CN110234984A - 照明装置、照明方法以及拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

本发明小型化且低成本地提供能够以多种照明方式对物体进行照明的照明技术。本发明的照明装置具备：发光部，其具有向物体发光的第1发光元件和第2发光元件；光学系统，其具有将从第1发光元件出射的光的配光变更为第1配光并导光至物体的第1光学元件，并且将以与第1配光不同的第2配光从第2发光元件出射的光导光至物体；以及照明控制部，其相互独立地控制第1发光元件和第2发光元件的发光。

Description

照明装置、照明方法以及拍摄装置
技术领域
本发明涉及对物体进行照明的照明装置以及照明方法、使用上述照明装置的拍摄装置。
以下所示的日本申请的说明书、附图以及权利要求的公开内容通过参照而将其所有内容包含于本说明书中。
日本专利2017-57449(2017年3月23日申请)。
背景技术
对物体进行照明的照明技术利用于各种领域。作为其一方式，例如在日本专利文献1中记载有，对物体照射光而拍摄物体的影像，并根据该拍摄图像来检查物体的外观的检查装置。在该装置中，配备有用于对载置于载物台上的物体进行照明的光源单元。光源单元具有从正上方对载物台上的物体进行照明的上方光源部、从斜上方对该物体进行照明的多个斜方光源部、以及从侧方向对该物体进行照明的多个侧方光源部。其中，斜方光源部以及侧方光源部以包围载物台的方式以等角度间隔地被配置。在该光源单元中，选择性地指定对应于物体中欲拍摄的对象区域的光源部，使照明光从该光源部被照射于物体。然后，照明的对象区域通过拍摄部被拍摄。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-57075号公报
发明内容
发明想要解决的课题
记载于专利文献1的装置所采用的各光源部具有单一的配光。例如，侧方光源部被设定成将光照射至对象区域的大致一半。因此，根据成为检查对象物的物体的形状、表面状态，存在无法得到为了拍摄对检查有帮助的图像所需要的照明条件。例如，为了避免因照明导致的阴影，较佳为从多方向进行配光扩散的照明。此外，为了检查物体表面的伤痕等，较佳为通过缩小配光来确定照明方向并观测伤痕部分的照明光的散射光。虽然存在这样根据物体的形状、表面状态或检查的内容来变更照明方式的要求，但以往的光源部难以满足上述要求。
此处，为了对应多种照明方式，考虑构成为准备配光互不相同的多个光源部，根据照明方式而选择性地使光源部发光，但在该情况下，无法避免照明装置的大型化、装置成本的增大。
本发明是鉴于上述课题提出的，其目的在于以小型化且低成本地提供能够以多种照明方式对物体进行照明的照明技术，并提供使用该照明技术能够适当地拍摄物体的拍摄技术。
用于解决课题的手段
本发明第1方式为，对物体进行照明的照明装置，该照明装置具备：发光部，其具有向物体发光的第1发光元件和第2发光元件；光学系统，其具有将从第1发光元件出射的光的配光变更为第1配光并导光至物体的第1光学元件，并且将以与第1配光不同的第2配光从第2发光元件出射的光导光至物体；以及照明控制部，其相互独立地控制第1发光元件和第2发光元件的发光。
此外，本发明第2方式为，使用第1发光元件和第2发光元件对物体进行照明的照明方法，该照明方法相互独立地控制第1发光元件和第2发光元件的发光，从而执行第1照明动作和第2照明动作中的至少一方，并能够调整对物体进行照明的光的配光，其中，第1照明动作是将对从第1发光元件出射的光的配光进行变更而得到的光作为第1照明光而导光至物体的动作；第2照明动作是将从第2发光元件出射的光的配光变更为与第1照明光的配光不同的配光而得到的光或者将从第2发光元件出射的光作为第2照明光导光至物体的动作。
此外，本发明第3方式为一种拍摄装置，具备：载物台，其保持物体；上述照明装置，其对载物台所保持的物体进行照明；以及拍摄部，其拍摄由照明装置照明的物体。
在这样构成的发明中，若第1发光元件以及第2发光元件中仅第1发光元件发光，物体被第1配光的光所照明。另一方面，若仅第2发光元件发光，物体被第2配光的光所照明。此外，若第1发光元件以及第2发光元件一起发光时，物体被将第1配光与第2配光合成而成的另一配光所照明。即，不针对每种照明方式设置发光部，而通过选择第1发光元件以及第2发光元件的发光来以多种照明方式照明物体。
发明效果
如上所述，根据本发明，通过相互独立地控制第1发光元件以及第2发光元件的发光，能够避免装置的大型化、成本增大的同时，能够以多种照明方式对物体进行照明。
上述的本发明的各方式所具有的多个构成要素并非全部是必须的，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部，而适当地对上述多个构成要素的部分的构成要素进行其变更、删除、与其他新构成要素的替换、或限定内容的部分删除。此外，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者达成本说明书所记载的效果的一部分或全部，也可将上述的本发明一方式所包含的技术特征的一部分或全部、与上述的本发明其他方式所包含的技术特征的一部分或全部加以组合，而设为本发明的独立的一方式。
附图说明
图1是表示本发明的照明装置的第1实施方式的图。
图2是示意性地表示基于图1所示的照明装置的物体2的照明方式的图。
图3是表示本发明的照明装置的第2实施方式的图。
图4是表示本发明的照明装置的第3实施方式的图。
图5是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第1实施方式的图。
图6是示意性地表示图5所示的检查装置的照明方式以及拍摄方式的图。
图7A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第2实施方式的图。
图7B是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第3实施方式的图。
图7C是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第4实施方式的图。
图8A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第5实施方式的图。
图8B是图8A的B-B线矢向平面图。
图8C是示意性地表示照明头与照明控制部的连接关系的图。
图9A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第6实施方式的图。
图9B是图9A所示的检查装置的局部平面图。
图10A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第7实施方式的图。
图10B是示意性地表示图10A所示的检查装置的照明头的移动动作的图。
图11A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第8实施方式的图。
图11B是示意性地表示图11A所示的检查装置的照明头的移动动作的图。
图12是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第9实施方式的图。
图13是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第10实施方式的图。
图14是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第11实施方式的图。
具体实施方式
A.照明装置
图1是表示本发明的照明装置的第1实施方式的图，在该图中的(c)栏示出了整体构成，并且将该栏中的A-A线矢向视图以及B-B线矢向视图分别表示于(a)栏及(b)栏。此外，图2是示意性地表示基于图1所示的照明装置的物体2的照明方式的图。照明装置1是对物体2进行照明的装置，如图1所示，具备：发光部12，其具有多个发光元件11；光学系统13，其将从各发光元件11出射的光导光到物体2的照明对象区域21；驱动单元14，其驱动各发光元件11；以及照明控制部15，其相互独立地控制各发光元件11的发光。
在发光部12中，如图1的(b)栏及(c)栏所示，多个发光元件11呈3行×16列的矩阵状地配设于基板121上。这些发光元件11中的一半作为本发明的“第1发光元件”发挥功能，另一方面，剩余的一半作为本发明的“第2发光元件”发挥功能，将这些第1发光元件以及第2发光元件以相互交替的方式进行配置。在本说明书中，为了区分第1发光元件以及第2发光元件，适当地分别称为“第1发光元件11a”以及“第2发光元件11b”。
这样，与发光部12具有2种发光元件11a、11b的情况对应地，在光学系统13中，作为本发明的“第1光学元件”的一例而设置有多个聚光透镜131。更详细而言，在光学系统13中，对于在发光部12的物体侧(图1的(c)栏中的上方侧)配置的平行平板状的透明基材132，多个聚光透镜131被设置为一对一地与第1发光元件11a对置。透明基材132由使从发光元件11出射的光透射的材料构成。因此，若发光元件11a发光，从发光元件11a出射的光一边通过聚光透镜131被聚光，一边被导光至物体2的照明对象区域21。另一方面，若发光元件11b发光，从发光元件11b出射的光不会通过聚光透镜131，而直接被导光至物体2的照明对象区域21。
各发光元件11的发光根据从照明控制部15给予的控制信号来进行。该控制信号包含有与各发光元件11的亮灯/灭灯以及基于脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)的调光相关联的串行数据。接收该控制信号的驱动单元14具有控制信号展开部141、及与发光元件11一对一对应地设置的驱动器142。驱动单元14若接收到上述控制信号，则通过控制信号展开部141将控制信号展开并生成与每个发光元件11的发光相关联的数据(发光元件11的顺向电流值、基于PWM的调光值、亮灯/灭灯)。然后，针对每个发光元件11，驱动器142根据上述数据来驱动发光元件11。由此，可执行仅使发光元件11a发光的动作(第1照明动作)、仅使发光元件11b发光的动作(第2照明动作)、及使所有发光元件11发光的动作(第1照明动作+第2照明动作)。
在本实施方式中，作为发光元件11采用了LED(发光二极管；Light EmittingDiode)，第1发光元件11a及第2发光元件11b具有相同配光、即相对于光的照射方向大范围地扩散的宽的配光。此处，所谓“配光”是表示光以何种角度、何种强度照射，如日本工业标准(JIS)所规定，表示一次光源(发光元件11)及二次光源(光学系统13)的光强度相对于角度的变化或分布。在第1照明动作中，从发光元件11a出射的光通过聚光透镜131被聚光而配光发生变更，并以该变更后的配光被导光至物体2的照明对象区域21作为第1照明光。其结果，例如如图2的(a)栏所示，可以缩小照明范围并且以相对地增大了照度的照明方式对物体2的照明对象区域21进行照明。另一方面，通过执行第2照明动作，可使从发光元件11b出射的光不通过聚光透镜131而通过平行平板部分，不变更配光地直接导光至物体2的照明对象区域21作为第2照明光。其结果，例如如图2的(c)栏所示，可大范围地对物体2的照明对象区域21进行照明(第2照明动作)。此外，若使所有发光元件11发光(第1照明动作+第2照明动作)，例如如图2的(b)栏所示，能够以合成第1照明动作的配光与第2照明动作的配光而成的中间的配光，大范围地对物体2的照明对象区域21进行照明。
如上所述，根据本发明的第1实施方式，仅通过相互独立地控制构成发光部12的多个发光元件11的发光，能够以3种配光对物体2的照明对象区域21进行照明。即，不用对每种照明方式设置专用的发光部，而能够以小型化且低成本地通过多种照明方式对物体2进行照明。此外，由于可通过切换发光元件11的亮灯与灭灯来变更被照射至照明对象区域21的照明光的配光，因此可在短时间内进行配光的切换。
图3是表示本发明的照明装置的第2实施方式的图。该第2实施方式与第1实施方式较大的不同点基本上是发光部12及光学系统13的构成，其他构成则与第1实施方式相同。以下，以不同点为中心进行说明，对同一构成标示相同符号并省略说明。
在第2实施方式的发光部12中，多个发光元件11被配设为2行×16列的矩阵状，且构成上段列的发光元件作为第1发光元件11a而发挥功能，构成下段列的发光元件作为第2发光元件11b而发挥功能。此外，与此对应地，在光学系统13中，设有线性菲涅尔透镜(Fresnel lens)133作为本发明的“第1光学元件”的一例。更详细而言，在光学系统13中，相对于配置于发光部12的物体侧的平行平板状的透明基材132，与发光部12的上段列(第1发光元件11a)对应地设有线性菲涅尔透镜133。该线性菲涅尔透镜133将菲涅尔透镜的原理应用于圆柱透镜，与第1发光元件11a的排列方向X平行地设置有直线沟。
在这样构成的照明装置1中，若根据从照明控制部15赋予的控制信号仅第1发光元件11a发光，则从第1发光元件11a出射的光通过线性菲涅尔透镜133被聚光于直线沟的排列方向Y，其结果，照明范围缩小至仅排列方向Y，呈线状地对物体2的照明对象区域21(参照图1)进行照明(第1照明动作)。另一方面，若仅第2发光元件11b发光，则与第1实施方式同样地能够直接以宽的配光的方式对物体2的照明对象区域21进行照明(第2照明动作)。这样从线性菲涅尔透镜133出射的光及从第2发光元件11b出射的光，分别相当于本发明的“第1照明光”及“第2照明光”的一例。
如上所述，根据第2实施方式，仅通过相互独立地控制构成发光部12的多个发光元件11的发光，能够以2种配光对物体2的照明对象区域21进行照明。即，不用针对每种照明方式设置发光部，能够以小型化且低成本地通过多种照明方式对物体2进行照明。另外，在第2实施方式中，虽不进行第1发光元件11a及第2发光元件11b的同时发光，但若有必要，也可同时进行发光。此外，也可取代线性菲涅尔透镜133而设置圆柱透镜而作为本发明的“第1光学元件”。
图4是表示本发明的照明装置的第3实施方式的图。该第3实施方式与第1实施方式较大的不同点是光学系统13的构成，其他构成则与第1实施方式相同。以下，以不同点为中心进行说明，对相同构成标示相同符号并省略说明。
在第3实施方式中，构成发光部12的发光元件11中，构成上段列的发光元件11c作为本发明的“第3发光元件”而发挥功能。另一方面，剩余的发光元件则与第1实施方式同样地作为第1发光元件11a及第2发光元件11b而发挥功能，且相互交替地被配置。而且，在光学系统13中，相对于配置在发光部12的物体侧的平行平板状的透明基材132，与发光部12的上段列(第3发光元件11c)对应地设置有线性菲涅尔透镜133，并且以与第1发光元件11a一对一地对应的方式设置有多个聚光透镜131。
在这样构成的照明装置1中，若根据从照明控制部15(参照图1)赋予的控制信号，与第1实施方式同样地仅使第1发光元件11a发光，便可以二维地缩小照明范围并且以相对地增大了照度的第1配光(参照图2的(a)栏)对物体2的照明对象区域21进行照明。此外，若仅使第2发光元件11b发光，从发光元件11b出射的光便可以不通过聚光透镜131及线性菲涅尔透镜133而通过平行平板部分，通过第2配光(参照图2的(c)栏)大范围地对物体2的照明对象区域21进行照明。若使第1发光元件11a及第2发光元件11b发光，则以合成第1照明动作的配光和第2照明动作的配光而成的中间的配光(参照图2的(b)栏)大范围地对物体2的照明对象区域21进行照明。此外，若仅使第3发光元件11c发光，从第3发光元件11c出射的光被聚光于直线沟的排列方向，而以照明范围缩小至仅该排列方向的第3配光，呈线状地对物体2的照明对象区域21进行照明。
如上所述，根据第3实施方式，使用对透明基材132分别设置聚光透镜131及线性菲涅尔透镜133作为本发明的“第1光学元件”及“第2光学元件”的一例的光学系统13，仅通过相互独立地控制构成发光部12的多个发光元件11的发光，便能够以4种配光对物体2的照明对象区域21进行照明。即，第3实施方式是组合第1实施方式与第2实施方式而成的，可增加照明方式。这样，在第3实施方式中，从聚光透镜131出射的光及从线性菲涅尔透镜133出射的光分别相当于本发明的“第1照明光”及“第2照明光”的一例。
另外，光学系统13的构成并非限定于前述的实施方式，例如也可使用与构成发光部12的多个发光元件11中的部分的发光元件11c对应地设置线性菲涅尔透镜133，而相对于剩余的发光元件11a以一对一地对应的方式设置聚光透镜131的光学系统13。在该情况下，可选择性地执行通过发光元件11a的发光而二维地缩小照明范围的照明方式、及通过发光元件11c的发光而具有线状的照明范围的照明方式。
B.配备上述照明装置的检查装置
接着，一边参照附图，一边说明通过上述照明装置1对物体照射光并拍摄物体的影像，并根据该拍摄图像对物体的外观进行检查的检查装置。
图5是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第1实施方式的图。此外，图6是示意性地表示图5所示的检查装置的照明方式及拍摄方式的图。检查装置100是一边通过图1所示的照明装置对载置于载物台(stage)3上的物体(检查对象物)2进行照明，一边拍摄物体2并进行检查的装置。在该检查装置100中，在载物台3的上方固定配置有照明头16。该照明头16一体地保持照明装置的构成部件中的发光部、光学系统及驱动单元，且以对应于来自照明控制部15的控制信号的照明方式，从上方对载物台3上的物体2进行照明。
在照明头16的下方侧，载物台3设置为在水平方向X、Y上移动自如。该载物台3连接于载物台移动机构31。而且，载物台移动机构31根据来自载物台驱动控制部32的移动指令而作动，由此载物台3在水平方向X、Y上移动，能够将从照明头16出射的照明光照射至物体2的所期望区域。即，在本实施方式中，照明头16设置为可相对于物体2相对地移动，而能够切换物体2的照明对象区域21(图6)。
为了拍摄由照明头16所照明的照明对象区域21，拍摄照相机4被配置于载物台3的斜上方。该拍摄照相机4将拍摄照明对象区域21而取得的图像所对应的图像数据传输至图像处理部41。另一方面，图像处理部41取入来自拍摄照相机4的图像数据，并进行二值化等的图像处理。
检查装置100具有用于控制装置各部的控制单元5。控制单元5除了上述的照明控制部15、载物台驱动控制部32及图像处理部41以外，还具有运算处理部51及存储器52。存储器52储存检查程序、初始设定等、装置动作中的各种数据。另一方面，运算处理部51具有执行逻辑运算的周知的CPU(中央处理单元；Central Processing Unit)，并根据预先存储于存储器52的检查程序对装置各部进行控制来进行物体2的外观检查。尤其，在本实施方式中，如以下所说明的那样，根据外观检查内容来切换照明方式，由此实现检查精度的提升。
在检查装置100中，照明装置由照明控制部15及照明头16构成，其具体的构成与图1所示的照明装置1相同。例如以图2的(c)栏所示的照明方式对物体2进行照明，由此可对形状复杂的照明对象区域21进行不易因照明而产生阴影的拍摄。另一方面，以图2的(a)栏所示的照明方式对物体2进行照明，由此也可拍摄存在于照明对象区域21的凹凸的阴影，从而容易确定凹凸为基于缺陷或伤痕所产生的情形时的检查对象。因此，希望根据物体2的形状、表面状态等来切换照明方式。对此，例示物体2的一例而对具体的照明方式的切换进行说明。另外，此处，一边参照图6，一边说明拍摄具有水平面22、缓斜面23及陡斜面24的物体2并根据这些的拍摄图像而进行水平面22的检查时的照明方式的切换。
若成为检查对象的物体2由省略图示的搬送机器人或使用者载置于载物台3上，则运算处理部51根据预先存储于存储器52的检查程序来控制装置各部并进行物体2的照明、拍摄及检查。在拍摄成为检查对象的包含有除了水平面22以外的斜面的物体2时，若由斜面镜面反射的光直接入射至拍摄照相机4，则有可能对拍摄图像造成不良影响。例如如图6的(a)栏所示，在物体2的表面中存在由照明头16照明的区域、即照明对象区域21除了水平面22以外还存在缓斜面23的情况下，被缓斜面23镜面反射而直接入射至拍摄照相机4的光很少。因此，即便以相对于光的照射方向大范围地扩散的宽的第2配光进行照明，也不会对拍摄图像造成不良影响，而可良好地检查水平面22。然而，若载物台3移动而如图6的(b)栏所示，在照明对象区域21除了水平面22以外还存在陡斜面24时，被陡斜面24镜面反射而直接入射至拍摄照相机4的光的量会变多，而存在难以通过拍摄照相机4取得适当的图像的情况，在该情况下，通过将照明头16所进行的照明切换为缩小照明范围的第1配光(参照图2的(a)栏)，能够抑制来自陡斜面24的反射光入射至拍摄照相机4的情况，能够通过拍摄照相机4来拍摄对水平面22的检查而言较佳的图像。
如上所述，根据配备有本发明的照明装置的检查装置100，可根据物体2的形状等来切换照明方式，能够拍摄对检查而言较佳的图像，其结果，可高精度地进行检查。
此外，由于可通过发光元件11的亮灯及灭灯来进行照明方式的切换，即通过电切换控制来进行照明方式的切换，因此相较于通过机械方式进行照明方式的切换的现有技术，可大幅地缩短切换所需的时间。尤其，检查装置100必须检查多品种的物体2，从而能够在短时间内切换照明方式的技术特征非常地有用。
并且，在使用现有的照明装置的检查装置中，通过处理由多次的照明/拍摄所得到的多个图像而得到检查结果，但本实施方式的检查装置100中也存在利用通过照明头16来变更照明光的配光的特性而减少1次检查所应进行的拍摄次数的事例，在该情况下，可大幅地缩短检查时间。
这样，在图5及图6所示的实施方式中，照明控制部15及照明头16作为本发明的“照明装置”而发挥功能，拍摄照相机4作为本发明的“拍摄部”而发挥功能，将这些与载物台3组合而成的部件作为本发明的“拍摄装置”而发挥功能。
然而，在上述检查装置100中固定配置有照明头16，但例如如图7A所示那样也可以将照明头16构成为可沿着铅垂方向升降(检查装置的第2实施方式)。在该实施方式中，对照明头16连接头移动机构161，根据从设置于控制单元5的头驱动控制部162赋予的升降指令使头移动机构161动作，由此可调整铅垂方向上的照明头16相对于物体2的相对位置关系。因此，通过该位置调整能够变更照明头16至物体2的距离、即照明光的照射距离而使照明条件适当化。这样在第2实施方式中，头移动机构161及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
此外，例如如图7B所示也可以将照明头16构成为可绕与水平方向平行的转动轴AX1转动(检查装置的第3实施方式)。在该实施方式中，将头转动机构163连接于照明头16，并根据从设置于控制单元5的头驱动控制部162所赋予的转动指令使头转动机构163动作，由此能够使照明头16以转动轴AX1为转动中心转动来调整相对于物体2的相对位置关系。因此，通过该位置调整能够使照明光的照射面符合绕转动轴AX1的照明对象区域21的倾斜。这样在第3实施方式中，头转动机构163及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
转动方向并非限定于以上述转动轴AX1为转动中心的方向，例如如图7C所示也可以构成为可绕与转动轴AX1不同的转动轴AX2转动(检查装置的第4实施方式)。在该实施方式中，将头转动机构164连接于照明头16，并根据从设置于控制单元5的头驱动控制部162所赋予的转动指令使头转动机构164动作，由此能够使照明头16以转动轴AX2为转动中心转动来调整相对于物体2的相对位置关系。因此，通过该位置调整能够使照明光的照射面符合绕转动轴AX2的照明对象区域21的倾斜。这样在第4实施方式中，头转动机构164及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
照明头16相对于物体2的相对位置调整并非限定于单一方向，也可以复合地将这些加以组合。例如也可以构成为将照明头16设置为可沿着铅垂方向及绕转动轴AX1、AX2移动，并根据来自头驱动控制部162的指令使照明头16通过头移动转动机构(省略图示)朝3个方向移动而使其转动，从而调整相对于物体2的相对位置关系。另外，此处，头移动转动机构及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
图8A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第5实施方式的图。此外，图8B是图8A的B-B线矢向平面图。并且，图8C是示意性地表示照明头与照明控制部的连接关系的图。在该第5实施方式的检查装置100中，载物台3绕沿着铅垂方向延伸的转动轴AX3自由转动。载物台3连接于载物台转动机构33。而且，载物台转动机构33根据来自载物台驱动控制部32的转动指令而动作，由此使载物台3绕转动轴AX3转动。此外，多个照明头17以包围被载置于载物台3上的物体2的方式被配置，而可从侧方向呈环状地对物体2进行照明。这样，多个照明头17作为侧方向光源部发挥功能而进行环状照明。
各照明头17一体地保持图3所示的照明装置1的构成部件中的发光部12、光学系统13及驱动单元14。如图8C所示，照明头17的驱动单元14通过2个系统与照明控制部15缆线连接。而且，与上述照明装置1同样地，若串行数据作为控制信号而从照明控制部15被传输至各驱动单元14，则将控制信号展开，并将成为控制信息的LED的顺向电流值、基于PWM的调光值、亮灯/灭灯等传送至驱动器142(参照图1)。由此，通过仅使发光元件11a发光，如图8A所示，线状的照明光被照射至载物台3上的物体2，而进行利用从与物体2的检查对象面25接近平行的角度所缩减的第1配光的全周照明。另一方面，虽在图8A中省略图标，但通过仅使发光元件11b发光而可从侧方向大范围地对物体2进行照明。
在这样被照明的物体2的铅垂上方，如图8A所示配置有拍摄照相机4，能够从铅垂上方拍摄物体2的检查对象面25。因此，仅通过相互独立地控制发光元件11的发光便能够2种配光对物体2的检查对象面25进行照明。即，不用针对每种照明方式设置发光部，能够小型化且低成本地以多种照明方式对物体2进行照明。尤其，在该实施方式中，作为检查对象物的物体2位于由多个照明头17所构成的环状照明系统的中心部，以上述第1配光进行全周照明、即在进行低角度的暗视野照明的状态下进行基于拍摄照相机4的拍摄。因此，可拍摄存在于检查对象面25的细微的伤痕等。其结果，可高精度地进行物体2的外观检查。
图9A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第6实施方式的图。此外，图9B是图9A所示的检查装置的局部平面图。该第6实施方式的检查装置100与第5实施方式较大的不同点在于，与照明装置及拍摄照相机相关的构成，其他构成基本上与第5实施方式相同。因此，在以下的说明中，以不同点为中心进行说明，而对相同构成标示相同符号并省略构成说明。
在第6实施方式中，与第5实施方式相同地，载置作为检查对象物的物体2的载物台3与载物台转动机构33连接，根据来自载物台驱动控制部32的转动指令使载物台转动机构33动作而使载物台3绕转动轴AX3转动。此外，多个照明头16以呈拱顶(doom)状地包围载置于载物台3上的物体2的方式被配置。更详细而言，设置有环直径互不相同的4个环状照明系统18A～18D，可以在侧方向、第1斜方向、第2斜方向及上方的4个阶段呈环状地对物体2进行照明。
在这些中，环直径最大的第1段的环状照明系统18A以包围载置于载物台3上的物体2的方式配置有多个照明头16，可从侧方向呈环状地对物体2进行照明。此外，在该环状照明系统18A中，若仅发光元件11a发光，便能够以二维地缩小照明范围的第1配光(参照图2的(a)栏)从侧方向对物体2向进行环状照明。此外，若仅发光元件11b发光，则能够以照明光大范围地扩散的第2配光(参照图2的(c)栏)从侧方向对物体2进行环状照明。此外，若发光元件11a、11b发光，则能够以中间的配光(参照图2的(b)栏)从侧方向对物体2进行环状照明。其他环状照明系统18B～18D除了环直径不同及照明光的照射方向不同以外，构成为与环状照明系统18A相同。这样在本实施方式中，能够以互不相同的3种配光对载物台3上的物体2进行照明。而且，通过控制基于PWM的调光值能够调整环状照明的照度分布、配光分布。对于这一点，在之后说明的实施方式中也同样如此。
此外，为了从各种角度拍摄物体2，而在照明头16的间隙的多个部位，分别各配置有1台拍摄照相机4。另外，在图9A及图9B中，为了在视觉上与照明头16加以区分而对拍摄照相机4标示点(dot)。对于这一点，在以后说明的实施方式中也同样如此。
在这样构成的检查装置100中，仅通过相互独立地控制发光元件11的发光，便能够以3种配光对物体2进行照明。即，不用针对每种照明方式设置发光部，便能够小型化且低成本地以多种照明方式对物体2进行照明。
另外，在第6实施方式中，虽以照明头16构成所有环状照明系统18A～18D，但为了检查存在于作为检查对象物的物体2的上表面的伤痕等，也可与第5实施方式同样地使用低角度的环状照明。即，也可由照明头17来构成第1段的环状照明系统18A。然而，该环状照明系统18A的环直径较大，且照明头17至物体2的照明光的照射距离相对较大。因此，存在因照度低下、照明光的扩散而难以良好地拍摄存在于物体2的上表面的伤痕等的情况。因此，较佳为将头移动机构161连接于构成环状照明系统18A的照明头17，并在通过环状照明系统18A对物体2进行照明时使照明头17接近物体2(第7实施方式)。以下，一边参照图10A及图10B一边对第7实施方式的检查装置100进行说明。
图10A是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第7实施方式的图。此外，图10B是示意性地表示图10A所示的检查装置的照明头的移动动作的图。该第7实施方式的检查装置100与第6实施方式较大的不同点在于，与照明装置相关的构成，其他构成基本上与第6实施方式相同。因此，在以下的说明中，以不同点为中心进行说明，对相同构成标示相同符号并省略构成说明。
在第7实施方式中，虽与第6实施方式相同地，设置有环直径互不相同的4个环状照明系统18A～18D，但其中的环状照明系统18A是由照明头17构成。而且，如图10A所示，在各照明头17连接有头移动机构161。而且，针对每个照明头17，头移动机构161根据从头驱动控制部162所赋予的移动指令而动作，由此能够调整环状照明系统18A的径向上的照明头17相对于物体2的相对位置关系。因此，通过该位置调整能够变更照明头17至物体2的距离、即照明光的照射距离，而将照明条件适当化。
在这样构成的第7实施方式中，如图10B所示，根据载置于载物台3上的物体2的大小，构成环状照明系统18A的照明头17的一部分接近物体2，通过仅该接近的照明头17亮灯，能够以较高的照度进行低角度的暗视野照明。其结果，可良好地拍摄存在于物体2的上表面的细微的伤痕等，而能够高精度地进行物体2的外观检查。这样在第7实施方式中，头移动机构161及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
另外，在图10B中，虽使构成环状照明系统18A的照明头17的一半接近物体2，但要移动的照明头17的选择、移动距离为任意，较佳为根据物体2的大小来设定。例如，较佳为随着物体2变小使选择的照明头17的个数减少并且使移动距离变大。此外，较佳为如图11A及图11B所示，对应于缩小照明头17的暗视野照明的范围而使配置于物体2的铅垂上方的拍摄照相机4接近物体2(第8实施方式)。在该第8实施方式中，对上述拍摄照相机4连接有使其沿着铅垂方向升降的照相机移动机构42。而且，照相机移动机构42根据从设置于控制单元5的照相机驱动控制部43所赋予的升降指令而动作，由此能够使拍摄照相机4沿着铅垂方向移动而调整相对于物体2的相对位置关系。因此，通过该位置调整，从暗视野照明的物体2出射的光以充分的光量被拍摄照相机4接收，能够确实地拍摄物体2的暗视野像。其结果，能够以更良好的图像质量拍摄存在于物体2的上表面的细微的伤痕等，能够进一步提升物体2的外观检查的精度。
图12是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第9实施方式的图。该第9实施方式的检查装置100相对于图9A及图9B所示的检查装置100，附加有头移动转动机构(省略图示)及头驱动控制部162。头移动转动机构具有组合图7A所示的头移动机构161与图7B所示的头转动机构163而调整照明头16相对于载置于载物台3上的物体2的相对位置的功能。而且，头移动转动机构被分别连接于呈拱顶状地配置的照明头16，头移动转动机构根据从设置于控制单元5的头驱动控制部162所赋予的移动转动指令而动作，由此能够调整照明头16相对于物体2的相对位置关系。另外，其他构成基本上与图9A及图9B所示的检查装置100相同。
在这样构成的检查装置100中，根据载置于载物台3上的物体2的形状来调整照明头16的位置，由此能够合理地拍摄物体2。例如如图12所示，在检查剖面形状为大致I字状的物体2时，进行以下的位置调整。
·使构成环状照明系统18A的照明头16的一部分朝环状照明系统18A的径向内侧移动而接近物体2，并且使剩余的照明头16朝斜上方转动；
·使构成环状照明系统18C的照明头16的一部分朝环状照明系统18C的径向内侧移动而接近物体2。
之后，利用环状照明系统18A、18C的照明头16对物体2进行照明，由此能同时拍摄对物体2的上部平面部26的伤痕检查和下部平面部27的伤痕检查而言较佳的图像。其结果，能够良好地拍摄存在于上部平面部26及下部平面部27的细微的伤痕等，能够在短时间内、且高精度地进行具有复杂形状的物体2的外观检查。这样，在第9实施方式中，头移动转动机构及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
另外，在本实施方式中，也可以构成为对载物台转动机构33组入使载物台3升降的载物台移动机构，并使载物台3根据物体2的形状等进行升降，从而调整物体2与照明头16的位置关系。此外，也可以构成为将照明头16的一部分或全部置换为照明头17而可执行暗视野照明。对于这一点，在以下的实施方式中也同样如此。
图13是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第10实施方式的图。该第10实施方式的检查装置100相对于图12所示的检查装置100，附加有照相机移动转动机构(省略图示)及照相机驱动控制部43。照相机移动转动机构同时具备有通过与头移动转动机构相同的机构而使拍摄照相机4朝向物体2进退移动的机构、及使拍摄照相机4绕转动轴转动而使拍摄角度变更的机构，且具有调整拍摄照相机4相对于载置于载物台3上的物体2的相对位置的功能。而且，在每个拍摄照相机4上连接有照相机移动转动机构，照相机移动转动机构根据从设置于控制单元5的照相机驱动控制部43所赋予的移动转动指令而动作，由此能够调整拍摄照相机4相对于物体2的相对位置关系。再者，其他构成基本上与图12所示的检查装置100相同。
在这样构成的检查装置100中，根据载置于载物台3上的物体2的形状来调整照明头16的位置及拍摄照相机4的位置，由此能够合理地拍摄物体2。例如如图13所示，在以包围物体2的方式将照明头16及拍摄照相机4定位后，利用环状照明系统18A～18D的照明头16对物体2进行照明，由此能够一边均匀地对物体2进行照明一边拍摄物体2。其结果，能够在短时间内、且高精度地进行物体2的外观检查。这样，在第10实施方式中，头移动转动机构及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
图14是表示配备本发明的照明装置的检查装置的第11实施方式的图。该第11实施方式的检查装置100中，代替图12所示的检查装置100的载物台转动机构33，而设置有载物台移动转动机构35。另外，其他构成与第10实施方式的检查装置100相同。
载物台移动转动机构35相对于载物台转动机构33附加使载物台3沿着铅垂方向升降的载物台移动机构，且与载置作为检查对象物的物体2的载物台3连接。而且，载物台移动转动机构35根据来自载物台驱动控制部32的移动指令而动作，由此能够使载物台3升降并将物体2定位于适于拍摄的位置。
在这样构成的检查装置100中，根据载置于载物台3上的物体2的大小来调整铅垂方向上的载物台3的高度位置及照明头16的位置，由此能够合理地拍摄物体2。例如如图14所示检查薄板状的物体2时，进行以下的位置调整：
·通过使载物台3上升而使物体2位于使拍摄面(省略图示)朝向铅垂下方的拍摄照相机4的正下方；
·以构成上述拍摄照相机4所接近的环状照明系统18D的照明头16的照明方向朝向内侧的方式使照明头16转动。
之后，利用环状照明系统18D的照明头16对物体2进行照明，由此能够拍摄对物体2的检查而言较佳的图像。其结果，可进行无法仅通过照明头16的可动配置来弥补的照明调整，从而能够提高检查装置100的通用性。这样在第11实施方式中，头移动转动机构及头驱动控制部162的组合相当于本发明的“头驱动部”及“位置调整部”的一例。
C.其他
另外，本发明并非限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨便可进行上述以外的各种变更。例如，在上述实施方式中，虽变更了使用聚光透镜131、线性菲涅尔透镜133的配光，但也能够通过其他光学透镜来变更配光。
此外，在使用多个照明头16(或17)对作为检查对象物的物体2进行照明的检查装置100中，例如如图8C所示，通过2个缆线系统来传输控制信号，但控制信号的传输系统并非限定于此，也可以通过1个或3个以上的缆线系统来传输控制信号。
在第5实施方式至第11实施方式的检查装置100中，虽一边使物体2与载物台3一起转动一边拍摄物体2的图像，但使物体2转动或旋转并非必要条件，也可以将物体2维持在固定的状态下进行一连串的处理(照明/拍摄/检查)。
此外，在第5实施方式至第11实施方式的检查装置100中，虽将多个照明头16(或17)呈环状地排列而构成环状照明系统18A～18D，但照明头16(或17)的排列并非限定于环形状，也可以排列成多边形形状。
此外，在第6实施方式至第11实施方式的检查装置100中，通过设置4个环状照明系统18A～18D而将多个照明头16(或17)配置成拱顶状，但环状照明系统的个数、配置等并非限定于此。
此外，在上述中应用了一边通过本发明的照明装置1对物体2进行照明一边进行物体2的外观检查的检查装置100，但照明装置1的应用对象并非限定于此。例如可作为配备于一边对从吐出口吐出液体(处理液、墨水等)的喷嘴进行照明一边拍摄喷嘴的吐出口而进行观察的拍摄装置、一边对培养有细胞等的试样进行照明一边拍摄试样而进行观察的拍摄装置、一边对利用三维打印机所得到的造形物进行照明一边拍摄造形物而进行观察的拍摄装置等的照明装置而使用。
以上，按特定的实施例对发明进行了说明，但该说明并非意图以限定性的含义进行解释。只要参照发明的说明，则所揭示的实施方式的各种变形例与本发明的其他实施方式同样地，能够被精通于该技术的技术人员所知悉。因此，随附的请求专利保护的范围在不脱离发明的真正范围的范围内，包含该变形例或实施方式。
产业上的可利用性
本发明能够应用于所有对物体进行照明的照明装置及照明方法、以及使用上述照明装置的拍摄装置。
符号说明
1 照明装置
2 物体
3 载物台
4 拍摄照相机(拍摄部)
11a 第1发光元件
11b 第2发光元件
11c 第3发光元件
12 发光部
13 光学系统
15 照明控制部
16、17 照明头
31 载物台移动机构(位置调整部)
32 载物台驱动控制部(位置调整部)
33 载物台转动机构
35 载物台移动转动机构(位置调整部)
100 检查装置
131 聚光透镜(第1光学元件)
133 线性菲涅尔透镜(第1光学元件、第2光学元件)
161 头移动机构(位置调整部)
162 头驱动控制部(位置调整部)
163、164 头转动机构(位置调整部)。

Claims (12)

1.一种照明装置，对物体进行照明，其特征在于，该照明装置具备：
发光部，其具有向上述物体发光的第1发光元件和第2发光元件；
光学系统，其具有将从上述第1发光元件出射的光的配光变更为第1配光并导光至上述物体的第1光学元件，并且将以与上述第1配光不同的第2配光从上述第2发光元件出射的光导光至上述物体；以及
照明控制部，其相互独立地控制上述第1发光元件和上述第2发光元件的发光。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
上述第1发光元件和上述第2发光元件出射上述第2配光的光，
上述光学系统将从上述第2发光元件出射的光保持为上述第2配光而导光至上述物体。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
上述光学系统具有使从上述第2发光元件出射的光的配光变更为上述第2配光的第2光学元件。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，
上述发光部还具有向上述物体发光的第3发光元件，
上述第1发光元件和上述第3发光元件出射与上述第1配光和上述第2配光均不同的第3配光的光，
上述光学系统将从上述第3发光元件出射的光保持为上述第3配光而导光至上述物体，
上述照明控制部相对于上述第1发光元件和上述第2发光元件的发光独立地控制上述第3发光元件的发光。
5.根据权利要求3或4所述的照明装置，其特征在于，
上述第1光学元件为聚光透镜，而上述第2光学元件为圆柱透镜或线性菲涅尔透镜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其特征在于，
上述照明装置还具备照明头，该照明头设置成，一体地保持上述发光部和上述光学系统的同时能够相对于上述物体相对移动。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，
上述照明装置还具备头驱动部，该头驱动部使上述照明头相对于上述物体进行移动。
8.一种照明方法，使用第1发光元件和第2发光元件对物体进行照明，其特征在于，
该照明方法相互独立地控制上述第1发光元件和上述第2发光元件的发光，从而执行第1照明动作和第2照明动作中的至少一方，并能够调整对上述物体进行照明的光的配光，其中，上述第1照明动作是将对从上述第1发光元件出射的光的配光进行变更而得到的光作为第1照明光而导光至上述物体的动作；上述第2照明动作是将从上述第2发光元件出射的光的配光变更为与上述第1照明光的配光不同的配光而得到的光或者将从上述第2发光元件出射的光作为第2照明光导光至上述物体的动作。
9.一种拍摄装置，其特征在于，具备：
载物台，其保持物体；
对上述载物台所保持的上述物体进行照明的权利要求6所述的照明装置；以及
拍摄部，其对通过上述照明装置照明的上述物体进行拍摄。
10.根据权利要求9所述的拍摄装置，其特征在于，
上述拍摄装置还具备位置调整部，该位置调整部使上述载物台和上述照明头中的至少一方移动来调整上述照明头相对于上述物体的相对位置关系。
11.根据权利要求10所述的拍摄装置，其特征在于，
上述位置调整部具有使上述照明头移动的头移动机构。
12.根据权利要求10或11所述的拍摄装置，其特征在于，
上述位置调整部具有使上述载物台移动的载物台移动机构。
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