特開 2023-157087 画像処理検査用同軸落射照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023157087

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】画像処理検査用同軸落射照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20231019BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20231019BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20231019BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20231019BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 340

F21V7/00 570

F21V5/04 650

F21V5/04 200

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066758

(22)【出願日】2022-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】392026888

【氏名又は名称】京都電機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092727

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 忠昭

(74)【代理人】

【識別番号】100146891

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 ひろ美

(72)【発明者】

【氏名】山本 誠

(72)【発明者】

【氏名】中山 雄三

(57)【要約】

【課題】より均一な照度の光を照射できる画像処理検査用同軸落射照明装置を提供する。
【解決手段】 画像処理検査用同軸落射照明装置１は、前後方向Ｄ１に光軸を有する単一光源３と、前後方向Ｄ１に対して傾斜するハーフミラー６と、単一光源３から発せられた光の配光角を縮小させる第１レンズ４と、第１レンズ４からの光をハーフミラー６に入射させるための第２レンズ５と、を備え、ハーフミラー６は、第２レンズ５からの光を下方Ｄ２に反射させて対象物Ｂに照射させると共に、対象物Ｂからの反射光を透過させ、単一光源３，第１レンズ４，第２レンズ５及びハーフミラー６は、前後方向Ｄ１に沿って、この順序で配列されている
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を撮像して検査する画像処理検査において用いられる画像処理検査用同軸落射照明装置であって、
第１方向に光軸を有する単一光源と、
前記第１方向に対して傾斜するハーフミラーと、
前記単一光源から発せられた光の配光角を縮小させる第１レンズと、
前記第１レンズからの光を前記ハーフミラーに入射させるための第２レンズと、を備え、
前記ハーフミラーは、前記第２レンズからの光を前記第１方向と直交する第２方向に反射させて対象物に照射させると共に、前記対象物からの反射光を透過させ、
前記単一光源，前記第１レンズ，前記第２レンズ及び前記ハーフミラーは、前記第１方向に沿って、この順序で配列されていることを特徴とする画像処理検査用同軸落射照明装置。

【請求項2】

前記第２レンズは、前記第１レンズからの光を平行光に変換して前記ハーフミラーに入射させることを特徴とする請求項１に記載の画像処理検査用同軸落射照明装置。

【請求項3】

前記第２レンズは、前記第１レンズからの光を集束光に変換して前記ハーフミラーに入射させることを特徴とする請求項１に記載の画像処理検査用同軸落射照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像処理検査において対象物を照明するために用いられる画像処理検査用同軸落射照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、半導体等の工業製品の品質や商品パッケージに施される印字等を製造ライン上で検査する際に、ＣＣＤカメラ等による撮像を利用した画像処理検査が行われている。このような画像処理検査で用いる照明装置の一つとして、同軸落射照明装置が提案されている。同軸落射照明装置は、光源から発せられた光を拡散板で拡散させた後にハーフミラーで反射して照射面上の対象物に照射し、対象物からの反射光がハーフミラーを介してＣＣＤカメラ等に到達するように構成されており、光源は面状に配置された複数個のＬＥＤにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１４００３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図３に従来の同軸落射照明装置の一例を示す。図３（ａ）を参照して、ハーフミラー１０６で反射された光は筐体１０２に設けられた照射開口部（照射孔）１２１ａを介して射出されるが、従来の同軸落射照明装置においては、図３（ｂ）に示すように照射面Ｔ上の照射領域における光の照度にバラツキが生じることに加え、照射開口部１２１ａの中心と照射領域における光の照度ピーク位置にズレが生じていた。これは、拡散板８で拡散された光の一部はハーフミラー１０６で反射されることなく照射面Ｔに直接到達することに起因するものであり、照度ピーク位置は照射開口部１２１ａの中心よりも光源１０３から離れた位置となっている。

【0005】

また、従来の同軸落射照明装置においては、ワークディスタンスやワークサイズ（対象物の寸法）に応じて照射面上における照射領域を調整することはできなかった。

【0006】

本発明は、より均一な照度の光を照射できる画像処理検査用同軸落射照明装置の提供を目的とする。

【0007】

また、本発明は、ワークディスタンスやワークサイズに応じて照射領域を設定可能な画像処理検査用同軸落射照明装置の提供を他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る画像処理検査用同軸落射照明装置は、対象物を撮像して検査する画像処理検査において用いられるものであって、第１方向に光軸を有する単一光源と、前記第１方向に対して傾斜するハーフミラーと、前記単一光源から発せられた光の配光角を縮小させる第１レンズと、前記第１レンズからの光を前記ハーフミラーに入射させるための第２レンズと、を備え、前記ハーフミラーは、前記第２レンズからの光を前記第１方向と直交する第２方向に反射させて対象物に照射させると共に、前記対象物からの反射光を透過させ、前記単一光源，前記第１レンズ，前記第２レンズ及び前記ハーフミラーは、前記第１方向に沿って、この順序で配列されている。

【0009】

また、前記第２レンズは、前記第１レンズからの光を平行光または集束光に変換して前記ハーフミラーに入射させるのが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る画像処理検査用同軸落射照明装置によれば、単一光源，第１レンズ，第２レンズ及びハーフミラー第１方向に沿ってこの順序で配列されており、単一光源から発せられた光は第１レンズにより配光角が縮小され、第２レンズを介してハーフミラーに入射し、ハーフミラーにより反射された光が対象物を照射する。よって、単一光源からの光がハーフミラーを介さず照射面上の対象物を照射することがなく、これにより対象物をより均一な光量で照射することができる。また、単一光源を備えるので、面状に配置された複数個の光源を備える同軸落射照明装置と比較して、部品点数を減らすことができる。

【0011】

また、第２レンズが第１レンズからの光を平行光に変換してハーフミラーに入射させることにより、ハーフミラーにより反射されて対象物を照射する照射光も平行光となる。よって、ワークディスタンスが変動しても、対象物を均一な光量で照射することができる。

【0012】

或いは、第２レンズが第１レンズからの光を集束光に変換してハーフミラーに入射させることにより、ハーフミラーにより反射されて対象物を照射する照射光も集束光となる。よって、より狭い照射領域を効率的に照射でき、対象物をピンポイントで照明するのに好適に利用できる。また、集束光の集束度合いは、ワークディスタンスやワークサイズに応じて適宜設定することができ、集束光の集束度合いは第１レンズから第２レンズまでの距離を調整することで容易に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る画像処理検査用同軸落射照明装置を備える画像処理検査システムの全体構成を示す概略図。

【図2】本発明の第２実施形態に係る画像処理検査用同軸落射照明装置を備える画像処理検査システムの全体構成を示す概略図。

【図3】（ａ）は、従来の照明装置を備える画像処理検査システムの全体構成を示す概略図、（ｂ）は従来の同軸落射照明装置における照射面上における照度分布を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して本発明の第１実施形態に係る画像処理検査用同軸落射照明装置を備える画像処理検査システムについて説明する。図１に示す画像処理検査システムＳは、照射面Ｔ上の対象物Ｂに光を照射するための画像処理検査用同軸落射照明装置（以下、「照明装置」という。）１と、対象物Ｂを撮像するための撮像装置Ｃと、を備える。照明装置１は、筐体２と、筐体２に収容保持された光源３，第１レンズ４，第２レンズ５，及びハーフミラー６を備える。光源３は前後方向（第１方向）Ｄ１に光軸を有し、光源３，第１レンズ４，第２レンズ５，及びハーフミラー６は相互に間隔を空けてこの順序で前後方向Ｄ１に沿って配列されている。

【0015】

筐体２は直方体形状であって、下壁２１と、上壁２２と、前壁２３と、後壁２４と、一対の側壁（図示せず）と、を有する。下壁２１には照射孔２１ａが開口され、上壁２２には透過窓２２ａが設けられ、透過窓２２ａには透過部材２２ｂが嵌め込まれている。光源３はＬＥＤ素子３１を１個のみ有する単一光源であって、ＬＥＤ素子３１の光軸が前方に延びるように筐体２の後壁２４の内面に配置されている。

【0016】

第１レンズ４は光源３から発せられた光の配光角を縮小させる配光制御レンズとして機能する。第２レンズ５は、第１レンズ４を通過した光を光源３の光軸と平行な平行光へ変換してハーフミラー６へ向けて射出するものであり、ここでは第２レンズ５としてフレネルレンズを用いている。第１レンズ４と第２レンズ５の光軸は一致し、前後方向Ｄ１に延びている。

【0017】

ハーフミラー６は、入射する光の半分を反射し、光の半分を透過するミラーであって、前後方向Ｄ１に対して４５度に傾斜して（図１の例では後上方向に向けて斜めに）配置され、第２レンズ５からの光を対象物Ｂ（照射面Ｔ）に向かって下向（第２方向）Ｄ２に反射させると共に、対象物Ｂからの反射光を撮像装置Ｃに向けて上方に透過させる。撮像装置Ｃは上下方向に光軸を有し、ハーフミラー６を介して対象物Ｂに対向配置され、対象物Ｂからの反射光を取り込む。

【0018】

かかる構成において、光源３から発せられた光は、第１レンズ４により配光角が縮小され、第２レンズ５により更に配光角が制御されて平行光とされる。第２レンズ５からの平行光はハーフミラー６に入射し、ハーフミラー６によって撮像装置Ｃの光軸に沿った下方Ｄ２に反射される。このように下方Ｄ２に反射された光は照射孔２１ａを介して射出され、対象物Ｂを照射する。そして、対象物Ｂにより反射された反射光は、照射孔２１ａを介して筐体２内に入り、ハーフミラー６及び透過窓２２ａを透過して撮像装置Ｃに到達し、撮像装置Ｃによって撮像される。

【0019】

このように、光源３から発せられた光は第２レンズ５により光源３の光軸と平行な平行光とされることから、第２レンズ５からの光が対象物Ｂを直接照射することはない。よって、照射面Ｔ上の照射領域を均一に照射することができる。また、光源３から発せられた光の配光角が第１レンズ４により縮小されるので、光源３からの光を効率良く第２レンズ５へ入射させることができ、光のロスを抑制できる。

【0020】

更に、第２レンズ５からの平行光がハーフミラー６により反射されるので、ハーフミラー６により反射されて対象物Ｂを照射する照射光は平行光となる。よって、ワークディスタンスＷＤ（即ち、照射孔２１ａから対象物Ｂまでの距離）が変動しても、対象物Ｂを均一な光量で照射することができる。

【0021】

本実施形態では単一光源を用いるので、複数個の光源を面状に配置させた面状光源と比較して部品点数を減らすことができる。

【0022】

なお、本実施形態における対象物Ｂとしては、ラベルや包装部品等、幅広のものが適している。また、光源３から第１レンズ４までの距離ＯＤ、及び第１レンズ４から第２レンズ５までの距離ＭＤについては、まず最初に距離ＯＤを設定し、その後に距離ＭＤを設定する。

【0023】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る照明装置（画像処理検査用同軸落射照明装置）について図２を参照して説明する。本実施形態に係る照明装置１Ａは、図１に示す照明装置１と実質同一であるが、第１レンズ４から第２レンズ５までの距離ＭＤが図１におけるものよりも広く設定され、これにより第２レンズ５に入射した光は集束光に変換される。そして、第２レンズ５から射出された集束光はハーフミラー６により下方に反射されて対象物Ｂを照射する。

【0024】

本実施形態においても、光源３から発せられた光は第２レンズ５により集束光に変換されてハーフミラー６に入射することから、第２レンズ５からの光が対象物Ｂを直接照射することがない。よって、照射面Ｔ上の照射領域を均一に照射することができる。

【0025】

また、第２レンズ５からの集束光がハーフミラー６により反射されるので、ハーフミラー６により反射されて対象物Ｂを照射する照射光は集束光となる。よって、上述の第１実施形態と比較して、より狭い照射領域を効率的に照射でき、対象物Ｂをピンポイントで照明するのに好適であり、本実施形態における対象物Ｂとしては電子部品等の小さな物品が適している。

【0026】

ここで、第２レンズ５による光の集束度合いは、ワークディスタンスや照射領域の広さ（換言すると、対象物Ｂの寸法（ワークサイズ））に応じて適宜設定すれば良く、第２レンズ５による光の集束度合いは第１レンズ４から第２レンズ５までの距離ＭＤ（即ち、第１及び第２レンズ４，５からなる組み合わせレンズの焦点距離）を調整することで容易に設定できる。

【0027】

以上、本発明の実施形態に係る画像処理検査用同軸落射照明装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

【0028】

例えば、上記第１実施形態と第２実施形態では、第１レンズ４から第２レンズ５までの距離ＭＤのみが異なるが、これに加えて単一光源３から第１レンズ４までの距離ＯＤも異なるものとしても良い。

【符号の説明】

【0029】

１、１Ａ 画像処理検査用同軸落射照明装置
３ 単一光源
４ 第１レンズ
５ 第２レンズ
６ ハーフミラー
Ｂ 対象物
Ｃ 撮像装置
Ｓ 画像処理検査システム

【図1】

【図2】

【図3】