特開 2023-118249 物体検査システム及び表示制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023118249

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】物体検査システム及び表示制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20230818BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20230818BHJP

   G03B 15/02 20210101ALI20230818BHJP

   G03B 15/03 20210101ALI20230818BHJP

   G03B 15/05 20210101ALI20230818BHJP

   G03B 11/00 20210101ALI20230818BHJP

   G03B 17/18 20210101ALI20230818BHJP

   H04N 23/55 20230101ALI20230818BHJP

   H04N 23/56 20230101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 E

G03B15/00 T

G03B15/02 R

G03B15/03 V

G03B15/05

G03B11/00

G03B17/18 Z

H04N5/225 400

H04N5/225 600

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021100

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100114306

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 史郎

(74)【代理人】

【識別番号】100148655

【弁理士】

【氏名又は名称】諏訪 淳一

(72)【発明者】

【氏名】椛島 治樹

【テーマコード（参考）】

2G051

2H053

2H083

2H102

5C122

【Ｆターム（参考）】

2G051AA88

2G051BA04

2G051BB15

2G051CA04

2G051CB01

2G051CC15

2H053AA00

2H053CA12

2H053CA21

2H083AA01

2H083AA16

2H083AA25

2H083AA26

2H083AA51

2H102AA41

2H102AA71

2H102BA21

2H102BB08

5C122DA12

5C122EA12

5C122FB16

5C122FF22

5C122FK12

5C122FK24

5C122GG17

5C122GG30

5C122HA46

5C122HB01

5C122HB07

(57)【要約】

【課題】工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の影響を効率良く低減することを課題とする。
【解決手段】物体検査装置１０は、分光部１３ａにより所定の期間で環境光の計測を行い、全ての時間帯で光の強度が所定の閾値以下である標準波長帯域を特定し、さらに所定の時刻において分光部１３ａにより環境光の計測を行い、所定の時刻における光の強度が所定の閾値以下である波長帯域を特定する。そして、特定された２つの波長帯域を比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する。物体検査装置１０は、選択処理された波長帯域の光が透過され、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタ１４ｂを介して特定波長帯域の光を物体５０に照射し、物体５０から反射した光を、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタ１３ｃを介して撮像部１３ｂで撮像する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の撮像部により検査対象となる物体の画像を撮像し、撮像した物体の画像を所定の表示部に表示制御する物体検査システムであって、
あらかじめ設定された所定の時刻における環境光を形成する各波長帯域のうち強度が低い所定の波長帯域を特定する特定手段と、
少なくとも前記特定手段により特定された波長帯域に基づいて選択された波長帯域の光を前記物体に照射する光源装置と、
前記物体の画像を撮像する撮像装置と
を備えたことを特徴とする物体検査システム。

【請求項2】

前記物体の検査を行う検査時間帯における環境光を形成する各波長帯域のうち強度が低い標準波長帯域を特定する標準波長帯域特定手段と、
前記特定手段により特定された波長帯域及び前記標準波長帯域に基づいて波長帯域を選択処理する選択処理手段と
をさらに備え、
前記光源装置は、
前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を前記物体に照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の物体検査システム。

【請求項3】

前記特定手段は、
前記環境光を形成する波長帯域ごとに分光する分光手段を備え、
前記分光手段により分光された各波長帯域の強度に基づいて、強度の低い波長の光の波長帯域を特定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検査システム。

【請求項4】

前記光源装置は、
白色光を発光する発光部と、
前記白色光を形成する波長帯域のうち、前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を透過する第１のフィルタと
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の物体検査システム。

【請求項5】

前記撮像装置は、
前記白色光を形成する波長帯域のうち、前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を透過する第２のフィルタを備えたことを特徴とする請求項４に記載の物体検査システム。

【請求項6】

前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、
複数の特定の波長帯域の光を透過する複数の光学フィルタと、
前記複数の光学フィルタのうち前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を透過する光学フィルタを自動選択する選択手段と
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の物体検査システム。

【請求項7】

前記光源装置は、
前記発光部から発光された特定の波長帯域の光を所定領域に対してスポット的に照射することを特徴とする請求項４に記載の物体検査システム。

【請求項8】

所定の撮像部により検査対象となる物体の画像を撮像し、撮像した物体の画像を所定の表示部に表示制御する物体検査システムにおける表示制御方法であって、
あらかじめ設定された所定の時刻における環境光を形成する各波長帯域のうち強度が低い所定の波長帯域を特定する特定工程と、
光源装置が、少なくとも前記特定工程により特定された波長帯域に基づいて選択された波長帯域の光を前記物体に照射する照射工程と、
撮像装置が、前記物体の画像を撮像する撮像工程と
を含むことを特徴とする表示制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の変化の影響を効率良く低減することができる物体検査システム及び表示制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工場などで物体の検査を行う場合に、この物体を撮像した画像を表示装置に表示し、検査者が画像を見ながら物体を検査する技術が知られている。かかる場合に、照明や日光などの環境光が変化したならば、画像を形成する各画素の画素値が変動し、物品を視認できなくなる場合がある。

【0003】

このため、特許文献１には、各画素に対応して、少なくとも１種のカラーフィルタと、両側に隣接する波長域よりも太陽光の分光放射照度が低い特定の波長域を透過する特定のフィルタとが受光面上に配置された撮像素子と、この撮像素子から取得する画像信号における、特定のフィルタを配置した画素が生成した信号成分に基づいて、撮像素子の撮像範囲に照射される太陽光と異なる特定の光源の照射状態を検出する撮像装置が開示されている。これにより、太陽光の放射照度が大きい場合であっても、太陽光の影響を低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３２２７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１のものは、太陽光の分光放射照度が低い特定の波長域を利用するものであるが、太陽光、照明及びセンサが混在する室内では、光源の状態が時間帯によって変化するため、太陽光の分光放射照度が低い特定の波長域を用いたとしても、適正な画像が取得できるとは限らない。

【0006】

言い換えると、工場などで物体の検査を行う場合には、検査を行う時間帯に応じて環境光の影響を低減する必要がある。このため、工場などで物体の検査を行う場合に、いかに効率良く環境光の変化の影響を低減するかが重要な課題となっている。

【0007】

本発明は、上記従来技術による問題点（課題）を解決するためになされたものであって、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の変化の影響を効率良く低減することができる物体検査システム及び表示制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、所定の撮像部により検査対象となる物体の画像を撮像し、撮像した物体の画像を所定の表示部に表示制御する物体検査システムであって、あらかじめ設定された所定の時刻における環境光を形成する各波長帯域のうち強度が低い所定の波長帯域を特定する特定手段と、少なくとも前記特定手段により特定された波長帯域に基づいて選択された波長帯域の光を前記物体に照射する光源装置と、前記物体の画像を撮像する撮像装置とを備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、上記発明において、前記物体の検査を行う検査時間帯における環境光を形成する各波長帯域のうち強度が低い標準波長帯域を特定する標準波長帯域特定手段と、前記特定手段により特定された波長帯域及び前記標準波長帯域に基づいて波長帯域を選択処理する選択処理手段とをさらに備え、前記光源装置は、前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を前記物体に照射することを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記発明において、前記特定手段は、前記環境光を形成する波長帯域ごとに分光する分光手段を備え、前記分光手段により分光された各波長帯域の強度に基づいて、強度の低い波長の光の波長帯域を特定することを特徴とする。

【0011】

また、本発明は、上記発明において、前記光源装置は、白色光を発光する発光部と、前記白色光を形成する波長帯域のうち、前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を透過する第１のフィルタとを備えたことを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、上記発明において、前記撮像装置は、前記白色光を形成する波長帯域のうち、前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を透過する第２のフィルタを備えたことを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、上記発明において、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、複数の特定の波長帯域の光を透過する複数の光学フィルタと、前記複数の光学フィルタのうち前記選択処理手段により選択処理された波長帯域の光を透過する光学フィルタを自動選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。

【0014】

また、本発明は、上記発明において、前記光源装置は、前記発光部から発光された特定の波長帯域の光を所定領域に対してスポット的に照射することを特徴とする。

【0015】

また、本発明は、所定の撮像部により検査対象となる物体の画像を撮像し、撮像した物体の画像を所定の表示部に表示制御する物体検査システムにおける表示制御方法であって、あらかじめ設定された所定の時刻における環境光を形成する各波長帯域のうち強度が低い所定の波長帯域を特定する特定工程と、光源装置が、少なくとも前記特定工程により特定された波長帯域に基づいて選択された波長帯域の光を前記物体に照射する照射工程と、撮像装置が、前記物体の画像を撮像する撮像工程とを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の影響を効率良く低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、実施形態１に係る物体検査システムの概要を示す図である。

【図2】図２は、図１に示した物体検査装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図3】図３は、標準波長帯域の特定についての概要を示す図である。

【図4】図４は、図３に示した物体検査装置による標準波長帯域の特定を説明するための説明図である。

【図5】図５は、図２に示した物体検査装置による波長帯域の特定を説明するための説明図である。

【図6】図６は、図２に示した物体検査装置による標準波長帯域の特定手順を示すフローチャートである。

【図7】図７は、図２に示した物体検査装置による表示制御手順を示すフローチャートである。

【図8】図８は、可視光画像及び特定波長帯域の光を用いた処理済画像の一例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る物体検査システムの概要を示す図である。

【図10】図１０は、図９に示した物体検査装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図11】図１１は、図１０に示した物体検査装置による表示制御手順を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、実施形態３に係る物体検査システムの概要を示す図である。

【図13】図１３は、図１２に示した物体検査装置の構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明に係る物体検査システム及び表示制御方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0019】

［実施形態１］
＜物体検査システムの概要＞
まず、本実施形態１に係る物体検査システムの概要について説明する。図１は、実施形態１に係る物体検査システムの概要を示す図である。なお、ここでは、あらかじめ検査を行う全ての時間帯で光の強度が所定の閾値以下である標準波長帯域は特定されているものとする。

【0020】

図１に示すように、物体検査装置１０は、所定の時刻になったならば、分光部１３ａが検査台６０上の環境光を分光し、波長毎の強度を物体検査装置１０に通知する（Ｓ１）。そして、物体検査装置１０は、所定の時刻における環境光の波長毎の強度を通知されたならば、その時刻において強度が所定の閾値以下となる波長帯域を特定する（Ｓ２）。かかる波長帯域が複数存在する場合には、強度がより小さな波長帯域を特定する。

【0021】

そして、物体検査装置１０は、全ての時間帯において強度が所定の閾値以下である標準波長帯域と、その時刻において強度が所定の閾値以下である波長帯域を比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する（Ｓ３）。例えば、その時刻における波長帯域Ｔの強度Ｔ１が標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１よりも小さい場合（Ｔ１＜Ｓ１）には、波長帯域Ｔを選択処理する。一方、波長帯域Ｔの強度Ｔ１が標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１以上である場合（Ｔ１≧Ｓ１）には、標準波長帯域Ｓを選択処理する。また、波長帯域Ｔの強度Ｔ１と標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１に差がない場合には、標準波長帯域Ｓを選択処理することもできる。

【0022】

物体検査装置１０は、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタ１４ｂを配設する。そして、白色光源１４ａにより発光された光のうちフィルタ１４ｂを透過した光を物体５０に照射する（Ｓ４）。また、物体５０と撮像部１３ｂとの間にフィルタ１３ｃを配設する。かかるフィルタ１３ｃは、フィルタ１４ｂと同様に、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタである。このため、撮像部１３ｂは、選択処理された波長帯域の光に基づく物体５０の画像が撮像される（Ｓ５）。

【0023】

そして、物体検査装置１０は、撮像部１３ｂにより撮像された画像に対して画像処理を行う（Ｓ６）。具体的には、かかる画像をｘ方向、ｙ方向に微分処理して輝度勾配を求め、この輝度勾配が所定の閾値未満の画素の画素値を所定値（例えば、「０」）にして、該画素の輝度勾配が存在しないようにする。かかる画像処理を行った画像を表示部１１に表示制御する（Ｓ７）。

【0024】

＜物体検査装置１０の構成＞
次に、図１に示した物体検査装置１０の構成について説明する。図２は、図１に示した物体検査装置１０の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、物体検査装置１０は、記憶部１５及び制御部１６を有し、表示部１１、入力部１２、撮像装置１３及び光源装置１４が接続されている。表示部１１は、各種情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。入力部１２は、マウスやキーボードなどの入力デバイスである。

【0025】

撮像装置１３は、分光部１３ａと、撮像部１３ｂと、フィルタ１３ｃとを有する。分光部１３ａは、検査台６０の環境光の波長ごとの強度を計測する装置である。分光部１３ａは、プリズムによる分光又は回折格子による分光が行われる。撮像部１３ｂは、物体５０を撮像するカメラである。フィルタ１３ｃは、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない光学フィルタである。

【0026】

光源装置１４は、白色光源１４ａと、フィルタ１４ｂとを有する。白色光源１４ａは、紫外光、可視光及び赤外光の波長帯域を含む光を照射する光源である。かかる白色光源１４ａとして、例えばＬＥＤを用いることができる。なお、放電灯（水銀ランプ、重水素ランプ、タングステン及びキセノンランプなど）、又は、レーザ励起の白色光源を用いることもできる。なお、光源装置１４は、フィルタ１４ｂを使用せず、特定の波長帯域の光を直接照射できる光源であってもよい。

【0027】

フィルタ１４ｂは、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない光学フィルタである。かかる光学フィルタは、イオンアシスト蒸着多層膜やスパッタリング多層膜等を用いて製造することができる。

【0028】

記憶部１５は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスであり、標準分光データ１５ａと、分光データ１５ｂと、画像データ１５ｃとを記憶する。標準分光データ１５ａは、長期の期間において所定の時刻に分光部１３ａで計測された環境光の波長と強度を対応付けたデータである。分光データ１５ｂは、所定の時刻において分光部１３ａで計測された環境光の波長と強度を対応付けたデータである。画像データ１５ｃは、撮像装置１３の撮像部１３ｂにより特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタ１３ｃを介して撮像された画像データである。

【0029】

制御部１６は、物体検査装置１０の全体を制御する制御部であり、標準分光出力取得部１６ａと、標準波長特定部１６ｂと、分光出力取得部１６ｃと、波長特定部１６ｄと、波長帯域選択処理部１６ｅと、光源制御部１６ｆと、撮像処理部１６ｇと、画像処理部１６ｈと、表示制御部１６ｉとを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、標準分光出力取得部１６ａと、標準波長特定部１６ｂと、分光出力取得部１６ｃと、波長特定部１６ｄと、波長帯域選択処理部１６ｅと、光源制御部１６ｆと、撮像処理部１６ｇと、画像処理部１６ｈと、表示制御部１６ｉとにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0030】

標準分光出力取得部１６ａは、長期の期間における所定の時刻で分光部１３ａを制御して検査台６０の環境光の計測を行い、分光部１３ａから出力される分光データを取得し、標準分光データ１５ａとして記憶する処理部である。標準分光出力取得部１６ａは、例えば朝、夕方、夜の時間帯で標準分光データ１５ａの取得を行う。

【0031】

標準波長特定部１６ｂは、標準分光出力取得部１６ａで取得した各時間帯の標準分光データ１５ａから全ての時間帯において光の強度が所定の閾値以下となる標準波長帯域を特定する処理部である。

【0032】

分光出力取得部１６ｃは、所定の時刻において分光部１３ａを制御して検査台６０の環境光の計測を行い、分光部１３ａから出力される分光データを取得し、分光データ１５ｂとして記憶する処理部である。波長特定部１６ｄは、分光出力取得部１６ｃで取得した所定の時刻における分光データ１５ｂから、該時刻における波長帯域を特定する処理部である。

【0033】

波長帯域選択処理部１６ｅは、標準波長特定部１６ｂで特定された全時間帯において光の強度が所定の閾値以下となる標準波長帯域と、波長特定部１６ｄで特定された所定の時刻において光の強度が所定の閾値以下となる波長帯域とを比較し、撮像に適した波長帯域の選択処理を行う。

【0034】

例えば、その時刻における波長帯域Ｔの強度Ｔ１が標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１よりも小さい場合（Ｔ１＜Ｓ１）には、波長帯域Ｔを選択処理する。一方、波長帯域Ｔの強度Ｔ１が標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１以上である場合（Ｔ１≧Ｓ１）には、標準波長帯域Ｓを選択処理する。また、波長帯域Ｔの強度Ｔ１と標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１に差がない場合には、標準波長帯域Ｓを選択処理することもできる。

【0035】

光源制御部１６ｆは、検査台６０に載置された物体５０を撮像するために、光源装置１４の白色光源１４ａをオン／オフ制御を行う制御部である。光源装置１４のフィルタ１４ｂは、波長帯域選択処理部１６ｅで選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタである。かかるフィルタ１４ｂは、操作者が複数のフィルタの中から該波長帯域に適合するものを選択して設置する。

【0036】

撮像処理部１６ｇは、光源装置１４から光が照射された後に、検査台６０に載置された物体５０を撮像部１３ｂにより撮像させるよう制御する処理部である。フィルタ１３ｃは、波長帯域選択処理部１６ｅで選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタである。かかるフィルタ１３ｃは、操作者が複数のフィルタの中から該波長帯域に適合するものを選択して設置する。

【0037】

画像処理部１６ｈは、物体５０を可視化して表示するための画像処理を行う処理部であり、（１）ノイズ除去、（２）微分処理、（３）輝度勾配の算定、（４）閾値処理などを行う。（１）ノイズ除去においては、公知の積分処理、平滑化処理などを行う。（２）微分処理においては、例えばＸ方向及びＹ方向のＳＯＢＥＬフィルタを用いることができる。（３）輝度勾配の算定においては、Ｘ方向の微分画像及びＹ方向の微分画像の画素値を用いて輝度勾配を求めることができる。

【0038】

なお、各画素の輝度勾配を求める際には、単にＸ方向の微分画像の画素値ｘとＹ方向の対応する位置の画素値ｙの平均値などを用いることができる。表示制御部１６ｉは、画像処理部１６ｈで処理された画像を表示部１１に表示制御する処理部である。

【0039】

＜標準波長帯域の特定の概要＞
次に、物体検査装置１０の標準波長帯域の特定についての概要を説明する。図３は、標準波長帯域の特定についての概要を示す図である。図３に示すように、物体検査システムは、事前に光源装置１４から照射する光の波長を特定する処理を行う。

【0040】

具体的には、検査台６０の上部には、分光部１３ａが設けられており、この分光部１３ａが検査台６０上の環境光（太陽光及び照明光を含む）を分光し、波長毎の強度を物体検査装置１０に通知する（Ｓ１０）。そして、物体検査装置１０は、複数の時間帯における環境光の波長毎の強度をそれぞれ通知されたならば、全ての時間帯で強度が所定の閾値以下となる波長を含む標準波長帯域を特定する（Ｓ１１）。

【0041】

このようにして、事前に長期の期間において全ての時間帯で光の強度が所定の閾値以下である標準波長帯域を特定する。例えば、朝、夕方、夜のそれぞれ所定時刻における環境光の波長毎の強度を用いて全ての時間帯で強度が所定の閾値以下となる標準波長帯域を特定することになる。

【0042】

＜標準波長帯域の特定について＞
次に、図３に示した物体検査装置１０による標準波長帯域の特定について説明する。図４は、図３に示した物体検査装置１０による標準波長帯域の特定を説明するための説明図である。ここでは、長期の期間として朝、夕方、夜の３回計測する例を示している。図４に示すように、物体検査装置１０は、標準分光出力取得部１６ａにおいて分光部１３ａの環境光の各波長の強度を取得する。環境光は、朝の時間帯では日光及び照明光となり、夕方の時間帯では日光及び照明光となり、夜の時間帯では照明光となる。ここで、照明光は、室内や工場等の室内灯の光であるものとする。

【0043】

そして、例えば朝、夕方及び夜の時間帯において計測を完了したならば、計測した全ての時間帯の各波長の強度が閾値以下である標準波長帯域を特定する。図４の例では、朝の時間帯、夕方の時間帯及び夜の時間帯の全ての時間帯で閾値よりも強度が低いのは波長がλ１よりも長い帯域となる。このため、標準波長特定部１６ｂは、光源装置１４から物体５０に照射する光の波長帯域を例えばλ１より長く、λ２より短い波長帯域に特定する。

【0044】

＜波長帯域の特定について＞
次に、所定の時刻における波長帯域の特定について説明する。図５は、図２に示した物体検査装置１０による波長帯域の特定を説明するための説明図である。図５に示すように、物体検査装置１０は、所定の時刻に分光出力取得部１６ｃにおいて分光部１３ａの環境光の各波長の強度を取得する。そして、取得した分光データ１５ｂに基づいて、所定の時刻における各波長の強度が閾値以下である波長帯域を特定する。図５では、波長がλ３より長くλ４よりも短い波長を特定する。なお、所定の時刻は、例えば毎正時である。

【0045】

物体検査装置１０は、波長帯域選択処理部１６ｅにおいて、標準波長特定部１６ｂで特定された長期の期間における全ての時間帯の各波長の強度が所定の閾値以下である標準波長帯域（ここでは、λ１よりも長いくλ２より短い波長帯域）と、波長特定部１６ｄで特定された所定の時刻における各波長の強度が閾値以下である波長帯域（ここでは、λ３より長くλ４より短い波長帯域）とを比較し、撮像に適した波長を選択処理する。

【0046】

例えば、その時刻における波長帯域Ｔの強度Ｔ１が標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１よりも小さい場合（Ｔ１＜Ｓ１）には、波長帯域Ｔを選択処理する。一方、波長帯域Ｔの強度Ｔ１が標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１以上である場合（Ｔ１≧Ｓ１）には、標準波長帯域Ｓを選択処理する。また、波長帯域Ｔの強度Ｔ１と標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１に差がない場合には、標準波長帯域Ｓを選択処理することもできる。

【0047】

＜物体検査装置１０の標準波長帯域を特定する処理手順＞
次に、物体検査装置１０による標準波長帯域の特定手順について説明する。図６は、図２に示した物体検査装置１０による標準波長帯域の特定手順を示すフローチャートである。図６に示すように、物体検査装置１０は、所定時刻になるまで待機する（ステップＳ１０１；Ｎｏ）。所定の時刻は、例えば朝ならば９時とする。

【0048】

物体検査装置１０は、所定時刻になったならば（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、分光部１３ａの分光出力を取得する（ステップＳ１０２）。その後、物体検査装置１０は、計測を終了しないならば（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行して、次の所定時刻が来るまで待機する。また、物体検査装置１０は、計測が終了したならば（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、全ての時間帯で強度が閾値以下となる標準波長帯域を特定し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。

【0049】

＜物体検査装置１０による表示制御手順＞
次に、物体検査装置１０による表示制御手順について説明する。図７は、図２に示した物体検査装置１０による表示制御手順を示すフローチャートである。

【0050】

図７に示すように、物体検査装置１０は、所定の時刻になるまで待機する（ステップＳ２０１；Ｎｏ）。そして、物体検査装置１０は、所定の時刻になったならば（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、分光出力取得部１６ｃにおいて所定時刻の分光部１３ａの環境光の各波長の強度を取得する（ステップＳ２０２）。

【0051】

そして、物体検査装置１０は、所定時刻において計測した各波長の強度が閾値以下である波長帯域を特定する（ステップＳ２０３）。その後、物体検査装置１０は、全ての時間帯の各波長の強度が閾値以下である標準波長帯域と、所定時刻の各波長の強度が閾値以下である波長帯域とを比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する（ステップＳ２０４）。そして、選択処理された波長帯域の光を透過し、この波長帯域以外を透過しないフィルタ１３ｃ及びフィルタ１４ｂを配設する（ステップＳ２０５）。

【0052】

物体検査装置１０は、光源装置１４の白色光源１４ａをオンにし、光を照射する（ステップＳ２０６）。かかる白色光には、様々な波長の光が含まれるが、フィルタ１４ｂにより特定の波長帯域（撮像に適した波長帯域）が透過され、かつ、この波長帯域以外が透過されない光が物体５０に照射される。

【0053】

物体検査装置１０は、物体５０に対して照射した光が選択処理された波長帯域及び強度であるかを確認するために分光部１３ａより分光出力を取得する（ステップＳ２０７）。その後、物体検査装置１０は、計測した分光出力が適正であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。具体的には、選択処理された波長帯域である場合には、適正であると判定される。

【0054】

そして、分光出力が適正でないと判定されたならば（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、エラー処理を行い（ステップＳ２０９）、処理を終了する。ここで、かかるエラー処理としては、例えば表示部１１に「白色光源エラー」等の文字を表示するか、エラーコードを表示することができる。

【0055】

これに対して、分光出力が適正であると判定されたならば（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、検査台６０に載置された物体５０の画像表示処理を行う（ステップＳ２１０）。なお、ここで画像表示処理とは、検査台６０に載置された物体５０の画像を取得し、取得した画像にノイズ除去、微分処理、輝度勾配の算定、閾値処理などの画像処理を行った後、処理済画像を表示部１１に表示制御する処理である。

【0056】

そして、物体検査装置１０は、検査が終了したか否かを判定する（ステップＳ２１１）。物体検査装置１０は、検査が終了していないと判定したならば（ステップＳ２１１；Ｎｏ）、ステップＳ２０１に移行する。また、検査が終了したと判定されたならば（ステップＳ２１１；Ｙｅｓ）、処理を終了する。

【0057】

＜特定波長帯域を用いた処理済画像＞
次に、特定波長帯域の光を用いた処理済画像の一例について説明する。図８は、可視光画像及び特定波長帯域の光を用いた処理済画像の一例を示す図である。図８（ａ）に示すように、可視光画像は、背景にある様々な物体も含む画像となる。これに対して、図８（ｂ）に示すように、撮像に適した波長帯域を選択処理し、選択処理された波長帯域の光を照射して撮像した画像は、背景部分が除去された物体５０を含む画像となる。

【0058】

上述してきたように、本実施形態１では、物体検査装置１０は、分光部１３ａにより所定の期間で環境光の計測を行い、全ての時間帯で光の強度が所定の閾値以下である標準波長帯域を特定する。さらに所定の時刻において分光部１３ａにより環境光の計測を行い、所定の時刻における光の強度が所定の閾値以下である波長帯域を特定し、特定された２つの波長帯域を比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する。そして、物体検査装置１０は、特定の波長帯域（撮像に適した波長帯域）の光が透過され、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタ１４ｂを介して特定の波長帯域（撮像に適した波長帯域）の光を物体５０に照射し、物体５０から反射した光を、特定の波長帯域（撮像に適した波長帯域）の光を透過させ、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタ１３ｃを介して撮像部１３ｂで撮像することにより、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の変化の影響を効率良く低減することができる。

【0059】

なお、上記実施形態１では、所定の時刻になったか否かに基づいて波長帯域の特定を行っていたが、検査台６０に照度センサ等を配設し、照度センサの計測値が所定の閾値以上変化を生じた場合に、環境光の計測を行い波長帯域の特定を行ってもよい。

【0060】

また、上記実施形態１では、ある時刻における波長帯域Ｔの強度Ｔ１と標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１とを比較して波長帯域を選択処理する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、波長帯域Ｔの強度Ｔ１と標準波長帯域Ｓの強度Ｓ１の関係を考慮することなく、波長帯域を選択処理することもできる。ある時刻以降に強度の変化が考えにくい場合には強度とは無関係に標準波長帯域Ｓを選択処理することもできる。

【0061】

［実施形態２］
ところで、上記実施形態１では、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタはあらかじめ操作者が設置しておき、白色光源１４ａから選択処理された波長帯域の光を照射し、撮像部１３ｂにおいて選択処理された波長帯域の光を撮像する場合について説明したが、本実施形態２では、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚のフィルタを撮像装置２３及び光源装置２４に備え、フィルタを制御部で自動選択する場合について説明する。なお、実施形態１と同様の部位については、同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

【0062】

＜物体検査システムの概要＞
次に、本実施形態２に係る物体検査システムの概要について説明する。図９は、実施形態２に係る物体検査システムの概要を示す図である。ここでは、物体検査装置２０は、全ての時間帯で光の強度が所定の閾値以下となる標準波長帯域を特定できていることとする。

【0063】

図９に示すように、物体検査装置２０は、物体５０と撮像部１３ｂとの間に可変フィルタ２３ａを配設する。かかる可変フィルタ２３ａは、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚のフィルタからなる。また、物体５０と白色光源１４ａとの間に可変フィルタ２４ａを配設する。かかる可変フィルタ２４ａは、可変フィルタ２３ａと同様に、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚のフィルタからなる。

【0064】

そして、物体検査装置２０は、所定の時刻になったならば、分光部１３ａが検査台６０上の環境光を分光し、波長毎の強度を物体検査装置２０に通知する（Ｓ２０）。そして、物体検査装置２０は、所定の時刻における環境光の波長毎の強度を通知されたならば、その時刻において強度が所定の閾値以下である波長帯域を特定する（Ｓ２１）。その後、物体検査装置２０は、全ての時間帯において強度が所定の閾値以下である標準波長帯域と、その時刻において強度が所定の閾値以下である波長帯域を比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する（Ｓ２２）。

【0065】

その後、物体検査装置２０は、波長帯域が選択処理されたならば、可変フィルタ２３ａ及び２４ａの選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタを選択する（Ｓ２３）。そして、物体検査装置２０は、光源装置２４の白色光源１４ａにより発光された光のうち可変フィルタ２４ａを透過した光を物体５０に照射する（Ｓ２４）。物体検査装置２０は、物体５０から反射した光を、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタが選択された可変フィルタ２３ａを介して撮像部１３ｂで画像を撮像する（Ｓ２５）。

【0066】

そして、物体検査装置２０は、撮像部１３ｂにより撮像された画像に対して画像処理を行う（Ｓ２６）。具体的には、かかる画像をｘ方向、ｙ方向に微分処理して輝度勾配を求め、この輝度勾配が所定の閾値未満の画素の画素値を所定値（例えば、「０」）にして、該画素の輝度勾配が存在しないようにする。かかる画像処理を行った画像を表示部１１に表示制御する（Ｓ２７）。

【0067】

＜物体検査装置２０の構成＞
次に、図９に示した物体検査装置２０の構成について説明する。図１０は、図９に示した物体検査装置２０の構成を示す機能ブロック図である。図１０に示すように、物体検査装置２０は、記憶部１５及び制御部２６を有し、表示部１１、入力部１２、撮像装置２３及び光源装置２４が接続されている。

【0068】

撮像装置２３は、分光部１３ａと、撮像部１３ｂと、可変フィルタ２３ａとを有する。可変フィルタ２３ａは、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚の光学フィルタから構成され、円形又は直線の光学フィルタを保持する金具に光学フィルタを装着し、金具をモータ等で動かすことによって、透過させる光の波長帯域を可変する。

【0069】

光源装置２４は、白色光源１４ａと、可変フィルタ２４ａとを有する。可変フィルタ２４ａは、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚の光学フィルタから構成され、円形又は直線の光学フィルタを保持する金具に光学フィルタを装着し、金具をモータ等で動かすことによって、透過させる光の波長帯域を可変する。

【0070】

制御部２６は、物体検査装置２０の全体を制御する制御部であり、標準分光出力取得部１６ａと、標準波長特定部１６ｂと、分光出力取得部１６ｃと、波長特定部１６ｄと、波長帯域選択処理部１６ｅと光源制御部１６ｆと、撮像処理部１６ｇと、画像処理部１６ｈと、表示制御部１６ｉと、フィルタ選択処理部２６ａとを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、標準分光出力取得部１６ａと、標準波長特定部１６ｂと、分光出力取得部１６ｃと、波長特定部１６ｄと、波長帯域選択処理部１６ｅと光源制御部１６ｆと、撮像処理部１６ｇと、画像処理部１６ｈと、表示制御部１６ｉと、フィルタ選択処理部２６ａとにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0071】

フィルタ選択処理部２６ａは、波長帯域選択処理部１６ｅで選択処理された光の波長帯域に対応して、可変フィルタ２３ａ及び可変フィルタ２４ａに配設されている複数枚の光学フィルタから選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタを選択する処理をする。具体的には、波長帯域選択処理部１６ｅで光の波長帯域が選択処理されたならば、その波長帯域の光を透過させ、かつ、この波長帯域以外の光を透過させないフィルタを選択する信号を撮像装置２３の可変フィルタ２３ａと、光源装置２４の可変フィルタ２４ａに通知する。

【0072】

＜物体検査装置２０による表示制御手順＞
次に、物体検査装置２０により表示制御手順について説明する。図１１は、図１０に示した物体検査装置２０による表示制御手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、物体検査装置２０は、所定の時刻になるまで待機する（ステップＳ４０１；Ｎｏ）。そして、物体検査装置２０は、所定の時刻になったならば（ステップＳ４０１；Ｙｅｓ）、分光出力取得部１６ｃにおいて所定時刻の分光部１３ａの環境光の各波長の強度を取得する（ステップＳ４０２）。そして、物体検査装置２０は、所定時刻において計測した各波長の強度が閾値以下である波長帯域を特定する（ステップＳ４０３）。その後、物体検査装置２０は、全ての時間帯の各波長の強度が閾値以下である標準波長帯域と、所定時刻の各波長の強度が閾値以下である波長帯域とを比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する（ステップＳ４０４）。

【0073】

物体検査装置２０は、光源装置２４の可変フィルタ２４ａについて波長帯域選択処理部１６ｅで選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタを選択する（ステップＳ４０５）。そして、物体検査装置２０は、撮像装置２３の可変フィルタ２３ａについて波長帯域選択処理部１６ｅで選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタを選択する（ステップＳ４０６）。その後、物体検査装置２０は、光源装置１４の白色光源１４ａをオンにし、光を照射する（ステップＳ４０７）。かかる白色光には、様々な波長の光が含まれるが、可変フィルタ２４ａにより選択処理された波長帯域が透過され、かつ、この波長帯域以外が透過されない光が物体５０に照射される。

【0074】

物体検査装置２０は、物体５０に対して照射した光が選択処理された波長帯域及び強度であるかを確認するために分光部１３ａより分光出力を取得する（ステップＳ４０８）。その後、物体検査装置２０は、計測した分光出力が適正であるか否かを判定する。具体的には、特定の波長帯域である場合には、適正であると判定される。

【0075】

そして、分光出力が適正でないと判定されたならば（ステップＳ４０９；Ｎｏ）、エラー処理を行い（ステップＳ４１０）、処理を終了する。ここで、かかるエラー処理としては、例えば表示部１１に「白色光源エラー」等の文字を表示するか、エラーコードを表示することができる。

【0076】

これに対して、分光出力が適正であると判定されたならば（ステップＳ４０９；Ｙｅｓ）、検査台６０に載置された物体５０の画像表示処理を行う（ステップＳ４１１）。なお、ここで画像表示処理とは、検査台６０に載置された物体５０の画像を取得し、取得した画像にノイズ除去、微分処理、輝度勾配の算定、閾値処理などの画像処理を行った後、処理済画像を表示部１１に表示制御する処理である。

【0077】

そして、物体検査装置２０は、検査が終了したか否かを判定する。物体検査装置２０は、検査が終了していないと判定したならば（ステップＳ４１２；Ｎｏ）、ステップＳ４０１に移行する。また、検査が終了したと判定されたならば（ステップＳ４１２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

【0078】

このように、本実施形態２では、物体検査装置２０は、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚のフィルタから構成される可変フィルタ２３ａ及び２４ａを撮像装置２３及び光源装置２４に配設し、この可変フィルタ２３ａ及び２４ａを制御部で選択することにより、波長帯域選択処理部１６ｅで選択処理された波長帯域の光を照射し、撮像部１３ｂにおいて選択処理された波長帯域の光を撮像するように構成したため、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の変化の影響を効率良く低減することができる。

【0079】

［実施形態３］
ところで、上記実施形態１及び２では、検査台６０の全面に特定の波長帯域の光を照射する場合について説明したが、本実施形態３では、複数のスポット白色光源及び複数の可変フィルタを用いて、検査台６０の特定の場所の物体５０を表示する場合について説明する。なお、実施形態１及び２と同様の部位については、同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

【0080】

＜物体検査システムの概要＞
次に、本実施形態３に係る物体検査システムの概要について説明する。図１２は、実施形態３に係る物体検査システムの概要を示す図である。ここでは、物体検査装置３０は、全ての時間帯で光の強度が所定の閾値以下となる標準波長帯域を特定できていることとする。

【0081】

図１２に示すように、物体検査装置３０は、物体５０に局所的に光を照射するためにスポット白色光源３７ａ、３７ｂ及び３７ｃ（以下、「スポット白色光源３７」と総称する場合がある）を配設する。また、物体５０とスポット白色光源３７との間に可変フィルタ３８ａ、３８ｂ及び３８ｃ（以下、「可変フィルタ３８」と総称する場合がある）を配設する。かかる可変フィルタ３８は、特定の波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させない複数枚のフィルタからなる。ここで、スポット白色光源３７は、白色光源１４ａの光照射方向に光の照射方向を絞るレンズ、又は、光の照射方向を絞るフィルタが設置された白色光源である。

【0082】

そして、物体検査装置３０は、所定の時刻になったならば、分光部１３ａが検査台６０上の環境光を分光し、波長毎の強度を物体検査装置３０に通知する（Ｓ３０）。そして、物体検査装置３０は、所定の時刻における環境光の波長毎の強度を通知されたならば、その時刻において強度が所定の閾値以下である波長帯域を特定する（Ｓ３１）。その後、物体検査装置３０は、全ての時間帯において強度が所定の閾値以下である標準波長帯域と、その時刻において強度が所定の閾値以下である波長帯域を比較し、撮像に適した波長帯域を選択処理する（Ｓ３２）。

【0083】

その後、物体検査装置３０は、波長帯域が特定されたならば、可変フィルタ３８の複数枚あるフィルタのうち、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタを選択する（Ｓ３３）。その後、物体検査装置３０は、光源装置３４のスポット白色光源３７により発光された光のうち可変フィルタ３８を透過した光を物体５０に照射する（Ｓ３４）。物体検査装置３０は、物体５０から反射した光を、選択処理された波長帯域の光を透過させ、かつ、該波長帯域以外の光を透過させないフィルタが選択された可変フィルタ２３ａを介して撮像部１３ｂで画像を撮像する（Ｓ３５）。

【0084】

そして、物体検査装置３０は、撮像部１３ｂにより撮像された画像に対して画像処理を行う（Ｓ３６）。具体的には、かかる画像をｘ方向、ｙ方向に微分処理して輝度勾配を求め、この輝度勾配が所定の閾値未満の画素の画素値を所定値（例えば、「０」）にして、該画素の輝度勾配が存在しないようにする。かかる画像処理を行った画像を表示部１１に表示制御する（Ｓ３７）。

【0085】

＜物体検査装置３０の構成＞
次に、物体検査装置３０の構成について説明する。図１３は、図１２に示した物体検査装置３０の構成を示す機能ブロック図である。図１３に示すように、物体検査装置３０は、記憶部１５及び制御部２６を有し、表示部１１、入力部１２、撮像装置２３及び光源装置３４が接続されている。

【0086】

光源装置３４は、複数のスポット白色光源３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、複数の可変フィルタ３８ａ、３８ｂ及び３８ｃとを有する。スポット白色光源３７は、光の照射する領域を光学レンズ等で限定した白色光源である。また、可変フィルタ３８は、実施形態２の光源装置２４の可変フィルタ２４ａと同様のフィルタである。

【0087】

なお、物体検査装置３０の処理手順については、物体検査装置２０の処理手順と同等であるので詳細な説明は省略する。

【0088】

このように、本実施形態３では、物体検査装置３０は、複数のスポット白色光源３７を配設し、物体５０とスポット白色光源３７の間に配設された可変フィルタ３８により検査台６０に局所的に置かれた物体５０を特定の波長帯域の光を照射し、撮像部１３ｂにおいて特定の波長帯域の光を撮像するように構成したため、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の影響を効率良く低減することができる。

【0089】

なお、上記実施形態３では、光源装置３４は、スポット白色光源３７が３つの場合について説明したが、これに限定されるわけではない。また、光源装置３４は、１つの白色光源を用いて、光の照射方向に、光の照射方向を絞り、その方向が可変であるレンズ、又は、フィルタを設置して実現してもよい。

【0090】

上記の各実施形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明に係る物体検査システム及び表示制御方法は、工場などで物体の検査を行う場合に、環境光の変化の影響を効率良く低減する場合に適している。

【符号の説明】

【0092】

１０、２０、３０ 物体検査装置
１１ 表示部
１２ 入力部
１３、２３ 撮像装置
１３ａ 分光部
１３ｂ 撮像部
１３ｃ フィルタ
１４、２４、３４ 光源装置
１４ａ 白色光源
１４ｂ フィルタ
１５ 記憶部
１５ａ 標準分光データ
１５ｂ 分光データ
１５ｃ 画像データ
１６ 制御部
１６ａ 標準分光出力取得部
１６ｂ 標準波長特定部
１６ｃ 分光出力取得部
１６ｄ 波長特定部
１６ｅ 波長帯域選択処理部
１６ｆ 光源制御部
１６ｇ 撮像処理部
１６ｈ 画像処理部
１６ｉ 表示制御部
２３ａ、２４ａ 可変フィルタ
２６ 制御部
２６ａ フィルタ選択処理部
３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ スポット白色光源
３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ 可変フィルタ
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ 物体
６０ 検査台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】