JP2012004805A

JP2012004805A - 撮像装置

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Publication number: JP2012004805A
Application number: JP2010137390A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Takagi; 康之高木
Original assignee: YUKI GIKEN KK
Current assignee: YUKI GIKEN KK
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-16
Also published as: JP5658917B2

Abstract

【課題】ピントが合わせやすく、撮像漏れがなく、しかも、短時間で円筒の外部表面、又は、円筒形状の穴の内部表面を２次元的に撮像することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】この撮像装置１は、ラインカメラのように線ではなく、エリアカメラ３１の撮像面で面により反射光を捉えているので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラ３１の場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。従って、この撮像装置１を用いると、ラインカメラを用いた従来の撮像装置に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに円筒形状の穴の内部表面を二次元的に撮像することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、円筒の外部表面や、円筒状の穴の内部表面を二次元的に撮像する撮像装置に関する。

近年、円筒の外部表面や内部表面を検査するために、これらを撮像する装置として、ＣＣＤラインセンサカメラ（以下「ラインカメラ」という）を用いた撮像装置が用いられている。

この撮像装置は、ラインカメラを円筒の内部表面や外部表面に向けるとともに、円筒あるいはラインカメラを回転させて、円筒の外部表面や内部表面をラインカメラの撮像幅ごとに撮像し、これらをつなぎ合わせて、円筒の外部表面や内部表面を展開した平面画像を形成するものである。

この撮像装置を用いると、円筒の外部表面及び内部表面の様子を、二次元的に把握することができるので、検査者は、円筒の外部表面及び内部表面の傷や汚れを容易に把握することができる。

ところで、上述した撮像装置では、円筒の外部表面及び内部表面に線状光を当て、その反射光をラインカメラに入射させることで撮像が行われる。
しかし、従来の撮像装置は、ラインカメラの撮像幅は極めて狭いため（幅は４μｍ〜７μｍ）、線状光の反射光がラインカメラに入射するように、線状光の光源やラインカメラを配置することが困難であり、しかも、ピント合わせの際にラインカメラで撮像しても線しか移らないので、ピント合わせが困難であるという問題があった。

また、従来の撮像装置は、反射光がラインカメラに入射するように光源やラインカメラを設置しても、円筒あるいはラインカメラの回転によって円筒やラインカメラ等の位置がずれると反射光の光軸がラインカメラからはずれて、いわゆるハイライト部分がラインカメラに入力しなくなるので、反射光の受光量が小さくなり光量むらになるという問題もあった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに円筒の外部表面、又は、円筒形状の穴の内部表面を二次元的に撮像することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明である撮像装置は、エリアカメラと、円筒形状の穴の内部表面に線状光を当てる照光手段と、前記穴の内部表面で反射した前記線状光の反射光を前記エリアカメラに導く導光手段と、前記穴の内部表面に当てられた前記線状光が前記穴の円周方向に沿って移動するよう、前記エリアカメラ、前記照光手段、前記導光手段を回転させる第１回転手段と、前記導光手段で前記エリアカメラに向かう前記反射光の光軸を横切るように、前記エリアカメラの撮像面を移動させる移動手段と、前記第１回転手段の回転に同期させて前記移動手段により前記エリアカメラを移動することにより、前記穴の内部表面を二次元的に撮像する撮像制御手段と、を備えることを特徴とする。

この撮像装置は、ラインカメラのように線ではなく、エリアカメラの撮像面で面により反射光を捉えているので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラの場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。

従って、本発明の撮像装置を用いると、ラインカメラを用いた従来の撮像装置に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに円筒形状の穴の内部表面を二次元的に撮像することができる。

次に、請求項２に記載された発明である撮像装置は、エリアカメラと、円筒形状の穴の内部表面に線状光を当てる照光手段と、前記穴の内部表面で反射した前記線状光の反射光を前記エリアカメラに導く導光手段と、前記ワークを軸回転させる第２回転手段と、前記導光手段で前記エリアカメラに向かう前記反射光の光軸を横切るように、前記エリアカメラの撮像面を移動させる移動手段と、前記第２回転手段の回転に同期させて前記移動手段により前記エリアカメラを移動することにより、前記穴の内部表面を二次元的に撮像する撮像制御手段と、を備えることを特徴とする。

尚、請求項１，２の撮像装置において、照光手段は、光源が穴の外部に配置され、その光源の光を穴の内部表面に反射させるミラーを穴の内部に配置する構成としてもよい。
また、請求項１，２の撮像装置において、照光手段は、線状光を穴の中心軸に沿って穴の内部表面に当ててもよいが、中心軸に対して傾けて当ててもよい。

次に、請求項３に記載された撮像装置は、請求項２に記載の撮像装置において、前記照光手段は、前記線状光を照射する光源と、ハーフミラーと、前記光源から前記ハーフミラーを介して入射した前記線状光を前記穴の内部表面に反射する反射手段とを備え、前記導光手段は、前記反射手段と前記ハーフミラーとを備え、前記反射手段により前記反射光を前記ハーフミラーに向かって反射し、さらにハーフミラーで前記エリアカメラに反射することで、前記反射光を前記エリアカメラに導くことを特徴とする。

この請求項３記載の撮像装置のように、ハーフミラーを用いると、線状光をハーフミラーから穴の内部表面まで導くルートと、反射光をハーフミラーまで導くルートをまとめることができるので、撮像装置をコンパクト化することができる。

次に、請求項４に記載された撮像装置は、エリアカメラと、円筒又は円柱形状のワークの外部表面に線状光を当てる照光手段と、前記ワークを軸回転させる第３回転手段と、前記ワークの外部表面で反射した前記線状光の反射光の光軸を横切るように、前記エリアカメラの撮像面を移動させる移動手段と、前記第３回転手段による回転に同期させて、前記移動手段による前記エリアカメラを移動することにより、前記ワークの外部表面を二次元的に撮像する撮像制御手段と、を備えることを特徴とする。

この撮像装置は、ラインカメラのように線ではなく、エリアカメラの撮像面で面により反射光を捉えているので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラの場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので明るさが一定した均質な画像が得られる。

従って、本発明の撮像装置を用いると、ラインカメラを用いた従来の撮像装置に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずにワークの外部表面を二次元的に撮像することができる。

尚、照光手段は、線状光を穴の中心軸に沿ってワークの外部表面に当ててもよいが、中心軸に対して傾けて当ててもよい。

第１実施形態の撮像装置の説明図で、（ａ）は、撮像装置の全体構成図で、制御装置５０以外の構成については側面図で示し、（ｂ）は、制御装置５０以外の構成の平面図で示している。尚、（ａ）（ｂ）では、各構成の筐体を断面図で示し、（ａ）では、ワークと回転テーブルを一部透過図で示している。第１実施形態の撮像装置で実施される処理の概念図である。第１実施形態で実行される撮像の概念図である。第２実施形態の撮像装置の説明図で、（ａ）は、撮像装置の全体構成図で、制御装置１５０以外の構成については側面図で示し、（ｂ）は、制御装置１５０とステッピングモータ１４０以外の構成を（ａ）の矢印Ａの方向から見た側面図で示している。尚、（ａ）（ｂ）では、各構成の筐体と、固定台１１０、回転テーブル１１１、物１０９等については断面図で示している。第２実施形態の撮像装置の説明図で、ミラー１３３と、光源装置１３２が穴１０９ａに挿入された様子を平面図で示している第３実施形態の撮像装置の全体構成図で、制御装置２５０以外の構成については側面図で示したものである。尚、図６では、筐体については断面図で示している。第３実施形態の撮像装置の説明図で、（ａ）は、カメラユニット２３０の平面図で、（ｂ）は、ミラー２２５がワークα内に挿入された様子を示す平面図である。尚、（ａ）では、筐体については断面図で示している。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
［全体構造］
第１実施形態は、円筒状に形成されたワークを回転させてワークの外部表面を撮像する撮像装置１である。

この撮像装置１は、図１に示すように、ワークαを回転させる回転台１０と、回転台１０に載せられたワークαの外部表面に線状光を当てる光源装置２０と、ワークαで反射した線状光の反射光に基づいてワークの外部表面を撮像するカメラユニット３０と、回転台１０、光源装置２０、カメラユニット３０を制御する制御装置５０を備えている。

尚、図１では、光源装置２０から照射された光の光軸を二点鎖線で示し、光路全体を一点鎖線で示している。
［各部構造］
回転台１０は、回転テーブル１１と、この回転テーブル１１を回転させるステッピングモータ１２とを備えている。制御装置５０は、ステッピングモータ１２を制御することで、その制御に従った回転を回転テーブル１１にさせることができる。

ワークαは、回転テーブル１１の回転軸と、ワークαの中心軸とが一致するように回転テーブル１１に固定される。本実施形態では、回転テーブル１１上に凸部１１ａが形成されており、この凸部１１ａにワークαを嵌挿させることにより固定している。

光源装置２０は、１個のＬＥＤ２１と、細長いフレネルレンズ２２と、ＬＥＤ２１とフレネルレンズ２２を覆う筐体２３とを備えている。
光源装置２０は、フレネルレンズ２２が、回転台１０に載せられたワークαの中心軸に沿って配置されるようにワークαに対して配置される。また、光源装置２０は、ＬＥＤ２１から照射された光が、ワークαの外部表面上でワークαの中心軸に沿った直線状の線状光となって当たるように、フレネルレンズ２２で屈折させてワークαに導くことができるよう配置される。

筐体２３は、フレネルレンズ２２からワークαに向かう部分が先細状に形成された絞り２３ａを有し、この絞り２３ａの先端であってワークαに対向する部分には、ワークαの中心軸に沿った細長い穴部が形成されている。そのため、ワークαには、筐体２３で絞られた光のみが当たることとなる。

カメラユニット３０は、ＣＣＤカメラからなるエリアカメラ３１と、レンズ３２と、エリアカメラ３１を移動可能に固定する送りネジ３３と、この送りネジ３３を介してエリアカメラ３１を移動させるステッピングモータ３４とを備えている。

エリアカメラ３１は、ＣＣＤの撮像面がレンズ３２の光軸に対して垂直、かつ、レンズ３２の光軸を撮像面が垂直に横切るように移動可能（矢印γ）に送りネジ３３により移動可能に固定されている。

本実施形態では、カメラユニット３０は、レンズ３２の光軸と反射光の光軸とが一致し、エリアカメラ３１の撮像面が、ワークαの中心軸に対して垂直に移動（矢印γ）するよう設置される。

制御装置５０は、モータドライバ５１，５２と、画像取込ボード５３、パルス発生ボード５４を備えたパーソナルコンピュータ５５（以下「パソコン５５」と、モニタ５６とを備えている。

モータドライバ５１，５２は、それぞれステッピングモータ３４，１２のドライバで、パソコン５５で行われる処理によりパルス発生ボード５４から発生される制御用のパルスを各ステッピングモータ３４，１２制御用の信号として、各ステッピングモータ３４，１２に送信するための装置である。

画像取込ボード５３は、エリアカメラ３１を制御するとともに、エリアカメラ３１で撮像した画像をパソコン５５に取り込むためのボードである。
尚、図示していないが、制御装置５０は、光源装置２０とも接続されていて光源装置２０の点灯制御を行っている。

［撮像制御］
次に、撮像制御について図２に基づいて説明する。
この撮像制御は制御装置５０において実施される。

尚、図２では、ワークαで反射した線状光の反射光の光軸を一点鎖線で示している。
本実施形態の撮像装置１では、この撮像制御が始まる前に、エリアカメラ３１及びワークαは、加速に必要な距離分回転または移動した待機位置に待機している。

（１）本実施形態の撮像装置１でワークαの撮像を開始する場合、制御装置５０はまず、ステッピングモータ１２，３４を制御し、待機位置に移動または回転しているワークα及びエリアカメラ３１を加速する。

（２）次に、制御装置５０は、ワークαが撮像開始点（図２では黒丸で示している）に達し、エリアカメラ３１の撮像面の長手方向の一端が反射光の光軸に達したら、エリアカメラ３１を制御して撮像を開始させる（シャッターを開く）。

（３）その後、制御装置５０は、ワークαとエリアカメラ３１が等速で回転または移動するようステッピングモータ１２，３４を制御する。
本実施形態の撮像装置１では、ワークαが１回転する時間と、エリアカメラ３１の撮像面が、反射光の光軸を横切る時間と、エリアカメラ３１のシャッター時間がほぼ等しくなるように設定されている。

制御装置５０は、この設定に従って、ワークαとエリアカメラ３１が回転または移動するよう、ステッピングモータ１２，３４を制御する。
（４）次に、制御装置５０は、ワークαの撮像終了点（撮像開始点に同じ）、及び、エリアカメラ３１の撮像面の長手方向の他端が反射光の光軸に達したら、エリアカメラ３１を制御して撮像を停止させる（シャッターを閉じる）。

（５）また、制御装置５０は、ステッピングモータ１２，３３を制御し、ワークαとエリアカメラ３１を減速して停止させる。
そして、この撮像制御が終了すると、制御装置５０は、エリアカメラ３１から画像情報を取得して、その画像情報を図示しないＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に記憶するとともに、この画像情報に基づいた画像をモニタ５６に表示する。

［本実施形態の撮像装置１の特徴的な作用効果］
以上説明した本実施形態の撮像装置１を用いると、以下のような作用効果がある。
この撮像装置１は、ラインカメラのように線ではなく、エリアカメラ３１の撮像面で面により反射光を捉えているので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラ３１の場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。

また、この撮像装置１は、エリアカメラ３１の撮像面で、線状光を線ではなく、一定の幅のある光として捉えることができるので、図３に示すように、その幅のある線状光１〜
４の一部を重ねながら、撮像することができる。

従って、本実施形態の撮像装置１を用いると、ラインカメラを用いた従来の撮像装置に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずにワークαの外部表面を二次元的に撮像することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、円筒状に形成された穴の内部表面をエリアカメラを回転させて撮像する撮像装置１００である。

［全体構造］
この撮像装置１００は、図４に示すように、円筒状に形成された撮像対象の穴１０９ａが形成された物１０９の直上に配置された平板状の固定台１１０と、この固定台１１０に設置されたカメラユニット１２０、ミラーユニット１３０、及び、ステッピングモータ１４０と、撮像装置１００全体を制御する制御装置１５０を備えている。

［各部構造］
固定台１１０には、穴１０９ａの中心軸と同軸の穴が形成され、この固定台１１０の上面には、穴１０９ａの中心軸と同軸の回転軸回りに回転する回転テーブル１１１を備えている。

この回転テーブル１１１の中心には、この回転テーブル１１１の回転軸と同軸の円形状の穴が設けられ、この穴には、後述するカメラユニット１２０の円筒状に形成された鏡筒１２６が、鏡筒１２６の中心軸と回転テーブル１１１の回転軸とが一致するように挿入され、カメラユニット１２０は、この挿入がなされた状態で回転テーブル１１１の上面に固定される。また、この回転テーブル１１１は、ステッピングモータ１４０に接続され、ステッピングモータ１４０より、その回転軸周りに回転する。

カメラユニット１２０は、直方体状に形成された筐体１２５と、この筐体１２５の一面から突設する鏡筒１２６を備え、筐体１２５内には、ＣＣＤカメラからなるエリアカメラ１２１と、エリアカメラを移動可能に固定する送りネジ１２２と、ステッピングモータ１２３とが備えられている。また、鏡筒１２６内には、レンズ１２４が備えられ、このレンズ１２４は、その光軸が鏡筒１２６の中心軸と同軸となるように鏡筒１２６内に固定されている。

エリアカメラ１２１は、ＣＣＤの撮像面がレンズ１２４の光軸に対して垂直、かつ、レンズ１２４の光軸を撮像面が垂直に横切るように移動可能に送りネジ１２２により移動可能に固定されている。

本実施形態では、カメラユニット１２０は、レンズ１２４の光軸と反射光の光軸とが一致し、エリアカメラ１２１の撮像面が、ミラー１３３の長手方向に対して垂直に移動するよう設置される（矢印γ）。

ミラーユニット１３０は、筐体１３１が回転テーブル１１１の下面から下方に向かって延設されるとともに、その先端が穴１０９ａ内に挿入され、ミラーユニット１３０の筐体１３１の先端には、光源装置１３２と、レンズ１２４の直下に配置されるミラー１３３とが備えられている。

光源装置１３２は、穴１０９ａの中心軸に沿って配置されるとともに、出光方向とは逆方向に中央が凹んだ弓なりな形状に配置された複数のＬＥＤ１３２ａと、これらＬＥＤ１３２ａの出光方向に配置され、ＬＥＤ１３２ａの並びに沿った形状に形成された拡散板１３２ｂを備えている。この拡散板１３２ｂは、穴１０９ａの内部壁面に当たる光が、穴１０９ａの中心軸に沿った線状光となるよう、各ＬＥＤ１３２ａからの光を拡散するものである。

この光源装置１３２は、ＬＥＤ１３２ａを点灯すると、穴１０９ａの中心軸に垂直な光軸となる線状光を出射して、穴１０９ａの内部表面に対し、穴１０９ａの中心軸に沿った線状光を当てることができるよう配置される。

尚、ＬＥＤ１３２ａの配置曲率は、線状光の反射光がレンズ１２４に入射したとき、１点に結像されるような曲率になるよう調整されている。
ミラー１３３は、細長い形状に形成され、レンズ１２４の光軸に沿って線状光の反射光をレンズ１２４に反射できるよう、穴１０９ａの中心軸に対して、約４５度傾けて配置される。

また、光源装置１３２とミラー１３３は、図５に示すように、穴１０９ａの中心軸と線上光を当てる位置とを結ぶ垂線に対し、光源装置１３２からの入射角度と、ミラー１３３への反射角度が等しくなる位置に配置されている。

ステッピングモータ１４０は、図４に示すように、固定台１１０の上面に設置され、回転テーブル１１１を回転させ、この回転テーブル１１１を回転させることでカメラユニット１２０とミラーユニット１３０とを回転させる。

制御装置１５０は、モータドライバ１５１，１５２と、画像取込ボード１５３、パルス発生ボード１５４を備えたパーソナルコンピュータ１５５（以下「パソコン１５５」と、モニタ１５６とを備えている。

モータドライバ１５１，１５２は、それぞれステッピングモータ１２３，１４０のドライバで、パソコン１５５で行われる処理によりパルス発生ボード１５４から発生される制御用のパルスを各ステッピングモータ１２３，１４０制御用の信号として、各ステッピングモータ１２３，１４０に送信するための装置である。

画像取込ボード１５３は、エリアカメラ１２１を制御するとともに、エリアカメラ１２１で撮像した画像をパソコン１５５に取り込むためのボードである。
尚、図示していないが、制御装置１５０は、光源装置１３２とも接続されていて光源装置１３２を点灯する制御を行っている。

［撮像制御］
次に、撮像制御について説明する。
原理的には、第１実施形態の撮像装置と同様の撮像を行う。

以下では、第１実施形態の場合と異なる点について説明する。
この撮像制御は制御装置１５０において実施される。
本実施形態の撮像装置１では、この撮像制御が始まる前に、エリアカメラ１２１と、カメラユニット１２０及びミラーユニット１３０は、加速に必要な距離分回転または移動した待機位置に待機している。

（１）本実施形態の撮像装置１で穴１０９ａの内部表面を撮像する場合、制御装置５０は、ステッピングモータ１４０を制御し、カメラユニット１２０及びミラーユニット１３０を待機位置から加速して回転させ、また、ステッピングモータ１２３を制御し、回転するカメラユニット１２０の中でエリアカメラ１２１を待機位置から加速して移動させる。

（２）次に、制御装置１５０は、ミラー１３３が撮像開始点に達し、エリアカメラ１２１の撮像面の一端が反射光の光軸に達したら、エリアカメラ１２１を制御して撮像を開始させる（シャッターを開く）。

（３）その後、制御装置１５０は、エリアカメラ１２１の移動と、カメラユニット１２０及びミラーユニット１３０の回転が等速で行われるようステッピングモータ１２３，１４０を制御する。

本実施形態の撮像装置１００では、カメラユニット１２０及びミラーユニット１３０が１回転する時間と、エリアカメラ１２１の撮像面が、反射光の光軸を横切る時間と、エリアカメラ１２１のシャッター時間が等しくなるように設定されている。

（４）次に、制御装置１５０は、ミラー１３３が撮像終了点（撮像開始点に同じ）に達し、また、エリアカメラ１２１の撮像面の他端が反射光の光軸に達したら、エリアカメラ１２１を制御して撮像を停止させる（シャッターを閉じる）。

（５）また、制御装置５０は、ステッピングモータ１２３，１４０を制御して、エリアカメラ１２１と、カメラユニット１２０及びミラーユニット１３０を減速して停止させる。

そして、この撮像制御が終了すると、制御装置１５０は、エリアカメラ１２１から画像情報を取得して、その画像情報を図示しないＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に記憶するとともに、この画像情報に基づいた画像をモニタ１５６に表示する。

［本実施形態の撮像装置１００の特徴的な作用効果］
以上説明した本実施形態の撮像装置１００を用いると、以下のような作用効果がある。
本実施形態の撮像装置１００は、従来の撮像装置のように線で反射光を捉えるのではなく、エリアカメラ１２１の撮像面によって面で反射光を捉えるので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラ１２１の場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。

また、この撮像装置１００は、エリアカメラ１２１の撮像面で、線状光を線ではなく、一定の幅のある光として捉えることができるので、図３に示すように、その幅のある線状光１〜４の一部を重ねながら、撮像することができる。

従って、本実施形態の撮像装置１００を用いると、ラインカメラを用いた従来の撮像装置に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに穴１０９ａの内部表面を二次元的に撮像することができる。

（第３実施形態）
［全体構造］
第３実施形態は、円筒状に形成されたワークを回転させてワークの内部表面を撮像する撮像装置２００である。

この撮像装置２００は、図６に示すように、ワークαを回転させる回転台２１０と、ワークαの内部表面に線状光を当てる光源装置２２０と、ワークαの内部表面で反射した線状光の反射光に基づいてワークの内部表面を撮像するカメラユニット２３０と、回転台２１０、光源装置２２０、カメラユニット２３０を制御する制御装置２５０を備えている。

［各部構造］
回転台２１０は、回転テーブル２１１と、この回転テーブル２１１を回転させるステッピングモータ２１２とを備えている。制御装置２５０は、ステッピングモータ２１２を制御することで、その制御に従った回転を回転テーブル２１１にさせることができる。

ワークαは、回転テーブル２１１の回転軸と、ワークαの中心軸とが一致するように回転テーブル２１１に固定される。本実施形態では、回転テーブル２１１上に凸部が形成されており、この凸部にワークαを嵌挿させることにより固定している。

光源装置２２０は、１個のＬＥＤ２２１と、このＬＥＤ２２１の直下に配置された細長いフレネルレンズ２２２と、このフレネルレンズ２２２の直下に配置されるとともに、ワークα内に挿入され、ワークαの中心軸に対して図７中の時計回りに４５度傾けてワークαの中央に配置された細長いハーフミラー２２４と、このハーフミラー２２４の直下に配置されるとともに、ワークα内に挿入され、ワークαの中心軸に対して反時計回りに４５度傾けてワークαの中央(図７（ｂ）参照)に配置された細長いミラー２２５とを備えている。

そしてこの光源装置２０を構成する各部材２２１〜２２５は、ＬＥＤ２２１から照射された光をミラー２２５で反射して、ワークαの内部表面に向かって照射する方向と、ミラー２２５から入射した光をカメラユニット２３０に向かって反射する方向とに、図示しない穴部が設けられた筐体２２６に収納されている。

この光源装置２２０では、ＬＥＤ２２１を点灯させると、フレネルレンズ２２２が帯状の光を下方に向かって照射する。すると、この光は、ハーフミラー２２４を透過してミラー２２５で反射され、ワークαの内部表面に、ワークαの中心軸に平行な線状光を照射する。

そして、ワークαの内部表面で反射した線状光の反射光はミラー２２５でハーフミラー２２４に向かって反射され、ハーフミラー２２４はその反射光をさらに、カメラユニット２３０に向かって反射する。

カメラユニット２３０は、ＣＣＤカメラからなるエリアカメラ２３１と、レンズ２３２と、エリアカメラ２３１を移動可能に固定する送りネジ２３３（図７（ａ）参照）と、この送りネジ２３３を介してエリアカメラ２３１を移動させるステッピングモータ２３４とを備えている。

エリアカメラ２３１は、ＣＣＤの撮像面がレンズ２３２の光軸に対して垂直、かつ、レンズ２３２の光軸を撮像面が垂直に横切るように移動可能に送りネジ２３３により移動可能に固定されている。

本実施形態では、カメラユニット２３０は、レンズ２３２の光軸と、ハーフミラー２２４から送られてくる反射光の光軸とが一致し、エリアカメラ３１の撮像面が、ハーフミラー２２４の長手方向に対して垂直に移動するよう設置される。

制御装置２５０は、モータドライバ２５１，２５２と、画像取込ボード２５３、パルス発生ボード２５４を備えたパーソナルコンピュータ２５５（以下「パソコン２５５」と、モニタ２５６とを備えている。

モータドライバ２５１，２５２は、それぞれステッピングモータ２３４，２１２のドライバで、パソコン２５５で行われる処理によりパルス発生ボード２５４から発生される制御用のパルスを各ステッピングモータ２３４，２１２制御用の信号として、各ステッピングモータ２３４，２１２に送信するための装置である。

画像取込ボード２５３は、エリアカメラ２３１を制御するとともに、エリアカメラ２３１で撮像した画像をパソコン２５５に取り込むためのボードである。
尚、図示していないが、制御装置２５０は、光源装置２１０とも接続されていて光源装置２１０のＬＥＤ２２１の点灯制御を行っている。

［撮像制御］
次に、撮像制御について説明する。
ただし、原理的には第１実施形態の撮像制御と同じなので、以下では異なる点のみ説明する。

本実施形態の撮像装置２００では、ワークαが１回転する時間と、エリアカメラ２３１の撮像面が、反射光の光軸を横切る時間と、エリアカメラ２３１のシャッター時間が等しくなるように設定されている。

また、エリアカメラ２３１及びワークαは、撮像開始位置より、後述する加速区間分、反射光の光軸から離れた待機位置に移動または回転させておく。
（１）本実施形態の撮像装置２００で撮像を開始する場合、制御装置２５０はまず、ステッピングモータ２１２，２３４を制御し、待機位置に移動または回転しているワークα及びエリアカメラ２３１を加速する。

（２）次に、制御装置２５０は、ワークαが撮像開始点に達し、エリアカメラ２３１の撮像面の長手方向の一端が反射光の光軸に達したら、エリアカメラ２３１を制御して撮像を開始させる（シャッターを開く）。

（３）その後、制御装置２５０は、ワークαとエリアカメラ２３１が等速で回転または移動するようステッピングモータ２１２，２３４を制御する。
本実施形態の撮像装置１では、ワークαが１回転する時間と、エリアカメラ２３１の撮像面が、反射光の光軸を横切る時間と、エリアカメラ２３１のシャッター時間が等しくなるように設定されている。

制御装置２５０は、この設定に従って、ワークαとエリアカメラ２３１が回転または移動するよう、ステッピングモータ２１２，２３４を制御する。
（４）次に、制御装置２５０は、ワークαの撮像終了点（撮像開始点に同じ）、及び、エリアカメラ２３１の撮像面の長手方向の他端が反射光の光軸に達したら、エリアカメラ２３１を制御して撮像を停止させる（シャッターを閉じる）。

（５）また、制御装置５０は、ステッピングモータ２１２，２３４を制御し、ワークαとエリアカメラ２３１を減速して停止させる。
そして、この撮像制御が終了すると、制御装置２５０は、エリアカメラ２３１から画像情報を取得して、図示しないＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に記憶するとともに、モニタ２５６に表示する。

［本実施形態の撮像装置２００の特徴的な作用効果］
以上説明した本実施形態の撮像装置２００を用いると、以下のような作用効果がある。
本実施形態の撮像装置２００は、従来の撮像装置のように線で反射光を捉えるのではなく、エリアカメラ２３１の撮像面によって面で反射光を捉えるので、ピントが合わせやすく、しかも、エリアカメラ２３１の場合、一定の幅で画像を取り込むことで、ハイライト部分が若干移動しても確実にハイライト部分を受光できるので、明るさが一定した均質な画像が得られる。

また、この撮像装置２００は、エリアカメラ２３１の撮像面で、線状光を線ではなく、一定の幅のある光として捉えることができるので、図３に示すように、その幅のある線状光１〜４の一部を重ねながら、撮像することができる。

従って、本実施形態の撮像装置２００を用いると、ラインカメラを用いた従来の撮像装置に比べて、ピントが合わせやすく、しかも、光量むらを発生させずに、ワークαの外部表面を二次元的に撮像することができる。

（対応関係）
特許請求の範囲に記載された照光手段は、上述の実施形態に示された光源装置２０、１３２、２２０に相当する。また、導光手段は、上述の実施形態に示されたレンズ３２、１２４、２３２に相当する。

請求項１に記載された第１回転手段は、回転テーブル１１１、ステッピングモータ１４０に相当する。移動手段は、送りネジ１２２、ステッピングモータ１２３に相当する。撮像制御手段は制御装置１５０に相当する。

請求項２に記載された第２回転手段は回転台２１０に相当し、移動手段は送りネジ２３３、ステッピングモータ２３４に相当する。撮像制御手段は制御装置２５０に相当する。
請求項３に記載された光源はＬＥＤ２２１に相当する。

請求項４に記載された第３回転手段は回転台１０に相当し、移動手段は送りネジ３３、ステッピングモータ３４に相当する。撮像制御手段は制御装置５０に相当する
尚、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１…撮像装置、１０…回転台、１１…回転テーブル、１２…ステッピングモータ、２０…光源装置、２２…フレネルレンズ、２３…筐体、３０…カメラユニット、３１…エリアカメラ、３２…凸レンズ、３３…送りネジ、３４…ステッピングモータ、５０…制御装置、５１…モータドライバ、５３…パソコン、５３…画像取込ボード、５４…パルス発生ボード、５５…パーソナルコンピュータ（パソコン）、５６…モニタ、１００…撮像装置、１０９ａ…穴、１１０…固定台、１１０ａ…上面、１１１…回転テーブル、１２０…カメラユニット、１２１…エリアカメラ、１２２…送りネジ、１２３…ステッピングモータ、１２４…凸レンズ、１２５…筐体、１２６…鏡筒、１３０…ミラーユニット、１３１…筐体、１３２…光源装置、１３２ｂ…拡散板、１３３…ミラー、１４０…ステッピングモータ、１５０…制御装置、１５１…モータドライバ、１５３…画像取込ボード、１５４…パルス発生ボード、１５５…パーソナルコンピュータ（パソコン）、１５６…モニタ、２００…撮像装置、２１０…回転台、２１０…光源装置、２１１…回転テーブル、２１２…ステッピングモータ、２２０…光源装置、２２２…フレネルレンズ、２２４…ハーフミラー、２２５…ミラー、２２６…筐体、２３０…カメラユニット、２３１…エリアカメラ、２３２…凸レンズ、２３３…送りネジ、２３４…ステッピングモータ、２５０…制御装置、２５１…モータドライバ、２５２…モータドライバ、２５３…画像取込ボード、２５４…パルス発生ボード、２５５…パーソナルコンピュータ（パソコン）、２５６…モニタ、α…ワーク。

Claims

エリアカメラと、
円筒形状の穴の内部表面に線状光を当てる照光手段と、
前記穴の内部表面で反射した前記線状光の反射光を前記エリアカメラに導く導光手段と、
前記穴の内部表面に当てられた前記線状光が前記穴の円周方向に沿って移動するよう、前記エリアカメラ、前記照光手段、前記導光手段を回転させる第１回転手段と、
前記導光手段で前記エリアカメラに向かう前記反射光の光軸を横切るように、前記エリアカメラの撮像面を移動させる移動手段と、
前記第１回転手段の回転に同期させて前記移動手段により前記エリアカメラを移動することにより、前記穴の内部表面を二次元的に撮像する撮像制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
エリアカメラと、
円筒形状の穴の内部表面に線状光を当てる照光手段と、
前記穴の内部表面で反射した前記線状光の反射光を前記エリアカメラに導く導光手段と、
前記ワークを軸回転させる第２回転手段と、
前記導光手段で前記エリアカメラに向かう前記反射光の光軸を横切るように、前記エリアカメラの撮像面を移動させる移動手段と、
前記第２回転手段の回転に同期させて前記移動手段により前記エリアカメラを移動することにより、前記穴の内部表面を二次元的に撮像する撮像制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
請求項２に記載の撮像装置において、
前記照光手段は、
前記線状光を照射する光源と、
ハーフミラーと、
前記光源から前記ハーフミラーを介して入射した前記線状光を前記穴の内部表面に反射する反射手段と
を備え、
前記導光手段は、
前記反射手段と前記ハーフミラーとを備え、
前記反射手段により前記反射光を前記ハーフミラーに向かって反射し、さらにハーフミラーで前記エリアカメラに反射することで、前記反射光を前記エリアカメラに導くことを特徴とする撮像装置。
エリアカメラと、
円筒又は円柱形状のワークの外部表面に線状光を当てる照光手段と、
前記ワークを軸回転させる第３回転手段と、
前記ワークの外部表面で反射した前記線状光の反射光の光軸を横切るように、前記エリアカメラの撮像面を移動させる移動手段と、
前記第３回転手段による回転に同期させて、前記移動手段による前記エリアカメラを移動することにより、前記ワークの外部表面を二次元的に撮像する撮像制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。