特許 6792980 マシンビジョン検査システムのインスタンスによって与えられる多露光画像取得を制御する動作を規定するための方法、コンピュータ読み取り可能非一時的記憶媒体及びマシンビジョン検査システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6792980

(24)【登録日】2020年11月11日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】マシンビジョン検査システムのインスタンスによって与えられる多露光画像取得を制御する動作を規定するための方法、コンピュータ読み取り可能非一時的記憶媒体及びマシンビジョン検査システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20201119BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 H

   G06T1/00 300

【請求項の数】20

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-167235(P2016-167235)

(22)【出願日】2016年8月29日

(65)【公開番号】特開2017-49249(P2017-49249A)

(43)【公開日】2017年3月9日

【審査請求日】2019年7月10日

(31)【優先権主張番号】14/841,051

(32)【優先日】2015年8月31日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ロバート カーミル ブリル

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１０４１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０７２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１５０３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストロボ照明を与えるための照明源と、ワークピースに隣接したＺ高さ方向に沿った複数の位置にわたって撮像システムの焦点位置を周期的に変更させる可変焦点距離レンズを含む前記撮像システムと、を備えるマシンビジョン検査システムのインスタンスによって与えられる多露光画像取得を制御する動作を規定するための方法であって、
前記マシンビジョン検査システムの第１のインスタンスの学習モード中に動作を実行して多露光タイミング差を決定することを含み、前記学習モード動作が、
代表的ワークピース上に異なるＺ高さを有する第１及び第２の関心領域を画定することと、
各Ｚ高さで合焦された前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の各画像を含む少なくとも１つの画像スタックを収集するために、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した前記周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに応じてタイミング調整されたストロボ照明の少なくとも１つのインスタンスを用いて、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像を露光することと、
前記少なくとも１つの画像スタック内の前記第１及び第２の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、前記第１及び第２の関心領域に所定の合焦度を与える前記周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応したストロボ照明のインスタンスの第１及び第２の多露光タイミング値を決定することと、
前記マシンビジョン検査システムの使用インスタンスを動作させて、前記代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に前記第１及び第２の多露光タイミング値間の多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の位置を示すデータと、前記多露光タイミング差を示すデータと、を使用可能に記録することと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の位置及び前記多露光タイミング差を示す、記録された前記データを用いて、前記マシンビジョン検査システムの使用インスタンスにより提供される多露光画像取得を制御する動作を規定することを更に含み、前記規定することが、
前記マシンビジョン検査システムの前記使用インスタンスの前記撮像システムの視野内で、前記代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上に前記第１及び第２の関心領域を位置決めすることと、
ストロボ照明のインスタンスのために用いる第１の多露光画像取得タイミング値を決定することと、
前記多露光タイミング差を示す、記録された前記データを用いて、前記第１の多露光画像取得タイミング値と第２の多露光画像取得タイミング値との間のタイミング差を決定することと、
前記作業中ワークピース上に前記第１及び第２の関心領域を含む前記作業中ワークピースの多露光画像を取得している間に、周期的に前記焦点位置を変更させつつ、前記第１及び第２の多露光画像取得タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように前記撮像システムを動作させて、前記第１及び第２の関心領域について全体的な合焦度を向上させることと、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記所定の合焦度が、前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域それぞれの最良の合焦度であり、
前記第１及び第２の多露光画像取得タイミング値が、前記作業中ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の最良の合焦度を与える前記周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

記録された前記データが前記代表的ワークピースのインスタンスを検査するためのパートプログラムに関連付けて記録され、記録された前記データの使用が前記マシンビジョン検査システムの前記使用インスタンスに対して前記パートプログラムを実行することを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記マシンビジョン検査システムの前記使用インスタンス及び前記第１のインスタンスが同一のマシンビジョン検査システムで動作される、請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記マシンビジョン検査システムの前記使用インスタンス及び前記第１のインスタンスが異なるマシンビジョン検査システムで動作される、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の多露光画像取得タイミング値を決定することが、画像解析を含む自動合焦動作を使用することを含み、
前記多露光タイミング差を示す、記録された前記データを用いて前記第１の多露光画像取得タイミング値と前記第２の多露光画像取得タイミング値との前記タイミング差を決定することが、画像解析を含む自動合焦動作の使用を含まない、請求項２に記載の方法。

【請求項8】

前記作業中ワークピースの前記多露光画像を使用して、追加画像からの画像データを用いることなく前記多露光画像の画像データに基づいて前記作業中ワークピースに対するワークピース要素検査動作を確定又は実行することを更に含み、前記検査動作が、前記第１の関心領域内で前記作業中ワークピース上に少なくとも第１のエッジ要素の位置を特定することと、前記第２の関心領域内で前記作業中ワークピース上に少なくとも第２のエッジ要素の位置を特定することと、を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項9】

前記作業中ワークピースの前記多露光画像内の前記第１及び第２の関心領域の各々の画像品質を解析して、前記合焦度が、前記第１及び第２のエッジ要素の位置の特定において望ましい精度レベルに応じた所定の閾値を満たすことを確認することを更に含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記検査動作が、前記作業中ワークピースの前記多露光画像内の前記第１及び第２のエッジ要素間の距離を求めることを更に含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記学習モード中に、前記第１及び第２の関心領域を含む前記代表的ワークピースの多露光画像を取得している間に、周期的に前記焦点位置を変更させつつ、前記第１及び第２の多露光タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように前記撮像システムを動作させることと、
前記代表的ワークピースの前記多露光画像を使用して前記代表的ワークピースに対するワークピース要素検査動作を確定することであって、前記検査動作が、前記第１の関心領域内の前記代表的ワークピース上の少なくとも第１のエッジ要素、及び前記第２の関心領域内の前記代表的ワークピース上の少なくとも第２のエッジ要素の位置を特定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記学習モード中に、前記少なくとも１つの画像スタック内の第３の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、ストロボ照明のインスタンスの第３の多露光タイミング値を決定することを更に含み、
前記データを記録することが、前記代表的ワークピース上の前記第３の関心領域の位置を示すデータと、前記第３の多露光タイミング値と前記第１又は第２の多露光タイミング値の少なくとも一方との間の追加の多露光タイミング差を示すデータと、を記録することを含み、前記マシンビジョン検査システムの使用インスタンスを動作させて、前記代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の前記第１、第２、及び第３の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に前記多露光タイミング差及び前記追加の多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、記録された前記データが使用可能である、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記学習モード中に、前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域が多露光ビデオツールを使用して選択され、前記多露光ビデオツールが、
前記代表的ワークピース上に前記第１及び第２の関心領域を画定するために使用される要素を含む多露光ビデオツールグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）と、
前記第１及び第２の関心領域を画定した後に前記第１及び第２の多露光タイミング値を自動的に決定する動作と、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記学習モード中に、前記代表的ワークピース上で前記第１の関心領域内の第１のワークピース要素及び前記第２の関心領域内の第２のワークピース要素の位置を特定する少なくとも１つの他のビデオツールと関連付けて前記多露光ビデオツールが使用される、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つの他のビデオツールが、点ツール、矩形ツール、円形ツール、又は弓形ツールの少なくとも１つを含み、前記第１及び第２のワークピース要素がエッジ要素である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記学習モード中に、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した前記周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに応じてタイミング調整されたストロボ照明の前記少なくとも１つのインスタンスが、前記周期的に変更される焦点位置の多数の周期にわたって前記各位相タイミングで繰り返される複数のインスタンスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記第１及び第２の関心領域についての所定の合焦度の判定が、
前記第１及び第２の関心領域の各々についての略最良の焦点、
前記第１及び第２の関心領域の各々についての焦点ピークの判定、及び前記焦点ピークに近い画像に対応した第１及び第２の多露光タイミング値の判定、
前記多露光画像のＸ−Ｙ面の方向に沿って所望の精度で検査を行うための寸法測定値を求めることができる焦点、
のうち１つ以上に従って行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

命令が記憶されたコンピュータ読み取り可能非一時的記憶媒体であって、前記命令が、
代表的ワークピース上に異なるＺ高さを有する第１及び第２の関心領域を画定する動作と、
各Ｚ高さで合焦された前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の各画像を含む少なくとも１つの画像スタックを収集するために、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに対応するようにタイミング調整されたストロボ照明の少なくとも１つのインスタンスを用いて、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像を露光する動作と、
前記少なくとも１つの画像スタック内の前記第１及び第２の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、前記第１及び第２の関心領域に所定の合焦度を与える前記周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応したストロボ照明のインスタンスの第１及び第２の多露光タイミング値を決定する動作と、
前記代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に前記第１及び第２の多露光タイミング値間の多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の位置を示すデータと、前記多露光タイミング差を示すデータと、を使用可能に記録する動作と、
を行うためにプロセッサによって実行可能である、コンピュータ読み取り可能非一時的記憶媒体。

【請求項19】

前記動作が更に、
前記代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上に前記第１及び第２の関心領域を位置決めすることと、
ストロボ照明のインスタンスのために用いる第１の多露光画像取得タイミング値を決定することと、
前記多露光タイミング差を示す、記録された前記データを用いて、前記第１の多露光画像取得タイミング値と第２の多露光画像取得タイミング値との間のタイミング差を決定することと、
前記作業中ワークピース上に前記第１及び第２の関心領域を含む前記作業中ワークピースの多露光画像を取得している間に、周期的に前記焦点位置を変更させつつ、前記第１及び第２の多露光画像取得タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように撮像システムを動作させて、前記第１及び第２の関心領域について全体的な合焦度を向上させることと、
を含む、請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能非一時的記憶媒体。

【請求項20】

ストロボ照明を与えるための照明源と、
ワークピースに隣接したＺ高さ方向に沿った複数の位置にわたって撮像システムの焦点位置を周期的に変更させる可変焦点距離レンズを含む前記撮像システムと、
プログラミングされた命令を記憶するためのメモリと、
プロセッサであって、
代表的ワークピース上に異なるＺ高さを有する第１及び第２の関心領域を画定することと、
各Ｚ高さで合焦された前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の各画像を含む少なくとも１つの画像スタックを収集するために、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した前記周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに応じてタイミング調整されたストロボ照明の少なくとも１つのインスタンスを用いて、前記少なくとも１つの画像スタックの各画像を露光することと、
前記少なくとも１つの画像スタック内の前記第１及び第２の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、前記第１及び第２の関心領域に所定の合焦度を与える前記周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応したストロボ照明のインスタンスの第１及び第２の多露光タイミング値を決定することと、
前記代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に前記第１及び第２の多露光タイミング値間の多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、前記代表的ワークピース上の前記第１及び第２の関心領域の位置を示すデータと、前記多露光タイミング差を示すデータと、を使用可能に記録することと、
を含む動作を行うために前記プログラミングされた命令をするように構成された、プロセッサと、
を備える、マシンビジョン検査システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は精密計測に関し、更に具体的には、可変焦点距離レンズを用いて焦点位置を周期的に変更することができるマシンビジョン検査システムに関する。

【背景技術】

【0002】

精密マシンビジョン検査システム（又は短縮して「ビジョンシステム」）は、物体の精密な測定値を得ると共に物体の他の特徴を検査するために使用可能である。このようなシステムは、コンピュータと、カメラと、光学システムと、ワークピースの走査を可能とするために移動するステージと、を含み得る。汎用の「オフライン」精密ビジョンシステムとして特徴付けられる１つの例示的なシステムは、イリノイ州オーロラに位置するＭｉｔｕｔｏｙｏ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＭＡＣ）から入手可能なＱＵＩＣＫ ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズのＰＣベースのビジョンシステム及びＱＶＰＡＫ（登録商標）ソフトウェアである。ＱＵＩＣＫ ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズのビジョンシステム及びＱＶＰＡＫ（登録商標）ソフトウェアの機能及び動作については、概ね、例えば２００３年１月に発表されたＱＶＰＡＫ ３Ｄ ＣＮＣ画像測定機ユーザガイドに記載されている。このタイプのシステムは、顕微鏡型の光学システムを利用し、小型又は大型のワークピースの検査画像を様々な倍率で提供するようにステージを移動させる。

【0003】

このようなマシンビジョン検査システムは一般に、自動化検査を行うようにプログラム可能である。具体的な検査イベントシーケンス、すなわち順次的な画像取得設定（例えば位置、照明、倍率等）、及び（例えば１つ以上のビデオツールを用いて）各画像をどのように解析／検査するか、を含む機械制御命令は、特定のワークピース構成に固有の「パートプログラム」又は「ワークピースプログラム」として記憶されている。

【0004】

ビデオツール（又は短縮して「ツール」）及び他のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）機能によって、「非専門家」のオペレータによる動作及びプログラミングが可能となる。パートプログラムを生成するため、このようなツールを「手動モード」において手動で使用することができ、及び／又は「学習モード」中にそれらのパラメータ及び動作を記録することができる。ビデオツールには、例えばエッジ／境界検出ツール、自動合焦ツール、形状又はパターンマッチングツール、寸法測定ツール等が含まれ得る。米国特許第６，５４２，１８０号は、検査プログラミングのためのビデオツールの使用を含むビジョンシステムを教示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

いくつかの用途において、マシンビジョン検査システムの撮像システムは、単一の焦点位置で光学撮像システムが与える被写界深度よりも深い拡大被写界深度（ＥＤＯＦ）で画像を収集するように動作することが望ましい。ＥＤＯＦ画像を収集するための様々な方法が知られている。１つの方法は、焦点範囲全体にわたって異なる距離で合焦された複数の同一視野又は位置合わせされた画像から成る画像「スタック」を収集する。視野の各部分について最良の焦点で表す画像からその部分を抽出して、複合画像を構築する。しかしながら、この方法は比較的速度が遅い。別の例として、Ｎａｇａｈａｒａ等（「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｉｅｌｄ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ、２００８年１０月）は、露光時間中に複数の焦点距離に応じて露光させて単一の画像を得る方法を開示している。この画像は比較的ぼやけているが、既知の又は所定のブラーカーネル（ｂｌｕｒ ｋｅｒｎｅｌ）を用いてデコンボリューションを行うことで比較的鮮明なＥＤＯＦ画像が得られる。この開示された方法では、撮像システムの光軸に沿って検出器を平行移動させることによって焦点距離を変化させる。この方法も比較的速度が遅く、機械的に複雑である。異なる焦点距離で要素を含む画像を提供するための改良された方法が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この概要は、以下で「発明を実施するための形態」において更に記載するいくつかの概念を簡略化した形態で紹介するために提示する。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴を識別することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲の決定に役立てるために用いることも意図していない。

【0007】

あるタイプのマシンビジョン検査システムのインスタンスによって与えられる多露光画像取得を制御する動作を規定するための方法が提供される。マシンビジョン検査システムは、ストロボ照明を与えるための照明源と、ワークピースに隣接したＺ高さ方向に沿った複数の位置にわたって撮像システムの焦点位置を周期的に変更させる可変焦点距離レンズ（例えば可変音響式屈折率分布型レンズ）を含む撮像システムと、を備えている。この方法は、このタイプのマシンビジョン検査システムの第１のインスタンスの学習モード中に動作を実行して多露光タイミング差を決定することを含む。

【0008】

学習モード動作の一部として、代表的ワークピース上に異なるＺ高さを有する第１及び第２の関心領域を画定する。各Ｚ高さで合焦された代表的ワークピース上の第１及び第２の関心領域の各画像を含む少なくとも１つの画像スタックを収集する。少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに応じてタイミング調整されたストロボ照明の少なくとも１つのインスタンスを用いて、少なくとも１つの画像スタックの各画像を露光する。少なくとも１つの画像スタック内の第１及び第２の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、第１及び第２の関心領域に充分な合焦度を与える周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応したストロボ照明のインスタンスの第１及び第２の多露光タイミング値を決定する。様々な実施において、第１及び第２の関心領域の充分な合焦度の判定は、最良の焦点（例えば焦点計測曲線のピーク及び／又は画像スタック内の最も合焦された画像から決定する）、ほぼ最良の焦点、多露光画像に基づいた所望の検査動作をサポートするのに充分な焦点、多露光画像のＸ−Ｙ面で所望の精度で検査を行うための寸法測定値を求めるのに充分な焦点等のうち１つ以上に従って行われ得る。

【0009】

代表的ワークピース上の第１及び第２の関心領域の位置を示すデータと、第１及び第２の多露光タイミング値間の多露光タイミング差を示すデータと、を記録する。このタイプのマシンビジョン検査システムの使用インスタンス（ｕｓｉｎｇ−ｉｎｓｔａｎｃｅ）を動作させて、代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース（ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）上の第１及び第２の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するためにこの記録データが使用可能である（例えば実行モード中）。様々な実施において、このタイプのマシンビジョン検査システムの使用インスタンス（例えば実行モード中に利用される）及び第１のインスタンス（例えば学習モード中に利用される）は、同一のマシンビジョン検査システムであり得るか、あるいは異なるマシンビジョン検査システムであり得る。

【0010】

様々な実施において、このタイプのマシンビジョン検査システムの使用インスタンスの動作の一部として（例えば実行モード中）、撮像システムの視野内で、代表的ワークピース（例えば学習モードからの）と同様の作業中ワークピース上に第１及び第２の関心領域を位置決めする。ストロボ照明のインスタンスのために用いる第１の多露光画像取得タイミング値を決定する。多露光タイミング差を示す記録データを用いて、第１の多露光画像取得タイミング値と第２の多露光画像取得タイミング値との間のタイミング差を決定する。作業中ワークピース上に第１及び第２の関心領域を含む作業中ワークピースの多露光画像を取得している間に、周期的に焦点距離を変更させつつ、第１及び第２の多露光画像取得タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように撮像システムを動作させて、第１及び第２の関心領域について全体的な合焦度を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】汎用のマシンビジョン視覚検査システムの様々な典型的なコンポーネントを示す図である。

【図2】図１のものと同様の、本発明に開示する特徴を含むマシンビジョン検査システムの制御システム部及びビジョンコンポーネント部のブロック図である。

【図3】マシンビジョン検査システムに適合させることができ、本明細書に開示する原理に従って動作することができる撮像システムの概略図である。

【図4】図３の撮像システムの可変焦点距離レンズの焦点距離を周期的に変更することによって制御される、撮像システムの焦点位置の周期的に変更されるＺ高さを示すタイミング図のグラフであり、更に、各Ｚ高さで合焦される画像を露光するため、どのようにストロボ照明をタイミング調整して周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに対応させるかを定性的に示す。

【図5】図４に示す焦点位置の周期的に変更されるＺ高さの拡張部分、画像スタックを収集するために使用可能なものに対応する位相タイミング、並びに、周期的に変調される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応したストロボ照明の第１及び第２のインスタンスをどのように組み合わせて、異なるＺ高さに位置する第１及び第２の関心領域において充分な合焦度を与える多露光画像を生成可能であるかを定性的に示すグラフである。

【図6】多露光ツールを含むマシンビジョン検査システムのユーザインタフェースディスプレイを示す図であり、ワークピース上の第１の関心領域にピントが合っている。

【図7】多露光ツールを用いてワークピースの多露光画像が取得された、図６のマシンビジョン検査システムのユーザインタフェースディスプレイを示す図である。

【図8】図７のマシンビジョン検査システムのユーザインタフェースディスプレイを示す図であり、ワークピースの多露光画像上でワークピース要素検査動作を実行するために使用される追加のビデオツールを含む。

【図9】多露光タイミング差を決定及び記録するためのルーチンの１つの例示的な実施を示すフロー図である。

【図10】ワークピースの多露光画像を取得するために、記録された多露光タイミング差を利用するルーチンの１つの例示的な実施を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本明細書に開示する原理に従って使用可能である１つの例示的なマシンビジョン検査システム１０のブロック図である。マシンビジョン検査システム１０は画像測定機１２を含み、これは、制御コンピュータシステム１４と、更に、モニタ又はディスプレイ１６、プリンタ１８、ジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６とデータ及び制御信号を交換可能に接続されている。モニタ又はディスプレイ１６は、マシンビジョン検査システム１０の制御及び／又はプログラミングに適したユーザインタフェースを表示することができる。様々な実施において、タッチスクリーンタブレット等が、コンピュータシステム１４、ディスプレイ１６、ジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６のいずれか又は全ての機能の代用となること及び／又はこれらの機能を冗長的に与えることが可能である。

【0013】

より一般的には、制御コンピュータシステム１４は、いかなるコンピューティングシステム又はデバイス、及び／又は分散型コンピューティング環境等も含むことができるか又はそれらから構成可能である。それらはいずれも、本明細書に記載する機能を実現するためにソフトウェアを実行する１つ以上のプロセッサを含み得る。プロセッサには、プログラマブル汎用又は特殊用途マイクロプロセッサ、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）等、又はそのようなデバイスの組み合わせが含まれる。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等のメモリ、又はそのようなコンポーネントの組み合わせに記憶することができる。また、ソフトウェアは、光学ベースのディスク、フラッシュメモリデバイス、又はデータを記憶するための他のいずれかのタイプの不揮発性記憶媒体のような１つ以上の記憶デバイスに記憶することができる。ソフトウェアは、特定のタスクを実行するか又は特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む１つ以上のプログラムモジュールを含み得る。分散型コンピューティング環境では、有線又は無線のいずれかの構成において、プログラムモジュールの機能性は、多数のコンピューティングシステム又はデバイス間で組み合わせるか又は分散させ、サービスコールを介してアクセスすることができる。

【0014】

画像測定機１２は、可動ワークピースステージ３２と、ズームレンズ又は交換可能レンズを含み得る光学撮像システム３４と、を含む。ズームレンズ又は交換可能レンズは一般に、光学撮像システム３４によって得られる画像の倍率を様々に変化させる（例えば０．５倍から１００倍まで）。同様のマシンビジョン検査システムが、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，４５４，０５３号、第７，３２４，６８２号、第８，１１１，９０５号、及び８，１１１，９３８号にも記載されている。

【0015】

図２は、図１のマシンビジョン検査システムと同様の、本明細書に記載する特徴を含むマシンビジョン検査システム１００の制御システム部１２０及びビジョンコンポーネント部２００のブロック図である。以下で詳述するように、制御システム部１２０を用いてビジョンコンポーネント部２００を制御する。ビジョンコンポーネント部２００は、光学アセンブリ部２０５と、光源２２０、２３０、及び２４０と、中央に透明部２１２を有するワークピースステージ２１０と、を含む。ワークピースステージ２１０は、ワークピース２０を載置することができるステージの表面に対して概ね平行な面内にあるｘ軸及びｙ軸に沿って移動制御可能である。

【0016】

光学アセンブリ部２０５は、カメラシステム２６０及び交換可能対物レンズ２５０を含み、レンズ２８６と２８８を有するターレットレンズアセンブリ２８０も含む場合がある。ターレットレンズアセンブリ２８０の代わりに、固定もしくは手作業で交換可能な倍率可変レンズ（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ−ａｌｔｅｒｉｎｇ ｌｅｎｓ）、又はズームレンズ構成等を含んでもよい。様々な実施において、これらのレンズは、光学アセンブリ部２０５の可変倍率レンズ部の一部として含まれ得る。様々な実施において、交換可能対物レンズ２５０は、固定倍率対物レンズのセット（例えば０．５倍から１００倍までの範囲のセット等）から選択することができる。

【0017】

光学アセンブリ部２０５は、制御可能モータ２９４を用いることで、ｘ軸及びｙ軸に概ね直交したｚ軸に沿って制御可能に移動させることができる。制御可能モータ２９４はアクチュエータを駆動して、ワークピース２０の画像の焦点を変えるために光学アセンブリ部２０５をｚ軸に沿って動かす。制御可能モータ２９４は信号ライン２９６を介して入出力インタフェース１３０に接続されている。マシンビジョン検査システム１００を用いて撮像されるワークピース２０、又は複数のワークピース２０を保持しているトレイもしくは固定具は、ワークピースステージ２１０上に配置されている。ワークピースステージ２１０は、光学アセンブリ部２０５に対して移動するように制御され、交換可能対物レンズ２５０がワークピース２０上の複数の位置間で及び／又は複数のワークピース２０間で移動できるようになっている。

【0018】

透過照明光源２２０、落射照明光源２３０、及び斜め照明光源２４０（例えばリング光源）の１つ以上が、それぞれ光源光２２２、２３２、及び／又は２４２を発して、ワークピース又は複数のワークピース２０を照明することができる。落射照明光源２３０は、ミラー２９０を含む経路に沿うように光源光２３２を発することができる。光源光はワークピース光２５５として反射又は透過され、撮像のために用いられるこのワークピース光は交換可能対物レンズ２５０及びターレットレンズアセンブリ２８０を通過し、カメラシステム２６０によって集光される。カメラシステム２６０によりキャプチャされたワークピース（複数のワークピース）２０の画像は、制御システム部１２０への信号ライン２６２に出力される。光源２２０、２３０、及び２４０は、それぞれ信号ライン又はバス２２１、２３１、及び２４１を介して制御システム部１２０に接続することができる。制御システム部１２０は、画像の倍率を変更するため、ターレットレンズアセンブリ２８０を軸２８４に沿って回転させることで、信号ライン又はバス２８１を介してターレットレンズを１つ選択することができる。

【0019】

図２に示すように、様々な例示的な実施において制御システム部１２０は、コントローラ１２５、入出力インタフェース１３０、メモリ１４０、ワークピースプログラム発生器及び実行器１７０、及び電源部１９０を含む。これらのコンポーネント及び以下で説明する追加のコンポーネントの各々は、１つ以上のデータ／制御バス及び／又はアプリケーションプログラミングインタフェースによって、又は様々な要素間の直接接続によって、相互接続することができる。入出力インタフェース１３０は、撮像制御インタフェース１３１、移動制御インタフェース１３２、照明制御インタフェース１３３、及びレンズ制御インタフェース１３４を含む。レンズ制御インタフェース１３４は、レンズ焦点動作回路及び／又はルーチン等を含むレンズコントローラを含むことができる。様々な実施において、レンズ制御インタフェース１３４は更に、倍率変更を実行又は検出した場合に選択されるか又は自動的に実施される倍率変更調整モードも含むことができる。これについては、２０１５年７月９日に出願され、同時係属中の、本発明の譲受人に譲渡された「Ａｄａｐｔａｂｌｅ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｅｎｓ ｉｎ ａｎ Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１４／７９５，４０９号に詳述されている。

【0020】

様々な実施において、撮像制御インタフェース１３１は拡大被写界深度モードを含むことができる。これについては、同時係属中の、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第２０１５／０１４５９８０号に詳述されている。拡大被写界深度モードは、ユーザによって選択されると、単一の焦点位置で合焦する場合にビジョンコンポーネント部２００が与え得るよりも大きい被写界深度でワークピースの少なくとも１枚の画像（例えば複合画像）を提供することができる。移動制御インタフェース１３２は、位置制御要素１３２ａ及び速度／加速度制御要素１３２ｂを含み得るが、これらの要素はマージされる及び／又は区別できない場合もある。照明制御インタフェース１３３は、照明制御要素１３３ａ、１３３ｎ、及び１３３ｆｌを含むことができ、これらは、マシンビジョン検査システム１００の様々な対応する光源について、例えば選択、パワー、オン／オフ切り換え、及びストロボパルスタイミングを適用可能な場合に制御する。

【0021】

メモリ１４０は、画像ファイルメモリ部１４１、エッジ検出メモリ部１４０ｅｄ、１つ以上のパートプログラム等を含み得るワークピースプログラムメモリ部１４２、及びビデオツール部１４３を含むことができる。ビデオツール部１４３は、対応する各ビデオツールのためのＧＵＩや画像処理動作等を確定するビデオツール部１４３ａ及び他のビデオツール部（例えば１４３ｎ）、並びに関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）発生器１４３ｒｏｉを含む。関心領域発生器１４３ｒｏｉは、ビデオツール部１４３内に含まれる様々なビデオツールにおいて動作可能である様々なＲＯＩを規定する自動、半自動、及び／又は手動の動作をサポートする。ビデオツール部は、焦点高さ測定動作のためのＧＵＩや画像処理動作等を確定する自動合焦ビデオツール１４３ａｆも含む。自動合焦ビデオツール１４３ａｆは、多露光動作のために利用可能である多露光ツール１４３ｍｘを含む。これについては以下で更に詳しく説明する。

【0022】

様々な実施において、学習モード中に多露光ツール１４３ｍｘを用いて、多露光タイミング差を決定し記録することができる。これを後にワークピースの多露光画像を取得するために利用することができる。様々な実施において、多露光ツール１４３ｍｘは、これ以外の場合には従来の自動合焦ビデオツールのための方法に従って動作する自動合焦ビデオツール１４３ａｆの特別モードとしてもよく、又は、多露光ツール１４３ｍｘは自動合焦ビデオツール１４３ａｆとは無関係な別個のビデオツールとしてもよい。様々な実施において、自動合焦ビデオツール１４３ａｆ又は追加のビデオツールは、高速で焦点高さを測定するために利用可能である高速焦点高さツールも含むことができる。これについては、同時係属中の、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第２０１４／０３６８７２６号に詳述されている。

【0023】

本開示の文脈において、当業者に既知であるように、「ビデオツール」という言葉は概ね、マシンビジョンユーザが、ビデオツールに含まれる動作の段階的シーケンスを生成することなく、また汎用のテキストベースのプログラミング言語等に頼ることもなく、比較的シンプルなユーザインタフェース（例えばグラフィカルユーザインタフェース、編集可能パラメータウィンドウ、メニュー等）を用いて実施可能である、自動又はプログラミングされた比較的複雑な動作セットのことである。例えばビデオツールは、予めプログラミングされた複雑な画像処理動作及び計算セットを含み、これらの動作及び計算を規定する少数の変数及びパラメータを調整することによって特定のインスタンスでこれらを適用及びカスタム化することができる。基礎にある動作及び計算の他に、ビデオツールは、ビデオツールの特定のインスタンス向けにそれらのパラメータをユーザが調整することを可能とするユーザインタフェースも備えている。例えば多くのマシンビジョンビデオツールによってユーザは、マウスを用いたシンプルな「ハンドルドラッグ」動作を行ってグラフィックの関心領域（ＲＯＩ）インジケータを構成して、ビデオツールの特定のインスタンスの画像処理動作による解析対象となる画像サブセットの位置パラメータを定義することができる。場合によっては、目に見えるユーザインタフェース機能がビデオツールと称され、基礎にある動作は暗黙的に含まれることに留意すべきである。

【0024】

透過照明光源２２０、落射照明光源２３０、及び斜め照明光源２４０のそれぞれの信号ライン又はバス２２１、２３１、及び２４１は全て、入出力インタフェース１３０に接続されている。カメラシステム２６０からの信号ライン２６２及び制御可能モータ２９４からの信号ライン２９６も、入出力インタフェース１３０に接続されている。信号ライン２６２は、画像データの伝達に加えて、画像の取得を開始するコントローラ１２５からの信号を伝達することができる。

【0025】

１つ以上のディスプレイデバイス１３６（例えば図１のディスプレイ１６）及び１つ以上の入力デバイス１３８（例えば図１のジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６）も、入出力インタフェース１３０に接続することができる。ディスプレイデバイス１３６及び入力デバイス１３８を用いて、様々なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）機能を含み得るユーザインタフェースを表示することができる。それらの機能は、検査動作の実行、及び／又はパートプログラムの生成及び／又は修正、カメラシステム２６０によってキャプチャされた画像の閲覧、及び／又はビジョンシステムコンポーネント部２００の直接制御のために使用可能である。ディスプレイデバイス１３６は、（例えば自動合焦ビデオツール１４３ａｆ、多露光ツール１４３ｍｘ等に関連付けて）ユーザインタフェース機能を表示することができる。

【0026】

様々な例示的な実施において、ユーザがマシンビジョン検査システム１００を用いてワークピース２０のためのパートプログラムを生成する場合、ユーザはマシンビジョン検査システム１００を学習モードで動作させて所望の画像取得訓練シーケンスを提供することによってパートプログラム命令を発生させる。例えば訓練シーケンスは、代表的ワークピースの特定のワークピース要素を視野（ＦＯＶ）内に載置し、照明レベルを設定し、合焦又は自動合焦を行い、画像を取得し、（例えばそのワークピース要素上でビデオツールの１つ以上のインスタンスを用いて）画像に適用される検査訓練シーケンスを提供することを含み得る。学習モードの動作では、このシーケンス（複数のシーケンス）がキャプチャ又は記録されて、対応するパートプログラム命令に変換されるようになっている。パートプログラムが実行された場合、これらの命令はマシンビジョン検査システムに訓練した画像取得動作を再現させると共に、検査動作を行って、パートプログラムの生成時に用いた代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース（例えば実行モードのワークピース）又は複数のワークピース上の特定のワークピース要素（すなわち対応位置での対応する要素）を自動的に検査させる。

【0027】

図３は、マシンビジョン検査システムに適合させることができ、本明細書に開示する原理に従って動作することができる撮像システム３００の概略図である。撮像システム３００は、この撮像システム３００の視野内で（例えばストロボ又は連続波照明によって）ワークピース３２０を照明するように構成可能である光源３３０、対物レンズ３５０、チューブレンズ３５１、リレーレンズ３５２、可変焦点距離レンズ（ＶＦＬ）３７０、リレーレンズ３８６、及びカメラシステム３６０を備えている。

【0028】

動作において、光源３３０は、部分ミラー３９０を含む経路に沿って対物レンズ３５０を介してワークピース３２０の表面まで光源光３３２を発するように構成可能である。対物レンズ３５０は、ワークピース３２０に隣接した焦点位置ＦＰで集束するワークピース光３５５を受光し、ワークピース光３５５をチューブレンズ３５１に出力する。様々な実施において、対物レンズ３５０は交換可能対物レンズとすることができ、チューブレンズ３５１はターレットレンズアセンブリの一部として含めることができる（例えば図２の交換可能対物レンズ２５０及びターレットレンズアセンブリ２８０と同様）。様々な実施において、対物レンズ３５０、チューブレンズ３５１、又は本明細書で言及する他のレンズは、個別のレンズ、複合レンズ等から形成するか、又はこれらのレンズと連携して動作することができる。チューブレンズ３５１はワークピース光３５５を受光し、これをリレーレンズ３５２に出力する。

【0029】

リレーレンズ３５２はワークピース光３５５を受光し、これをＶＦＬレンズ３７０に出力する。ＶＦＬレンズ３７０はワークピース光３５５を受光し、これをリレーレンズ３８６に出力する。リレーレンズ３８６はワークピース光３５５を受光し、これをカメラシステム３６０に出力する。様々な実施において、カメラシステム３６０は画像露光期間中にワークピース３２０の画像をキャプチャすることができ、この画像を制御システム部に提供することができる（例えば図２において画像を制御システム部１２０に与えるためのカメラシステム２６０の動作と同様）。

【0030】

ＶＦＬレンズ３７０は、１回以上の画像露光中に撮像システムの焦点位置ＦＰを変えるように電子的に制御可能である。焦点位置ＦＰは、焦点位置ＦＰ１と焦点位置ＦＰ２によって画定される範囲Ｒ内で動かすことができる。様々な実施において、範囲Ｒはユーザによって選択可能であるか、又は設計パラメータから与えられ得るか、又は他の方法で自動的に決定され得ることは認められよう。一般に図３の例に関して、図示した寸法のいくつかは一定の縮尺通りに描かれていない場合があることは認められよう。例えば、ＶＦＬレンズ３７０の寸法は図示するものと異なる比率を有し得る（例えば、所望の量の撮像倍率（ｌｅｎｓｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）等を与えるため、いくつかの用途では幅がより狭く長さが５０ｍｍ以上であり得る）。

【0031】

様々な実施において、マシンビジョン検査システムは、撮像システム３００の焦点位置を周期的に変更するために、レンズコントローラ３７４と連携して動作するか又は他の方法でＶＦＬレンズ３７０を制御するように構成可能な制御システム（例えば図２の制御システム１２０）を備えることができる。いくつかの実施では、ＶＦＬレンズ３７０は極めて高速に（例えば、少なくとも３００Ｈｚ、又は３ｋＨｚ、又は７０ｋＨｚ、又はそれ以上の速度で周期的に）焦点位置を調整又は変更することができる。１つの例示的な実施では、（１倍の対物レンズ３５０では）範囲Ｒは約１０ｍｍとすることができる。様々な実施において、ＶＦＬレンズ３７０は、焦点位置ＦＰを変えるために撮像システムにおける巨視的な機械的調整及び／又は対物レンズ３５０とワークピース３２０との間の距離の調整を必要としないことが好ましい。このような場合、本明細書に開示する原理に従って高速で多露光画像を取得することができ、又は９８０号公報に記載されているように拡大被写界深度画像を取得することができ、更に、同一の撮像システムを用いて固定焦点検査画像を取得する場合に精度を低下させる巨視的な調整要素も、これに関連した位置決めの非再現性も存在しない。７２６号公報に記載されている通り、焦点位置ＦＰの変化を利用して、ワークピース３２０に隣接したＺ高さ方向に沿った複数の位置における複数の画像を含む画像スタックを高速に取得することができる。

【0032】

様々な実施において、ＶＦＬレンズ３７０は可変音響式屈折率分布型（「ＴＡＧ：ｔｕｎａｂｌｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ」）レンズとすることができる。可変音響式屈折率分布型レンズは、流体媒質中で音波を用いて焦点位置を変更し、焦点距離範囲を数百ｋＨｚの周波数で周期的にスイープすることができる高速ＶＦＬレンズである。このようなレンズは、論文「Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ｖａｒｉｆｏｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ａ ｔｕｎａｂｌｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ ｌｅｎｓ」（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．１８、２００８年９月１５日）の教示によって理解することができる。可変音響式屈折率分布型レンズ及びこれに関連した制御可能信号発生器は、例えばＴＡＧ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｉｎｃ．（ニュージャージー州プリンストン）から入手可能である。例えば、モデルＴＬ２．Ｂ．ｘｘｘシリーズのレンズは最大で約６００ＫＨｚで変調可能である。

【0033】

様々な実施において、７２６号公報に詳述されている通り、カメラシステム３６０は、グローバルシャッタを有するセンサ、すなわち各画素を同時に露光するセンサを備えることができる。このような実施形態は、ワークピースも撮像システム３００のどの部分も動かすことなく画像スタックを測定する機能を与えるという点で有利である。様々な代替的な実施では、カメラシステム３６０は、電子ローリングシャッタ（ＥＲＳ）システムを有するセンサを備えることができる。例えばカメラシステムは、電子ローリングシャッタ（ＥＲＳ）システムと対にしてＳＸＧＡ解像度を用いた白黒ＣＭＯＳセンサを備えることができる（例えばカリフォルニア州サンホゼのＡｐｔｉｎａ ＩｍａｇｉｎｇのモデルＭＴ９Ｍ００１）。

【0034】

ＶＦＬレンズ３７０は、ＶＦＬレンズ３７０を動作させる信号を発生することができるレンズコントローラ３７４によって駆動され得る。一実施形態において、レンズコントローラ３７４は市販の制御可能信号発生器とすればよい。いくつかの実施では、レンズコントローラ３７４は、図２を参照して先に概説したように、撮像制御インタフェース１３１及び／又はレンズ制御インタフェース１３４及び／又は多露光ツール１４３ｍｘを介して、ユーザ及び／又はオペレーティングプログラムによって構成又は制御され得る。いくつかの実施では、焦点位置ＦＰが経時的に正弦波状に高周波数で変更されるように、周期信号を用いてＶＦＬレンズ３７０を動作させることができる。例えばいくつかの例示的な実施では、可変音響式屈折率分布型レンズは４００ｋＨｚという速さの焦点走査速度向けに構成可能であるが、様々な実施及び／又は用途ではより低速の焦点位置調整及び／又は変更周波数が望ましい場合があることは認められよう。例えば様々な実施では、３００Ｈｚ、又は３ｋＨｚ、又は７０ｋＨｚ、又は２５０ｋＨｚ等の周波数とし得る。低速の焦点位置調整を用いる実施では、ＶＦＬレンズ３７０は制御可能液体レンズ等を含み得る。

【0035】

図３の実施では、リレーレンズ３５２及び３８６並びにＶＦＬレンズ３７０は４ｆ光学構成に含まれるものとして示され、リレーレンズ３５２及びチューブレンズ３５１はケプラー式望遠鏡構成に含まれるものとして示され、チューブレンズ３５１及び対物レンズ３５０は顕微鏡構成に含まれるものとして示されている。ここに示す構成は全て例示に過ぎず、本開示に対する限定でないことは理解されよう。ケプラー式望遠鏡構成の一部として、チューブレンズ３５１の焦点距離Ｆ_TUBEは、リレーレンズ３５２の焦点距離ｆと同様、レンズ３５１と３５２との中点とほぼ等距離にあるものとして示されている。代替的な実施では、チューブレンズ３５１の焦点距離Ｆ_TUBEを、リレーレンズ３５２の焦点距離ｆ（これは４ｆ光学構成の４ｆの１つに対応する）とは異なるものにしてもよい。チューブレンズ３５１がターレットレンズアセンブリの一部として含まれ得る様々な実施では、ターレットレンズアセンブリの他のチューブレンズが動作位置まで回転した場合、同じ位置に焦点を有する（すなわちリレーレンズ３５２の焦点と合致する）ことが望ましい場合がある。

【0036】

４０９号出願に詳述されている通り、焦点距離ｆに対する焦点距離Ｆ_TUBEの比を用いて、チューブレンズ３５１に入力するワークピース光３５５の平行ビームに対してリレーレンズ３５２から出射するワークピース光３５５の平行ビームの直径を変えることができる。チューブレンズ３５１に入力するワークピース光３５５の平行ビーム及びリレーレンズ３５２から出力するワークピース光３５５の平行ビームに関して、様々な実施では、そのような平行ビームがより長い経路長に拡張され得ること、及び／又は（例えば異なるカメラシステム等へ向けられた）追加の光路を与えるためにそのような平行ビームに対してビームスプリッタが使用され得ることは認められよう。

【0037】

様々な実施において、図示する４ｆ光学構成は、ＶＦＬレンズ３７０（例えば可変音響式屈折率分布型レンズ等の開口径（ＮＡ）が小さいデバイスであり得る）を、対物レンズ３５０のフーリエ面ＦＰＬに配置することを可能とする。この構成は、ワークピース３２０におけるテレセントリシティ（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ）を維持すると共に、尺度変化及び画像歪みを最小限に抑えることができる（例えば、ワークピース３２０の各Ｚ高さ及び／又は焦点位置ＦＰで一定の倍率を与えることを含む）。ケプラー式望遠鏡構成（例えばチューブレンズ３５１及びリレーレンズ３５２を含む）は、顕微鏡構成と４ｆ光学構成との間に含めることができ、上記のように、ＶＦＬレンズの位置で対物レンズ有効径の望ましいサイズの投影を与えて画像収差等を最小限に抑えるように構成可能である。

【0038】

様々な実施において、いくつかのタイプの寸法測定では回折限界に近いか又は回折限界の撮像が必要であり得ることは認められよう。図３に示す構成は、結像される対物レンズ３５０の瞳の軸外範囲をＶＦＬレンズ３７０内に限定することによって収差を低減する。この構成では、半径方向の範囲は、その最低共振周波数ｆ_R,MINでのＶＦＬレンズ３７０（例えば可変音響式屈折率分布型）の定在波の屈折率プロファイルにおいて一次ベッセルリング（１ｓｔ Ｂｅｓｓｅｌ ｒｉｎｇ）の半径方向の範囲よりも小さく維持することができる。これについては、４０９号出願に詳述されている。このように、顕微鏡構成（すなわち対物レンズ３５０及びチューブレンズ３５１を含む）からの光はＶＦＬレンズ３７０の最大有効径ＣＡ_VFL,MAXを超えない。この光が最大有効径を超える実施では、光は、望ましくない屈折率を有し得るＶＦＬレンズ３７０の定在波の領域と相互作用して収差を増大させ、寸法測定の精度を低減させる恐れがある。光源３３０及びカメラシステム３６０を含む撮像システム３００のいくつかの例示的な動作について、図４及び図５を参照して以下で詳述する。

【0039】

図４は、先に概説したように、図３の撮像システムにおける可変焦点距離レンズ（例えばＶＦＬレンズ３７０）の焦点距離を周期的に変更することによって制御された、撮像システムの焦点位置の周期的に変更されるＺ高さを示すタイミング図４００のグラフである。周期的に変更されるＺ高さは、「Ｚ高さサイクル」と示す正弦曲線４１０によって表されている。Ｚ高さと位相タイミングとの関係は、既知の原理に従った較正によって確立することができる（例えば既知のＺ高さまで表面を繰り返し進ませ、次いでこの既知のＺ高さで画像が最も合焦する位相タイミングを手作業で又は計算によって求め、その関係をルックアップテーブル等に記憶する）。

【0040】

また、グラフ４００は、各Ｚ高さ（例えばｚφ０、ｚφ１、ｚφ１２、ｚφｎ等）で合焦される画像を露光するため、どのようにストロボ照明をタイミング調整して周期的に変更される焦点位置の各位相タイミング（例えばφ０、φ１、φ１２、φｎ等）に対応させるかを定性的に示している。すなわち図示する例では、デジタルカメラが積分期間中に画像を取得している間に、ストロボパルスが焦点変更周期に対して短く、位相タイミングφ０で与えられる場合、焦点位置は高さｚφ０となり、得られる画像内では高さｚφ０に位置するワークピース表面にピントが合っている。むろん、これと同じことが、グラフ４００に示す他の例示的な位相タイミング及びＺ高さにも当てはまる。

【0041】

グラフ４００に示す位相タイミングは単なる例示であり、限定ではないことは理解されよう。より一般的には、ユーザが選択するか又は制御システムが自動的に選択する位相タイミングは、焦点位置の周期的に変更されるＺ高さの最小Ｚ高さと最大Ｚ高さを表す焦点位置範囲ｚφ０〜ｚφｎ内に、関連付けられた焦点位置Ｚ高さを有する。また、特定の位相タイミングでの１回のストロボパルスでは画像の露光が充分でない場合は、ストロボパルスを当該特定の位相タイミングで、画像積分期間内の所望の回数にわたって繰り返せばよいことは理解されよう（グラフ４００において例示的な位相タイミングφ０、φ１、φ１２で繰り返されるインスタンスで概略的に示すように）。いくつかの実施形態又は実施において、一千又は数千のそのようなパルスを積分期間において積分することができる。その効果は、得られる画像において、当該特定の位相タイミング及び／又はＺ高さに対応した画像露光が増大することである。（１つの具体的な例示として、７２ｋＨｚの周波数で変更される可変焦点距離レンズと毎秒３０フレームで動作するカメラ内の撮像アレイでは、単一のカメラフレーム取得時間は、可変焦点距離レンズ及びこれによる焦点位置Ｚ高さの２，４００サイクルに相当する）。例示的な位相タイミングφ１及びφ１２はＺ高さサイクルの立ち上がり勾配上に示されていることは認められよう。いくつかの実施形態では、Ｚ高さサイクルの立ち下がり勾配中の同一のＺ高さに対応して積分期間でパルスを積分してもよい。

【0042】

図５はグラフ５００であり、これは、図４に示す焦点位置の周期的に変更されるＺ高さ４１０’を水平方向に拡張させた部分と、画像スタックを収集するために使用可能なものに対応する位相タイミング（グラフ５００では縦の破線の位相タイミング位置で表す）とを示し、更に、周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミング（例えば例示的な位相タイミングφ１０及びφ２７）に対応したストロボ照明の第１及び第２の特定のインスタンスをどのように組み合わせて、異なるＺ高さに位置する第１及び第２の関心領域（例えば関心領域ＲＯＩ１ではＺ高さｚＲＯＩ１、関心領域ＲＯＩ２ではＺ高さｚＲＯＩ２）において充分な合焦度を与える多露光画像を生成可能であるかを定性的に示す。

【0043】

画像スタックを収集するために使用可能なものに対応する位相タイミング（グラフ５００では縦の破線の位相タイミング位置で表す）に関して、本明細書に開示する原理によれば、１つの実施では、代表的ワークピース上の第１及び第２の関心領域について学習モード中に１つの画像スタック（又は多数の画像スタック）を取得することができる。例えば画像スタックを取得するには、位相タイミングφ０と一致する１つ以上のストロボ照明パルスを用いて（１つ以上の期間にわたって）第１の画像を露光すればよい。同様に、位相タイミングφ１を用いて画像スタックの第２の画像を取得することができ、図示する例ではこれをφ３５まで行う。画像スタックは１つの視野を様々な焦点位置を用いて撮像したものであり、一般に、対応する位相タイミングを用いて取得した所望のＺ高さでの所望の数の画像を含み得ることは理解されよう。

【0044】

周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミング（例えば例示的な位相タイミングφ１０及びφ２７）に対応したストロボ照明の第１及び第２の特定のインスタンスをどのように組み合わせて多露光画像を生成可能であるかを示す図５に関しては、以下のように説明される。図５に示すように、代表的ワークピース上の視野内の第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２は、画像スタックの各画像において充分な合焦度を有することが示されている。ＲＯＩ１は、位相タイミングφ１０に対応したＺ高さｚＲＯＩ１において最良に又は充分に合焦されることが示され、ＲＯＩ２は、位相タイミングφ２７に対応したＺ高さｚＲＯＩ２において最良に又は充分に合焦されることが示されている。例えば動作の学習モード中にこれを決定するには、この動作の学習モード中に取得した画像スタックの各画像において、第１の関心領域ＲＯＩ１及び第２の関心領域ＲＯＩ２のコントラストを（例えば既知の方法に従って）解析すればよい。次いで、ＲＯＩ１及びＲＯＩ２のそれぞれに最良の又は充分なコントラスト又は焦点を与えることが示された特定の画像及び／又は内挿したＺ高さを決定すればよい（例えば以下で詳述するように）。様々な実施形態において、これらのＺ高さ及び／又はＺ高さ間の差及び／又は第１及び第２のＺ高さに対応する第１及び第２の位相タイミング（又は対応する多露光タイミング差を示す他のデータ）を、ＲＯＩ１及びＲＯＩ２のそれぞれに対応するパートプログラムに記録することができる。代表的ワークピースと同様のワークピースが撮像システムに対して同様のＺ高さにあると仮定すると、第１の位相タイミングを第１の多露光タイミング値として用いて、多露光画像内でＲＯＩ１にピントを合わせて露光することができると共に、第２の位相タイミングを第２の多露光タイミング値として用いて、同じ多露光画像内でＲＯＩ２にピントを合わせて露光することができる。

【0045】

様々な実施において、関心領域について最良の又は充分な合焦度を有する画像の判定は様々な技法に従って行うことができる。１つの具体的な例示として、焦点曲線の解析を含む技法を利用可能である。焦点曲線は、（例えば引例に記載されているような）既知の方法に従って確立され得る焦点曲線データポイントに基づいて形成することができる。簡潔に述べると、１つの例示的な方法では、画像スタック内の各キャプチャ画像について、その画像内の各関心領域に基づいた焦点計測値が算出され、その焦点計測値が焦点曲線上のデータポイントとなる（例えば、画像キャプチャを行った対応する位相タイミング及びＺ高さに関連付けられる）。この結果、単に「焦点曲線」又は「自動焦点曲線」とも称されることがある焦点曲線データが得られる。画像スタック及び焦点曲線の判定及び解析のための例示的な技法は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，５４２，１８０号に教示されている。１つの実施では、関心領域について充分な合焦度を有する画像の判定は、焦点曲線のピークにあるか又はピーク近傍にある画像に応じて行えばよい（例えば、画像スタック内の他の画像に比べて各関心領域について最大又は最大に近い焦点計測値を有する画像）。

【0046】

様々な実施において、そのような技法を、画像解析を含む自動合焦動作の一部として利用することができる。例えば本明細書に開示する原理に従って、そのような技法を学習モード中に使用して第１及び第２の多露光タイミング値を自動的に決定すると共に、対応する多露光タイミング差を示すデータを記録することができる。後に（例えば実行モード中に）、そのような技法を使用して、作業中ワークピース上の第１の関心領域に充分な合焦度を与える第１の多露光画像取得タイミング値を自動的に決定することができる。次いで、第２の関心領域について画像解析を含む自動合焦動作を使用することなく、対応する多露光タイミング差を示す記録データに基づいて第２の多露光画像取得タイミング値を決定することができる。画像解析のために焦点曲線を用いる実施において、これが意味するのは、作業中ワークピース上の第２の関心領域については焦点曲線の生成及び解析が必要ないということであり、これによって（例えば実行モード中の）プロセス全体をより高速かつ高効率で実行することができる。

【0047】

図６〜図８は、多露光ツール７７０のためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を含むマシンビジョン検査システムのユーザインタフェースディスプレイ７００を示す図である。図６に示す例示的な状態では、ユーザインタフェースディスプレイ７００は視野ウィンドウ７０３を含み、これは、第１の表面７１１（例えば文字「ＭＩＣＲＯ」を含む）と第２の表面７１２（例えば文字「ＮＣＯＤＥＲ」を含む）を含むワークピース画像７１０Ａを表示している。第１及び第２の表面７１１及び７１２は異なるＺ高さにある。ユーザインタフェースディスプレイ７００は、選択バー７２０及び７４０、リアルタイムＸ−Ｙ−Ｚ（位置）座標ウィンドウ７３０、及び光制御ウィンドウ７５０等の様々な測定及び／又は動作選択バーも含む。

【0048】

視野ウィンドウ７０３は、ワークピース画像７１０Ａに重ねられた多露光ツール７７０を含む。多露光ツール７７０は、（例えば第１のＺ高さに対応した第１の表面７１１上で）第１の関心領域ＲＯＩ１を画定する第１の部分７７１と、（例えば第２のＺ高さに対応した第２の表面７１２上で）第２の関心領域ＲＯＩ２を画定する第２の部分７７２と、を含む。様々な実施において、ユーザが編集のために多露光ツール７７０（又はその一部）を選択すると、ユーザインタフェースは自動的にツールパラメータダイアログボックス７６０を表示し、ユーザによる特定のアスペクト（例えばツール位置及び大きさ等）の調整を可能とする。この代わりに又はこれに加えて、ユーザは、多露光ツール７７０の位置、大きさ、向き等を変えるために、様々なアスペクトをグラフィック的に（例えばツールを全体的に又はその特定部分をクリック及びドラッグすることで）調整することができる。

【0049】

図６に示す例示的な状態では、多露光ツール７７０を用いて、第１の関心領域ＲＯＩ１について充分な合焦度を有するワークピース画像７１０Ａが取得されている。例えば学習モード中、又は以降の動作中（例えば実行モード中）に、（例えば取得した画像スタック内の画像の）画像解析を含む自動合焦動作を用いて、第１の関心領域ＲＯＩ１に充分な合焦度を与える第１の多露光タイミング値を決定することができる。第１の関心領域ＲＯＩ１について充分な合焦度を有する画像が画像スタックから選択された場合、図６のワークピース画像７１０Ａに示すように、同一画像において第２の関心領域ＲＯＩ２は比較的ピントが合っていない場合があることは認められよう。先に注記したように、これは少なくとも部分的に、第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２のそれぞれにおける表面７１１と７１２とのＺ高さの差によるものであり得る。

【0050】

上述の通り、学習モード中に、画像解析を含む自動合焦動作を用いて、第２の関心領域ＲＯＩ２に充分な合焦度を与える第２の多露光タイミング値を決定することができる（図示せず）。次いで、代表的ワークピース上の第１及び第２の関心領域の位置を示すデータを記録すると共に、第１及び第２の多露光タイミング値間の多露光タイミング差を示すデータを記録することができる。様々な実施において、代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の第１及び第２の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、このような記録データが使用可能である。

【0051】

図７は、多露光ツール７７０を用いてワークピースの多露光画像が取得された図６のマシンビジョン検査システムのユーザインタフェースディスプレイ７００を示す図である。例えば（例えば実行モード中に）、いったん（例えば画像解析を含む自動合焦動作を用いて）第１の多露光画像取得タイミング値が決定されると、多露光タイミング差を示す記録データを用いて、この第１の多露光画像取得タイミング値と第２の多露光画像取得タイミング値とのタイミング差を決定することができる。次いで、作業中ワークピースの多露光画像を取得している間に、周期的に焦点距離を変更させつつ、第１及び第２の多露光画像取得タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように撮像システムを動作させることにより、第１及び第２の関心領域について全体的な合焦度を向上させることができる。別の例として、学習モード中、代表的ワークピースの多露光画像を取得している間に、周期的に焦点距離を変更させつつ、第１及び第２の多露光タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように撮像システムを動作させることも可能である。

【0052】

いずれの場合であっても、図７に示す例示的な状態において、取得されたワークピース画像７１０Ｂ（これは上述のような多露光画像である）は、第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２について全体的な合焦度が向上したことを示している。より具体的には、図７のワークピース画像７１０Ｂでは（例えば図６のワークピース画像７１０Ａに比べて）、第２の関心領域ＲＯＩ２の合焦度が大幅に向上し（例えば、文字「ＯＤ」のピンぼけの軽減と可読性によって示される）、一方で、第１の関心領域ＲＯＩ１の合焦度はストロボ照明の第２のインスタンスによってわずかに低下しただけである（例えば、ピントの合っている表面が他の焦点面からのピンぼけの光（ｄｅｆｏｃｕｓｅｄ ｌｉｇｈｔ）によって多少影響を受けるため）。この結果、第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２について全体的な合焦度は向上している。

【0053】

図８は、図７のマシンビジョン検査システムのユーザインタフェースディスプレイを示す図８００であり、このディスプレイは、ワークピースの多露光画像７１０Ｂ上でワークピース要素検査動作（例えばワークピース要素の位置特定）を実行するために使用される追加のビデオツールも含む。図８に示す例示的な状態において、第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２内で第１及び第２のエッジ要素ＥＦ１及びＥＦ２の位置をそれぞれ特定するため、点ツール９８０Ａ及び９８０Ｂを用いる。他の実施では、他のワークピース要素の位置を特定するために他のビデオツール（例えば矩形ツール、円形ツール、弓形ツール等）を利用可能である。エッジ要素の位置を特定すると共に他のワークピース要素検査動作を実行するためのそのようなビデオツールの動作については、引例、及び米国特許第７，６２７，１６２号に詳述されている。

【0054】

いったん様々な要素の位置を特定したら、追加の検査動作を実行することができる。例えば図８の実施では、いったんエッジ要素ＥＦ１及びＥＦ２の位置を特定したら、エッジ要素ＥＦ１とＥＦ２との間の距離Ｄ１を求めることができる。距離Ｄ１を求める等の検査動作は、多数の画像を必要とし得る従来のシステム（例えば、異なるＺ高さの各関心領域に異なる画像を用いる際、機械的なＺステージの不正確さに由来する画像又は要素間の位置合わせのずれがあると測定誤差等を生じる恐れがある）に比べ、単一の多露光画像７１０Ｂ上で実行される場合の方が高精度である可能性が高いことは認められよう。様々な実施において、第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２の各々の画像品質を解析することで、合焦度が、第１及び第２のエッジ要素ＥＦ１及びＥＦ２の位置の特定において望ましい精度レベルに応じた所定の閾値を満たすことを確認できる。この所定の閾値を用いて、第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２について合焦度が充分であるか否かを判定することができる。

【0055】

第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２に関して多露光画像７１０Ｂを充分に合焦させることで、検査動作（例えば上述したもの等）の高精度な実行が可能となることは認められよう。従来のシステムにおいては、異なるＺ高さのワークピース要素のそのような検査動作では、そのようなワークピース要素を正確に特定及び測定するために多数の画像の使用及び／又は画像の後処理が必要であった。追加画像からの画像データの使用を必要とすることなく、異なるＺ高さのワークピース要素を含む多露光画像を高速に取得できることによって、そのような動作についてシステムの速度及び効率が向上する。

【0056】

様々な代替的な実施では、多露光画像に、ある特定の選択的な後処理（例えば追加画像からの画像データを用いたデコンボリューション）を実行することができる。例えば、上述のように９８０号公報に記載された積分点像分布関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）デコンボリューションと同様の技法を用いればよい。そのような実施において、後処理に用いる点像分布関数は、Ｚ走査範囲全体でなく、（例えば第１及び第２の関心領域ＲＯＩ１及びＲＯＩ２に対応した）指定されたＺレベルについてのみ積分を行えばよい。

【0057】

図９は、（例えば学習モード中に）多露光タイミング差を決定及び記録するためのルーチン１０００の１つの例示的な実施を示すフロー図である。ブロック１０１０において、代表的ワークピース上に異なるＺ高さを有する第１及び第２の関心領域を画定する。ブロック１０２０において、各Ｚ高さで合焦された代表的ワークピース上の第１及び第２の関心領域の各画像を含む少なくとも１つの画像スタックを収集する。様々な実施において、少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに対応するようにタイミング調整したストロボ照明の少なくとも１つのインスタンスを用いて、少なくとも１つの画像スタックの各画像を露光する。様々な実施において、少なくとも１つの画像スタックの各画像について各Ｚ高さでの合焦に対応した周期的に変更される焦点位置の各位相タイミングに対応するようにタイミング調整したストロボ照明の少なくとも１つのインスタンスは、画像積分期間内の多数の焦点サイクル周期にわたって各位相タイミングで繰り返される複数のインスタンス照明を含むことができる。

【0058】

ブロック１０３０において、少なくとも１つの画像スタック内の第１及び第２の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、第１及び第２の関心領域に充分な合焦度を与える周期的に変更される焦点位置の第１及び第２の位相タイミングに対応したストロボ照明のインスタンスの第１及び第２の多露光タイミング値を決定する。ブロック１０４０において、代表的ワークピース上の第１及び第２の関心領域の位置を示すデータと、第１及び第２の多露光タイミング値間の多露光タイミング差を示すデータと、を記録する。様々な実施において、代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の第１及び第２の関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、このような記録データが使用可能である。

【0059】

様々な実施において、記録データは、代表的ワークピースのインスタンスを検査するためのパートプログラムに関連付けて記録することができ、記録データの使用は、マシンビジョン検査システムの使用インスタンスに対してパートプログラムを実行することを含み得る。様々な実施において、このタイプのマシンビジョン検査システムの使用インスタンス（例えば実行モード中に利用される）及び第１のインスタンス（例えば学習モード中に利用される）は、同一のマシンビジョン検査システムであってもよく、あるいは異なるマシンビジョン検査システムであってもよい。

【0060】

様々な実施において、学習モード中に、少なくとも１つの画像スタック内の第３の関心領域の焦点の解析に少なくとも部分的に基づいて、ストロボ照明のインスタンスの第３の（又はそれ以上の）多露光タイミング値を決定することができる。これに対応して、データの記録は、代表的ワークピース上の第３の関心領域の位置を示すデータと、第３の多露光タイミング値と第１又は第２の多露光タイミング値の少なくとも一方との間の追加の多露光タイミング差を示すデータと、を記録することを含み得る。このため、このタイプのマシンビジョン検査システムの使用インスタンスを動作させて、代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上の第１、第２、及び第３の（又はそれ以上の）関心領域の多露光画像を取得する場合、少なくとも部分的に多露光タイミング差及び追加の多露光タイミング差に基づいて多露光画像取得を制御する動作を規定するために、このような記録データが使用可能である。

【0061】

図１０は、（例えば実行モード中に）ワークピースの多露光画像を取得するために、記録された多露光タイミング差を利用するルーチン１１００の１つの例示的な実施を示すフロー図である。ブロック１１１０において、代表的ワークピースと同様の作業中ワークピース上に第１及び第２の関心領域を位置決めする。ブロック１１２０において、ストロボ照明のインスタンスのために用いる第１の多露光画像取得タイミング値を決定する。ブロック１１３０において、多露光タイミング差を示す記録データを用いて、第１の多露光画像取得タイミング値と第２の多露光画像取得タイミング値との間のタイミング差を決定する。ブロック１１４０において、作業中ワークピース上に第１及び第２の関心領域を含む作業中ワークピースの多露光画像を取得している間に、ストロボ照明の各インスタンスの第１及び第２の多露光画像取得タイミング値の使用に応じて周期的に焦点位置が変更されるように周期的に焦点位置を変更させつつ、第１及び第２の多露光画像取得タイミング値をストロボ照明の各インスタンスに使用するように撮像システムを動作させて、第１及び第２の関心領域について合焦度を向上させる。

【0062】

本開示の好適な実施について図示及び記載したが、本開示に基づいて、図示及び記載した特徴の構成及び動作のシーケンスにおける多数の変形が当業者には明らかであろう。様々な代替的な形態を用いて本明細書に開示した原理を実施してもよい。更に、上述の様々な実施を組み合わせて別の実施を提供することも可能である。

【0063】

前述の記載に照らして、実施に対してこれら及び他の変更を行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、用いる用語は本明細書及び特許請求の範囲に開示される特定の実施に特許請求の範囲を限定するものとして解釈されず、そのような特許請求の範囲の権利が与えられる均等物の全範囲に従う全ての可能な実施を包含するものとして解釈される。

【符号の説明】

【0064】

１０ マシンビジョン検査システム
１２ 画像測定機
１４ 制御コンピュータシステム
１６ ディスプレイ
１８ プリンタ
２０，３２０ ワークピース
２２ ジョイスティック
２４ キーボード
２６ マウス
３２ 可動ワークピースステージ
３４ 光学撮像システム
１００ マシンビジョン検査システム
１２０ 制御システム部
１２５ コントローラ
１３０ 入出力インタフェース
１３１ 撮像制御インタフェース
１３２ 移動制御インタフェース
１３２ａ 位置制御要素
１３２ｂ 加速度制御要素
１３３ 照明制御インタフェース
１３３ａ 照明制御要素
１３４ レンズ制御インタフェース
１３６ ディスプレイデバイス
１３８ 入力デバイス
１４０ メモリ
１４０ｅｄ エッジ検出メモリ部
１４１ 画像ファイルメモリ部
１４２ ワークピースプログラムメモリ部
１４３，１４３ａ ビデオツール部
１４３ａｆ 自動合焦ビデオツール
１４３ｍｘ 多露光ツール
１４３ｒｏｉ 発生器
１４３ｒｏｉ 関心領域発生器
１７０ 実行器
１９０ 電源部
２００ ビジョンコンポーネント部
２０５ 光学アセンブリ部
２１０ ワークピースステージ
２１２ 透明部
２２０ 光源（透過照明光源）
２２１，２８１ バス
２２２，２３２，３３２ 光源光
２３０ 光源（落射照明光源）
２４０ 光源（斜め照明光源）
２５０ 交換可能対物レンズ
２５５，３５５ ワークピース光
２６０，３６０ カメラシステム
２６２ 信号ライン
２８０ ターレットレンズアセンブリ
２８４ 軸
２８６ レンズ
２９０，３９０ ミラー
２９４ 制御可能モータ
２９６ 信号ライン
３００ 撮像システム
３３０ 光源
３５０ 対物レンズ
３５１ チューブレンズ
３５２，３８６ リレーレンズ
３７０ 可変焦点距離（ＶＦＬ）レンズ
３７４ レンズコントローラ
７００ ユーザインタフェースディスプレイ
７０３ 視野ウィンドウ
７１０Ａ，７１０Ｂ ワークピース画像
７１１，７１２ 表面
７２０ 選択バー
７３０ 座標ウィンドウ
７５０ 光制御ウィンドウ
７６０ ツールパラメータダイアログボックス
７７０ 多露光ツール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】