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公開番号2025094572
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210211
出願日2023-12-13
発明の名称撮像方法、撮像装置、自動分析装置、及び自動分析装置の位置調整方法
出願人株式会社日立ハイテク
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01B 11/24 20060101AFI20250618BHJP(測定;試験)
要約【課題】
撮像装置に対して、撮像装置の光軸のズレや可変焦点レンズの光学特性の変化に依存せず、精度の高い測定物の立体情報や距離情報を取得すること。
【解決手段】
撮像部により、第一被写体の撮影画像を取得する第1のステップ、第一被写体の中から基準点を2点以上選択する第2のステップ、基準点の座標を取得する第3のステップ、基準点の合焦位置を取得する第4のステップ、予め記憶された第一被写体撮像許容エリアの情報と、ステップで得られた基準点の座標と合焦位置とに基づいて、第一被写体と撮像部との光軸のズレが一定値以下であるかを判定する第5のステップ、撮像部の光軸のズレが一定値以下である場合、光軸のズレ量を算出する第6のステップ、測定対象である第二被写体の撮像画像を取得する第7のステップ、第二被写体の撮像画像を光軸のズレ量に基づき補正して測定結果の画像を取得する第8のステップ、を含む撮像方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
撮像部により、第一被写体の撮影画像を取得する第１のステップと、
前記第一被写体の中から基準点を２点以上選択する第２のステップと、
前記基準点の座標を取得する第３のステップと、
前記基準点の合焦位置を取得する第４のステップと、
予め記憶された前記第一被写体の撮像許容エリアの情報と、前記ステップで得られた基準点の座標と合焦位置とに基づいて、該第一被写体と前記撮像部との光軸のズレが一定値以下であるかを判定する第５のステップと、
前記撮像部の光軸のズレが一定値以下である場合、該光軸のズレ量を算出する第６のステップと、
測定対象である第二被写体の撮像画像を取得する第７のステップと、
前記第二被写体の撮像画像を前記光軸のズレ量に基づき補正して測定結果の画像を取得する第８のステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１記載の撮像方法において、
前記撮像部のレンズは可変焦点レンズであり、前記第６のステップでの光軸のズレ量の算出に代えて、予め記憶された前記第一被写体撮像許容エリアの情報と、前記ステップで得られた基準点の座標と合焦位置とに基づいて、前記可変焦点レンズの光学特性を算出し、
前記第８のステップでの前記第二被写体の撮像画像を光軸のズレ量に基づく補正に代えて該可変焦点レンズの光学特性に基づき、前記第二被写体の撮像画像を補正する、
ことを特徴とする撮像方法。
【請求項３】
請求項１記載の撮像方法において、
前記第５のステップにおいて前記第一被写体と前記撮像部との光軸のズレが一定値より大きい場合、その旨を報知する報知ステップを含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項４】
焦点距離を可変する可変焦点レンズと、
前記可変焦点レンズの焦点を制御する制御部と、
前記可変焦点レンズを用いて被写体の撮像位置での合焦位置を検出する検出部と、
前記被写体の前記撮像位置、及び前記合焦位置の差に基づいて該被写体の相対位置を測定する測定部と、を備えた撮像装置であって、
第一被写体の前記撮像位置と前記合焦位置に基づき該第一被写体と前記撮像装置との光軸のズレを算出する算出部と、
前記算出部で算出された前記第一被写体と前記撮像装置との光軸のズレの情報に基づき測定対象の第二被写体の相対位置の測定結果を補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置において、
前記算出部は前記光軸のズレに代えて前記可変焦点レンズの光学特性を算出し、
前記算出部で算出された可変焦点レンズの光学特性の情報に基づき測定対象の第二被写体の相対位置の測定結果を補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項４記載の撮像装置において、
前記第一被写体が予め定めた撮像位置及び／または合焦位置の範囲内に存在していることを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項４記載の撮像装置において、
前記第一被写体が予め定めた撮像位置及び／または合焦位置の範囲内に存在していない場合、その旨を報知する報知部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項４記載の撮像装置において、
前記第一被写体と前記撮像装置との光軸にズレがない場合の前記第一被写体の撮像位置と合焦位置とを記憶する記憶部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項４記載の撮像装置において、
前記撮像装置が前記第一被写体の合焦位置にある場合の、前記可変焦点レンズの焦点距離と、前記撮像装置から前記第一被写体までの相対距離との相関関係を保持する距離テーブルを生成する生成部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項４記載の撮像装置において、
前記撮像装置の光学特性に基づいて、該撮像装置が取得した撮像位置と、該撮像装置の光軸との相対位置との相関関係を保持する収差補正データを記憶する記憶部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定物を撮影し、測定物との相対位置を算出する撮像方法、及び撮像装置に係り、特に自動分析装置に好適な撮像方法、撮像装置、それを用いた自動分析装置、及び自動分析装置の位置調整方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
レンズは、様々な光学機器に用いられている。レンズには、焦点距離が固定されている一般的なレンズの他に、焦点距離を変化させることが可能な可変焦点レンズがある。可変焦点レンズは、レンズそのものの位置を動かす焦点変更よりも高速で焦点を合わせることができるため、例えば、自動機器類や検査機器類、医療機器類への応用が進められている。例えば、液体をレンズに用いると、レンズの屈折面となる液体界面の電気的な制御で焦点を変更できるため、焦点変更の高速化を図ることができる。焦点変更の高速化によって、レンズ焦点距離情報を用いての測定物の立体情報や距離情報を測定する技術開発が進められている。
【０００３】
ここで、可変焦点レンズを用いた測定物の立体情報や距離情報を測定する技術として、特許文献１及び特許文献２が知られている。特許文献１には、「撮像レンズを有し、平坦面を持つ測定物を撮影する撮影部と、前記撮像レンズの合焦位置と前記撮像レンズから前記測定物までの距離との関係を示す距離テーブルを記憶する記憶部と、前記平坦面上に設定された３個以上の基準点に対する前記撮像レンズの合焦位置を測定する合焦位置測定部と、測定した前記各合焦位置と、前記距離テーブルとの照合結果に基づいて、前記撮像レンズから前記各基準点までの距離を測定する距離測定部と、前記撮影部により得られた撮影画像における前記各基準点の平面座標と、前記距離測定部の測定結果と、前記撮像レンズの視野角とに基づいて、前記各基準点の空間座標を算出する座標算出部と、前記各基準点の空間座標に基づいて前記平坦面を含む基準平面を確定し、当該基準平面上における寸法情報を算出する寸法情報算出部と、を備えたことを特徴とする測長装置。」が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には「検査対象物の立体形状を計測する立体形状計測装置であって、合焦位置までの距離が一定である、前記検査対象物を撮影するカメラを含み、前記カメラから前記検査対象物までの撮影距離が可変である撮影部と、前記撮影部に、複数の前記撮影距離において前記検査対象物を撮影させる撮影制御部と、前記撮影部が撮影した各画像を取得し、各前記画像の各部分における合焦度に基づいて合焦位置を算出する合焦位置算出部と、前記合焦位置算出部が算出した合焦位置に基づいて、合焦位置集合である合焦分布を算出し、算出した合焦分布に基づいて、前記検査対象物の立体形状を特定する形状特定部と、前記形状特定部が特定した前記検査対象物の立体形状の各位置における特徴を算出し、算出した特徴に基づいて前記立体形状を構成する所定の種別の形状を抽出する形状抽出部とを備える、立体形状計測装置。」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１１５１７９号公報
特開２０２０－４１９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、撮像レンズから測定物までの距離は、撮像レンズの合焦位置と記憶部の距離テーブルによって算出されるが、経時変化による撮像レンズの光学特性の変化を補正することはできないため算出された撮像レンズから測定物までの距離にズレが生じ、距離測定部の測定結果と撮像レンズの視野角とに基づいて算出される空間座標を読み間違える可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の方法では、撮像部の合焦位置を変えながら検査対象物を撮像し、検査対象物の合焦分布に基づいて、検査対象物の立体形状を特定するが、撮像した検査対象物の撮像部の取付のガタによる光軸のズレによって、検査対象物の表面の傾きが変わるため、検査対象物の合焦分布を読み間違える可能性があり、これにより検査対象物の立体形状の取得が困難となる可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、撮像装置の光軸のズレや可変焦点レンズの光学特性の変化に依存せず、精度の高い測定物の立体情報や距離情報を取得することができる撮像方法、撮像装置、それを用いた自動分析装置、及び自動分析装置の位置調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための一態様は以下の通りである。
撮像部により、第一被写体の撮影画像を取得する第１のステップと、第一被写体の中から基準点を２点以上選択する第２のステップと、基準点の座標を取得する第３のステップと、基準点の合焦位置を取得する第４のステップと、予め記憶された第一被写体撮像許容エリアの情報と、ステップで得られた基準点の座標と合焦位置とに基づいて、第一被写体と撮像部との光軸のズレが一定値以下であるかを判定する第５のステップと、撮像部の光軸のズレが一定値以下である場合、光軸のズレ量を算出する第６のステップと、測定対象である第二被写体の撮像画像を取得する第７のステップと、第二被写体の撮像画像を光軸のズレ量に基づき補正して測定結果の画像を取得する第８のステップと、を含む撮像方法。
【００１０】
また、焦点距離を可変する可変焦点レンズと、可変焦点レンズの焦点を制御する制御部と、可変焦点レンズを用いて被写体の撮像位置での合焦位置を検出する検出部と、被写体の撮像位置、及び合焦位置の差に基づいて被写体の相対位置を測定する測定部と、を備えた撮像装置であって、第一被写体の撮像位置と合焦位置に基づき第一被写体と撮像装置との光軸のズレを算出する算出部と、算出部で算出された第一被写体と撮像装置との光軸のズレの情報に基づき測定対象の第二被写体の相対位置の測定結果を補正する補正部と、を備えた撮像装置。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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