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(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】2024-01-09
(45)【発行日】2024-01-17
(54)【発明の名称】撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
G03B 15/05 20210101AFI20240110BHJP
G03B 15/03 20210101ALI20240110BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20240110BHJP
G03B 7/16 20210101ALI20240110BHJP
G03B 17/02 20210101ALI20240110BHJP
H04N 23/56 20230101ALI20240110BHJP
H04N 23/60 20230101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
G03B15/05
G03B15/03 F
G03B15/00 R
G03B7/16
G03B17/02
H04N23/56
H04N23/60
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020020457
(22)【出願日】2020-02-10
(65)【公開番号】P2021124705
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2022-12-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中塚 均
【審査官】登丸 久寿
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１３４２１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２２７２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５６５７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０７３０１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２９２１３１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ １５／０５
Ｇ０３Ｂ １５／００
Ｇ０３Ｂ １５／０３
Ｇ０３Ｂ ７／１６
Ｇ０３Ｂ １７／０２
Ｈ０４Ｎ ２３／５６
Ｈ０４Ｎ ２３／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部制御装置から受け付けたトリガに応じて、対象物の撮像を行なう撮像装置であって、前記対象物に対して光を照射する照明部と、
前記撮像装置内の温度を計測する温度センサと、
前記照明部の発光条件を取得する取得部と、
前記温度センサによって計測された計測温度を用いて、前記取得部によって取得された発光条件に従って前記照明部を発光させたときの前記撮像装置内の推定温度を推定する推定部と、
前記推定温度に基づいて、前記トリガの受け付けの可否を示す信号を前記外部制御装置に出力する出力部とを備える、撮像装置。
【請求項2】
前記推定部は、前記取得された発光条件に従って前記照明部を発光させたときの前記照明部の発熱量を演算し、演算した発熱量と前記計測温度とを用いて、前記推定温度を推定する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記推定部は、前記計測温度と前記照明部の発熱量と前記撮像装置内の監視対象の温度との関係を示す演算式を用いて、前記監視対象における前記推定温度を推定する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記演算式は、前記照明部と前記温度センサと前記監視対象との位置関係を考慮して予め定められる、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記推定部は、発光条件と補正係数とを対応付けた対応情報を用いて、前記取得された発光条件に対応する補正係数を決定し、
前記演算式に前記計測温度と前記演算した発熱量とを入力することにより得られる前記監視対象の温度を、決定した補正係数に基づいて補正することにより、前記推定温度を推定する、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記発光条件は、前記照明部の発光時間を含み、前記対応情報において、前記監視対象の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件と、０．６３以下の補正係数とが対応付けられている、請求項５に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記照明部について設定された発光条件を格納する記憶装置と、前記外部制御装置からの更新指示に応じて、前記記憶装置が記憶する発光条件を前記更新指示によって指定された発光条件に更新する更新部とをさらに備え、
前記取得部は、前記記憶装置に格納された発光条件を読み出す、請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記照明部は、対象物の三次元計測を行なうための光を照射する、請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置と、前記撮像装置に前記トリガを出力する外部制御装置とを備える、撮像システム。
【請求項10】
外部制御装置から受け付けたトリガに応じて、対象物の撮像を行なう撮像装置の制御方法であって、前記撮像装置は、
前記対象物に対して光を照射する照明部と、
前記撮像装置内の温度を計測する温度センサとを含み、
前記制御方法は、
前記照明部の発光条件を取得するステップと、
前記温度センサによって計測された計測温度を用いて、取得された発光条件に従って前記照明部を発光させたときの前記撮像装置内の推定温度を推定するステップと、
前記推定温度に基づいて、前記トリガの受け付けの可否を示す信号を前記外部制御装置に出力するステップとを備える、撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光源を有する撮像装置が知られている。このような撮像装置では、光源から発せられる熱を考慮して、撮像が制御される。例えば、特開２００３－３０４４１９号公報（特許文献１）には、撮像装置の温度が所定値を超えている場合に、撮影のレリーズを禁止する時間を設ける撮像装置が開示されている。この撮像装置は、前回の閃光装置を用いた撮影時点からレリーズを禁止する時間が経過していることに応じて、撮影処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－３０４４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示の撮像装置では、閃光装置の過去の発光回数に応じて、レリーズを禁止する時間が制御される。撮像装置内の温度が定格を超えることを避けるため、通常、発熱量が最大となる発光条件に基づいて、レリーズを禁止する時間が定められる。ただし、発熱量が最大となる発光条件に基づいてレリーズを禁止する時間が定められると、発熱量が比較的小さい発光条件で発光させればよいにもかかわらず、撮像が開始可能となるまでの待機時間が不必要に長くなる。その結果、撮像装置の能力を最大限に活用できない。
【0005】
本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像の制限される時間の短縮化が可能な撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一例によれば、撮像装置は、外部制御装置から受け付けたトリガに応じて、対象物の撮像を行なう。撮像装置は、対象物に対して光を照射する照明部と、撮像装置内の温度を計測する温度センサと、取得部と、推定部と、出力部とを備える。取得部は、照明部の発光条件を取得する。推定部は、温度センサによって計測された計測温度を用いて、取得部によって取得された発光条件に従って照明部を発光させたときの撮像装置内の推定温度を推定する。出力部は、推定温度に基づいて、トリガの受け付けの可否を示す信号を外部制御装置に出力する。
【0007】
この開示によれば、推定温度は、発光条件に従って照明部を発光させたと仮定したときの撮像装置内の温度であり、現在の撮像装置内の状態を表す計測温度を用いて推定される。すなわち、推定温度は、現在の撮像装置内の状態を考慮して推定される。そのため、推定温度の精度が高まる。そして、推定温度に基づいて判定信号が生成される。その結果、撮像の制限される時間は、現在の撮像装置内の状態および発光条件に応じて定められる。従って、撮像の制限される時間が不必要に長くなることを抑制でき、当該時間を短縮化できる。
【0008】
上述の開示において、推定部は、取得された発光条件に従って照明部を発光させたときの照明部の発熱量を演算し、演算した発熱量と計測温度とを用いて、推定温度を推定する。
【0009】
照明部の発熱量の一部が監視対象に伝わることにより、監視対象の温度が上昇しうる。そのため、この開示によれば、当該発熱量を用いることにより、推定温度の精度が高まる。
【0010】
上述の開示において、推定部は、計測温度と照明部の発熱量と撮像装置内の監視対象の温度との関係を示す演算式を用いて、監視対象における推定温度を推定する。この開示によれば、演算式を用いて容易に推定温度が推定される。
【0011】
上述の開示において、演算式は、照明部と温度センサと監視対象との位置関係を考慮して予め定められる。
【0012】
照明部と温度センサと監視対象との間の熱の移動は、これらの位置関係に依存する。そのため、この開示によれば、位置関係を考慮して予め定められる演算式を用いることにより、推定温度の精度がさらに高まる。
【0013】
上述の開示において、推定部は、発光条件と補正係数とを対応付けた対応情報を用いて、取得された発光条件に対応する補正係数を決定する。推定部は、演算式に計測温度と演算した発熱量とを入力することにより得られる監視対象の温度を、決定した補正係数に基づいて補正することにより、推定温度を推定する。
【0014】
この開示によれば、演算式を用いて算出される監視対象の温度と、発光条件に従って照明部を実際に発光させたときの監視対象の温度との間に差分が生じるような場合であっても、当該差分が小さくなるように補正係数を設定することにより、推定温度の精度をさらに高めることができる。
【0015】
上述の開示において、発光条件は、照明部の発光時間を含む。対応情報において、監視対象の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件と、０．６３以下の補正係数とが対応付けられている。この開示によれば、推定温度の精度をさらに高めることができる。
【0016】
上述の開示において、撮像装置は、照明部について設定された発光条件を格納する記憶装置と、外部制御装置からの更新指示に応じて記憶装置が記憶する発光条件を更新する更新部とをさらに備える。取得部は、記憶装置に格納された発光条件を読み出す。この開示によれば、取得部は、最新の発光条件を容易に取得できる。
【0017】
上述の開示において、照明部は、例えば、対象物の三次元計測を行なうための光を照射する。
【0018】
本開示の一例によれば、撮像システムは、上記の撮像装置と、撮像装置にトリガを出力する外部制御装置とを備える。
【0019】
本開示の一例によれば、外部制御装置から受け付けたトリガに応じて、対象物の撮像を行なう撮像装置は、対象物に対して光を照射する照明部と、撮像装置内の温度を計測する温度センサとを含む。撮像装置の制御方法は、照明部の発光条件を取得するステップと、温度センサによって計測された計測温度を用いて、取得された発光条件に従って照明部を発光させたときの撮像装置内の推定温度を推定するステップと、推定温度に基づいて、トリガの受け付けの可否を示す信号を外部制御装置に出力するステップとを備える。これらの開示によっても、撮像の制限される時間を短縮化できる。
【発明の効果】
【0020】
本開示によれば、撮像の制限される時間を短縮化できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施の形態に係る撮像システムの全体構成を示す概略図である。
【図3】判定信号の生成方法の参考例を示す図である。
【図4】本実施の形態に係る、判定信号の生成方法の一例を示す図である。
【図6】照明部の模式断面図である。
【図7】撮像部の模式断面図である。
【図9】照明部と温度センサと監視対象との間の熱関係を模式的に示す図である。
【図10】推定部によって参照されるテーブルの一例を示す図である。
【図11】本実施の形態に係る撮像装置における制御の流れを示すフローチャートである。
【図12】撮像装置の第１の動作例を示す図である。
【図13】撮像装置の第２の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。以下で説明される各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【0023】
§１ 適用例
図１～図４を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、実施の形態に係る撮像システムの全体構成を示す概略図である。図１に例示される撮像システム１は、生産ラインなどに組み込まれ、コンベヤＣ上を搬送されるワークＷＫおよびその周囲を撮像し、ワークＷＫの検査または計測を行なう用途に用いられる。
図１～図４を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、実施の形態に係る撮像システムの全体構成を示す概略図である。図１に例示される撮像システム１は、生産ラインなどに組み込まれ、コンベヤＣ上を搬送されるワークＷＫおよびその周囲を撮像し、ワークＷＫの検査または計測を行なう用途に用いられる。
【0024】
図１に示すように、撮像システム１は、撮像装置１０と外部制御装置である画像計測装置１０００とを備える。このうち、画像計測装置１０００は、センサコントローラあるいは視覚センサとも称される。
【0025】
撮像装置１０は、照明部１２と撮像部１３とを含む。照明部１２は、画像計測装置１０００からの指示に従って、均一な照明光または任意の投影パターンを有する照明光を被写体に照射する。投影パターンを有する照明光は、後述するように、ワークＷＫの三次元計測を行なうための光である。投影パターンは、例えば照射面内の所定方向に沿って明るさが周期的に変化するパターンである。撮像部１３は、照明光が照射された状態の被写体を撮像する。
【0026】
画像計測装置１０００は、ユーザによって予め設定された画像計測フローに従った処理を実行する。画像計測フローには、撮像装置１０の撮像によって得られた画像データ（以下、「入力画像」とも称する）を取り込む処理項目が含まれる。画像計測フローには、さらに、入力画像に対する処理項目が含まれる。入力画像に対する処理項目として、例えば三次元計測処理が挙げられる。
【0027】
三次元計測処理は、投影パターンを有する照明光が投影された状態のワークＷＫを撮像することにより得られた入力画像と、投影パターンの情報とを用いて、三次元計測結果（三次元計測結果画像）を生成する処理である。より具体的には、投影パターンに含まれる各基準パターン（以下、「プリミティブ」とも称する）を入力画像内で探索することで、各プリミティブが照射された位置および当該照射されたプリミティブが示すコードの集合が生成される。そして、投影パターンに設定される単位領域（以下、「ワード」とも称する）に含まれる所定数の基準パターンが示すコードの配列と同一の配列を示す対応領域（以下、「格子状コードパターン」とも称する）が当該コードの集合から探索される。最終的に、格子状コードパターンの探索結果に基づいて、投影パターンの後述する照射基準面から被写体の各部までの距離が算出される。この算出された距離の集合は、三次元計測結果画像として表現される。
【0028】
ユーザは、入力画像の状態、および、画像計測フローに含まれる入力画像に対する処理項目に応じて、入力画像の取り込み条件を適宜設定する。入力画像の取り込み条件には、撮像部１３が撮像するときの照明部１２の発光条件が含まれる。照明部１２の発光条件には、照明部１２の発光量、発光時間（撮像部１３の露光時間）、投影パターンの種別が含まれる。
【0029】
画像計測装置１０００は、画像計測フローの実行指示に応じて、入力画像の取り込み条件に含まれる照明部１２の発光条件を撮像装置１０に設定する。そして、画像計測装置１０００は、撮像装置１０から入力画像を取得するためのトリガを撮像装置１０に出力する。
【0030】
撮像装置１０は、画像計測装置１０００からトリガを受けたことに応じて、照明光を被写体に投影しながら、ワークＷＫの撮像を行なう。ただし、撮像装置１０は、自装置の状態に応じてトリガを受け付け可能か否かを判定し、判定結果を示す判定信号を画像計測装置１０００に出力する。判定信号には、トリガを受け付け可能であることを示すReady信号と、トリガを受け付けできないことを示すBusy信号とが含まれる。Busy信号は、撮像装置１０の撮像を制限する信号である。画像計測装置１０００は、撮像装置１０からReady信号を受けている場合に限り、トリガを撮像装置１０に出力する。
【0031】
図２は、図１に示す撮像装置の内部構成を示す模式図である。図２に示すように、撮像装置１０は、上述した照明部１２および撮像部１３と、制御装置１１と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１４と、温度センサ１５とを含んでいる。
【0032】
照明部１２は、均一な照明光または任意の投影パターンを有する照明光を被写体に対して照射する。照明部１２は、光源２４１と、パターン形成素子２４４と、投光レンズ２２０とを有している。
【0033】
光源２４１は、所定の波長の光をパターン形成素子２４４の方向に向けて照射する。パターン形成素子２４４は、例えば液晶によって構成され、任意のパターンを形成可能である。パターン形成素子２４４を通過した光は、投光レンズ２２０を介して、外部に照射される。パターン形成素子２４４を制御することにより、均一な照明光または任意の投影パターンを有する照明光が外部空間に照射される。なお、パターン形成素子２４４として、フォトマスクが用いられてもよい。また、パターン形成素子２４４は、光源２４１からの光を反射する複数のマイクロミラーを含むＤＭＤ（Digital Mirror Device）によって構成されてもよい。
【0034】
撮像部１３は、照明光が照射された被写体を撮像する。撮像部１３は、撮像素子３４１と、受光レンズ３２０を有している。撮像素子３４１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）によって構成される。
【0035】
撮像部１３は、照明光が照射された状態の被写体を撮像する。詳しくは、受光レンズ３２０を通過した光を撮像素子３４１が受光することにより、入力画像が得られる。
【0036】
制御装置１１は、撮像装置１０が備える各部の動作を制御する。制御装置１１は、プロセッサ１１０と、プロセッサ１１０で実行される命令コードを格納するストレージ１１１と、命令コードを展開するメモリ１１２とを含んでいる。制御装置１１では、プロセッサ１１０が命令コードをメモリ１１２上に展開して実行することで各種処理を実現する。なお、制御装置１１の全部または一部を専用のハードウェア回路（たとえば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等）を用いて実装してもよい。
【0037】
通信インターフェイス１４は、撮像装置１０と画像計測装置１０００との間のデータの遣り取りを担当する。
【0038】
温度センサ１５は、撮像装置１０の内部に設置される。撮像装置１０に備えられる各種部品の中には、保証温度範囲が設定される部品が存在する。例えば、撮像素子３４１として、性能保証温度範囲「６０℃以下」、動作保証温度範囲「８５℃以下」が設定されたＣＭＯＳが用いられる。部品の性能および動作を保証するため、および、当該部品の故障を回避するため、部品の温度を保証温度範囲内に維持する必要がある。本実施の形態では、このような部品が監視対象として予め定められる。温度センサ１５の配置場所は、特に限定されないが、当該監視対象の近傍であることが好ましい。図２に例示される撮像装置１０では、温度センサ１５は、監視対象である撮像素子３４１の近傍に配置されている。
【0039】
上述したように、撮像装置１０は、発熱源となり得る照明部１２（より具体的には光源２４１）を備えている。そのため、照明部１２から発せられた熱により、監視対象の温度が上がる。照明部１２の発光条件が変化すると、監視対象の温度の上昇率も変化する。本実施の形態に係る制御装置１１は、監視対象の温度が保証温度範囲内に維持されるとともに、撮像装置１０における撮像の制限される時間を短縮化するように、照明部１２の発光条件を考慮した判定信号を生成する。
【0040】
図３は、判定信号の生成方法の参考例を示す図である。図３に示される参考例では、照明部を発光させてから、発光条件に応じて定められる時間（以下、「Busy信号の出力時間」と称する）が経過するまで、Busy信号が出力される。具体的には、発光時間に所定係数を乗じた値が、Busy信号の出力時間として定められる。監視対象の故障を回避するためには、監視対象の温度を保証温度範囲内に維持する必要がある。そのため、撮像装置１０の内部の温度が高い状態であっても監視対象の温度が保証温度範囲内に維持されるように、上記の所定係数が定められる。図３に示される参考例では、所定係数として「１０」が予め定められている。すなわち、発光時間「５０ｍｓ」に対してBusy信号の出力時間「５００ｍｓ」が設定され、発光時間「１００ｍｓ」に対してBusy信号の出力時間「１０００ｍｓ」が設定される。その結果、撮像装置内の温度が比較的低く、撮像を行なっても監視対象の温度が保証温度範囲を超えないにもかかわらず、撮像装置は、Busy信号の出力時間が経過するまでトリガを受け付けることができない。すなわち、撮像装置において、撮像の制限される時間が不必要に長くなる。そこで、本実施の形態に係る制御装置１１は、以下のようにして判定信号を生成する。
【0041】
図４は、本実施の形態に係る、判定信号の生成方法の一例を示す図である。制御装置１１は、照明部１２の発光条件「条件ａ」を取得する。制御装置１１は、温度センサ１５によって計測された計測温度を用いて、取得された発光条件「条件ａ」に従って照明部１２を発光させたときの撮像装置１０内の推定温度を推定する。例えば、制御装置１１は、撮像装置１０内の監視対象となる部品（例えば撮像素子３４１）の推定温度を推定する。そして、制御装置１１は、推定温度に基づいて、トリガの受け付けの可否を示す判定信号を画像計測装置１０００に出力する。
【0042】
推定温度は、発光条件「条件ａ」に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの撮像装置１０内の温度であり、現在の撮像装置１０内の状態を表す計測温度を用いて推定される。すなわち、推定温度は、現在の撮像装置１０内の状態を考慮して推定される。そのため、推定温度の精度が高まる。
【0043】
そして、推定温度に基づいて判定信号が生成される。図４に示す例では、制御装置１１は、推定温度が予め定められた閾値Ｔｈ以上の場合にBusy信号を出力する。これにより、撮像装置１０内の温度上昇を抑制できる。なお、閾値Ｔｈは、監視対象となる部品（撮像素子３４１）の保証温度範囲に応じて定められる。例えば、閾値Ｔｈは、保証温度範囲の上限値である。
【0044】
制御装置１１は、推定温度が予め定められた閾値Ｔｈ未満の場合にReady信号を出力する。これにより、発光条件「条件ａ」に従って照明部１２を発光させたとしても監視対象の温度が閾値Ｔｈ未満である場合には、トリガを受け付けることができる。すなわち、Busy信号の出力時間が不必要に長くなることを回避でき、撮像装置１０の能力が十分に発揮される。
【0045】
以上のように、本実施の形態に係る撮像装置１０によれば、撮像の制限される時間を短縮化できる。
【0046】
§２ 具体例
＜Ａ．撮像装置の全体構造＞
図５は、図１に示す撮像装置の外観構造の一例を示す概略斜視図である。図５に例示される撮像装置１０は、略直方体形状の外形を有しており、筐体１００と、当該筐体１００の内部に収容された照明部１２および撮像部１３とを備えている。
＜Ａ．撮像装置の全体構造＞
図５は、図１に示す撮像装置の外観構造の一例を示す概略斜視図である。図５に例示される撮像装置１０は、略直方体形状の外形を有しており、筐体１００と、当該筐体１００の内部に収容された照明部１２および撮像部１３とを備えている。
【0047】
筐体１００は、平板状の底板部１０１と、下面開口の箱形状の蓋部１０２とを有しており、底板部１０１によって蓋部１０２の下面開口が閉塞されることで全体として略直方体形状を有している。底板部１０１および蓋部１０２は、いずれも高熱伝導性の金属製の部材にて構成されており、好ましくはアルミニウム合金等によって形成される。
【0048】
筐体１００の前面には、照明用窓部１２０および受光用窓部１３０が設けられている。照明用窓部１２０および受光用窓部１３０は、それぞれ透光板１２１，１３１によって覆われている。
【0049】
筐体１００の内部であってかつ照明用窓部１２０の後方の位置には、照明部１２が配置されている。筐体１００の内部であってかつ受光用窓部１３０の後方の位置には、撮像部１３が配置されている。
【0050】
また、筐体１００の側面の所定位置には、接続端子１４１，１４２が設けられている。当該接続端子１４１，１４２は、撮像装置１０と画像計測装置１０００等とを電気的に接続するためのものである。
【0051】
＜Ｂ．照明部の構造＞
図６は、照明部の模式断面図である。図６に示すように、照明部１２は、ベース部２００と、マウント部材２１１と、鏡筒２１２と、投光レンズ２２０と、基板２３０と、光源２４１と、パターン形成素子２４４とを主として備えている。
図６は、照明部の模式断面図である。図６に示すように、照明部１２は、ベース部２００と、マウント部材２１１と、鏡筒２１２と、投光レンズ２２０と、基板２３０と、光源２４１と、パターン形成素子２４４とを主として備えている。
【0052】
ベース部２００は、照明部１２の台座となる部分であり、筐体１００の底板部１０１上に設置されている。ベース部２００は、底板部１０１（図５参照）にビスによって固定された第１ベース２０１と、当該第１ベース２０１に固定された第２ベース２０２とを含んでいる。このうち、第２ベース２０２は、第１ベース２０１上に載置された状態で固定されており、投光レンズ２２０の光軸と平行な方向に沿って延びる中空部２０２ａを有する外形が角形の筒状部材からなる。
【0053】
図６に示すように、第２ベース２０２の後端面には、基板２３０が組付けられている。より詳細には、基板２３０は、ビス２８１によって第２ベース２０２の後端面に固定されており、これにより第２ベース２０２に設けられた中空部２０２ａが、基板２３０によって閉塞されている。
【0054】
中空部２０２ａを閉塞する部分の基板２３０の表面には、光源２４１が実装されており、これにより、光源２４１は、当該中空部２０２ａに面している。光源２４１は、例えばＬＥＤにて構成されている。
【0055】
第２ベース２０２は、その内部においてレンズ２４２，２４３を支持している。より詳細には、レンズ２４２，２４３は、その周縁が第２ベース２０２によって支持されることで当該第２ベース２０２に固定されており、これにより光源２４１に対向するように当該光源２４１の前方に配置されている。これらレンズ２４２，２４３は、光源２４１から出射された光を平行光化するいわゆるコリメータレンズである。
【0056】
第２ベース２０２の前端部には、中空部２０２ａを覆うようにマウント部材２１１が組付けられている。マウント部材２１１は、たとえばアルミニウム合金等に代表される高熱伝導性の金属製の部材からなり、投光レンズ２２０の光軸と平行な方向に沿って延びる中空部２１１ａを有する外形が角形の筒状部材からなる。マウント部材２１１は、上述したようにその後端部が第２ベース２０２に固定されているとともに、当該後端部寄りの部分においてパターン形成素子２４４および保護部材２４５を支持している。
【0057】
パターン形成素子２４４は、第２ベース２０２によって支持されたコリメータレンズとしてのレンズ２４２，２４３に対向して配置されている。保護部材２４５は、パターン形成素子２４４を保護するための部材であり、たとえばガラスによって構成される。これらパターン形成素子２４４および保護部材２４５は、これらが重ね合わされた状態でその周縁がマウント部材２１１によって支持されることで当該マウント部材２１１に固定されている。
【0058】
鏡筒２１２は、たとえばアルミニウム合金等に代表される高熱伝導性の金属製の円筒状の部材からなり、その後端部がマウント部材２１１の中空部２１１ａに嵌め込まれることで固定されている。鏡筒２１２は、その前端部がマウント部材２１１から前方に向けて突出しており、これにより当該前端部が、照明部１２の前方の位置に配設されている。
【0059】
投光レンズ２２０は、複数のレンズ２２１～２２３が組み合わされた複合レンズにて構成されており、これら複数のレンズ２２１～２２３は、互いの光軸が重なるように鏡筒２１２の内部において鏡筒２１２の軸方向に整列して設けられている。これら複数のレンズ２２１～２２３の各々は、それらの周縁が鏡筒２１２によって支持されている。すなわち、鏡筒２１２は、投光レンズ２２０の光軸と直交する方向において当該投光レンズ２２０を取り囲んでこれを支持している。
【0060】
以上により、光源２４１、コリメータレンズとしてのレンズ２４２，２４３、パターン形成素子２４４、および、投光レンズ２２０としての複数のレンズ２２１～２２３が、照明部１２の内部において投光レンズ２２０の光軸上に並んで配置されることになり、当該照明部１２から照明光を外部に向けて照射することが可能になる。
【0061】
＜Ｃ．撮像部の構造＞
図７は、撮像部の模式断面図である。図７に示すように、撮像部１３は、ベース部３００と、マウント部材３１１と、鏡筒３１２と、受光レンズ３２０と、基板３３０と、撮像素子３４１とを主として備えている。
図７は、撮像部の模式断面図である。図７に示すように、撮像部１３は、ベース部３００と、マウント部材３１１と、鏡筒３１２と、受光レンズ３２０と、基板３３０と、撮像素子３４１とを主として備えている。
【0062】
ベース部３００は、撮像部１３の台座となる部分であり、筐体１００の底板部１０１上に設置される。ベース部３００は、底板部１０１（図５参照）にビスによって固定される。
【0063】
ベース部３００上には、マウント部材３１１が載置された状態で固定されている。マウント部材３１１は、たとえばアルミニウム合金等に代表される高熱伝導性の金属製の部材からなり、受光レンズ３２０の光軸と平行な方向に沿って延びる中空部３１１ａを有する外形が角形の筒状部材からなる。
【0064】
マウント部材３１１の後端面には、基板３３０が組付けられている。より詳細には、基板３３０は、ビス３８１によってマウント部材３１１の後端面に固定されており、これによりマウント部材３１１に設けられた中空部３１１ａが、基板３３０によって閉塞されている。
【0065】
中空部３１１ａを閉塞する部分の基板３３０の表面には、撮像素子３４１が実装されており、これにより、撮像素子３４１は、当該中空部３１１ａに面している。撮像素子３４１は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサからなる。なお、撮像素子３４１は、ＣＣＤ（Charged-Coupled Devices）イメージセンサ等によって構成されてもよい。基板３３０の表面であって撮像素子３４１の周囲には、額縁状の遮光部材３４２が設けられている。基板３３０には、温度センサ１５も搭載されている。
【0066】
鏡筒３１２は、たとえばアルミニウム合金等に代表される高熱伝導性の金属製の円筒状の部材からなり、その後端部がマウント部材３１１の中空部３１１ａに嵌め込まれることで固定される。鏡筒３１２は、その前端部がマウント部材３１１から前方に向けて突出しており、これにより当該前端部が、撮像部１３の前方の位置に配設されている。
【0067】
受光レンズ３２０は、複数のレンズ３２１～３２３が組み合わされた複合レンズにて構成されており、これら複数のレンズ３２１～３２３は、互いの光軸が重なるように鏡筒３１２の内部において鏡筒３１２の軸方向に整列して設けられている。これら複数のレンズ３２１～３２３の各々は、それらの周縁が鏡筒３１２によって支持されている。すなわち、鏡筒３１２は、受光レンズ３２０の光軸と直交する方向において当該受光レンズ３２０を取り囲んでこれを支持している。
【0068】
以上により、撮像素子３４１、および、受光レンズ３２０としての複数のレンズ３２１～３２３が、撮像部１３の内部において受光レンズ３２０の光軸上に並んで配置されることになり、当該撮像部１３に入射した光を撮像素子３４１が受光することにより、入力画像が得られることになる。
【0069】
＜Ｄ．制御装置の機能構成＞
図８は、図２に示す制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図８に示されるように、制御装置１１は、記憶部１１３と、更新部１１４と、取得部１１５と、推定部１１６と、出力部１１７と、撮像制御部１１８とを含む。記憶部１１３は、図２に示すストレージ１１１およびメモリ１１２によって実現される。更新部１１４、取得部１１５、推定部１１６、出力部１１７および撮像制御部１１８は、図２に示すプロセッサ１１０がストレージ１１１に格納された各種命令コード（プログラム）を実行することにより実現される。
図８は、図２に示す制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図８に示されるように、制御装置１１は、記憶部１１３と、更新部１１４と、取得部１１５と、推定部１１６と、出力部１１７と、撮像制御部１１８とを含む。記憶部１１３は、図２に示すストレージ１１１およびメモリ１１２によって実現される。更新部１１４、取得部１１５、推定部１１６、出力部１１７および撮像制御部１１８は、図２に示すプロセッサ１１０がストレージ１１１に格納された各種命令コード（プログラム）を実行することにより実現される。
【0070】
記憶部１１３は、照明部１２の発光条件を示す条件情報１１３ａを記憶する。発光条件には、光源２４１の発光量、発光時間、投影パターンなどが含まれる。なお、発光量は、光源２４１へ供給される電力または電流によって表されてもよい。
【0071】
更新部１１４は、通信インターフェイス１４を介して画像計測装置１０００から受けた指示に応じて、記憶部１１３が記憶する条件情報１１３ａを更新する。
【0072】
画像計測装置１０００は、画像計測フローに従って、照明部１２の発光条件を更新する指示を生成し、生成した指示を撮像装置１０に出力する。
【0073】
例えば、ワークＷＫの品種が品種Ａから品種Ｂに変更された場合、ユーザは、画像計測装置１０００において実行すべき画像計測フローを、品種Ａ用の画像計測フローから品種Ｂ用の画像計測フローに変更する。画像計測装置１０００は、実行すべき画像計測フローが変更されたことに応じて、品種Ｂ用の画像計測フローにおいて設定された入力画像の取り込み条件に含まれる照明部１２の発光条件に更新する指示を生成する。
【0074】
あるいは、同一のワークＷＫに対して、三次元計測結果画像を生成する処理と、色抽出処理とを実行する画像計測フローが設定された場合、三次元計測用の入力画像と、色抽出用の入力画像とを取り込む必要がある。三次元計測用の入力画像は、投影パターンを有する照明光がワークＷＫに照射された状態での撮像により得られる。色抽出用の入力画像は、均一の照明光がワークＷＫに照射された状態での撮像により得られる。さらに、三次元計測用の入力画像を得るときに適した光源２４１の発光量および発光時間は、色抽出用の入力画像を得るときに適した光源２４１の発光量および発光時間とそれぞれ異なり得る。そのため、画像計測装置１０００は、三次元計測用の入力画像および色抽出用の入力画像の一方を取得してから他方を取得するまでの間に、発光条件を更新する指示を生成する。
【0075】
あるいは、画像計測フローがハイダイナミックレンジ合成（High Dynamic Range Rendering（ＨＤＲ））の処理項目を含む場合、画像計測装置１０００は、照明部１２の発光量が互いに異なる条件下で撮像された複数の入力画像を連続して取り込む必要がある。そのため、画像計測装置１０００は、照明部１２の発光条件を更新する指示と撮像のためのトリガとを交互に繰り返し出力する。
【0076】
その他、ワークＷＫの状態（例えば、ばら積みされたワークＷＫの傾き）、外乱光などの外部環境などに応じて照明部１２の発光条件を変更する必要がある場合、画像計測装置１０００は、ユーザ指示または外部環境を計測するセンサ結果に応じて、照明部１２の発光条件を更新する指示を生成する。
【0077】
取得部１１５は、予め定められた周期で、記憶部１１３から条件情報１１３ａを取得する（読み出す）。当該周期として、画像計測装置１０００がトリガを出力する周期よりも十分に短い時間が設定される。
【0078】
推定部１１６は、温度センサ１５によって計測された計測温度を用いて、取得部１１５が読み出した条件情報１１３ａによって示される発光条件に従って照明部１２を発光させたときの、撮像装置１０内の推定温度を推定する。典型的には、推定部１１６は、取得部１１５が条件情報１１３ａを読み出すタイミングで、温度センサ１５によって計測された計測温度を取得する。そして、推定部１１６は、取得した計測温度と、読み出しされた条件情報１１３ａによって示される発光条件とを用いて、撮像装置１０内の監視対象となる部品（例えば撮像素子３４１）の推定温度を推定する。推定温度の推定方法については後述する。
【0079】
出力部１１７は、推定部１１６によって推定された推定温度に基づいて、トリガの受け付けの可否を示す判定信号を画像計測装置１０００に出力する。典型的には、出力部１１７は、推定温度が監視対象の保証温度範囲内であることに応じて、トリガを受け付け可能であることを示すReady信号を出力する。出力部１１７は、推定温度が監視対象の保証温度範囲外であることに応じて、トリガを受け付けできないことを示すBusy信号を出力する。
【0080】
撮像制御部１１８は、画像計測装置１０００からのトリガに応じて、記憶部１１３が記憶する条件情報１１３ａによって示される発光条件に従って照明部１２を制御し、かつ、照明部１２から照明光が照射されている期間だけ露光するように撮像部１３を制御する。撮像制御部１１８は、通信インターフェイス１４を介して、撮像部１３の撮像により得られた入力画像を画像計測装置１０００に出力する。
【0081】
【0082】
発熱源となる照明部１２（具体的には光源２４１）により発生した熱量（発熱量）は、周囲の部材に伝わる。照明部１２の発熱量Ｑａのうち温度センサ１５に伝わる熱量は、照明部１２と照明部１２の周囲の部材との間の熱抵抗の合計と、照明部１２と温度センサ１５との間の熱抵抗Ｒａとの比に依存する。そして、温度センサ１５における温度上昇分ΔＴｓは、照明部１２から温度センサ１５に伝わる熱量と温度センサ１５の比熱とに依存する。
【0083】
２つの部材間の熱抵抗は、当該２つの部材間に配置されている部材の熱伝導率等に依存する。例えば、照明部１２と温度センサ１５との間の熱抵抗Ｒａは、照明部１２と温度センサ１５との間に位置する部材（例えば、第２ベース２０２（図６参照）、基板３３０（図７参照）など）の熱伝導率等に依存する。そのため、撮像装置１０内の部材間の位置関係、各部材の材質に基づいて、各部材間の熱抵抗が決定される。また、温度センサ１５の比熱は、温度センサ１５の構成により決定される。そのため、照明部１２の発熱による温度センサ１５における温度上昇分ΔＴｓは、照明部１２の発熱量Ｑａと比例関係（ΔＴｓ＝ｋ１×Ｑａ ・・・式（１））にある。
【0084】
同様に、照明部１２の発熱量Ｑａのうち監視対象である撮像素子３４１に伝わる熱量は、照明部１２と照明部１２の周囲の部材との間の熱抵抗の合計と、照明部１２と撮像素子３４１との間の熱抵抗Ｒｂとの比に依存する。そして、撮像素子３４１における温度上昇分ΔＴｔは、照明部１２から撮像素子３４１に伝わる熱量と撮像素子３４１の比熱とに依存する。そのため、照明部１２の発熱による撮像素子３４１における温度上昇分ΔＴｔは、照明部１２の発熱量Ｑａと比例関係（ΔＴｔ＝ｋ２×Ｑａ）にある。
【0085】
なお、撮像素子３４１の動作による発熱量は、照明部１２の発熱量Ｑａに比べて無視できるほど小さい。
【0086】
以上から、温度センサ１５における温度上昇分ΔＴｓと、撮像素子３４１における温度上昇分ΔＴｔとは、ｋ＝ｋ１／ｋ２として、
ΔＴｓ＝ｋ１×Ｑａ＝ｋ１×ΔＴｔ／ｋ２＝ｋ×ΔＴｔ ・・・式（２）
を満たす。つまり、温度センサ１５の温度Ｔｓと監視対象となる撮像素子３４１の温度Ｔｔとは相関し、
Ｔｔ＝α×Ｔｓ＋β ・・・式（３）
で表される。なお、ｋ１，ｋ２，αおよびβは、撮像装置１０を構成する部材の熱伝導率および比熱等から予め算出されてもよいし、実験によって予め求められてもよい。
ΔＴｓ＝ｋ１×Ｑａ＝ｋ１×ΔＴｔ／ｋ２＝ｋ×ΔＴｔ ・・・式（２）
を満たす。つまり、温度センサ１５の温度Ｔｓと監視対象となる撮像素子３４１の温度Ｔｔとは相関し、
Ｔｔ＝α×Ｔｓ＋β ・・・式（３）
で表される。なお、ｋ１，ｋ２，αおよびβは、撮像装置１０を構成する部材の熱伝導率および比熱等から予め算出されてもよいし、実験によって予め求められてもよい。
【0087】
照明部１２の発熱量Ｑａは、以下の式（４）で表される。
Ｑａ＝Ｖｆ×Ｉｆ×（１－η）×ｔｅ ・・・式（４）
上記の式（４）において、ＩｆはＬＥＤである光源２４１に印加する順電流、Ｖｆは光源２４１に印加する順電圧、ｔｅは発光時間、ηは発光効率を示す。
Ｑａ＝Ｖｆ×Ｉｆ×（１－η）×ｔｅ ・・・式（４）
上記の式（４）において、ＩｆはＬＥＤである光源２４１に印加する順電流、Ｖｆは光源２４１に印加する順電圧、ｔｅは発光時間、ηは発光効率を示す。
【0088】
推定部１１６は、記憶部１１３から読み出した条件情報１１３ａによって示される発光条件と上記の式（４）とを用いて、当該発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの、照明部１２の発熱量Ｑａを算出する。
【0089】
次に、推定部１１６は、算出した発熱量Ｑａを上記の式（１）（ΔＴｓ＝ｋ１×Ｑａ）に代入することにより、温度センサ１５における温度上昇分ΔＴｓを求める。そして、推定部１１６は、温度センサ１５によって計測された計測温度Ｔｓ０に温度上昇分ΔＴｓを加算することにより、発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの、温度センサ１５の温度Ｔｓを算出する。すなわち、推定部１１６は、算出した発熱量Ｑａを以下の式（５）に代入することにより温度Ｔｓを算出する。
Ｔｓ＝Ｔｓ０＋ｋ１×Ｑａ ・・・式（５）。
Ｔｓ＝Ｔｓ０＋ｋ１×Ｑａ ・・・式（５）。
【0090】
最後に、推定部１１６は、算出したＴｓを上記の式（３）に代入することにより、監視対象である撮像素子３４１の温度Ｔｔを算出する。推定部１１６は、算出した温度Ｔｔを、発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの監視対象である撮像素子３４１の推定温度として推定すればよい。このように、推定部１１６は、計測温度Ｔｓ０と照明部１２の発熱量Ｑａと撮像装置１０内の監視対象の温度Ｔｔとの関係を示す演算式（式（３）および式（５）の組み合わせ）を用いて、監視対象における推定温度を推定する。当該演算式は、上述したように、撮像装置１０における照明部１２と温度センサ１５と監視対象との位置関係を考慮して予め定められる。
【0091】
なお、上記のようにして算出された温度Ｔｔと、実際に発光条件に従って照明部１２を発光させたときの監視対象である撮像素子３４１の温度とに差分が生じる場合がある。当該差分は、撮像装置１０内の部材の複雑な配置構成などに起因する、また、当該差分の大きさは、発光条件に依存する。そこで、推定部１１６は、発光条件と、補正係数とを対応付けたテーブルを参照し、当該テーブルに基づいて温度Ｔｔを補正してもよい。そして、推定部１１６は、補正した温度Ｔｔを、発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの監視対象である撮像素子３４１の推定温度として推定すればよい。
【0092】
図１０は、推定部によって参照されるテーブルの一例を示す図である。図１０に例示されるテーブルは、発光条件と補正係数とを対応付けており、予め実験またはシミュレーションにより作成される。推定部１１６は、発光条件に対応する補正係数を読み出し、読み出した補正係数に基づいて、上記のようにして算出された温度Ｔｔを補正する。例えば、推定部１１６は、条件ａに対応する補正係数Ｋａと温度Ｔｔとの積（Ｋａ×Ｔｔ）を、発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの監視対象である撮像素子３４１の推定温度として推定する。
【0093】
ある部材の周囲温度をＴ１からＴ２に急変させた場合、経過時間ｔと当該部材の温度Ｔとに、以下の式（６）が成立する。
Ｔ＝（Ｔ１－Ｔ２）exp（－ｔ／τ）＋Ｔ２ ・・・式（６）
式（６）において、τは、熱時定数である。熱時定数τとは、温度差（Ｔ２－Ｔ１）の６３．２％変化するのに要する時間を表す定数である。
Ｔ＝（Ｔ１－Ｔ２）exp（－ｔ／τ）＋Ｔ２ ・・・式（６）
式（６）において、τは、熱時定数である。熱時定数τとは、温度差（Ｔ２－Ｔ１）の６３．２％変化するのに要する時間を表す定数である。
【0094】
熱時定数τは、部材の質量ｍおよび比熱Ｃと、部材と当該部材の周囲との境界における熱抵抗Ｒとを用いて、以下の式（７）で表される。
τ＝ｍ×Ｃ×Ｒ ・・・式（７）
上記の式（７）を用いて、監視対象である撮像素子３４１の質量、比熱および熱抵抗を用いて、撮像素子３４１の熱時定数が算出される。
τ＝ｍ×Ｃ×Ｒ ・・・式（７）
上記の式（７）を用いて、監視対象である撮像素子３４１の質量、比熱および熱抵抗を用いて、撮像素子３４１の熱時定数が算出される。
【0095】
撮像素子３４１の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件の場合、照明部１２において発生した熱が撮像素子３４１に到達したとしても、撮像素子３４１の温度は、撮像素子３４１に到達した熱量に対応する温度上昇分ΔＴｔの約６３％だけ上昇すると推察される。そのため、撮像素子３４１の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件と、０．６３以下の補正係数とが対応付けられることが好ましい。
【0096】
＜Ｆ．撮像装置における制御の流れ＞
図１１は、本実施の形態に係る撮像装置における制御の流れを示すフローチャートである。図１１には、判定信号の出力に関する処理の流れが示される。図１１に示す処理は、予め定められた周期ごとに繰り返し実行される。
図１１は、本実施の形態に係る撮像装置における制御の流れを示すフローチャートである。図１１には、判定信号の出力に関する処理の流れが示される。図１１に示す処理は、予め定められた周期ごとに繰り返し実行される。
【0097】
まず、プロセッサ１１０は、温度センサ１５によって計測された計測温度を取得する（ステップＳ１）。次に、プロセッサ１１０は、記憶部１１３から条件情報１１３ａを取得する（読み出す）（ステップＳ２）。プロセッサ１１０は、計測温度を用いて、取得した条件情報１１３ａによって示される発光条件に従って照明部１２を発光させたときの撮像装置１０内の推定温度を推定する（ステップＳ３）。例えば、プロセッサ１１０は、監視対象である撮像素子３４１の推定温度を推定する。
【0098】
プロセッサ１１０は、推定温度が閾値未満か否かを判定する（ステップＳ４）。閾値は、例えば、監視対象である撮像素子３４１の保証温度範囲の上限値に予め設定されている。推定温度が閾値未満である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、プロセッサ１１０は、通信インターフェイス１４を介して、トリガを受け付け可能であることを示すReady信号を画像計測装置１０００に出力する（ステップＳ５）。推定温度が閾値以上である場合（ステップＳ４でＮＯ）、プロセッサ１１０は、通信インターフェイス１４を介して、トリガを受け付けできないことを示すBusy信号を画像計測装置１０００に出力する（ステップＳ６）。ステップＳ５またはＳ６の後、処理は終了する。
【0099】
＜Ｇ．動作例＞
図１２は、撮像装置の第１の動作例を示す図である。図１２には、発光条件が一定であり、トリガの受け付けタイミングが不定期であるときの動作例が示される。生産ラインにおいて、撮像システム１の上流側の工程からワークＷＫが搬送される周期が一定でない場合、画像計測装置１０００から出力されるトリガのタイミングも不定期となる。図１２に示す例では、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５において、上流側から撮像システム１にワークＷＫが搬送されている。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間隔と、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間隔とは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間隔よりも短い。
図１２は、撮像装置の第１の動作例を示す図である。図１２には、発光条件が一定であり、トリガの受け付けタイミングが不定期であるときの動作例が示される。生産ラインにおいて、撮像システム１の上流側の工程からワークＷＫが搬送される周期が一定でない場合、画像計測装置１０００から出力されるトリガのタイミングも不定期となる。図１２に示す例では、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５において、上流側から撮像システム１にワークＷＫが搬送されている。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間隔と、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間隔とは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間隔よりも短い。
【0100】
時刻ｔ１～ｔ４の期間では、推定温度が閾値Ｔｈよりも低い。そのため、撮像装置１０は、トリガを受け付け可能であることを示すReady信号を画像計測装置１０００に出力する。これにより、上流側の工程からワークＷＫの搬送される周期が短くなったとしても、画像計測装置１０００は、ワークＷＫが搬送されたタイミングでトリガを即座に撮像装置１０に出力できる。すなわち、図３に示されるように、一定期間待機する必要がない。
【0101】
なお、撮像装置１０は、照明部１２を発光させ、撮像部１３を露光させている期間において新たなトリガに対する撮像を開始できないため、Busy信号を画像計測装置１０００に出力している。
【0102】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間隔と、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間隔とは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間隔よりも短い。照明部１２の発光周期が短くなるほど、撮像装置１０内の温度が上昇する。そのため、時刻ｔ２～ｔ４において、計測温度および推定温度が徐々に上昇している。
【0103】
時刻ｔ４において受け付けたトリガに応じて照明部１２が発光されると、撮像装置１０内の温度がさらに上昇し、推定温度が閾値Ｔｈを超えている。そのため、撮像装置１０は、計測温度および推定温度が低下するまで、Busy信号を画像計測装置１０００に出力し続ける。そして、推定温度が閾値Ｔｈ未満となる時刻ｔ１１において、撮像装置１０は、Ready信号を出力する。これにより、画像計測装置１０００は、時刻ｔ１１以降において、トリガを出力できる。
【0104】
図１３は、撮像装置の第２の動作例を示す図である。図１３には、発光条件が条件ａから条件ｂに変更されたときの動作例が示される。条件ｂに従って照明部１２を発光させたときの発熱量は、条件ａに従って照明部１２を発光させたときの発熱量よりも十分に大きい。図１３に示す例では、時刻ｔ２０において、発光条件が変更されている。
【0105】
時刻ｔ２０よりも前では、発熱量の少ない条件ａが設定されているため、推定温度が閾値Ｔｈよりも低い。そのため、撮像装置１０は、トリガを受け付け可能であることを示すReady信号を画像計測装置１０００に出力できる。なお、上述したように、撮像装置１０は、受け付けたトリガに応じて、照明部１２を発光させ、撮像部１３を露光させている期間において、新たなトリガに対する撮像を開始できないため、Busy信号を画像計測装置１０００に出力している。
【0106】
一方、時刻ｔ２０よりも後では、発熱量の多い条件ｂが設定されているため、推定温度が閾値Ｔｈよりも高くなる期間が生じやすい。そのため、撮像装置１０は、当該期間において、トリガを受け付けできないことを示すBusy信号を画像計測装置１０００に出力する。
【0107】
このように、発光条件を考慮して推定温度が推定され、推定温度に基づいて判定信号が出される。そのため、発光条件に応じて、撮像装置１０内の温度上昇を抑制しつつ、撮像が制限される時間を短縮化できる。
【0108】
＜Ｈ．変形例＞
上記の説明では、監視対象の一例として撮像素子３４１を挙げた。しかしながら、監視対象は、撮像素子３４１に限定されない。
上記の説明では、監視対象の一例として撮像素子３４１を挙げた。しかしながら、監視対象は、撮像素子３４１に限定されない。
【0109】
例えば、監視対象は、投光レンズ２２０（図２および図６参照）および受光レンズ３２０（図２および図７参照）であってもよい。これら光学レンズは、複数のレンズが組み合わされた複合レンズにて構成されることが一般的であるが、通常、温度に応じて焦点位置が変化する性質（温度特性）を有している。
【0110】
三次元計測を行なうためには、入力画像における投影パターンの鮮明度を一定範囲に収めることが好ましい。入力画像における投影パターンの鮮明度は、投光レンズ２２０および受光レンズ３２０の焦点位置に依存する。そのため、入力画像における投影パターンの鮮明度が一定範囲に収まるように、投光レンズ２２０および受光レンズ３２０の温度範囲が予め定められる。そして、監視対象である投光レンズ２２０および受光レンズ３２０の温度（推定温度）が推定され、当該推定温度が予め定められた当該温度範囲内か否かに応じて、判定信号が出力される。これにより、入力画像における投影パターンの鮮明度を一定範囲に収めることができる。
【0111】
【0112】
上記の説明では、撮像装置１０は、例えば液晶からなるパターン形成素子２４４を備え、ＬＥＤからなる光源２４１からの光の一部を透過させることにより、三次元計測のためのパターン投影光を照射する。しかしながら、撮像装置１０は、光源２４１としてレーザー発振器を備えてもよい。この場合、撮像装置１０は、レーザー光を走査させながら超高速に明滅させることにより、縞パターンを投影させてもよい。あるいは、撮像装置１０は、光切断法に従って、レーザー光をワークＷＫに照射しながら、ワークＷＫを撮像してもよい。撮像装置１０は、発光条件に従ってレーザー発振器を発光させたときの撮像装置１０内の推定温度を推定すればよい。
【0113】
あるいは、撮像装置１０は、パターン形成素子２４４を備えていなくてもよい。この場合、撮像装置１０は、均一な照明光をワークＷＫに照射し、二次元画像を撮像する。二次元画像を撮像する場合であっても、ワークＷＫの特性（例えば、光沢の有無、色など）、外部環境などに応じて照明部１２の発光条件を変更する必要がある。発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの撮像装置１０内の推定温度に基づいて判定信号が生成されることにより、Busy信号が出力される時間（つまり、撮像が制限される時間）を短縮化できる。このように、本開示は、照明部１２の構成にかかわらず、発熱源となり得る照明部１２を備えた撮像装置１０に適用できる。
【0114】
＜Ｉ．作用・効果＞
以上のように、本実施の形態に係る撮像装置１０は、外部制御装置である画像計測装置１０００から受け付けたトリガに応じて、対象物であるワークＷＫの撮像を行なう。撮像装置１０は、ワークＷＫに対して光を照射する照明部１２と、撮像装置１０内の温度を計測する温度センサ１５と、取得部１１５と、推定部１１６と、出力部１１７とを備える。取得部１１５は、照明部１２の発光条件を取得する。推定部１１６は、温度センサ１５によって計測された計測温度Ｔｓ０を用いて、取得部１１５によって取得された発光条件に従って照明部１２を発光させたときの撮像装置１０内の推定温度を推定する。出力部１１７は、推定温度に基づいて、トリガの受け付けの可否を示す信号を画像計測装置１０００に出力する。
以上のように、本実施の形態に係る撮像装置１０は、外部制御装置である画像計測装置１０００から受け付けたトリガに応じて、対象物であるワークＷＫの撮像を行なう。撮像装置１０は、ワークＷＫに対して光を照射する照明部１２と、撮像装置１０内の温度を計測する温度センサ１５と、取得部１１５と、推定部１１６と、出力部１１７とを備える。取得部１１５は、照明部１２の発光条件を取得する。推定部１１６は、温度センサ１５によって計測された計測温度Ｔｓ０を用いて、取得部１１５によって取得された発光条件に従って照明部１２を発光させたときの撮像装置１０内の推定温度を推定する。出力部１１７は、推定温度に基づいて、トリガの受け付けの可否を示す信号を画像計測装置１０００に出力する。
【0115】
上記の構成によれば、推定温度は、発光条件に従って照明部１２を発光させたと仮定したときの撮像装置１０内の温度であり、現在の撮像装置１０内の状態を表す計測温度Ｔｓ０を用いて推定される。すなわち、推定温度は、現在の撮像装置１０内の状態を考慮して推定される。そのため、推定温度の精度が高まる。そして、推定温度に基づいて判定信号が生成される。その結果、Busy信号が出力される時間（つまり、撮像が制限される時間）を、図３に示す参考例と比較して短縮化できる。
【0116】
推定部１１６は、取得された発光条件に従って照明部１２を発光させたときの照明部１２の発熱量Ｑａを演算し、演算した発熱量Ｑａと計測温度Ｔｓ０とを用いて、推定温度を推定する。照明部１２の発熱量Ｑａの一部が監視対象に伝わることにより、監視対象の温度が上昇しうる。そのため、当該発熱量Ｑａを用いることにより、推定温度の精度が高まる。
【0117】
典型的には、推定部１１６は、計測温度Ｔｓ０と照明部１２の発熱量Ｑａと撮像装置１０内の監視対象の温度Ｔｔとの関係を示す演算式を用いて、監視対象における推定温度を推定する。これにより、演算式を用いて容易に推定温度が推定される。
【0118】
演算式（上記の式（３）および式（５））は、照明部１２と温度センサ１５と監視対象との位置関係を考慮して予め定められる。照明部１２と温度センサ１５と監視対象との間の熱の移動は、これらの位置関係に依存する。そのため、位置関係を考慮して予め定められる演算式を用いることにより、推定温度の精度がさらに高まる。
【0119】
推定部１１６は、発光条件と補正係数とを対応付けた対応情報（図１０に示すテーブル参照）を用いて、取得された発光条件に対応する補正係数を決定してもよい。そして、推定部１１６は、演算式（上記の式（３）および式（５））に計測温度Ｔｓ０と照明部１２の発熱量Ｑａとを入力することにより得られる監視対象の温度Ｔｔを決定した補正係数に基づいて補正することにより、推定温度を推定する。
【0120】
上記の構成によれば、演算式を用いて算出される監視対象の温度Ｔｔと、発光条件に従って照明部１２を実際に発光させたときの監視対象の温度との間に差分が生じるような場合であっても、当該差分が小さくなるように補正係数を設定することにより、推定温度の精度をさらに高めることができる。
【0121】
発光条件は、照明部１２の発光時間を含む。上記の対応情報（図１０に示すテーブル参照）において、監視対象の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件と、０．６３以下の補正係数とが対応付けられている。これにより、推定温度の精度をさらに高めることができる。
【0122】
撮像装置１０は、照明部１２について設定された発光条件を格納する記憶部（記憶装置）１１３と、画像計測装置１０００からの更新指示に応じて記憶部１１３に格納される発光条件を更新する更新部１１４とをさらに備える。取得部１１５は、記憶部１１３に格納された発光条件を読み出す。これにより、取得部１１５は、最新の発光条件を容易に取得できる。
【0123】
なお、照明部１２は、例えば、ワークＷＫの三次元計測を行なうための光（投影パターンを有する照明光）を照射する。
【0124】
§３ 付記
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
【0125】
（構成１）
外部制御装置（１０００）から受け付けたトリガに応じて、対象物（ＷＫ）の撮像を行なう撮像装置（１０）であって、
前記対象物（ＷＫ）に対して光を照射する照明部（１２）と、
前記撮像装置（１０）内の温度を計測する温度センサ（１５）と、
前記照明部（１２）の発光条件を取得する取得部（１１０，１１５）と、
前記温度センサ（１５）によって計測された計測温度を用いて、前記取得部（１１０，１１５）によって取得された発光条件に従って前記照明部（１２）を発光させたときの前記撮像装置（１０）内の推定温度を推定する推定部（１１０，１１６）と、
前記推定温度に基づいて、前記トリガの受け付けの可否を示す信号を前記外部制御装置（１０００）に出力する出力部（１１０，１１７）とを備える、撮像装置（１０）。
外部制御装置（１０００）から受け付けたトリガに応じて、対象物（ＷＫ）の撮像を行なう撮像装置（１０）であって、
前記対象物（ＷＫ）に対して光を照射する照明部（１２）と、
前記撮像装置（１０）内の温度を計測する温度センサ（１５）と、
前記照明部（１２）の発光条件を取得する取得部（１１０，１１５）と、
前記温度センサ（１５）によって計測された計測温度を用いて、前記取得部（１１０，１１５）によって取得された発光条件に従って前記照明部（１２）を発光させたときの前記撮像装置（１０）内の推定温度を推定する推定部（１１０，１１６）と、
前記推定温度に基づいて、前記トリガの受け付けの可否を示す信号を前記外部制御装置（１０００）に出力する出力部（１１０，１１７）とを備える、撮像装置（１０）。
【0126】
（構成２）
前記推定部（１１０，１１６）は、前記取得された発光条件に従って前記照明部（１２）を発光させたときの前記照明部（１２）の発熱量を演算し、演算した発熱量と前記計測温度とを用いて、前記推定温度を推定する、構成１に記載の撮像装置（１０）。
前記推定部（１１０，１１６）は、前記取得された発光条件に従って前記照明部（１２）を発光させたときの前記照明部（１２）の発熱量を演算し、演算した発熱量と前記計測温度とを用いて、前記推定温度を推定する、構成１に記載の撮像装置（１０）。
【0127】
（構成３）
前記推定部（１１０，１１６）は、前記計測温度と前記照明部（１２）の発熱量と前記撮像装置（１０）内の監視対象（３４１）の温度との関係を示す演算式を用いて、前記監視対象（３４１）における前記推定温度を推定する、構成２に記載の撮像装置（１０）。
前記推定部（１１０，１１６）は、前記計測温度と前記照明部（１２）の発熱量と前記撮像装置（１０）内の監視対象（３４１）の温度との関係を示す演算式を用いて、前記監視対象（３４１）における前記推定温度を推定する、構成２に記載の撮像装置（１０）。
【0128】
（構成４）
前記演算式は、前記照明部（１２）と前記温度センサ（１５）と前記監視対象（３４１）との位置関係を考慮して予め定められる、構成３に記載の撮像装置（１０）。
前記演算式は、前記照明部（１２）と前記温度センサ（１５）と前記監視対象（３４１）との位置関係を考慮して予め定められる、構成３に記載の撮像装置（１０）。
【0129】
（構成５）
前記推定部（１１０，１１６）は、
発光条件と補正係数とを対応付けた対応情報を用いて、前記取得された発光条件に対応する補正係数を決定し、
前記演算式に前記計測温度と前記演算した発熱量とを入力することにより得られる前記監視対象の温度を、決定した補正係数に基づいて補正することにより、前記推定温度を推定する、構成３に記載の撮像装置（１０）。
前記推定部（１１０，１１６）は、
発光条件と補正係数とを対応付けた対応情報を用いて、前記取得された発光条件に対応する補正係数を決定し、
前記演算式に前記計測温度と前記演算した発熱量とを入力することにより得られる前記監視対象の温度を、決定した補正係数に基づいて補正することにより、前記推定温度を推定する、構成３に記載の撮像装置（１０）。
【0130】
（構成６）
前記発光条件は、前記照明部（１２）の発光時間を含み、
前記対応情報において、前記監視対象（３４１）の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件と、０．６３以下の補正係数とが対応付けられている、構成５に記載の撮像装置（１０）。
前記発光条件は、前記照明部（１２）の発光時間を含み、
前記対応情報において、前記監視対象（３４１）の熱時定数以下の発光時間を含む発光条件と、０．６３以下の補正係数とが対応付けられている、構成５に記載の撮像装置（１０）。
【0131】
（構成７）
前記照明部（１２）について設定された発光条件を格納する記憶装置（１１１，１１２，１１３）と、
前記外部制御装置（１０００）からの更新指示に応じて前記記憶装置（１１１，１１２，１１３）が記憶する発光条件を更新する更新部（１１０，１１４）とをさらに備え、
前記取得部（１１０，１１５）は、前記記憶装置（１１１，１１２，１１３）に格納された発光条件を読み出す、構成１から６のいずれかに記載の撮像装置（１０）。
前記照明部（１２）について設定された発光条件を格納する記憶装置（１１１，１１２，１１３）と、
前記外部制御装置（１０００）からの更新指示に応じて前記記憶装置（１１１，１１２，１１３）が記憶する発光条件を更新する更新部（１１０，１１４）とをさらに備え、
前記取得部（１１０，１１５）は、前記記憶装置（１１１，１１２，１１３）に格納された発光条件を読み出す、構成１から６のいずれかに記載の撮像装置（１０）。
【0132】
（構成８）
前記照明部（１２）は、対象物（ＷＫ）の三次元計測を行なうための光を照射する、構成１から７のいずれかに記載の撮像装置（１０）。
前記照明部（１２）は、対象物（ＷＫ）の三次元計測を行なうための光を照射する、構成１から７のいずれかに記載の撮像装置（１０）。
【0133】
（構成９）
構成１から８のいずれかに記載の撮像装置（１０）と、
前記撮像装置（１０）に前記トリガを出力する外部制御装置（１０００）とを備える、撮像システム（１）。
構成１から８のいずれかに記載の撮像装置（１０）と、
前記撮像装置（１０）に前記トリガを出力する外部制御装置（１０００）とを備える、撮像システム（１）。
【0134】
（構成１０）
外部制御装置（１０００）から受け付けたトリガに応じて、対象物（ＷＫ）の撮像を行なう撮像装置（１０）の制御方法であって、
前記撮像装置（１０）は、
前記対象物（ＷＫ）に対して光を照射する照明部（１２）と、
前記撮像装置（１０）内の温度を計測する温度センサ（１５）とを含み、
前記制御方法は、
前記照明部（１２）の発光条件を取得するステップと、
前記温度センサ（１５）によって計測された計測温度を用いて、取得された発光条件に従って前記照明部（１２）を発光させたときの前記撮像装置（１０）内の推定温度を推定するステップと、
前記推定温度に基づいて、前記トリガの受け付けの可否を示す信号を前記外部制御装置（１０００）に出力するステップとを備える、撮像装置（１０）の制御方法。
外部制御装置（１０００）から受け付けたトリガに応じて、対象物（ＷＫ）の撮像を行なう撮像装置（１０）の制御方法であって、
前記撮像装置（１０）は、
前記対象物（ＷＫ）に対して光を照射する照明部（１２）と、
前記撮像装置（１０）内の温度を計測する温度センサ（１５）とを含み、
前記制御方法は、
前記照明部（１２）の発光条件を取得するステップと、
前記温度センサ（１５）によって計測された計測温度を用いて、取得された発光条件に従って前記照明部（１２）を発光させたときの前記撮像装置（１０）内の推定温度を推定するステップと、
前記推定温度に基づいて、前記トリガの受け付けの可否を示す信号を前記外部制御装置（１０００）に出力するステップとを備える、撮像装置（１０）の制御方法。
【0135】
本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0136】
１ 撮像システム、１０ 撮像装置、１１ 制御装置、１２ 照明部、１３ 撮像部、１４ 通信インターフェイス、１５ 温度センサ、１００ 筐体、１０１ 底板部、１０２ 蓋部、１１０ プロセッサ、１１１ ストレージ、１１２ メモリ、１１３ 記憶部、１１３ａ 条件情報、１１４ 更新部、１１５ 取得部、１１６ 推定部、１１７ 出力部、１１８ 撮像制御部、１２０ 照明用窓部、１２１，１３１ 透光板、１３０ 受光用窓部、１４１，１４２ 接続端子、２００，３００ ベース部、２０１ 第１ベース、２０２ 第２ベース、２０２ａ，２１１ａ，３１１ａ 中空部、２１１，３１１ マウント部材、２１２，３１２ 鏡筒、２２０ 投光レンズ、２２１～２２３，２４２，２４３，３２１～３２３ レンズ、２３０，３３０ 基板、２４１ 光源、２４４ パターン形成素子、２４５ 保護部材、２８１，３８１ ビス、３２０ 受光レンズ、３４１ 撮像素子、３４２ 遮光部材、１０００ 画像計測装置、ＷＫ ワーク。
【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】