特開 2024-168808 撮影システム、偏光素子、及び偏光素子の製造方法

(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】P2024168808

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】撮影システム、偏光素子、及び偏光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20241128BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 H

G02B5/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085766

(22)【出願日】2023-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】細谷 成紀

(72)【発明者】

【氏名】山根 宏大

【テーマコード（参考）】

2G051

2H149

【Ｆターム（参考）】

2G051AB01

2G051BA11

2G051BB01

2G051CA04

2G051CB01

2G051CC07

2H149AA00

2H149BA01

2H149EA10

(57)【要約】

【課題】対象物からのハレーションを効率的に低減する。
【解決手段】撮影システム（１０）は、対象物（ＯＢ）を撮像する撮影システムであって、前記対象物を撮像する撮像装置（１５）と、前記対象物と前記撮像装置の間に配置される偏光素子（１３）と、を備え、前記偏光素子は、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の領域（Ａ１～Ａ８）を有し、前記複数の領域の偏光透過軸（ＴＳ）は、基準点または、基準領域を中心とする径方向、または周方向に沿って配列される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を撮像する撮影システムであって、
前記対象物を撮像する撮像装置と、前記対象物と前記撮像装置の間に配置される偏光素子と、を備え、
前記偏光素子は、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域の偏光透過軸は、基準点または、基準領域を中心とする径方向、または周方向に沿って配列される、撮影システム。

【請求項2】

前記対象物に光ビームを照射する光源を備え、
前記光源から前記対象物に照射される前記光ビームは、偏光方位が互いに異なる複数の領域を有し、
前記光ビームの複数の領域の偏光方位は、前記光ビームの光軸に沿う基準軸線またはこの基準軸線を囲む基準領域を中心とする前記光ビームの径方向、または周方向に沿って配列される、請求項１に記載の撮影システム。

【請求項3】

前記対象物に光ビームを照射する光源を備え、
前記光源から前記対象物に照射される前記光ビームは、所定の偏光方位の１以上の領域を有する、請求項１に記載の撮影システム。

【請求項4】

前記偏光素子の前記複数の領域の偏光透過軸の方位は、それぞれ、前記光ビームの前記複数の領域の偏光方位と互いに直交する、請求項２に記載の撮影システム。

【請求項5】

前記対象物に光ビームを照射する光源と、
前記光源と前記対象物との間に配置される第２の偏光素子と、を備え、
前記偏光素子は、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の第２の領域を有し、
前記複数の第２の領域の偏光透過軸は、第２の基準点または第２の基準領域を中心とする第２の径方向、または第２の周方向に沿って配列される、請求項１に記載の撮影システム。

【請求項6】

前記対象物は、前記対象物から前記撮像装置に向かう方向に対して、傾斜する外周面を有し、
前記外周面から反射される光の偏光方位の分布は、前記複数の領域の偏光透過軸の配列に対応する、請求項１～５の何れか１項に記載の撮影システム。

【請求項7】

前記外周面から反射される光の偏光方位は、前記対象物の外周に沿う方向に配列され、前記偏光素子の前記複数の領域の偏光透過軸の方位は、前記径方向に沿って配列される、請求項６に記載の撮影システム。

【請求項8】

前記撮像装置と、
前記偏光素子と前記撮像装置との間に配置されるレンズと、
を備える、請求項１～５の何れか１項に記載の撮影システム。

【請求項9】

対象物を撮像する撮影システムに用いられる偏光素子であって、
偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域の偏光透過軸は、基準点または、基準領域を中心とする径方向、または周方向に沿って配列される、偏光素子。

【請求項10】

対象物から反射される光の偏光方位の分布を取得する第１の工程と、
前記取得された偏光方位の分布と対応するように、偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定する第２の工程と、
を含む、偏光素子の製造方法。

【請求項11】

前記対象物から反射される光によって形成される画像上において、光の強度及び偏光度が所定以上の領域を抽出する第３の工程を含み、
前記第１の工程は、前記抽出された領域における光の偏光方位の分布を取得する工程を有し、
前記第２の工程は、前記抽出された領域における光の偏光方位の分布と対応するように、前記偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定する工程を有する、請求項１０に記載の偏光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮影システム、偏光素子、及び偏光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

外観自動検査に代表されるマシンビジョンの開発が進められている。マシンビジョンは、半導体、食品、薬品検査等の分野で利用され、ＡＩの発達、自動化、無人化の進展によって、今後も利用される分野が拡大してゆくと考えられる。マシンビジョンでは、光が照射される対象物をカメラなどの撮影装置で撮影し、撮影された対象物の画像を機械が処理、判定する。この結果、機械による対象物の位置決め、識別、計測、検査などが可能となる。

【0003】

ここで、対象物からの反射光に起因して、撮影された画像が、白くぼやけて表示される箇所（所謂、ハレーション、グレア、てかり、または、白飛び、以下、纏めて、ハレーションという）を含むことがある。ハレーションは、特に光沢のある対象物で発生しやすく、対象物への照明の映り込みも含まれる。画像中のハレーションの領域では、光が飽和傾向にあり、白くぼやけている。すなわち、この領域内は、明暗の差が乏しい。このため、ハレーションの領域内から情報を得ること、さらに画像全体を処理することが困難となる。

【0004】

ハレーションを除去するために、照明装置と対象物との間、及び対象物と撮像装置との間に、互いに直交する一対の偏光板を配置することが考えられる。第１の偏光板によって、照明装置からの光を偏光光に変換して、対象物に照射する。対象物からの反射光は第２の偏光板を通って、撮像装置に導かれる。この反射光には鏡面反射成分と拡散反射成分を含む。鏡面反射成分は、照射光の偏光が通常維持されるため、第２の偏光板によって、鏡面反射成分が遮断され、拡散反射成分のみを通過させることで、ハレーションを低減した画像を得ることができる。

【0005】

しかしながら、例えば、物品が立体形状を有する場合、直交する一対の偏光板を用いても、ハレーションを低減することは容易ではなかった。

【0006】

特許文献１は、ハレーションを除去する画像処理装置の技術を開示する。この画像処理装置は、Ｐ種類の偏光透過軸を有する偏光板とＰチャンネルの発光素子を配置した分割光源を用いて、Ｐ個以上の異なる方向に偏光した光によって撮像されたＰ種類以上の偏光画像を取得する。その結果、Ｐ種類の偏光に対応する光によって撮像されたＰ種の画像の画素ごとの最小値を算出するハレーション除去直交ニコル画像のいずれかを得る（請求項１参照）。しかし、この技術では、分割光源を順次に点灯して得られた複数の画像を画素単位で処理しており、煩雑な処理が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６－１０５０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の一態様は、対象物からのハレーションを効率的に低減する撮影システム、偏光素子、及び偏光素子の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮影システムは、対象物を撮像する撮影システムであって、前記対象物を撮像する撮像装置と、前記対象物と前記撮像装置の間に配置される偏光素子と、を備え、前記偏光素子は、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の領域を有し、前記複数の領域の偏光透過軸は、基準点または、基準領域を中心とする径方向、または周方向に沿って配列される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、対象物からのハレーションを効率的に低減する撮影システム、偏光素子、及び偏光素子の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る撮影システムを表す模式図である。

【図2】偏光素子をＺ軸正方向から見た状態を表す模式図である。

【図3】偏光素子をＺ軸正方向から見た状態の一例を表す模式図である。

【図4】偏光素子をＺ軸正方向から見た状態の他の例を表す模式図である。

【図5】光源から出射され、偏光素子を通過した光が対象物によって反射されて撮像装置に入射する状態を表す模式図である。

【図6】図１、図５において、撮像装置１５の代わりに偏光カメラを設置した場合において、偏光カメラの撮像面上に形成される対象物の画像の一例を示す写真である。

【図7】偏光カメラの撮像面上に形成される対象物の画像の一例を示す模式図である。

【図8】比較例１、２、実施例に係る対象物の画像を表す図である。

【図9】変形例に係る偏光素子を表す模式図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る撮影システムを表す模式図である。

【図11】偏光素子をＸ軸正方向から見た状態を表す模式図である。

【図12】対象物が、光源から出射され、偏光素子を通過した光ビームによって照射される照射領域を表す模式図である。

【図13】偏光素子をＺ軸正方向から見た状態を表す模式図である。

【図14】本発明の第３の実施形態に係る撮影システムを表す模式図である。

【図15】第３の実施形態に係る偏光素子をＺ軸正方向から見た状態を表す模式図である。

【図16】本発明の第４の実施形態に係る撮影システムを表す模式図である。

【図17】本発明の第４の実施形態に係るレーザー発光素子と、ビームホモジナイズ素子との対応関係を表す模式図である。

【図18】複数のレーザー発光素子及びビームホモジナイズ素子を円弧形状に配置した状態を表す模式図である。

【図19】本発明の第５の実施形態に係る撮影システムを表す模式図である。

【図20】対象物上のラッピング・フィルムのしわの状態を表す模式図である。フロー図である。

【図21】本発明の第６の実施形態に係る偏光素子の製造方法Ｓ１の処理の流れを表すフロー図である。

【図22】製造方法において処理される画像を表す図である。

【図23】製造方法において処理される画像を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮影システム１０を表す模式図である。

【0013】

撮影システム１０は、対象物ＯＢを撮像する撮影システムであって、光源１１、偏光素子１２、偏光素子１３、レンズ１４、撮像装置１５を有し、設置板Ｂ上に載置される対象物ＯＢを撮像する。ここでは、対象物ＯＢを載置する設置板Ｂが平面を有するとして、この平面に平行な方向にＸ、Ｙ軸を、平面に垂直な方向にＺ軸を設定する。撮像装置１５と対象物ＯＢとは、Ｚ軸方向の中心線Ｃ上に対向して配置される。

【0014】

対象物ＯＢは、撮影システム１０の処理対象であり、設置板Ｂ上に載置されて、撮像装置１５の直下、Ｚ軸負方向に配置される。対象物ＯＢは、例えば、光沢を有する立体形状、一例として、球形状を有する。ここでは、対象物ＯＢが、立体形状を有するものを例として説明を進めるが、立体形状を有しない対象物ＯＢであっても、撮影システム１０に有効に適用できる。

【0015】

撮像装置１５は、対象物ＯＢの画像を形成する装置である。撮像装置１５は、その内部にイメージセンサを有し、イメージセンサの撮像面上に形成された対象物ＯＢの画像のデータを出力する。この対象物ＯＢの画像のデータは、対象物ＯＢの検査等に用いられる。

【0016】

光源１１から出射された光（光ビーム）Ｌは、偏光素子１２を通過して、対象物ＯＢに照射される。対象物ＯＢに照射された光Ｌは、対象物ＯＢによって鏡面反射または拡散反射されて、偏光素子１３、レンズ１４を通過し、撮像装置１５に入射する。この結果、撮像装置１５の撮像面上に対象物ＯＢの画像が形成される。この画像のデータは、撮像装置１５から出力され、外観検査（例えば、対象物ＯＢの外観汚れの確認）、外形寸法の計測に用いられる。

【0017】

光源１１は、対象物ＯＢに向かって光Ｌ、すなわち、光ビームを照射する。ここでは、光源１１として、リング形状の発光領域を有する、リング光源を用いている。例えば、複数のＬＥＤを円周上に配列させることで、リング光源を形成できる。なお、光源１１の形状及び個数は適宜に選択することができる。すなわち、光源１１は、対象物ＯＢへの光の照射に適切な範囲で、適宜に変更することができる。

【0018】

光源１１から出射される光Ｌの軸（光軸）は、中心線Ｃに対して傾いている。撮像装置１５から見た対象物ＯＢの明るさを均一化するためである。球体などの立体形状を有する対象物ＯＢに真上から光Ｌを照射した場合、対象物ＯＢの中央部は明るく、外周部は暗くなる傾向がある。すなわち、中央部は中心線Ｃに略垂直な面を有する一方、外周部は中心線Ｃに傾斜する面を有する。この傾きの相違によって、対象物ＯＢの中央部と外周部とで、明るさが異なってくる。このため、光源１１から出射する光Ｌの軸を中心線Ｃに対して傾けることで、対象物ＯＢの明るさの均一化を図っている。なお、他の手法によって、対象物ＯＢの明るさの均一化を図ってもよい。

【0019】

偏光素子１２、１３は、入射した光Ｌ中の所定の偏光を通過させる素子であり、この詳細は後述する。なお、対象物ＯＢから反射された光は、偏光素子１２の内周１２２内を通過して、撮像装置１５に至る。

【0020】

レンズ１４は、撮像装置１５の撮像面上に対象物ＯＢの画像を形成する光学素子である。レンズ１４には、画角の小さいレンズ（例えば、焦点距離が５０ｍｍのレンズ）、またはテレセントリック・レンズを用いることが好ましい。これらのレンズは、偏光素子１３に略垂直に入射した光Ｌを撮像装置１５の撮像面上に結像させることを容易とする。光Ｌを偏光素子１３垂直に入射させることで、偏光素子１３の機能が発揮され、ハレーションの効率的な除去が容易となる。一般に、偏光素子に光が斜めに入射すると、偏光の遮断特性、例えば、消光比は低下する。

【0021】

レンズ１４は、ある程度大きな絞り値の絞りを有することが好ましい。レンズ１４から出射される光を絞ることで、ハレーションの効率的な除去が容易となる。後述のように、偏光素子１３は、偏光透過軸ＴＳの方位が互いに異なる複数の領域に区分される。このため、偏光素子１３を通ってレンズ１４に入射する光束は、偏光方位が異なる複数の光束成分を有する。レンズ１４の絞り値が小さいと、レンズ１４から出射する光束が太くなり、これらの光束成分が、撮像装置１５の撮像面上に重なって結像され、偏光が混ざり合い易くなる。この結果、ハレーションの除去が不十分となり得る。この点から、例えば、レンズ１４の絞り値をf８以上とすることが好ましい。

【0022】

以下、偏光方位が異なる光束成分の混合を低減する手法として、絞り以外の手法につき説明する。まず、対象物ＯＢと偏光素子１３の間（偏光素子１３の前）に、対象物ＯＢからの光Ｌを平行光化（コリメート化）するレンズ（コリメートレンズ）を追加することが考えられる。このコリメートレンズによって、対象物ＯＢからの光Ｌを平行光に変換して偏光素子１３を通過させ、その後、レンズ１４によって、撮像装置１５の撮像面上に対象物ＯＢの画像を形成する。このようにすることによって、撮像装置１５の撮像面上で、偏光方位が異なる複数の光束成分が混じり合うことを低減できる。ここでは、偏光素子１３の前のみにレンズを追加したが、偏光素子１３の前及び後（撮像装置１５の前）それぞれにレンズを追加してもよい。

【0023】

レンズ１４の絞り値を大きくすると、撮像装置１５に入射する光量は少なくなり、撮像装置１５の撮像面上の画像が暗くなる。これに対して、対象物ＯＢからの光Ｌを平行光化（コリメート化）することによって、画像を暗くせずに、偏光方位が異なる光束成分の混合を低減することができる。

【0024】

また、他の手法として、レンズ１４に、テレセントリック・レンズを用いることが挙げられる。テレセントリック・レンズでは、レンズの光軸に平行な光がレンズを通して撮像装置１５に入射するため、偏光方位が異なる光束成分の混合が低減される。また、テレセントリック・レンズは、被写界深度が深いため、立体物のような高さ方向に差がある対象物ＯＢであっても、フォーカスの位置を移動させずに、良好な解像度を得ることができる。

【0025】

偏光素子１３をレンズ１４の前（対象物ＯＢとレンズ１４の間）ではなく、撮像装置１５の前（レンズ１４と撮像装置１５の間）に配置することによって、偏光方位が異なる光束成分の混合を低減してもよい。この場合、偏光素子１３を撮像装置１５に近づけることによって、偏光方位が異なる光束成分の混合をより低減できる。例えば、レンズ１４の鏡筒部の像面側端（レンズ１４の後側）に偏光素子１３を配置する。

【0026】

（偏光素子１２）
図２は、偏光素子１２をＺ軸正方向（撮像装置１５側）から見た状態を表す模式図である。リング形状の光源１１に対応して、偏光素子１２は、リング形状をなし、外周１２１、内周１２２を有する。偏光素子１２は、光源１１と対象物ＯＢとの間に配置される第２の偏光素子として機能する。偏光素子１２は、光源１１からの光Ｌを直線偏光に変換する素子であり、Ｘ軸に沿う偏光透過軸ＴＳを有し、偏光透過軸ＴＳに沿う偏光方位の光を通過させる。偏光素子１３と異なり、偏光素子１２は、偏光透過軸ＴＳの方位が異なる複数の領域を有しない。

【0027】

（偏光素子１３）
図３は、偏光素子１３をＺ軸正方向（撮像装置１５側）から見た状態の一例を表す模式図である。図４は、偏光素子１３をＺ軸正方向（撮像装置１５側）から見た状態の他の例を表す模式図である。偏光素子１３は、対象物ＯＢと撮像装置１５との間に配置される偏光素子として機能する。図３に示すように、偏光素子１３は、中央部の領域Ａ０、外周部の領域Ａ1～Ａ８に区分される。偏光素子１３は、偏光透過軸ＴＳの方位が互いに異なる複数の領域Ａ1～Ａ８を有する。なお、図４に示すように、外周側の領域を領域Ａ１～Ａ４に区分してもよい。すなわち、区分の数は適宜に定めることができる。なお、この詳細は後述する。

【0028】

領域Ａ０は、Ｙ軸に沿う（すなわち、偏光素子１２の偏光透過軸ＴＳに直交する）偏光透過軸ＴＳを有し、この偏光透過軸ＴＳに沿う偏光方位の光を通過させる。領域Ａ１～Ａ８は、領域Ａ０を中心として区分（分割）されている。そして、複数の領域Ａ１～Ａ８の偏光透過軸ＴＳは、領域Ａ０（基準領域）を中心とする径方向に沿って配列される。ここで、領域Ａ０が円形であるため、この偏光透過軸ＴＳの配列の基準を、「領域Ａ０（基準領域）」から「領域Ａ０の中心（基準点）」に置き換えてもよい。このように考えると、「複数の領域Ａ１～Ａ８の偏光透過軸ＴＳは、『領域Ａ０の中心（基準点）または領域Ａ０（基準領域）』を中心とする径方向に沿って配列される」ということができる。

【0029】

以下、このような偏光透過軸ＴＳの配列をラジアル方向の配列と表現することがある。なお、複数の領域Ａ１～Ａ８の偏光透過軸ＴＳは、後述の第５の実施形態及び図９に示すように、基準点または、基準領域を中心とする「周方向」に沿って配列されてもよい。以下、このような偏光透過軸ＴＳの配列をアジマス方向の配列と表現することがある。

【0030】

ここでは、基準領域（領域Ａ０）は、円形であり、基準点（領域Ａ０の中心）と実質的に一致している。これに対して、基準領域の形状を、対象物ＯＢの形状等に対応して適宜に変更してもよい。本実施形態では、対象物ＯＢは球形であり、撮像装置１５から見て円形の外周を有する。後述のように、本実施形態の対象物ＯＢの外周付近からの反射光は、球形状の中心点を中心とする周方向に沿う（すなわち、円周に沿う）偏光方位ＴＰを有する（後述の図７参照）。円周に沿う偏光方位ＴＰに対応して、偏光素子１３の偏光透過軸ＴＳの方位を径方向に配列することによって、円周に沿う偏光方位ＴＰの反射光Ｌｅ、すなわち、ハレーションを解消できる。このように、光透過軸ＴＳの基準領域の形状は、撮像装置１５から見た対象物ＯＢの形状（円形）に対応させることが好ましい。例えば、対象物０Ｂが回転楕円体であれば、偏光透過軸ＴＳの基準領域は、円形よりも、楕円形であることがより好ましいことになる。但し、立体形状の外周は、中心を囲むように配置されるので、基準点、または円形の基準領域を基準とすることは、汎用性があり、一般的な形状の対象物０Ｂに対して有効となる。さらに、領域Ａ０は、正八角形などの正多角形としてもよい。

【0031】

ここで、偏光素子１３は、撮像装置１５の撮像面に対して略平行であることが好ましい。また、対象物ＯＢ、偏光素子１３、及び撮像装置１５の中心は、直線上に配置されることが好ましい。ハレーションの効率的な除去が容易となる。

【0032】

（ハレーションの除去）
以下、撮影システム１０において、対象物ＯＢの画像上のハレーションを低減できる理由を説明する。図５は、光源１１から出射され、偏光素子１２を通過した光Ｌｃ０、Ｌｅ０が対象物ＯＢによって反射されて、偏光素子１３を通って、撮像装置１５に入射する状態を表す模式図である。ここでは、見易さのために、レンズ１４を除外した状態を表している。

【0033】

光Ｌｃ０は、対象物０Ｂの中央付近で反射され、この反射光Ｌｃが偏光素子１３を通って、撮像装置１５に入射する。光Ｌｅ０は、設置板Ｂ、さらに対象物０Ｂの外周付近で反射され、この反射光Ｌｅが偏光素子１３を通って、撮像装置１５に入射する。

【0034】

図６は、図１、図５において、撮像装置１５の代わりに、後述の偏光カメラを設置した場合において、偏光カメラの撮像面上に形成される対象物ＯＢの画像の一例を示す写真である。図７は、偏光カメラの撮像面上に形成される対象物ＯＢの画像の一例を模式的に表す模式図である。

【0035】

偏光カメラは偏光情報を可視化し、画像化するものであり、例えば、図６に示される光強度Ｉ、偏光度ρ、及び、偏光方位φの画像を出力する。光強度Ｉは、偏光カメラに入射される光量である。光強度Ｉの画像において、光強度Ｉが大きいほど白く表示される。偏光度ρは、ＤＯＰ（Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）と呼ばれ、偏光度合いを示す０～１の値である。偏光度ρが１に近いほど直線偏光に近く、０に近いほど無偏光に近くなる。偏光度ρの画像において、偏光度ρが１に近いほど白く表示される。偏光方位φは、対象物ＯＢを表す画像の各位置での偏光の方位を示すー９０～９０度までの値である。偏光方位φの画像において、偏光方位φが９０度ないし－９０度に近いほど白く、０度に近いほど黒く表示される。

【0036】

図６の光強度Ｉの画像及び図７の模式図に示されるように、対象物ＯＢの画像は、中央付近及び外周付近それぞれに、反射光Ｌｃ、Ｌｅが出射する比較的明るい領域Ｒｃ、Ｒｅ（すなわち、中央付近の中央ハレーションＨＬｃ、周辺付近の周辺ハレーションＨＬｅ）が形成され得る。ここで、周辺ハレーションＨＬｅは、対象物ＯＢ（ここでは、電球）上の縁近傍で光強度が実質的に飽和している領域のみならず、その周辺で、比較的明るい。このため、例えば、電球の先端部を検査領域とした際に、この検査領域内での明暗差が均一では無いので、異物を検出しようとして、検査領域内の画像を２値化した際に、異物の検出不足や過検出が起こり易くなる。

【0037】

中央ハレーションＨＬｃは、偏光度ρの画像から判るように、偏光度が高く（直線偏光に近く）、偏光方位φの画像から判るように、偏光の方位は０度に近い。周辺ハレーションＨＬｅは、偏光度ρの画像から判るように、偏光度が高く（直線偏光に近く）、偏光方位φの画像から判るように、偏光の方位は、場所によって異なり、円周状に分布している。このため、対象物ＯＢの前後に、互いに直交する一対の偏光素子を配置した場合、中央ハレーションＨＬｃは解消できても、周辺ハレーションＨＬｅは部分的にしか解消できない。

【0038】

ここで、中央付近からの反射光Ｌｃは、反射角が比較的小さい（正反射に近い）のに対して、外周付近からの反射光Ｌｅは、反射角θｏ（＝入射角θｉ）が比較的大きく、例えば、５５°以上となる。対象物０Ｂの中央付近の面は、Ｚ軸方向（対象物０Ｂから撮像装置１５に向かう方向）に対して、略垂直である一方、対象物０Ｂの外周付近の面（対象物ＯＢから撮像装置１５に向かう方向に対して、傾斜する外周面）は、Ｚ軸方向に対して、平行に近いためである。

【0039】

このように、反射角θｏが大きい場合、偏光の反射強度の角依存性のため、入射時（反射前）には偏光性を有しなかった光が、出射時（反射後）に偏光を帯びることになる。
一般に、反射光Ｌｅは、ｐ偏光よりもｓ偏光が優位となり、ランダム偏光（自然光）にｓ偏光が混じった光となる。入射時の光が偏光性を有する場合、反射光Ｌｅは入射前とは異なる偏光方位を有することになる。このため、対象物ＯＢの前後に、互いに直交する一対の偏光素子を配置しても、反射光Ｌｅを解消することは困難となる。

【0040】

ここで、反射光Ｌｅの偏光方位ＴＰは、図６に示すように、対象物ＯＢの円形の外周に沿って配列される。これは、偏光透過軸ＴＳの配列と同様、アジマス方向の配列と表現することができる。

【0041】

以下、偏光素子１３によって反射光Ｌｃ、Ｌｅ、結局は、中央ハレーションＨＬｃ、周辺ハレーションＨＬｅが解消させることを説明するが、その前に、反射光Ｌｃ、Ｌｅ以外の光（すなわち、拡散反射光）につき説明する。

【0042】

一般に対象物０Ｂの面は、完全に平滑な面ではなく、ある程度の凹凸があるのが通例である。面が平滑であったとしても塗装等の表面処理がなされているのが通例である。このため、対象ＯＢに入射した光の一部は鏡面反射され、一部は拡散反射される。このように、対象物ＯＢが光を拡散反射する場合、入射光が偏光を帯びていても、拡散反射された光は偏光が解消され、自然光（ランダム偏光）に近くなる。このため、対象物ＯＢによって拡散反射された部分の光は、偏光素子１３を通過して、撮像装置１５において対象物ＯＢの像を形成することができる。

【0043】

以下、偏光素子１３による中央ハレーションＨＬｃ、及び、周辺ハレーションＨＬｅの低減を説明する。中央付近からの反射光Ｌｃのうちの鏡面反射成分は、入射される光Ｌｃ０の偏光状態をほぼそのまま維持するため（図６、図７の領域Ｒｃ）、偏光素子１３の領域Ａ０によって減光され、反射光Ｌｃに起因する中央ハレーションＨＬｃは低減される。偏光素子１２の偏光透過軸ＴＳと偏光素子１３の領域Ａ０の偏光透過軸ＴＳとは、光軸を基準として直交する、いわゆるクロスニコルの状態にある。

【0044】

一方、外周付近からの反射光Ｌｅ（特に、鏡面反射成分）の偏光方位ＴＰは、図６、図７に示すように対象物ＯＢの円形の外周に沿って配列される。反射光Ｌｅは偏光素子１３に入射するが、反射光Ｌｅの偏光方位ＴＰの周に沿う配列は、領域Ａ１～Ａ８の偏光透過軸ＴＳの径方向に沿う配列と、いわば広義のクロスニコルの関係にある。この結果、反射光Ｌｅに起因する周辺ハレーションＨＬｅも低減される。

【0045】

以上のように、対象物ＯＢの背景（例えば、設置板Ｂ）で反射された光が、対象物ＯＢの外周面で、さらに反射され、ハレーションの原因となり得る。この反射光Ｌｅは、対象物ＯＢの外周（周方向）に沿って、偏光方位ＴＰが分布する偏光光を含む。このため、撮像装置１５の前に、径方向に沿って偏光透過軸ＴＳの方位が分布する偏光素子を配置することで、反射光Ｌｅによる外周付近のハレーションを低減できる。

【0046】

以上では、背景と対象物ＯＢ間での反射によって発生するハレーションを低減している。これに対して、対象物ＯＢ自体での反射がハレーションの原因となることもある。例えば、対象物ＯＢが段差状の立体形状を有する場合、その段差の面間（例えば、段差の側面と下面間）での反射によって、ハレーションが生じ得る。本実施形態では、このようなハレーションをも低減できる。

【0047】

また、撮影システム１０では、測定時において、照明の順次点灯や、撮像装置の照明との時間同期等の複雑な処理を必要とせず、ハレーションを速やかに除去できる。

【0048】

以上のように第１の実施形態に係る撮影システム１０では、偏光素子１３の領域Ａ１～Ａ８によって、周辺付近からの反射光Ｌｅによる周辺ハレーションＨＬｅを低減できる。また、クロスニコルの偏光素子１２と偏光素子１３の領域Ａ０との組み合わせによって、中央付近からの反射光Ｌｃによる中央ハレーションＨＬｃを低減できる。

【0049】

（実施例）
以下、実施例を説明する。ここでは、比較例１、２、及び実施例での対象物ＯＢの像を比較して説明する。実施例では、図２、図４に示す偏光素子１２、１３を用いた場合の像を示す。比較例１は、偏光素子１２、１３を用いなかった場合、比較例２は、偏光素子１２、１３を領域が区分されず、透過軸方位ＴＳが一定の偏光素子１２’、１３’（いわゆる直線偏光子）に入れ替えた場合である。偏光素子１２’、１３’の透過軸方位ＴＳは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸に平行とし、偏光素子１２’、１３’は、クロスニコルとした。

【0050】

図８は、比較例１、２、実施例に係る対象物ＯＢの画像ＳＡ１～ＳＡ３を表す図である。画像ＳＡ１に示すように、比較例１では、対象物ＯＢでの光源の映り込みに起因する中央ハレーションＨＬｃと、対象物ＯＢの周辺付近の周辺ハレーションＨＬｅが見られる。

【0051】

画像ＳＡ２に示すように、比較例２では、中央ハレーションＨＬｃは、消光されている。これは、偏光素子１２’、１３’がクロスニコルであるためと考えられる。しかし、周辺ハレーションＨＬｅの一部は、消光されていない。すなわち、図８の上下方向での周辺ハレーションＨＬｅは消光されているが、右側の周辺ハレーションＨＬｅは消光されていない。これは、左右方向の周辺ハレーションＨＬｅが、偏光素子１３’の透過軸方位ＴＳと近い偏光方位の偏光成分を有しているためと考えられる。なお、画像ＳＡ２の中央付近に見られるやや明るい領域ＤＬは、拡散反射によるものであり、ハレーションの要因とはならない。この点は、画像ＳＡ３でも同様である。

【0052】

画像ＳＡ３に示すように、実施例では、中央ハレーションＨＬｃ、及び、周辺ハレーションＨＬｅの双方が消光されている。中央ハレーションＨＬｃは、偏光素子１２と偏光素子１３の領域Ａ０がクロスニコルであることで、消光される。周辺ハレーションＨＬｅは、周辺ハレーションＨＬｅが対象物ＯＢの外周（ここでは、円周）に沿った偏光方位の偏光成分を有し、この偏光成分がラジアル方向の偏光透過軸ＴＳの配列を有する偏光素子１３によって消光される。

【0053】

以上のように、比較例１、２では、ハレーションの全部または一部が残っている。このため、この画像を画像処理で２値化し、異物を検出する際や、外周の輪郭を抽出して、寸法を計測する場合に誤検出が生じる恐れがある。一方、実施例では、ハレーションが無く、全体として適切な明暗を有する画像が得られている。このため、この画像を画像処理で２値化し、異物を検出する際や、外周の輪郭を抽出して寸法を計測する場合に誤検出の恐れが低減される。

【0054】

（変形例）
撮影システム１０は、偏光素子１２を有しなくてもよい。すなわち、対象物ＯＢを自然光で照明してもよい。偏光素子１３を有すれば、偏光素子１２を有しなくても、周辺ハレーションＨＬｅを除去可能である。

【0055】

この場合、中央ハレーションＨＬｃは残存するが、例えば、外寸計測のように、対象物ＯＢの外周付近の画像を利用する場合には、この中央ハレーションＨＬｃは大きな問題とはならない。また、中央ハレーションＨＬｃは、画像処理など、他の手段を用いて、除去してもよい。

【0056】

偏光素子１２を用いない場合、偏光素子１２と偏光素子１３の中央部の領域Ａ０との間のクロスニコルの調整が不要となる。すなわち、クロスニコル調整のばらつきによる検査結果のばらつきを回避できる。

【0057】

図９は、変形例に係る偏光素子１３である偏光素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃを表す模式図である。偏光素子１３ａに示すように、偏光素子１３は、中央の領域Ａ０を有せず、中心から領域Ａ１～Ａ８に区分されていてもよい。

【0058】

偏光素子１３ｂに示すように、偏光素子１３は、同一形状の領域に区分されていなくともよい。すなわち、領域は、均等ではなく、不均等に区分されてもよい。ここでは、領域Ａ３０は、領域Ａ１、Ａ２、Ａ７、Ａ８を合わせた大きさを有する。また、偏光素子１３ｃに示すように、偏光素子１３は、領域Ａ０の偏光透過軸がＸ軸に沿っていてもよい。

【0059】

以上のように、複数の領域（例えば、Ａ１～Ａ８）の偏光透過軸が、基準点または、基準領域を中心とする径方向に沿って配列されれば、領域の区分の数、大きさ、及び形状は適宜に変更できる。ここで、区分の数は、ある程度多い方が、対象物ＯＢから反射される偏光方位の分布に対応し、ハレーションのより確実な除去が容易となる。一方、区分の数が多いと、偏光素子１３の作製が煩雑となる。このため、得たい画像の精度に合わせて、区分の数、大きさ、及び形状を適宜に決めることができる。

【0060】

以下、区分の数に関して、より詳細に説明する。偏光素子１３が均等に区分された領域を有する場合、ハレーション除去の誤差（除去しきれないハレーションの量Ｉ’）は、以下の式によって表される。
Ｉ‘∝ｃｏｓ^２（２π／ｎ）
ｎ：区分の数

【0061】

この式からも判るように、区分の数ｎが多い方が、対象物ＯＢから反射される偏光方位の分布に対応し、ハレーションのより確実な除去が容易となる。しかし、区分の数ｎが大きくなるにつれて、ハレーション低減の効果は、飽和する傾向となる。すなわち、４分割から８分割にしたときより、８分割から１６分割にしたときの方が、ハレーションの低減量は小さい。このため、得たい画像の精度に合わせて、区分の数、大きさ等を適宜に決めることが望ましい。

【0062】

ここで、周辺ハレーションＨＬｅの偏光方位は、対象物ＯＢの外周付近での傾斜方向に依存する。第１の実施形態で例示した対象物ＯＢは、外周付近での傾斜方向が等方的であったため、径方向に均一なアジマス配列の偏光素子１３を用いて、周辺ハレーションＨＬｅを効果的に除去できる。しかし、対象物ＯＢが、外周付近での傾斜方向が等方的でないこともあり得る。この場合でも、径方向に均一なアジマス配列の偏光素子１３を用いて、一定のハレーション低減効果を得ることができる。さらに、例えば、図９に示す偏光素子１３ｂのように、対象物ＯＢが、外周付近での傾斜方向に合わせて、不均一な区分とすることで、さらなるハレーションの低減を図ることができる。

【0063】

撮影システム１０は、撮像装置１５を有せず、光源１１、偏光素子１３、及び、レンズ１４が一体となった形態でもよい。この場合、ユーザーが撮像装置１５を適宜に選択できる。

【0064】

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、詳細に説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る撮影システム１０ａを表す模式図である。

【0065】

第２の実施形態に係る撮影システム１０ａは、第１の実施形態に係る撮影システム１０の光源１１、偏光素子１２に替えて、光源１６、偏光素子１７、ハーフミラー１８を有する。この撮影システム１０ａは、いわゆる同軸落射照明であり、対象物ＯＢに、撮像装置１５と同軸の光Ｌを照射する。すなわち、光源１６からの光はハーフミラー１８で反射されて、対象物ＯＢに照射され、対象物ＯＢからの反射光は、ハーフミラー１８、偏光素子１３、レンズ１４を通過して、撮像装置１５において対象物ＯＢの像を形成する。

【0066】

光源１６は、コリメート性の高い光を照射することが好ましい。偏光素子１７の複数の領域を通過する光ビーム同士が混ざり合い、ランダム偏光化することを防止するためである。

【0067】

偏光素子１７は、光源１６の前（光源１６とハーフミラー１８の間）に配置される。偏光素子１７は、光源１６と対象物ＯＢとの間に配置される第２の偏光素子として機能する。図１１は、偏光素子１７をＸ軸正方向から見た状態を表す模式図である。図１１に示すように、偏光素子１７（第２の偏光素子）は、偏光透過軸ＴＳの方位が互いに異なる複数の領域Ａ１～Ａ１６（第２の領域）を有する。複数の領域Ａ１～Ａ１６（第２の領域）の偏光透過軸ＴＳの方位は、第２の基準点（光源１６からの光ビームの光軸）または第２の基準領域を中心とする第２の径方向に沿って配列される。この結果、光源１６から出射され、偏光素子１７を通過し、対象物ＯＢに照射される光ビームは、偏光方位が互いに異なる複数の領域を有する。光ビームの複数の領域の偏光方位は、光ビームの光軸に沿う基準軸線またはこの基準軸線を囲む基準領域を中心とする光ビームの径方向に沿って配列される（偏光方位のアジマス配列）。なお、後述の第４の実施形態に示されるように、偏光素子１７を用いなくても、偏光方位のアジマス配列は可能である。

【0068】

後述の第５の実施形態に示されるように、偏光素子１７（第２の偏光素子）において、複数の領域Ａ１～Ａ１６（第２の領域）の偏光透過軸ＴＳは、第２の基準点（光源１６からの光ビームの光軸）または第２の基準領域を中心とする「第２の周方向」に沿って配列されてもよい。この場合、光源１６から出射され、偏光素子１７を通過し、対象物ＯＢに照射される光ビームは、偏光方位が互いに異なる複数の領域を有する。光ビームの複数の領域の偏光方位は、光ビームの光軸に沿う基準軸線またはこの基準軸線を囲む基準領域を中心とする光ビームの周方向に沿って配列される（偏光方位のアジマス配列）。以下、このように偏光方位がアジマスに配列される偏光をアジマス偏光と称することがある。なお、後述の第４の実施形態に示されるように、偏光素子１７を用いなくても、アジマス偏光は可能である。

【0069】

図１２は、対象物０Ｂが光源１６から出射され、偏光素子１７を通過した光ビームによって照射される照射領域ＲＬを表す模式図である。ここでは、偏光素子１７は、図１１の１６の領域Ａ１～Ａ６に替えて、１６個の領域Ａ１～Ａ１６を有する。図１２に示されるように、照射領域ＲＬ内において、光源１６から対象物ＯＢに照射される光ビームは、対象物ＯＢ上において、領域Ａ１～Ａ１６と対応し、偏光方位φが異なる照射領域Ｂ１～Ｂ１６を形成する。

【0070】

図１２は、照射領域Ｂ１～Ｂ１６が区分された状態を表している。照射領域Ｂ１～Ｂ１６は、その境界付近において重なり合うこともあり得る。すなわち、偏光素子１７を通過した、互いに隣接する光ビームの一部が重なり合うことがある。この重なった領域においては、偏光方位が異なる光ビームが混ざり合い、後述の偏光素子１７、１３の広義のクロスニコルの状態は満たされなくなる。後述のように、第４の実施形態では、このような偏光方位が異なる光ビームの重なり合いを低減することができる。

【0071】

図１３は、偏光素子１３をＺ軸正方向から見た状態を表す模式図である。図１０に示すように、偏光素子１３は、偏光透過軸ＴＳの方位が異なる領域Ａ１～Ａ１６を有する。領域Ａ１～Ａ１６の偏光透過軸ＴＳは、基準点または基準領域を中心とする径方向に沿って配列される。すなわち、偏光素子１７、１３は、双方の領域Ａ１～Ａ１６同士の偏光透過軸ＴＳが直交する広義のクロスニコルの状態にある。

【0072】

このとき、偏光素子１７、１３の中心が、光軸に対して合っていれば、中心に対する回転は大きな問題とはならない。例えば、第１の実施形態では、偏光素子１２、１３は、偏光素子１２の偏光透過軸ＴＳと偏光素子１３の領域Ａ０での偏光透過軸ＴＳが直交するように偏光素子１２、１３間の角度を合わせる必要がある。これに対して、本実施形態では、偏光素子１７、１３間の角度を合わせる必要性が大きくない。この結果、撮影システム１０ａの使用時における角度調節が不要となり、迅速な処理が可能となる。
なお、偏光素子１７、１３の領域の数を増加することで、偏光素子１７、１３間での角度差に起因する問題をより低減できる。

【0073】

以上のように第２の実施形態に係る撮影システム１０ａでは、偏光素子１３によって、外周付近からの反射光Ｌｅによる周辺ハレーションＨＬｅを低減できる。また、広義のクロスニコルの状態の偏光素子１７、１３によって、反射光Ｌｃによる中央ハレーションＨＬｃを低減できる。

【0074】

第２の実施形態において、偏光素子１７を通して、対象物ＯＢに照射される偏光の方位は、図５、図６に示される周辺ハレーションＨＬｅの偏光方位ＴＰと略同一である。偏光素子１３は、対象物ＯＢ全域において、偏光素子１７とクロスニコルの状態となり、より均一にハレーションを除去できる。

【0075】

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、詳細に説明する。図１４は、本発明の第３の実施形態に係る撮影システム１０ｂを表す模式図である。この撮影システム１０ｂは、光源１１、偏光素子１３によるリング照明機構と、光源１６、偏光素子１７、ハーフミラー１８による同軸落射照明機構を有する。リング照明機構と同軸落射照明機構を有することで、対象物ＯＢに照射される光の均一性を向上できる。

【0076】

図１５は、第３の実施形態に係る偏光素子１２をＺ軸正方向から見た状態を表す模式図である。リング形状の光源１１に対応して、この偏光素子１２は、リング形状をなし、外周１２１、内周１２２を有する。偏光素子１２は、偏光透過軸ＴＳの方位が周方向に沿って配列されている複数の領域Ａ１～Ａ１８を有する。

【0077】

本実施形態に係る偏光素子１７は、第２の実施形態に係る偏光素子１７と同様、図１１の構成とすることができる。すなわち、本実施形態に係る撮影システム１０ｂでは、光源１１から出射され、偏光素子１２を通過した光Ｌ１、光源１６から出射され、偏光素子１７を通過した光Ｌ２のいずれもがアジマス偏光である。

【0078】

本実施形態に係る偏光素子１３では、例えば、図１３に示すように、偏光透過軸ＴＳが径方向に沿って配列されている。すなわち、本実施形態に係る偏光素子１３は、偏光素子１２、１７の双方と、広義のクロスニコルの状態にある。

【0079】

このとき、光源１１、１６の双方は、コリメート性の高い光を照射することが好ましい。前述のように偏光素子１２（または偏光素子１７）の各領域の光同士が混ざり合い、ランダム偏光化することが防止される。

【0080】

以上のように第３の実施形態に係る撮影システム１０ｂでは、偏光素子１３によって、周辺付近からの反射光Ｌｅによる周辺ハレーションＨＬｅを低減できる。また、広義のクロスニコルの状態にある偏光素子１３と偏光素子１２、１７とによって、反射光Ｌｃによる中央ハレーションＨＬｃを低減できる。

【0081】

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、詳細に説明する。図１６は、本発明の第４の実施形態に係る撮影システム１０ｃを表す模式図である。第４の実施形態に係る撮影システム１０ｃは、第１の実施形態の光源１１、偏光素子１２に替えて、レーザー光源１９、ビームホモジナイズ素子２０を用いることで、アジマス偏光（光ビームの光軸に沿う基準軸線またはこの基準軸線を囲む基準領域を中心とする光ビームの周方向に沿って配列される偏光）を得ている。

【0082】

レーザー光源１９は、例えば、リング状に配列される複数のレーザー発光素子１９１を有し、複数のレーザー発光素子１９１からのレーザビームの束を照射する。ビームホモジナイズ素子２０は、複数のレーザー発光素子１９１それぞれに対応するレーザビームを均一化するビームホモジナイズ素子２０１を有し、複数のレーザー発光素子１９１からのレーザー光を束にして、照射する。

【0083】

図１７は、レーザー発光素子１９１と、ビームホモジナイズ素子２０１との対応関係を表す模式図である。図１８は、複数のレーザー発光素子１９１及びビームホモジナイズ素子２０１をリング状に配置した状態を表す模式図である。

【0084】

図１４に示すように、レーザー発光素子１９１から出射された光ビームは、ビームホモジナイズ素子２０１によって、均一化され、扇型形状の断面を有する光ビームＬＰとなる。この光ビームＬＰ中の光は、扇型の周に沿う偏光方位ＴＰを有する。

【0085】

図１８に示すように、複数のレーザー発光素子１９１から出射され、対応する複数のビームホモジナイズ素子２０１を通ったレーザビームＬは、偏光方位ＴＰが異なる複数の光ビームＬＰの束として、対象物ＯＢに照射される。この複数の光ビームＬＰは、全体として円形状の領域に均一に照射される。光ビームＬＰの偏光方位ＴＰは、レーザビームＬの光軸を中心とする周方向に配列される（アジマス偏光）。このようにして、レーザー光源１９、ビームホモジナイズ素子２０を用いて、アジマス偏光を得ることができる。

【0086】

図１２に関して説明したように、偏光素子１７を通過した、互いに隣接する光ビームの一部が重なり合うことが有り得る。これに対して、ビームホモジナイズ素子２０を用いることで、互いに隣接する光ビームＬＰ間の重なりを低減できる。すなわち、光ビームＬＰの境界間でランダム偏光になる領域を小さくすることができ、より良好なアジマス偏光を形成できる。この結果、ハレーションの除去の均一性が向上する。なお、ビームホモジナイズ素子２０は、回折光学素子やメタサーフェスから構成できる。

【0087】

以上では、複数のレーザー発光素子１９１と複数のビームホモジナイズ素子２０１からアジマス偏光を形成する例を示している。これに対して、単一のレーザー発光素子１９１と単一のビームホモジナイズ素子２０１からアジマス偏光を形成してもよい。この場合、ビームホモジナイズ素子２０１は、入射光をアジマス偏光に変換する機能を有し、例えば、回折光学素子やメタサーフェスから構成できる。

【0088】

以上のように第４の実施形態に係る撮影システム１０ｃでは、偏光素子１３によって、周辺付近からの反射光Ｌｅによる周辺ハレーションＨＬｅを低減できる。また、広義のクロスニコルの状態にある光源（レーザー光源１９、ビームホモジナイズ素子２０）及び偏光素子１３によって、反射光Ｌｃによる中央ハレーションＨＬｃを低減できる。

【0089】

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について、詳細に説明する。図１９は、本発明の第５の実施形態に係る撮影システム１０ｄを表す模式図である。

【0090】

第５の実施形態の対象物ＯＢは、例えば、食品であり、トレイＳＴ上に載置され、透明なラッピング・フィルムＦで包装されたパッケージＰＫとなっている（いわゆるラップ包装）。撮影システム１０ｄは、ラッピング・フィルムＦ内の対象物ＯＢの外観の検査に用いることができる。このような場合、ラッピング・フィルムＦのしわに起因して、ハレーションが起きる可能性がある。ラッピング・フィルムＦからの反射光は、比較的強度が大きく、ハレーションの要因になり得る。

【0091】

ここで、偏光素子１７は、例えば、図１０に示すように、偏光透過軸ＴＳが径方向に配置される複数の領域Ａを有する（偏光透過軸ＴＳがラジアル配列）。一方、偏光素子１３は、例えば、図１１に示すように、偏光透過軸ＴＳが周方向に配置される複数の領域Ａを有する（偏光透過軸ＴＳがアジマス配列）。この偏光素子１７、１３の偏光透過軸ＴＳの配置は、第２の実施形態とは逆の関係にある。後述のように、この結果、ラッピング・フィルムＦからの反射光Ｌｃ、Ｌｅに起因するハレーションを低減することができる。

【0092】

図２０は、対象物ＯＢ上のラッピング・フィルムＦのしわの状態を表す模式図である。図２０のパッケージＰＫ上に、対象物ＯＢをＺ軸正方向から見たときのラッピング・フィルムＦのしわが表わされる。図１７のグラフＧは、ラッピング・フィルムＦをＳ１～Ｓ２に沿って切断した状態を表す。ラッピング・フィルムＦのしわは、山Ｍと谷Ｖが交互に配置されて構成される。対象物ＯＢが凸形状の場合、パッケージＰＫ上において、しわの山Ｍは、対象物ＯＢの中央部から外周部に向かって放射状に配置される傾向となる。

【0093】

しわの山Ｍの面、谷Ｖの面、山Ｍと谷Ｖの中間の斜面は、光を反射する。このとき、撮像装置１５に到達する反射光は、しわの山Ｍ（しわの上面）からの反射光Ｌｃ、しわの谷（しわの底面）、さらに山Ｍと谷Ｖの中間の斜面で反射された反射光Ｌｅに区分できる。図２０のパッケージＰＫ上に示すように、反射光Ｌｃは、山Ｍ上から、反射光Ｌｅは、山Ｍの両脇から生じる。これらの反射光Ｌｃ、Ｌｅは対象物ＯＢの画像上にハレーションとして現れ得る。

【0094】

反射光Ｌｃは、反射角が比較的小さく、光源１６、偏光素子１７から出射され、対象物ＯＢに照射される光の偏光状態は保持される傾向となる。この反射光Ｌｃは、偏光素子１７によるアジマス偏光状態が維持されているため、ラジアル偏光を通過させ、アジマス偏光を遮断する偏光素子１７によって、遮断される。

【0095】

反射光Ｌｅは、斜面での反射角θｏが比較的大きいため、例えば、Ｓ偏光が優位となり、斜面、すなわち、偏光方位ＴＰが山Ｍに沿う方向となる。この結果、対象物ＯＢの中央付近を中心として、偏光方位ＴＰが径方向に配列される偏光（ラジアル偏光）となる傾向となる。このラジアル偏光の反射光Ｌｅも、偏光素子１７によって、遮断される。

【0096】

このように、アジマス偏光を通過させる（ラジアル偏光を遮断する）偏光素子１７、ラジアル偏光を通過させる（アジマス偏光を遮断する）偏光素子１３を組み合わせることで、ラッピング・フィルムＦのしわからの反射光Ｌｃ、Ｌｅに起因するハレーションを低減することができる。

【0097】

以上のように第５の実施形態に係る撮影システム１０ｄでは、偏光素子１３によって、ラッピング・フィルムＦの山Ｍの両脇からの反射光Ｌｅによるハレーションを低減できる。また、広義のクロスニコル状態の偏光素子１７、１３によって、山Ｍの上部からの反射光Ｌｃによるハレーションを低減できる。

【0098】

（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について、詳細に説明する。図２１は、本発明の第６の実施形態に係る偏光素子の製造方法Ｓ１の処理の流れを表すフロー図である。図２２及び図２３は、製造方法Ｓ１において処理される画像を表す図である。なお、ここで、設計される偏光素子は、撮像装置１５側の偏光素子１３である。

【0099】

以下、製造方法Ｓ１の処理の流れの詳細を説明する。
Ａ．対象物ＯＢの反射像上の光強度I、偏光度ρ、及び偏光方位φの分布を導出する（ステップＳ１１～Ｓ１３）。
図２２は、光強度I、偏光度ρ、I∩ρ（光強度Iと偏光度ρの乗算）、及び偏光方位φそれぞれの分布、及び偏光方位φに応じて区分された領域φ１を表す。ここで、ステップＳ１３は、対象物ＯＢから反射される光の偏光方位φの分布を取得する第１の工程に対応する。

【0100】

ここでは、光強度Ｉの分布、偏光度ρの分布、及び偏光方位φの分布の順に導出しているが、この順序は適宜に変更できる。また、複数の分布を一度に求めてもよい。これらの導出には、例えば、対象物ＯＢの画像上での光の偏光状態を測定する偏光カメラを用いることができる。

【0101】

この偏光カメラは、例えば、撮像素子と偏光素子の組み合わせから構成できる。３つ以上の偏光素子は、それぞれ、少なくとも０度、４５度、及び、９０度の方位の透過軸を有し、各撮像素子の前に配置される。この結果、３つ以上の偏光方位での測定結果に基づく、光強度、偏光度、及び偏光方位の分布を一度に算出することが可能となる。対象物ＯＢを照明する光源として、直線偏光（例えば、Ｘ軸に平行な直線偏光）を出射する光源を用いることができる。

【0102】

光強度Ｉ、偏光度ρ、及び、偏光方位φについては、第１の実施形態において説明済みなので、ここでは説明を省略する。

【0103】

Ｂ．取得された偏光方位の分布と対応するように、偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定する（ステップＳ１４～Ｓ１６）。
ステップＳ１４～Ｓ１６は、取得された偏光方位の分布と対応するように、偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定する第２の工程に対応する。以下、ステップＳ１４～Ｓ１６の詳細を説明する。

【0104】

（１）対象物ＯＢの反射像上において、光強度及び偏光度が大きい領域Ａを抽出する（ステップＳ１４）。
このステップＳ１４は、対象物ＯＢから反射される光によって形成される画像上において、光の強度I及び偏光度ρが所定以上の領域を抽出する第３の工程に対応する。例えば、光強度が所定値Ｔｈ１より大きく、偏光度が所定値Ｔｈ２より大きい領域Ａを抽出する。画像上で、領域Ａ以外の領域（残された領域）を領域Ｂとする。なお、図２２の「Ｉ∩ρ」は、既述のように、光の強度Ｉと偏光度ρの乗算を意味し、この乗算が所定以上の領域を、光の強度Ｉ及び偏光度ρが所定以上の領域として、抽出することができる。

【0105】

（２）抽出された領域Ａの偏光透過軸方位を設定する（ステップＳ１５）。
すなわち、抽出された領域Ａ、及び、当該抽出された領域Ａにおける偏光方位φの分布（φ‘）とそれぞれ対応するように、偏光素子の領域、及び、当該領域における偏光透過軸の方位の分布を設定する（図２３参照）。偏光方位φの分布φ‘は、図２２の「I∩ρ」に偏光方位φを乗算することで得られる（φ‘＝（I∩ρ）∩φ）。

【0106】

画像上の領域Ａと偏光素子の領域とは、位置において対応する。また、領域Ａでの偏光方位の分布と偏光素子の領域での偏光方位の分布とは、例えば、互いの偏光方位が直交するように分布することを意味する。

【0107】

ここで、抽出された領域Ａを偏光方位が近接する複数の領域Ａｉに区分し、区分された各領域Ａｉの偏光透過軸ＴＳの方位を設定してもよい。例えば、各領域Ａｉでの偏光方位の変化幅が所定範囲に収まるように、領域Ａを複数の領域Ａｉに区分する。例えば、各領域Ａｉでの平均的な偏光方位と直交する方位を領域Ａｉの偏光透過軸ＴＳの方位とする。

【0108】

図２３のφ１は、このようにして設定された偏光透過軸ＴＳを示す。偏光方位φの分布と対応するように、対象物ＯＢに対応する領域Ａ０～Ａ６に区分され、これらの領域Ａ０～Ａ６それぞれでの平均的な偏光方位ＴＰに直交するように偏光透過軸ＴＳが設定される。ここでは、判り易さのために、偏光透過軸ＴＳ、偏光方位ＴＰを偏光方位の分布φ‘と重ねて示している。

【0109】

（３）対象物ＯＢの反射像において、残された領域Ｂの少なくとも一部の偏光透過軸方位を設定する（ステップＳ１６）。
領域Ｂは、光強度及び偏光度の少なくとも一方が小さい。すなわち、領域Ｂから発する光は、主として、ランダム偏光の拡散反射光であると考えられる。このため、偏光透過軸ＴＳの方位を変化させても、偏光素子を通過する光の強度が大きく変化することはない。このため、領域Ｂは、偏光素子１３の設計上は大きな影響を与えることはない。但し、画像の明るさの均一化の観点から、偏光素子において、この領域Ｂに対応する領域にも、偏光素子としての機能を持たせることが考えられる。また、領域Ｂに対応する領域において、偏光素子としての機能を持たせず、光の透過率を適宜に設定することで、画像の明るさの均一化を図ってもよい。

【0110】

例えば、各領域Ａｉと連続するように、残された領域Ｂの偏光透過軸ＴＳの方位を設定する。例えば、領域Ａｉ、Ａｊが離間し、その間には領域Ａが存在しないとする。この場合、領域Ａｉ、Ａｊの間に、領域Ａｉ、Ａｊの中間的な偏光透過軸ＴＳの方位を有する領域Ｂｋを設定する。

【0111】

以上のように、偏光透過軸ＴＳの方位が設定された複数の領域Ａｉ、Ｂｋが規定される。この区分された領域Ａｉ、Ｂｋに基づき、例えば、図３、図７、図９、図１０に示すような、偏光素子を作成することができる。このようにして作製された偏光素子を偏光素子１３として用いることができる。一方、偏光素子１２、１７には、この偏光素子１３の各領域Ａｉ、Ｂｋの偏光透過軸ＴＳと直交する偏光透過軸ＴＳの領域Ａｉ、Ｂｋを有する偏光素子を用いることができる。このとき、偏光素子１２、１３は、偏光素子１２の領域Ａｉを通った偏光が偏光素子１２の領域Ａｉによって遮断される広義のクロスニコルの状態にある。

【0112】

以上のように、対象物ＯＢから反射される光の偏光方位の分布と対応するように、偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定することで、ハレーションを効果的に低減できる偏光素子を作成できる。

【0113】

本発明は、多様な分野、例えば、産業用、医療用（皮膚観察や内視鏡観察など）の画像において、ハレーションを低減し、画像処理の有効性を向上できる。

【0114】

（上記実施形態から把握される発明）
以下、上記実施形態から把握される発明を示す。
（１）本発明の第１の態様に係る撮影システム（１０）は、対象物（ＯＢ）を撮像する撮影システムであって、前記対象物を撮像する撮像装置（１５）と、前記対象物と前記撮像装置の間に配置される偏光素子（１３）と、を備え、前記偏光素子は、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の領域（Ａ１～Ａ８）を有し、前記複数の領域の偏光透過軸は、基準点（中心線Ｃ）または、基準領域（領域Ａ０）を中心とする径方向、または周方向に沿って配列される。これにより、対象物から比較的大きな反射角で反射された反射光（Ｌｅ）に起因するハレーションを低減できる。

【0115】

（２）本発明の第２の態様に係る撮影システム（１０）は、第１の態様において、前記対象物に光ビームを照射する光源（１１）を備え、前記光源から前記対象物に照射される前記光ビームは、偏光方位が互いに異なる複数の領域を有し、前記光ビームの複数の領域の偏光方位は、前記光ビームの光軸に沿う基準軸線またはこの基準軸線を囲む基準領域を中心とする前記光ビームの径方向、または周方向に沿って配列される。これにより、対象物から比較的大きな反射角で反射された反射光（Ｌｅ）及び比較的小さな反射角で反射された反射光（Ｌｃ）の双方に起因するハレーションを低減できる。

【0116】

（３）本発明の第３の態様に係る撮影システム（１０）は、第１の態様において、前記対象物に光ビームを照射する光源を備え、前記光源から前記対象物に照射される光ビームは、所定の偏光方位の１以上の領域を有する。これにより、対象物上に１以上の照明領域を形成できる。

【0117】

（４）本発明の第４の態様に係る撮影システム（１０）は、第２の態様において、前記偏光素子の前記複数の領域の偏光透過軸の方位は、それぞれ、前記光ビームの前記複数の領域の偏光方位と互いに直交する。これにより、対象物から比較的大きな反射角で反射された反射光（Ｌｅ）及び比較的小さな反射角で反射された反射光（Ｌｃ）の双方に起因するハレーションを低減できる。

【0118】

撮影システム（１０）は、第２の態様において、前記偏光素子の前記複数の領域の偏光透過軸の方位は、前記周方向に沿って配列され、前記光ビームの前記複数の領域の偏光方位は、前記光ビームの径方向に沿って配列され、前記偏光素子の前記複数の領域の偏光透過軸の方位は、それぞれ、前記光ビームの前記複数の領域の偏光方位と互いに直交してもよい。これにより、対象物から比較的大きな反射角で反射された反射光（Ｌｅ）及び比較的小さな反射角で反射された反射光（Ｌｃ）の双方に起因するハレーションを低減できる。

【0119】

（５）本発明の第５の態様に係る撮影システム（１０）は、第１の態様において、前記対象物に光ビームを照射する光源と、前記光源と前記対象物との間に配置される第２の偏光素子と、を備え、前記第２の偏光素子は、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の第２の領域を有し、前記複数の第２の領域の偏光透過軸（ＴＳ）は、第２の基準点または第２の基準領域を中心とする第２の径方向、または第２の周方向に沿って配列される。これにより、対象物から比較的大きな反射角で反射された反射光（Ｌｅ）及び比較的小さな反射角で反射された反射光（Ｌｃ）の双方に起因するハレーションを低減できる。

【0120】

（６）本発明の第６の態様に係る撮影システム（１０）は、第１～５の態様の何れかにおいて、前記対象物は、前記対象物から前記撮像装置に向かう方向に対して、傾斜する外周面を有し、前記外周面から反射される光の偏光方位の分布は、前記複数の領域の偏光透過軸の配列に対応する。これにより、外周面から反射される光に起因するハレーションを低減できる。

【0121】

（７）本発明の第７の態様に係る撮影システム（１０）は、第６の態様において、前記外周面から反射される光の偏光方位は、前記対象物の外周に沿う方向に配列され、前記偏光素子の前記複数の領域の偏光透過軸の方位は、前記径方向に沿って配列される。これにより、外周面から反射される光に起因するハレーションを低減できる。

【0122】

（８）本発明の第８の態様に係る撮影システム（１０）は、第１～５の態様のいずれかにおいて、前記撮像装置と、前記偏光素子と前記撮像装置との間に配置されるレンズと、を備える。

【0123】

（９）本発明の第９の態様に係る偏光素子（１３）は、対象物を撮像する撮影システムに用いられる偏光素子であって、偏光透過軸の方位が互いに異なる複数の領域を有し、前記複数の領域の偏光透過軸は、基準点または、基準領域を中心とする径方向、または周方向に沿って配列される。これにより、対象物から比較的大きな反射角で反射された反射光（Ｌｅ）に起因するハレーションを低減できる。

【0124】

（１０）本発明の第１０の態様に係る偏光素子の製造方法（Ｓ１）は、対象物から反射される光の偏光方位の分布を取得する工程と、前記取得された偏光方位の分布と対応するように、偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定する工程と、を含む。これにより、計測された偏光方位の分布と対応する偏光素子を作成し、この偏光分布の光に起因するハレーションを低減できる。

【0125】

（１１）本発明の第１１の態様に係る偏光素子の製造方法は、第１０の態様において、前記対象物から反射される光によって形成される画像上において、光の強度及び偏光度が所定以上の領域を抽出する第３の工程を含み、前記第１の工程は、前記抽出された領域における光の偏光方位の分布を取得する工程を有し、前記第２の工程は、前記抽出された領域における光の偏光方位の分布と対応するように、前記偏光素子の偏光透過軸の方位の分布を設定する工程を有する。

【0126】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0127】

１０ 撮影システム
１１、１６ 光源
１２、１３、１２、１７ 偏光素子
１４ レンズ
１５ 撮像装置
１８ ハーフミラー
１９ レーザー光源
２０ ビームホモジナイズ素子
１９１ レーザー発光素子
２０１ ビームホモジナイズ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】