WO2023238424A1 - 検査システム - Google Patents

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WO2023238424A1
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light emitting
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祐平 林
淳 光藤
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    • Y02B20/40Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the present invention relates to an inspection system that inspects an article by irradiating the article with light and photographing it with a camera.
  • the goods are illuminated with an illuminator and photographed with a camera to ensure that no defects or foreign matter are overlooked. It is being said.
  • the illuminator receives current from the lighting controller to emit light and illuminate the article.
  • the photography period of the camera is controlled by an inspection system control device that controls the entire inspection system, and the captured images are sent to the inspection system control device.
  • the illumination period in the illuminator is controlled by the illuminator controller by the camera or by the inspection system control device so as to be synchronized with the imaging period.
  • the lighting controller supplies the large current required to illuminate the article to the illuminator, generally, as shown in Patent Document 1, the necessary current is supplied from the AC outlet via the AC power distribution cable. Power is supplied.
  • the present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an inspection system that can simplify wiring.
  • an inspection system includes an illuminator that has a plurality of light emitting elements and emits light from the plurality of light emitting elements to illuminate an article to be inspected. , a lighting controller that divides the plurality of light emitting elements into N areas (N is a natural number of 2 or more) and sequentially supplies current to each of the N areas during an illumination period to emit light; and the illumination period.
  • a camera for sequentially photographing the article in a photographing period synchronized with the camera; an inspection system control device; a first wiring cable for supplying DC power from the camera to the lighting controller or from the lighting controller to the camera; a second wiring cable that supplies DC power from the system control device to the camera or from the inspection system control device to the lighting controller, and the N images taken by the camera are connected to the inspection system control device.
  • a test image is reconstructed within or within the camera by inter-image operations or by inter-image operations and inter-pixel operations.
  • the inter-image operation is an operation in which the brightness of one of the N images is selected for each pixel, or a brightness of a plurality of the images is selected from the N and added. or an operation in which the luminances of a plurality of the images are selected from N and averaged.
  • the first distribution cable transmits a signal from the camera to the lighting controller for supplying the DC power and controlling the illumination period
  • the second distribution cable transmits a signal from the inspection system controller to the lighting controller.
  • a signal for supplying the DC power to the camera and controlling the photographing period is transmitted to the camera.
  • the first wiring cable transmits a signal for supplying the DC power and controlling the imaging period from the lighting controller to the camera
  • the second wiring cable transmits a signal for controlling the inspection system control.
  • a signal is transmitted from the device to the lighting controller for supplying the DC power and controlling the lighting period.
  • the illuminator has red, green, and blue light emitting elements for each of the N areas, and the lighting controller controls the light emitting elements of a first color among red, green, and blue.
  • a current is sequentially supplied to each of the N areas during the illumination period to cause the light to be emitted, and then the light emitting element of a second color other than the first color is supplied with a current during the illumination period of each of the N areas.
  • a current is sequentially supplied to emit light, and then a current is sequentially supplied to the light emitting elements of a third color other than the first color and the second color during the illumination period of each of the N areas. It can be made to emit light.
  • wiring can be simplified.
  • FIG. 1 is a schematic external view showing an inspection system according to an embodiment of the present invention. It is a front view showing an example of the illuminator of the inspection system same as the above. It is a circuit diagram showing an example of the illuminator of the inspection system same as the above.
  • FIG. 3 is a waveform diagram that simply shows the timing of illumination and imaging of the inspection system same as the above. It is a block diagram showing an example of the lighting controller of the inspection system same as the above. This is an example of an image taken by the camera of the same inspection system as above, and is a photograph showing the first image among 16 images. This is an example of an image taken by the camera of the same inspection system as above, and is a photograph showing the second image among 16 images.
  • FIG. 3 is a schematic external view showing another inspection system according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the example of the illumination controller of the other inspection system same as the above. It is a block diagram which shows the example of the camera of the other inspection system same as the above. It is a block diagram showing an example of an inspection system control device of another inspection system same as the above.
  • an inspection system 1 includes an illuminator 2, a lighting controller 3, a camera 4, an inspection system control device 5, a first wiring cable 6, and a second wiring cable 7. ing.
  • FIG. 1 shows a state in which the article M is illuminated by the illuminator 2 and photographed by the camera 4.
  • a coffee bottle is exemplified as the article M
  • the illuminator 2 is placed on the back side of the article M
  • the surface (front) that emits light is tilted toward the front
  • the camera 4 is arranged on the back side of the article M. is placed above the .
  • the inspection system controller 5 is typically located relatively far away.
  • the illuminator 2 has a plurality of light emitting elements (LEDs, etc.) 20. Light is emitted from the plurality of light emitting elements 20 to illuminate the article M to be inspected.
  • the illuminator 2 can be a surface illuminator in which a plurality of light emitting elements 20 are arranged in a planar shape (vertical and horizontal), a line illuminator in which a plurality of light emitting elements 20 are arranged in a line shape, a ring illuminator in which a plurality of light emitting elements 20 are arranged in a ring shape, etc. .
  • the illuminator 2 shown in FIG. 1 and FIG. 2, which will be described later, is a surface illuminator, and 192 light emitting elements 20 are arranged in a plane of 12 vertically by 16 horizontally.
  • the illuminator 2 is divided into N areas 2A 1 to 2A N as shown in FIG . It is possible to emit light for every natural number (N).
  • N natural number
  • broken lines indicate the divisions of each area 2A J , N is 16, and each area 2A J has 12 light emitting elements 20, 3 in length x 4 in width.
  • the illuminator 2 a plurality of light emitting elements 20 are connected in parallel and/or in series. As shown in FIG. 3, the illuminator 2 can be configured such that a current inflow terminal 2IJ and a current outflow terminal 2OJ are provided for each area 2AJ . Note that in FIG. 3, the reference numeral 21 indicates a current limiting resistor. Either one of the current inflow terminal 2IJ and the current outflow terminal 2OJ may be shared between the areas 2A 1 to 2A N.
  • the lighting controller 3 divides the plurality of light emitting elements 20 into N areas 2A 1 to 2A N and sequentially supplies a current I J during the illumination period Ta of each area 2A J to emit light.
  • the lighting controller 3 operates by being supplied with DC (direct current) power through the first wiring cable 6.
  • DC direct current
  • the supplied DC power is used as it is, or after being boosted or stepped down.
  • the illumination period Ta is synchronized with a photographing period Td, which will be described later, and the illumination period Ta is a signal for controlling the illumination period Ta transmitted by the first wiring cable 6 (a synchronization signal between the photographing period Td and the illumination period Ta). (including SY). (See Figure 4).
  • the illumination period Ta is set in advance and can be, for example, 5 milliseconds to 20 milliseconds.
  • a PWM pulse current can be used to supply the current.
  • the PWM period Tb can be, for example, about 8 microseconds.
  • the PWM pulse width Tc is a time width corresponding to a preset dimming gradation.
  • the above-mentioned period Tb and pulse width Tc are shown enlarged for easy understanding.
  • each part is controlled by the CPU 31 according to a program stored in the program part 32 while using the work memory part 34.
  • the interface section 35 is a section to which the first wiring cable 6 is connected.
  • the first wiring cable 6 can have a power line 6DC for supplying DC power, a signal line 6SI for controlling the illumination period Ta, and a grounding line 6GND, and interface terminals to which each of them is connected. It can be provided in the section 35.
  • the number of signal lines 6SI is one or more.
  • the setting section 36 can cause the set value storage section 33 to store values such as the illumination period Ta and pulse width Tc set using the setting dial 36D or the like.
  • the setting value storage section 33 can use a nonvolatile memory or the like.
  • the illuminator current supply section 37 has an illuminator current outflow terminal 37OJ connected to each of the current inflow terminal 2IJ and the current outflow terminal 2OJ of each area 2AJ of the illuminator 2, and an illuminator current inflow terminal 37IJ connected to each of the current inflow terminal 2IJ and the current outflow terminal 2OJ of each area 2AJ of the illuminator 2. may be provided.
  • the lighting controller 3 and the illuminator 2 may be separated and connected by a connecting member 8 (such as a wiring cable), or may be integrated.
  • the camera 4 supplies DC power to the lighting controller 3 via the first wiring cable 6.
  • the voltage of the DC power is, for example, 3.3V or 5V.
  • the camera 4 has a small amount of power that can be supplied externally from it.
  • the lighting controller 3 requires less power by sequentially (not all at once ) supplying the current IJ to each area 2AJ of the illuminator 2. Therefore, the camera 4 can supply the necessary power to the lighting controller 3.
  • the lighting controller 3 only needs to connect the first wiring cable 6 from the camera 4 without connecting the AC power wiring cable. Thereby, wiring can be simplified.
  • the camera 4 sends a signal to control the lighting period Ta including the synchronization signal SY to the lighting controller 3 via the first wiring cable 6.
  • the camera 4 sequentially photographs the articles M during a photographing period Td that is synchronized with the illumination period Ta (see FIG. 4).
  • the illumination period Ta the illumination period for turning on photographing.
  • the signal for turning on photographing is indicated by PH.
  • FIG. 6A is a photograph when area 2A 1 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6B is a photograph when area 2A 2 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6C is a photograph when area 2A 3 of illuminator 2 is emitted.
  • FIG. 6D is a photo when area 2A 4 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6E is a photo when area 2A 5 of illuminator 2 emits light
  • 6F is a photo when area 2A 5 of illuminator 2 emits light.
  • a photo when area 2A 6 of illuminator 2 emits light
  • Figure 6G is a photo when area 2A 7 of illuminator 2 emits light
  • Figure 6H shows a photo when area 2A 8 of illuminator 2 emits light.
  • 6I is a photo when area 2A 9 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6J is a photo when area 2A 10 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6K is an area of illuminator 2.
  • 6L is a photo when area 2A 12 of illuminator 2 emits light.
  • 6M is a photo when area 2A 13 of illuminator 2 emits light.
  • 6N is a photograph when area 2A 14 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6O is a photograph when area 2A 15 of illuminator 2 emits light
  • FIG. 6P is a photograph when area 2A 16 of illuminator 2 emits light. This is a photo taken when it was radiated.
  • the camera 4 operates by being supplied with DC (direct current) power from the second wiring cable 7.
  • the supplied DC power is used as it is, or after being boosted or stepped down.
  • the camera 4 supplies DC power to the lighting controller 3 via the first wiring cable 6, but the voltage of the DC power supplied to the lighting controller 3 is supplied from the second wiring cable 7.
  • the voltage may be the same as the voltage of the supplied DC power, or may be boosted or stepped down.
  • the photographing period Td in the camera 4 is controlled by a signal that controls the photographing period Td transmitted by the second wiring cable 7.
  • the synchronization signal SY transmitted from the camera 4 to the lighting controller 3 may be generated within the camera 4 in synchronization with the shooting period Td, or may be transmitted via the second wiring cable 7. good.
  • the N images (or one inspection image, which will be described later) taken by the camera 4 are transmitted to the inspection system control device 5, which will be described in detail later, via the second wiring cable 7.
  • each part is controlled by the CPU 41 according to the program stored in the program part 42 while using the work memory part 43.
  • the first interface section 44 can be provided with terminals to which the power line 6DC of the first wiring cable 6, the signal line 6SI of the signal controlling the illumination period Ta, and the ground line 6GND are connected.
  • the second interface section 45 is a section to which the second wiring cable 7 is connected.
  • the second wiring cable 7 can have a power line 7DC that supplies DC power, a signal line 7SI that transmits signals and images that control the imaging period Td, and a ground line 7GND, each of which is connected
  • the second interface section 45 can be provided with a terminal to be used. There are usually a plurality of signal lines 7SI.
  • the imaging unit 46 photographs during the above-mentioned photographing period Td using the imaging mechanism 46M. As shown in FIGS. 6A to 6P, images can be captured in monochrome.
  • the inspection system control device 5 In the inspection system control device 5, one inspection image is reconstructed from the N images by inter-image arithmetic or by inter-image arithmetic and inter-pixel arithmetic.
  • the inspection image is an image that is viewed by an inspector using the inspection system 1.
  • an inter-image operation refers to an operation between a plurality of images
  • an inter-pixel operation refers to an operation between adjacent pixels forming an image.
  • the inter-image calculation can be a calculation in which the brightness of one image is selected from among N images for each pixel. For example, when N is 16, the K-th highest brightness (K is any natural number from 1 to 16) can be selected for each pixel. Then, one inspection image as shown in FIG. 8A, which is equivalent to an image obtained by emitting light from the N areas 2A 1 to 2A N of the illuminator 2 at once, is reconstructed. Note that various inspection images can be obtained depending on the number of K. In FIG. 8A, K is 8.
  • the inter-image calculation may be a calculation in which the brightness of a plurality of images is selected from among N images and added for each pixel. For example, if N is 16, the luminance of each pixel goes from the Kth (K is a natural number between 1 and 16) the highest luminance to the Lth (L is a natural number between 2 and 16 that is greater than K). High brightness can be selected and added. Even in this case, one inspection image equivalent to the image obtained by emitting light from the N areas 2A 1 to 2A N of the illuminator 2 all at once is reconstructed. Note that various inspection images can be obtained depending on the numbers of K and L.
  • K is set to 1 and L is set to 16 so that the brightness of all (16) images is selected and added at each pixel, one test image as shown in FIG. 8B is reconstructed. .
  • the inter-image calculation may be a calculation in which the luminances of a plurality of images are selected from among N images for each pixel and are averaged. For example, if N is 16, the luminance of each pixel goes from the Kth (K is a natural number between 1 and 16) the highest luminance to the Lth (L is a natural number between 2 and 16 that is greater than K). High brightness can be selected and averaged. Even in this case, one inspection image equivalent to the image obtained by emitting light from the N areas 2A 1 to 2A N of the illuminator 2 all at once is reconstructed. Note that various inspection images can be obtained depending on the numbers of K and L.
  • K is set to 1 and L is set to 16 so that the brightness of all (16) images is selected and averaged at each pixel, one test image as shown in FIG. 8C is reconstructed. Ru.
  • inter-image calculations can also be used to reconstruct one inspection image by combining various inter-pixel calculations.
  • the inspection system control device 5 is capable of various processing such as sending an inspection image to a display device and exchanging data with a system outside the inspection system 1.
  • the inspection system control device 5 has a CPU 51, a program section 52, a work memory section 53, an interface section 54, and a power supply section 55, for example, as shown in FIG. You can do it like this.
  • the interface section 54 and the like are controlled by the CPU 51 according to the program stored in the program section 52 while using the work memory section 53.
  • the program section 52 includes a program for reconstructing an inspection image.
  • the interface section 54 can be provided with terminals to which each of the power line 7DC, signal line 7SI, and ground line 7GND of the second wiring cable 7 is connected.
  • the AC power supply wiring cable 9 is connected to the power supply section 55, and DC power for the inspection system control device 5 is generated from the AC power source and supplied to each section within the inspection system control device 5.
  • this inspection system 1' includes an illuminator 2, a lighting controller 3', a camera 4', an inspection system control device 5', a first wiring cable 6', and a second wiring cable 7'.
  • the illuminator 2 is similar to the above.
  • the lighting controller 3', the camera 4', the inspection system control device 5', the first wiring cable 6', and the second wiring cable 7' are connected to the above-mentioned lighting controller 3, camera 4, inspection system control device 5, and first wiring, respectively.
  • the inspection system 1' corresponds to the cable 6 and the second distribution cable 7, but in terms of appearance, the way the second distribution cable 7' is wired is similar to that of the second distribution cable 7 in the inspection system 1.
  • the method is different. Therefore, the lighting controller 3', the camera 4', the inspection system controller 5', the first wiring cable 6', and the second wiring cable 7' are connected to each other in the following points. 5, the first wiring cable 6, and the second wiring cable 7.
  • the lighting controller 3' operates by being supplied with DC (direct current) power through the second wiring cable 7', and is controlled by a signal that controls the lighting period Ta transmitted by the second wiring cable 7'. Furthermore, the lighting controller 3' sends a signal for controlling the photographing period Td, including a synchronization signal SY, to the camera 4' via the first wiring cable 6'. This synchronization signal SY may be generated within the lighting controller 3' in synchronization with the lighting period Ta, or may be transmitted via the second wiring cable 7'. The lighting controller 3' also receives N images (or one inspection image) taken by the camera 4' via the first wiring cable 6', and controls the inspection system via the second wiring cable 7'. It is transmitted to device 5'.
  • the lighting controller 3' requires less power by supplying the current IJ to each area 2AJ of the illuminator 2 sequentially (not all at once), so it is possible to connect the AC power supply wiring cable. Instead, it is sufficient to simply connect the second wiring cable 7' from the inspection system control device 5' and connect the first wiring cable 6' toward the camera 4'. Thereby, wiring can be simplified.
  • the detailed configuration of the lighting controller 3' may include a first interface section 35A and a second interface section 35B instead of the interface section 35 in the lighting controller 3, as shown in FIG.
  • the first interface section 35A is a section to which the first wiring cable 6' is connected.
  • the first wiring cable 6' can have a power line 6DC' that supplies DC power, a signal line 6SI' that transmits signals and images that control the imaging period Td, and a ground line 6GND'. Terminals to which each of them is connected can be provided in the first interface section 35A. There are usually a plurality of signal lines 6SI'.
  • the second interface part 35B is a part to which the second wiring cable 7' is connected.
  • the second wiring cable 7' can include a power line 7DC' for supplying DC power, a signal line 7SI' for transmitting signals and images controlling the illumination period Ta, and a ground line 7GND'. Terminals to which each of them is connected can be provided in the second interface section 35B. There are usually a plurality of signal lines 7SI'.
  • the camera 4' operates by being supplied with DC (direct current) power from the first wiring cable 6'.
  • the N images (or one inspection image) taken by the camera 4' are transmitted to the inspection system control device 5' via the first distribution cable 6' and the second distribution cable 7', as described above. Ru.
  • the detailed configuration of the camera 4' can be such that the camera 4 does not have the second interface part 45 and has an interface part 44' instead of the first interface part 44, as shown in FIG.
  • the interface section 44' can be provided with terminals to which each of the power line 6DC', signal line 6SI', and ground line 6GND' of the first wiring cable 6' is connected.
  • the detailed configuration of the inspection system control device 5' can include an interface section 54' instead of the interface section 54 in the inspection system control device 5, as shown in FIG.
  • the interface section 54' can be provided with terminals to which each of the power line 7DC', signal line 7SI', and ground line 7GND' of the second wiring cable 7' is connected.
  • the camera 4 (or 4') can take images in monochrome.
  • the illuminator 2 has red, green, and blue light emitting elements 20 in each of N areas 2A 1 to 2A N.
  • red, green, and blue light emitting elements 20 current inflow terminals 2I 1 to 2I N and current outflow terminals 2O 1 to 2O N can be provided for each area 2A 1 to 2A N.
  • the lighting controller 3 sequentially supplies current to the light emitting elements 20 of the first color among red, green, and blue during the lighting period Ta of each of the N areas 2A 1 to 2A N to produce light. Then, a current is sequentially supplied to the light emitting elements 20 of the second color other than the first color during the illumination period Ta of each of the N areas 2A 1 to 2A N to emit light, and then, A current is sequentially supplied to the light emitting elements of the third color other than the first color and the second color during the illumination period Ta of each of the N areas 2A 1 to 2A N to cause them to emit light.
  • the camera 4 sequentially photographs during the photographing period Td in the same manner as described above.
  • the inspection system control device 5 or 5'
  • one inspection image is reconstructed for red, green, and blue in the same manner as described above, and these three inspection images can be further synthesized. As a result, one color inspection image can be generated.
  • the present invention is not limited to what is described in the embodiment, and various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims. It is.
  • a third wiring cable is provided, and N images (or one inspection image) taken by the camera 4' are transferred to the third wiring cable. It is also possible to transmit the data directly to the inspection system controller 5' via a three-wire cable.

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Abstract

配線を簡素化できる検査システムを提供する。この検査システム1は、複数個の発光素子20から光を放射して検査対象である物品Mを照明する照明器2と、複数個の発光素子20をN個のエリアに分けて各々の照明期間で順次電流を供給して光を放射させる照明コントローラ3と、照明期間と同期する撮影期間で物品Mを順次撮影するカメラ4と、検査システム制御装置5と、カメラ4から照明コントローラ3にDCの電力を供給する第1配線ケーブル6と、検査システム制御装置5からカメラにDCの電力を供給する第2配線ケーブル7と、を備え、カメラ4が撮影したN個の画像は、画像間演算により又は画像間演算と画素間演算により1個の検査画像が再構成される。

Description

検査システム
 本発明は、物品に光を照射しそれをカメラで撮影することにより物品を検査する検査システムに関する。
 従来から、工場の生産ラインで生産された物品(製品)を検査ラインで検査するとき、欠陥や異物付着などの見落としがないように、照明器により物品を照明してカメラで撮影することが行われている。照明器は、照明コントローラから電流の供給を受けることにより光を放射して物品を照明する。カメラは、検査システム全体を制御する検査システム制御装置により撮影期間が制御され、その検査システム制御装置に撮影した画像を送る。照明器における照明期間は、撮影期間と同期するように、照明器コントローラがカメラにより制御されたり検査システム制御装置により制御されたりする。
 ここで、照明コントローラは、物品を照明するのに必要な大きな電流を照明器に供給するので、一般的に、例えば特許文献1に示すように、ACコンセントからAC電源配線ケーブルを介して必要な電力が供給される。
特開2018-181589号公報
 しかし、検査システムにおいて照明コントローラのためにAC電源配線ケーブルが設けられると、他の配線ケーブル(検査システム制御装置とカメラの間及びカメラ(又は検査システム制御装置)と照明コントローラの間の配線ケーブル)も有り、配線が煩雑であり、また、そのため誤配線などが起こり易い。
 本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線を簡素化できる検査システムを提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る検査システムは、複数個の発光素子を有し該複数個の発光素子から光を放射して検査対象である物品を照明する照明器と、前記複数個の発光素子をN個(Nは2以上の自然数)のエリアに分けて該N個のエリア各々の照明期間に順次電流を供給して光を放射させる照明コントローラと、前記照明期間と同期する撮影期間で前記物品を順次撮影するカメラと、検査システム制御装置と、前記カメラから前記照明コントローラに又は前記照明コントローラから前記カメラにDCの電力を供給する第1配線ケーブルと、前記検査システム制御装置から前記カメラに又は前記検査システム制御装置から前記照明コントローラにDCの電力を供給する第2配線ケーブルと、を備え、前記カメラが撮影したN個の画像は、前記検査システム制御装置の中で又は該カメラの中で、画像間演算により又は画像間演算と画素間演算により1個の検査画像が再構成される。
 好ましくは、前記画像間演算は、画素ごとに、N個のうちから1個の前記画像の輝度が選択される演算、又は、N個のうちから複数個の前記画像の輝度が選択されて加算される演算、又は、N個のうちから複数個の前記画像の輝度が選択されて平均化される演算である。
 好ましくは、前記第1配線ケーブルは、前記カメラから前記照明コントローラに、前記DCの電力を供給するとともに前記照明期間を制御する信号を伝送し、前記第2配線ケーブルは、前記検査システム制御装置から前記カメラに、前記DCの電力を供給するとともに前記撮影期間を制御する信号を伝送する。
 或いは、好ましくは、前記第1配線ケーブルは、前記照明コントローラから前記カメラに、前記DCの電力を供給するとともに前記撮影期間を制御する信号を伝送し、前記第2配線ケーブルは、前記検査システム制御装置から前記照明コントローラに、前記DCの電力を供給するとともに前記照明期間を制御する信号を伝送する。
 前記照明器は、赤色、緑色、青色の発光素子を前記N個のエリア毎に有しており、前記照明コントローラは、赤色、緑色、青色のうちの第1色の前記発光素子に対して前記N個のエリア各々の前記照明期間に順次電流を供給して光を放射させ、その後、前記第1色以外の第2色の前記発光素子に対して前記N個のエリア各々の前記照明期間に順次電流を供給して光を放射させ、その後、前記第1色及び第2色以外の第3色の前記発光素子に対して前記N個のエリア各々の前記照明期間に順次電流を供給して光を放射させるようにすることができる。
 本発明の検査システムによれば、配線を簡素化できる。
本発明の実施形態に係る検査システムを示す概略外観図である。 同上の検査システムの照明器の例を示す正面図である。 同上の検査システムの照明器の例を示す回路図である。 同上の検査システムの照明及び撮像のタイミングを簡略化して示す波形図である。 同上の検査システムの照明コントローラの例を示すブロック図である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち1番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち2番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち3番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち4番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち5番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち6番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち7番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち8番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち9番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち10番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち11番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち12番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち13番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち14番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち15番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラが撮影した画像の例であって、16個の画像のうち16番目の画像を示す写真である。 同上の検査システムのカメラの例を示すブロック図である。 同上の検査システムの検査画像の例であって、画素ごとに1個の画像の輝度が選択されたものである。 同上の検査システムの検査画像の例であって、画素ごとに全て(16個)の画像の輝度が選択されて加算されたものである。 同上の検査システムの検査画像の例であって、画素ごとに全て(16個)の画像の輝度が選択されて平均化されたものである。 同上の検査システムの検査システム制御装置の例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る他の検査システムを示す概略外観図である。 同上の他の検査システムの照明コントローラの例を示すブロック図である。 同上の他の検査システムのカメラの例を示すブロック図である。 同上の他の検査システムの検査システム制御装置の例を示すブロック図である。
 以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る検査システム1は、図1に示すように、照明器2と照明コントローラ3とカメラ4と検査システム制御装置5と第1配線ケーブル6と第2配線ケーブル7とを備えている。なお、図1においては、照明器2により物品Mを照明してカメラ4で撮影する状態を示している。図1においては、物品Mとしてコーヒーのボトルを例示しており、照明器2は物品Mの奥側に配置されて光を放射する面(正面)が手前に傾いており、カメラ4は物品Mの上側に配置されている。また、通常、検査システム制御装置5は、比較的遠くに離れている。
 照明器2は、複数個の発光素子(LEDなど)20を有している。複数個の発光素子20から光を放射して検査対象である物品Mを照明する。照明器2は、複数個の発光素子20が面状に(縦横に)配置された面照明器やライン状に配置されたライン照明器やリング状に配置されたリング照明器などが可能である。なお、図1及び後述する図2に示す照明器2は、面照明器であり、面状に縦12×横16の192個の発光素子20が配置されている。
 照明器2は、図2に示すようなN個のエリア2A~2Aに分けて電流が供給されることで、エリア2A~2Aの各々(つまり、各エリア2AJ(Jは1~Nのいずれかの自然数))毎に光が放射されるようにすることができる。なお、図2においては、破線が各エリア2AJの区切りを示し、Nを16とし、各エリア2AJの発光素子20は縦3×横4の12個としている。
 照明器2は、複数個の発光素子20が並列及び/又は直列に接続されている。照明器2は、図3に示すように、各エリア2A毎に、電流流入端子2Iと電流流出端子2Oが設けられるようにすることができる。なお、図3において、符号21で示すものは電流制限用の抵抗である。電流流入端子2Iと電流流出端子2Oのどちらか一方は、エリア2A~2A間で共通にすることも可能である。
 照明コントローラ3は、複数個の発光素子20をN個のエリア2A~2Aに分けて各エリア2Aの照明期間Taに順次電流Iを供給して光を放射させる。
 照明コントローラ3は、第1配線ケーブル6によりDC(直流)の電力が供給されることで動作する。照明コントローラ3では、供給されたDCの電力は、電圧がそのままで或いは昇圧又は降圧されて用いられる。
 また、照明期間Taは、後述する撮影期間Tdと同期しており、照明期間Taは、第1配線ケーブル6により伝送される照明期間Taを制御する信号(撮影期間Tdと照明期間Taの同期信号SYを含む)によって制御される。(図4参照)。照明期間Taは、予め設定され、例えば、5ミリ秒~20ミリ秒とすることができる。電流の供給は、PWMのパルス電流を用いることができる。PWMの周期Tbは、例えば、約8マイクロ秒とすることができる。PWMのパルス幅Tcは、予め設定された調光の階調に応じた時間幅である。なお、図4においては、上記の周期Tb及びパルス幅Tcは、理解し易いように、拡大して示している。
 照明コントローラ3は、その詳細な構成が特に限定されるものではないが、例えば、図5に示すように、CPU31、プログラム部32、設定値記憶部33、ワークメモリ部34、インターフェイス部35、設定部36、照明器電流供給部37を有するようにできる。照明コントローラ3では、CPU31によって、プログラム部32に記憶されたプログラムに従い、ワークメモリ部34が用いられながら各部が制御される。
 インターフェイス部35は、第1配線ケーブル6が接続される部分である。第1配線ケーブル6は、DCの電力を供給する電源線6DC、照明期間Taを制御する信号の信号線6SI、接地線6GNDを有するようにすることができ、その各々が接続される端子をインターフェイス部35に設けることができる。信号線6SIは、1本又は複数本である。
 設定部36は、設定ダイヤル36Dなどで設定された上記の照明期間Taやパルス幅Tcなどの値を設定値記憶部33に記憶させるようにできる。設定値記憶部33は、不揮発性メモリなどを用いることができる。照明器電流供給部37は、照明器2の各エリア2Aの電流流入端子2Iと電流流出端子2Oのそれぞれに接続される照明器電流流出端子37O、照明器電流流入端子37Iが設けられるようにすることができる。
 なお、照明コントローラ3と照明器2は、別体にしてコネクト部材8(配線ケーブルなど)で結合されるようにしてもよいし、又は、一体化してもよい。
 次に、カメラ4を説明する。
 カメラ4は、第1配線ケーブル6を介して照明コントローラ3にDCの電力を供給する。DCの電力は、例えば、電圧が3.3Vや5Vなどである。
 カメラ4は、それから外部に供給可能な電力は少量である。一方、照明コントローラ3は、照明器2の各エリア2Aに順次(一挙にではなく)電流Iを供給することによって、必要な電力が少なくて済む。よって、カメラ4は、照明コントローラ3への必要な電力の供給が可能となっている。
 このように、照明コントローラ3は、AC電源配線ケーブルを接続せず、カメラ4からの第1配線ケーブル6を接続するだけでよいことになる。それにより、配線を簡素化することができる。
  また、カメラ4は、第1配線ケーブル6を介して照明コントローラ3に同期信号SYを含む照明期間Taを制御する信号を送る。
 そして、カメラ4は、照明期間Taと同期する撮影期間Tdで物品Mを順次撮影する(図4参照)。つまり、カメラ4から伝送されて来た同期信号SYに同期して照明期間Taに照明器2のエリア2Aから光が放射され、カメラ4が撮影期間Tdで撮影する。なお、図4においては、撮影をオンする信号をPHで示している。
 そうすると、照明が違うだけで同じ位置から同じ物品Mを撮影したN個の画像が得られる。例えば、Nが16の場合、図6A~図6Pに示すような16個の画像が得られる。なお、図6Aが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Bが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Cが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Dが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Eが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Fが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Gが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Hが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Iが照明器2のエリア2Aが光を放射したときの写真、図6Jが照明器2のエリア2A10が光を放射したときの写真、図6Kが照明器2のエリア2A11が光を放射したときの写真、図6Lが照明器2のエリア2A12が光を放射したときの写真、図6Mが照明器2のエリア2A13が光を放射したときの写真、図6Nが照明器2のエリア2A14が光を放射したときの写真、図6Oが照明器2のエリア2A15が光を放射したときの写真、図6Pが照明器2のエリア2A16が光を放射したときの写真、である。
 カメラ4は、第2配線ケーブル7からDC(直流)の電力が供給されることで動作する。カメラ4では、供給されたDCの電力は、電圧がそのままで或いは昇圧又は降圧されて用いられる。また、カメラ4は、上記のように、第1配線ケーブル6を介して照明コントローラ3にDCの電力を供給するが、照明コントローラ3に供給するDCの電力の電圧は、第2配線ケーブル7から供給されたDCの電力の電圧と同じであってもよいし、昇圧又は降圧されたものであってもよい。
 また、カメラ4における撮影期間Tdは、第2配線ケーブル7により伝送される撮影期間Tdを制御する信号によって制御される。カメラ4から照明コントローラ3に伝送される同期信号SYは、撮影期間Tdに同期してカメラ4内で生成されるようにしてもよいし、第2配線ケーブル7により伝送されて来るようにしてもよい。
 また、カメラ4が撮影したN個の画像(又は後述する1個の検査画像)は、第2配線ケーブル7を介して後に詳述する検査システム制御装置5に伝送される。
 カメラ4は、その詳細な構成が特に限定されるものではないが、例えば、図7に示すように、CPU41、プログラム部42、ワークメモリ部43、第1インターフェイス部44、第2インターフェイス部45、撮像部46を有するようにできる。カメラ4では、CPU41によって、プログラム部42に記憶されたプログラムに従い、ワークメモリ部43が用いられながら各部が制御される。
 第1インターフェイス部44は、第1配線ケーブル6の上記の電源線6DC、照明期間Taを制御する信号の信号線6SI、接地線6GNDの各々が接続される端子を設けることができる。
 第2インターフェイス部45は、第2配線ケーブル7が接続される部分である。第2配線ケーブル7は、DCの電力を供給する電源線7DC、撮影期間Tdを制御する信号や画像などを伝送する信号線7SI、接地線7GNDを有するようにすることができ、その各々が接続される端子を第2インターフェイス部45に設けることができる。信号線7SIは、通常、複数本である。
 撮像部46は、撮像機構46Mにより上記の撮影期間Tdで撮影する。図6A~図6Pに示したようにモノクロで撮像することができる。
 次に、検査システム制御装置5を説明する。検査システム制御装置5の中では、N個の画像は、画像間演算により又は画像間演算と画素間演算により1個の検査画像が再構成される。検査画像は、検査システム1を用いる検査者が見る画像である。なお、画像間演算とは、複数個の画像の間での演算を言い、画素間演算とは、画像を形成している隣接画素の間での演算を言う。
 画像間演算は、具体例としては、画素ごとにN個のうちから1個の画像の輝度が選択される演算とすることができる。例えば、Nが16の場合、各画素において輝度がK番目(Kは1~16のいずれかの自然数)に高い輝度が選択されるようにできる。そうすると、照明器2のN個のエリア2A~2Aで一挙に光が放射されて得られた画像と同等な図8Aに示すような1個の検査画像が再構成される。なお、Kをどの数にするかによって、様々な検査画像が取得可能である。図8Aにおいては、Kは8としている。
 また、画像間演算は、具体例としては、画素ごとにN個のうちから複数個の画像の輝度が選択されて加算される演算とすることもできる。例えば、Nが16の場合、各画素において輝度がK番目(Kは1~16のいずれかの自然数)に高い輝度からL番目(LはKよりも大きい2~16のいずれかの自然数)に高い輝度が選択されて加算されるようにできる。そのようにしても、照明器2のN個のエリア2A~2Aで一挙に光が放射されて得られた画像と同等な1個の検査画像が再構成される。なお、K及びLをどの数にするかによって、様々な検査画像が取得可能である。
 例えば、Kを1、Lを16にして各画素において全て(16個)の画像の輝度が選択されて加算されるようにすると、図8Bに示すような1個の検査画像が再構成される。
 また、画像間演算は、具体例としては、画素ごとにN個のうちから複数個の画像の輝度が選択されて平均化される演算とすることもできる。例えば、Nが16の場合、各画素において輝度がK番目(Kは1~16のいずれかの自然数)に高い輝度からL番目(LはKよりも大きい2~16のいずれかの自然数)に高い輝度が選択されて平均化されるようにできる。そのようにしても、照明器2のN個のエリア2A~2Aで一挙に光が放射されて得られた画像と同等な1個の検査画像が再構成される。なお、K及びLをどの数にするかによって、様々な検査画像が取得可能である。
 例えば、Kを1、Lを16にして各画素において全て(16個)の画像の輝度が選択されて平均化されるようにすると、図8Cに示すような1個の検査画像が再構成される。
 画像間演算の上記の具体例は、更に様々な画素間演算を組み合わせることで1個の検査画像を再構成することも可能である。
 なお、上記の検査画像の再構成は、検査システム制御装置5の中ではなく、カメラ4の中で行うことも可能である。また、検査システム制御装置5は、表示装置に検査画像を送ったり検査システム1外のシステムとデータをやり取りしたりするなど様々な処理が可能である。
 検査システム制御装置5は、その詳細な構成が特に限定されるものではないが、例えば、図9に示すように、CPU51、プログラム部52、ワークメモリ部53、インターフェイス部54、電源部55を有するようにできる。検査システム制御装置5では、CPU51によって、プログラム部52に記憶されたプログラムに従い、ワークメモリ部53が用いられながらインターフェイス部54等が制御される。プログラム部52には、検査画像の再構成のプログラムが含まれる。
 インターフェイス部54は、第2配線ケーブル7の上記の電源線7DC、信号線7SI、接地線7GNDの各々が接続される端子を設けることができる。
 電源部55は、AC電源配線ケーブル9が接続され、AC電源から検査システム制御装置5用のDC電源が生成されて検査システム制御装置5内の各部に供給される。
 次に、本発明の実施形態に係る他の検査システム1’について説明する。この検査システム1’は、図10に示すように、照明器2と照明コントローラ3’とカメラ4’と検査システム制御装置5’と第1配線ケーブル6’と第2配線ケーブル7’とを備えている。照明器2は、上記と同様のものである。照明コントローラ3’とカメラ4’と検査システム制御装置5’と第1配線ケーブル6’と第2配線ケーブル7’はそれぞれ、上記の照明コントローラ3とカメラ4と検査システム制御装置5と第1配線ケーブル6と第2配線ケーブル7に対応するものであるが、検査システム1’は、外観的には、第2配線ケーブル7’の配線の仕方が検査システム1における第2配線ケーブル7の配線の仕方とは異なる。そのため、照明コントローラ3’とカメラ4’と検査システム制御装置5’と第1配線ケーブル6’と第2配線ケーブル7’はそれぞれ、以下の点で、照明コントローラ3とカメラ4と検査システム制御装置5と第1配線ケーブル6と第2配線ケーブル7と異なる。
 照明コントローラ3’は、第2配線ケーブル7’によりDC(直流)の電力が供給されることで動作し、第2配線ケーブル7’により伝送される照明期間Taを制御する信号によって制御される。また、照明コントローラ3’は、第1配線ケーブル6’を介してカメラ4’に同期信号SYを含む撮影期間Tdを制御する信号を送る。この同期信号SYは、照明期間Taに同期して照明コントローラ3’内で生成されるようにしてもよいし、第2配線ケーブル7’により伝送されて来るようにしてもよい。また、照明コントローラ3’は、カメラ4’が撮影したN個の画像(又は1個の検査画像)を第1配線ケーブル6’を介して受け取り、第2配線ケーブル7’を介して検査システム制御装置5’に伝送する。
 このように、照明コントローラ3’は、照明器2の各エリア2Aに順次(一挙にではなく)電流Iを供給することによって、必要な電力が少なくて済むので、AC電源配線ケーブルを接続せず、検査システム制御装置5’からの第2配線ケーブル7’を接続し、カメラ4’に向けて第1配線ケーブル6’を接続するだけでよいことになる。それにより、配線を簡素化することができる。
 照明コントローラ3’の詳細な構成は、照明コントローラ3におけるインターフェイス部35の代わりに、図11に示すように、第1インターフェイス部35Aと第2インターフェイス部35Bを有するようにできる。第1インターフェイス部35Aは、第1配線ケーブル6’が接続される部分である。第1配線ケーブル6’は、DCの電力を供給する電源線6DC’、撮影期間Tdを制御する信号や画像などを伝送する信号線6SI’、接地線6GND’を有するようにすることができ、その各々が接続される端子を第1インターフェイス部35Aに設けることができる。信号線6SI’は、通常、複数本である。
 第2インターフェイス部35Bは、第2配線ケーブル7’が接続される部分である。第2配線ケーブル7’は、DCの電力を供給する電源線7DC’、照明期間Taを制御する信号や画像などを伝送する信号線7SI’、接地線7GND’を有するようにすることができ、その各々が接続される端子を第2インターフェイス部35Bに設けることができる。信号線7SI’は、通常、複数本である。
 カメラ4’は、第1配線ケーブル6’からDC(直流)の電力が供給されることで動作する。カメラ4’が撮影したN個の画像(又は1個の検査画像)は、上記のように、第1配線ケーブル6’と第2配線ケーブル7’を介して検査システム制御装置5’に伝送される。
 カメラ4’の詳細な構成は、カメラ4における第2インターフェイス部45がなく、また、第1インターフェイス部44の代わりに、図12に示すように、インターフェイス部44’を有するようにできる。インターフェイス部44’は、第1配線ケーブル6’の上記の電源線6DC’、信号線6SI’、接地線6GND’の各々が接続される端子を設けることができる。
 検査システム制御装置5’の詳細な構成は、検査システム制御装置5におけるインターフェイス部54の代わりに、図13に示すように、インターフェイス部54’を有するようにできる。インターフェイス部54’は、第2配線ケーブル7’の上記の電源線7DC’、信号線7SI’、接地線7GND’の各々が接続される端子を設けることができる。
 次に、上記検査システム1及び1’の照明器2がカラー照明の場合について説明する。この場合、カメラ4(又は4’)は、モノクロで撮像することができる。
 照明器2は、赤色、緑色、青色の発光素子20をN個のエリア2A~2A毎に有している。そして、赤色、緑色、青色の発光素子20について、エリア2A~2A毎に、電流流入端子2I~2Iと電流流出端子2O~2Oが設けられるようにすることができる。
 照明コントローラ3(又は3’)は、赤色、緑色、青色のうちの第1色の発光素子20に対してN個のエリア2A~2A各々の照明期間Taに順次電流を供給して光を放射させ、その後、前記第1色以外の第2色の発光素子20に対してN個のエリア2A~2A各々の照明期間Taに順次電流を供給して光を放射させ、その後、前記第1色及び第2色以外の第3色の前記発光素子に対してN個のエリア2A~2A各々の照明期間Taに順次電流を供給して光を放射させる。
 カメラ4(又は4’)は、上記と同様にして、撮影期間Tdで順次撮影する。検査システム制御装置5(又は5’)では、赤色、緑色、青色について上記と同様にして1個の検査画像が再構成され、更にそれら3個の検査画像が合成されるようにできる。その結果、1個のカラーの検査画像が生成されるようにできる。
 以上、本発明の実施形態に係る検査システムについて説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、配線の簡素化の効果は少なくなるが、検査システム1’においては、第3配線ケーブルを有するようにして、カメラ4’が撮影したN個の画像(又は1個の検査画像)を第3配線ケーブルを介して直接検査システム制御装置5’に伝送するようにすることも可能である。
 1、1’ 検査システム
 2  照明器
 20 発光素子
 21 抵抗
 2A(2A~2A) エリア
 2I(2I~2I) 電流流入端子
 2O(2O~2O) 電流流出端子
 3、3’ 照明コントローラ
 31 CPU
 32 プログラム部
 33 設定値記憶部
 34 ワークメモリ部
 35 インターフェイス部
 35A 第1インターフェイス部
 35B 第2インターフェイス部
 36 設定部
 36D 設定ダイヤル
 37 照明器電流供給部
 37I(37I~37I) 照明器電流流入端子
 37O(37O~37O) 照明器電流流出端子
 4、4’ カメラ
 41 CPU
 42 プログラム部
 43 ワークメモリ部
 44 第1インターフェイス部
 44’ インターフェイス部
 45 第2インターフェイス部
 46 撮像部
 46M 撮像機構
 5、5’ 検査システム制御装置
 51 CPU
 52 プログラム部
 53 ワークメモリ部
 54、54’ インターフェイス部
 55 電源部
 6、6’  第1配線ケーブル
 6DC、6DC’ 電源線
 6SI、6SI’ 信号線
 6GND、6GND’ 接地線
 7、7’  第2配線ケーブル
 7DC、7DC’ 電源線
 7SI、7SI’ 信号線
 7GND、7GND’ 接地線
 8  コネクト部材
 9  AC電源配線ケーブル
 I(I~I) 電流
 M  物品
 PH 撮影をオンする信号
 SY 同期信号
 Ta 照明期間
 Tb PWMの周期
 Tc PWMのパルス幅
 Td 撮影期間

Claims (5)

  1.  複数個の発光素子を有し該複数個の発光素子から光を放射して検査対象である物品を照明する照明器と、
     前記複数個の発光素子をN個(Nは2以上の自然数)のエリアに分けて該N個のエリア各々の照明期間に順次電流を供給して光を放射させる照明コントローラと、
     前記照明期間と同期する撮影期間で前記物品を順次撮影するカメラと、
     検査システム制御装置と、
     前記カメラから前記照明コントローラに又は前記照明コントローラから前記カメラにDCの電力を供給する第1配線ケーブルと、
     前記検査システム制御装置から前記カメラに又は前記検査システム制御装置から前記照明コントローラにDCの電力を供給する第2配線ケーブルと、
    を備え、
     前記カメラが撮影したN個の画像は、前記検査システム制御装置の中で又は該カメラの中で、画像間演算により又は画像間演算と画素間演算により1個の検査画像が再構成される検査システム。
  2.  請求項1に記載の検査システムにおいて、
     前記画像間演算は、画素ごとに、N個のうちから1個の前記画像の輝度が選択される演算、又は、N個のうちから複数個の前記画像の輝度が選択されて加算される演算、又は、N個のうちから複数個の前記画像の輝度が選択されて平均化される演算である検査システム。
  3.  請求項1又は2に記載の検査システムにおいて、
     前記第1配線ケーブルは、前記カメラから前記照明コントローラに、前記DCの電力を供給するとともに前記照明期間を制御する信号を伝送し、
     前記第2配線ケーブルは、前記検査システム制御装置から前記カメラに、前記DCの電力を供給するとともに前記撮影期間を制御する信号を伝送する検査システム。
  4.  請求項1又は2に記載の検査システムにおいて、
     前記第1配線ケーブルは、前記照明コントローラから前記カメラに、前記DCの電力を供給するとともに前記撮影期間を制御する信号を伝送し、
     前記第2配線ケーブルは、前記検査システム制御装置から前記照明コントローラに、前記DCの電力を供給するとともに前記照明期間を制御する信号を伝送する検査システム。
  5.  請求項1又は2に記載の検査システムにおいて、
     前記照明器は、赤色、緑色、青色の発光素子を前記N個のエリア毎に有しており、
     前記照明コントローラは、赤色、緑色、青色のうちの第1色の前記発光素子に対して前記N個のエリア各々の前記照明期間に順次電流を供給して光を放射させ、その後、前記第1色以外の第2色の前記発光素子に対して前記N個のエリア各々の前記照明期間に順次電流を供給して光を放射させ、その後、前記第1色及び第2色以外の第3色の前記発光素子に対して前記N個のエリア各々の前記照明期間に順次電流を供給して光を放射させる検査システム。
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