特開 2024-29778 ラインスキャンカメラ用照明装置

(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】P2024029778

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】ラインスキャンカメラ用照明装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 E

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023207487

(22)【出願日】2023-12-08

【基礎とした実用新案登録】

【原出願日】2021-11-26

(71)【出願人】

【識別番号】309019659

【氏名又は名称】株式会社ミラクル

(71)【出願人】

【識別番号】521518080

【氏名又は名称】藤井 ▲琢▼也

(74)【代理人】

【識別番号】110003890

【氏名又は名称】弁理士法人ＳＩＰＰｓ

(72)【発明者】

【氏名】平石 賢二

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA90

2G051AB02

2G051BA01

2G051BA20

2G051BB02

2G051BB03

2G051BB11

2G051CA03

2G051CA06

2G051CB01

(57)【要約】

【課題】本発明は、複数の照射角を有し、電子的に各照明光源のブレンド比率を制御でき、撮像対象物のワーク表面のばらつき或いは表面粗さの影響を最小限にし、照明条件の設定が容易であって、また照明装置のセッティングのノウハウが必要なく、費用コストを抑えることができ、もって複数の照明が最適位置に配置されているラインスキャンカメラ用照明装置を提供する。
【解決手段】本発明は、上方から撮像対象物２を撮像するラインスキャンカメラ３と、一方側側部に配置された第一照明光源４と、両側側部に配置された第二照明光源７と、前記第一照明光源４からの光を前記撮像対象物２に集光するよう照射角度が調節でき、かつ前記ラインスキャンカメラ３からのラインスキャン信号が通過できる材質からなる照射角度調節部８と、前記第二照明光源７からの光を前記撮像対象物２に照射するよう調節する反射板９とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上方から撮像対象物を撮像するラインスキャンカメラと、
前記ラインスキャンカメラと前記撮像対象物との間隔の一方側側部に配置された第一照明光源と、
前記第一照明光源と前記撮像対象物との間隔の両側側部に配置された第二照明光源と、
前記ラインスキャンカメラと前記撮像対象物との間隔に設けられ、前記第一照明光源からの光を前記撮像対象物に集光するよう照射角度が調節でき、かつ前記ラインスキャンカメラからのラインスキャン信号が通過できる材質からなる照射角度調節部と、
前記第二照明光源からの光を前記撮像対象物に照射するよう調節する反射板と、を備えた、
ことを特徴とするラインスキャンカメラ用照明装置。

【請求項2】

前記照射角度調節部は、ラインスキャンカメラからのラインスキャン信号が通過できる材質からなるハーフミラーによって形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のラインスキャンカメラ用照明装置。

【請求項3】

前記第一照明光源は、高角度照明光源と同軸落射照明光源から構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のラインスキャンカメラ用照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ラインスキャンカメラに用いる照明装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在、製造業で一般的に行われている、例えば製品や薬品の自動検査・検品や生産設備の監視・管理の効率化などにおいてラインスキャンカメラが導入されている。ここで、ラインスキャンカメラとは、撮像対象物を面で撮像するエリアカメラと違い、線で撮像するカメラのことであり、ラインスキャンカメラの特徴としては高画質画像が撮像可能であるが、露光時間が短く明るい撮像環境が必要になるとの特徴を有する。

【0003】

そのため、ラインスキャンカメラを用いた画像処理による外観検査においては、照明環境を最適な状態にする必要があるが、実際の外観検査では汎用的で単機能な照明環境で行われているのが現状である。

【0004】

そのため、（１）限定された照射方向のみの照明だと欠陥を顕在化できない場合があること、（２）（１）のような場合には必要に応じて別の照明を複数用意して試すか、複数の照明を組み合わせる必要があること、（３）ワーク表面のばらつきや表面粗さの影響を受けやすいこと、（４）電子的に照明条件を設定できず、セッティングにノウハウが必要になること、（５）単機能の照明を組み合わせると費用が非常に割高になること、（６）構図上、照明が干渉し最適位置に照明を配置できない場合があること、（７）特に高輝度が要求されるラインスキャンカメラ用照明に適した照明は照射角が限定され、上記（２）から（４）の課題が特に顕著であることなど課題があった。

【0005】

そこで、上記の課題を解決するために、複数の照射角を有し、電子的に各照明のブレンド比率を制御でき、ラインスキャンカメラでも使用できる高性能のハイブリッド照明装置の提案が要望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２６６９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、前記従来の要望に鑑みてなされたものであり、複数の照射角を有し、電子的に各照明光源のブレンド比率を制御でき、撮像対象物のワーク表面のばらつき或いは表面粗さの影響を最小限にし、照明条件の設定が容易であって、また照明装置のセッティングのノウハウが必要なく、費用コストを抑えることができ、もって複数の照明が最適位置に配置されているラインスキャンカメラ用照明装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、
上方から撮像対象物を撮像するラインスキャンカメラと、
前記ラインスキャンカメラと前記撮像対象物との間隔の一方側側部に配置された第一照明光源と、
前記第一照明光源と前記撮像対象物との間隔の両側側部に配置された第二照明光源と、
前記ラインスキャンカメラと前記撮像対象物との間隔に設けられ、前記第一照明光源からの光を前記撮像対象物に集光するよう照射角度が調節でき、かつ前記ラインスキャンカメラからのラインスキャン信号が通過できる材質からなる照射角度調節部と、
前記第二照明光源からの光を前記撮像対象物に照射するよう調節する反射板と、を備えた、
ことを特徴とし、
または、
前記照射角度調節部は、ラインスキャンカメラからのラインスキャン信号が通過できる材質からなるハーフミラーによって形成される、
ことを特徴とし、
または、
前記第一照明光源は、高角度照明光源と同軸落射照明光源から構成されている、
ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によるラインスキャンカメラ用照明装置によれば、複数の照射角を有し、電子的に各照明光源のブレンド比率を制御でき、撮像対象物のワーク表面のばらつき或いは表面粗さの影響を最小限にし、照明条件の設定が容易であって、また照明装置のセッティングのノウハウが必要なく、費用コストを抑えることができ、もって複数の照明が最適位置に配置されているなど優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明によるラインスキャンカメラ用照明装置の構成説明図（１）である。

【図2】本発明によるラインスキャンカメラ用照明装置の構成説明図（２）である。

【図3】本発明によるラインスキャンカメラ用照明装置の構成説明図（３）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明によるラインスキャンカメラ用照明装置１の概略構成図であり、図２は、前記ラインスキャンカメラ用照明装置１の構成斜視図である。

【0012】

まず、ラインスキャンカメラ用照明装置１の基本的構成について説明する。
図１に示す符号３は、ラインスキャンカメラを示している。前記ラインスキャンカメラ３は、上方から撮像対象物２を線で撮像し、該線で撮像した画像をつなぎ合わせて１枚の画像とするものである。

【0013】

そして、前記ラインスキャンカメラ３と撮像対象物２との間隔の一方側側部には、第一照明光源４が配置されて構成されている。前記第一照明光源４は、高角度照明光源５と同軸落射照明光源６とにより構成されている。図２から理解されるとおり、前記高角度照明光源５及び前記同軸落射照明光源６は、例えばＬＥＤなどの照明光源が、横方向に複数個並べて配置され形成されている。本発明における前記第一照明光源４では、２つの高角度照明光源５と、前記高角度照明光源５、５の間に同軸落射照明光源６が配置されて構成されている。なお、前記第一照明光源４を構成する高角度照明光源５および同軸落射照明光源６の配置数は何ら限定されるものではない。

【0014】

そして図１及び図２が示すとおり、前記第一照明光源４と前記撮像対象物２との間隔の両側側部には、第二照明光源７が配置されている。前記第二照明光源７としては、例えば側方照明光源などが用いられ、前記高角度照明光源５及び前記同軸落射照明光源６と同様に、例えばＬＥＤなどの照明光源が、横方向に複数個配置されて形成されている。

【0015】

ここで、各種照明光源の特徴について簡単に説明する。
前記高角度照明光源５は、前記同軸落射照明光源６と比べて、平面処理された面の反射光が少なく（輝度が不十分）、凹凸のある部分と平面部分のコンストラクトが小さくなるとの特徴を有している。そして、前記同軸落射照明光源６は、綺麗に平面処理された面は明るく（輝度が十分）、凹凸のある面は暗く撮像されるため、平面部分と凹凸とのコンストラクトが大きくなるとの特徴を有している。側方照明光源は、表面が暗く撮像され（輝度が不十分）、凹凸のある部分の反射光が多いため、凹凸のある部分と平面部分のコンストラクトが大きくなるとの特徴を有している。

【0016】

したがって、前記第一照明光源４の高角度照明光源５、同軸落射照明光源６及び第二照明光源７の側方照明光源が有する特徴を生かして、前記第一照明光源４及び第二照明光源７からの光をブレンドすることにより、撮像対象物２の表面のばらつき或いは表面粗さの影響を最小限に抑えた上で、前記撮像対象物２を柔軟かつ鮮明に撮像することができるのである。

【0017】

また、前記第一照明光源４と前記第二照明光源７の輝度は、電子的に各照明光源のブレンド比率を独立して制御することができるように構成されている。これにより、照明条件の設定が容易となり、各照明光源のセッティングのノウハウが不要となるのである。

【0018】

そして、本発明のラインスキャンカメラ用照明装置１には、前記第一照明光源４を構成する高角度照明光源５及び同軸落射照明光源６が発光した光を前記撮像対象物２に集光するために、前記ラインスキャンカメラ３と前記撮像対象物２との間隔には、照射角度調節部８が設けられている。前記照射角度調節部８は、長方形板状をしており、前記ラインスキャンカメラ３からのラインスキャン信号が通過できる材質からなるハーフミラーによって形成されている。そして、前記発光した光の照射角度を調節できるように、前記照射角度調節部８の角度を自在に変更できるように構成されている。

【0019】

そして、図１及び図２から理解されるように、前記照射角度調整部８と前記撮像対象物２との間隔の両側には、反射板９、９が設けられている。前記反射板９は、長方形板状をしており、該長方形板状をした反射板９の表面は鏡面加工がされている。そのため、前記第二照明光源７が発光した光を前記撮像対象物２に照射するよう光路を変更することができ、また、前記第二照明光源７の角度を手動で自在に変更することができるため、前記撮像対象物２との焦点距離を変更できるように構成されている。

【0020】

次に、ラインスキャンカメラ用照明装置１の基本的構成に、後述する拡散板１０及び集光レンズ１１を設けた実施例について説明する。
図３から理解されるように、第一照明光源４と照射角度調整部８との間には長方形板状の拡散板１０が設けられている。そして、前記拡散板１０は、前記第二照明光源７と反射板９との間にも設けられている。したがって、第一照明光源４及び第二照明光源７から照射される光は、前記拡散板１０を透過するよう構成されている。前記拡散板１０を設けることにより、特定の方向に集中する光を拡散させて光を均一にするためのものである。

【0021】

そして、第一照明光源４及び第二照明光源７と前記拡散板１０との間には、長方形板状の集光レンズ１１が第一照明光源４及び第二照明光源７毎に設けられている。前記集光レンズ１１は、例えばリニアフレネルレンズ又はフレネルレンズアレイ等の光を集めるレンズを用いることが考えられる。前記集光レンズ１１を設けることにより、第一照明光源４及び第二照明光源７からの光の減衰を防ぎ、光路の指向性を維持することができるためである。

【0022】

次に、本発明のラインスキャンカメラ用照明装置１を用いた実施例について簡単に説明する。
前記第一照明光源４からの光が撮像対象物２に照射されるように、照射角度調節部８の角度（傾き）を調節する。そして、前記第二照明光源７からの光も同様に撮像対象物２に照射されるように反射板９の角度（傾き）を調節する。

【0023】

ここで、前記照射角度調節部８及び前記反射板９は、手動で自在に変更することができるように構成されているため、前記撮像対象物２との焦点距離を容易に変更することができるのである。

【0024】

また、前述したとおり、前記集光レンズ１１を設けることにより前記第一照明光源４及び前記第二照明光源７からの光を減衰することを防ぎ、光路の指向性を維持した状態で照射することができる。そして、前記集光レンズ１１により光路の指向性が維持された状態で、前記拡散板１０を透過することにより光を拡散させて光を均一にすることができる。

【0025】

これにより、均一に光を前記照射角度調節部８及び前記反射板９に照射することができ、前記第一照明光源４及び前記第二照明光源７の特徴を最大限に生かした状態で前記撮像対象物２に照射することができる。また、前記第一照明光源４と前記第二照明光源７の輝度は、電子的に各照明光源のブレンド比率を独立して制御することができるように構成されている。
そして、前記ラインスキャンカメラ３によって上方から前記撮像対象物２を柔軟かつ鮮明に撮像することができる。

【0026】

したがって、本発明のラインスキャンカメラ用照明装置１により、既存照明では不可能であった照明に対する知識の少ない者であっても簡単に撮像したい画像を撮像できるように環境構築可能な照明装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0027】

１ ラインスキャンカメラ用照明装置
２ 撮像対象物
３ ラインスキャンカメラ
４ 第一照明光源
５ 高角度照明光源
６ 同軸落射照明光源
７ 第二照明光源
８ 照射角度調整部
９ 反射板
１０ 拡散板
１１ 集光レンズ

【図1】

【図2】

【図3】