JPH0628393B2 - 物体観測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 ［発明の技術分野］ この発明はＴＶカメラに関し、たとえば製品の外観検査
に用いられるＴＶカメラに関する。

［従来技術の説明］ ＴＶカメラを利用して、各種製品の外観検査を行なう検
査装置が知られている。この種の装置では、ＴＶカメラ
によって製品が撮像され、撮像された製品の映像信号の
２値化信号に基づいて信号処理装置によって画像処理が
行なわれ、製品に傷、汚れなどの欠陥があるかどうかの
判定が行なわれる。このような検査装置においては、鮮
明な画像を得るために、ＴＶカメラの近くに照明装置を
配置し、この照明装置によって製品を照射することが行
なわれている。第４図は、外観検査のためにＴＶカメラ
で製品を撮像している様子を示している。ＴＶカメラ
（１）は、製品搬送用の搬送ベルト（３）上における検
査位置の真上位置に下向きに配置されている。ＴＶカメ
ラ（１）は、固体撮像素子（４）と固体撮像素子（４）
に被写体像を結像させるための光学系（５）とを備えて
いる。搬送ベルト（３）によって検査位置まで搬送され
てきた製品（Ｗ）を照射するための照明装置（２）がＴ
Ｖカメラ（１）の近くに斜め下向きに配置されている。
この照明装置（２）は照明ランプ等の点光源（６）およ
び点光源（６）の後がわに配置された凹面の反射鏡
（７）を備えている。このような検査装置では、検査位
置の斜め上方位置に配置された照明装置（２）の点光源
（６）から、検査位置にある製品（Ｗ）が照射されるた
め、製品（Ｗ）の影（Ｓ）が発生しやすい。したがっ
て、このような照明状態のもとでは、ＴＶカメラ（１）
が影（Ｓ）を含む製品（Ｗ）の像を撮像してしまうため
に、外観検査を行なう際に影（Ｓ）の映像信号の影響を
無視することができず、このため外観検査が困難になる
および誤判定が起こるといった問題がある。

また，このようなＴＶカメラにおいては，製品（Ｗ）と
の距離や製品（Ｗ）の大きさに応じたピント調整や周囲
の明るさに対応した絞り調整を随時行う必要がある。

発明の概要 ［発明の目的］ この発明は，影による影響の少ない被写体像を撮像する
ことができ，さらに撮像光学系の調整を随時行うことが
できる物体観測装置を提供することを目的とする。

［発明の構成，作用および効果］ この発明による物体観測装置は，撮像デバイスおよび撮
像デバイスに被写体を結像させるための光学系をケース
内に備えた物体観測装置において，前記ケース内に設け
られ，前記光学系の光軸を中心とする環状の被写体照明
用環状光源と，前記ケースの被写体側に設けられ，前記
被写体照明用環状光源からの照明光を前記ケース外に出
射させるための出射部とを備え，前記光学系を保持する
光学系ホルダの少なくとも先端部が前記ケースの外に突
出して外部から操作可能となっているとともに，前記被
写体照明用環状光源が前記光学系ホルダの先端よりもケ
ース内方に位置し，さらに前記光学系ホルダの先端が前
記出射部から出射される照明光をさえぎらない位置にあ
ることを特徴とする。

撮像デバイスとしては，ＣＣＤ，ＭＯＳなどの固体撮像
素子やビジコンなどの撮像管が用いられる。被写体照明
用環状光源としては，白熱ランプ，放電ランプ，エレク
トロルミネセンス，発光ダイオード，半導体レーザ・ダ
イオードなどが用いられる。

この発明による物体観測装置では，光学系の光軸を中心
とする環状の被写体照明用環状光源がケースに設けられ
ている。したがって，光学系の光軸上にある被写体はこ
の環状の被写体照明用環状光源によって照射されるか
ら，被写体およびその周囲はほぼ均一に照らされ，被写
体の影はほとんど発生しない。このため，この物体観測
装置では影による影響の少ない被写体像を撮像すること
ができ，被写体の外観検査を正確に行なえるようにな
る。

また，被写体照明用環状光源は，物体観測装置のケース
に設けられているから，照明装置を物体観測装置とは別
に設ける場合のように照明装置の位置決めのための調整
を行なう必要がなくなる。物体観測装置と被写体照明用
環状光源とはケース内に一体となっているから取扱いが
簡単でかつ便利である。

光学系ホルダがケースの外に突出しているから光学系を
ケースの外部から操作でき，その調整を随時行なうこと
ができる。この光学系ホルダによって照明光がさえぎら
れることもない。

さらに，被写体照明用環状光源は，光学系ホルダよりも
内方にあるので，この光源からの光が直接に光学系内に
外乱光として入射することがない。

実施例の説明 第１図はＴＶカメラを示している。ＴＶカメラ（１）の
ケース（11）は円筒状で後面が閉鎖されている。ケース
（11）内の前部中央部に、レンズ・ホルダ（12）、固体
撮像素子（13）および撮像素子制御回路収納部（14）を
保持するための保持部材（15）が設けられている。保持
部材（15）は、適当な固定手段によってケース（11）に
固定されている。

保持部材（15）は短筒体（16）と、短筒体（16）の内周
面から内方にのびた環状取付部（17）（18）とからな
る。取付部（17）にあけられた孔（17a）に、レンズ・
ホルダ（12）の後端部が前側から嵌められかつ固定され
ている。取付部（18）の前面には固体撮像素子（13）が
固定されている。レンズ・ホルダ（12）には固体撮像素
子（13）に被写体像を結像させるためのレンズ（図示
略）が内蔵されている。固体撮像素子（13）としては、
ＣＣＤ、ＭＯＳなどが用いられる。また取付部（18）の
後面には、撮像素子制御回路収納部（14）が固定されて
いる。この収納部（14）内には、撮像素子（13）に結像
された像を映像信号に変換する撮像素子制御回路（図示
略）が収納されている。撮像素子（13）からの多数のリ
ード線（図示略）は取付部（18）の孔（18a）から撮像
素子制御回路に導かれる。

ケース（11）内において、保持部材（15）の周囲にレン
ズの光軸（ｌ）を中心とする環状の照明ランプ（19）が
配置されている。この照明ランプ（19）は、ケース（1
1）の内面に固定されたランプ保持具（20）に数箇所に
おいて保持されている。照明ランプ（19）としては、た
とえば第２図に示すように２つの半円弧状に形状された
クセノン放電ランプ（19a）が結合具（19b）によって結
合されたものを用いることができる。

照明ランプ（19）の後方には、環状の反射鏡（21）が配
置されている。反射鏡（21）の反射面は、その幅中央部
が後方にくぼんだ凹曲面に形成され、かつその表面には
乱反射加工（たとえばアルミニウム表面への梨地加工）
が施されている。反射鏡（21）の後面の外周縁部はケー
ス（11）の内面に固定された取付片（22）に取付け固定
されている。このような反射鏡（21）は、たとえばアル
ミニウム板を成形したのち、その表面に梨地処理を施す
ことによって作られる。

ケース（11）の前端と保持部材（15）の前端との間に
は、照明ランプ（19）を保護するための環状の透明耐熱
ガラス（24）が嵌められ、かつ環状の取付枠（25）およ
び（26）が保持部材（15）およびケース（11）にそれぞ
れ嵌め止めされることにより固定されている。

ケース（11）の後面の内側には、空冷ファン（27）が取
付け固定されている。また、撮像素子制御回路、照明ラ
ンプ（19）および空冷ファン（27）に駆動電力を供給す
るための入力ケーブル（28）が外部からケース（11）の
後面を貫通してケース（11）内に導かれている。さら
に、撮像素子制御回路から出力される映像信号を外部に
設けられた信号処理装置（図示略）に送るためのケーブ
ル（29）がケース（11）内からケース（11）の後面を貫
通して外部に引出されている。

第３図は、製品の外観検査のために上記ＴＶカメラ
（１）で製品を撮像している様子を示している。ＴＶカ
メラ（１）は、製品搬送用搬送ベルト（３）上における
検査位置の真上位置に下向きに配置されている。搬送ベ
ルト（３）によって検査位置まで搬送されてきた製品
（Ｗ）は照明ランプ（19）からの光によって照射され
る。照明ランプ（19）はレンズの光軸（ｌ）を中心とす
る環状に形成されているので、照明ランプ（19）からの
光（Ｂ）によって光軸（ｌ）上の検査位置にある製品
（Ｗ）およびその周囲がほぼ均一に照らされ、製品
（Ｗ）の影はほとんど発生しない。また照明ランプ（1
9）から後方（第３図では上方）に向って出射された光
は，反射鏡（21）によって反射され，この乱反射された
光（B1）によっても製品（Ｗ）が照明される。

製品（Ｗ）に照射された光は，製品（Ｗ）およびベルト
（３）によって反射され，この反射光はレンズ・ホルダ
（12）に保持されたレンズを通過して撮像素子（13）に
入射する。これにより、製品（Ｗ）の像が撮像素子（1
3）に結像される。撮像素子（13）に結像された製品像
は、撮像素子制御回路によって映像信号に変換され、こ
の映像信号はケーブル（29）によって信号処理装置に送
られる。信号処理装置では、送られてきた映像信号にも
とづいて、製品（Ｗ）にきずや汚れなどの欠陥があるか
どうかなどの判定が行なわれる。

上記ＴＶカメラでは、保持部材の周囲にレンズの光軸を
中心とする環状の照明ランプが設けられている。したが
って、光軸上の検査位置にある製品は環状の照明ランプ
によって照射されるので、製品およびその周囲がほぼ均
一に照らされ、製品の影はほとんど発生しない。このた
め、上記ＴＶカメラでは影による影響の少ない製品像を
撮像することができ、製品の外観検査を正確に行なえる
ようになる。

また，照明ランプの後方に凹面の反射鏡が設けられてい
るので照明ランプから後方に向って出射される光をも，
製品を照明するために利用することができるから，照明
効率が向上する。しかも，反射鏡の乱反射面に入射した
光は乱反射されるから，明るさがより均一化される。し
たがって，上記ＴＶカメラでは鮮明な画像が得られるよ
うになる。

また、照明ランプはＴＶカメラのケース内に設けられて
いるので、照明装置をＴＶカメラとは別に設ける場合の
ように照明装置の位置決めのための調整を行なう必要が
なくなるとともに、取扱いが簡単となる。

レンズ・ホルダは，第１図に示されている通り，その先
端がケース前面から前方に突出するように取付けられて
いるため，ピント調整などの操作が容易である。そし
て，このレンズ・ホルダはケースから突出していること
によって照明ランプからの光（第１図に二点鎖線によっ
て描かている）をさえぎることもない。

上記実施例では、光源としてクセノン放電ランプが用い
られているが、他の放電ランプ、白熱ランプ、発光ダイ
オード、半導体レーザ・ダイオードなどの光源を用いる
ことができる。発光ダイオードなどの点光源を用いる場
合には、複数の点光源が、ＴＶカメラのレンズの光軸を
中心として環状に配置される。また、光源をパルス駆動
するようにすると、高速に移動する被写体の像を静止画
像として撮影することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施例を示し、第１図
はＴＶカメラの横断面図、第２図は、照明ランプを示す
拡大図、第３図はＴＶカメラの使用状態を示す概略図、
第４図は従来のＴＶカメラの使用状態を示す概略図であ
る。 （１）……ＴＶカメラ、（13）……固体撮像素子（撮像
体）、（19）……照明ランプ（被写体照射用光源）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 築山 則之 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立 石電機株式会社内 (72)発明者 日野田 征佑 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立 石電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−89428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250783（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−146764（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像デバイスおよび撮像デバイスに被写体
   を結像させるための光学系をケース内に備えた物体観測
   装置において， 前記ケース内に設けられ、前記光学系の光軸を中心とす
   る環状の被写体照明用環状光源と， 前記ケースの被写体側に設けられ，前記被写体照明用環
   状光源からの照明光を前記ケース外に出射させるための
   出射部とを備え， 前記光学系を保持する光学系ホルダの少なくとも先端部
   が前記ケースの外に突出して外部から操作可能となって
   いるとともに， 前記被写体照明用環状光源が前記光学系ホルダの先端よ
   りもケース内方に位置し，さらに前記光学系ホルダの先
   端が前記出射部から出射される照明光をさえぎらない位
   置にある， 物体観測装置。
2. 【請求項２】前記被写体照明用環状光源の後ろ側に、乱
   反射加工された反射面をもつ反射鏡が設けられている特
   許請求の範囲第１項記載の物体観測装置。