５の右側のように仮長露光時間ＴＬｔが漸減する間にコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒを超える仮画像が得られたら繰り返しが終了し、そのときの仮長露光時間ＴＬｔが長露光時間ＴＬとして設定される。

短時間露光モード設定動作は、短時間露光モード設定部２５により、処理Ｓ８で終了判定されるまで処理Ｓ６～Ｓ８が繰り返される。
最初の繰り返しでは、仮短露光時間ＴＳｔとして露光時間最小値Ｔｎが設定され、この状態で仮撮像が行われ（処理Ｓ６）、仮撮像された画像のコントラスト値Ｃが検出され（処理Ｓ７）、得られたコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒと比較され（処理Ｓ８）、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上でなければ処理Ｓ６に戻る。
２回目以降の繰り返しでは、仮短露光時間ＴＳｔとして露光時間最小値Ｔｎより所定の差分だけ大きな値が設定され、この設定で仮撮像が行われ（処理Ｓ６）、仮撮像された画像のコントラスト値Ｃが検出され（処理Ｓ７）、得られたコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒと比較され（処理Ｓ８）、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上でなければ処理Ｓ６に戻る。
処理Ｓ８でコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒ以上であれば、その時点の仮短露光時間ＴＳｔを短露光時間ＴＳに設定する（処理Ｓ９）。

以上の処理Ｓ６～Ｓ９により、図４の下段のように仮短露光時間ＴＳｔが露光時間最小値Ｔｎから漸増し、図５の左側のように仮短露光時間ＴＳｔが漸増する間にコントラスト値Ｃが基準値Ｃｒを超える仮画像が得られたら繰り返しが終了し、そのときの仮短露光時間ＴＳｔが短露光時間ＴＳとして設定される。

以上の長時間露光モード設定動作（処理Ｓ２～Ｓ５）および短時間露光モード設定動作（処理Ｓ６～Ｓ９）は、図４に示されるように、同時並行つまり経過時間ｔ上で重複した状態で実行される。
設定された長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳは、時分割撮像制御部２２に送られ、図２に示す時分割撮像が行われる（処理Ｓ１０）。
時分割撮像においては、長露光時間ＴＬの撮像により長時間露光画像ＶＬが得られ、長時間露光画像記憶部３１に記憶される。また、短露光時間ＴＳの撮像により短時間露光画像ＶＳが得られ、短時間露光画像記憶部３２に記憶される。そして、これらの長時間露光画像ＶＬおよび短時間露光画像ＶＳは、画像合成部３３により同じ１フレーム上に合成され、合成画像記憶部３４に合成画像ＶＣが得られる（処理Ｓ１１）。

画像測定機１は、合成画像ＶＣに対して画像測定処理を実施する（処理Ｓ１２）。この際、合成画像ＶＣは、長時間露光画像ＶＬおよび短時間露光画像ＶＳを含んでいるため、ワーク２の表面の各部で明暗が大きく異なっても、長時間露光画像ＶＬおよび短時間露光画像ＶＳのいずれかで明瞭な画像として処理することができる。

〔第１実施形態の効果〕
前述した本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
本実施形態では、ワーク２の画像をカメラ３で撮像する際に、通常の１フレーム分の撮像期間ＴＦを時分割して長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳでの撮像を行うことができ、各々による長時間露光画像ＶＬと短時間露光画像ＶＳとからワーク２の合成画像ＶＣを得ることができる。
得られた合成画像ＶＣからは、長露光時間ＴＬによる画像成分と短露光時間ＴＳによる画像成分とを取り出すことができ、ワーク２の表面の領域によってそこに適した露光時間Ｔが異なる場合でも、長短の露光時間（ＴＬ，ＴＳ）で適切に撮像することができる。

本実施形態では、時分割撮像設定部２１において、順次変化する仮長露光時間ＴＬｔおよび仮短露光時間ＴＳｔによるワーク２の仮撮像を行い、得られた画像（ＶＬ，ＶＳ）のコントラスト値Ｃを順次検査し、エッジ検出などに適した画像が得られる仮長露光時間ＴＬｔおよび仮短露光時間ＴＳｔを選択することで、画像測定機１におけるエッジ検出などに適した長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定することができる。
従って、本実施形態の画像測定機１では、複数の露光条件（長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳ）での撮像を効率よく処理できる。

本実施形態では、コントラスト値Ｃに基づいて長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定する際に、仮長露光時間ＴＬｔおよび仮短露光時間ＴＳｔによるワーク２の仮撮像で得られた様々な画像のうち、コントラスト値Ｃが所定の基準値Ｃｒ以上となる範囲の上限（最長の仮長露光時間ＴＬｔ）および下限（最短の仮短露光時間ＴＳｔ）を選択することで、これらを長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳとして設定を簡単にできる。

本実施形態では、仮長露光時間ＴＬｔにより長露光時間ＴＬを設定する長時間露光モード設定部２４と、仮短露光時間ＴＳｔにより短露光時間ＴＳを設定する短時間露光モード設定部２５とを分離した。このため、長時間露光モード設定部２４による長時間露光モード設定動作と、短時間露光モード設定部２５による短時間露光モード設定動作とを、独立して実行することができる。
とくに、長時間露光モード設定部２４による長時間露光モード設定動作と、短時間露光モード設定部２５による短時間露光モード設定動作とを、同時並行して実行させることができ、長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳの設定にかかる処理時間を最小限にすることができる。

本実施形態では、長時間露光モード設定動作において、仮長露光時間ＴＬｔを所定の露光時間最大値Ｔｍから漸減させ、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒを超えた時点で長露光時間ＴＬとするようにした。また、短時間露光モード設定動作において、仮短露光時間ＴＳｔを所定の露光時間最小値Ｔｎから漸増させ、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒを超えた時点で短露光時間ＴＳとするようにした。
このため、画像測定機１では使用しない露光時間最大値Ｔｍ以上の領域および露光時間最小値Ｔｎ以下の領域については、露光時間としての適否の検査を省略でき、設定作業を効率的に行うことができる。
また、長時間露光モード設定動作における仮長露光時間ＴＬｔの変化と、仮時間露光モード設定動作における仮短露光時間ＴＳｔの変化とが、いわば時間軸の両側から互いに近づくように進行することで、選択された長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳの中間の領域についての検査を省略でき、この点でも作業時間を短縮できる。

〔第２実施形態〕
図７には、本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態において、画像測定機１の構成は前述した第１実施形態と同じであるため、重複する説明は省略し、以下相違点について説明する。
前述した第１実施形態では、長時間露光モード設定部２４による長時間露光モード設定動作と、短時間露光モード設定部２５による短時間露光モード設定動作とを、同時並行させた。
これに対し、本実施形態では、長時間露光モード設定部２４による長時間露光モード設定動作と、短時間露光モード設定部２５による短時間露光モード設定動作とを、直列的に順次実行させる。

図７において、本実施形態では、先ず、短時間露光モード設定部２５により、仮短露光時間ＴＳｔを露光時間最小値Ｔｎから漸増させつつ仮撮像を行い、コントラスト値Ｃを検査して短露光時間ＴＳを設定する（短時間露光モード設定動作）。続いて、長時間露光モード設定部２４により、仮長露光時間ＴＬｔを露光時間最大値Ｔｍから漸減させつつ仮撮像を行い、コントラスト値Ｃを検査して長露光時間ＴＬを設定する（長時間露光モード設定動作）。
このような本実施形態によれば、長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳの設定に時間を要することになるが、長時間露光モード設定部２４の処理と短時間露光モード設定部２５の処理とが重複しないため、カメラ３からの画像データの転送や画像処理に要する演算負荷を軽減することができ、比較的低コストのパーソナルコンピュータを用いて制御装置１０を構成することもできる。

〔第３実施形態〕
図８には、本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態において、画像測定機１の構成は前述した第１実施形態と同じであるため、重複する説明は省略し、以下相違点について説明する。
前述した第１実施形態では、長時間露光モード設定部２４と短時間露光モード設定部２５とを分離し、各々で仮長露光時間ＴＬｔおよび仮短露光時間ＴＳｔを漸減漸増させる処理を行った。
これに対し、本実施形態では、長時間露光モード設定部２４を省略し、短時間露光モード設定部２５だけで長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳの設定を行う。

図８において、本実施形態では、先ず、短時間露光モード設定部２５により、仮短露光時間ＴＳｔを露光時間最小値Ｔｎから漸増させつつ仮撮像を行い、コントラスト値Ｃを検査して短露光時間ＴＳを設定する（短時間露光モード設定動作）。続いて、同じ短時間露光モード設定部２５において、さらに仮短露光時間ＴＳｔを漸増させつつ仮撮像を行い、コントラスト値Ｃが基準値Ｃｒを超える最大の仮短露光時間ＴＳｔを検出し、この仮短露光時間ＴＳｔを長露光時間ＴＬとして設定する（長時間露光モード設定動作）。
このような本実施形態によれば、ひとつの短時間露光モード設定部２５で長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定することができる。また、一連の仮短露光時間ＴＳｔを漸増させる操作の間、コントラスト値Ｃの評価だけで長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳを設定できる。ただし、短露光時間ＴＳの設定から長露光時間ＴＬの設定に至る長時間露光モード設定動作に時間を要する可能性もある。

〔第４実施形態〕
図９および図１０には、本発明の第４実施形態が示されている。
本実施形態において、画像測定機１の構成は前述した第１実施形態と同じであるため、重複する説明は省略し、以下相違点について説明する。
前述した第１実施形態では、ワーク２の画像をカメラ３で撮像する際に、通常の１フレーム分の撮像期間ＴＦを、長露光時間ＴＬと短露光時間ＴＳとの２つに分割した。
これに対し、本実施形態では、通常の１フレーム分の撮像期間ＴＦを、長露光時間ＴＬ、短露光時間ＴＳ１および短露光時間ＴＳ２との３つに分割する（図９参照）。

このような本実施形態によっても、長露光時間ＴＬ、短露光時間ＴＳ１および短露光時間ＴＳ２で撮像された各画像を合成することで、得られた合成画像ＶＣからは、長露光時間ＴＬによる画像成分、短露光時間ＴＳ１による画像成分、短露光時間ＴＳ２による画像成分を取り出すことができ、ワーク２の撮像に必要な露光時間Ｔが３つになる場合でも対応することができる。
このような長露光時間ＴＬ、短露光時間ＴＳ１および短露光時間ＴＳ２の設定にあたっては、前述した第１実施形態の構成をそのまま利用することができる。
図１０において、長露光時間ＴＬについては、長時間露光モード設定部２４による長時間露光モード設定動作をそのまま利用する。一方、短露光時間ＴＳ１および短露光時間ＴＳ２については、短時間露光モード設定部２５による短時間露光モード設定動作により、先ず短露光時間ＴＳ１を選択し、さらに仮短露光時間ＴＳｔの漸増を続けてコントラスト値Ｃに基づいて短露光時間ＴＳ２を選択することができる。

〔変形例〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
通常の１フレーム分の撮像期間ＴＦを時分割するにあたり、長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳの前後関係は任意である。また、時分割する数は、前述した第１実施形態などの２つ、第４実施形態の３つに限らず、それ以上の数としてもよい。
撮像制御部２０あるいは画像処理部３０の具体的構成は、前述した機能が達成できる他の構成であってもよい。例えば、コントラスト検出部２３は、長時間露光モード設定部２４および短時間露光モード設定部２５にそれぞれ組み込んでもよく、長時間露光モード設定部２４および短時間露光モード設定部２５についても同じ処理ルーチンを長露光時間ＴＬおよび短露光時間ＴＳという目的別に利用するものでもよい。
その他、画像測定機１の各部構成、例えばカメラ３、表示装置１２、および操作装置１３の具体的構成は、実施にあたって適宜選択することができる。

本発明は画像測定機および画像測定方法に利用できる。

１…画像測定機、２…ワーク、３…カメラ、４…テーブル、１０…制御装置、１１…制御装置本体、１２…表示装置、１３…操作装置、１４…キーボード、１５…マウス、１６…ジョイスティック、１７…ジョグダイヤル、１８…パッド、２０…撮像制御部、２１…時分割撮像設定部、２２…時分割撮像制御部、２３…コントラスト検出部、２４…長時間露光モード設定部、２５…短時間露光モード設定部、３０…画像処理部、３１…長時間露光画像記憶部、３２…短時間露光画像記憶部、３３…画像合成部、３４…合成画像記憶部、Ｃ…コントラスト値、Ｃｒ…基準値、Ｌ…光量、ｔ…経過時間、Ｔ…露光時間、ＴＦ…撮像期間、ＴＬ…長露光時間、ＴＬｔ…仮長露光時間、Ｔｍ…露光時間最大値、Ｔｎ…露光時間最小値、ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２…短露光時間、ＴＳｔ…仮短露光時間、ＶＣ…合成画像、ＶＬ…長時間露光画像、ＶＳ…短時間露光画像。

Claims (6)

1. ワークを撮像するカメラと、前記カメラの撮像動作を制御する撮像制御部と、前記カメラからの画像信号を処理する画像処理部とを有し、
   前記撮像制御部は、前記カメラで撮像する際の長露光時間および短露光時間を設定する時分割撮像設定部と、前記長露光時間および前記短露光時間でそれぞれ前記カメラに撮像動作を実行させる時分割撮像制御部と、を有し、
   前記画像処理部は、前記長露光時間で撮像された前記ワークの長時間露光画像と、前記短露光時間で撮像された前記ワークの短時間露光画像とから、前記ワークの合成画像を生成する画像合成部を有し、
   前記時分割撮像設定部は、前記カメラで撮像された前記ワークの画像のコントラスト値を検出するコントラスト検出部と、仮露光時間を所定の露光時間最大値から順次短くまたは所定の露光時間最小値から順次長く変化させつつ前記ワークの仮撮像を行って得られた画像の前記コントラスト値に基づいて前記長露光時間および前記短露光時間を設定する露光モード設定部と、を有することを特徴とする画像測定機。
2. 請求項１に記載の画像測定機において、
   前記露光モード設定部は、前記仮撮像で得られた複数の画像のうち、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最長である画像の露光時間を前記長露光時間とし、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最短である画像の露光時間を前記短露光時間とすることを特徴とする画像測定機。
3. 請求項２に記載の画像測定機において、
   前記露光モード設定部は、長時間露光モード設定部と、短時間露光モード設定部と、を有し、
   前記長時間露光モード設定部は、露光時間最大値から順次短い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記長露光時間として設定し、
   前記短時間露光モード設定部は、露光時間最小値から順次長い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記短露光時間として設定することを特徴とする画像測定機。
4. ワークを撮像するカメラと、前記カメラの撮像動作を制御する撮像制御部と、前記カメラからの画像信号を処理する画像処理部とを有する画像測定機を用い、
   先ず、前記撮像制御部により、前記カメラで撮像する際の長露光時間および短露光時間を設定する時分割撮像設定工程として、前記カメラで撮像された前記ワークの画像のコントラスト値を検出するコントラスト検出工程と、仮露光時間を所定の露光時間最大値から順次短くまたは所定の露光時間最小値から順次長く変化させつつ前記ワークの仮撮像を行って得られた画像の前記コントラスト値に基づいて前記長露光時間および前記短露光時間を設定する露光モード設定工程と、を実行し、
   次に、前記撮像制御部により、前記長露光時間および前記短露光時間でそれぞれ前記カメラに撮像動作を実行させる時分割撮像制御工程を実行し、
   続いて、前記画像処理部により、前記長露光時間で撮像された前記ワークの長時間露光画像と、前記短露光時間で撮像された前記ワークの短時間露光画像とから、前記ワークの合成画像を生成する画像合成工程を実行することを特徴とする画像測定方法。
5. 請求項４に記載の画像測定方法において、
   前記露光モード設定工程では、前記仮撮像で得られた複数の画像のうち、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最長である画像の露光時間を前記長露光時間とし、前記コントラスト値が所定の基準値以上でありかつ露光時間が最短である画像の露光時間を前記短露光時間とすることを特徴とする画像測定方法。
6. 請求項５に記載の画像測定方法において、
   前記露光モード設定工程は、長時間露光モード設定工程と、短時間露光モード設定工程と、を有し、
   前記長時間露光モード設定工程では、露光時間最大値から順次短い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記長露光時間として設定し、
   前記短時間露光モード設定工程では、露光時間最小値から順次長い露光時間で撮像した画像について前記コントラスト値を検出し、得られた前記コントラスト値が前記基準値以上になった画像の露光時間を前記短露光時間として設定することを特徴とする画像測定方法。

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