JP2003529086A - 移動する物品の撮像において用いるための照明システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カメラ（１８）の下をコンベヤベルト（１２）上で移動する物品、例えば小包を照明するための方法および装置である。複数の光源（２００〜２０１）がコンベヤの側方に、光がコンベヤの側方から下方に角度付けて向けられるように配置されている。各光源は、物品の面に対して角度付けられた細長いランプ（４０）、および、光指向装置、好ましくはフレネルレンズ（４５）を有する。光指向装置は、ランプから光を受け、かつ、その光を物品の面に向けて、カメラの光軸から４０度以上の角度で方向付けるように配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、カメラ照明システムに関し、さらに詳細にはカメラの下をコンベヤ
ベルトに載って移動する物品を照明するための装置および方法に関する。

【０００２】 背景技術 物品、例えば、小包または製造品の部品を運搬および分類するための自動コン
ベヤシステムが開発されてきた。物品は、識別記号（identifying indicia）、
例えば、バーコード、濃淡２次元記号、および、光学式文字認識に好適なテキス
トを付されている。オーバーヘッドリニアＣＣＤ（電荷結合素子）カメラが、コ
ンベヤの移動方向に対してコンベヤを横切るような非常に短い「スキャンライン
」を横切る視野の細い画像を捉えることができる。カメラの出力を受けるコンピ
ュータが、これらの線形画像から、カメラの下を通過する小包またはラベルのデ
ジタル画像の全体を構築することができる。複数の物品が異なる高さを有する場
合、カメラは画像を、カメラより下方にスキャンラインへ投影された「スキャン
面」のどこにおいてもとらえることができる。

【０００３】 以前の照明システムは、楕円形のシリンダをリフレクタとして細長い管状ラン
プの後ろに用いることにより、光の集中ストリップをスキャンラインに沿って生
成した。ランプは楕円の一方の焦点軸に沿って延在し、照明されるべき面は他方
の焦点軸の付近にある。光源は、カメラの視野を妨害しないようにスキャンライ
ンの軸を中心として傾斜され得る。概して、集束された明るい照明の領域は、ス
キャン面内で鉛直方向に深くなく、したがって、この構造の有効性は、カメラの
下を通過する物品の高さが広い範囲で変化する場合には限定される。

【０００４】 かかる照明システムは、対象物品から反射される十分な光をカメラに向けさせ
て、明確な画像を、カメラの視力をグレアにより奪うことなく得ようとしている
。したがって、光源は大量の拡散反射をカメラにもたらすべきであるが、鏡面反
射をもたらしてはならない。しかし、光る上面を有する物品は特別な問題を呈す
る。スキャンラインに対する光源の傾斜角度が小さい場合には、カメラは、光沢
のあるパッケージから反射された、または、紙のラベルを保護するために用いら
れるプラスチックのプロテクタから反射されたグレアにより視力を奪われること
がある。傾斜角度が大きいと、高さの高い物品は、その前後の物品の上に、それ
らがカメラの下にあるときに影を投げかけることがある。４５度に近い最適な角
度にて、光源は、スキャン面において鉛直方向に比較的小さい深さしかカバーす
ることができない。なぜなら、楕円形のリフレクタが、リフレクタの長手方向を
横切る方向に細いビームを投射するからである。先行技術のシステムの１つは、
スキャン面における鉛直方向領域を照明するための非対称の楕円形リフレクタを
提供しているが、この方法は、上記の問題を全て解決するわけではない。

【０００５】 照明システムを開示している特許には、以下の米国特許がある。

【０００６】 第３，５６９，９６１号 第３，８０９，４６２号 第３，９８２，１１６号 第４，６８９，４９０号 第４，７３３，３３５号 第５，０２２，７４０号 第５，０４０，８８３号 第５，２４５，４１１号 第５，３０８，９６０号 第５，３１３，３７３号 第５，３８８，０３５号 第５，４３０，２８２号 第５，５２１，３６５号 第５，５３８，０６０号 第５，６００，１１６号 第５，６０７，２２９号 第５，７７７，７４３号 第５，７９１，７７１号 第５，８１８，５２８号 第５，８２１，５１８号を含む。

【０００７】 ある範囲の物品の高さに適合するのに十分な鉛直方向領域から反射される適切
な拡散光をオーバーヘッドカメラにもたらすことができる照明システムが、当分
野において必要である。照明システムは、グレアをカメラに反射させることを回
避すべきであり、また、背の高い物品が、照明される領域に影を投げかけないよ
うに光を方向付けなければならない。

【０００８】 発明の概要 本発明は、カメラにより撮像されている物品の面を、高さの異なる物品から拡
散光をカメラに反射させるように照明するためのシステムおよび方法を提供しよ
うとするものである。

【０００９】 本発明に従えば、この目的は、照明システムにおいて、カメラにより撮像され
ている物品の面を照明するための装置を提供することにより達成される。この装
置は、光を物品の面に向けて方向付けるように、物品の面に対して角度付けられ
かつ物品の側方に配置された細長い光源と、光源からの光を受け、かつその光を
前記面に向けてカメラの光軸から４０度以上の角度で方向付けるように配置され
た光指向装置とを含む。光線の殆ど全てをカメラの光軸から４０度以上の角度に
限定することにより、本発明のシステムは、物品の面に付された記号またはテキ
ストの画像の質を、かかる記号またはテキストの確実な復号化または読取を妨害
する程度まで低下させるレベルの鏡面反射またはグレアを回避する。本発明が、
物品がコンベヤ上を移動するコンベヤシステムに組み込まれるとき、光源は、光
を下向きに角度付けかつコンベヤの側方から方向付けるようにコンベヤの側方に
配置される。光指向装置により方向付けられる光は、照明されたストリップを物
品の上面に、物品の移動方向を横切る方向に形成する。

【００１０】 本発明の一実施の形態において、光源は、細長いランプと、ランプからの光を
物品に向けて反射させるように配置された細長いリフレクタとであり、光指向装
置はフレネルレンズである。好ましくは、フレネルレンズは、光源の対称軸から
ずれている光軸を有する。カメラへの鏡面反射を回避するために、フレネルレン
ズは、光源からの光を、カメラの光軸に対してより大きい角度に屈折させる。高
さの低い物品も高い物品もより有効に照明するために、レンズの光軸は、光源の
対称軸から、カメラの光軸の方向に沿って物品から遠ざかるようにずれている。
光指向装置を取り囲むバリア、例えばハウジングを用いて、光源からの光を、光
指向装置を通過する光以外は遮断することができる。

【００１１】 本発明は、また、ランプの長手方向の軸がコンベヤに沿った物品の移動路に対
してほぼ垂直である自動コンベヤシステムを提供する。リフレクタは、好ましく
は、楕円形の面であり、ランプは、細長いリフレクタの第１の焦点軸に沿って配
置されている。リフレクタの第２の焦点軸は、好ましくは、コンベヤより下のあ
る距離に位置する。好ましい実施の形態において、フレネルレンズは、ランプか
ら、フレネルレンズの焦点距離の約１／４〜約１／２倍の距離を有して、かつ、
コンベヤの中心軸からフレネルレンズの焦点距離の１倍〜２倍とほぼ等しい距離
を有して配置され、また、フレネルレンズの光軸は、リフレクタの対称軸から、
ランプフィラメントの長さの約０．５倍〜１倍の距離だけずれている。

【００１２】 好ましい実施の形態において、照明システムは、カメラのスキャン面の照明領
域に光をもたらすように配置された光源および光指向装置を含む複数の照明組立
部を含む。このような組立部が４個設けられ、コンベヤの一方の側に第１の組立
部と第２の組立部が上下の位置に配置され、コンベヤの他方の側に第３の組立部
と第４の組立部が上下の位置に配置されることが最適である。１個の照明組立部
のみを設ける場合、好ましくは、照明組立部の対称面はカメラのスキャン面と実
質的に一致する。複数の照明組立部が用いられる場合、それらの組立部は、照明
を最大にするようにカメラのスキャン面と位置合わせされ得る。あるいはまた、
それらの組立部は、それらの対称面を、スキャン面にわたる照明領域における厚
み、そしてそれにより、物品の面上の照明ストリップにおける厚みを形成するよ
うにわずかにずらして配置されることもできる。

【００１３】 本発明の好ましい実施の形態において、ランプ、リフレクタ、レンズおよびバ
リアは、物品がコンベヤの側方から照明され、レンズから出る本質的に全ての光
がカメラの光軸から４５以上の角度に位置合わせされ、かつ、物品からの、本質
的に鏡面反射を有さない拡散反射がカメラに到達するように、選択され、組み立
てられ、そして方向付けられる。光源がコンベヤの側方にあるため、高さの高い
物品は、その前後の物品に影を投げかけることがない。複数の光源の好ましい配
置が、カメラにグレアをもたらすほど高さの高い光源を配置することを全く必要
とせずにスキャン面の深い領域を照明する。

【００１４】 本発明は、また、カメラの下をコンベヤ上で移動方向に移動する物品を照明す
る方法を提供する。この方法は、コンベヤの側方から光のビームを物品に向けて
下向きの角度で方向付けるステップと、前記ビームを、光をカメラの光軸から４
０度以上の角度に方向付け、かつ、前記物品の上面に、照明されたストリップを
、移動方向を横切る方向に形成するようにコリメートすることとを含む。

【００１５】 別の実施の形態において、高さの高い物品のために必要であれば、一対の追加
の照明組立部をカメラの視野のフットプリント内に設置し得る。上記の実施の形
態のいずれかのための別の構造において、光源のリフレクタは、シリンダの一部
ではなく、円錐状の構造物の一部であり得る。その結果、ランプはリフレクタの
第２焦点軸に対して傾斜される。この構造は、ランプの傾斜に関係なく光がスキ
ャンラインに対して平行に集束されることを可能にする。

【００１６】 別の実施の形態において、光指向装置は、ランプの下でフィラメント軸に対し
て垂直にリフレクタを横切る細いスロットを形成する複数の開口部の組であるこ
とができる。スロット内の反射面および拡散面は、カメラの光軸から４０度未満
の角度の入射角を有するビームによる物品の直接の照明を逸らし、かつ、望まし
くない直接光ビームから有用な拡散光を生成するように構成されている。

【００１７】 詳細な説明 ここで図面をさらに詳細に参照する。図中、類似の番号は、複数の図の全体を
通じて類似の部品を示す。図１は、本発明を具体化する照明装置１１を含むコン
ベヤシステム１０を示す。コンベヤシステム１０は、コンベヤベッド１４上を矢
印Ｔの方向に移動するコンベヤベルト１２、および、照明装置を１１を含む撮像
ステーション１５を含む。撮像ステーションにおいて、上部構造物１７がコンベ
ヤベルト１２に跨座し、コンベヤベルトに対して鉛直方向の光軸Ｄ−Ｄを有する
カメラ１８を支持している。

【００１８】 カメラ１８は、好ましくはリニアＣＣＤカメラである。カメラの視野は、コン
ベヤベルト１２の幅を包含する幅を有し、移動方向Ｔにおける長さすなわち厚さ
は、例えば、０．００５３５インチ（０．０１３５８９ｃｍ）である。カメラは
、コンベヤベルト１２の幅にわたり、または、コンベヤベルトと共に移動する物
品の上面を横切る細いストリップ（スキャンラインＳＬ）を走査する。このよう
なカメラシステムは、米国特許第５，３０８，９６０号に記載されている。カメ
ラは、好ましくは、長い焦点深度の、またはオートフォーカス装置、例えば、米
国特許第５，２４５，１７２号または第５，４８５，２６３号に記載されている
ような装置を有する。図５に示されているように、コンベヤ上を移動する物品は
、小包、例えば、ラベル１１０を有する小包１００であり、ラベル１１０は、光
学的に符号化された記号（例えばバーコードもしくは２次元濃淡コード、例えば
、ＭａｘｉＣｏｄｅ（登録商標）シンボル）、または、光学式文字認識（ＯＣＲ
）に適した、機械で読み取り可能なテキストを含む。小包は、スキャン面（スキ
ャンラインの鉛直方向上方に投射された）を、小包の高さにより決定される高さ
にて通過する。照明装置１１は、小包が平らな封筒であろうと、コンベヤシステ
ム１０において許容可能な範囲の最高の高さの小包であろうと関係なく、スキャ
ンライン間の領域ＳＬ（図１にてコンベヤ上に点線の輪郭で示されている）にお
いてラベル１１０を十分に照明しなくてはならない。本文中で用いられる用語「
物品」は、物体、または、物体に貼り付けられたラベルを意味する。

【００１９】 知られた方法において、カメラ１８は、カメラの視野内の小さいストリップの
線形画像を取り込み、それらをコンピュータメモリにおいて組み立てて、ラベル
１００を含む小包１００の上面の２次元デジタル画像を形成する。次いで、これ
もまた当分野において知られたコンピュータソフトウェアが画像を解析して、画
像中の記号およびテキストの位置決めおよびデコードを行って、小包１００の認
識および分類を補助する。コンベヤシステム１０は、識別記号を有し、または画
像として認識可能な形状を有する製造品の部品または他の物品の処理にも用いら
れることができる。

【００２０】 照明装置１１は、少なくとも１つの照明モジュール２０を含む。図１に示され
たシステムにおいて、４つの照明モジュール２０ａ〜２０ｄが領域ＳＬを照明す
る。図１に見られるように、上左側のモジュール２０ａおよび下左側のモジュー
ル２０ｂが、コンベヤベルト１２の左側の上部構造物１７に取り付けられた左側
フード２２ａ内に取り付けられている。上右側モジュール２０ｃおよび下左側モ
ジュール２０ｄが、コンベヤベルト１２の右側の上部構造物１７に取り付けられ
た右側フード２２ｂ内に取り付けられている。各照明モジュール２０は、カメラ
の光軸Ｄ−Ｄに対して約４０度以上の角度で、好ましくは約４５度の角度で固定
されたハウジング２７内に収容されている。照明モジュールおよびフードはコン
ベヤの側方に取り付けられており、すなわち、実質的にカメラの視野のフットプ
リントの外側にある。

【００２１】 図２にさらに詳細に示されているように、ハウジング２７は、光チャンバ２９
、光チャンバ２９とコンベヤベルト１２の間のレンズチャンバ３０、および、レ
ンズチャンバに隣接した熱交換チャンバ３２を画成している。レンズチャンバ３
０と光チャンバ２９の間の境界にて、光チャンバはガラスプレート４２により囲
まれている。光チャンバ２９は、間隔をあけて配置された複数のストラット（支
柱）３４を含み、ストラット３４は、各々、レンズチャンバ３０に面した楕円形
の縁３５を画成している。楕円形のリフレクタ３８が縁３５に嵌め込まれ、光チ
ャンバ２９の断面を満たしている。楕円形リフレクタ３８の第１の焦点軸にて、
細長いナトリウムランプ４０が光チャンバ内に取り付けられている。リフレクタ
は、好ましくは、約１０〜１５インチ（約２５〜３８ｃｍ）の長さであり、楕円
焦点軸間の距離は約６３インチ（約１６０ｃｍ）である。ランプ４０の長さは、
好ましくは、約５インチ（約１２．７ｃｍ）である。リフレクタ３８が配置され
、その曲率は、リフレクタの第２の焦点軸が、好ましくはコンベヤベルト１２よ
り約１インチ（約２．５ｃｍ）下にあるように選択される。これらのパラメータ
は、異なるコンベヤシステム、および、処理されるべき異なるタイプまたは寸法
の物品に適合するように変更され得る。

【００２２】 フレネルレンズ４５が、ガラスプレート４２に対向したレンズチャンバ３０の
端部を密閉している。チャンバ３０は、好ましくは空であり、チャンバ３０の壁
は、ランプ４０およびリフレクタ３８からの光がコンベヤベルト１２に向かって
レンズ４５のみを通って通過させるようなバリアとなっている。アクリル酸プラ
スチックのフレネルレンズは市販されており、３５インチ（８９ｃｍ）の直径お
よび３０インチ（７６ｃｍ）の焦点距離ｆを有する。レンズ４５は、レンズチャ
ンバ３０の開口部に嵌め込まれるように、好ましくは、幅約８インチ（約２０．
３ｃｍ）×長さ約１８インチ（約４５．７ｃｍ）の寸法にカットされ得る。しか
し、レンズは、図６に示されているように、レンズの光軸がチャンバの中心から
ずれた状態で開口部に嵌め込まれるようにカットされる。好ましくは、光軸はほ
ぼチャンバ３０の幅の中央に位置するが、チャンバの長さに沿った中央からは、
ランプ４０の長さの約０．５〜１倍の距離ｂだけずれている。好ましい照明組立
部において、ランプ４０は約５インチ（約１２．７ｃｍ）の長さを有し、レンズ
４５の光軸は約４インチ（約１０．２ｃｍ）ずれている。図３に示す最良の形態
に見られるように、レンズチャンバ３０の深さは、ランプ４０からレンズ４５ま
での距離ｒがレンズ４５の焦点距離の約１／４〜１／２となるように選択される
。焦点距離ｆが３０インチ（７６ｃｍ）であるとき、距離ｒは、好ましくは約８
インチ（約２０ｃｍ）である。

【００２３】 ランプ４０からの光の、フレネルレンズ４５の一部による屈折が図７に線図に
より示されている。ランプから発光した光線の例Ｒ_ｓがリフレクタ３８からある
経路（点線で示す）に沿って反射している様子が示されている。この経路に沿っ
た光線は、コンベヤ上の物品からカメラ１８へ鏡面反射するであろう。しかし、
フレネルレンズ４５の三角形のリブが、光線を、カメラ１８の光軸Ｄ−Ｄに対し
て少なくとも４０度の角度φを成す光路Ｒ_Ｄへと屈曲させる。こうして、コンベ
ヤ上の物品に向ってレンズ４５により投射される光線Ｒ_Ｄは、カメラへの拡散反
射を生成し、グレアを生じさせない。もちろん、ランプからレンズへ直接通過す
る光も同様に屈折される。

【００２４】 光源、および、コンベヤ１２に対して光を方向付ける（光指向）装置の好まし
い構造が図３および４に概略的に示されている。小包１００がコンベヤ１２上に
示されている。リフレクタ３８の対称軸Ｃ−Ｄはカメラ１８の光軸Ｄ−Ｄに対し
て約４５度の角度を成す。ランプ４０が、リフレクタ３８の第１の焦点軸Ａ−Ａ
に沿って配置されている。フレネルレンズ４５が、ランプの前に距離ｒを有して
配置されており、レンズの光軸Ｆ−Ｆは軸Ｃ−Ｄに対して平行であるが、軸Ｃ−
Ｄから、小包１００から遠ざかる方向に（カメラ軸Ｄ−Ｄに沿って）距離ｂだけ
ずれている。レンズ４５はコンベヤベルト１２上のスキャンラインＳＬから距離
ｓを有して配置されており、距離ｓの長さは、ほぼ、焦点距離ｆの長さと焦点距
離ｆの２倍の長さの間である。楕円形リフレクタ３８の第２の焦点軸Ｂ−Ｂは、
好ましくは、図４に点線で示されているようにコンベヤベルトよりもわずかに下
にある。

【００２５】 図５は、照明装置１１の好ましい構造の、コンベヤベルト１２の移動路に沿っ
て振り返って見たスキャンラインＳＬにおける断面を概略的に示す。矢印Ｒは、
コンベヤの一方の側の照明モジュール２０ｃおよび２０ｄのランプ４０およびリ
フレクタ３８からの光路を示し、コンベヤの他方の側は実質的にこの鏡像である
。図示されているように、照明光線の全てはカメラ１８の光軸Ｄ−Ｄに対して４
０度以上の、好ましくは４５度以上の角度φを成す。この構造は、明確な画像の
ための十分な拡散照明をカメラにもたらし、かつ、鏡面反射を回避する。

【００２６】 図２を再び参照する。ハウジング２７は２つの冷却システムを含み、一方はラ
ンプ４０のためのものであり、他方はレンズ４５のためのものである。冷却シス
テムがなければ、ランプおよびレンズは短期間で溶解するであろう。光チャンバ
２９において、一対の熱交換チューブ４７がリフレクタ３８の凸面の両側に、ス
トラット３４を通って延在している。チューブ４７は、熱伝導率の高い材料、例
えば銅からつくられており、チャンバ２９の一端にて外気に対して開放され、ま
た、チャンバの他端の薄いプレナム４８にて終端となっている。プレナム４８は
、チューブ４７の開放端とのみ連通している一対の開口部５０を有する。ファン
４９がプレナム４８を加圧して冷却エアをチューブに押し通す。ランプ４０によ
り発生された熱が、リフレクタを通じて、チューブを取り囲む光チャンバ２９内
に移動し、次いで、チューブの壁を通じて、チューブを通過する冷却エア内に伝
達される。

【００２７】 再循環エアシステムがレンズ４５を冷却する。別のファン５１が熱交換チャン
バ３２内に、チャンバ３２をレンズチャンバ３０に連結している入口開口部５２
に隣接して取り付けられている。ファン５１は、エアを下方に向けてレンズ４５
上に吹き付ける角度で取り付けられている。エアはチャンバ３０内を吹き抜け、
レンズ４５を冷却し、ファン５１と同様に傾けられたファン５４により、チャン
バ３０の反対端の出口開口部５５を通して排出される。複数の熱交換チューブ５
７が、レンズチャンバ３０に対向する端部にてチャンバ３２を横切って延在して
いる。チューブ５７は、熱伝導率の高い材料、例えば銅からつくられており、チ
ャンバ３２の一端にて外気に対して開放されており、また、チャンバの他端の薄
いプレナム５９にて終端となっている。ファン６０がプレナム５９を加圧して冷
却エアをチューブ５７内に押し通す。レンズチャンバ３０からファン５４により
排出されたエアがチャンバ３２内を吹き抜け、熱交換チューブ５７上を通り、熱
を、チューブ内を流れる冷却エアに伝達する。ファン５１は冷却エアを戻してレ
ンズ４５上を通過させる。必要であれば、再循環エアの流れを方向付けるために
、適切なバフルをレンズおよび熱交換チャンバ内に配置することができる。

【００２８】 熱交換チャンバを有する再循環エア冷却システムは、塵が光学素子に接触しな
いように密閉されている。

【００２９】 動作中、照明装置１１は、小包１００または他の物品が撮像ステーション１５
の下を移動するときにコンベヤベルト１２の側方から光を照射する。先に記載し
た範囲で構成されたランプ４０、リフレクタ３８、およびレンズ４５により、小
包を照射する光は、カメラの光軸から４０度以上の角度を成す。図１および５に
示されているように、投射された光は、カメラ１８のスキャンラインＳＬを含ん
でコンベヤを横切り、かつ、コンベヤの上に、小包の予測される最高の高さにま
で延在する領域を照明する。小包が照明領域を通過するとき、小包から、詳しく
は、光学的にコード化された記号、および、時に、機械読取可能なテキストを付
されたラベル１１０から反射された拡散光がカメラ１８に到達する。鏡面反射が
、カメラから遠ざかるように方向付けられて、グレアを回避する。カメラは、一
連の細い画像を獲得し、それらの画像をカメラのプロセッサが視野全体のデジタ
ル画像に構築する。当分野で知られたソフトウェアが画像を解析して記号および
テキストのブロックを見つけ、次いで、ラベルに関する情報を復号化する。ラン
プ４０の動作中、図２に示された冷却システムが、レンズを過熱状態から保護す
る。

【００３０】 図８は、本発明に従う第２の実施の形態である、別の光指向装置を組み込んだ
照明装置２１１を示す。高さの異なる２つの小包１００がコンベヤベルト１２上
に示されている。これらの小包が２つの照明モジュール２２０ａおよび２２０ｂ
により照明されている。照明モジュール２２０ａおよび２２０ｂは第１の実施の
形態のモジュール２０と類似であるが、フレネルレンズの代わりに１組のバフル
プレート２４５（図９に詳細に示す）が用いられている。複数の平行なバフルプ
レート２４８が、ランプ４０に対して垂直に、かつリフレクタ３８の対称軸に平
行に配置されている。好ましくは、各モジュールは、リフレクタの対称軸に平行
に８インチ（２０ｃｍ）延在する１２個のバフルプレートを有する。１２個のバ
フルプレートは、約０．７５インチ（１．９ｃｍ）の間隔を有して配置されて、
ランプから光を直接に、またリフレクタから反射された光を受けるための一連の
スロットを形成する。各スロットの一方の側のプレート面は、完全に鏡面または
鏡状の面２５２である。図８に示した構造において、各プレート２４８の完全に
鏡状の面２５２は、光源の傾斜により、カメラの光軸Ｄ−Ｄに対して上方を向い
て傾斜している。下方に面した他方の面は、中央点２５０の両側の２つの部分に
、すなわち、ランプ４０に近い方の鏡状部２５３と拡散部２５４とに分けられて
いる。部分２５４は、光が面から拡散して反射するように、当分野で知られてい
る方法で不規則にされ得る。

【００３１】 図９において、第１の２つのスロットが、ランプおよびリフレクタを＋５度お
よび−５度の角度で離れるビームＲ_ａにより横切られている様子が示されている
。これらのビームは、プレートに接触せずにスロットを通過し、目標の小包また
は他の物品に、光源の傾斜により、それぞれ４０度および５０度の角度で到達す
る。次の２つのスロットは、ランプおよびリフレクタを＋１０度および−１０度
の角度で離れるビームＲ_ｂを示す。これらのビームは、スロットを画成している
プレート２４８に、プレートの外縁付近で衝突する。下側の鏡面２５２は１０度
の角度のビームを反射し、ビームを、小包に向けて５５度の角度で再方向付けす
る。上側の拡散面２５４は１０度の角度のビームを拡散させて小包上に照射する
。次の２つのスロットは、ランプおよびリフレクタを＋２０度および−２０度の
角度で離れるビームＲ_ｃを示す。これらのビームはスロット内で少なくとも２回
反射される。小包にて望ましくない角度（４０度よりも大きい角度）で鏡面反射
されるであろうビームはすべて、スロットを出る前に拡散反射されることになる
。プレートの組２４５の上を通過する光のビームは、カメラの光軸に対して４０
度以上の角度θを成す。

【００３２】 図８および９の実施の形態は有効であるが、フレネルレンズを用いる第１の実
施の形態が、ランプによる光エネルギー出力の使用において、より効率的である
。

【００３３】 物品を照明するのに有用な高輝度ランプには、水平位置または鉛直位置におい
てのみ働くものがあるため、ランプ自体を傾けることはできない。図１０は、タ
ーゲットとなる物品に対して４５度に角度付けられた１組のプレート２４８が側
方に配置された鉛直構造のランプ４０を含む照明モジュール３２０を示す。楕円
形のリフレクタ３３８が、ランプ軸に対して２２．５度の傾斜角度を有するリブ
状のセグメントを画成している。これらの角度セグメントに当たったランプから
の光は、反射されて、プレート２４８により形成されたスロットに入る。したが
って、鉛直ランプからの光は、図８および９に関して先に説明したように作用す
る光指向装置に向けられる。水平ランプからの光を光指向装置に向けさせること
ができるリブ付きリフレクタを形成するためにも同じ方法を用いることができ、
また、これらの実施の形態をコンベヤの両側に用いることができることが明らか
であろう。

【００３４】 以上に記載したリフレクタのいずれかのための別の形状が図１１に示されてい
る。この実施の形態において、楕円形のリフレクタ４３８は、円錐形状物４０１
の一部であり、図４に示したリフレクタ３８ようなシリンダの一部ではない。し
たがって、第１の焦点軸Ｆ１−Ｆ３に沿って延在するランプ４０は第２の焦点軸
Ｆ２−Ｆ４に対して傾斜している。この構造は、ランプの傾斜に関係なく光がス
キャンラインＳＬに対して平行に集束されることを可能にする。

【００３５】 幾つかの状況において、高さの高い物品を照明するためにカメラの視野のフッ
トプリント内から照明を発生させることが必要であろう。このような場合の、コ
ンベヤ１２の側方から見た好ましい構造が図１２および１３に示されている。追
加の２つの照明モジュール２０ｅおよび２０ｆが設置されている。モジュール２
０ｅおよび２０ｆは、各々、コンベヤのセンターラインの各側方に配置されてい
るが、その位置はモジュール２０ａおよび２０ｃの横方向位置よりも内側である
。モジュール２０ｅおよび２０ｆのリフレクタ５３８および５３９は、他のリフ
レクタ３８と同様に、カメラの光軸から横方向外側に４５度の角度で角度付けら
れている。しかし、リフレクタ５３８および５３９は、スキャン面から比較的小
さい角度αおよびγだけ角度付けられてもいる。好ましくは、角度αはスキャン
面の後方に約１５度であり、角度γはスキャン面の前方に約２０度である。リフ
レクタ５３８は、コンベヤベルト１２より下方の、リフレクタ５３９の第２軸５
３９Ｆよりも下の第２軸Ｆ５３８を焦点とする。こうして、各リフレクタ５３８
，５３９は、スキャンラインより上方の高さを有する所定領域を照明する。

【００３６】 以上の記載から、本発明が、高さの異なる複数の物品から拡散光をカメラに反
射させることによりオーバーヘッド撮像カメラに照明をもたらすことが理解され
る。本発明の主要な実施の形態は、カメラの視野のフットプリントの外側から光
線を生じるという利点を有する。本質的に全ての光線の角度をカメラの光軸から
４０度以上の角度に制限することにより、本発明のシステムは、物品の面に付さ
れた記号またはテキストの画像の質を低下させるようなレベルの鏡面反射または
グレアを回避する。さらに、本発明は、光線をコリメートおよび制御するための
フレネルレンズの新規の用い方を提供し、光エネルギーの損失を最小限にする拡
散照明をもたらす。

【００３７】 本発明を詳細に、本発明の好ましい実施の形態を特に参照しつつ記載してきた
が、変更および改良が、特許請求の範囲において画定される本発明の範囲から逸
脱せずに行われ得ることが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化する照明装置を含むコンベヤシステムの斜視図である。

【図２】 レンズおよびランプのための冷却システムを含む照明組立部の分解図である。

【図２Ｂ】 図２の照明組立部の内部の概略平面図である。

【図３】 照明組立部の部品、および、それらの部品とカメラとの関係を示す概略分解図
である。

【図４】 光源、および、撮像されている物品と光源との関係を示す概略上面図である。

【図５】 コンベヤシステムの一部の概略正面図であり、２つの照明組立部がコンベヤの
一方に示されている。

【図６】 本発明と共に用いるためのフレネルレンズの正面図である。

【図７】 フレネルレンズの反射機能を示す、照明組立部の一部の拡大概略側面図である
。

【図８】 別の光指向装置を組み込んだ本発明の別の実施の形態の概略正面図である。

【図９】 図８の光指向装置および光源の詳細な線図である。

【図１０】 鉛直ランプフィラメントと共に用いるための別のリフレクタの概略図である。

【図１１】 傾斜したランプを補償するように構成された別の円錐状リフレクタの概略図で
ある。

【図１２】 本発明の別の実施の形態におけるさらなる照明組立部の位置を示す斜視図であ
る。

【図１３】 図１２の実施の形態の側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エスリンガー、 ロバート エイチ． アメリカ合衆国 コネチカット州 06897 ウィルトン リンデン ツリー ロード 157 (72)発明者 ブラジンスキー、 マーク ビー． アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01106 ロングメドー ヤーマス ストリ ート 142 (72)発明者 ヘス、 ウィリアム ディー． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 12514 クリントン コーナーズ トレストル レーン 377 (72)発明者 グルーグ、 ピーター アール． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10990 ワーウィック ウェズリー ヒル レー ン 42 Ｆターム(参考） 2G051 AA90 AB02 BA01 BB01 BB07 BB09 BB11 BB20 CA04 CB01 5B047 AA11 BA01 BC05 BC12 5B072 AA02 CC13 CC24 CC34 LL07 LL11

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラの下で物品をコンベヤ上で移動方向に運ぶためのシス
   テムにおいて、前記物品の上面を照明するための装置が、 前記コンベヤの側方に配置された細長い光源であって、前記光源の長手方向の
   軸が水平面からある角度を形成しており、かつ、ランプと、前記光源から光を前
   記コンベヤ上の物品に向けて反射させるために配置された細長いリフレクタとを
   含む光源と、 前記光源と前記コンベヤの間に配置された光指向装置であって、前記光源から
   の光を受け、かつ、その光を前記コンベヤ上の物品に向けて、前記カメラの光軸
   から４０度以上の角度で方向付ける光指向装置と、 前記物品を照明する光を、前記光指向装置を通過する光に限定するために配置
   されたバリアとを含むシステム。
2. 【請求項２】 前記光源の長手方向の軸が前記移動路に対してほぼ垂直であ
   る請求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】 前記リフレクタが楕円形の面であり、かつ、前記ランプが、
   前記細長いリフレクタの焦点軸に沿って配置された細長いランプである請求項１
   に記載のシステム。
4. 【請求項４】 前記細長いリフレクタの第２の焦点軸が、前記コンベヤより
   下のある距離に存在する請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 前記光指向装置がフレネルレンズを含む請求項１に記載のシ
   ステム。
6. 【請求項６】 前記フレネルレンズが、前記ランプから前記フレネルレンズ
   の焦点距離の約１／４〜１／２倍の距離に配置されている請求項５に記載のシス
   テム。
7. 【請求項７】 前記フレネルレンズの光軸が前記リフレクタの対称軸からず
   れている請求項６に記載のシステム。
8. 【請求項８】 前記フレネルレンズの光軸が前記リフレクタの対称軸から、
   前記ランプの長さの約０．５倍〜１倍の距離だけずれている請求項７に記載のシ
   ステム。
9. 【請求項９】 前記フレネルレンズが、前記コンベヤの中心軸から、前記フ
   レネルレンズの焦点距離の１倍〜２倍とほぼ等しい距離に配置されている請求項
   ８に記載のシステム。
10. 【請求項１０】 前記フレネルレンズが前記リフレクタの対称軸から、前記
    コンベヤからより遠い位置にずれている請求項７に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記組み立てられた光源およびフレネルレンズが第１の照
    明組立部を含み、さらに、前記コンベヤの側方の、前記第１照明組立部より上に
    配置された第２の照明組立部を含む請求項１０に記載のシステム。
12. 【請求項１２】 さらに、前記第１照明組立部および第２照明組立部から前
    記コンベヤを横切る位置に上下に配置された第３の照明組立部および第４の照明
    組立部を含む請求項１１に記載のシステム。
13. 【請求項１３】 前記組み立てられた光源およびフレネルレンズが第１の照
    明組立部を含み、さらに、前記コンベヤの側方の、前記第１照明組立部より上に
    配置された第２の照明組立部を含む請求項１に記載のシステム。
14. 【請求項１４】 さらに、前記第１照明組立部および第２照明組立部から前
    記コンベヤを横切る位置に上下に配置された第３の照明組立部および第４の照明
    組立部を含む請求項１３に記載のシステム。
15. 【請求項１５】 前記組み立てられた光源およびフレネルレンズが第１の照
    明組立部を含み、さらに、前記第１照明組立部から前記コンベヤを横切る位置に
    配置された第２の照明組立部を含む請求項１に記載のシステム。
16. 【請求項１６】 前記ランプ、リフレクタ、光指向装置およびバリアが、前
    記物品が前記コンベヤの側方から照明され、前記光指向装置から出て行く光の本
    質的に全てが前記カメラの光軸から４５度以上の角度に位置合わせされ、かつ、
    前記光源からの光の、前記物品からの鏡反射を本質的に含まない拡散反射が前記
    カメラに到達するように、選択され、組み立てられ、かつ方向付けられた請求項
    １に記載のシステム。
17. 【請求項１７】 前記光指向装置により方向付けられる前記光が、照明され
    たストリップを、前記物品の上面に、前記移動方向を横切る方向に形成する請求
    項１に記載のシステム。
18. 【請求項１８】 前記光指向装置が複数のプレートの組を含み、前記複数の
    プレートは、ランプの、リフレクタに対向した物品側に配置されて、フィラメン
    ト軸に対して垂直の、リフレクタを横切る細いスロットを形成し、前記カメラに
    対して鏡面反射するであろう光を受けるように配置された前記プレートの一部が
    光を拡散させる面である請求項１に記載のシステム。
19. 【請求項１９】 カメラにより撮像されている物品の面を照明するための装
    置であって、 前記物品の側方に配置された細長い光源であって、前記光源から光を前記物品
    に向けさせ、前記光源の長手方向の軸が前記面とある角度を形成する光源と、 前記光源と前記物品の間に、前記光源からの光を受け、かつその光を前記物品
    に向けて、前記カメラの光軸から４０度以上の角度で方向付けるように配置され
    たフレネルレンズとを含み、 前記光源が、前記フレネルレンズに対して、フレネルレンズの焦点距離よりも
    近い距離に配置され、前記フレネルレンズの光軸が前記光源の対称軸からずれて
    いる装置。
20. 【請求項２０】 前記光源が細長いランプおよび細長いリフレクタを含み、
    前記フレネルレンズが前記ランプから、前記フレネルレンズの焦点距離の約１／
    ４〜約１／２倍の距離に配置されており、前記フレネルレンズの光軸が、前記リ
    フレクタの対称軸から、前記ランプの長さの約０．５倍〜１倍の距離だけずれて
    いる請求項１９に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記フレネルレンズが前記リフレクタの対称軸から、前記
    物品からより遠い位置にずれている請求項２０に記載の装置。
22. 【請求項２２】 カメラの下をコンベヤ上で移動方向に移動する物品を照明
    する方法であって、 前記コンベヤの側方から光のビームを前記物品に向けて下向きの角度に方向付
    けるステップと、 前記ビームを、光を前記カメラの光軸から４５度以上の角度に方向付け、かつ
    、前記物品の上面に、照明されたストリップを、前記移動方向を横切る方向に形
    成するようにコリメートすることとを含む方法。
23. 【請求項２３】 前記ビームをコリメートするステップが、前記ビームをフ
    レネルレンズによりコリメートすることを含む請求項２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】 カメラの下で移動方向に、コンベヤ上で物品を運ぶための
    システムにおいて、前記物品の上面を照明するための装置が、 前記コンベヤの側方に配置された細長い光源を含み、前記光源の長手方向の軸
    が水平面からある角度を形成し、 前記光源が、ランプと、前記光源からの光を前記コンベヤ上の物品に向けて反
    射させるために配置された細長いリフレクタとを含み、 前記リフレクタが円錐形状物の一部であり、前記ランプとほぼ共線上の第１の
    焦点軸と、前記コンベヤに近い第２のほぼ水平な焦点軸とを有するシステム。