特許 7105143 撮像システムにおける高速可変焦点距離可変音響式屈折率分布型レンズの動作の安定化

(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】

(24)【登録日】2022-07-13

(45)【発行日】2022-07-22

(54)【発明の名称】撮像システムにおける高速可変焦点距離可変音響式屈折率分布型レンズの動作の安定化

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20220714BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 Z

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018157445

(22)【出願日】2018-08-24

(65)【公開番号】P2019049543

(43)【公開日】2019-03-28

【審査請求日】2021-07-07

(31)【優先権主張番号】15/696,680

(32)【優先日】2017-09-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】アイゼア フェアクセン

(72)【発明者】

【氏名】ポール ジェラード グラドニック

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１１８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第９７３６３５５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－４９２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変音響式屈折率分布型（ＴＡＧ）レンズ、ＴＡＧレンズ制御部、カメラ、露光時間制御部を備える撮像システムを操作し、前記ＴＡＧレンズを所望の撮像動作状態に確立又は維持する方法であって、
複数の撮像駆動モード期間中に標準撮像駆動制御設定を用いて前記ＴＡＧレンズを制御することと、
前記撮像駆動モード期間とは異なる複数の調整適応駆動モード期間中に調整適応駆動制御設定を用いて前記ＴＡＧレンズを制御することとを含み、
前記撮像駆動モード期間の各インスタンスでは、前記標準撮像駆動制御設定に従って前記ＴＡＧレンズを操作する間に取得された画像データが提供され、
前記標準撮像駆動制御設定は、標準撮像駆動電圧と標準撮像駆動持続時間を含み、前記ＴＡＧレンズの標準撮像状態を成立させるように構成され、
前記調整適応駆動制御設定は、前記ＴＡＧレンズの前記標準撮像状態と前記ＴＡＧレンズの現在の動作状態との差分を示すＴＡＧレンズ監視信号に基づき、異なるそれぞれの調整適応駆動モード期間に対して、異なるそれぞれのＴＡＧレンズ調整駆動電圧と異なるそれぞれのＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定するように構成される方法。

【請求項2】

前記撮像駆動モード期間と前記調整適応駆動モード期間は、所定のシーケンスで点在している、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記所定のシーケンスは、前記撮像駆動モード期間と前記調整適応駆動モード期間とを交互に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記監視信号は、前記ＴＡＧレンズの動作共振周波数を監視する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記監視信号は、前記ＴＡＧレンズの動作温度を監視する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ＴＡＧレンズの前記標準撮像状態は、前記ＴＡＧレンズの最大指定環境動作温度、又は前記撮像システムの最大指定環境動作温度よりも高い前記ＴＡＧレンズの動作温度を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記ＴＡＧレンズは環境への放熱を低減するために絶縁されている、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記調整適応駆動制御設定は、それぞれの調整適応駆動モード期間の少なくとも一部に対して、前記標準撮像駆動電圧より大きいそれぞれのＴＡＧレンズ調整駆動電圧を決定するように構成されている、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記ＴＡＧレンズは、前記ＴＡＧレンズに熱エネルギー量を入力するヒータを含み、前記熱エネルギー量は、前記複数の調整適応駆動モード期間の少なくとも一部の間ほぼ固定されている、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記熱エネルギー量は、動作の全ての時間において名目上一定である、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記撮像システムは、前記ＴＡＧレンズの標準撮像共振周波数の周期内のそれぞれの位相タイミングにそれぞれのＺ高さ（合焦距離）を関連付けるＺ高さ（合焦距離）較正データを含み、前記較正データは、前記標準撮像駆動制御設定による前記ＴＡＧレンズの動作に対応する、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記方法は、
前記調整適応駆動モード期間中に観察画像を取得し、取得した前記観察画像を前記撮像システムのユーザインターフェースに表示することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記方法は、
前記調整適応駆動モード期間中に画像を取得しないこと、又は、
前記調整適応駆動モード期間中に取得された画像の出力を抑制することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記方法は、
前記ＴＡＧレンズの前記標準撮像状態と、前記ＴＡＧレンズの前記現在の動作状態との差分が閾値を超える場合に、前記標準撮像駆動制御設定を用いた前記ＴＡＧレンズの制御から前記調整適応駆動制御設定を用いた前記ＴＡＧレンズの制御へ移行することと、
前記差分が前記閾値を超えない場合に、前記標準撮像駆動制御設定を用いた前記ＴＡＧレンズの制御を続けることと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

撮像システムであって、
カメラと、
前記カメラによる画像データの取得を制御するように構成された露光時間制御部と、
可変音響式屈折率分布型（ＴＡＧ）レンズと、
ＴＡＧレンズ制御部と、を含み、
前記ＴＡＧレンズ制御部は、動作中に、
複数の撮像駆動モード期間中に標準撮像駆動制御設定を用いて前記ＴＡＧレンズを制御し、
前記撮像駆動モード期間とは異なる複数の調整適応駆動モード期間中に調整適応駆動制御設定を用いて前記ＴＡＧレンズを制御し、
前記撮像駆動モード期間の各インスタンスでは、前記標準撮像駆動制御設定に従って前記ＴＡＧレンズを操作する間に取得された画像データが提供され、
前記標準撮像駆動制御設定は、標準撮像駆動電圧と標準撮像駆動持続時間を含み、前記ＴＡＧレンズの標準撮像状態を成立させるように構成され、
前記調整適応駆動制御設定は、前記ＴＡＧレンズの前記標準撮像状態と前記ＴＡＧレンズの現在の動作状態との差分を示すＴＡＧレンズ監視信号に基づき、異なるそれぞれの調整適応駆動モード期間に対して、異なるそれぞれのＴＡＧレンズ調整駆動電圧と異なるそれぞれのＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定するように構成される、撮像システム。

【請求項16】

前記露光時間制御部は、前記撮像システムのストロボ光源を制御してそれぞれの制御された時間にストロボを行う回路を含む、請求項１５に記載の撮像システム。

【請求項17】

前記撮像システムは、前記ＴＡＧレンズの標準撮像共振周波数の周期内のそれぞれの位相タイミングにそれぞれのＺ高さ（合焦距離）を関連付けるＺ高さ（合焦距離）較正データをさらに含み、前記較正データは、前記標準撮像駆動制御設定による前記ＴＡＧレンズの動作に対応し、
前記露光時間制御部は、前記撮像システムの前記ストロボ光源を制御し、前記標準撮像共振周波数の周期内のそれぞれの位相タイミングに対応するそれぞれの制御された時間にストロボを行う、請求項１６に記載の撮像システム。

【請求項18】

前記露光時間制御部は、カメラシャッタを制御して、それぞれの制御された時間に画像信号を取得する回路を含む、請求項１５に記載の撮像システム。

【請求項19】

前記ＴＡＧレンズに熱エネルギー量を入力するヒータを含み、前記熱エネルギー量は、前記複数の調整適応駆動モード期間の少なくとも一部の間ほぼ固定されている、請求項１５に記載の撮像システム。

【請求項20】

前記露光時間制御部は、前記調整適応駆動モード期間中の画像露光を防止し、又は、
前記撮像システムは、前記調整適応駆動モード期間中に前記カメラにより取得された画像データの画像表示を抑制する、請求項１５に記載の撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、（例えば、マシンビジョン検査システムにおける）高速可変焦点距離レンズを使用する精密計測に関し、より詳細には、撮像システムにおける高速可変焦点距離レンズの動作の監視及び安定化に関する。

【背景技術】

【0002】

精密マシンビジョン検査システム（又は略して「ビジョンシステム」）のような精密非接触計測システムは、物体の精密な寸法測定値を取得すると共に他の様々な物体の特徴を検査するために使用でき、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（ｔｒａｖｅｒｓａｌ）及び検査を可能とするために移動する精密ステージと、を含み得る。例示的な従来技術のシステムは、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、及び、１９９６年９月に発表されたＱＶＰＡＫ ３Ｄ ＣＮＣ画像測定機動作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、小型又は比較的大型のワークピースの検査画像を提供するようにステージを移動させる。

【0003】

汎用の精密マシンビジョン検査システムは一般に、自動ビデオ検査を行うようにプログラム可能である。このようなシステムは通常、「非専門家」のオペレータが動作及びプログラミングを実行できるように、ＧＵＩ機能及び既定の画像解析「ビデオツール」を含む。例えば米国特許第６，５４２，１８０号は、様々なビデオツールの使用を含む自動ビデオ検査を利用したビジョンシステムを教示している。

【0004】

マルチレンズ可変焦点距離（ＶＦＬ）光学システムは、表面高さの観察や精密測定に用いられる撮像システムに採用されてもよい。撮像システムは、例えば、米国特許第９１４３６７４号に開示される、顕微鏡システム及び／又は精密マシンビジョン検査システムに含まれていてもよい。簡単に言えば、ＶＦＬレンズは、複数の焦点距離で、それぞれ複数の画像を取得することができる。ＶＦＬレンズの一つとして、可変音響式屈折率分布型（「ＴＡＧ」）レンズが知られている。ＴＡＧレンズは流体媒質中の音波を用いてレンズ作用を作り出す高速ＶＦＬレンズである。音波は、流体媒質を取り囲む圧電チューブに共振周波数の電界を印加して生成してもよい。音波は、レンズの屈折力、及び焦点距離又は合焦位置を変調するレンズの流体において、密度と屈折率プロファイルの経時変化を作り出す。ＴＡＧレンズは、最大数百ｋＨｚの共振周波数で、つまり高速で、ある範囲の焦点距離を周期的に掃引することができる。レンズの詳細に関しては、「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）という記事の教示を参照してもよい。可変音響式屈折率分布型レンズと、それに関連する制御型信号発生器は、例えば、ニュージャージー州プリンストンのＴＡＧ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｉｎｃ．により市販されている。例えば、モデルＴＬ２．Ｂ．ｘｘｘシリーズのレンズは、約６００ｋＨｚまでの変調が可能である。

【0005】

本発明の様々な実施形態は、ＴＡＧレンズをＶＦＬレンズとして組み込んだ撮像システムの動作の改善に関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

下記の概要では、後述の「詳細な説明」においてさらに詳しく説明する概念を選別し、簡略化した形で紹介する。概要は、請求項に記載された主題の重要な特徴を特定し、あるいは請求項に記載された主題の範囲を規定することを目的として作成されたものではない。

【0007】

ＴＡＧレンズを使用する撮像システムは、例えば、特定の共振周波数で特定の駆動振幅を使用しながら、較正用の既知の動作条件を使用して、共振サイクル中の位相タイミングに応じ、レンズの焦点距離又は位置に対して較正を行うことができる。較正中、安定した環境条件を提供することで、較正データ取得中に所望の動作条件を確実に安定化してもよい。較正後、特定の位相タイミングを用いて露光したとき、最良合焦画像を生成する表面に対して、較正データを使用して撮像システムに対する表面の焦点位置を示し、表面の位置や高さの測定を可能にしてもよい。しかしながら、動作中において、ＴＡＧレンズの動作条件は、様々な要因により不整合を起こし、較正に用いられる動作条件と正確に一致しない可能性がある。これにより生じ得る測定誤差は小さいが、無視できるほどのものではない。ＴＡＧレンズの共振周波数は、例えば、レンズ温度に応じて僅かに変化することが知られている。これは、駆動信号に対するレンズの電気機械的応答性の変化を反映している。さらに、レンズ流体の温度変化により、基準屈折率が変化することも知られている。レンズの電気機械的応答性及び／又は流体特性の変化は、必然的に駆動信号に対するレンズの屈折力（又は焦点距離）応答性を変化させ、前述の測定誤差をもたらす。つまり、ＴＡＧレンズの動作（例えば、レンズの動作温度を含む）の安定化を促進し、引いてはＴＡＧレンズを含む撮像システムの動作を安定化し、前述の測定誤差の抑制や防止を可能にする必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

例示の実施形態によると、可変音響式屈折率分布型（ＴＡＧ）レンズ、ＴＡＧレンズ制御部、カメラ、露光時間制御部を含む撮像システムを操作し、ＴＡＧレンズを所望（標準）の撮像動作状態に確立又は維持する方法が提供される。方法は、一般的に二つのステップを含む。第１のステップにおいて、ＴＡＧレンズは、複数の撮像駆動モード期間中に標準撮像駆動制御設定を用いて制御される。撮像駆動モード期間の各インスタンスでは、標準撮像駆動制御設定に従ってＴＡＧレンズを操作する間に取得された画像データが提供される。標準撮像駆動制御設定は、標準撮像駆動電圧と標準撮像駆動持続時間とを含み、ＴＡＧレンズの標準撮像状態（例えば、較正データの基準として用いられる条件に対応する状態）を成立させるように構成される。第２のステップにおいて、ＴＡＧレンズは、撮像駆動モード期間とは異なる複数の調整適応駆動モード期間中に調整適応駆動制御設定を用いて制御される。調整適応駆動制御設定は、ＴＡＧレンズの標準撮像状態と、ＴＡＧレンズの現在の動作状態との差分を示すＴＡＧレンズ監視信号に基づき、それぞれ異なる調整適応駆動モード期間に対して、それぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧とそれぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定するように構成される。

【0009】

さらなる実施例によると、カメラと、カメラによる画像データ取得を制御するように構成された露光時間制御部と、可変音響式屈折率分布型（ＴＡＧ）レンズと、ＴＡＧレンズ制御部とを含む撮像システムが提供される。ＴＡＧレンズ制御部は、前述したように、複数の撮像駆動モード期間中に標準撮像駆動制御設定を用いてＴＡＧレンズを制御し、撮像駆動モード期間とは異なる複数の調整適応駆動モード期間中に調整適応駆動制御設定を用いてＴＡＧレンズを制御するように構成される。

【0010】

従って、様々な実施形態による方法及び撮像システムは、現在進行中の動作において、ＴＡＧレンズの動作の監視及び安定化を行い、引いては、ＴＡＧレンズを組み込んだ撮像システムの動作を安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】汎用精密マシンビジョン検査システムの様々な典型的な構成要素を示す図である。

【図2】本明細書の開示する特徴を含む、図１と類似する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構成要素部を示すブロック図である。

【図3】マシンビジョン検査システムなどの精密非接触計測システムに適合され、本明細書の開示する原理に従って動作し得る撮像システムの概略図である。

【図4】様々な動作温度におけるＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズの共振周波数を示すグラフである。

【図5】ＴＡＧレンズを含む撮像システムの動作の一例を説明するタイミングチャートである。

【図6】ＴＡＧレンズを含む撮像システムの動作ルーチンの実施の一例を説明するフロー図である。

【図7】ＴＡＧレンズを含む撮像システムの動作ルーチンの実施の他の例を説明するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本明細書に記載の方法に従い、撮像システムとして使用可能である例示的なマシンビジョン検査システム１０を示すブロック図である。マシンビジョン検査システム１０は、データや制御信号のやりとりを行う画像測定機１２を含み、制御コンピュータシステム１４に操作可能に接続される。制御コンピュータシステム１４はさらに、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に操作可能に接続され、データや制御信号のやりとりを行う。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の動作に対する制御及び／又はプログラミングに適するユーザインターフェースを表示してもよい。さらなる実施例において、タッチスクリーンタブレットなどを、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、マウス２６のうちのいずれか又は全ての機能の代替として、及び／又はこれらの機能を冗長的に提供するものとして活用してもよい。

【0013】

当業者であれば、制御コンピュータシステム１４を、一般的に、任意の演算システム又は演算デバイスにより構成してもよいことを理解するであろう。適切な演算システムや演算デバイスとしては、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上記のいずれかを含む分散コンピューティング環境などが挙げられる。演算システム又は演算デバイスは、ソフトウェアを実行して本明細書に記載の機能を実施する一つ以上のプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは、汎用又は特殊目的のプログラマブル・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・ロジックデバイス（ＰＬＤ）、又は上記のデバイスの組み合わせを含む。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリなど、又はこのようなコンポーネントの組み合わせのメモリに格納されてもよい。ソフトウェアは、光学系ディスク、フラッシュメモリデバイス、又はその他任意の種類のデータ格納用の不揮発性記憶媒体など、一つ以上の記憶デバイスに格納されてもよい。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一つ以上のプログラムモジュールを含んでいてもよい。分散コンピューティング環境では、複数の演算システム又は演算デバイスに渡ってプログラムモジュールの機能を結合又は分散することができ、機能には、有線構成又は無線構成の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、移動型ワークピースステージ３２と、光学撮像システム３４とを含み、光学撮像システム３４はズームレンズ又は交換レンズを備えてもよい。ズームレンズ又は交換レンズは、一般的に、光学撮像システム３４により提供される画像に対して様々な倍率を付与する。マシンビジョン検査システム１０については、同出願人の米国特許第７４５４０５３号、第７３２４６８２号、第８１１１９０５号、第８１１１９３８号にも記載されている。

【0015】

図２は、本明細書に記載の特徴を含む、図１のマシンビジョン検査システムと類似するマシンビジョン検査システム１００の制御システム部１２０及びビジョン構成要素部２００を示すブロック図である。下記に詳細に説明するが、制御システム部１２０は、ビジョン構成要素部２００の制御に用いられる。ビジョン構成要素部２００は、光学アセンブリ部２０５、光源２２０、２３０、２４０、及び、中央透明部２１２を有するワークピースステージ２１０を含む。ワークピースステージ２１０は、ワークピース２０が位置決めされ得るステージの表面と略平行な平面内のｘ軸及びｙ軸に沿って制御可能に移動する。

【0016】

光学アセンブリ部２０５は、カメラシステム２６０、交換対物レンズ２５０、各種の例示的実施形態ではＴＡＧレンズである可変焦点距離（ＶＦＬ）レンズ２７０を含み、さらには、レンズ２８６、２８８を有するターレットレンズアセンブリ２８１を含んでいてもよい。あるいは、ターレットレンズアセンブリの代わりに、固定式又は手動式の交換変倍レンズ、又はズームレンズ構成などが含まれていてもよい。さらなる実施例において、各種のレンズが、光学アセンブリ部２０５の変倍レンズ部の一部として含まれていてもよい。さらなる実施例において、交換対物レンズ２５０は、変倍レンズ部の一部として含まれる固定倍率対物レンズ組（例えば、０．５倍、１倍、２倍又は２．５倍、５倍、１０倍、２０倍又は２５倍、５０倍、１００倍などの倍率に対応する対物レンズ組）から選ばれてもよい。

【0017】

光学アセンブリ部２０５は、制御可能モータ２９４を用いて、ｘ軸及びｙ軸と略直交するｚ軸に沿って制御可能に移動し、モータ２９４は、アクチュエータを駆動して光学アセンブリ部２０５をｚ軸に沿って移動させ、ワークピース２０の画像の焦点を変える。制御可能モータ２９４は、信号線２９６を介して入出力インターフェース１３０に接続される。下記により詳しく説明するが、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ２７０は、レンズ制御インターフェース１３４により信号線３３４'を介して制御されることで、レンズの合焦位置を周期的に変調してもよい。レンズ制御インターフェース１３４は、下記により詳しく説明するが、本明細書の開示する各種の原理によるレンズ駆動モード管理部１８０を含んでいてもよい。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を保持するトレイ又は固定具は、ワークピースステージ２１０上に載置される。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、それにより、交換対物レンズ２５０はワークピース２０上の位置の間、及び／又は複数のワークピース２０の間で移動する。

【0018】

透過照明光源２２０、落射照明光源２３０、斜め照明光源２４０（例えばリングライト）のうちの一つ以上は、それぞれ光源光２２２、２３２、及び／又は２４２を放射し、ワークピース２０を照明してもよい。落射照明光源２３０は、ミラー２９０を含む経路に沿って光源光２３２を放射してもよい。光源光は、ワークピース光２５５として反射又は透過される。撮像に用いられるワークピース光は交換対物レンズ２５０、ターレットレンズアセンブリ２８１、ＶＦＬレンズ２７０を通過し、カメラシステム２６０により集光される。ワークピース２０の画像は、カメラシステム２６０に捕捉され、信号線２６２を介して制御システム部１２０に出力される。光源２２０、２３０、２４０はそれぞれ、信号線又はバス２２１、２３１、２４１を介して制御システム部１２０に接続されてもよい。制御システム部１２０は、軸２８４に沿ってターレットレンズアセンブリ２８１を回転させ、信号線又はバス２８１'を介してターレットレンズを選択し、画像の倍率を変更してもよい。

【0019】

図２に示されているように、例示の実施例において、制御システム部１２０は、制御部１２５、入出力インターフェース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。それぞれの構成要素、並びに後述する追加構成要素は、一つ以上のデータ／制御バス、及び／又はアプリケーション・プログラミング・インターフェースにより、又は素子間の直接接続により、相互に接続されていてもよい。入出力インターフェース１３０は、撮像制御インターフェース１３１、移動制御インターフェース１３２、照明制御インターフェース１３３、レンズ制御インターフェース１３４を含む。図３に示されているルーチン及び／又は回路を備えるレンズ制御部３３４を参照して以降で詳細に説明する通り、レンズ制御インターフェース１３４は、本明細書に開示の原理に従ったＴＡＧレンズ２７０の駆動モードを制御するレンズ動作回路及び／又はルーチンを含むレンズ駆動モード管理部１８０を含んでいてもよい。一部の実施形態では、レンズ制御インターフェース１３４とレンズ制御部３３４は、統合されていてもよく、及び／又は、区別できなくともよい。移動制御インターフェース１３２は、位置制御素子１３２ａと速度／加速度制御素子１３２ｂを含んでいてもよいが、素子は、統合されていてもよく、及び／又は、区別できなくともよい。照明制御インターフェース１３３は、該当する場合には、マシンビジョン検査システム１００における対応の様々な光源に対して、例えば選択、パワー、オン／オフ切り替え、ストロボパルスタイミングを制御する照明制御素子１３３ａ、１３３ｎ、及び１３３ｆｌを含んでいてもよい。ストロボパルスタイミングを制御する照明制御素子は、一般的に、図３に示されている露光（ストロボ）時間制御部３９３に対応するが、詳細に関しては後述する。

【0020】

メモリ１４０は、画像ファイルメモリ部１４１と、エッジ検出メモリ部１４０ｅｄと、一つ以上のパートプログラムなどを含んでいてもよいワークピースプログラムメモリ部１４２と、ビデオツール部１４３とを備えていてもよい。ビデオツール部１４３は、対応のビデオツールのそれぞれについてＧＵＩ、画像処理操作などを決定するビデオツール部１４３ａと、他のビデオツール部（例えば、１４３ｎ）とを含み、さらには、ビデオツール部１４３に含まれる各種のビデオツールにより操作可能な複数の関心領域（ＲＯＩ）を画定する自動、半自動、及び／又は手動操作をサポートする関心領域発生器１４３ｒｏｉを含む。ビデオツール部はまた、合焦高さの測定操作に用いられるＧＵＩや画像処理操作などを決定する自動合焦ビデオツール１４３ａｆを備える。さらなる実施例において、自動合焦ビデオツール１４３ａｆは、米国特許第９１４３６７４号により詳しく記載されている通り、図３に記載のハードウェアを用いて高速で合焦高さを測定することができる高速合焦高さツールを追加的に含んでいてもよい。さらなる実施例において、高速合焦高さツールは、自動合焦ビデオツールに用いられる従来の方法に従って動作し得る、自動合焦ビデオツール１４３ａｆの特殊モードであってもよく、又は、自動合焦ビデオツール１４３ａｆの動作に、高速合焦高さツールの動作が含まれているだけであってもよい。

【0021】

本開示の文脈において、また、当業者にとっては既知であるように、「ビデオツール」という用語は、一般的に、ビデオツールに含まれる動作の段階シーケンスを作成せず、あるいは、一般化テキストによるプログラミング言語に依存する必要もなく、マシンビジョンのユーザが比較的に単純なユーザインターフェース（例えばグラフィカル・ユーザ・インターフェース、編集可能なパラメータウィンドウ、メニューなど）を介して実装できる、比較的複雑な自動操作、又はプログラムされた操作のセットを指す。例えば、ビデオツールは、画像処理操作及び演算を左右する少数の変数やパラメータを調整することで特定のインスタンスに適用されカスタマイズされる、事前にプログラムされた操作及び演算の複合セットを含んでいてもよい。基本的な操作及び演算に加えて、ビデオツールは、ビデオツールの特定のインスタンスに対してユーザがそのパラメータを調整できるユーザインターフェースを備える。例えば、多くのマシンビジョンビデオツールを使用して、ユーザは、マウスを用いた簡単な「ハンドルのドラッグ」操作によりグラフィカル関心領域（ＲＯＩ）指標を構成して、ビデオツールの特定のインスタンスにおける画像処理操作による分析対象となる、画像のサブセットの位置パラメータを定義することができる。可視のユーザインターフェース機能は、時にビデオツールと呼ばれ、基本的な操作は暗黙的に含まれていることに留意されたい。

【0022】

一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）と、一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、マウス２６）が、入出力インターフェース１３０に接続されていてもよい。ディスプレイデバイス１３６と入力デバイス１３８は、検査動作の実行、及び／又はパートプログラムの作成及び／又は変更に使用できる各種のグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）機能を含むユーザインターフェースを表示して、カメラシステム２６０に捕捉された画像を示し、及び／又は、ビジョンシステム構成要素部２００に対して直接制御を行うために使用されてもよい。ディスプレイデバイス１３６は、ユーザインターフェース機能を（例えば、自動合焦ビデオツール１４３ａｆなどと関連付けて）表示してもよい。

【0023】

例示の実施例において、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用のパートプログラムを作成する場合、ユーザは、マシンビジョン検査システム１００を学習モードで操作してパートプログラム命令を生成し、所望の画像取得トレーニングシーケンスを得る。例えば、トレーニングシーケンスには、視野（ＦＯＶ）内の代表ワークピースの特定のワークピース要素の位置決め、照明レベルの設定、合焦又は自動合焦、画像の取得、及び、（例えば、ワークピース要素に対するビデオツールのうちの一つのインスタンスを用いて）画像に適用する検査トレーニングシーケンスの提供が含まれていてもよい。学習モードは、シーケンスを取得又は記録し、対応するパートプログラム命令に変換するものである。命令によると、パートプログラムが実行されるとき、マシンビジョン検査システムはトレーニング済みの画像取得を再現し、パートプログラム作成の際に用いた代表ワークピースと一致する実行モード中のワークピース上における特定のワークピース要素（つまり、対応する位置の対応する特徴）を、検査動作により自動的に検査する。

【0024】

図３は、ＴＡＧレンズ３７０を含み、ビジョンシステムに適用され本明細書の開示する原理に従って動作してもよいＶＦＬレンズシステム３００（撮像システム３００とも言う）の概略図である。図３の特定の番号付けの構成要素３ＸＸは、下記に別途の記載がない限り、図２における同様の番号付けの構成要素２ＸＸに対応するか、及び／又は類似の動作を行い得ることが理解されよう。図３に示されているように、ＶＦＬレンズシステム３００は、光源３３０、対物レンズ３５０、チューブレンズ３５１、リレーレンズ３５２、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０、リレーレンズ３５６、レンズ制御部３３４、カメラ／検出器３６０、Ｚ高さ（合焦距離）較正部３７３、合焦信号処理部３７５（オプション）、光学合焦監視部３７６（オプション）を含む。さらなる実施例において、様々な構成要素は、直接接続により、あるいは一つ以上のデータ／制御バス（例えばシステム信号制御バス３９５）及び／又はアプリケーション・プログラミング・インターフェースにより相互に接続されていてもよい。

【0025】

図３に示されている実施例では、動作中、光源３３０は、ビームスプリッタ３９０を含む経路に沿い、対物レンズ３５０を介して、ワークピース３２０の表面へ光源光３３２を（例えば、ストロボ照明又は連続照明で）放射するように構成された「落射照明」光源又は他の光源であってもよく、対物レンズ３５０は、ワークピース３２０に近接する合焦位置ＦＰに焦点を合わせたワークピース光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。チューブレンズ３５１は、ワークピース光３５５を受光し、リレーレンズ３５２に出力する。他の実施例において、類似の光源を使用し、非同軸方式で視野を照明してもよい。例えば、リング光源で視野を照明してもよい。さらなる実施例において、対物レンズ３５０は交換対物レンズであってもよく、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まれていてもよい（例えば、図２の交換対物レンズ２５０とターレットレンズアセンブリ２８１と同様のものであってもよい）。さらなる実施例において、本明細書に記載される他のレンズのうちのいずれかは、個別レンズ、複合レンズなどから形成されてもよく、あるいは、それらと組み合わせて動作してもよい。

【0026】

リレーレンズ３５２は、ワークピース光３５５を受光し、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０に出力する。ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０は、ワークピース光３５５を受光し、リレーレンズ３５６に出力する。リレーレンズ３５６は、ワークピース光３５５を受光し、カメラ／検出器３６０に出力する。さらなる実施例において、カメラ／検出器３６０は、画像露光期間中にワークピース３２０の画像を捕捉してもよく、対応する画像データを制御システム部に提供してもよい。

【0027】

図３の例では、リレーレンズ３５２、３５６、及びＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０は、４ｆ光学構成に含まれるように、リレーレンズ３５２とチューブレンズ３５１とは、ケプラー式（Ｋｅｐｌｅｒｉａｎ）望遠鏡の構成に含まれるように、そして、チューブレンズ３５１と対物レンズ３５０とは、顕微鏡の構成に含まれるように設計される。図示された構成は全て、例示に過ぎず、本開示の内容を限定するものではないことが理解されよう。さらなる実施例において、図示の４ｆ光学構成では、対物レンズ３５０のフーリエ面にＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０（例えば、低開口数（ＮＡ）デバイスであってもよい）を配置する。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を維持し、倍率変化や画像歪みを最小化することができる（例えば、ワークピース３２０及び／又は合焦位置ＦＰの各Ｚ高さに対して一定の倍率を提供する）。ケプラー式望遠鏡の構成（例えば、チューブレンズ３５１とリレーレンズ３５２とを含む）は、顕微鏡構成と４ｆ光学構成との間に位置してもよく、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０の位置において所望の投影サイズを得られるように対物レンズ有効径（ｃｌｅａｒ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を設計し、像収差等を最小化してもよい。

【0028】

さらなる実施例において、レンズ制御部３３４は、駆動信号発生器部３３５を含んでいてもよい。駆動信号発生器部３３５は（例えば、タイミングクロック３３５'と連携して）動作し、高速ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０に信号線３３４'を介して周期駆動信号を提供してもよい。さらなる実施例において、駆動信号発生器は、ピーク共振周波数の変化を自動的に発見、又は追従する既知の回路を含んでいてもよい。そのような実施例では、既知の回路（例えば、周期駆動信号ゼロ交差によりゲート化されたクロック計数回路）は、およそリアルタイムで、一部の実施例ではＴＡＧレンズモニタ信号として用いられ得る、ＴＡＧレンズの実際の共振周波数を示す度数を出力してもよい。詳細に関しては後述する。

【0029】

さらなる実施例において、レンズ制御部３３４は、ＴＡＧレンズ３７０の動作状態を監視し、監視信号に基づいてＴＡＧレンズ３７０の動作を安定化させる。概要のセクションにおいて前述しているように、ＴＡＧレンズを組み込んだ撮像システムは、通常、所望の標準動作条件でレンズの動作パラメータを一定にし、安定した条件下で較正される。従って、望ましくは、標準以外の動作条件で生じ得る測定誤差を最小化するために、通常の動作中にこれらのパラメータを同じ所望（標準）値に確立及び維持することにより、ＴＡＧレンズの動作を安定化する。より具体的には、一部の実施例において、望ましくは、レンズの動作パラメータ、例えばレンズの共振周波数及び／又はレンズの動作温度をレンズの動作中に安定化する。ＴＡＧレンズの動作パラメータのいずれかを監視し、安定化することにより、本発明の様々な実施形態では、初期較正に応じて、ＴＡＧレンズを組み込んだ撮像システムの適切な動作を保証する。

【0030】

監視され安定化されるＴＡＧレンズの動作パラメータは、例えば、ＴＡＧレンズ３７０の共振周波数、ＴＡＧレンズ３７０自体の動作温度やＴＡＧレンズ３７０に近接する構成要素の温度など、ＴＡＧレンズ３７０に関連する温度、又は、その他ＴＡＧレンズ３７０の任意の有意な動作属性であってよい。動作パラメータのうち、ＴＡＧレンズの共振周波数は、一般的に、図４に示されているようにＴＡＧレンズの動作温度と相関し、ＴＡＧレンズの動作温度の高感度指標でもある。図４は、様々な動作温度におけるＴＡＧレンズの共振周波数を示すグラフ４００を含む。グラフ４００は、温度（摂氏）の関数としてのＴＡＧレンズの測定共振周波数４１０（単位：ｋＨｚ）のセットを、フィッティング直線４２０で表したものである。フィッティング直線４２０は、約－１３０Ｈｚ／℃の傾きを有する。よって、ＴＡＧレンズの動作温度の監視及び安定化は、ＴＡＧレンズの共振周波数の安定化を促進し、逆もまた成り立つ。

【0031】

図３を再度参照すると、さらなる実施例において、レンズ制御部３３４は、回路及び／又はルーチンを備え、本明細書の開示する原理に従って動作するレンズ駆動モード管理部３８０を含んでいてもよい。一部の実施形態では、レンズ制御部３３４とレンズ駆動モード管理部３８０は、統合されていてもよく、及び／又は、区別できずともよい。さらなる実施例において、ＶＦＬレンズシステム（又は撮像システム）３００は、レンズ制御部３３４と連携して動作し、信号線３３４'を介してＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０を駆動することによりＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０を制御してレンズの合焦位置を周期的に変調するように構成可能な、制御システム（例えば図２の制御システム部１２０）を含んでいてもよい。さらなる実施例において、レンズ制御部３３４は、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０を二つのモードで駆動してもよい。つまり、レンズ制御部３３４が標準撮像駆動電圧と標準撮像駆動持続時間を含む標準撮像駆動制御設定を用いてＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０を駆動する標準撮像駆動モード（又は「撮像駆動モード」）と、レンズ制御部３３４が異なる（調整済み）ＴＡＧレンズ調整駆動電圧と異なる（調整済み）ＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定するように構成された調整適応駆動制御設定を用いて、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０を駆動する調整適応駆動モードである。詳細に関しては後述する。

【0032】

標準撮像駆動制御設定は、複数の撮像駆動モード期間中に用いられる。撮像駆動モード期間の各インスタンスでは、ＴＡＧレンズの標準撮像状態を成立させる標準撮像駆動制御設定（例えば、較正中に用いられる撮像駆動制御設定と同じもの）に従ってＴＡＧレンズ３７０を操作する間に取得された画像データが提供される。一方、調整適応駆動制御設定は、撮像駆動モード期間とは異なる複数の調整適応駆動モード期間中に用いられる。調整適応駆動制御設定は、それぞれ異なる調整適応駆動モード期間に対して、それぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧とそれぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定し、その結果、それぞれ異なる調整適応駆動モード期間に対してＴＡＧレンズの電力消費率、又は加熱率は、それぞれ異なることになる。

【0033】

調整適応駆動制御設定は、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と、ＴＡＧレンズ３７０の現在の動作状態との差分を示すＴＡＧレンズ監視信号に基づくものである。例えば、ＴＡＧレンズ監視信号は、ＴＡＧレンズ３７０と関連付けられた温度センサ３３６により生成され、ＴＡＧレンズ３７０の動作温度の監視を行ってもよい。別の例として、ＴＡＧレンズ監視信号は、駆動信号発生器部３３５、又はＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数を監視する任意の適切な検知回路（例えば、前述の概要を参照すること）により生成されてもよい。さらなる実施例において、調整適応駆動制御設定は、監視信号が示す、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分を補償、低減、又は除去するように構成される。

【0034】

例えば、ＴＡＧレンズ３７０の動作温度が規定（標準）温度値より低いことをＴＡＧレンズ監視信号が示す場合、調整適応駆動制御設定は、それぞれの調整適応駆動モード期間のうちの少なくとも一部に対して標準撮像駆動電圧より高いＴＡＧレンズ調整駆動電圧をそれぞれ決定するように構成されてもよい。あるいは、又はそれに加えて、調整適応駆動制御設定は、それぞれの調整適応駆動モード期間のうちの少なくとも一部に対して、標準撮像駆動持続時間より長いＴＡＧレンズ調整駆動持続時間をそれぞれ決定するように構成されてもよい。図４によると、ＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数が規定（標準）共振周波数より高いという旨をＴＡＧレンズ監視信号が示す場合、調整適応駆動制御設定は、ＴＡＧレンズ３７０の動作温度を上昇させ、ＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数が、それに応じて、ＴＡＧレンズ３７０の規定（標準）共振周波数の近傍まで低下するように構成されてもよい。例えば、調整適応駆動制御設定は、レンズへの加熱を増やしてＴＡＧレンズ３７０の温度上昇と動作共振周波数の低下を引き出すために、それぞれの調整適応駆動モード期間のうちの少なくとも一部に対して、標準撮像駆動電圧より大きいＴＡＧレンズ調整駆動電圧、及び／又は、標準撮像駆動持続時間より長いＴＡＧレンズ調整駆動持続時間をそれぞれ決定してもよい。

【0035】

冷却システムがなければ、ＴＡＧレンズ３７０の温度は一般的に周囲温度と共に変動し、動作期間後の周囲温度より低くなることはないと理解できる。従って、指定条件全てに適用する単一の標準動作温度を選択する場合は、最大許容環境温度範囲、又は指定環境温度範囲より高い温度を選択しなければならない。ゆえに、さらなる実施例において、ＴＡＧレンズ３７０の標準動作温度は、ＴＡＧレンズ３７０、又は撮像システム３００の最大指定環境（周囲）動作温度より高い温度に設定される。標準温度を成立させるためには、周囲温度が比較的低いとき、レンズの内部、又は周囲に比較的高い熱が発生しなければならない。逆に、周囲温度が比較的高いときは、レンズの内部、又は周囲に発生する熱を抑えなければならない。

【0036】

例えば、ＴＡＧレンズ３７０又は撮像システム３００の指定環境動作温度が１５～３０℃の範囲にある場合、ＴＡＧレンズ３７０の標準動作温度を、最大指定環境動作温度（例えば、３０℃）より高い高温（例えば、３５℃）に設定することにより、調整適応駆動制御設定により印加される熱エネルギーは、常にレンズの動作温度を補正（増加）して標準動作温度に合わせることができるようになる。

【0037】

さらなる実施例によると、ＴＡＧレンズ３７０を絶縁して、ＴＡＧレンズ３７０と環境との間で行われる熱伝達を低減してもよい。例えば、ＴＡＧレンズ３７０から環境への放熱を低減するために、ＴＡＧレンズ３７０を形成する流体媒質の容器を、適切な断熱材料から製作するか、あるいは該材料で覆ってもよい。

【0038】

図３に示されているように、撮像システム３００は、オプションとして、ＴＡＧレンズ３７０と関連付けられたレンズヒータ３３７を備えてもよい。レンズヒータ３３７は、一部の実施例及び／又は動作条件に従って、ＴＡＧレンズ３７０に熱エネルギー量を入力し、ＴＡＧレンズ３７０の加熱を促進するように構成される。ヒータ３３７が供給する熱エネルギー量は、少なくとも周囲温度及び／又はレンズ温度が長期間に渡って低いときは、ほぼ固定されてもよい。例えば、温度閾値（例えば、指定周囲温度範囲の中央値より下）より低いときにヒータに電源を入れ、温度閾値より高くなるとヒータの電源を切ってもよい。一部の実施例において、ヒータ３３７が供給する熱エネルギーは、動作の全ての時間において名目上一定であってもよい。ヒータを設ける目的は、単純に、調整適応駆動モード期間中にレンズに供給され、放熱されなければならない熱エネルギー量を減少させることである。ヒータの効果については、さらなる実施例において、応答時間が迅速である必要も、閉ループ制御を施す必要もない。この場合、簡単且つ低費用の加熱構造が可能となる。一部の実施例において、周囲温度を感知し、ヒータ３３７を周囲温度に応じた線形制御プロファイルに従って駆動し、最大指定周囲温度より低い周囲温度における低下を名目上補ってもよい。これにより、調整適応駆動制御設定は、周囲温度に関わらず、基本的に（ＴＡＧレンズ３７０に散逸すべきエネルギーに対する）一定の補償範囲で稼働することが可能となる。

【0039】

前述の通り、さらなる実施例において、ＴＡＧレンズ３７０の標準動作温度は、ＴＡＧレンズ３７０又は撮像システム３００の最大指定環境（周囲）動作温度より高い温度に設定される。ＴＡＧレンズ３７０の温度が、標準温度に比べて比較的低い場合（及び／又はＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数が標準周波数より比較的高い場合）、所望する安定化状況を成立させるために、対応する調整適応駆動モード期間中にレンズ内に比較的高い熱が発生しなければならない。この目標は、例えば、比較的高い駆動電圧、及び／又は比較的長い駆動持続時間により、達成することができる。逆に、ＴＡＧレンズ３７０の温度が、標準温度に比べて比較的高い場合（及び／又はＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数が標準周波数より比較的低い場合）、所望する安定化状況を成立させるために、対応する調整適応駆動モード期間中にレンズ内に熱が比較的少なく発生しなければならない。この目標は、比較的低い駆動電圧、及び／又は比較的短い駆動持続時間により、達成することができる。例えば、一部の条件下で調整適応駆動制御設定は、それぞれの調整適応駆動モード期間のうちの少なくとも一部に対して、標準撮像駆動電圧より低いＴＡＧレンズ調整駆動電圧、及び／又は標準撮像駆動持続時間より短いＴＡＧレンズ調整駆動持続時間をそれぞれ決定してもよい。その他の条件下で、例えば、ＴＡＧレンズ３７０の温度が標準温度に十分近接しているか、あるいは超えている場合（及び／又はＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数が標準周波数に近接しているか、あるいはそれ未満の場合）、調整適応駆動モード期間中の電圧及び／又は駆動持続時間は０に設定されてもよい（つまり、この条件下では、エネルギー散逸は生じない）。

【0040】

撮像駆動モード及び調整適応駆動モードでＴＡＧレンズ３７０を駆動するレンズ駆動モード管理部３８０は、撮像駆動モード中、ＴＡＧレンズ駆動信号の生成、及び信号線３３４'を介するＴＡＧレンズ３７０への送信を制御するように構成された標準撮像駆動モード回路／ルーチン３８２と、調整適応駆動モード中、ＴＡＧレンズ駆動信号の生成、及び信号線３３４'を介するＴＡＧレンズ３７０への送信を制御するように構成された調整適応駆動モード回路／ルーチン３８３とを備える。例示の実施形態では、レンズ制御部３３４は、規定のスケジュールに従い、あるいは所定のシーケンスで、撮像モードと調整適応駆動モードとを切り替える。例えば、下記に詳細に説明される図５に示されているように、撮像駆動モード期間と調整適応駆動モード期間を、所定のシーケンスで点在させてもよい。ある特定の例では、所定のシーケンスは、やはり図５に示されているように、撮像駆動モード期間と調整適応駆動モード期間とを交互に含む。

【0041】

調整適応駆動モード回路／ルーチン３８３は、調整適応回路／ルーチン３８４と、調整監視回路／ルーチン３８５を含んでいてもよい。一部の実施例において、調整適応回路／ルーチン３８４は、前述の通り、調整適応駆動モード期間中、所定のシーケンスやスケジュールに従って、ＴＡＧレンズ駆動信号の生成、及び信号線３３４'を介するＴＡＧレンズ３７０への送信を制御するように構成される。これらの実施例において、レンズ駆動モード管理部３８０は、所定のシーケンスやスケジュールに従って、撮像駆動モードに入る標準撮像駆動モード回路／ルーチン３８２のトリガと、調整適応駆動モードに入る調整適応回路／ルーチン３８４のトリガとの切り替えを制御してもよい。

【0042】

図６は、所定のシーケンスやスケジュールに従って撮像システム３００を操作して撮像駆動モードと調整適応駆動モードとを切り替えるルーチン６００の実施の一例を説明するフロー図である。ステップ６１０において、ルーチン６００は、複数の撮像駆動モード期間中に標準撮像駆動制御設定を用いて、撮像駆動モードでＴＡＧレンズ３７０を制御する。撮像駆動モード期間の各インスタンスでは、標準撮像駆動制御設定に従ってＴＡＧレンズ３７０を操作する間に取得された画像データが提供される。標準撮像駆動制御設定は、標準撮像駆動電圧と標準撮像駆動持続時間を含み、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態（例えば、標準撮像共振周波数及び振幅）を成立させるように構成される。ステップ６２０において、ルーチン６００は、撮像駆動モード期間とは異なる複数の調整適応駆動モード期間中に調整適応駆動制御設定を用いて、調整適応駆動モードでＴＡＧレンズ３７０を制御する。調整適応駆動制御設定は、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と、ＴＡＧレンズ３７０の現在の動作状態との差分を示すＴＡＧレンズ監視信号に基づき、それぞれ異なる調整適応駆動モード期間に対して、それぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧とそれぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定するように構成される。ステップ６２０において、ＴＡＧレンズ監視信号は、ＴＡＧレンズ３７０を駆動する（異なる調整駆動電圧及び／又は異なる調整駆動持続時間を含む）調整適応駆動制御設定の規定に用いられるが、ＴＡＧレンズ監視信号は、調整適応駆動モードに入るか否かの根拠としても用いられることに留意されたい。ルーチン６００は、所定のシーケンスやスケジュールに従って、撮像駆動モード（ステップ６１０）への進入と、調整適応駆動モード（ステップ６２０）への進入とを切り替える。

【0043】

図７は、閾値と合致する、あるいは閾値を超えるＴＡＧレンズ監視信号に基づいて、レンズ駆動モード管理部３８０が撮像駆動モードと調整適応駆動モードとの切り替えを制御する、別の実施例を示す。例えば、レンズ駆動モード管理部３８０は、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態とＴＡＧレンズ３７０の現在の動作状態との差分（例えば、レンズの動作温度又は動作共振周波数の偏差／不整合）が（例えば、ＴＡＧレンズ監視信号値が示すように）閾値未満、あるいは閾値範囲内にある限り、ＴＡＧレンズ３７０を標準撮像駆動モードで駆動する。しかしながら、差分が閾値、あるいは閾値範囲に合致するか又は超えると、レンズ駆動モード管理部３８０は、調整監視回路／ルーチン３８５をトリガし、調整適応駆動モード期間に対して異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧と異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを含む調整適応駆動制御設定を用いる調整適応駆動モードに入る。

【0044】

例えば、図７のステップ７１０において、ルーチン７００は、ＴＡＧレンズ監視信号の現在値（例えば、ＴＡＧレンズの動作共振周波数）と、ＴＡＧレンズの標準撮像状態、又は所望の撮像状態に対応する値（例えば、レンズの標準共振周波数）との差分を判定する。ステップ７２０において、ルーチン７００が、差分が有意ではない（例えば、閾値を超えていない）と判定した場合、続いてステップ７４０において、ルーチン７００は標準撮像駆動モードに留まり、撮像駆動モード期間中、標準撮像駆動制御設定を用いてＴＡＧレンズ３７０を制御し、標準撮像駆動制御設定に従ってＴＡＧレンズ３７０を操作する間に取得された画像データを提供する。取得すべき画像がさらにある場合（ステップ７５０）、ルーチン７００は、ステップ７１０及び７２０に戻り、ＴＡＧレンズ監視信号の現在値と、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態に対応する値との差分が有意であるかを再度判定する。

【0045】

ルーチン７００が、差分が有意である（例えば、閾値を超えた）と判定した場合、続くステップ７３０において、ルーチン７００は調整適応駆動モードに入り、調整適応駆動モード期間中、調整適応駆動制御設定を用いてＴＡＧレンズを制御する。調整適応駆動制御設定は、ＴＡＧレンズ監視信号の現在値と、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態、又は所望の撮像状態に対応する値との差分に基づき、調整適応駆動モード期間に対して異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧と異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定するように構成される。従って、図７のルーチン７００において、差分は２回用いられる。１回目は、ステップ７２０において、撮像駆動モードを維持するか（ステップ７４０）、調整適応駆動モードに移行するか（ステップ７３０）を判定するときであり、２回目は、ステップ７３０において、差分を補償又は補正する調整適応駆動制御設定（ＴＡＧレンズ調整駆動電圧とＴＡＧレンズ調整駆動持続時間を含む）を規定するときである。

【0046】

ステップ７３０から、ルーチン７００は、ステップ７１０及び７２０に戻り、ＴＡＧレンズ監視信号の現在値と、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態に対応する値との差分が有意であるかを再度判定し、続きは前述の通りである。場合によっては、ＴＡＧレンズの動作状態が比較的安定し、所望の標準撮像状態に十分近接している場合、ステップ７４０の動作は、ステップ７３０の動作により中断されず、数回行われることになる。一部の実施例において、撮像駆動モード期間を、所望の画像取得率の範囲内の比率（例えば、１秒当たり１６～７０回）で撮像駆動モード期間が確実に発生するようにタイミングを計られたタイミング信号によりさらに制御してもよい。

【0047】

図３を再度参照すると、前述のさらなる実施例において、ＴＡＧレンズ３７０は、迅速且つ周期的に合焦位置を調整又は変調して、２５０ｋＨｚ、７０ｋＨｚ、３０ｋＨｚなどの周期変調（つまり、ＴＡＧレンズの共振周波数での変調）が可能な高速ＶＦＬレンズを成立させることができる。図３に示されているように、ＴＡＧレンズ３７０を駆動する信号の周期変調を用いることにより、撮像システム３００の合焦位置ＦＰは、合焦位置ＦＰ１と合焦位置ＦＰ２により定められた範囲Ｒ_acc（例えば、自動合焦検索範囲）内で（迅速に）移動する。

【0048】

一実施例において、オプションの合焦信号処理部３７５（オプション）は、カメラ／検出器３６０からのデータを入力してもよく、（例えば、ワークピース３２０の）撮像表面領域が合焦位置に位置するときを判定するのに用いられるデータや信号（合焦監視信号、又はＦＭＳ）を提供してもよい。例えば、カメラ／検出器３６０がカメラを含む実施例において、カメラにより取得された一つ以上の画像（例えば、画像スタック）を、既知の「最大コントラスト」分析にかけ、ワークピース３２０の撮像表面領域が合焦位置に位置するときを判定してもよい。別の実施例において、光学合焦監視部３７６（オプション）は、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０を通過し、ビームスプリッタ３４６'から光学合焦監視部３７６へ偏向された画像光３４５から派生した合焦監視信号（ＦＭＳ）、例えば光検出器からの信号を提供してもよい。一実施形態では、光学合焦監視部３７６は、共焦点光学検出器構成を備えてもよい。しかしながら、より一般的には、他の適切且つ既知の合焦検出構成を用いてもよい。

【0049】

いずれにしても、合焦信号処理部３７５、又は光学合焦監視部３７６は、ＶＦＬ（ＴＡＧ）レンズ３７０の合焦位置の周期変調（多合焦位置の掃引）中に画像光を入力し、対応する合焦監視信号（ＦＭＳ）をＺ高さ（合焦距離）較正部３７３に出力してもよい。Ｚ高さ較正部３７３は、それぞれのＺ高さ（合焦距離）を、焦点の合った画像を示すＦＭＳ値のそれぞれに関連付けた、Ｚ高さ（合焦距離）対ＦＭＳ値特性を提供してもよい。Ｚ高さ較正部３７３はさらに、それぞれのＺ高さ（合焦距離）を、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像共振周波数の周期におけるそれぞれの位相タイミングに関連付けたＺ高さ（合焦距離）較正データを提供してもよく、較正データは、標準撮像駆動制御設定に従ったＴＡＧレンズ３７０の操作に対応する。ＴＡＧレンズの標準撮像共振周波数の周期における位相タイミングがＦＭＳ値又はタイミングと相関させられるので、それぞれのＺ高さをそれぞれの位相タイミングに関連付けたＺ高さ較正データは、合焦信号処理部３７５又は光学合焦監視部３７６から受け取ったＺ高さ対ＦＭＳ値特性から導出することができる。あるいは、Ｚ高さ較正データを別途の方法で規定し、Ｚ高さ較正部３７３に格納してもよい。一般的に、Ｚ高さ較正部３７３は、記録されたＺ高さ較正データを含む。従って、図３の代表例において別途の要素として表したのは、ただ概略的な表現に過ぎず、保護の範囲を限定するものではない。関連付けと記録が行われたＺ高さ較正データは、さらなる実施例において、レンズ制御部３３４、あるいは合焦信号処理部３７５又は光学合焦監視部３７６、あるいはシステム信号制御バス３９５に接続されているホストコンピュータシステムと、統合されていてもよく、及び／又は、区別できずともよい。

【0050】

露光（ストロボ）時間制御部３９３は、撮像システム３００の画像露光時間を（例えば、周期変調合焦位置の位相タイミングに対して）制御し、カメラ／検出器３６０と統合されていてもよく、又は、区別できずともよい。より具体的には、露光（ストロボ）時間制御部３９３は、Ｚ高さ較正部３７３から入手したＺ高さ較正データを用いて、ストロボ光源を含む光源３３０を制御し、それぞれ制御された時間にストロボを行ってもよい。例えば、露光（ストロボ）時間制御部３９３は、ストロボ光源を制御して、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像共振周波数の周期におけるそれぞれの位相タイミングにストロボを行い、ＴＡＧレンズ３７０の掃引（周期変調）範囲内で最良合焦画像を取得してもよい。他の実施例において、露光時間制御部３９３は、カメラ／検出器３６０の高速電子カメラシャッタを制御し、それぞれ制御された時間に画像信号を取得してもよい。例えば、露光時間制御部３９３は、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像共振周波数の周期におけるそれぞれの位相タイミングにカメラシャッタを制御し、ＴＡＧレンズ３７０の掃引（周期変調）範囲内で最良合焦画像を取得してもよい。

【0051】

一般的に、露光時間制御部３９３は、カメラ／検出器３６０がワークピース３２０の画像を捕捉する画像露光周期を制御することで、画像データの取得を制御する。従って、露光時間制御部３９３は、画像取得を制御し、ワークピース３２０の高精度検査画像を期待できる撮像駆動モード中にのみ画像データの取得を許容し、ＴＡＧレンズ３７０の駆動信号の調整のため、画質において何かと劣化が予測される調整適応駆動モード中には、画像データの取得を禁じてもよい。つまり、露光時間制御部３９３は、調整適応駆動モード中の画像露光を防止し、それによって、調整適応駆動モード中の画像取得を防止してもよい。例えば、撮像駆動モード中には、ワークピース３２０の画像データを取得して撮像システム３００のユーザインターフェースに表示する（図２、ディスプレイデバイス１３６を参照）が、調整適応駆動モード中には、画像データを取得しないこととしてもよい。一部の実施例において、画像データは、調整適応駆動モード中にもカメラ／検出器３６０により取得されるが、データが撮像システム３００により出力されなくともよい。

【0052】

他の実施例において、画像データを調整適応駆動モード中に取得してもよい。例えば、調整適応駆動モード中に取得された画像データは、画質及び／又は測定精度が標準を下回るとしても、操作者にとっては撮像駆動モードと調整適応駆動モードのワークピース３２０を連続的に観察する「観察画像」として十分であるものを提供することができる。このような場合、調整適応駆動モード中に取得された画像データも、撮像システム３００のユーザインターフェースに表示されてよい。

【0053】

図５は、ＴＡＧレンズを含む撮像システムの動作の一例を説明するタイミングチャートである。図５は、カメラ／検出器３６０により画像データが取得され得る「カメラ露光タイミング」５００と、露光（ストロボ）時間制御部３９３が画像露光に用いられる照明をオン／オフする「画像照明」タイミング５０２と、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分を示す「監視信号の差分」５０３と、ＴＡＧレンズ３７０の駆動に用いられる「駆動モード（Ｖｐｚｔ）」設定５０４との関係を説明する。高速応答時間（＜５０μｓ）を有する高速ＴＡＧレンズにより、二つの動作モード（撮像駆動モードと調整適応駆動モード）間の切り替えや変調を、通常のカメラ／検出器３６０のフレーム時間（例えば、１６～３２フレーム／秒）内で、例えばフレーム時間のおよそ半分（例えば、１秒当たり３２～６４回）で行うことができる。

【0054】

図５は、図６のフローチャートに記載されているように、所定のシーケンスに従って二つのモードを切り替えるタイミングチャートの例示である。この例示では、複数の撮像駆動モード期間５０４Ａと複数の調整適応駆動モード期間５０４Ｂが、時間軸に沿って交互に点在している。各撮像駆動モード期間５０４Ａの前に、ウォームアップ期間（ｔ１－ｔ２、ｔ６－ｔ７、ｔ１２－ｔ１３、ｔ１５－ｔ１６）を置いてもよい。ウォームアップ期間は、画像データを取得する前に、ＴＡＧレンズ３７０が安定した光学的動作を確立し、再確立する（つまり、標準撮像状態を成立させる）時間を与えるためのものである。例えば、ウォームアップ期間は、共振周波数７０ｋＨｚで動作するＴＡＧレンズの３サイクルに相当してもよい。

【0055】

撮像駆動モード期間５０４Ａにおいて、標準撮像駆動制御設定を使用し、それによって撮像駆動モード期間５０４Ａの各インスタンスでは、標準撮像駆動制御設定に従ってＴＡＧレンズ３７０を操作する間に取得された画像データが提供される。この例示では、標準撮像駆動制御設定は、標準撮像駆動電圧（例えば、３０Ｖ又は３０Ｖｐｔｚ）と標準撮像駆動持続時間（例えば、ｔ２－ｔ３、ｔ７（ｔ２）－ｔ８（ｔ３）、ｔ１３（ｔ２）－ｔ１４（ｔ３）、ｔ１６（ｔ２）－ｔ１７（ｔ３））を含み、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態を成立させるように構成される。標準撮像駆動持続時間は、一部の実施例では、１秒当たり１６～７０回の頻度で周期的に生じてもよい（但し、この範囲は説明のみを目的としており、保護の範囲を限定するものではない）。露出（ストロボ）時間制御部３９３は、撮像駆動モード期間５０４Ａと同期する複数の照明露光期間５０２Ａ中に、撮像システム３００の画像露光照明（例えば、ストロボ照明）をオンにする。照明露光期間５０２Ａと撮像駆動モード期間５０４Ａと同期する複数の画像合成期間５００Ａ中に、カメラ／検出器３６０により画像データを取得し、合成する。さらなる実施例において、取得された画像データは、撮像システム３００のユーザインターフェースに表示される。

【0056】

調整適応駆動モード期間５０４Ｂにおいて、調整適応駆動制御設定を用いて、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分を示すＴＡＧレンズ監視信号に基づき、それぞれ異なる調整適応駆動モード期間５０４Ｂに対して、それぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧とそれぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定する。例えば、レンズ制御部３３４は、ＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数及び／又は動作温度を監視するＴＡＧレンズ監視信号を用いる。ＴＡＧレンズ監視信号は、ＴＡＧレンズ３７０の現在の動作状態を示すので、現在の調整適応駆動モード期間５０４Ｂより前に、あるいはそれに応じて取得してもよい。例えば、ｔ３とｔ６の間の調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用された調整適応駆動制御設定は、ｔ３より前に、例えばｔ２とｔ３の間、ｔ１とｔ２の間などに得たＴＡＧレンズ監視信号に基づいていてよい。

【0057】

この例示では、ｔ３とｔ６の間における、第１の調整適応駆動モード期間５０４Ｂ中に、ＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＡ１（例えば、４０Ｖ）はｔ３とｔ４の間で用いられ、ｄＡ１より低いＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＡ２（例えば、３０Ｖ）はｔ４とｔ５の間で用いられ、ｄＡ２より低いＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＡ３（例えば、２０Ｖ）はｔ５とｔ６の間で用いられる。ｔ３とｔ４の間、ｔ４とｔ５の間、ｔ５とｔ６の間は、それぞれ調整適応駆動モード期間を構成するものとして見なしてもよく、ｔ３とｔ６の間の調整適応駆動モード期間５０４Ｂを総じて構成するものとして見なしてもよい。ｔ３とｔ６の間における第１の調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用された調整適応駆動制御設定は、図５に図示されているように、エネルギー散逸レベル「Ａ」を有する。調整適応駆動制御設定は、ｔ３とｔ６の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂより前に、あるいはそれに応じて取得したもので、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分５０３を示す、ＴＡＧレンズ監視信号に基づく。

【0058】

ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間における、「第２の」調整適応駆動モード期間５０４Ｂ中に、ＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＢ１（例えば、４０Ｖ）はｔ８（ｔ３）とｔ９の間で用いられ、ｄＢ１より低いＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＢ２（例えば、３０Ｖ）はｔ９とｔ１０の間で用いられ、ｄＢ２より低いＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＢ３（例えば、２０Ｖ）はｔ１０とｔ１１の間で用いられる。ｔ１１とｔ１２（ｔ６）の間には、電圧の印加は行われない（Ｖ＝０）。ｔ８（ｔ３）とｔ９の間、ｔ９とｔ１０の間、ｔ１０とｔ１１の間、ｔ１１とｔ１２（ｔ６）の間は、それぞれ調整適応駆動モード期間を構成するものとして見なしてもよく、ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間の調整適応駆動モード期間５０４Ｂを総じて構成するものとして見なしてもよい。ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間の第２の調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用された調整適応駆動制御設定は、図５に図示されているように、エネルギー散逸レベル「Ｂ」を有する。調整適応駆動制御設定は、ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂより前に、あるいはそれに応じて取得したもので、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分５０３を示す、ＴＡＧレンズ監視信号に基づく。図示の実施形態では、ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂのエネルギー散逸レベル「Ｂ」は、ｔ３とｔ６の間における以前の（第１の）調整適応駆動モード期間５０４Ｂのエネルギー散逸レベル「Ａ」とは異なるか、「Ａ」とは異なるように調整されている。

【0059】

ｔ１４（ｔ３）とｔ１５（ｔ６）の間における、「第３の」調整適応駆動モード期間５０４Ｂ中に、例示においてＴＡＧレンズ３７０の駆動に用いられる最も高い電圧に当たる、ＴＡＧレンズ調整駆動電圧ｄＣ１（例えば、４０Ｖ）が印加される。ｔ１４（ｔ３）とｔ１５（ｔ６）の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用された調整適応駆動制御設定は、図５に図示されているように、エネルギー散逸レベル「Ｃ」を有する。調整適応駆動制御設定は、ｔ１４（ｔ３）とｔ１５（ｔ６）の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂより前に、あるいはそれに応じて取得したもので、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分５０３を示す、ＴＡＧレンズ監視信号に基づく。例示では、差分５０３は、５０３'の参照付号を与えられた、ＴＡＧレンズ３７０の動作共振周波数の急増、あるいは、それに応じるＴＡＧレンズ３７０の動作温度及び／又は環境（周囲）温度の急降下を意味する。従って、ｔ１４（ｔ３）とｔ１５（ｔ６）の間に適用された調整適応駆動制御設定のエネルギー散逸レベル「Ｃ」は、ｔ３とｔ６の間、ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間における以前の調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用されたエネルギー散逸レベルの「Ａ」や「Ｂ」より高い熱エネルギーをＴＡＧレンズ３７０に入力し、突然の変化を補償するように構成される。

【0060】

ｔ１７（ｔ３）とｔ１８（ｔ６）の間（図示せず）における、「第４の」調整適応駆動モード期間５０４Ｂ中に、電圧ｄＤ１の印加は行われない（＝０Ｖ）。ｔ１７（ｔ３）とｔ１８（ｔ６）の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用された調整適応駆動制御設定は、図５に図示されているように、エネルギー散逸レベル「Ｄ」を有する。調整適応駆動制御設定は、ｔ１７（ｔ３）とｔ１８（ｔ６）の間の現在調整適応駆動モード期間５０４Ｂより前に、あるいはそれに応じて取得したもので、ＴＡＧレンズ３７０の標準撮像状態と現在の動作状態との差分５０３を示す、ＴＡＧレンズ監視信号に基づく。例示では、ｔ１４（ｔ３）とｔ１５（ｔ６）の間における以前の調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用された調整適応駆動制御設定は、図５に示されているように、（ＴＡＧレンズ３７０の動作温度の増加による）差分５０３の低減／減少に役立っている。従って、ｔ１７（ｔ３）とｔ１８（ｔ６）の間に適用された調整適応駆動制御設定のエネルギー散逸レベル「Ｄ」は、ＴＡＧレンズ３７０に追加の熱エネルギーを入力「しない」ように構成されており、その点、ｔ３とｔ６の間、ｔ８（ｔ３）とｔ１２（ｔ６）の間、ｔ１４（ｔ３）とｔ１５（ｔ６）の間における以前の調整適応駆動モード期間５０４Ｂに適用されたエネルギー散逸レベルの「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」とは異なる。

【0061】

調整適応駆動制御設定は、それぞれ異なる調整適応駆動モード期間５０４Ｂに対してそれぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動電圧とそれぞれ異なるＴＡＧレンズ調整駆動持続時間のうちの少なくとも一つを決定し、ＴＡＧレンズ３７０を標準撮像状態（例えば、標準動作共振周波数又は標準動作温度）に確立、あるいは維持する。さらなる実施例において、露光（ストロボ）時間制御部３９３は、調整適応駆動モード期間５０４Ｂと同期する複数の照明露光期間５０２Ｂ中に、撮像システム３００の画像露光照明（例えば、ストロボ照明）をオフにしてもよい。一部の実施例において、照明露光期間５０２Ｂと調整適応駆動モード期間５０４Ｂと同期する複数の画像合成期間５００Ｂ中に、カメラ／検出器３６０により画像データを取得し、合成してもよい。取得されたデータは、撮像システム３００のユーザインターフェースに観察画像として提示されてもよい。他の実施例において、画像データは、複数の画像合成期間５００Ｂ中に取得及び合成されず、あるいは、画像データが取得されたとしても、複数の画像合成期間５００Ｂ中には出力を禁じられてもよい。

【0062】

本開示の好ましい実施例を図示し説明したが、当業者であれば、本開示に基づいて、図示及び説明した特徴の構成や動作シーケンスに対して変形や変更を加えてもよいことを理解するであろう。種々の代替的な形態を用いて、本明細書に開示の原理を実施してもよく、上記の様々な実施例を組み合わせて、さらなる実施例を提供してもよい。これらの様々な特許及び出願の概念を採用して他の実施例を提供するために必要な場合は、上述の実施例の態様を変更することもできる。

【0063】

前述の記載に照らして、実施例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、下記の特許請求の範囲において、用いる用語は本明細書と特許請求の範囲に開示されている特定の実施例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が権利を与えられている等価物の範囲全てと共に、可能な実施例を全て網羅するものとして解釈されるべきである。

【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…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…移動型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…制御部、１３０…入出力インターフェース、１３１…撮像制御インターフェース、１３２…移動制御インターフェース、１３２ａ…位置制御素子、１３２ｂ…加速度制御素子、１３３…照明制御インターフェース、１３３ａ…照明制御素子、１３３ｎ…照明制御素子、１３４…レンズ制御インターフェース、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…ビデオツール部、１４３ａ…ビデオツール、１４３ａｆ…自動合焦ビデオツール、１４３ｒｏｉ…ＲＯＩ発生器、１７０…実行器、１８０…レンズ駆動モード管理部、１９０…電源部、２００…ビジョン構成要素部、２０５…光学アセンブリ部、２１０…ワークピースステージ、２１２…中央透明部、２２０…透過照明光源、２２１…バス、２２２…光源光、２３０…落射照明光源、２３１…バス、２３２…光源光、２４０…照明光源、２４１…バス、２５０…交換対物レンズ、２５５…ワークピース光、２６０…カメラシステム、２６２…信号線、２７０…ＴＡＧレンズ、２８１…ターレットレンズアセンブリ、２８１’ …バス、２８６…レンズ、２８８…レンズ、２９０…ミラー、２９４…制御可能モータ、２９４…モータ、２９６…信号線、３００…撮像システム、３２０…ワークピース、３３０…光源、３３２…光源光、３３４…レンズ制御部、３３４’ …信号線、３３５…駆動信号発生器部、３３５’ …タイミングクロック、３３６…温度センサ、３３７…レンズヒータ、３４５…画像光、３４６’ …ビームスプリッタ、３５０…対物レンズ、３５１…チューブレンズ、３５２…リレーレンズ、３５５…ワークピース光、３５６…リレーレンズ、３６０…検出器、３７０…ＴＡＧレンズ、３７３…較正部、３７５…合焦信号処理部、３７６…光学合焦監視部、３８０…レンズ駆動モード管理部、３９０…ビームスプリッタ、３９３…露光時間制御部、３９５…システム信号制御バス、４００…グラ、４１０…測定共振周波数、４２０…フィッティング直線、５０４Ａ…撮像駆動モード期間、５０４Ｂ…調整適応駆動モード期間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】