JP2000055812A - 照明系を備えた撮像装置 - Google Patents

照明系を備えた撮像装置

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JP2000055812A
JP2000055812A JP10239552A JP23955298A JP2000055812A JP 2000055812 A JP2000055812 A JP 2000055812A JP 10239552 A JP10239552 A JP 10239552A JP 23955298 A JP23955298 A JP 23955298A JP 2000055812 A JP2000055812 A JP 2000055812A
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semi
illumination system
illumination
light
illuminated
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JP10239552A
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English (en)
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Hironobu Sakuta
博伸 作田
Kozo Takahashi
幸三 高橋
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で照明ムラがなく、照度も確保できる照
明を行うことができる撮像装置を提供する。 【解決手段】 レリーフのある被照明物としてのプリン
ト基板3に光を落射照明する照明系と、該照明系による
前記プリント基板3からの反射光を受光して画像を得る
撮像部6とを有する撮像装置において、前記照明系は、
面光源としての散乱板1を有すると共に、該散乱板1と
前記プリント基板3との間に配置される半透鏡4を備
え、該半透鏡4は、前記散乱板1からの光を前記プリン
ト基板3側に透過する平板状基板4aを有すると共に、
前記プリント基板3からの光を前記撮像部6に向けて反
射する傾斜面4bが前記平板状基板4aに形成して構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、写真や画像処理
欠陥検査装置や画像処理計測装置等に用いられ、物体表
面にレリーフのある光沢面を撮像する場合の照明系を備
えた撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、プラスチック成形部品のよう
な凹凸のある光沢面、半田付けのような立体形状の金属
表面、ビンの蓋や王冠にレリーフ状に形成された模様
面、コインの表面、ペンダント等の宝飾品、表面に模様
のある歯車や座金、時計の文字盤等、レリーフのある光
沢面を撮像する場合や、その画像を用いて欠陥検査や寸
法の計測等をする装置には、通常、被照明物を照明する
照明系を備えた撮像装置が設けられている。
【0003】このような立体形状をもつ被照明物の照明
方法として、落射照明や斜方照明を用いた照明方法が知
られており、又、特願平9ー362662号の特許出願
では、一様な明るさを持つ面照明を用いて、撮像光学系
の物体側開口数よりも大きな開口数を持つインコヒーレ
ント照明に近い照明方法が提案されている。
【0004】図4には、特願平9ー362662号に記
載されている照明装置と撮像装置を示す。図中符号10
1は入射した光を拡散する散乱板で、被照明物であるプ
リント基板104の照明面積よりも広く形成されてい
る。また、散乱板101を照明する照明光学系102に
は、図示していないが、多数の光ファイバーが一定間隔
で、散乱板101の略全面に対応して配置されており、
散乱板101を略全体に渡って均一に照明するようにし
ている。さらに、散乱板101の下方には、散乱板10
1により散乱された光の一部を反射し、見かけ上面光源
を大きくする反射部材103が配置されている。
【0005】そして、散乱板101からなる拡散面光源
と、被照明物であるプリント基板104の間には、半透
鏡106が配置され、プリント基板104には散乱板1
01からの光を照明し、プリント基板104から散乱さ
れる光を半透鏡106によって側方に反射して撮像レン
ズ及びエリアCCDを含む撮像部107に導くように照
明を含んだ撮像装置が構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、レリーフのある被照明物(プリン
ト基板104)を撮像するときに、レリーフのエッジ部
と、その他の部分とのコントラストが略明確になるよう
に照明することができるが、実際に半透鏡106を拡散
面光源(散乱板101)と被照明物(プリント基板10
4)の間に配置する場合、撮像するエリアをカバーし、
且つ、拡散面光源をもカバーするような大きな半透鏡1
06を配置する必要がある。
【0007】してみれば、図4に示すような小型の半透
鏡106を配置すると、被照明物(プリント基板10
4)に照明される光には、半透鏡106を透過する光
と、透過しない光が混在し、照明される光の方向による
ムラが生じる。また、実際には、半透鏡106は、図5
に示すように、金属の支持部材108により支持される
ので、この支持部材108による照明光の遮蔽も発生
し、これによっても照明光の方向によるムラを生じるこ
とになる。このような影響を防ぐために、図6に示すよ
うに、半透鏡106のサイズを単純に大きくして配置す
ると、拡散面光源(散乱板101)と被照明物(プリン
ト基板104)の間の空間的な距離が増大し、被照明物
(プリント基板104)位置での照度の低下を招いてし
まうという問題を生じる。
【0008】そこで、この発明は、上記問題点に鑑み、
小型で照明ムラがなく、照度も確保できる照明を行うこ
とができる撮像装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項1に記載された発明は、レリーフのある被照
明物に光を落射照明する照明系と、該照明系による前記
被照明物からの反射光を受光して画像を得る撮像部とを
有する撮像装置において、前記照明系は、面光源を有す
ると共に、該面光源と前記被照明物との間に配置される
半透鏡を備え、該半透鏡は、前記面光源からの光を前記
被照明物側に透過する平板状基板を有すると共に、前記
被照明物からの光を前記撮像部に向けて反射する傾斜面
が前記平板状基板に形成されて構成された照明系を備え
た撮像装置としたことを特徴とする。
【0010】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載の構成に加え、前記平板状基板の、前記被照明物に
対向する面側に、前記傾斜面が形成されることにより、
前記半透鏡は、段差形状を呈していることを特徴とす
る。
【0011】請求項3に記載された発明は、請求項1に
記載の構成に加え、前記平板状基板の端面が斜めにカッ
トされることにより、前記傾斜面が形成されていること
を特徴とする。
【0012】請求項4に記載された発明は、請求項1乃
至3の何れか一つに記載の構成に加え、前記平板状基板
の前記被照明物に対向する面に半透膜を施したことを特
徴とする。
【0013】請求項5に記載された発明は、請求項1乃
至4の何れか一つに記載の構成に加え、前記平板状基板
の前記面光源に対向する面に反射防止膜を施したことを
特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
【0015】[発明の実施の形態1]図1及び図2は、
この発明の実施の形態1を示す。ここでは、この実施の
形態1の撮像装置を用いて、レリーフのある被照明物、
例えば表面に半田付けされた部分(レリーフ)を有する
プリント基板3を撮像する場合について説明する。
【0016】まず、構成を説明すると、図1中、符号1
は、入射される光を拡散して射出する「面光源」として
の散乱板で、この実施の形態では、オパールガラスを用
いている。この散乱板1は、ガラスやアクリル樹脂など
の表面をエッチングや砂かけ処理したものを用いても良
い。
【0017】この散乱板1の図中上方には、照射光学系
2が配置されており、これによって散乱板1の略全体に
渡って光を照射するようにしている。この照明光学系2
は、図示していないが、多数の光ファイバが一定間隔
で、その散乱板1の略全面に対応して配置されることに
より、この散乱板1を略全体に渡って均等に照明するよ
うに構成されている。
【0018】なお、散乱板1は、「被照明物」であるプ
リント基板3の撮像エリアのサイズより広く形成されて
いる。
【0019】そして、散乱板1とプリント基板3との間
には、散乱板1のサイズ以上の有効径を持つ半透鏡4が
配置されており、プリント基板3に遮蔽のない照明を与
えている。
【0020】プリント基板3の表面で散乱された光は、
半透鏡4の傾斜面4bの反射により側方に導かれ、その
後方に配置される撮像レンズ及びエリアCCDを含んだ
撮像部6によってプリント基板3の表面を撮像するよう
になっている。
【0021】図2には、この実施の形態において用いて
いる半透鏡4等の構成と、プリント基板3の撮像エリア
に対して照明される代表的な光線41〜45を示してい
る。
【0022】その半透鏡4は、散乱板1とプリント基板
3との間に配置され、図2に示すような断面構造で、散
乱板1からの光をプリント基板3側に透過する平板状基
板4aを有し、この平板状基板4aの下面側(プリント
基板3に対向する面側)には、略45°の斜度を持つ傾
斜面4bが形成されることにより、段差形状を呈してい
る。そして、この平板状基板4aの下面側(プリント基
板3と対向した面側)の、傾斜面4bと平面4cとに
は、半透膜4dが施され、散乱板1から発せられる光束
は、すべてその半透膜4dを透過して被照射面に達す
る。
【0023】この被照射面に対向した平面4cと傾斜面
4bでは、光の入射角が異なるので、異なる組成の半透
膜4dを用いた方が好ましいが、入射角による半透膜4
dの特性の変化が顕著でなければ同じ組成の半透膜4d
を用いても構わない。また、場合によっては、半透膜4
dを施さずに、平板状基板4a自体の反射を利用するこ
ともできる。実用上は、撮像時の光量を無駄なくするた
めに、半透膜4dの透過率・反射率の比は略1:1とす
ることが望ましい。
【0024】また、平板状基板4aの上面の、散乱板1
に対向する平面には、反射防止膜4eが施されている
が、光量ロスや照明ムラに対する影響が少なければ施さ
なくても良い。
【0025】さらに、その平板状基板4aは、散乱板1
と同程度の有効径を持つ平行平面板4fと、この略半分
の大きさで、端面を45°の斜度でカットした平行平面
板4gとを接合して構成している。そのカット面による
段差H、つまり、平行平面板4gの厚さは、撮像部6の
撮像レンズのNAと入射瞳位置、プリント基板3と半透
鏡4の距離等によって決まるが、被照射面(プリント基
板3)の大きさ、撮像部6と照明装置(照明光学系2)
などの位置や大きさに応じて、半透鏡4の傾斜面4bの
角度は任意に選択すればよい。
【0026】また、半透鏡4は、面光源の大きさ以上の
有効径を有しているので、図5に示すような平行平面板
型の小型の半透鏡106で問題になる支持部材108に
よる遮蔽の問題や、図6に示すように、遮蔽を避けるた
めに大きな平行平面板の半透鏡109を配置することに
よって面光源が被照射面から離れてしまうという問題が
解消され、小型で、照明ムラがなく、照度も確保できる
照明系を構成することができ、図2に示すように、被照
射面(撮像エリア)の中心に達する光線41〜45のよ
うに、面光源から遮蔽なく照明を与えることが可能とな
る。これは、撮像エリアの他の位置でも同様である。
【0027】但し、図4の(a)のような構成をとる場
合、支持部材108をガラスで構成すれば遮蔽を避ける
ことが出来る。この考えに基づいて考えられる方式は次
に示す実施の形態2である。
【0028】[発明の実施の形態2]図3には、この発
明の実施の形態2を示す。
【0029】この実施の形態2は、上記実施の形態1と
略同様であるが、半透鏡9の形状が相違する。
【0030】すなわち、この半透鏡9は、散乱板1の略
半分の大きさの平板状基板9aの端面を45度の斜度で
カットすることにより、傾斜面9dが形成されている。
そして、この平板状基板9aの面光源に対向する上面側
の平面には、反射防止膜9bが施されている。この場合
も、光量ロスや照明ムラに対する影響が少なければ、平
板状基板9aのままでよい。また、ここでは、平板状基
板9aの被照射面(プリント基板3)に対向する下面側
の平面9cと傾斜面9dとには、半透膜は施されていな
い。
【0031】図3には、被照射面(プリント基板3)の
中心に達する代表的な光線71〜75を示すが、半透鏡
9を透過する光線72〜75と、半透鏡9を透過しない
光線71との透過率の差は、半透鏡9の屈折率を1.5
とすると、光線71の透過率100%に対して光線72
〜75の透過率は約92%であり、この程度の差を問題
としない場合には、この実施の形態2のようなより簡易
な構成をとることが可能である。この実施の形態2の構
成は、コスト等の面でも大変有利である。
【0032】なお、上記実施の形態では、円形の散乱板
1を面光源として用いた説明をしたが、特願平9ー36
2662号に提案されているように、散乱板を覆う円筒
ミラーを用いて、開口数可変の落射照明を用いても良い
し、又、円形散乱板面光源のみならずドーム状の拡散光
源を用いることもできる。
【0033】また、撮像の方法としては、同様に特願平
9ー362662号に提案されているように、被照射面
を走査してライセンサにより画像を得る方式を合わせて
利用することもできる。
【0034】
【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、照明光と撮像光を分離する半透
鏡の形状を傾斜面を有する平板状基板、或いは、端面を
傾斜面にした平板状基板とすることで、照明ムラがな
く、照度も確保でき、プラスチック成型部品のような凹
凸のある光沢面、半田付けのような立体形状の金属表
面、ビンの蓋や王冠にリレーフ状に形成された模様面、
コインの表面、ペンダント等の宝飾品、表面に模様のあ
る歯車や座金等、リレーフのある光沢面を撮像するとき
の画像の不安定要因を除去でき、面に付いた汚れ等を明
瞭に撮像することが可能な照明を与えられると共に、小
型の照明系を構成することができる。
【0035】請求項3に記載された発明によれば、上記
効果に加え、半透鏡の形状が単純であるため製造が簡単
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る撮像装置の概略
斜視図である。
【図2】同実施の形態1に係る撮像装置の概略正面図で
ある。
【図3】この発明の実施の形態2に係る撮像装置の概略
正面図である。
【図4】既に特許出願されている撮像装置の概略図であ
る。
【図5】半透鏡を支持部材で支持した状態を示す撮像装
置の概略図である。
【図6】半透鏡を大型にした場合の撮像装置の概略図で
ある。
【符号の説明】
1 散乱板(面光源) 2 照明光学系 3 プリント基板(被照明物) 4,9 半透鏡 4a,9a 平板状基板 4b,9d 傾斜面 4d 半透膜 4e,9b 反射防止膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G051 AA61 AA65 AA81 AB01 AB07 AB14 BA20 BB20 CA03 CB01 CB05 CC11 CD03 GC04 GC13 GC17

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レリーフのある被照明物に光を落射照明
    する照明系と、該照明系による前記被照明物からの反射
    光を受光して画像を得る撮像部とを有する撮像装置にお
    いて、 前記照明系は、面光源を有すると共に、該面光源と前記
    被照明物との間に配置される半透鏡を備え、該半透鏡
    は、前記面光源からの光を前記被照明物側に透過する平
    板状基板を有すると共に、前記被照明物からの光を前記
    撮像部に向けて反射する傾斜面が前記平板状基板に形成
    されて構成されたことを特徴とする照明系を備えた撮像
    装置。
  2. 【請求項2】 前記平板状基板の、前記被照明物に対向
    する面側に、前記傾斜面が形成されることにより、前記
    半透鏡は、段差形状を呈していることを特徴とする請求
    項1記載の照明系を備えた撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記平板状基板の端面が斜めにカットさ
    れることにより、前記傾斜面が形成されていることを特
    徴とする請求項1記載の照明系を備えた撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記平板状基板の前記被照明物に対向す
    る面に半透膜を施したことを特徴とする請求項1乃至3
    の何れか一つに記載の照明系を備えた撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記平板状基板の前記面光源に対向する
    面に反射防止膜を施したことを特徴とする請求項1乃至
    4の何れか一つに記載の照明系を備えた撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015008800A1 (ja) * 2013-07-17 2015-01-22 キリンテクノシステム株式会社 容器の検査装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015008800A1 (ja) * 2013-07-17 2015-01-22 キリンテクノシステム株式会社 容器の検査装置
JP2015096844A (ja) * 2013-07-17 2015-05-21 キリンテクノシステム株式会社 容器の検査装置

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