JP2001208515A - 全外周同時結像装置 - Google Patents
全外周同時結像装置Info
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- JP2001208515A JP2001208515A JP2000016957A JP2000016957A JP2001208515A JP 2001208515 A JP2001208515 A JP 2001208515A JP 2000016957 A JP2000016957 A JP 2000016957A JP 2000016957 A JP2000016957 A JP 2000016957A JP 2001208515 A JP2001208515 A JP 2001208515A
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- Lenses (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な一つの光学系で対象物の全側面の画像
を結像でき、設置面積を小さくすることが可能な全外周
同時結像装置を提供する。 【解決手段】 レンズ１と、中央に孔のあいた凹面主鏡
３および凸面副鏡２よりなるカセグレン光学系を用いる
ことにより、対象物７の側面から上方に発せられる光束
を、対象物７の回転対称軸を光軸とする光学系で結像さ
せ、対象物の占める空間とは全く干渉しない方向から対
象物の側面を撮像できるようにした。さらに、開口絞り
４をカセグレン光学系の後段に配することにより、焦点
深度を調節することが可能となり、対象物７の全側面を
一個の光学系で撮像することができる。
を結像でき、設置面積を小さくすることが可能な全外周
同時結像装置を提供する。 【解決手段】 レンズ１と、中央に孔のあいた凹面主鏡
３および凸面副鏡２よりなるカセグレン光学系を用いる
ことにより、対象物７の側面から上方に発せられる光束
を、対象物７の回転対称軸を光軸とする光学系で結像さ
せ、対象物の占める空間とは全く干渉しない方向から対
象物の側面を撮像できるようにした。さらに、開口絞り
４をカセグレン光学系の後段に配することにより、焦点
深度を調節することが可能となり、対象物７の全側面を
一個の光学系で撮像することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、食料品、飲料品などに
用いられる缶、ポリ容器等の側面の印刷やマークの検
査、ガラス瓶などの保護フィルムに印刷されたマークの
位置や向きを検査したり、きずの有無を検査するための
検査装置等に利用される全外周同時結像装置に関する。
用いられる缶、ポリ容器等の側面の印刷やマークの検
査、ガラス瓶などの保護フィルムに印刷されたマークの
位置や向きを検査したり、きずの有無を検査するための
検査装置等に利用される全外周同時結像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】缶、ポリ容器、ガラス容器等に詰められ
た食料品、飲料品などは大量に連続的に生産されるが、
生産の最終工程において、ベルトコンベヤー等の移動手
段で移動しているすべての製品に対して、容器の側面の
印刷やマークが規定通りであるか検査する必要がある。
この検査に対しては非常に高速に処理することが要求さ
れ、その方法としては、対象物の全側面を画像としてと
らえ、この画像を処理することによって規定通りである
かどうか検査するという方法が一般に用いられている。
対象物の全側面の画像をとらえる手段としては、対象物
の周囲に同じ結像レンズ系を、対象物の側面に対して垂
直に、例えば３ないし４列配置するなどの方法が採られ
ている。
た食料品、飲料品などは大量に連続的に生産されるが、
生産の最終工程において、ベルトコンベヤー等の移動手
段で移動しているすべての製品に対して、容器の側面の
印刷やマークが規定通りであるか検査する必要がある。
この検査に対しては非常に高速に処理することが要求さ
れ、その方法としては、対象物の全側面を画像としてと
らえ、この画像を処理することによって規定通りである
かどうか検査するという方法が一般に用いられている。
対象物の全側面の画像をとらえる手段としては、対象物
の周囲に同じ結像レンズ系を、対象物の側面に対して垂
直に、例えば３ないし４列配置するなどの方法が採られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】容器の側面の画像をと
らえる際、対象物の向きは決まっておらず、画像をとら
えるレンズ系は容器の側面に対して垂直に、しかもすべ
ての方向からとらえるため少なくとも３ないし４つのレ
ンズ系を、容器を取り囲むように配置しなければならな
い。このため容器に対して水平面内の広い面積を光学系
が占め、対象物を搬送するためのライン間の間隔が広く
なったり、あるいはライン数を増やせないなどの問題が
あった。また、少なくとも３ないし４つのレンズ系から
の信号を同時に処理しなければならず、情報量が多く情
報処理ソフトが複雑になり、検査速度を速めることが困
難であった。
らえる際、対象物の向きは決まっておらず、画像をとら
えるレンズ系は容器の側面に対して垂直に、しかもすべ
ての方向からとらえるため少なくとも３ないし４つのレ
ンズ系を、容器を取り囲むように配置しなければならな
い。このため容器に対して水平面内の広い面積を光学系
が占め、対象物を搬送するためのライン間の間隔が広く
なったり、あるいはライン数を増やせないなどの問題が
あった。また、少なくとも３ないし４つのレンズ系から
の信号を同時に処理しなければならず、情報量が多く情
報処理ソフトが複雑になり、検査速度を速めることが困
難であった。
【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、簡単な一つの光学系で対象物の全側面
の画像を結像でき、設置面積を小さく、検査のための情
報量を減らすことなく一つの検出器（ＣＣＤ）に同時に
取り込むことが可能な全外周同時結像装置を提供するこ
とを目的とする。
れたものであり、簡単な一つの光学系で対象物の全側面
の画像を結像でき、設置面積を小さく、検査のための情
報量を減らすことなく一つの検出器（ＣＣＤ）に同時に
取り込むことが可能な全外周同時結像装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の全外周同時結像装置は一つの光学系で回転
対称な対象物の全外周を同時に撮像可能とし、さらに対
象物の占める空間とは全く干渉しない、対象物の回転対
称軸の方向から撮像することを可能としたものである。
め、本発明の全外周同時結像装置は一つの光学系で回転
対称な対象物の全外周を同時に撮像可能とし、さらに対
象物の占める空間とは全く干渉しない、対象物の回転対
称軸の方向から撮像することを可能としたものである。
【０００６】本発明の全外周同時結像装置においては、
対象物の側面の画像をとらえる際に、対象物の側面に垂
直な方向の光を結像に用いるのではなく、例えば対象物
の回転対称軸に対して１０度から４０度上側方向に発す
る光束を結像に利用する。回転対象物の側面のうち対称
軸に並行な面に対しては４０度という深い角度の光束を
捕らえ、勾配のある面に対してはより浅い角度で光束を
捕らえる。このような光束を用いて対象物の側面の画像
を得るため、カセグレン光学系を用い、これにレンズ系
を組み合わせて、必要な性能が得られるようにする。
対象物の側面の画像をとらえる際に、対象物の側面に垂
直な方向の光を結像に用いるのではなく、例えば対象物
の回転対称軸に対して１０度から４０度上側方向に発す
る光束を結像に利用する。回転対象物の側面のうち対称
軸に並行な面に対しては４０度という深い角度の光束を
捕らえ、勾配のある面に対してはより浅い角度で光束を
捕らえる。このような光束を用いて対象物の側面の画像
を得るため、カセグレン光学系を用い、これにレンズ系
を組み合わせて、必要な性能が得られるようにする。
【０００７】カセグレン光学系は中央に孔のあいた凹面
主鏡と、この凹面主鏡と同軸の凸面副鏡よりなってお
り、対象物の側面から回転対称軸に対して１０〜４０度
の角度で上側方向に発せられた光は凹面主鏡で反射さ
れ、さらに凸面副鏡で反射されることにより、回転対称
軸に一致している光学系の光軸方向に進行することとな
り、凹面主鏡の中央にある孔をとおり、カセグレン光学
系の後段で結像させることができる。
主鏡と、この凹面主鏡と同軸の凸面副鏡よりなってお
り、対象物の側面から回転対称軸に対して１０〜４０度
の角度で上側方向に発せられた光は凹面主鏡で反射さ
れ、さらに凸面副鏡で反射されることにより、回転対称
軸に一致している光学系の光軸方向に進行することとな
り、凹面主鏡の中央にある孔をとおり、カセグレン光学
系の後段で結像させることができる。
【０００８】上記のように、カセグレン光学系を用いる
ことにより、凹面主鏡の直径が、最大、凹面の曲率半径
の２倍まで取れるので、対象物の回転対称軸に対して、
大きい角度で光をとらえることが可能となる。また、カ
セグレン光学系の前にレンズを配置することにより、こ
の大きい角度で光をとらえるという機能の一部をレンズ
系に分担させることもできる。さらに、カセグレン光学
系の後段に開口絞りを配置することにより、焦点深度を
調節することが可能となり、対象物側面の全面に対し
て、焦点を結ぶことができる。このような構成により、
一つの光学系で、対象物の側面の画像を、対象物の占め
る空間とは全く干渉しない空間で撮像することが可能と
なる。
ことにより、凹面主鏡の直径が、最大、凹面の曲率半径
の２倍まで取れるので、対象物の回転対称軸に対して、
大きい角度で光をとらえることが可能となる。また、カ
セグレン光学系の前にレンズを配置することにより、こ
の大きい角度で光をとらえるという機能の一部をレンズ
系に分担させることもできる。さらに、カセグレン光学
系の後段に開口絞りを配置することにより、焦点深度を
調節することが可能となり、対象物側面の全面に対し
て、焦点を結ぶことができる。このような構成により、
一つの光学系で、対象物の側面の画像を、対象物の占め
る空間とは全く干渉しない空間で撮像することが可能と
なる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の全外周同時結像装置の実
施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例であり、全反射同時結像装置の一実施例の構成断面
図を示している。対象物７の上部に、レンズ１、凸面副
鏡２、凹面主鏡３、開口絞り４、レンズ系５およびＣＣ
Ｄカメラ６が同一の光軸上に配置されている。ここで、
凸面副鏡２、および凹面主鏡３でカセグレン光学系を構
成している。
施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例であり、全反射同時結像装置の一実施例の構成断面
図を示している。対象物７の上部に、レンズ１、凸面副
鏡２、凹面主鏡３、開口絞り４、レンズ系５およびＣＣ
Ｄカメラ６が同一の光軸上に配置されている。ここで、
凸面副鏡２、および凹面主鏡３でカセグレン光学系を構
成している。
【００１０】対象物７から上方に発せられた光束はレン
ズ１により、視野角がより小さくなるように屈折された
後、凹面主鏡３に達する。凹面主鏡３と凸面副鏡２で構
成されるカセグレン光学系にレンズ１を付加することに
より、より開き角の大きい光束を利用することが可能に
なる。凹面主鏡３で反射された光束はさらに凸面副鏡２
で反射され、凹面副鏡３中央にある孔を通過して、開口
絞り４に達する。この時、凸面副鏡２はカセグレン光学
系の構成要素であるとともに、対象物７の対称軸に直行
する水平面内の画像、すなわち本実施の形態においては
対象物７の蓋に当たる中心部周辺の画像を、側面の画像
と重ならないようにするために、カットする役目も同時
に兼ねており、水平面画像の遮蔽効果を有している。開
口絞り４では、開口絞りの径を変えることにより、全画
面にわたって焦点深度を調節することができる。つま
り、開口絞り径を小さくすることにより焦点深度を大き
くすることができる。開口絞り４を通った光束はレンズ
系５によりＣＣＤカメラ６上で焦点を結び、撮像され
る。凹面主鏡３と凸面副鏡２で構成されるカセグレン光
学系が、対象物７をどの角度からとらえるかという観察
光束を決定する役割が大きいのに対し、レンズ系５は主
に倍率の調整と収差補正の役割を担っている。
ズ１により、視野角がより小さくなるように屈折された
後、凹面主鏡３に達する。凹面主鏡３と凸面副鏡２で構
成されるカセグレン光学系にレンズ１を付加することに
より、より開き角の大きい光束を利用することが可能に
なる。凹面主鏡３で反射された光束はさらに凸面副鏡２
で反射され、凹面副鏡３中央にある孔を通過して、開口
絞り４に達する。この時、凸面副鏡２はカセグレン光学
系の構成要素であるとともに、対象物７の対称軸に直行
する水平面内の画像、すなわち本実施の形態においては
対象物７の蓋に当たる中心部周辺の画像を、側面の画像
と重ならないようにするために、カットする役目も同時
に兼ねており、水平面画像の遮蔽効果を有している。開
口絞り４では、開口絞りの径を変えることにより、全画
面にわたって焦点深度を調節することができる。つま
り、開口絞り径を小さくすることにより焦点深度を大き
くすることができる。開口絞り４を通った光束はレンズ
系５によりＣＣＤカメラ６上で焦点を結び、撮像され
る。凹面主鏡３と凸面副鏡２で構成されるカセグレン光
学系が、対象物７をどの角度からとらえるかという観察
光束を決定する役割が大きいのに対し、レンズ系５は主
に倍率の調整と収差補正の役割を担っている。
【００１１】図２は、図１の対象物７の斜線部分上の２
５点からトレースした、ＣＣＤ６面状の像の様子を示し
たものである。対象物７の斜線部分の面上で、回転対称
軸を中心にして２２．５度間隔の五つの直線上の各５点
を選び、この２５点がＣＣＤ６の像面上でどのように結
像するかを示している。ここで、対象物７は回転対称で
あるから、一つの直線上の点について調べれば良いが、
全体の様子をわかりやすくするために五つの直線を選ん
で示したものである。図２で示されるように、ＣＣＤ６
面状には光軸を中心としたリング上の像が得られ、対象
物７の側面を撮像することが可能である。
５点からトレースした、ＣＣＤ６面状の像の様子を示し
たものである。対象物７の斜線部分の面上で、回転対称
軸を中心にして２２．５度間隔の五つの直線上の各５点
を選び、この２５点がＣＣＤ６の像面上でどのように結
像するかを示している。ここで、対象物７は回転対称で
あるから、一つの直線上の点について調べれば良いが、
全体の様子をわかりやすくするために五つの直線を選ん
で示したものである。図２で示されるように、ＣＣＤ６
面状には光軸を中心としたリング上の像が得られ、対象
物７の側面を撮像することが可能である。
【００１２】凹面主鏡３と凸面副鏡２で構成されるカセ
グレン光学系とレンズ１により、対象物７の側面からの
光束を、対象物の回転対称軸に対して大きな角度でとら
えることができ、対象物の占める空間とは全く干渉しな
い空間で撮像することが可能となる。さらに、開口絞り
４の開口絞り径を変えることにより、焦点深度を調節
し、対象物側面を全面にわたって撮像することが可能と
なる。
グレン光学系とレンズ１により、対象物７の側面からの
光束を、対象物の回転対称軸に対して大きな角度でとら
えることができ、対象物の占める空間とは全く干渉しな
い空間で撮像することが可能となる。さらに、開口絞り
４の開口絞り径を変えることにより、焦点深度を調節
し、対象物側面を全面にわたって撮像することが可能と
なる。
【００１３】本実施の形態においては、対象物７は側面
が対称軸に対して平行でない場合であるが、対称軸に平
行な場合は撮像幅を十分に小さくするか、開口絞り４の
開口絞り径を絞り込むことにより対応することができ
る。
が対称軸に対して平行でない場合であるが、対称軸に平
行な場合は撮像幅を十分に小さくするか、開口絞り４の
開口絞り径を絞り込むことにより対応することができ
る。
【００１４】レンズ系５においては、レンズ形状、レン
ズ枚数、レンズの材質等、特に制限はなく、対象物７か
らの光束に対して、収差補正の必要に応じて自由に選択
することができる。
ズ枚数、レンズの材質等、特に制限はなく、対象物７か
らの光束に対して、収差補正の必要に応じて自由に選択
することができる。
【００１５】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変
更を行うことができる。例えば、レンズ１の上面の必要
な部分をアルミニウム等の金属でコーティングして、反
射面とすることで凸面副鏡２をレンズ１上に形成するこ
とができる。さらに、レンズ１、凸面副鏡２および凹面
主鏡３を一個のガラスブロックにして、同じ機能を持た
せることも可能である。これにより、より簡単な光学系
を構成することができ、光軸合わせ等の操作もより簡単
にすることができる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変
更を行うことができる。例えば、レンズ１の上面の必要
な部分をアルミニウム等の金属でコーティングして、反
射面とすることで凸面副鏡２をレンズ１上に形成するこ
とができる。さらに、レンズ１、凸面副鏡２および凹面
主鏡３を一個のガラスブロックにして、同じ機能を持た
せることも可能である。これにより、より簡単な光学系
を構成することができ、光軸合わせ等の操作もより簡単
にすることができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、凹面主鏡と凸面副鏡で
構成されるカセグレン光学系を用い、対象物側面から上
方に発せられる光束を検出可能にすることにより、対象
物の占める空間とは全く干渉しない、対象物の回転対称
軸の方向から撮像することが可能となる。さらに、開口
絞りとレンズ系を組み合わせることにより、対象物の全
側面を一個の光学系で撮像することができる。これによ
り、簡単な光学系で、設置面積が小さく、低コストで全
外周同時結像装置が実現でき、さらに、一個の光学系で
測定可能としたことにより、検査のために処理しなけれ
ばならない情報量を低減することなく、一つの検出器
（ＣＣＤ）に集約し、情報処理ソフト系の効率化が可能
となり、情報処理速度の向上が図れる。
構成されるカセグレン光学系を用い、対象物側面から上
方に発せられる光束を検出可能にすることにより、対象
物の占める空間とは全く干渉しない、対象物の回転対称
軸の方向から撮像することが可能となる。さらに、開口
絞りとレンズ系を組み合わせることにより、対象物の全
側面を一個の光学系で撮像することができる。これによ
り、簡単な光学系で、設置面積が小さく、低コストで全
外周同時結像装置が実現でき、さらに、一個の光学系で
測定可能としたことにより、検査のために処理しなけれ
ばならない情報量を低減することなく、一つの検出器
（ＣＣＤ）に集約し、情報処理ソフト系の効率化が可能
となり、情報処理速度の向上が図れる。
【図１】本発明の全外周同時結像装置の一実施例の構成
断面図である。
断面図である。
【図２】上記実施例によって得られる、図１における対
象物の斜線部の結像結果である。
象物の斜線部の結像結果である。
１---レンズ ２---凸面副鏡 ３---凹面主鏡 ４---開口絞り ５---レンズ系 ６---ＣＣＤカメラ ７---対象物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA38 AA49 BB05 DD06 FF01 FF04 JJ03 JJ26 LL00 LL04 LL11 LL30 UU07 2G051 AA21 AB02 AB11 CA04 CC07 CC11 2H087 KA00 KA03 LA21 RA32 TA01 TA04 9A001 BB06 HH34 KK16 LL05
Claims (2)
- 【請求項１】 回転対称な対象物の全側面を結像する全
外周同時結像装置であって、凹面主鏡と凸面副鏡よりな
る反射光学系と、その後段にレンズ系を配した構成であ
り、前記対象物の回転対称軸と反射光学系およびレンズ
系の光軸が一致していることを特徴とする全外周同時結
像装置。 - 【請求項２】 前記反射光学系とレンズ系との間に開口
絞りを配したことを特徴とする請求項１記載の全外周同
時結像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016957A JP2001208515A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 全外周同時結像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016957A JP2001208515A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 全外周同時結像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001208515A true JP2001208515A (ja) | 2001-08-03 |
Family
ID=18544013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000016957A Pending JP2001208515A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 全外周同時結像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001208515A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006154365A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Olympus Corp | 光学系 |
| JP2006520486A (ja) * | 2003-03-18 | 2006-09-07 | ビトロニク ドクトル−インジェニール シュタイン ビルトベラールバイツングスツィステーム ゲーエムベーハー | 外側面センサ及びそのための結像レンズ系 |
| JP2010156988A (ja) * | 2010-02-09 | 2010-07-15 | Olympus Corp | 光学系 |
-
2000
- 2000-01-26 JP JP2000016957A patent/JP2001208515A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006520486A (ja) * | 2003-03-18 | 2006-09-07 | ビトロニク ドクトル−インジェニール シュタイン ビルトベラールバイツングスツィステーム ゲーエムベーハー | 外側面センサ及びそのための結像レンズ系 |
| JP4695589B2 (ja) * | 2003-03-18 | 2011-06-08 | ビトロニク ドクトル−インジェニール シュタイン ビルトベラールバイツングスツィステーム ゲーエムベーハー | 外側面センサ及びそのための結像レンズ系 |
| JP2006154365A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Olympus Corp | 光学系 |
| JP2010156988A (ja) * | 2010-02-09 | 2010-07-15 | Olympus Corp | 光学系 |
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