JPH02195601A - 照明方法および照明装置ならびに物体の外観検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、対象物体、特に主表面に凹凸部を有する対象
物体の無陰影照明方法およびそのための装置ならびにこ
れらを使用する対象物体の外観検査方法および装置に関
する。

［従来の技術］ 対象物体を照明するに際し、対象物体の主表面に凸部が
あり、対象物体に入射した光が主表面で反射される場合
、この主表面が光を正反射する構造・材質の場合は勿論
のこと、乱反射する場合であっても、入射する光の方向
が主表面の法線方向でない場合には、凸部の陰影（陰）
がすぐ近傍の主表面に映り、その陰影部分は十分に照明
されないことになる。

また、対象物体の主表面の一部に凹部が存在する場合、
凹部の周囲の主表面の陰影がこの凹部に映り、凹部が十
分に照明されないことになる。

対象物体を照明して、これらの陰影のない画像を得るに
は、主表面に存在する凹部や凸部により陰影が生じない
ような方向、即ち、主表面の法線方向から光を照射する
ことが必要である。従って、対象物体を照明する場合、
凸部や凹部の端面が対象物体の主表面に対して急峻に（
例えば直角に近い角度で）立ち上がったり、または切り
立っている場合には、これらの凹凸部が存在する主表面
を真正面から照明しなければならない。凹凸部を有する
主表面が複数存在する場合、それぞれの主表面に対して
上記の条件を満足する必要がある。

一般に、対象物体の１つの平坦な主表面のみを照明する
必要がある場合であれば、主表面に対して平行な面光源
から光を照射することにより上記の条件を満足でき、陰
影の発生を防止できる。

しかしながら、対象物体が複数の主表面を有する立体で
ある場合、特に曲面を有する場合、例えば長尺構造物（
例えば円柱状構造物）または塊状構造物（例えば球状構
造物）等である場合には、上述のように単一の面光源を
使用して同時に各主表面に対して法線方向から光を照射
することは困難である。

このような問題点を解決する方法として、複数の光源を
使用して多方向からの光により対象物体を照明する方法
が考えられる。例えば、手術などで使用される無影灯を
この方法の具体例として挙げることができる。無影灯は
、複数の光源を使用して対象物体に対して多方向から光
を照射するようになっている。無影灯を使用する場合、
医師の手などにより患部に陰影が映ることはない。しか
しながら、このような無影灯を使用する場合であっても
、対象物体を光源に近付けて可能な限り多方向から光が
当たるようにしても、あらゆる方向からの光が対象物体
に当たるようにしない限り、対象物体の裏側部分までも
陰影を生じることなく均等に照明するのは実用的には困
難である。

従って、例えば表面に凹凸部を有する円柱または球状構
造物の表面を照明してこれを撮像することによりその外
観上の異常を検出する外観検査装置の開発において、主
表面の法線方向から光が照射されないために凹凸部によ
る陰影が生じ、その陰影部分については外観検査が十分
できないということが問題点として指摘されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、上述の問題点を克服して、主表面に凹
凸部を有する物体、特に軸対称または塊状の対象物体を
照明するに際し、対象物体の各主表面に対して法線方向
から光を照射することにより、主表面に陰影を生じるこ
とがなく均等に対象物体を照明する方法およびそのため
の装置を提供することである。

更に、上記方法および装置を使用することにより、対象
物体の表面状況を精度よく観察または撮像することが可
能となるので、これらを使用する対象物体の外観検査方
法およびそのための装置を提供することも本発明の課題
である。

即ち、対象物体の主表面に対して斜め方向からの光によ
り凸部の陰影や凹部に周囲部の陰影を生じ得る対象物体
を、陰影を生じることなく照明して対象物体の表面を撮
像し、撮像画像を用いて対象物体の外観上の異常を検出
する外観検査装置および方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記本発明の課題は、反射面に立てた法線を含む少なく
とも１つの断面が楕円形であり、内側表面が正反射面ま
たは乱反射面である容器を使用し、楕円断面の一方の焦
点に光源を配置し、楕円断面の他方の焦点に対象物体を
配置し、光源からの光により対象物体を照明することを
含んで成る対象物体の照明方法、ならびに反射面に立て
た法線を含む少なくとも１つの断面が楕円形であり、内
側表面が正反射面または乱反射面である容器、楕円断面
の一方の焦点に配置されて対象物体を照明する光源およ
び楕円断面の他方の焦点に対象物体を配置して支持する
手段を有して成る対象物体の照明装置により解決される
ことが見出された。

本明細書において「反射面に立てた法線を含む少なくと
も１つの断面が楕円形である容器」とは、例えば楕円筒
状容器および回転楕円体状容器などを意味する。円筒状
容器を軸に非垂直に（反射面に非垂直に）切断した時、
その断面の形は楕円形になるが、この場合は本定義に反
するので含まない。

第１の要旨において、本発明は、軸方向に対して垂直な
断面が楕円形である楕円筒容器を使用し、楕円断面の一
方の焦点に光源を配置し、楕円断面の他方の焦点に対象
物体を配置し、光源からの光により対象物体を照明する
ことを含んで成る対象物体の照明方法、ならびに軸方向
に対して垂直な断面が楕円形である楕円筒容器、楕円断
面の一方の焦点に配置されて対象物体を照明する光源お
よび楕円断面の他方の焦点に対象物体を配置して支持す
る手段を有して成る対象物体の照明装置を提供する。

本発明の好ましい１つの態様では、内側表面に正反射面
を有する楕円筒容器を使用する。

楕円筒容器の軸方向に垂直な楕円形の断面について考察
すると、楕円筒容器の内側表面が正反射面を有する場合
、原理的に以下のことが導かれ、本発明はこの原理を利
用するものである：楕円筒容器の楕円断面を第１図に示
す（矢印を付した実線により代表的な光線を示している
）。

一方の焦点Ｆには光源２が、他方の焦点Ｆ′には照明す
べき（断面が円形の）対象物体が配置されている。楕円
筒容器の内側表面が正反射面である場合、光源から放射
されたいずれの光も楕円筒容器の内側表面で反射された
後に他方の焦点に向かって進む。従って、対象物体の断
面が円である場合には、反射された光は円の法線方向か
ら対象物体に当たることになる。即ち、対象物体は、真
正面から照明されることになる。このことは、対象物体
の寸法には関係なくあてはまることである。

本明細書において使用する「楕円筒容器」なる語は、筒
状容器の長手方向軸（または楕円筒袖）に対して垂直な
断面が楕円形である中空容器を意味し、楕円の形状は実
質的に楕円であればよく、例えば実際に機械加工できる
程度の精度を有する楕円で十分である。従って、楕円筒
容器を例えばガラス、セラミックまたは金属により作る
場合は、型成形により楕円筒容器を作ることができる。

楕円筒容器の内側表面実質的に正反射するように形成さ
れておれば十分であり、実用的には反射光の８０％以上
が反射角を挾む２０″以下、好ましくは１５″以下、例
えば３〜ｌＯ°の立体角に入るような程度で十分である
。このような内側表面は、例えば塗料を内側表面に塗布
するか、金属である場合は鏡面仕上にするか、あるいは
プラスチック板もしくは金属板またはその薄膜を楕円筒
容器の内側表面に適用することにより形成することがで
きる。

プラスチック板などを内側表面に適用する場合、板を内
側表面に貼り付けてもよいが、例えば第５図に示すよう
に楕円筒の側面を構成するように格子を作り、その内側
にプラスチック板を丸めて嵌め込み、弾性を利用して格
子に係合させることにより楕円筒容器を形成することも
可能である。

第１の要旨の方法において、楕円筒容器内部（中空部）
に楕円筒軸に対して垂直な各楕円断面の焦点に相当する
部分に微小光源を設け、これが全体として（即ち、点光
源が楕円筒軸方向に積分された形態として）楕円筒容器
の軸に平行な線光源、例えば細い円筒状の光源（例えば
蛍光燈光源）を構成するのが好ましい。

一方、楕円の他方の焦点に相当する部分には、照明すべ
き対象物体を配置する。第１の要旨の上記方法により照
明できる対象物体は、特に限定・されるものではないが
、軸対称の物体が好ましい。

また、本発明の方法は、特に円筒状物体を照明する場合
に特に有効−である。

本明細書において、「対象物体を楕円断面の焦点に配置
する」という場合、対象物体が楕円筒容器との相対的な
関係において実質的に点であると考えられる場合は、文
字通り楕円断面の焦点に対象物体を配置することを意味
する。しかしながら、対象物体がある程度の長さを有す
る場合は、「対象物体を楕円断面の焦点に配置する」と
いう場合は、以下に説明するように対象物体を配置する
ことも意味する。

軸対称物体については、その対称軸が楕円断面の焦点の
集合（以下、単に焦点軸と呼ぶ）に一致するように配置
する。また、その他の形態の対象物体については、当業
者であれば、試行錯誤により対象物体の位置を変えるこ
とにより、対象物体が焦点軸を含んで陰影が生じない適
当な配置を容易に決定できる。

対象物体と楕円筒容器との相対的な大きさに関しては、
原理的には楕円筒容器が大きくなくても常に楕円筒容器
の表面から対象物体の法線方向で光が照射され、陰影が
発生しない。現実には、光源、容器は一定の大きさを有
するので、このことは本発明の大きな利点である。

本発明の楕円筒容器に使用する材料は、上述のように内
側表面を正反射面にできればいずれの材料または構造で
あってもよく、楕円筒容器の外側から目視または適当な
センサーによる観察を考慮してセンサーの部分には光を
ある程度透過する材料、例えば半透鏡のような材料を使
用することも可能である。また、材料が不透明である場
合は、楕円筒容器の側面に相対的に小さい開口部を設け
て目視により観察したり、あるいは開口部分にセンサー
を取り付けて対象物体を撮像することも可能である。セ
ンサーとしては例えばＣＣＤセンサ、光学カメラ、ビデ
オカメラ、撮像管などを使用できる。

第１の要旨では、凹凸部が主表面に存在する対象物体の
主表面に陰影を生じることなく照明する上記の本発明の
第１の要旨の方法を実施するだめの照明装置を更に提供
する。

上記照明装置は、軸方向に対して垂直な断面が楕円形で
ある楕円筒容器、楕円断面の一方の焦点に配置されて対
象物体を照射する光源、好ましくは楕円筒容器の焦点軸
に配置される長尺光源および楕円断面の他方の焦点まｊ
：は焦点軸に対象物体を配置して支持する手段を有して
成る。楕円筒容器の内側表面は光源から放射される光を
正反射するように形成されている。

第１の要旨および後述する第２の要旨に・おいて使用す
る光源の種類は特に限定されるものではなく、可視光線
は勿論のこと、楕円筒容器の内面を構成する物質やセン
サーの種類、照明して観察しようとする対象物体の汚れ
や傷や外観欠陥の種類によっては肉眼で感知できない波
長を有するもの、例えば赤外線および紫外線などを放射
するものも光源に包含される。

従って、本明細書で使用する「照明」なる語は、照射さ
れていることを肉眼で認識できるいわゆる「照明」は勿
論のこと、肉眼では検知できないが、特殊なセンサーに
より検知できる対象物体が照射されている状態をもたら
す概念をも包含する。

光源としては線光源または要すれば適当な間隔で近接し
て配置した点光源を例えば蛍光灯、タングステンランプ
、紫外線ランプ、赤外線ランプにより構成するのが適当
である。対象物体がそれほど長尺でない場合、点光源を
使用しても実用上は問題が生じない場合もある。

対象物体を支持する手段は特に限定されるものではない
が、対象物体を光源に対して最適位置に配置して、即ち
、対象物体を楕円断面の焦点に配置して支持できるのが
好ましい。例えば、対象物体に応じて楕円筒容器の上方
から細い糸により対象物体を吊下げたり、ロンドを使用
して楕円筒容器の下方から支持することが可能である。

更に、第１の要旨では上記照明方法および照明装置を使
用する対象物体の外観検査方法を提供する。

上記外観検査方法は、第１の要旨の照明装置を使用して
光源および外観を検査すべき対象物体を楕円断面の各焦
点に配置し、第１の要旨の照明方法により対象物体を照
明することを含んで成る。

外観検査は、楕円筒容器に設けた開口部から直接目視に
より、あるいは上述のように撮像した画像を適当な画像
処理装置を使用して処理することにより検査物体の表面
の異常の有無を検出することにより行う。

更に、照明装置にセンサー、例えばＣＯＤカメラを取り
付けて対象物体の表面を撮像するのが好ましい。

また、第１の要旨では、上記対象物体の外観検前方法に
使用する外観検査装置を提供する。この外観検査装置は
、上記照明装置および照明された対象物体を観察または
撮像する手段、例えばセンサーを有して成る。

更に、本発明の対象物体の外観検査装置は、撮像した原
始画像を処理する適当な例えばコンピューター処理装置
を含むのが好ましい。

いずれの理論によっても拘束されるものではないが、第
１の要旨のもう１つの好ましい態様では、上記の第１の
要旨の照明方法および装置ならびに外観検査方法および
外観検査装置において正反射面の代わりに乱反射面を内
側表面として有する楕円筒容器を使用する。この態様に
よっても対象物体を均等に照明できることが見出された
。

従って、本発明の第１の要旨では内側表面に乱反射面を
有する楕円筒容器を使用する照明方法およびそのだめの
装置も提供する。

本明細書において使用する「乱反射面」とは正反射面で
ない反射面であり、反射された光の少なくとも一部分は
、乱反射光または拡散反射光（以下、これらを単に乱反
射光と略す。）となる面を意味する。照明の目的および
要求の程度に応じて乱反射率が５０％以下、好ましくは
２０％以下、より好ましくは１０％以下、最も好ましく
は５％以下の乱反射面が特に適当である（ここで使用す
る乱反射率とは、乱反射率＝（乱反射する光量の総和）
／［（正反射する光量の総和）＋（乱反射する光量の総
和）］を意味する）。乱反射面は、通常白色に着色され
ているが、場合により白色以外に着色されていてもよい
。

適当な方法により楕円筒容器の内側表面を乱反射面にで
きるが、例えば楕円筒容器の内側表面に酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウムまたは硫酸バリウムなどの粉末を付
着させたり、それらを含有する塗料を内側表面にコーテ
ィングすることなどにより乱反射面を形成できる。

別法では、光拡散剤として使用されるシリカ微粉末マた
はリン酸カルシウムなどを付着させても乱反射面を形成
できる。

上述の楕円筒容器が内側表面として乱反射面を有する態
様において、光源からの光が直接対象物体に当たらない
ようにすることにより、より均等に対象物体を照明でき
ることが見出された。

即ち、光源に面する側対象物体の部分は光源からの光の
一部分により直接照射され得る。本明細書において、「
直接照射」とは、光源から放射された後、反射面で一度
も反射されずに対象物体に届いた光による照射を意味す
る。従って、係る部分は、直接照射されない部分よりも
相対的に明るく照明され得る。従って、対象物体の直接
照射され得る部分にも、乱反射光のみが当たるようにす
ることにより、更に均一な照明が可能となる。

具体的には、対象物体と光源との間に光遮断手段、好ま
しくは光を吸収する黒体または乱反射面を有する光遮断
手段を配置することにより、対象物体を直接照射し得る
光を光遮断手段により楕円筒容器内面に反射するように
するのが特に好ましい。

更に、第１の要旨では、内面に乱反射面を有する楕円筒
容器を使用する対象物体の外観検査方法およびそのため
の装置を提供する。第１の要旨の楕円筒容器が正反射面
を有する態様に関する説明および適当な特徴は、乱反射
面を有する態様にも適当である。

内側表面に乱反射面を有する態様では、反射面においで
ある光は正反射と同じ経路をｔ；どるが、残りの光は乱
反射によりそれぞれ異なる方向に向かう。内側表面が正
反射面である楕円筒容器が完全な楕円筒容器ではなく多
少の凹凸が存在したり、対象物体や光源を理想的な位置
に配置できない場合、対象物体の一部に光が集中してそ
の部分が他の部分より相対的に明るくなることが起こり
得るが、このような場合、内側表面が完全な正反射面で
なく、上述の乱反射面である態様が特に有用である。

第２の要旨にむいて、本発明は、回転楕円体容器を使用
し、回転軸を含む楕円体断面の一方の焦点に光源を配置
し、楕円体断面の他方の焦点に対象物体を配置し、光源
からの光により対象物体を照明することを含んで成る対
象物体の照明方法、ならびに回転楕円体容器、回転軸を
含む楕円体断面の一方の焦点に配置されて対象物体を照
明する光源および楕円体断面の他方の焦点に対象物体を
配置して支持する手段を有して成る対象物体の照明装置
を提供する。

第２の要旨において、「正反射面」なる語は、第１の要
旨における説明と同様の意味を有するものとして使用し
ている。

第２の要旨の１つの好ましい態様では、回転楕円体の内
側表面は正反射面である。

本明細書において使用する「回転楕円体容器」なる語は
、楕円を（長）軸方向に回転させた形状を有する中空容
器を意味し、回転楕円体の形状は、実際に機械加工でき
る程度の精度を有する回転楕円体で十分である。回転楕
円体容器は、一体物である必要はなく、複数の要素、例
えば半回転楕円体要素２つから回転楕円体を構成できれ
ば十分である。

従って、回転楕円体容器を例えばガラス、９セラミツク
または金属により作る場合は、を成形により回転楕円体
容器を作ることができる。

本発明の第２の要旨の方法において、回転楕円体容器内
部の回転楕円体の回転軸を含む楕円体断面の焦点に相当
する部分に光源、好ましくは点光源を設ける。

一方、楕円体断面の他方の焦点に相当する部分には、照
明すべき対象物体を配置する。第２の要旨の方法により
照明できる対象物体としては、軸対称物体、特にそれほ
ど長くない軸対称物体または塊状物体、例えば球状物体
および回転楕円体状物体を特に挙げることができる。

本明細書において、「対象物体を楕円体断面の焦点に配
置する」という場合、対象物体が実質的に球であると考
えられる場合は、球の中心が回転楕円体の回転軸を含む
楕円体断面の焦点に一致するように配置することを意味
する。

しかしながら、対象物体がある程度の大きさを有する場
合は、「対象物体を楕円体断面の焦点に配置する」とい
う場合は、以下に説明するように対象物体を配置するこ
とも意味する。

軸対称物体については、その対称軸の中点が楕円体断面
の焦点に一致するように配置する。また、その他の形態
の対象物体については、当業者であれば、試行錯誤によ
り対象物体の位置を変えることにより、対象物体が楕円
体断面の焦点を含んで陰影が生じない適当な配置を容易
に決定できる。

回転楕円体容器に使用する材料は、第１の要旨の方法に
関連して説明した内容が当てはまる。

第２の要旨では、凹凸部が主表面に存在する対象物体の
主表面に陰影を生じることなく同時に全主表面を均等に
照明する第２の要旨の照明方法を実施するための照明装
置を更に提供する。

上記照明装置は、回転楕円体容器、回転楕円体の回転軸
を含む楕円体断面の一方の焦点に配置されて対象物体を
照射する光源および楕円体断面の他方の焦点に対象物体
を配置して支持する手段を有して成る。回転楕円体容器
の内側表面は光源から放射される光が正反射するように
形成されている。

対象物体を支持する装置は特に限定されるものではない
が、対象物体を光源に対して最適位置に配置して、即ち
、対象物体を楕円体断面の焦点に配置して支持できるの
が好ましい。具体的には第１の要旨において説明したよ
うに、回転楕円体の上方から糸により吊下げたり、ロン
ドにより下方から支持できる。

更に、第２の要旨では、上記の本発明の照明方法および
照明装置を使用する対象物体外観検査方法を提供する。

上記対象物体外観検査方法は、第２の要旨の照明装置を
使用して光源および外観を検査すべき対象物体を楕円体
断面の各焦点に配置し、第２の要旨の照明方法により対
象物体を照明することを含んで成る。

外観検査は、回転楕円体容器に設けた開口部から直接目
視により、あるいは上述のように撮像した画像を適当な
画像処理装置を使用して処理することにより検査物体の
表面の異常の有無を検出することにより行う。

更に、第２の要旨の照明装置にセンサー、例えばビデオ
カメラを取り付けて対象物体の表面を撮像するのが好ま
しい。

また、第２の要旨では、上記対象物体の外観検査方法に
使用する外観検査装置を提供する。この外観検査装置は
、第２の要旨の照明装置および照明された対象物体を観
察または撮像する手段、例えばセンサーを有して成る。

更に、上記対象物体の外観検査装置は、撮像した原始画
像を処理する適当な処理装置を含むのが好ましい。

いずれの理論によっても拘束されるものではないが、第
２の要旨のもう１つの好ましい態様では、第２の要旨の
照明方法および装置において回転楕円体容器の内側表面
は正反射面の代わりに乱反射面を有する。この態様によ
っても対象物体を均等に照明できることが見出された。

従って、第２の要旨では内側表面に乱反射面を有する回
転楕円体容器を使用する照明方法およびそのための装置
を提供する。

上記照明方法および照明装置←使用する乱反射面に関し
ては、第１の要旨に関連して説明した乱反射面の内容が
当てはまる。

更に、第２の要旨では、乱反射面を有する態様を使用し
た対象物体の外観検査方法およびそのための装置を提供
する。先に説明した第２の要旨の回転楕円体容器が正反
射面を有する態様に関する説明および適当な特徴は、乱
反射面を有する態様にも適当である。

また、第１の要旨において説明したように、回転楕円体
の内側表面が乱反射面である場合、光源からの光が対象
物体に直接照射されないようにして、乱反射光のみによ
り対象物体を照明することにより、対象物体をより均等
に照明できることが見出された。

光が対象物体を直接照射しないようにする方法は、第１
の要旨において説明したように、光源と対象物体との間
に光遮断手段を配置するのが特に適当である。

以上、説明したように、第１の要旨または第２の方法に
より、断面が楕円形である容器の内面の正反射を利用す
る場合であっても、あるいは（少なくとも）一部乱反射
を利用する場合であっても、はぼ均等に対象物体を照明
でき、これを撮像することにより良質の原始画像が得ら
れる。この原始画像を使用すると画像処理が簡単になり
、更に、これを用いる外観検査装置の設計も極めて容易
となり、産業上大きな効果を発揮する。

次に、添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明する
。（図面中、代表的な光線を矢印を付した実線で示して
いる。） 第１図には、先に説明したように第１の要旨の方法の原
理図を示している。第２図は第１の要旨の照明装置の概
略透視斜視図を示す。

ＦおよびＦ′により示される点は楕円断面の焦点である
。焦点Ｆに光源２が配置され、焦点Ｆ′に例えば円筒構
造の対象物体３がその対称軸が楕円筒容器１の焦点軸と
一致するように支持手段５により配置されている。楕円
筒容器の内側表面は正反射面に形成されている。

光源２は楕円の焦点Ｆに配置されているので、光源から
楕円筒軸に垂直な方向に放射された光は、第１図に示す
ように例えば入射角αで楕円筒容器の内側表面に入射し
、反射角σで反射して楕円の他方の焦点Ｆ″に向かって
進む。

従って、対象物体が円筒形である場合、楕円筒袖に垂直
方向の断面を考えると、光は対象物体の（断面である円
の）中心に向かって進むことになる。このように、楕円
筒軸に垂直な方向に放射状に発射される光は楕円筒容器
の内側表面で反射され、楕円軸に垂直な方向からの光と
して他の焦点Ｆ′に集光する。即ち、対象物体の表面に
は、光源から放射された光が四方から集まり、対象物体
は大きさ（即ち、断面円の直径）に関係なくその全主表
面の法線方向から照明されることになる。

対象物体が円筒状でない場合、上述の説明は厳密には当
てはまらないが、極端な場合を除いて、楕円筒容器と対
象物体の大きさとの相対的関係により対象物体を円筒と
見なし得る場合が多いので、実際問題としては対象物体
の主表面に対してほぼ法線方向から光を照射することが
可能となる。

楕円筒軸に垂直でない方向に光源から放射された光は、
楕円筒軸方向にはそれぞれの入射角と等しい反射角で反
射されるが、楕円筒軸に垂直な断面の方向には先に説明
した場合と同じように反射するので、対象物体の他の部
分を照射することになるが、光源からはあらゆる方向に
均等に光が放射されるので、光源の長さおよび楕円筒容
器の長さが対象物体の長さに比べて十分に長ければ（例
えば約３倍以上）、これらの影響は全体として均等にな
る。即ち、楕円筒の一方の焦点に設置された光源から放
射状に放射された光が他方の焦点に位置する対象物体を
四方六方から照明することになり、それにより、ある光
については対象物体の主表面の凹凸部により遮断されて
陰影が生じ得るが、その陰影の方向からも反対に光が照
射されるので、これらの遮断の影響は相殺される結果、
楕円筒軸に垂直な方向に放射される光だけを考慮すれば
よいことになり、全体としては全主表面に陰影部が存在
しない照明が可能となる。

更に、対象物体が充分に長い場合であっても本発明を適
用できる。

例えば第３図に示すように、楕円筒型容器１の一方の焦
点軸に、例えば異型押出品のように長尺の対象物体３を
配置し、他方の焦点軸に有限長の光源２を配置し、１ケ
所にセンサー（例えばＣＯＤカメラ）４を設置して対象
物体の外観を検査しようとする場合、陰影が存在せずに
、明度の差が少ない条件下で効率よく表面異常を検出で
きる。

この場合、楕円筒容器ｌもしくは対象物体３の一方また
は双方を楕円筒容器の軸方向に相対的に移動することに
より、長尺（または無限長）の対象物体、例えばテープ
、ワイヤーなどのいずれの部分をも照明できる。

所望によりセンサーを複数設けて、同時に対象物体の上
下または表裏を観察することも可能であり、あるいは、
第４図に示すように、対象物体３を中心にして矢印の方
向に装置を回転させたりまたは楕円筒容器ｌの軸方向に
往復運動させることにより、あるいは逆に対象物体を移
動することにより対象物体の外側表面を死角なく観察す
ることも可能である。

第２〜４図に図示する態様は、楕円筒容器の内側表面が
正反射面である場合であるが、内側表面が多少乱反射面
であっても図面上は差異がない。

但し、光源から発射される光は、正反射の場合と異なり
、ランダムに反射されて最終的に対象物体に当たること
になる。

第６図に第２の要旨の方法の原理図である、回転楕円体
容器７の斜視透視図を、第７図に第２の要旨の照明装置
の一例を示す。第７図では、回転楕円体容器７は２つの
要素からなり、これらの要素は相互に例えば蝶番付けさ
れ、矢印で示すように回転楕円体容器７を構成できるよ
うになっている。

回転楕円体容器７の内側表面は正反射するように形成さ
れている。ＦおよびＦ′により示される点は回転楕円体
の回転軸を含む楕円断面の焦点である。焦点Ｆに点光源
または球状光源２が配置され、焦点Ｆ′に例えば球状対
象物体３、例えばゴルフポールが支持手段５により配置
されている。

第７図に示すように回転楕円体容器７を複数の要素から
構成して、要素の一部を取り外して対象物体を配置する
ことが可能である。

光源は楕円体断面の焦点Ｆに配置されているので、第１
図を参照して説明した場合と同様に、光源からあらゆる
方向に放射された光は、第６図に示すように例えば入射
角αまたはβで回転楕円体容器の内側表面に入射して、
反射角ａまたはβで反射し、矢印で示すような経路を経
て楕円断面の他方の焦点Ｆ″に向かって進む。

従って、対象物一体が球状である場合、回転楕円体の回
転軸を含む断面を考えると、第１図の場合と同様の説明
が適用でき、光は対象物体の断面である円の中心（Ｆ″
）に向かって進むことになる。

このように、点光源から放射される光は回転楕円体容器
の内側表面で反射され、他方の焦点Ｆ″に集光する。即
ち、対象物体の表面には、光源から放射された光が四方
六方から集まり、対象物体はその全主表面の法線方向か
ら照明されることになる。

対象物体が球状でない場合、上述の説明は厳密には当て
はまらないが、極端な場合を除いて、楕円筒容器と対象
物体の大きさとの相対的関係により対象物体は点または
球に近づくので、実際問題としては、本発明の照明方法
により対象物体の主表面に対してほぼ法線方向から光を
照射することが可能となる。

例えば第７図に示すように、回転楕円体容器７の壁面に
センサー（例えばＣＯＤカメラ）４を設置して外観を検
査しようとする場合、陰影が存在せずに、明度の差が少
ない条件下で効率よく表面異常を検出できる。所望によ
りセンサーを複数設けることも可能である。

更に、第８図に示すように、例えば回転楕円体容器７の
壁面の２箇所に開口部８を設けて、回転楕円体の回転軸
を含む楕円断面の焦点を対象物体３が連続的に通過する
ように対象物体を回転楕円体内に供給することにより対
象物体の外観検査を連続的に行うことも可能である。

また、第４図を回転楕円体の断面図として考えると理解
できるように、対象物体を中心にしてあらゆる・方向に
回転楕円体容器を動かす、例えば矢印の方向もしくは回
転楕円体の回転軸の周囲で回転楕円体を回転させたり、
あるいは回転楕円体容器の回転軸方向に往復運動させる
ことにより、対象物体の外側表面を死角なく観察するこ
とも可能である。

第７図および第８図では回転楕円体容器の内側表面が正
反射面である場合を図示しているが、内側表面が乱反射
面である場合でも、光源からの光線が正反射されないで
多少乱反射されて乱反射光となることを除いて同様であ
る。

球状でない対象物体の場合は、その形状によっては光が
照射されない陰影部分が生じる場合もあり得るが、この
ような場合は、乱反射面を有する本発明の態様が特に有
用であり、少なくとも最も重要な外側になる部分を正確
に観察できるので産業上の利用価値は非常に大きい。

［発明の効果］ 本発明は、凹凸部を有する主表面を有する、立体、特に
軸対称物体の表面を陰影が生じない様に均一に照明でき
るので、目視観察は勿論のこと、対象物体を撮像して原
始画像を処理する検査装置を使用する対象物体の外観検
査が容易となり、異常検出効率が向上する。

また、本発明の方法および装置は、陰影が生じないよう
に物品を照明する必要がある場合、例えば商品などを展
示する場合に使用するデイスプレィ装置および方法とし
て適用することにより、商品のいずれの面にも陰影が生
じないように照明することも可能となる。また、円筒状
または球状の対象物体が容器に比しかなり大きくても陰
影を生じることなく照明できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の要旨の方法の原理図、第２図は第１の要
旨の方法を実施する場合の概略透視図、第３図は第１の
要旨の方法により長尺対象物体の外観検査を行う方法を
示す概略図、第４図は第１の要旨の外観検査装置の概ｌ
ｆｉ図、第５図は第１の要旨の方法に使用する楕円筒容
器を製造する方法を示す図、第６図は第２の要旨の方法
の原理図、第７図は第２の要旨の方法を実施する場合の
概略透視図、第８図は第２の要旨の方法により連続的に
対象物体の外観検査を行う方法を示す概略図である。 ｌ・・・楕円筒容器、２・・・光源、３・・・対象物体
、４・・・センサー、５・・・支持手段、６・・・光遮
断手段、７・・・回転楕円体容器、８・・・開口部。 特許出願人鐘淵化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反射面に立てた法線を含む少なくとも１つの断面が
   楕円形であり、内側表面が正反射面または乱反射面であ
   る容器を使用し、楕円断面の一方の焦点に光源を配置し
   、楕円断面の他方の焦点に対象物体を配置し、光源から
   の光により対象物体を照明することを含んで成る対象物
   体の照明方法。 ２、反射面に立てた法線を含む少なくとも１つの断面が
   楕円形であり、内側表面が正反射面または乱反射面であ
   る容器、楕円断面の一方の焦点に配置されて対象物体を
   照明する光源および楕円断面の他方の焦点に対象物体を
   配置して支持する手段を有して成る対象物体の照明装置
   。 ３、請求項１記載の方法および請求項２記載の装置を使
   用して照明することを含んで成る対象物体の外観検査方
   法。 ４、容器が楕円筒形状である請求項１記載の照明方法。 ５、容器が回転楕円体形状である請求項１記載の照明方
   法。