JP2004126768A

JP2004126768A - Color image preparing device for image measuring instrument, and color image composition method

Info

Publication number: JP2004126768A
Application number: JP2002287257A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ueno; 上野　信一; Yasuo Sugita; 杉田　康雄
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4248216B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color image preparing device of an image measuring instrument and a color image composition method which can obtain a color image good in a color balance and constant in the color of a composite color by using a black and white CCD. <P>SOLUTION: The color image preparing device 51 is provided with an illuminating optical system capable of selectively outputting red, green, and blue illuminating lights, a black and white CCD camera 11, an image electric signal data storing means 53 for storing red image electric signal data, green image electric signal data, and blue image electric signal data, a color balance rate storing means 54 for storing a color balance rate at the time of compounding the respective image electric signal data to obtain a color image and an image electric signal data compounding means 55 for compounding the respective image electric signal data. Thus, it is possible to compound the color images without being affected by the difference of the brightness of respective color illuminating lights, and to project an image photographed by the black and white CCD camera as a much more real image to make the image easy to observe. As a result, it is possible to clearly grasp the shape of an object to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系によって得られた被測定物の画像から被測定物の寸法や形状を測定する画像測定機のカラー画像作成装置およびカラー画像合成方法に関する。詳しくは、白黒電荷結合素子（白黒ＣＣＤ）で撮影した撮影画像をカラー画像に合成する画像測定機のカラー画像作成装置およびカラー画像合成方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
光学系によって被測定物の測定部位を光学的に結像し、その像を観察するための光学顕微鏡や、像から被測定物の形状や寸法等を検査、測定するための画像処理型測定機、例えば、測定顕微鏡、工具顕微鏡、投影機、三次元画像測定機等が知られている。これらの三次元画像測定機等では、被測定物の画像を鮮明に得ることが必須条件であり、この条件を満たすために、被測定物の撮影に白黒ＣＣＤ（白黒電荷結合素子）を用いることが行われる。
撮影に白黒ＣＣＤを使用した場合、高い分解能（解像度）で画像が得られるため、被測定物上の点、線、円等の位置検出を高い精度で測定することができ、しかも低価格ですむ。これに対して、カラーＣＣＤを使用した場合、被測定物の光反射率の表面物性と色彩の両方の情報を含んでいるため、画像信号の明るさの違いや色の違いを利用して、光反射率や色の異なる領域の境界線を観察したり、特定の色の領域を観察したりすることができる。従って、よりリアルな画像を映すことで、被測定物の状態を明確に把握することができる。
従来、被測定物の画像を得るため、白黒ＣＣＤを用いて、カラー画像で観察するという技術思想の下に開発されたものの一つとして、例えば、スキャナ装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７７５３４号公報（第２、３頁、図７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１のスキャナ装置では、フラットベッド上に置かれた原稿に対して、赤、緑および青色の像を生成するためのカラーＬＥＤアレイから光が照射され、これらの光は、フラットベッドで反射された後、レンズモジュールで結像され、これらの赤、緑および青色の像は、白黒ＣＣＤで赤、緑および青色の像の信号として変換される構成となっている。
前記スキャナ装置では、フラットベッド上に置かれた原稿に対して、常に同一条件で、つまり、それぞれ、赤、緑および青色が持つ色合いで照明光を照射している。そのため、照明のばらつきや、カラーＬＥＤアレイの経時変化により、赤、緑および青色の比率が変化したときや、原稿に応じて照明光の明るさを変えたとき等に対応できず、その結果、色バランスが崩れやすく、合成色の色が一定にならないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、白黒ＣＣＤを使用して色バランスがよく合成色の色が一定のカラー画像を得ることができる画像測定機のカラー画像作成装置およびカラー画像合成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画像測定機のカラー画像作成装置は、次の構成を採用する。
本発明の請求項１に記載の画像測定機のカラー画像作成装置は、赤色、緑色、青色の照明光を選択的に出力可能な照明光学系を有し、この照明光学系からの照明光を被測定物に照射して得られる被測定物の画像から被測定物の寸法や形状を測定する画像測定機のカラー画像作成装置において、前記被測定物の画像を電気信号に変換する白黒電荷結合素子と、前記被測定物に赤色の照明光を照射したときに前記白黒電荷結合素子で得られる赤色画像電気信号データ、前記被測定物に緑色の照明光を照射したときに前記白黒電荷結合素子で得られる緑色画像電気信号データ、および、前記被測定物に青色の照明光を照射したときに前記白黒電荷結合素子で得られる青色画像電気信号データをそれぞれ記憶する画像電気信号データ記憶手段と、前記画像電気信号データ記憶手段に記憶された赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを合成してカラー画像とする際のカラーバランス比率を予め設定記憶したカラーバランス比率記憶手段と、前記カラーバランス比率記憶手段に記憶されたカラーバランス比率に基づいて、前記画像電気信号データ記憶手段に記憶された赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを合成する画像電気信号データ合成手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
この本発明によれば、白黒電荷結合素子で撮影された被測定物の画像をカラー画像にする際に、赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを基に、予め設定され各色ごとの標準の照度となったカラーバランス比率に基づいて合成されるので、各色照明光の明るさの違い（差異）等に影響されずに合成することができる。従って、白黒電荷結合素子で撮影した画像を色バランスがよく合成色の色が一定となったよりリアルな画像で映すことができるようになって観察がしやすくなり、その結果、被測定物の形状等を明確に把握することができる。
また、例えばカラーＣＣＤカメラでは、ＣＣＤ上に設置されたカラーフィルター、または３ＣＣＤカメラにおけるプリズムブロック等により、赤色、緑色、および青色に分光されるため、その分、画面が暗くなるが、本発明では、カラーフィルターやプリズムブロックを使用しないので、明るい画像を得ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の画像測定機のカラー画像作成装置は、請求項１に記載のカラー画像作成装置において、前記カラーバランス比率記憶手段のカラーバランスの比率は、白色の対象物上で、前記赤色、緑色、青色をそれぞれ照射して得られる赤色データ、緑色データ、および、青色データのグレースケールの平均がほぼ同じとなるように演算して求められるものであることを特徴とするものである。
この構成によれば、それぞれの色についてグレースケールの平均がほぼ同じとなるようにカラーバランスの比率が求められ、常に各色の濃さを一定にすることができるので、被測定物へ照明光を照射する際の各色照明の明るさの違い（差異）、被測定物に応じて照明光の明るさを変えたとき等にも柔軟に対応でき、その結果、赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを合成する際に、常に合成色の色を一定にすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の画像測定機のカラー画像作成装置は、請求項１または請求項２に記載のカラー画像作成装置において、前記赤色、緑色、青色の照明光は、前記赤色、緑色、青色のそれぞれの発光色を有する３種類の発光ダイオードで構成されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、代表的な発光素子である発光ダイオードを使用することによって、その特長である高速応答性や長寿命性を備えた光源とすることができる。
【００１０】
請求項４に記載の画像測定機のカラー画像合成方法は、赤色、緑色、青色の照明光を選択的に出力可能な照明光学系を有し、この照明光学系からの照明光を被測定物に照射して得られる被測定物の画像から被測定物の寸法や形状を測定する画像測定機のカラー画像作成方法において、前記被測定物の画像を白黒電荷結合素子により電気信号に変換し、前記被測定物に赤色の照明光を照射したときに前記白黒電荷結合素子で得られる赤色画像電気信号データ、前記被測定物に緑色の照明光を照射したときに前記白黒電荷結合素子で得られる緑色画像電気信号データ、および、前記被測定物に青色の照明光を照射したときに前記白黒電荷結合素子で得られる青色画像電気信号データをそれぞれ画像電気信号データ記憶手段に記憶し、前記画像電気信号データ記憶手段に記憶された赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを合成する際のカラーバランス比率を予めカラーバランス比率記憶手段に設定記憶し、前記カラーバランス比率記憶手段に記憶されたカラーバランス比率に基づいて、前記画像電気信号データ記憶手段に記憶された赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを画像電気信号データ合成手段により合成することを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、白黒電荷結合素子で撮影された被測定物の画像をカラー画像にする際に、赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを基に、予め設定され各色ごとの標準の照度となったカラーバランス比率に基づいて合成されるので、各色照明光の明るさの違い等に影響されずに合成することができる。従って、白黒電荷結合素子で撮影した画像を色バランスがよく合成色の色が一定となったよりリアルな画像で映すことができるようになって観察がしやすくなり、その結果、被測定物の形状等を明確に把握することができる。
また、例えばカラーＣＣＤカメラでは、ＣＣＤ上に設置されたカラーフィルター、または３ＣＣＤカメラにおけるプリズムブロック等により、赤色、緑色、および青色に分光されるため、その分、画面が暗くなるが、本発明では、カラーフィルターやプリズムブロックを使用しないので、明るい画像を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像測定機のカラー画像作成装置の好適な実施形態を挙げ、図面に基づいて詳しく説明する。
図１には、画像測定機１が示されており、この画像測定機１は、本発明のカラー画像作成装置５１（図５参照）を備えて構成されている。カラー画像作成装置５１は、白黒電荷結合素子である白黒ＣＣＤカメラ１１（図５参照）で撮影した被測定物であるワークＷの画像をカラーに合成して、カラーで観察できるようにしたものである。
【００１３】
まず、画像測定機１を説明する。画像測定機１は、測定機本体２と、測定機本体２に設けられた照明光学系を有する撮像ユニット１０と、測定機本体２等を制御する制御装置５０と、測定結果を表示するＣＲＴ等の表示部５７（図５参照）とを備え、撮像ユニット１０で得られたワークＷの画像から当該ワークＷの寸法や、エッジ部等の形状を測定し、表示することができるようになっている。
【００１４】
測定機本体２は基台４を備え、この基台４上には、上面に前記ワークＷを載置するテーブル３が設けられている。テーブル３は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向（図１中、紙面直交方向；奥行き方向）に駆動される。また、基台４の両側縁ほぼ中央部には、上方に延びる支持アーム５が設けられ、これらの支持アーム５には、その両上端部にＸ軸ガイド６が架けわたされている。Ｘ軸ガイド６の例えば前面には、前記撮像ユニット１０が設けられている。撮像ユニット１０は、図示しないＸ軸駆動機構によって、Ｘ軸ガイド６に沿ってＸ軸方向（Ｙ軸方向と直交方向；左右方向）に駆動される。
【００１５】
撮像ユニット１０の内部には、図１には図示しないがワークＷの画像を電気信号に変換する前記白黒ＣＣＤカメラ１１（図５参照）が設けられ、この白黒ＣＣＤカメラ１１の下方には対物レンズ７が設けられている。そして、この対物レンズ７は、前記テーブル３の上面と対向している。また、撮像ユニット１０の内部には、照明光学系を構成するリング照明装置１５（図２〜４参照）の他、フォーカシング機構（図略）および白黒ＣＣＤカメラ１１のＺ軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向と垂直面内で直交する方向；上下方向）の位置を移動させるＺ軸駆動機構（図略）が設けられている。
【００１６】
前記リング照明装置１５は、図２〜４に示すような構造となっている。
すなわち、リング照明装置１５は、画像測定機１の前記テーブル３上のワークＷを照らす照明に用いられ、前記対物レンズ７に取り付けられている。リング照明装置１５は、対物レンズ７を囲み、当該対物レンズ７の光軸７Ａの回りに全体リング状に形成されたケース１６と、このケース１６の内側で対物レンズ７に近接する側に取り付けられた光源ボックス１７とを備えて構成されている。光源ボックス１７の内部には、光源としての複数の発光ダイオード２０と、ミラー群３０とが設けられ、光源ボックス１７の回りには、集光するための反射鏡４０が配置されている。また、図３中対物レンズ７は、ワークＷと所定の測定距離を離して垂直方向の位置を決められており、この際、対物レンズ７に取り付けられたリング照明装置１５と、ワークＷとの距離（作動距離）に応じた照明角度θ１でワークＷに照明光を照射している。
【００１７】
ケース１６は、金属板材等から加工され、その中央部を図３中上下に貫通するレンズ挿通孔１６Ａを備えて、図３中下方に開口したリング状に形成されている。ケース１６のレンズ挿通孔１６Ａは、対物レンズ７を余裕を持って挿通できる内径寸法を備えており、ケース１６には、対物レンズ７を挿通した状態でリング照明装置１５を対物レンズ７に取り付けるための図示しない取付部が設けられている。この取付部としては、例えば、対物レンズ７に向かって進退可能に支持された３本のねじが適用できる。
【００１８】
光源ボックス１７は、ケース１６と同様の金属板材等から加工され、略矩形の角部が面取りされた平面略八角形状の箱状部材であり、対物レンズ７から離れた側の４面には、光軸７Ａと略直交する平面に沿ったスリット１８が設けられている。
光源ボックス１７の内部には、３種類の発光色（赤色；Ｒ色、緑色；Ｇ色、青色；Ｂ色）を有する発光ダイオード２０が、それぞれの種類ごとに配列されている。各色の発光ダイオード２０は、光軸７Ａに沿って、赤色発光ダイオード２１、緑色発光ダイオード２２および青色発光ダイオード２３が、図３中上から順に所定の間隔を隔て、かつ、それぞれが光軸７Ａと略直交する平面内に、光軸７Ａを中心として平面略矩形状に配列されている。赤、緑、青各色の発光ダイオード２１，２２，２３は、平面略矩形状の各辺に沿って７個ずつ並べられ、それぞれが各辺に略直交し光軸７Ａから離れる方向に発光方向を向けて配置されている。
各色の発光ダイオード２０は、発光する照明光の発散角が所定の角度（例えば、２０°）になるよう発光方向先端に集光レンズが取り付けられたもので、図示しない制御回路および電源に接続されている。
【００１９】
各色の発光ダイオード２０の発光方向前方には、３種類のミラー３１，３２，３３から構成されるミラー群３０が配置されており、それぞれのミラー３１，３２，３３は、略長方形の平板状に形成され、それらの長手方向が赤、緑、青各色の発光ダイオード２１，２２，２３の列と略平行にされ、長手方向の長さが平面略矩形状に配列された発光ダイオード２０の各辺の長さと略等しくされている。また、ミラー３１，３２，３３は、光軸７Ａに沿った断面方向に関して、光軸７Ａと略４５°傾斜して設置されている。
【００２０】
ミラー３１は、反射ミラーであり、赤色発光ダイオード２１から出射された出射光を光軸７Ａに沿ってワークＷの方向へ反射するように設置されている。
ミラー３２，３３はそれぞれ、ダイクロイックミラーであり、所定の波長より短い波長の光を反射し、当該所定の波長より長い波長の光を透過する特性、または所定の波長より短い波長の光を透過し、当該所定の波長より長い波長の光を反射する特性を有している。すなわち、ミラー３２，３３は、光の波長に応じた反射から透過、または、透過から反射の特性移行の回数が所定の波長における１回のみのダイクロイックミラーである。
【００２１】
ミラー３２は、ミラー３１で反射された赤色の光を透過し、緑色発光ダイオード２２から出射された赤色の光よりも波長の短い緑色の出射光を光軸７Ａに沿ってワークＷの方向へ反射するように設置されている。
ミラー３３は、ミラー３２を透過した赤色の光およびミラー３２で反射された緑色の光を反射し、青色発光ダイオード２３から出射された赤色や緑色の光よりも波長の短い青色の出射光を透過するように設置されている。
【００２２】
ミラー３３で反射された赤色および緑色の光と、ミラー３３を透過した青色の光とが、合成された照明光の進行方向、すなわち、光軸７Ａと略直交する平面上で光軸７Ａから離れる方向の前方には、反射鏡４０が設置されている。この反射鏡４０は、光源ボックス１７の平面矩形状の各辺とケース１６との間に設けられ、ケース１６内に設けられた図示しない駆動装置によって、光軸７Ａに沿って光源ボックス１７との相対位置を移動可能とされている。
【００２３】
反射鏡４０は、金属製の反射鏡本体４１からなり、光軸７Ａと対向する側の側面が鏡面仕上げされ、光を反射する反射面４２とされている。この反射面４２は、照明光をワークＷの方向へ反射するように、光軸７Ａに沿った断面方向に関して、光軸７Ａから離れる方向に凸状の曲率が形成されている。また、光軸７Ａと略直交する平面方向に関しても、略矩形状に配列された発光ダイオード２０の発光方向と略平行に、光軸７Ａから離れる方向に進行する照明光を、光軸７Ａの方向へ反射するように、光軸７Ａから反射鏡４０までの距離の略２倍の半径を有し、光軸７Ａから離れる方向に凸状の曲率が形成されている。
【００２４】
以上のリング照明装置１５は次のように操作される。
まず、ワークＷの大きさや形状、測定範囲に応じて設定される測定距離に対物レンズ７を位置調整し、リング照明装置１５を対物レンズ７に取り付ける。
ワークＷの色合いに応じて、照明光の色合いを調節するには、光源として配列された赤、緑、青各色の発光ダイオード２１，２２，２３のうち、適切な色の発光ダイオード２０を選択し、点灯または消灯制御を行う。
すなわち、赤、緑、青各色の発光ダイオード２１，２２，２３を全て点灯すれば、ミラー群３０によって合成される照明光は白色となり、いずれか１色のみを点灯すれば、当該１色の照明光となる。また、赤、緑、青各色の発光ダイオード２１，２２，２３のうち、いずれか２色を選択し点灯すれば、当該選択された２色が合成された照明光となる。さらに、選択したいずれかの発光ダイオード２１，２２，２３を部分的に点灯または消灯すれば、中間色の照明光を合成することもできる。
【００２５】
また、リング照明装置１５は、ワークＷの被測定面の形状により適切な照明角度を考慮し、例えば、表面に凹凸の多いワークＷにおいて凹凸のエッジを検出したい場合には大きな照明角度θ２に設定する調節手段を備えている。すなわち、照明装置本体としてのケース１６および光源ボックス１７に対して相対移動可能に取り付けられた反射鏡４０を、図３中二点鎖線で示すように、光軸７Ａに沿ってワークＷから離れる方向へ移動するとともに、対物レンズ７へのリング照明装置１５の取付位置をワークＷに近い位置とする。このようにすることで、光源ボックス１７のミラー群３０で合成され、光源ボックス１７のスリット１８を通過した照明光は、反射鏡４０の反射面４２の中でワークＷに近い位置、つまり、曲率が設けられた反射面４２の光軸７Ａに対する傾斜角度の小さい位置で反射される。従って、反射された照明光は、光軸７Ａに対して大きな照明角度θ２でワークＷに照射されることとなる。
【００２６】
前記制御装置５０は、図５に示すような構成となっている。
すなわち、制御装置５０は前記画像測定機のカラー画像作成装置５１を含み構成され、カラー作成装置５１は、中央処理装置（ＣＰＵ）５２と、このＣＰＵ５２に接続された画像電気信号データ記憶手段５３、カラーバランス比率記憶手段５４、画像電気信号データ合成手段５５を備えて構成されている。
カラー作成装置５１によるカラー合成は、図６の模式図に示すように、光学ユニット１０を含み構成される光学部Ａの、赤色発光ダイオード２１による照明光、緑色発光ダイオード２２による照明光、および青色発光ダイオード２３による照明光を照射したとき、撮影・合成部Ｂの白黒ＣＣＤカメラ１１で得られる３枚の白黒画像６１，６２，６３を合成して１枚のカラー画像６４とするものである。
【００２７】
ＣＰＵ５２には、カラー作成装置５１とともに前記制御装置５０を構成する表示制御部５６が接続され、この表示制御部５６を経由して合成されたカラー画像がＣＲＴ等の表示部５７に表示されるようになっている。
なお、画像電気信号データ記憶手段５３には、インターフェース（Ｉ／Ｆ）５７を介して前記白黒ＣＣＤカメラ１１が接続されている。
【００２８】
画像電気信号データ記憶手段５３には、図７に示すように、ワークＷに赤色発光ダイオード２１による照明光を照射したときに白黒ＣＣＤカメラ１１で得られる赤色画像電気信号データ６５、ワークＷにＧ色発光ダイオード２２による照明光を照射したときに白黒ＣＣＤカメラ１１で得られる緑色画像電気信号データ６６、および、ワークＷにＢ色発光ダイオード２３による照明光を照射したときに白黒ＣＣＤカメラ１１で得られる青色画像電気信号データ６７が、それぞれ記憶・保存されている。
【００２９】
赤色画像電気信号データ６５では、前述のように、赤色発光ダイオード２１により赤色の照明を当てたとき、白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影された白黒画像６１において、他に比べて明るい左上略１／３の部分６５Ａが、カラーバランス比率に基づいて合成されるとき、赤色となる部分である。従って、３枚の白黒画像６１，６２，６３を合成してカラー画像６４を作成したとき、図７の下部に示すように当該部分６５Ａが赤色となって表現されることになる。
緑色撮影画像６６では、緑色発光ダイオード２２により緑色の照明を当てたとき、白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影された白黒画像６２において、左上方および上上方に比べてやや明るい下側略１／３の部分６６Ａが、カラーバランス比率に基づいて合成されるとき、緑色となる部分である。従って、３枚の白黒画像６１，６２，６３を合成してカラー画像６４を作成したとき、当該部分６６Ａが緑色となって表現されることになる。
青色撮影画像６７では、青色発光ダイオード２３により青色の照明を当てたとき、白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影された白黒画像６３において、他に比べて明るい右上略１／３の部分６７Ａが、カラーバランス比率に基づいて合成されるとき、青色となる部分である。従って、３枚の白黒画像６１，６２，６３を合成してカラー画像６４を作成したとき、当該部分６７Ａが緑色となって表現されることになる。
【００３０】
前記カラーバランス比率記憶手段５４には、前記画像電気信号データ記憶手段５３に記憶された前記赤色画像電気信号データ６５、緑色画像電気信号データ６６、および、青色画像電気信号データ６７を合成する際のカラーバランス比率が保存されている。このカラーバランスの比率は、後でも述べるように、白色の対象物上で、前記赤色、緑色、青色の照明光をそれぞれ照射して得られる赤色データ、緑色データ、および、青色データのグレースケールの平均がほぼ同じとなるように演算して求められる。
【００３１】
前記カラーバランス比率記憶手段５４に記憶される赤色、緑色、青色のカラーバランスの比率は、図８に示すような手順によって求められる。
すなわち、まずステップ１（Ｓ１）でスタートして、Ｓ２で、リング照明装置１５の赤色発光ダイオード２１、緑色発光ダイオード２２および青色発光ダイオード２３により、赤色、緑色、青色の各発光色を照射できるようにリング照明装置１５を白い紙の上に移動させ、Ｓ３で、赤色の照明を当てた画像データを作成するとともに、制御装置５０の前記ＣＰＵ５２の記憶部に保存する。引き続き、Ｓ４で、緑色の照明を当てた画像データを作成するとともに、上記ＣＰＵ５２の記憶部に保存し、Ｓ５で、青色の照明を当てた画像データを作成するとともに、上記ＣＰＵ５２の記憶部に保存する。次に、Ｓ６で、各画像データにおける赤、緑、青各色のグレースケール（白と黒との間の灰色の全領域を表示するために、白と黒との割合を変化させた一連の色のない色調）の平均が同じになる比率、つまり、カラーバランス比率を計算して求め、Ｓ７で終了する。
ここで、カラーバランス比率の決め方の一例として、赤、緑、青各色の各グレースケール（平均）値のうち、最も低い（暗い）画像の値を１とし、他は、その最も低い画像の値に対する比率として求める方法がある。このようにすることにより、広い階調の合成画像を得ることができる。
【００３２】
また、カラーバランス比率を求めるのは、赤、緑、青各色は、それぞれ１画素ごとに８ｂｉｔ（２５６色）の色情報を有しているので、リング照明装置１５により赤色、Ｇ色、Ｂ色の発光色をそれぞれ照射したとき、画像データの中に、照明のばらつき等によりグレースケールの違いを生じることがある。そこで、赤、緑、青各色ごとに、画像全体の平均が同じとなるようにしておく必要があるからである。さらに、ワークＷに応じて照明光の明るさを変えたときに、各照明光が一定の割合で明るさが変化するとは限らないため、設定した明るさでカラーバランス比率を求める必要があるからである。
【００３３】
画像電気信号データ合成手段５５は、白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影された３枚の白黒画像６１，６２，６３を、カラーバランス比率記憶手段５４に記憶されている赤色、緑色、青色のカラーバランスの比率に基づいて、画像電気信号データ記憶手段５３に保存されている赤色画像電気信号データ６５、緑色画像電気信号データ６６、および、青色画像電気信号データ６７からカラー画像６４を合成するものである。
【００３４】
画像電気信号データ合成手段５５によるカラー画像の合成方法は、図９に示すような手順によって行われる。
すなわち、まずステップ１（Ｓ１）でスタートして、Ｓ２で、白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影された画像の合成したい範囲を指定する。ここで、合成したい範囲を指定する方法は、始点と終点とを撮影し、表示している画面上に始点と終点とを指定することにより行われる。例えば、現在見ている範囲内で指定すると、指定したその範囲が合成される。また、一度で指定できないようなもっと広い範囲を指定したい場合は、測定機１を駆動し白黒ＣＣＤカメラ１１を移動して指定する。そして、この場合には、合成される画像は、複数枚が順次撮像されることになる。
【００３５】
次に、Ｓ３で、赤色発光ダイオード２１により赤色の照明を当てて作成した赤色画像電気信号データ６５を画像電気信号データ記憶手段５３に保存する。引き続き、Ｓ４で、Ｇ色発光ダイオード２２によりＧの照明を当てて作成した緑色画像電気信号データ６６を画像電気信号データ記憶手段５３に保存し、Ｓ５で、Ｂ色発光ダイオード２３によりＢの照明を当てて作成した青色画像電気信号データ６７を画像電気信号データ記憶手段５３に保存する。次いで、Ｓ６で、赤色画像電気信号データ６５、緑色画像電気信号データ６６および青色画像電気信号データ６７の３枚のデータを順次取り込み、カラーバランス比率記憶手段５４に記憶される赤色、緑色、青色のカラーバランスの比率に基づいてカラー合成し、Ｓ７で終了する。
【００３６】
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）　白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影されたワークＷの白黒画像をカラー画像に合成する際に、赤色画像電気信号データ６５、緑色画像電気信号データ６６、および、青色画像電気信号データ６７を基に、予め設定され各色ごとの標準の照度となったカラーバランス比率に基づいて合成されるので、各色照明光の明るさの違い等に影響されずに合成することができる。従って、白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影した画像を色バランスがよく合成色の色が一定となったよりリアルな画像で映すことができるようになって観察がしやすくなり、その結果、被測定物の形状等を明確に把握することができる。
【００３７】
（２）　白黒ＣＣＤカメラ１１で撮影されたワークＷの白黒画像が、赤色画像電気信号データ６５、緑色画像電気信号データ６６、および、青色画像電気信号データ６７を基に合成されるので、例えばカラーＣＣＤカメラで、ＣＣＤ上に設置されたカラーフィルタ、または３ＣＣＤカラーカメラで使用されるプリズムブロックのために画面が暗くなるという問題が生じることなく、明るい画像を得ることができる。
【００３８】
（３）　赤色、緑色、青色の照明光は、当該赤色、緑色、青色のそれぞれの発光色を有する３種類の発光ダイオード２０で構成されているので、その特長である高速応答性や長寿命性等を備えた光源とすることができるとともに、応答性が高速なので、リアルタイムでのカラー画像を得ることができる。
【００３９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、リング照明装置１５を撮像ユニット１０に設けられた対物レンズ７に取り付けたが、これに限らず、測定装置等の本体や測定台に取り付けてもよく、また、これらの測定装置等とは別にリング測定装置を支持する部材を設け、この部材に取り付けてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の画像測定機のカラー画像作成装置およびカラー画像合成方法によれば、白黒電荷結合素子で撮影された被測定物の画像をカラー画像にする際に、赤色画像電気信号データ、緑色画像電気信号データ、および、青色画像電気信号データを基に、予め設定され各色ごとの標準の照度となったカラーバランス比率に基づいて合成されるので、各色照明光の明るさの違い等に影響されずに合成することができる。従って、白黒電荷結合素子で撮影した画像を色バランスがよく合成色の色が一定となったよりリアルな画像で映すことができるようになって観察がしやすくなり、その結果、被測定物の形状等を明確に把握することができる。
また、例えばカラーＣＣＤカメラでは、ＣＣＤ上に設置されたカラーフィルター、または３ＣＣＤカメラにおけるプリズムブロック等により、赤色、緑色、および青色に分光されるため、その分、画面が暗くなるが、本発明では、カラーフィルターやプリズムブロックを使用しないので、明るい画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像測定機を示す正面図である。
【図２】前記実施形態に係るリング照明装置を示す斜視図である。
【図３】前記実施形態に係るリング照明装置の断面図である。
【図４】前記実施形態に係るリング照明装置の底面図である。
【図５】前記実施形態に係る画像作成装置を含む制御装置を示すブロック図である。
【図６】前記実施形態に係る画像作成装置を示す模式図である。
【図７】前記実施形態に係る画像作成装置のカラー合成を示す模式図である。
【図８】前記実施形態に係る画像作成装置のカラーバランス比率を求める手順図である。
【図９】前記実施形態に係る画像作成装置のカラー合成の手順図である。
【符号の説明】
１　　画像測定装置
７　　対物レンズ
１０　　撮像ユニット
１１　　白黒ＣＣＤカメラ（白黒電荷結合素子）
１５　　リング照明装置（照明光学系）
２０　　発光ダイオード
２１　　赤色発光ダイオード
２２　　緑色発光ダイオード
２３　　青色発光ダイオード
５０　　制御装置
５１　　カラー画像作成装置
５２　　ＣＰＵ
５３　　画像電気信号データ記憶手段
５４　　カラーバランス比率記憶手段
５５　　画像電気信号データ合成手段
６１〜６３　　白黒画像
６４　　カラー画像
６５　　赤色画像電気信号データ
６６　　緑色画像電気信号データ
６７　　青色画像電気信号データ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color image creating apparatus and a color image synthesizing method for an image measuring device that measures the size and shape of an object to be measured from an image of the object to be measured obtained by an optical system. More specifically, the present invention relates to a color image creating apparatus and a color image synthesizing method of an image measuring device for synthesizing a captured image captured by a monochrome charge-coupled device (monochrome CCD) with a color image.
[0002]
[Background Art]
An optical microscope that optically forms an image of a measurement site on an object to be measured by an optical system and observes the image, and an image processing type measurement device that inspects and measures the shape and dimensions of the object to be measured from the image For example, a measuring microscope, a tool microscope, a projector, a three-dimensional image measuring machine, and the like are known. In these three-dimensional image measuring machines, it is essential to obtain a clear image of the object to be measured, and in order to satisfy this condition, a monochrome CCD (monochrome charge-coupled device) must be used for photographing the object to be measured. Is performed.
When a monochrome CCD is used for imaging, an image can be obtained with high resolution (resolution), so that the position of a point, a line, a circle, etc. on an object to be measured can be detected with high accuracy, and at a low cost. . In contrast, when a color CCD is used, information on both the surface properties and color of the light reflectance of the object to be measured is included. It is possible to observe a boundary between regions having different light reflectivities and colors, or to observe a region of a specific color. Therefore, by displaying a more realistic image, the state of the measured object can be clearly grasped.
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a scanner device has been known as one of the devices developed under the technical idea of observing a color image using a monochrome CCD in order to obtain an image of an object to be measured (see Patent Document 1). ).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-77534 (pages 2, 3; FIG. 7)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the scanner device of Patent Document 1, light is emitted from a color LED array for generating red, green, and blue images to a document placed on a flatbed, and the light is emitted by the flatbed. After being reflected, an image is formed by a lens module, and these red, green and blue images are converted by a monochrome CCD as red, green and blue image signals.
In the above-described scanner device, an original placed on a flatbed is always illuminated with illumination light under the same conditions, that is, in the shades of red, green, and blue, respectively. Therefore, when the ratio of red, green, and blue is changed due to variations in illumination and the aging of the color LED array, or when the brightness of the illumination light is changed in accordance with the document, it cannot be handled. There is a problem that the color balance is easily lost and the color of the composite color is not constant.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a color image forming apparatus and a color image synthesizing method for an image measuring device capable of obtaining a color image having a good color balance and a constant synthesized color using a monochrome CCD.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a color image creating device for an image measuring machine according to the present invention employs the following configuration.
A color image creating apparatus for an image measuring device according to claim 1 of the present invention has an illumination optical system that can selectively output red, green, and blue illumination light, and outputs illumination light from the illumination optical system. In a color image creation device of an image measuring device for measuring the size and shape of an object to be measured from an image of the object to be measured obtained by irradiating the object to be measured, a black-and-white charge coupling for converting the image of the object to an electric signal An element and red image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with red illumination light; and the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with green illumination light. Green image electric signal data obtained in, and image electric signal data storage means for storing respectively blue image electric signal data obtained by the black and white charge-coupled device when illuminating the device under test with blue illumination light, Said A color balance ratio in which a color balance ratio when a red image electric signal data, a green image electric signal data, and a blue image electric signal data stored in the image electric signal data storage means are combined to form a color image is stored in advance. A storage unit, and a red image electrical signal data, a green image electrical signal data, and a blue image electrical signal stored in the image electrical signal data storage unit based on the color balance ratio stored in the color balance ratio storage unit. Image electric signal data synthesizing means for synthesizing data.
[0007]
According to the present invention, when converting the image of the device under test photographed by the black-and-white charge-coupled device into a color image, the red image electric signal data, the green image electric signal data, and the blue image electric signal data are used. Since the images are synthesized based on the color balance ratio which is set in advance and is the standard illuminance for each color, the images can be synthesized without being affected by the difference (difference) in the brightness of the illumination light of each color. Therefore, the image captured by the black-and-white charge-coupled device can be displayed in a more realistic image with a good color balance and a constant color of the synthesized color, which facilitates observation, and as a result, the shape of the object to be measured Etc. can be grasped clearly.
Further, for example, in a color CCD camera, the light is separated into red, green, and blue by a color filter installed on the CCD or a prism block in a 3CCD camera, so that the screen becomes darker. Since no color filter or prism block is used, a bright image can be obtained.
[0008]
The color image creating device of the image measuring device according to claim 2 is the color image creating device according to claim 1, wherein the color balance ratio of the color balance ratio storage unit is such that the color balance ratio of the red color is set on a white object. , Green data, and blue data, respectively, so that the average of the gray scales of the red data, green data, and blue data is approximately the same.
According to this configuration, the ratio of the color balance is determined so that the average of the gray scales is substantially the same for each color, and the density of each color can be kept constant. It can flexibly cope with the difference (difference) in the brightness of each color illumination when irradiating and the brightness of the illumination light is changed according to the object to be measured. As a result, red image electric signal data, green image electric When the signal data and the blue image electric signal data are combined, the color of the combined color can always be kept constant.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the color image creating apparatus of the first or second aspect, the illumination light of red, green, and blue includes the red, green, and blue illumination lights. It is characterized by being constituted by three kinds of light emitting diodes having respective light emitting colors.
According to this configuration, by using a light-emitting diode, which is a typical light-emitting element, a light source having high-speed response and long life, which are its features, can be obtained.
[0010]
A color image synthesizing method for an image measuring device according to claim 4, further comprising an illumination optical system capable of selectively outputting red, green, and blue illumination light, and using the illumination light from the illumination optical system as an object to be measured. In a color image creation method of an image measuring device that measures the size and shape of the measured object from the image of the measured object obtained by irradiating the image, the image of the measured object is converted to an electric signal by a black and white charge-coupled device, Red image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with red illumination light, and obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with green illumination light. Green image electric signal data, and blue image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the device under test is irradiated with blue illumination light, respectively stored in image electric signal data storage means, The color balance ratio when combining the red image electric signal data, the green image electric signal data, and the blue image electric signal data stored in the signal data storage means is set and stored in advance in the color balance ratio storage means, Based on the color balance ratio stored in the ratio storage unit, the red, green, and blue image electrical signal data stored in the image electrical signal data storage unit is combined with the image electrical signal data. It is characterized by combining by means.
[0011]
According to this configuration, when converting the image of the DUT captured by the black-and-white charge-coupled device into a color image, based on the red image electric signal data, the green image electric signal data, and the blue image electric signal data, Since the images are synthesized based on the color balance ratio which is set in advance and is the standard illuminance for each color, the images can be synthesized without being affected by the difference in brightness of the illumination light of each color. Therefore, the image captured by the black-and-white charge-coupled device can be displayed in a more realistic image with a good color balance and a constant color of the synthesized color, which facilitates observation, and as a result, the shape of the object to be measured Etc. can be grasped clearly.
Further, for example, in a color CCD camera, since the light is separated into red, green, and blue by a color filter installed on the CCD or a prism block in a 3CCD camera, the screen becomes darker by that amount. Since no color filter or prism block is used, a bright image can be obtained.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a color image creating apparatus for an image measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an image measuring device 1, which is provided with a color image creating device 51 (see FIG. 5) of the present invention. The color image creating device 51 combines an image of the work W, which is an object to be measured, taken with the monochrome CCD camera 11 (see FIG. 5), which is a monochrome charge-coupled device, into a color image so that the image can be observed in color. is there.
[0013]
First, the image measuring device 1 will be described. The image measuring device 1 includes a measuring device main body 2, an imaging unit 10 having an illumination optical system provided in the measuring device main body 2, a control device 50 for controlling the measuring device main body 2 and the like, a CRT for displaying a measurement result, and the like. The display unit 57 (see FIG. 5) can be used to measure and display the size of the work W and the shape of the edge portion and the like from the image of the work W obtained by the imaging unit 10. I have.
[0014]
The measuring machine main body 2 includes a base 4, and a table 3 on which the work W is placed is provided on the base 4. The table 3 is driven in a Y-axis direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1; a depth direction) by a Y-axis driving mechanism (not shown). Support arms 5 extending upward are provided substantially at the center of both side edges of the base 4, and an X-axis guide 6 is hung on both upper ends of these support arms 5. The imaging unit 10 is provided, for example, on the front surface of the X-axis guide 6. The imaging unit 10 is driven along the X-axis guide 6 in the X-axis direction (a direction orthogonal to the Y-axis direction; left and right directions) by an X-axis driving mechanism (not shown).
[0015]
Although not shown in FIG. 1, the monochrome CCD camera 11 (see FIG. 5) for converting an image of the work W into an electric signal is provided inside the imaging unit 10, and an objective lens is provided below the monochrome CCD camera 11. 7 are provided. The objective lens 7 faces the upper surface of the table 3. In addition, inside the imaging unit 10, in addition to the ring illumination device 15 (see FIGS. 2 to 4) constituting an illumination optical system, a focusing mechanism (not shown), and a Z-axis direction (X-axis, Y-axis) of the monochrome CCD camera 11. A Z-axis drive mechanism (not shown) for moving a position in a direction perpendicular to the axial direction in a vertical plane (vertical direction) is provided.
[0016]
The ring illumination device 15 has a structure as shown in FIGS.
That is, the ring illumination device 15 is used for illumination for illuminating the work W on the table 3 of the image measuring device 1 and is attached to the objective lens 7. The ring illumination device 15 surrounds the objective lens 7 and is attached to a case 16 formed in a ring shape around the optical axis 7A of the objective lens 7 and a side inside the case 16 close to the objective lens 7. The light source box 17 is provided. Inside the light source box 17, a plurality of light emitting diodes 20 as light sources and a mirror group 30 are provided, and around the light source box 17, a reflecting mirror 40 for condensing light is arranged. In FIG. 3, the objective lens 7 is positioned at a predetermined distance from the workpiece W in the vertical direction. At this time, the ring illumination device 15 attached to the objective lens 7 and the workpiece W The workpiece W is irradiated with illumination light at an illumination angle θ1 corresponding to the distance (working distance).
[0017]
The case 16 is formed from a metal plate or the like, and is provided with a lens insertion hole 16A that penetrates the center of the case 16 vertically in FIG. 3, and is formed in a ring shape opened downward in FIG. The lens insertion hole 16A of the case 16 has an inner diameter that allows the objective lens 7 to be inserted with a margin, and the case 16 allows the ring illumination device 15 to be attached to the objective lens 7 with the objective lens 7 inserted. (Not shown) is provided. As this mounting portion, for example, three screws supported so as to be able to advance and retreat toward the objective lens 7 can be applied.
[0018]
The light source box 17 is a box-shaped member formed from a metal plate or the like similar to the case 16 and having a substantially rectangular corner with a chamfered corner, and has four surfaces separated from the objective lens 7 on four sides. A slit 18 is provided along a plane substantially orthogonal to the optical axis 7A.
Inside the light source box 17, light-emitting diodes 20 having three kinds of emission colors (red; R, green; G, blue; B) are arranged for each type. The light-emitting diodes 20 of the respective colors are arranged such that a red light-emitting diode 21, a green light-emitting diode 22, and a blue light-emitting diode 23 are arranged at predetermined intervals in order from the top in FIG. 3 along the optical axis 7A. In a substantially orthogonal plane, they are arranged in a substantially rectangular plane with the optical axis 7A as a center. The red, green, and blue light-emitting diodes 21, 22, and 23 are arranged seven each along each side of a substantially rectangular plane, and each emits light in a direction substantially orthogonal to each side and away from the optical axis 7A. It is arranged facing.
The light-emitting diodes 20 of each color are provided with a condenser lens at the front end in the light-emitting direction such that the divergence angle of the emitted illumination light becomes a predetermined angle (for example, 20 °), and are connected to a control circuit and a power supply (not shown). ing.
[0019]
A mirror group 30 including three types of mirrors 31, 32, and 33 is disposed in front of the light emitting diode 20 of each color in the light emitting direction, and each of the mirrors 31, 32, and 33 has a substantially rectangular flat plate shape. Each side of the light emitting diode 20 is formed, the longitudinal direction of which is substantially parallel to the rows of the light emitting diodes 21, 22, and 23 of red, green, and blue, and the length in the longitudinal direction is arranged in a substantially rectangular plane. Is approximately equal to the length. The mirrors 31, 32, and 33 are installed at an angle of approximately 45 ° with respect to the optical axis 7A with respect to the cross-sectional direction along the optical axis 7A.
[0020]
The mirror 31 is a reflection mirror, and is installed so as to reflect the emitted light emitted from the red light emitting diode 21 toward the workpiece W along the optical axis 7A.
Each of the mirrors 32 and 33 is a dichroic mirror, which reflects light having a wavelength shorter than a predetermined wavelength and transmits light having a wavelength longer than the predetermined wavelength, or transmits light having a wavelength shorter than the predetermined wavelength. And has a characteristic of reflecting light having a wavelength longer than the predetermined wavelength. That is, the mirrors 32 and 33 are dichroic mirrors in which the number of transitions from reflection to transmission or from transmission to reflection according to the wavelength of light is only one at a predetermined wavelength.
[0021]
The mirror 32 transmits the red light reflected by the mirror 31 and reflects green emitted light having a shorter wavelength than the red light emitted from the green light emitting diode 22 toward the workpiece W along the optical axis 7A. It is installed to be.
The mirror 33 reflects the red light transmitted through the mirror 32 and the green light reflected by the mirror 32, and transmits blue emitted light having a shorter wavelength than the red or green light emitted from the blue light emitting diode 23. It is installed to be.
[0022]
The red and green lights reflected by the mirror 33 and the blue light transmitted through the mirror 33 move away from the optical axis 7A on the plane in which the combined illumination light travels, that is, on a plane substantially orthogonal to the optical axis 7A. A reflecting mirror 40 is provided in front of the direction. The reflecting mirror 40 is provided between each side of the planar rectangular shape of the light source box 17 and the case 16, and is connected to the light source box 17 along the optical axis 7A by a driving device (not shown) provided in the case 16. The relative position can be moved.
[0023]
The reflecting mirror 40 is made of a metal reflecting mirror body 41, and the side facing the optical axis 7A is mirror-finished to form a reflecting surface 42 that reflects light. The reflection surface 42 has a convex curvature in a direction away from the optical axis 7A with respect to a cross-sectional direction along the optical axis 7A so as to reflect the illumination light toward the workpiece W. Also, with respect to a plane direction substantially orthogonal to the optical axis 7A, the illumination light traveling in a direction away from the optical axis 7A in a direction substantially parallel to the light emitting direction of the light emitting diodes 20 arranged in a substantially rectangular shape is directed in the direction of the optical axis 7A. Has a radius approximately twice the distance from the optical axis 7A to the reflecting mirror 40, and has a convex curvature in a direction away from the optical axis 7A.
[0024]
The above ring lighting device 15 is operated as follows.
First, the position of the objective lens 7 is adjusted to a measurement distance set according to the size, shape, and measurement range of the work W, and the ring illumination device 15 is attached to the objective lens 7.
In order to adjust the hue of the illumination light according to the hue of the work W, an appropriate color light emitting diode 20 is selected from the red, green, and blue light emitting diodes 21, 22, and 23 arranged as a light source. , Turn on / off control.
That is, if all the red, green, and blue light emitting diodes 21, 22, and 23 are turned on, the illumination light synthesized by the mirror group 30 becomes white, and if only one of the colors is turned on, the illumination of the one color is turned on. It becomes light. In addition, if any two of the red, green, and blue light emitting diodes 21, 22, and 23 are selected and turned on, the illumination light is a combination of the selected two colors. Furthermore, by partially turning on or off any of the selected light emitting diodes 21, 22, and 23, it is also possible to synthesize illumination light of an intermediate color.
[0025]
In addition, the ring illumination device 15 considers an appropriate illumination angle depending on the shape of the surface to be measured of the work W, and for example, sets a large illumination angle θ2 when it is desired to detect an uneven edge on the work W having many irregularities on the surface. Adjusting means. That is, the reflecting mirror 40 movably attached to the case 16 and the light source box 17 as a lighting device body is moved away from the workpiece W along the optical axis 7A as shown by a two-dot chain line in FIG. And the mounting position of the ring illumination device 15 to the objective lens 7 is set to a position close to the workpiece W. In this way, the illumination light synthesized by the mirror group 30 of the light source box 17 and having passed through the slit 18 of the light source box 17 is located at a position near the work W in the reflection surface 42 of the reflection mirror 40, that is, the curvature. Is reflected at a position where the inclination angle of the reflection surface 42 provided with the light axis 7A is small. Therefore, the reflected illumination light is applied to the work W at a large illumination angle θ2 with respect to the optical axis 7A.
[0026]
The control device 50 has a configuration as shown in FIG.
That is, the control device 50 includes a color image creating device 51 of the image measuring device. The color creating device 51 includes a central processing unit (CPU) 52 and an image electrical signal data storage unit 53 connected to the CPU 52. It comprises a color balance ratio storage means 54 and an image electric signal data synthesizing means 55.
As shown in the schematic diagram of FIG. 6, the color synthesis by the color creation device 51 includes illumination light of the red light emitting diode 21, illumination light of the green light emitting diode 22, and blue light of the optical unit A including the optical unit 10. When illuminating light is emitted by the light emitting diode 23, three monochrome images 61, 62, 63 obtained by the monochrome CCD camera 11 of the photographing / combining unit B are combined to form one color image 64.
[0027]
The CPU 52 is connected to a display control unit 56 that constitutes the control device 50 together with the color creation device 51, and a color image synthesized via the display control unit 56 is displayed on a display unit 57 such as a CRT. It has become.
The black-and-white CCD camera 11 is connected to the image electric signal data storage means 53 via an interface (I / F) 57.
[0028]
As shown in FIG. 7, the image electric signal data storage means 53 stores red image electric signal data 65 obtained by the black-and-white CCD camera 11 when the work W is irradiated with the illumination light from the red light-emitting diode 21, and stores the work W Green image electric signal data 66 obtained by the black-and-white CCD camera 11 when illuminating light from the color light-emitting diode 22 is illuminated, and green image electrical signal data 66 obtained by the monochrome CCD camera 11 when illuminating light from the B-color light-emitting diode 23 illuminates the work W The stored blue image electric signal data 67 is stored and stored.
[0029]
As described above, in the red image electric signal data 65, when the red light is illuminated by the red light-emitting diode 21, the black-and-white image 61 photographed by the black-and-white CCD camera 11 has an upper left that is about 1/3 brighter than the others. When the portion 65A is synthesized based on the color balance ratio, the portion becomes red. Therefore, when the color image 64 is created by combining the three black and white images 61, 62, and 63, the portion 65A is expressed in red as shown in the lower part of FIG.
In the green photographed image 66, when a green light is emitted by the green light emitting diode 22, in the black and white image 62 photographed by the black and white CCD camera 11, the lower left portion and the lower approximately upper third are slightly brighter than the upper left portion. 66A is a portion that becomes green when synthesized based on the color balance ratio. Therefore, when the color image 64 is created by combining the three black and white images 61, 62, and 63, the portion 66A is expressed as green.
In the blue photographed image 67, when a blue light is illuminated by the blue light-emitting diode 23, in the black-and-white image 63 photographed by the black-and-white CCD camera 11, a portion 67A of approximately 1/3 in the upper right, which is brighter than the others, has a color balance ratio. Is a portion that becomes blue when combined based on Therefore, when the color image 64 is created by combining the three monochrome images 61, 62, and 63, the portion 67A is expressed as green.
[0030]
The color balance ratio storage means 54 stores the red image electric signal data 65, the green image electric signal data 66, and the blue image electric signal data 67 stored in the image electric signal data storage means 53. The color balance ratio is saved. As will be described later, the ratio of the color balance is, on a white object, the red, green, and blue data obtained by irradiating each of the red, green, and blue illumination light, and the gray scale of the blue data. It is calculated and calculated so that the average is almost the same.
[0031]
The ratio of the red, green, and blue color balances stored in the color balance ratio storage means 54 is obtained by a procedure as shown in FIG.
That is, first, in step 1 (S1), the red light emitting diode 21, the green light emitting diode 22, and the blue light emitting diode 23 of the ring lighting device 15 can illuminate red, green, and blue light emitting colors in S2. Then, the ring illuminating device 15 is moved on white paper, and in S3, image data with red illumination is created and stored in the storage unit of the CPU 52 of the control device 50. Subsequently, in S4, image data with green illumination is created and stored in the storage unit of the CPU 52. In S5, image data with blue illumination is created and stored in the storage unit of the CPU 52. I do. Next, in S6, a series of colors in which the ratio of white and black is changed to display the entire gray scale of red, green, and blue in each image data (to display the entire gray area between white and black) (A color tone without color), that is, a color balance ratio is calculated and obtained, and the process ends in S7.
Here, as an example of how to determine the color balance ratio, the value of the lowest (dark) image among the grayscale (average) values of the red, green, and blue colors is set to 1, and the other values are the values of the lowest image There is a method of calculating as a ratio with respect to. By doing so, a composite image with a wide gradation can be obtained.
[0032]
The color balance ratio is determined because each of the red, green, and blue colors has color information of 8 bits (256 colors) for each pixel. When each of the luminescent colors is irradiated, a difference in gray scale may occur in the image data due to a variation in illumination or the like. Therefore, it is necessary to make the average of the entire image the same for each of the red, green, and blue colors. Furthermore, when the brightness of the illumination light is changed in accordance with the work W, the brightness of each illumination light does not always change at a constant rate, so that it is necessary to obtain the color balance ratio at the set brightness. It is.
[0033]
The image electric signal data synthesizing unit 55 converts the three black and white images 61, 62, 63 taken by the black and white CCD camera 11 into red, green, and blue color balance ratios stored in the color balance ratio storage unit 54. The color image 64 is synthesized from the red image electric signal data 65, the green image electric signal data 66, and the blue image electric signal data 67 stored in the image electric signal data storage means 53 based on the above.
[0034]
The method of synthesizing a color image by the image electric signal data synthesizing means 55 is performed according to the procedure shown in FIG.
That is, first, the process starts in step 1 (S1), and in S2, a range in which images captured by the monochrome CCD camera 11 are to be combined is specified. Here, a method of designating a range to be synthesized is performed by photographing a start point and an end point and designating the start point and the end point on a displayed screen. For example, if the user specifies within the currently viewed range, the specified range is combined. To specify a wider range that cannot be specified at one time, the measuring device 1 is driven and the monochrome CCD camera 11 is moved to specify. In this case, a plurality of images to be combined are sequentially captured.
[0035]
Next, in S3, the red image electric signal data 65 created by illuminating the red light by the red light emitting diode 21 is stored in the image electric signal data storage means 53. Subsequently, in S4, the green image electric signal data 66 created by illuminating the G light by the G light emitting diode 22 is stored in the image electric signal data storage means 53, and the B light is emitted by the B light emitting diode 23 in S5. The applied blue image electric signal data 67 is stored in the image electric signal data storage means 53. Next, in S6, three pieces of data of the red image electric signal data 65, the green image electric signal data 66, and the blue image electric signal data 67 are sequentially fetched, and the red, green, and blue colors stored in the color balance ratio storage means 54 are acquired. Color synthesis is performed based on the color balance ratio, and the process ends in S7.
[0036]
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When combining a monochrome image of the work W captured by the monochrome CCD camera 11 with a color image, the black image electrical signal data 65, the green image electrical signal data 66, and the blue image electrical signal data 67 are used. Since the images are synthesized based on the preset color balance ratio of the standard illuminance for each color, the images can be synthesized without being affected by the difference in the brightness of the illumination light of each color. Therefore, the image captured by the monochrome CCD camera 11 can be displayed as a more realistic image having a good color balance and a constant color of the synthesized color, which facilitates observation, and as a result, the shape of the object to be measured can be improved. Etc. can be grasped clearly.
[0037]
(2) Since a black and white image of the work W captured by the black and white CCD camera 11 is synthesized based on the red image electric signal data 65, the green image electric signal data 66, and the blue image electric signal data 67, for example, With the CCD camera, a bright image can be obtained without the problem that the screen is darkened due to the color filter installed on the CCD or the prism block used in the 3CCD color camera.
[0038]
(3) Since the red, green, and blue illumination lights are composed of three types of light emitting diodes 20 having the respective emission colors of red, green, and blue, high-speed response and long life, which are the features, are provided. And the like, and the response speed is high, so that a real-time color image can be obtained.
[0039]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the above-described embodiment, the ring illumination device 15 is attached to the objective lens 7 provided in the imaging unit 10. However, the present invention is not limited to this, and the ring illumination device 15 may be attached to a main body such as a measurement device or a measurement table. A member that supports the ring measuring device may be provided separately from the measuring device and the like, and may be attached to this member.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the color image forming apparatus and the color image synthesizing method of the image measuring device of the present invention, when converting the image of the device under test photographed by the monochrome charge-coupled device into a color image, a red image The electric signal data, the green image electric signal data, and the blue image electric signal data are combined based on a preset color balance ratio that is a standard illuminance for each color based on the electric signal data. Can be synthesized without being affected by the difference between them. Therefore, the image captured by the black-and-white charge-coupled device can be displayed in a more realistic image with a good color balance and a constant color of the synthesized color, which facilitates observation, and as a result, the shape of the object to be measured Etc. can be grasped clearly.
Also, for example, in a color CCD camera, the light is separated into red, green, and blue by a color filter installed on the CCD or a prism block in a 3CCD camera, so that the screen becomes darker by that amount. Since no color filter or prism block is used, a bright image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an image measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a ring lighting device according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ring lighting device according to the embodiment.
FIG. 4 is a bottom view of the ring lighting device according to the embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a control device including the image creating device according to the embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an image creating apparatus according to the embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing color synthesis of the image creating apparatus according to the embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure for obtaining a color balance ratio of the image creating apparatus according to the embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure of color synthesis of the image creating apparatus according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Image measuring device
7 Objective lens
10 Imaging unit
11 Black and white CCD camera (black and white charge-coupled device)
15 Ring illumination device (illumination optical system)
20 Light emitting diode
21 Red light emitting diode
22 Green LED
23 Blue light emitting diode
50 Control device
51 Color Image Creation Device
52 CPU
53 Image electric signal data storage means
54 Color balance ratio storage means
55 Image Electric Signal Data Synthesis Means
61-63 black and white image
64 color images
65 Red image electric signal data
66 Green image electric signal data
67 Blue image electric signal data

Claims

It has an illumination optical system capable of selectively outputting red, green, and blue illumination light, and illuminates the illumination light from the illumination optical system onto the object. In a color image creation device of an image measuring machine that measures dimensions and shapes,
A black-and-white charge-coupled device that converts the image of the device under test into an electric signal,
Red image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with red illumination light, and obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with green illumination light. Green image electric signal data, and image electric signal data storage means for storing blue image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the device under test is irradiated with blue illumination light,
A color balance in which a color balance ratio when combining a red image electrical signal data, a green image electrical signal data, and a blue image electrical signal data stored in the image electrical signal data storage unit to form a color image is stored in advance. A ratio storage unit, and a red image electric signal data, a green image electric signal data, and a blue image electric signal stored in the image electric signal data storage unit based on the color balance ratio stored in the color balance ratio storage unit. A color image creating device for an image measuring device, comprising: image electrical signal data combining means for combining signal data.

2. The color image creating apparatus for an image measuring device according to claim 1, wherein the color balance ratio of said color balance ratio storage means is obtained by irradiating each of said red, green, and blue on a white object. A color image forming apparatus for an image measuring device, wherein the color image forming apparatus is calculated and calculated so that grayscale averages of data, green data, and blue data become substantially the same.

3. The color image creating device for an image measuring device according to claim 1, wherein the red, green, and blue illumination lights are three types of light emitting diodes having respective emission colors of the red, green, and blue. A color image creating apparatus for an image measuring machine, comprising:

It has an illumination optical system capable of selectively outputting red, green, and blue illumination light, and illuminates the illumination light from the illumination optical system onto the object. In a color image creation method of an image measuring machine that measures dimensions and shapes,
The image of the device under test is converted to an electric signal by a black and white charge-coupled device,
Red image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with red illumination light, and obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with green illumination light. Green image electric signal data, and blue image electric signal data obtained by the black-and-white charge-coupled device when the object to be measured is irradiated with blue illumination light, respectively stored in image electric signal data storage means,
Red image electric signal data stored in the image electric signal data storage means, green image electric signal data, and the color balance ratio when combining the blue image electric signal data is set and stored in advance in the color balance ratio storage means,
Based on the color balance ratio stored in the color balance ratio storage means, the red image electric signal data, the green image electric signal data, and the blue image electric signal data stored in the image electric signal data storage A color image creating method for an image measuring machine, wherein the color image is created by signal data combining means.