JP2013113858A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus which allows the whole area of an imaging visual field to be uniformly illuminated with a relatively small number of light sources.SOLUTION: An illumination unit 8 includes a lens body 22, a reflector body 24, and a substrate 10c mounted with a plurality of LEDs 26. The lens body 22 has a first surface 22a on the side of the substrate 10c, on which a toroidal lens 28 is arranged corresponding to each of the LEDs 26. The LED 26 has an optical axis LA which is offset outward in the radial direction relative to the center of the toroidal lens 28. The illumination light emitted from the toroidal lens 28 is formed in a rectangular illumination range La defined by a proximal imaging visual field region Ss1 and a distal imaging visual field region Ss2 with an effective working distance WD. The light emitted from each of the illumination unit 8 has a rectangular illumination range La defined by a side which is one of the proximal imaging visual field region Ss1 distal from the LED 26 and a side which is one of the distal imaging visual field region Ss2 proximal to the LED 26.

Description

本発明は撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus.

照明用の光源を備えた撮像装置が知られている。特許文献1は、視覚センサに関し、それまで別体であったカメラとLED照明器具とを一体化することを提案している。特許文献2は、カメラのレンズホルダの前端にLED基板を配置し、このLED基板に数多くのLEDを配置した撮像装置を開示している。この種の撮像装置は例えば工場設備のFAセンサとして用いられている。例えばベルトコンベアで次々と流れてくる検査対象物(ワーク)を検査するのに撮像装置が用いられる。   An imaging device including a light source for illumination is known. Patent Document 1 relates to a visual sensor, and proposes to integrate a camera and an LED lighting apparatus, which have been separated until then. Patent Document 2 discloses an imaging apparatus in which an LED substrate is disposed at the front end of a lens holder of a camera, and a number of LEDs are disposed on the LED substrate. This type of imaging apparatus is used as an FA sensor for factory equipment, for example. For example, an imaging device is used to inspect inspection objects (workpieces) that flow one after another on a belt conveyor.

撮像装置は、撮像視野内でパターンサーチ等によってワークの検出を行うのが一般的であり、そして、このワークの検出位置は時々刻々と変化することから、撮像視野領域の中心部分だけでなく撮像視野領域の全域を十分な光量で且つ均一に照明することが求められる。   In general, an imaging device detects a workpiece by pattern search or the like within an imaging field, and since the detection position of the workpiece changes every moment, not only the central portion of the imaging field region but also imaging. It is required to uniformly illuminate the entire field of view with a sufficient amount of light.

上記の特許文献2の図8、図17、図18から最も良く分かるように、撮像装置に設置したLED基板には数多くのLEDが設置されている。この数多くのLEDの各々の光が撮像視野領域で互いにオーバーラップすることで撮像視野領域の全域を均一に照明することができる。   As best understood from FIGS. 8, 17, and 18 of Patent Document 2 above, a number of LEDs are installed on the LED substrate installed in the imaging apparatus. The light of each of the many LEDs overlaps with each other in the imaging visual field region, so that the entire imaging visual field region can be illuminated uniformly.

特開平10−320538号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-320538 特開2007−214682号公報JP 2007-214682 A

LEDを数多く設置すれば、それだけコストアップ要因になるのは言うまでもない。このことから、少ない数のLEDで撮像視野領域の全域を均一に照明することが技術的課題として浮上する。これに対して、個々のLEDの前方に拡散板を配置することが考えられるが、拡散板は光透過率が低いため、撮像視野領域での光量が減少するという問題が発生する。   Needless to say, if many LEDs are installed, the cost increases accordingly. For this reason, it is a technical problem to uniformly illuminate the entire imaging visual field region with a small number of LEDs. On the other hand, although it is possible to arrange | position a diffuser plate ahead of each LED, since the diffuser plate has low light transmittance, the problem that the light quantity in an imaging visual field area | region reduces occurs.

本発明の目的は、比較的数の少ない光源であっても撮像視野領域の全域を均一に照明しながら撮像できる撮像装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can capture an image while uniformly illuminating the entire imaging field area even with a relatively small number of light sources.

上記の技術的課題は、本発明の第1の観点によれば、
カメラとレンズとを含む撮像部の周囲に照明用の複数の光源を備えた撮像装置であって、
該光源の前方に位置決めされた照明用レンズ本体とリフレクタとの組立体を有し、
前記組立体は、各光源が発した光を成形して前記撮像装置の矩形の撮像視野領域とほぼ同じ矩形の照明領域を形成する照明成形部を有し、
該照明成形部は、各光源が発した光を前記撮像装置の有効ワーキングディスタンスの近位の撮像視野領域の前記光源から遠い一辺と、遠位の撮像視野領域の前記光源に近い一辺とで規定される矩形の照明範囲を形成することを特徴とする撮像装置を提供することにより達成される。
The above technical problem is, according to the first aspect of the present invention,
An imaging device including a plurality of light sources for illumination around an imaging unit including a camera and a lens,
An assembly of an illumination lens body and a reflector positioned in front of the light source;
The assembly includes an illumination molding unit that molds light emitted from each light source to form a rectangular illumination region that is substantially the same as the rectangular imaging field of view of the imaging device;
The illumination shaping unit defines light emitted from each light source by one side far from the light source in the imaging field region proximal to the effective working distance of the imaging device and one side near the light source in the distal imaging field region. This is achieved by providing an imaging device characterized by forming a rectangular illumination range.

第1の観点の発明によれば、複数の光源の各々の照明範囲が、撮像装置の有効ワーキングディスタンスの近位及び遠位の撮像視野領域の全域を網羅し、また、これに対応する矩形の形状に規定されることから、各光源の光の無駄を省きながら撮像視野領域を均一に照明することができる。   According to the invention of the first aspect, the illumination range of each of the plurality of light sources covers the entire region of the imaging visual field proximal and distal of the effective working distance of the imaging device, and the corresponding rectangular shape. Since the shape is defined, it is possible to uniformly illuminate the imaging visual field region while eliminating waste of light from each light source.

上記の技術的課題は、本発明の第2の観点によれば、
検査対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像部の周囲に配置され検査対象物を照明するための複数の光源と、を備え、
前記撮像部から前記撮像部の光軸方向に第1の所定距離だけ離間した位置に、前記撮像部で撮像可能な略矩形の第1の撮像視野領域が形成され、該第1の所定距離前記撮像部の光軸方向に更に離間した位置に、前記撮像部で撮像可能な前記第1の撮像視野領域よりも面積の大きい略矩形の第2の撮像視野領域が形成され、前記撮像部の光軸方向における該第1の撮像視野領域と該第2の撮像視野領域との間に、前記撮像部のピントが合う撮像許容領域が形成され、該撮像許容領域に位置する検査対象物を前記撮像部により撮像する撮像装置であって、
前記光源の前方に位置決めされ、前記光源が発した光を成形して前記撮像部の撮像視野領域とほぼ同じ略矩形の照明領域を形成する照明成形部を備え、
前記照明成形部は、前記光源による照明範囲が、前記第1の撮像視野領域においては撮像視野の前記光源から遠い辺と、前記第2の撮像視野領域においては撮像視野の前記光源に近い辺とに基づき規定されるように、略矩形の照明領域を形成することを特徴とする撮像装置。
The above technical problem is, according to the second aspect of the present invention,
An imaging unit for imaging an inspection object;
A plurality of light sources arranged around the imaging unit for illuminating the inspection object,
A substantially rectangular first imaging field of view that can be imaged by the imaging unit is formed at a position spaced apart from the imaging unit by a first predetermined distance in the optical axis direction of the imaging unit, and the first predetermined distance A substantially rectangular second imaging field of view having a larger area than the first imaging field of view that can be imaged by the imaging unit is formed at a position further separated in the optical axis direction of the imaging unit, and the light of the imaging unit An imaging allowable region in which the imaging unit is in focus is formed between the first imaging visual field region and the second imaging visual field region in the axial direction, and the inspection object located in the imaging allowable region is imaged. An imaging device for imaging by a unit,
An illumination shaping unit that is positioned in front of the light source and forms a light that is emitted from the light source to form a substantially rectangular illumination region that is substantially the same as the imaging field of view of the imaging unit;
In the first imaging field area, the illumination shaping unit has a side far from the light source in the imaging field, and a side near the light source in the imaging field in the second imaging field area. An imaging device characterized by forming a substantially rectangular illumination area as defined on the basis of the above.

第2の観点の発明によれば、第1の撮像視野領域と第2の撮像視野領域との間を検査対象物が通過する際に、この検査対象物を含む撮像視野領域を均一に照明することができる。   According to the invention of the second aspect, when the inspection object passes between the first imaging field area and the second imaging field area, the imaging field area including the inspection object is illuminated uniformly. be able to.

本発明の他の目的及び作用効果は後の実施例の詳しい説明から明らかになろう。   Other objects and operational effects of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments below.

第1実施例の撮像装置の分解斜視図であって斜め後方から見た図である。It is the exploded perspective view of the imaging device of the 1st example, and is the figure seen from the slanting back. 第1実施例の撮像装置の分解斜視図であって斜め前方から見た図である。It is the exploded perspective view of the imaging device of the 1st example, and is the figure seen from the slanting front. 実施例の撮像装置に含まれる照明ユニットのレンズ本体の正面図である。It is a front view of the lens main body of the illumination unit contained in the imaging device of an Example. 照明ユニットを直径に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the illumination unit along the diameter. 照明ユニットの組み立て手順に関して、レンズ本体とリフレクタ本体との組み立てを説明するための図であって、レンズ本体側から見た図である。It is a figure for demonstrating the assembly of a lens main body and a reflector main body regarding the assembly procedure of an illumination unit, Comprising: It is the figure seen from the lens main body side. 図5に対応する図であって、リフレクタ本体側から見た図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 and seen from the reflector body side. 照明ユニットの組み立て手順に関して、レンズ本体及びリフレクタ本体の組立体をLED基板と合体させる工程を説明するための図であり、レンズ本体及びリフレクタ本体の組立体側から見た図である。It is a figure for demonstrating the process of uniting the assembly of a lens main body and a reflector main body with an LED board regarding the assembly procedure of an illumination unit, and it is the figure seen from the assembly side of a lens main body and a reflector main body. 図7に対応する図であって、LED基板側から見た図である。It is a figure corresponding to FIG. 7, Comprising: It is the figure seen from the LED board side. 照明ユニットをケース内に固定する工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of fixing an illumination unit in a case. 図9に対応して照明ユニットをネジでケースに固定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to fix an illumination unit to a case with a screw corresponding to FIG. 実施例の撮像装置の有効ワーキングディスタンスを念頭に置いた照明ユニットの設計を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the design of the illumination unit in consideration of the effective working distance of the imaging device of an Example. 実施例の撮像装置の有効ワーキングディスタンスと照明との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the effective working distance of the imaging device of an Example, and illumination. 実施例に含まれるレンズ本体を斜め前方から斜視図である。It is a perspective view from the slanting front of the lens body included in an example. 図13に対応した図であって、レンズ本体を斜め後方から斜視図である。FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 13, and is a perspective view of the lens body from obliquely rearward. 図13、図14に対応した図であって、レンズ本体の側面図である。It is a figure corresponding to FIG. 13, FIG. 14, Comprising: It is a side view of a lens main body. 第1変形例のレンズ本体を斜め前方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the lens body of the 1st modification from diagonally forward. 図16に対応した図であって、第1変形例のレンズ本体を斜め後方から見た斜視図である。FIG. 17 is a view corresponding to FIG. 16, and is a perspective view of the lens body of the first modified example viewed obliquely from the rear. 図16、図17に対応した図であって、第1変形例のレンズ本体の側面図である。It is a figure corresponding to FIG. 16, FIG. 17, Comprising: It is a side view of the lens main body of a 1st modification. 第2変形例のレンズ本体を斜め後方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the lens body of the 2nd modification from diagonally back. 図19に対応した図であって、第2変形例のレンズ本体を斜め前方から見た斜視図である。FIG. 20 is a view corresponding to FIG. 19, and is a perspective view of a lens body of a second modified example viewed obliquely from the front. 図19、図20に対応した図であって、第2変形例のレンズ本体の側面図である。It is a figure corresponding to FIG. 19, FIG. 20, Comprising: It is a side view of the lens main body of a 2nd modification. 第2実施例の撮像装置に含まれる照明ユニットを斜め前方から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the illumination unit contained in the imaging device of 2nd Example from diagonally forward. 図22の照明ユニットの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the illumination unit of FIG. 第2実施例の撮像装置の照明ユニットに含まれるレンズ本体の正面図である。It is a front view of the lens main body contained in the illumination unit of the imaging device of 2nd Example. 第2実施例の撮像装置の照明ユニットを直径に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the illumination unit of the imaging device of 2nd Example along the diameter. 第2実施例の撮像装置の照明に関する設計基準を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the design standard regarding the illumination of the imaging device of 2nd Example. 図26の破線で囲んだ部分の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the part enclosed with the broken line of FIG.

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1実施例(図1〜図18)
図1、図2は実施例の撮像装置の分解斜視図である。図1は撮像装置を斜め後方から見た図であり、図2は撮像装置を斜め前方から見た図である。図1、図2を参照して、実施例の撮像装置100は、エンド部材2を含むCMOSカメラユニット4及びレンズユニット6と、照明ユニット8と、複数の基板10と、前端止めリング12とを有する。複数の基板10のうち、電源基板10a(図2)と制御基板10bはCMOSカメラユニット4及びレンズユニット6の2つの側面にL字状に配置されている。電源基板10aの前端縁部には、レンズユニット6から前方を臨む位置に第1コネクタ14(図2)が固設されており、この第1コネクタ14はレンズユニット6の前端面の前方且つこれに隣接して位置している。
First Example (FIGS. 1 to 18) :
1 and 2 are exploded perspective views of the image pickup apparatus according to the embodiment. FIG. 1 is a diagram of the imaging device viewed from an oblique rear side, and FIG. 2 is a diagram of the imaging device viewed from an oblique front side. With reference to FIGS. 1 and 2, an imaging apparatus 100 according to the embodiment includes a CMOS camera unit 4 and a lens unit 6 including an end member 2, an illumination unit 8, a plurality of substrates 10, and a front end stop ring 12. Have. Among the plurality of substrates 10, the power supply substrate 10 a (FIG. 2) and the control substrate 10 b are arranged in an L shape on the two side surfaces of the CMOS camera unit 4 and the lens unit 6. A first connector 14 (FIG. 2) is fixed to the front end edge of the power supply board 10a so as to face the front from the lens unit 6. The first connector 14 is located in front of the front end surface of the lens unit 6 and this. Is located adjacent to

図1において、参照符号10cはLED基板を示す。このLED基板10cは照明ユニット8の後端面を構成しており、このLED基板10cの後側(レンズユニット6側)の面に第2コネクタ18が固設されている。この第2コネクタ18は前述した第1コネクタ14に対応した位置に位置決めされている。   In FIG. 1, reference numeral 10c indicates an LED substrate. The LED board 10c constitutes the rear end face of the illumination unit 8, and the second connector 18 is fixed on the rear face (lens unit 6 side) of the LED board 10c. The second connector 18 is positioned at a position corresponding to the first connector 14 described above.

撮像装置100のケース16は、その後側でCMOSカメラユニット4及びレンズユニット6を包囲するケースを構成している。ケース16は、また、その前端部に照明ユニット6を収容する照明ユニット6のためのケースを構成している。   The case 16 of the imaging apparatus 100 constitutes a case that surrounds the CMOS camera unit 4 and the lens unit 6 on the rear side. The case 16 also constitutes a case for the lighting unit 6 that houses the lighting unit 6 at its front end.

撮像装置100は次のようにして組み立てることができる。ケース16を中心に説明すると、ユニット16の後端側にCMOSカメラユニット4及びこれに隣接して且つ前方に位置するレンズユニット6を挿入し、また、ケース16の前端に照明ユニット8を装着してエンド部材2及び前端止めリング12をケース16にネジ止めすることで撮像装置100を組み立てることができる。図1、図2において、参照符号20は、ケース16に設けられたネジ挿入穴であり、このネジ挿入穴20にネジ(図示せず)を差し込むことで上述したエンド部材2及び前端止めリング12の相対的な位置決めを行いつつこれらがケース16にネジ止めされる。また、この組み立て作業に伴って上記の第1、第2のコネクタ14、18がコネクタ連結され、これにより照明ユニット8のLED基板10cが電源基板10aと電気的に接続され、また、電源基板10aを介して制御基板10bと接続される。   The imaging device 100 can be assembled as follows. The case 16 will be mainly described. The CMOS camera unit 4 and the lens unit 6 positioned adjacent to and in front of the unit 16 are inserted on the rear end side of the unit 16, and the illumination unit 8 is mounted on the front end of the case 16. Thus, the imaging device 100 can be assembled by screwing the end member 2 and the front end retaining ring 12 to the case 16. 1 and 2, reference numeral 20 is a screw insertion hole provided in the case 16, and by inserting a screw (not shown) into the screw insertion hole 20, the end member 2 and the front end retaining ring 12 described above. These are screwed to the case 16 while performing relative positioning. In addition, the first and second connectors 14 and 18 are connected to each other as a result of this assembling work, whereby the LED board 10c of the lighting unit 8 is electrically connected to the power supply board 10a, and the power supply board 10a. And connected to the control board 10b.

上述した図1、図2の撮像装置100は、照明ユニット8を動作させて撮像視野領域を照明しながら検査対象物を撮像し、そして撮像データの画像処理を実行して、その結果を出力する。   The above-described imaging apparatus 100 in FIGS. 1 and 2 operates the illumination unit 8 to image the inspection target while illuminating the imaging visual field region, executes image processing of the imaging data, and outputs the result. .

図3は照明ユニット8の正面図であり、図4は照明ユニット8を直径に沿って切断した断面図である。照明ユニット8は平面視円形の輪郭を有し、照明用のレンズ本体22とリフレクタ本体24とそして前述したLED基板10cの3つの構成要素で作られており、前方から後方に向けてレンズ本体22、リフレクタ本体24、LED基板10cの順に位置決めされている(図4)。   FIG. 3 is a front view of the lighting unit 8, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the lighting unit 8 cut along the diameter. The illumination unit 8 has a circular outline in plan view, and is made up of three components: an illumination lens body 22, a reflector body 24, and the LED substrate 10 c described above, and the lens body 22 from the front to the rear. The reflector body 24 and the LED substrate 10c are positioned in this order (FIG. 4).

円形のリング状の形状のLED基板10cには、CMOSカメラユニット4に含まれるCMOSカメラの視界を阻害しない状態で周方向に等間隔に4つのLED26が位置決めされている(図7参照)。照明用のレンズ本体22は、LED26側の第1の面22aと、これとは反対側つまり検査対象側の第2の面22bとを有しており、この実施例では、第1、第2の面22a、22bの双方にトロイダルレンズ28が形成され、このトロイダルレンズ28はLED26に対応した位置に配置される。すなわち、第1、第2の面22a、22bの夫々に周方向に等間隔にトロイダルレンズ28が4つ形成され、各トロイダルレンズ28はLED基板10cの4つのLED26に対応した位置に位置決めされる。トロイダルレンズ28の詳細は後に説明する。   On the LED substrate 10c having a circular ring shape, four LEDs 26 are positioned at equal intervals in the circumferential direction without obstructing the field of view of the CMOS camera included in the CMOS camera unit 4 (see FIG. 7). The lens body 22 for illumination has a first surface 22a on the LED 26 side and a second surface 22b on the opposite side, that is, the inspection target side. In this embodiment, the first and second surfaces A toroidal lens 28 is formed on both of the surfaces 22a and 22b, and the toroidal lens 28 is disposed at a position corresponding to the LED 26. That is, four toroidal lenses 28 are formed at equal intervals in the circumferential direction on each of the first and second surfaces 22a and 22b, and each toroidal lens 28 is positioned at a position corresponding to the four LEDs 26 on the LED substrate 10c. . Details of the toroidal lens 28 will be described later.

レンズ本体22とLED基板10cとの間に前述したリフレクタ本体24が配設されている。リフレクタ本体24は、周方向に等間隔に離間した4つの開口36を有し、各開口36はリフレクタ本体24の厚み方向に貫通している。4つの開口36はLED基板10cに搭載された4つのLED26に対応して位置決めされる。各開口36は、その後端がLED26側に開放し、他方、開口36の前端はレンズ本体22側に開放している(図4)。この開口36は、LED26からレンズ本体22に向けて徐々に拡開したすり鉢状の形状を有し、開口36の周囲壁36aが反射面で構成されている。開口36の詳細は後に説明する。   The reflector body 24 described above is disposed between the lens body 22 and the LED substrate 10c. The reflector body 24 has four openings 36 that are equally spaced in the circumferential direction, and each opening 36 penetrates in the thickness direction of the reflector body 24. The four openings 36 are positioned corresponding to the four LEDs 26 mounted on the LED substrate 10c. The rear end of each opening 36 is open to the LED 26 side, while the front end of the opening 36 is open to the lens body 22 side (FIG. 4). The opening 36 has a mortar shape that gradually expands from the LED 26 toward the lens body 22, and a peripheral wall 36 a of the opening 36 is formed of a reflective surface. Details of the opening 36 will be described later.

図5〜図10を参照して照明ユニット8の組み立て工程を説明する。図5はレンズ本体22とリフレクタ本体24をレンズ本体22側から見た分解斜視図であり、図6はリフレクタ本体24側から見た図5に対応する分解斜視図である。これら図5、図6を参照して、レンズ本体22は円形のリング形状を有し、その外周縁部に直径方向に離間した2つの第1貫通孔40を有している。また、レンズ本体22の後側の面つまり第1の面22aには後方に向けて起立した少なくとも1本の位置決めピン44(図6)が形成されている。   The assembly process of the illumination unit 8 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an exploded perspective view of the lens body 22 and the reflector body 24 as viewed from the lens body 22 side, and FIG. 6 is an exploded perspective view corresponding to FIG. 5 as viewed from the reflector body 24 side. With reference to FIGS. 5 and 6, the lens body 22 has a circular ring shape and has two first through holes 40 spaced in the diametrical direction on the outer peripheral edge thereof. Further, at least one positioning pin 44 (FIG. 6) standing rearward is formed on the rear surface of the lens body 22, that is, the first surface 22a.

リフレクタ本体24には、レンズ本体22の第1貫通孔40に対応した位置にネジ穴50が形成されている。また、レンズ本体22の位置決めピン44を受け入れる位置決め孔54が形成されている(図5)。   A screw hole 50 is formed in the reflector body 24 at a position corresponding to the first through hole 40 of the lens body 22. A positioning hole 54 for receiving the positioning pin 44 of the lens body 22 is formed (FIG. 5).

レンズ本体22とリフレクタ本体24とを組み立てる際に、位置決めピン44とこれを受け入れる位置決め孔54によってレンズ本体22とリフレクタ本体24との相対的な回転位置が規定される。次いで、レンズ本体22とリフレクタ本体24は、レンズ本体22の第1貫通孔40に挿入したネジ46(図5)によって固定され、レンズ本体22とリフレクタ本体24が一体化される。   When the lens body 22 and the reflector body 24 are assembled, the relative rotation positions of the lens body 22 and the reflector body 24 are defined by the positioning pins 44 and the positioning holes 54 that receive the positioning pins 44. Next, the lens body 22 and the reflector body 24 are fixed by a screw 46 (FIG. 5) inserted into the first through hole 40 of the lens body 22, and the lens body 22 and the reflector body 24 are integrated.

レンズ本体22とリフレクタ本体24との適正な離間距離は次の手段により容易に確保することができる。すなわち、リフレクタ本体24には、互いに隣接する開口36、36の間に隆起した台座部48が形成され(図5)、この台座部48の高さ寸法を規定することによってレンズ本体22とリフレクタ本体24との適正な離間距離を確保するようになっている。   An appropriate distance between the lens body 22 and the reflector body 24 can be easily ensured by the following means. That is, the reflector body 24 is formed with a pedestal 48 that is raised between the openings 36 and 36 adjacent to each other (FIG. 5). By defining the height of the pedestal 48, the lens body 22 and the reflector body An appropriate separation distance from 24 is ensured.

図7、図8は、レンズ本体22及びリフレクタ本体24の組立体と、LED基板10cとの組み付けを説明するための図である。図7はレンズ本体22側から見た分解斜視図であり、図8はリフレクタ本体24側から見た図7に対応する分解斜視図である。図8を参照して、LED基板10cは、外周部分に円周方向に離間した3つのネジ挿入孔56と、少なくとも一つの位置決め孔58が形成されている。他方、リフレクタ本体24の後面には、LED基板10cの上記3つのネジ挿入孔56に対応した位置にネジ穴60が形成され(図8)、また、LED基板10cの上記位置決め孔58に対応した位置に後方に向けて突出した位置決めピン62が形成されている。   7 and 8 are views for explaining the assembly of the lens body 22 and the reflector body 24 and the LED substrate 10c. 7 is an exploded perspective view seen from the lens body 22 side, and FIG. 8 is an exploded perspective view corresponding to FIG. 7 seen from the reflector body 24 side. Referring to FIG. 8, the LED board 10c has three screw insertion holes 56 and at least one positioning hole 58 that are spaced apart in the circumferential direction on the outer peripheral portion. On the other hand, on the rear surface of the reflector body 24, screw holes 60 are formed at positions corresponding to the three screw insertion holes 56 of the LED board 10c (FIG. 8), and also correspond to the positioning holes 58 of the LED board 10c. A positioning pin 62 protruding rearward is formed at the position.

図5、図6を参照して説明したレンズ本体22とリフレクタ本体24との組立体に対してLED基板10cの位置決め孔58にリフレクタ本体24の位置決めピン62を挿入することで、レンズ本体22及びリフレクタ本体24の組立体に対してLED基板10cの相対的な回転位置を位置決めすることができる。そして、この位置決めによって、LED基板10の3つのネジ挿入孔56とリフレクタ本体24のネジ穴60が整合され、LED基板10c側からネジ挿入孔56にネジ64を挿入してこのネジ64をリフレクタ本体24のネジ穴60にねじ込むことにより、レンズ本体22とリフレクタ本体24との組立体に対してLED基板10cが固定され、これにより照明ユニット8ができあがる。   By inserting the positioning pin 62 of the reflector body 24 into the positioning hole 58 of the LED substrate 10c with respect to the assembly of the lens body 22 and the reflector body 24 described with reference to FIGS. 5 and 6, the lens body 22 and The relative rotational position of the LED substrate 10c can be positioned with respect to the assembly of the reflector body 24. By this positioning, the three screw insertion holes 56 of the LED board 10 and the screw holes 60 of the reflector main body 24 are aligned, and the screws 64 are inserted into the screw insertion holes 56 from the LED board 10c side, and the screws 64 are inserted into the reflector main body. The LED board 10c is fixed to the assembly of the lens body 22 and the reflector body 24 by screwing into the 24 screw holes 60, whereby the illumination unit 8 is completed.

次に照明ユニット8をケース16に固定する工程を説明する(図9、図10)。照明ユニット8は、周方向に延びる側面に2つの位置決め溝70(図8、図9)を有し、この2つの位置決め溝70は、レンズ本体22、リフレクタ本体24、LED基板10cに亘って真っ直ぐに延びている。図9に模式的に示すケース16の前端には、前方に向けて開放した周方向にリング状に延びる凹所72が形成されており、この凹所72に照明ユニット8が収容される。凹所72には、照明ユニット8の上記2つの位置決め溝70に受け入れられる突起74が形成されている。照明ユニット8をケース16の凹所72に挿入し且つ凹所72の突起74と照明ユニット8の2つの位置決め溝70を係合させることにより照明ユニット8をケース16の凹所72に位置決めすることができる。   Next, the process of fixing the illumination unit 8 to the case 16 will be described (FIGS. 9 and 10). The illumination unit 8 has two positioning grooves 70 (FIGS. 8 and 9) on the side surface extending in the circumferential direction, and the two positioning grooves 70 are straight across the lens body 22, the reflector body 24, and the LED substrate 10c. It extends to. A recess 72 extending in a ring shape in the circumferential direction opened forward is formed at the front end of the case 16 schematically shown in FIG. 9, and the illumination unit 8 is accommodated in the recess 72. In the recess 72, projections 74 that are received in the two positioning grooves 70 of the illumination unit 8 are formed. The illumination unit 8 is inserted into the recess 72 of the case 16 and the illumination unit 8 is positioned in the recess 72 of the case 16 by engaging the projection 74 of the recess 72 and the two positioning grooves 70 of the illumination unit 8. Can do.

ここに図9等に見られる参照符号38は鏡筒を示す。鏡筒38はケース16の前端部分の中央に形成され、この鏡筒38を通じて撮像視野領域の反射光がレンズユニット6、CMOSカメラユニット4に導かれる。上記の凹所72はこの鏡筒38の周囲に形成されている。照明ユニット8は中央開口8aを有し、この中央開口8aを鏡筒38が貫通した状態で照明ユニット8が位置決めされ る。   Here, reference numeral 38 shown in FIG. 9 and the like indicates a lens barrel. The lens barrel 38 is formed at the center of the front end portion of the case 16, and the reflected light in the imaging visual field region is guided to the lens unit 6 and the CMOS camera unit 4 through the lens barrel 38. The recess 72 is formed around the lens barrel 38. The illumination unit 8 has a central opening 8a, and the illumination unit 8 is positioned with the lens barrel 38 passing through the central opening 8a.

引き続き図9を参照して、照明ユニット8には、周方向に離間して位置する3つの追加の縦溝76が形成され、これに対応してケース16には台座75が形成されている。この追加の縦溝76はレンズ本体22、リフレクタ本体24、LED基板10cに亘って延びているが、この追加の縦溝76に対応するLED基板10cの切欠き78は相対的に幅狭であり(図10)、このLED基板10cの切欠き78の幅方向に対向する2つの縁部78a(図10には作図上の理由で一つの縁部しか現れていない)がネジヘッドの受け部を構成している。すなわち、ケース16の凹所72内に照明ユニット8を位置決めした後に、照明ユニット8の追加の縦溝76に沿って3本のネジ80を挿入して 、このネジ80を台座75の頂面のネジ穴75aにネジ止めしたときに、ネジ80のヘッドがLED基板10cの切欠き78の縁部に着座することにより照明ユニット8が台座75によってケース16の底面から離間した状態で固定される。なお、図7及び図9では、レンズ本体22とリフレクタ本体24とを連結するネジ46の図示が省略されている。   With continued reference to FIG. 9, the lighting unit 8 is formed with three additional longitudinal grooves 76 that are spaced apart in the circumferential direction, and a pedestal 75 is formed in the case 16 correspondingly. The additional vertical groove 76 extends over the lens body 22, the reflector main body 24, and the LED board 10c, but the notch 78 of the LED board 10c corresponding to the additional vertical groove 76 is relatively narrow. (FIG. 10), two edges 78a (only one edge appears in FIG. 10 for drawing reasons) opposed to the width direction of the notch 78 of the LED substrate 10c constitutes the receiving part of the screw head. doing. That is, after positioning the lighting unit 8 in the recess 72 of the case 16, three screws 80 are inserted along the additional vertical groove 76 of the lighting unit 8, and the screws 80 are connected to the top surface of the base 75. When the screw 80 is screwed into the screw hole 75a, the head of the screw 80 is seated on the edge of the notch 78 of the LED board 10c, so that the illumination unit 8 is fixed by the pedestal 75 while being separated from the bottom surface of the case 16. 7 and 9, the illustration of the screw 46 that connects the lens body 22 and the reflector body 24 is omitted.

図11は、説明のため実施例の撮像装置100に含まれる4つのLED26のうち、一つのLED26が発する光の広がりを図示してある。LED26の光の広がりが矩形断面であることに注目すべきである。LED26の光の広がりを断面矩形に整形するために、実施例では、レンズ本体22の各トロイダルレンズ28は、その縦横の曲率が異なっており、これにより矩形の撮像視野領域Ssに合致する断面矩形の照明領域Laを形成している。このことに加えて、リフレクタ24の開口36が略矩形の断面形状を備え、これにより断面矩形の照明領域に対する集光率を高めるようにしてある。   FIG. 11 illustrates the spread of light emitted by one of the four LEDs 26 included in the imaging apparatus 100 of the embodiment for the sake of explanation. It should be noted that the light spread of the LED 26 is a rectangular cross section. In order to shape the spread of the light of the LED 26 into a cross-sectional rectangle, in the embodiment, the toroidal lenses 28 of the lens body 22 have different vertical and horizontal curvatures, thereby matching the rectangular imaging field area Ss. The illumination area La is formed. In addition to this, the opening 36 of the reflector 24 has a substantially rectangular cross-sectional shape, thereby increasing the light collection rate with respect to the illumination area having a rectangular cross-section.

また、4つのLED26に対応して位置する各トロイダルレンズ28は、矩形の撮像視野領域との相対的な位置に対応した曲率が設定されおり、全てのトロイダルレンズ28の曲率は同じではない。また、各トロイダルレンズ28の中心Oはこれに対応するLED26の光軸LAに対して撮像視野領域側にオフセットされ(図4)、トロイダルレンズ28を出る光は撮像視野領域側に向けて斜めに照明するように設定されている。また、図4から最もよく分かるように、LED基板10cに設置した各LED26は、LED基板10cの外周縁に接近するように位置決めされ、LED26からトロイダルレンズ28に斜めに光が入射するように設定されている。また、このことに関連して、リフレクタ本体24の開口36の壁36aは、リフレクタ本体24の外周側に位置する部分が起立した傾斜面で構成され、リフレクタ本体24の中心側に位置する部分は傾き角が大きな傾斜面で構成されている(図4)。   Further, each toroidal lens 28 positioned corresponding to the four LEDs 26 has a curvature corresponding to a relative position with respect to the rectangular imaging field of view, and the curvatures of all the toroidal lenses 28 are not the same. Further, the center O of each toroidal lens 28 is offset toward the imaging field area with respect to the optical axis LA of the LED 26 corresponding thereto (FIG. 4), and the light exiting the toroidal lens 28 is inclined toward the imaging field area side. It is set to illuminate. In addition, as best understood from FIG. 4, each LED 26 installed on the LED board 10 c is positioned so as to approach the outer peripheral edge of the LED board 10 c, and the light is obliquely incident on the toroidal lens 28 from the LED 26. Has been. In relation to this, the wall 36a of the opening 36 of the reflector body 24 is formed by an inclined surface in which a portion located on the outer peripheral side of the reflector body 24 is raised, and a portion located on the center side of the reflector body 24 is It is composed of an inclined surface having a large inclination angle (FIG. 4).

引き続き図11を参照して、符号WDは撮像装置100の有効ワーキングディスタンスWDを示し、符号Ss1は近位(near)の撮像視野領域を示し、符号Ss2は遠位(far)の撮像視野領域を示す。各LED26が発した光は照明ユニット8によって断面矩形の照明光に成形されるのは上述した通りであり、また、図11に示す通りであるが、図11に基づいて説明すると、左方に位置するLED26に関して近位の撮像視野領域Ss1の右端つまり当該LED26に対応するトロイダルレンズ28から遠い一辺で規定され、また、遠位の撮像視野領域Ss2の左端縁つまり当該LED26に対応するトロイダルレンズ28から近い一辺で規定されるように照明ユニット8が設計されている。   Still referring to FIG. 11, reference numeral WD indicates an effective working distance WD of the imaging apparatus 100, reference numeral Ss1 indicates a near imaging field area, and reference symbol Ss2 indicates a far imaging field area. Show. The light emitted from each LED 26 is shaped into illumination light having a rectangular cross section by the illumination unit 8 as described above, and as illustrated in FIG. 11. It is defined at the right end of the proximal imaging field region Ss1 with respect to the LED 26 located, that is, one side far from the toroidal lens 28 corresponding to the LED 26, and the left edge of the distal imaging field region Ss2 or the toroidal lens 28 corresponding to the LED 26. The lighting unit 8 is designed so as to be defined on one side close to.

換言すれば、CMOSカメラユニット4からCMOSカメラユニット4の光軸方向(図11の高さ方向)に離間した位置に略矩形の撮像視野領域Ss1が形成されており、また、撮像視野領域Ss1からCMOSカメラユニット4の光軸方向に更に離間した位置に略矩形の撮像視野領域Ss2が形成されている。当然のことながら、撮像視野領域Ss2は撮像視野領域Ss1よりもCMOSカメラユニット4から離れているので、撮像視野領域Ss2は撮像視野領域Ss1よりも広がって、撮像視野領域Ss2の面積は撮像視野領域Ss1の面積よりも大きくなる。そして、検査対象物は、撮像視野領域Ss1と撮像視野領域Ss2との間を通過する。これら撮像視野領域Ss1と撮像視野領域Ss2との間が有効ワーキングディスタンスであるといえる。つまり、検査対象物の良否を判定する際に、CMOSカメラユニット4と検査対象物との距離(ワーキングディスタンス)が、有効ワーキングディスタンスの中にあれば、ピントぼけなく且つ均一照明にて外観検査を行うことができる。したがって、有効ワーキングディスタンスとは、CMOSカメラユニット4のピント(フォーカス位置)が合う距離範囲といってもよいし、或いは、複数のLED26によって均一照明が行われる距離範囲といってもよい。換言すれば、検査対象物が有効ワーキングディスタンスから外れた場合、すなわち検査対象物(ワーク)が撮像視野領域Ss1よりもCMOSカメラユニット4に近い位置にある場合または検査対象物が撮像視野領域Ss2よりもCMOSカメラユニット4から遠い位置にある場合、CMOSカメラユニット4のピントが合わないか、或いは、LED26による照明が相対的に不均一になり、撮像装置100の仕様における許容範囲の均一照明とは言えなくなる。   In other words, a substantially rectangular imaging visual field region Ss1 is formed at a position separated from the CMOS camera unit 4 in the optical axis direction (height direction in FIG. 11) of the CMOS camera unit 4, and from the imaging visual field region Ss1. A substantially rectangular imaging field area Ss2 is formed at a position further apart in the optical axis direction of the CMOS camera unit 4. As a matter of course, since the imaging field area Ss2 is farther from the CMOS camera unit 4 than the imaging field area Ss1, the imaging field area Ss2 is wider than the imaging field area Ss1, and the area of the imaging field area Ss2 is the imaging field area. It becomes larger than the area of Ss1. Then, the inspection object passes between the imaging visual field region Ss1 and the imaging visual field region Ss2. It can be said that the effective working distance is between the imaging visual field region Ss1 and the imaging visual field region Ss2. In other words, when determining the quality of the inspection object, if the distance (working distance) between the CMOS camera unit 4 and the inspection object is within the effective working distance, the visual inspection is performed without being out of focus and with uniform illumination. It can be carried out. Therefore, the effective working distance may be a distance range in which the focus (focus position) of the CMOS camera unit 4 is matched, or may be a distance range in which uniform illumination is performed by the plurality of LEDs 26. In other words, when the inspection object deviates from the effective working distance, that is, when the inspection object (work) is closer to the CMOS camera unit 4 than the imaging field area Ss1, or the inspection object is from the imaging field area Ss2. If the CMOS camera unit 4 is far from the CMOS camera unit 4, the focus of the CMOS camera unit 4 may not be achieved, or the illumination by the LED 26 may be relatively non-uniform, and the uniform illumination within the allowable range in the specification of the imaging apparatus 100 I can't say that.

ここで、照明ユニット8が略矩形の照明領域を形成する際、LED26による照明範囲は、撮像視野領域Ss1のLED26から遠い辺と撮像視野領域Ss2のLED26に近い辺とに基づき規定される。つまり、図11において、照明ユニット8から照射された光が撮像視野領域Ss1と同一平面に達したとき、照明範囲の右端(照明範囲を形成する四辺のうち、照明ユニット8から垂線を下ろしたときにその垂線が最も長くなる一辺)は、撮像視野領域Ss1の右端(撮像視野領域Ss1を形成する四辺のうち、照明ユニット8から垂線を下ろしたときにその垂線が最も長くなる一辺)と略一致する(撮像視野領域Ss1の右端が照明範囲の右端とほぼ重なる)。図11では、説明の便宜上、右端が完全に一致していないが、完全に一致していてもよい。もちろん、多少の誤差があってもよい。   Here, when the illumination unit 8 forms a substantially rectangular illumination area, the illumination range by the LED 26 is defined based on a side far from the LED 26 in the imaging field area Ss1 and a side near the LED 26 in the imaging field area Ss2. That is, in FIG. 11, when the light emitted from the illumination unit 8 reaches the same plane as the imaging visual field region Ss1, the right end of the illumination range (when the vertical line is dropped from the illumination unit 8 among the four sides forming the illumination range) Is substantially the same as the right end of the imaging visual field region Ss1 (the one of the four sides forming the imaging visual field region Ss1 that has the longest vertical when the vertical is dropped from the illumination unit 8). (The right end of the imaging field area Ss1 substantially overlaps the right end of the illumination range). In FIG. 11, for convenience of explanation, the right end is not completely matched, but may be completely matched. Of course, there may be some errors.

また、図11において、照明ユニット8から照射された光が撮像視野領域Ss2と同一平面に達したとき、照明範囲の左端(照明範囲を形成する四辺のうち、照明ユニット8から照射された光が撮像視野領域Ss1と同一平面に達したときに特定される照明範囲の一辺と対向する又は反対の一辺)は、撮像視野領域Ss2の左端(撮像視野領域Ss2を形成する四辺のうち、照明ユニット8から照射された光が撮像視野領域Ss2と同一平面に達したときに特定される撮像視野領域の一辺と対向する又は反対の一辺)と略一致する(撮像視野領域Ss1の左端が照明範囲の左端とほぼ重なる)。図11では、説明の便宜上、左端が完全に一致していないが、完全に一致していてもよい。もちろん、多少の誤差があってもよい。   In addition, in FIG. 11, when the light emitted from the illumination unit 8 reaches the same plane as the imaging visual field region Ss2, the left end of the illumination range (of the four sides forming the illumination range, the light emitted from the illumination unit 8 is The left side of the imaging field area Ss2 (one of the four sides forming the imaging field area Ss2) is the illumination unit 8 that is opposite to or opposite to one side of the illumination range specified when reaching the same plane as the imaging field area Ss1. Substantially coincides with one side of the imaging field area specified when the light field reaches the same plane as the imaging field area Ss2 (the left edge of the imaging field area Ss1 is the left edge of the illumination range) Almost overlap). In FIG. 11, for convenience of explanation, the left end is not completely matched, but may be completely matched. Of course, there may be some errors.

別の言い方をすれば、照明ユニット8による照明範囲は略矩形状であり、照明範囲を形成する4辺のうち対向する2辺を、それぞれ2つの撮像視野領域Ss1,Ss2を形成する特定の辺の位置で規定するようにしている。換言すれば、照明ユニット8による照射角度範囲を、それぞれ2つの撮像視野領域Ss1,Ss2を形成する特定の辺の位置で規定するようにしている。つまり、CMOSカメラユニット4の光軸方向に照明ユニット8から遠ざかるように離れていき、照明ユニット8による照明範囲がCMOSカメラユニット4の撮像視野領域を全て含むような照明範囲になったとき、このときの撮像視野領域を撮像視野領域Ss1としている。このとき、照明範囲と撮像視野領域Ss1の特定の一辺(右端)がほぼ一致する(ほぼ重なる)。そして、再びCMOSカメラユニット4の光軸方向に照明ユニット8から遠ざかるように離れていき、照明ユニット8による照明範囲を形成する4辺のうち、上記特定の一辺と対向する又は反対の一辺(左端)が撮像視野領域の一辺(左端)とほぼ一致した又はほぼ重なったとき、このときの撮像視野領域を撮像視野領域Ss2としている(図11参照)。   In other words, the illumination range by the illumination unit 8 is substantially rectangular, and two opposite sides of the four sides forming the illumination range are defined as specific sides forming the two imaging visual field regions Ss1 and Ss2, respectively. The position is defined by In other words, the irradiation angle range by the illumination unit 8 is defined by the positions of specific sides that form the two imaging visual field regions Ss1 and Ss2, respectively. That is, when the illumination range of the CMOS camera unit 4 is away from the illumination unit 8 in the optical axis direction and the illumination range of the illumination unit 8 includes the entire imaging field of view of the CMOS camera unit 4, this The imaging field-of-view region at that time is defined as an imaging field-of-view region Ss1. At this time, the illumination range and a specific side (right end) of the imaging visual field region Ss1 substantially coincide (substantially overlap). Then, the CMOS camera unit 4 is again moved away from the illumination unit 8 in the optical axis direction, and among the four sides forming the illumination range by the illumination unit 8, one side facing the specific one side or the opposite side (left end) ) Substantially coincides with or substantially overlaps one side (left end) of the imaging visual field region, the imaging visual field region at this time is defined as the imaging visual field region Ss2 (see FIG. 11).

更に別の言い方をすれば、CMOSカメラユニット4の光軸方向において離間した(異なる)位置にある、CMOSカメラユニット4の光軸と略直交する撮像視野領域(撮像視野平面)Ss1と撮像視野領域(撮像視野平面)Ss2のそれぞれから、照明ユニット8による照明範囲または照明角度範囲(指向角度範囲)を規定するために、CMOSカメラユニット4に対するLED26(及び照明ユニット8)のオフセット方向(図11でいうと左右方向)と略直交する方向の二辺の位置情報(3次元空間における位置)を特定し、これらの位置情報に基づいてLED26による照明範囲または照明角度範囲を規定するようにしている。これにより、撮像視野領域Ss1と撮像視野領域Ss2との間の空間における照明を均一化することができ、この空間に検査対象物が置かれた場合、外観検査の検査精度を高めることができる。   In other words, the imaging field area (imaging field plane) Ss1 and the imaging field area which are at positions separated (different) in the optical axis direction of the CMOS camera unit 4 and substantially orthogonal to the optical axis of the CMOS camera unit 4 (Imaging field plane) From each of Ss2, in order to define the illumination range or illumination angle range (directivity angle range) by the illumination unit 8, the offset direction of the LED 26 (and the illumination unit 8) with respect to the CMOS camera unit 4 (in FIG. 11) In other words, position information (position in a three-dimensional space) of two sides in a direction substantially orthogonal to the right and left direction is specified, and an illumination range or an illumination angle range by the LED 26 is defined based on these position information. Thereby, the illumination in the space between the imaging visual field region Ss1 and the imaging visual field region Ss2 can be made uniform, and when an inspection object is placed in this space, the inspection accuracy of the appearance inspection can be increased.

図12は、実施例の撮像装置100に含まれる4つのLED26及び照明ユニット8によって生成され且つ断面矩形に成形される照明領域Laを示す。各LED26から照明ユニット8を通過して撮像視野領域Ssに向けて斜めに進む照明光は近位の撮像視野領域Ss1と遠位の撮像視野領域Ss2とで規定される断面矩形の照明領域Laを備えているため、各LED26の光は近位の撮像視野領域Ss1及び遠位の撮像視野領域Ss2の全領域を照明する。したがって、全てのLED26の光は近位の撮像視野領域Ss1の全領域及び遠位の撮像視野領域Ss2の全領域で互いにオーバーラップすることから撮像装置100の有効ワーキングディスタンスWDにおいて均一照明を確保することができる。   FIG. 12 shows an illumination area La generated by the four LEDs 26 and the illumination unit 8 included in the imaging apparatus 100 of the embodiment and formed into a rectangular cross section. Illumination light traveling obliquely toward the imaging field area Ss from each LED 26 through the illumination unit 8 passes through the illumination area La having a rectangular cross section defined by the proximal imaging field area Ss1 and the distal imaging field area Ss2. Thus, the light of each LED 26 illuminates the entire region of the proximal imaging field region Ss1 and the distal imaging field region Ss2. Accordingly, all the LEDs 26 overlap each other in the entire region of the proximal imaging field region Ss1 and the entire region of the distal imaging field region Ss2, so that uniform illumination is ensured in the effective working distance WD of the imaging device 100. be able to.

図13〜図15は上述したレンズ本体22を示す。図13はレンズ本体22を検査対象側から見た斜視図であり、図14はレンズ本体22をLED基板10c側から見た斜視図であり、図15はレンズ本体22の側面図である。前述したように実施例に含まれるレンズ本体22はその両面22a、22bにトロイダルレンズ28が形成されている。   13 to 15 show the lens body 22 described above. 13 is a perspective view of the lens body 22 as viewed from the inspection object side, FIG. 14 is a perspective view of the lens body 22 as viewed from the LED substrate 10c side, and FIG. 15 is a side view of the lens body 22. As described above, the lens body 22 included in the embodiment has the toroidal lens 28 formed on both surfaces 22a and 22b.

図16〜図18はレンズ本体22の第1変形例22Aを示す。図16は変形例のレンズ本体22Aを検査対象側から見た斜視図であり、図17は変形例のレンズ本体22AをLED基板10c側から見た斜視図であり、図18は変形例のレンズ本体22Aの側面図である。これらの図面から分かるように、第1変形例のレンズ本体22Aは、その第2の面22bつまり検査対象側の面だけにトロイダルレンズ22Frが形成されている。   16 to 18 show a first modification 22A of the lens body 22. 16 is a perspective view of a modified lens body 22A viewed from the inspection object side, FIG. 17 is a perspective view of the modified lens body 22A viewed from the LED substrate 10c side, and FIG. 18 is a modified lens. It is a side view of the main body 22A. As can be seen from these drawings, the lens body 22A of the first modification has a toroidal lens 22Fr formed only on the second surface 22b, that is, the surface on the inspection object side.

図19〜図21はレンズ本体22の第2変形例22Bを示す。図19は第2変形例のレンズ本体22Bを検査対象側から見た斜視図であり、図20は第2変形例のレンズ本体22BをLED基板10c側から見た斜視図であり、図21は第2変形例のレンズ本体22Bの側面図である。これらの図面から分かるように、第2変形例のレンズ本体22Bは、その第1の面22aつまりLED基板10c側の面だけにトロイダルレンズ22Frが形成されている。   19 to 21 show a second modification 22B of the lens body 22. FIG. 19 is a perspective view of the lens body 22B of the second modified example viewed from the inspection object side, FIG. 20 is a perspective view of the lens body 22B of the second modified example viewed from the LED substrate 10c side, and FIG. It is a side view of lens body 22B of the 2nd modification. As can be seen from these drawings, the lens body 22B of the second modification has a toroidal lens 22Fr formed only on the first surface 22a, that is, the surface on the LED substrate 10c side.

上記の図16〜図21に示す第1、第2の変形例のレンズ本体22A、22Bにあっても、近位の撮像視野領域Ss1の一方側の端縁で規定され、また、遠位の撮像視野領域Ss2の他方側の端縁で規定される照明領域Laを設定することができる(図11)。   The lens main bodies 22A and 22B of the first and second modified examples shown in FIGS. 16 to 21 described above are defined by the edge of one side of the proximal imaging field region Ss1, and An illumination area La defined by the other edge of the imaging visual field area Ss2 can be set (FIG. 11).

第2実施例(図22〜図27)
この第2実施例の基本構成は上述した第1実施例と実質的に同じであり、照明ユニット8に相違点がある。以下に、この第2実施例に含まれる照明ユニット8について説明する。
Second Example (FIGS. 22 to 27) :
The basic configuration of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, and there is a difference in the lighting unit 8. The lighting unit 8 included in the second embodiment will be described below.

図22を参照して、照明ユニット8は、第1実施例と同様に、レンズ本体22と、リフレクタ本体24と、LED基板10cで構成されている。   With reference to FIG. 22, the illumination unit 8 includes a lens body 22, a reflector body 24, and an LED substrate 10 c as in the first embodiment.

円形のリング状の形状のLED基板10cには周方向にほぼ等間隔に6つのLED26が位置決めされている。実施例では、LED26は、中心電極26a(図22)を備えた赤外線LEDで構成されている。この赤外線LED26は光軸を横断する方向に広がりを有する平面視矩形の面光源ということができる。なお、中心電極26aを備えた赤外線LED26に代えて、中心電極26a無しの上記第1実施例で採用可能なLEDであってもよい。   Six LEDs 26 are positioned at substantially equal intervals in the circumferential direction on the circular ring-shaped LED substrate 10c. In the embodiment, the LED 26 is composed of an infrared LED having a center electrode 26a (FIG. 22). This infrared LED 26 can be said to be a surface light source having a rectangular shape in plan view and extending in a direction crossing the optical axis. Instead of the infrared LED 26 having the center electrode 26a, an LED that can be employed in the first embodiment without the center electrode 26a may be used.

図24はレンズ本体22の正面図である。レンズ本体22の検査対象側の第2の面22bには、LED22に対応した位置に6つの円形輪郭のフライアイレンズ領域82が形成され、各フライアイレンズ領域82は、数多くのレンズエレメント84のレンズアレイ86で構成されている。各レンズエレメント84は平面視矩形の形状を有している。図23を参照して、レンズ本体22のLED26側の第1の面22aには、LED22に対応した位置に6つの円形輪郭のフレネル面領域88が形成されている。   FIG. 24 is a front view of the lens body 22. On the second surface 22 b on the inspection object side of the lens body 22, six circular eye fly-eye lens regions 82 are formed at positions corresponding to the LEDs 22, and each fly-eye lens region 82 includes a number of lens elements 84. A lens array 86 is used. Each lens element 84 has a rectangular shape in plan view. Referring to FIG. 23, six circular contour Fresnel surface regions 88 are formed at positions corresponding to the LEDs 22 on the first surface 22 a on the LED 26 side of the lens body 22.

レンズ本体22とLED基板10cとの間に位置するリフレクタ本体24の開口36は、LED26に対応して6つ設けられている。   Six openings 36 of the reflector body 24 located between the lens body 22 and the LED substrate 10 c are provided corresponding to the LEDs 26.

図25は照明ユニット8を直径に沿って切断した断面図であり、図26、図27の矢印はLED26が発した光が進行する光路を示す。図27は図26の破線で囲んだ部分を抽出した図である。図25及び図27を参照して、リフレクタ本体24の開口36の軸線と、レンズ本体22のフレネル面領域88及びフライアイレンズ領域82の軸線は、LED基板10cの鉛直線に対して角度θだけ撮像領域に向けて傾斜して設計されており、この実施例では角度θは2°である。   FIG. 25 is a cross-sectional view of the illumination unit 8 cut along the diameter, and the arrows in FIGS. 26 and 27 indicate the optical path along which the light emitted from the LED 26 travels. FIG. 27 is a diagram in which a portion surrounded by a broken line in FIG. 26 is extracted. 25 and 27, the axis of the opening 36 of the reflector main body 24 and the axes of the Fresnel surface region 88 and the fly-eye lens region 82 of the lens main body 22 are at an angle θ with respect to the vertical line of the LED substrate 10c. It is designed to be inclined toward the imaging region, and in this embodiment, the angle θ is 2 °.

図27から最もよく分かるように、LED26が発した光は、レンズ本体22の第1の面22aを構成するフレネル面領域88によって平行光となってレンズ本体22を通過し、そして第2の面22bを構成するフライアイレンズ領域82で散乱される。上述したようにフレネル面領域88及びフライアイレンズ領域82が傾斜して位置決めされていることから、フライアイレンズ領域82の矩形の各レンズエレメント84から矩形の光の束が撮像視野領域Ss(図11、図12)に向けて照射される。そして、隣接するレンズエレメント84の矩形の光の束同士が互いに重複した状態で撮像視野領域を照射することから、撮像視野領域ではその全域に亘って均一な光量となる。また、実施例では、複数のフライアイレンズ領域82を通過した光が撮像視野領域でオーバーラップすることから撮像視野領域での均一照明が確実なものとなる。したがって中心電極26aを備えた赤外線LED26を使用しても撮像視野領域での均一照明を確保することができる。   As can be seen best from FIG. 27, the light emitted from the LED 26 passes through the lens body 22 as parallel light by the Fresnel surface region 88 constituting the first surface 22a of the lens body 22, and the second surface. Scattered by the fly-eye lens region 82 constituting 22b. As described above, since the Fresnel surface area 88 and the fly-eye lens area 82 are inclined and positioned, a rectangular bundle of light from the rectangular lens elements 84 in the fly-eye lens area 82 is captured in the imaging field area Ss (FIG. 11 and FIG. 12). And since the imaging visual field area | region is irradiated in the state where the bundle of rectangular light of the adjacent lens element 84 mutually overlaps, in the imaging visual field area | region, it becomes a uniform light quantity over the whole region. In the embodiment, the light that has passed through the plurality of fly-eye lens regions 82 overlaps in the imaging visual field region, so that uniform illumination in the imaging visual field region is ensured. Therefore, even if the infrared LED 26 having the center electrode 26a is used, uniform illumination in the imaging visual field region can be ensured.

第2実施例の撮像装置の有効ワーキングディスタンスWDは数百mmから数千mmである。図24に戻って、レンズ本体22の6つのフライアイレンズ領域82に形成された各レンズエレメント84は、その全てが互いに平行な縦横の境界線で区画された矩形の形状を有していることに注目されたい。矩形のレンズエレメント84を規定する縦横の境界線は撮像装置の矩形の撮像領域を規定する縦横線と平行である。   The effective working distance WD of the image pickup apparatus of the second embodiment is several hundred mm to several thousand mm. Returning to FIG. 24, each lens element 84 formed in the six fly-eye lens regions 82 of the lens body 22 has a rectangular shape that is partitioned by vertical and horizontal boundary lines parallel to each other. Please pay attention to. The vertical and horizontal boundary lines that define the rectangular lens element 84 are parallel to the vertical and horizontal lines that define the rectangular imaging region of the imaging apparatus.

レンズ本体22の各フライアイレンズ領域82に属する各レンズエレメント84は矩形の光を照射し、そして各フライアイレンズ領域82はこれに属する複数のレンズエレメント84から出る矩形の光の束が照射される。各フライアイレンズ領域82は、有効ワーキングディスタンスWD数百mmである近位(near)の撮像視野領域S1と有効ワーキングディスタンスWD数千mmである遠位(far)の撮像視野領域S2とを念頭に入れて設計されている。この点について図26を参照して説明すると、図26の左側に位置するフライアイレンズ領域82Lは、その照射範囲が近位(near)の撮像視野領域Ss1の右端と遠位(far)の撮像視野領域Ss2の左端で規定されるように設計されている。他方、図26の右側のフライアイレンズ領域82Rは、その照射範囲が近位(near)の撮像視野領域Ss1の左端つまり撮像視野領域Ss1の右側のフライアイレンズ領域82Rから遠い一辺で規定され且つ遠位(far)の撮像視野領域Ss2の右端つまり撮像視野領域Ss1の右側のフライアイレンズ領域82Rに近い一辺で規定されるように設計されている。この規則はレンズ本体22の他のフライアイレンズ領域82についても同じである。   Each lens element 84 belonging to each fly-eye lens region 82 of the lens body 22 emits rectangular light, and each fly-eye lens region 82 is irradiated with a bundle of rectangular light emitted from a plurality of lens elements 84 belonging thereto. The Each fly-eye lens area 82 has a near imaging field area S1 having an effective working distance WD of several hundred mm and a far imaging field area S2 having an effective working distance WD several thousand mm. Designed to put in. This point will be described with reference to FIG. 26. The fly-eye lens region 82L located on the left side of FIG. 26 captures the right end and the far end of the imaging field region Ss1 whose irradiation range is near. It is designed to be defined at the left end of the visual field area Ss2. On the other hand, the fly eye lens region 82R on the right side of FIG. 26 is defined by one side far from the left end of the imaging field region Ss1 whose irradiation range is near, that is, the fly eye lens region 82R on the right side of the imaging field region Ss1. It is designed to be defined by one side close to the right end of the far-field imaging field region Ss2, that is, the fly-eye lens region 82R on the right side of the imaging field region Ss1. This rule is the same for the other fly-eye lens regions 82 of the lens body 22.

したがって、レンズ本体22の全てのフライアイレンズ領域82から出る矩形の光の束は、数百mmから数千mmの有効ワーキングディスタンスWDでの矩形の撮像視野領域で互いにオーバーラップするだけでなく、撮像視野領域以外の周辺領域を照射する無駄を合理的に無くすることができる。したがって、LED26が発する光を無駄なく撮像視野領域の照明に使うことができるだけでなく、撮像視野領域で光量のムラ無く均一に照明することができる。したがって中心電極を備えた赤外線LEDを採用しても光量の減少を招くことなく均一な照明を確保することができる。   Therefore, the rectangular light bundles coming out of all the fly-eye lens regions 82 of the lens body 22 not only overlap each other in the rectangular imaging field of view with an effective working distance WD of several hundred mm to several thousand mm, The waste of irradiating the peripheral area other than the imaging visual field area can be rationally eliminated. Therefore, not only can the light emitted from the LED 26 be used for illumination of the imaging field of view area without waste, but also the illumination field of view can be illuminated uniformly without unevenness in the amount of light. Therefore, even if an infrared LED having a center electrode is employed, uniform illumination can be ensured without causing a decrease in the amount of light.

100 実施例の撮像装置
4 CMOSカメラユニット
6 レンズユニット
8 照明ユニット
10c LED基板
16 ケース
22 照明用のレンズ本体
22a 照明用レンズ本体のLED側の第1の面
22b 照明用レンズ本体の検査対象側の第2の面
24 リフレクタ本体
26 LED
28 トロイダルレンズ
36 開口(リフレクタ本体)
38 鏡筒
72 凹所(レンズ本体及びリフレクタの組立体を収容)
LA LEDの光軸
O トロイダルレンズの中心
Ss 撮像視野領域
La 照明領域
WD 有効ワーキングディスタンス
Ss1 近位(near)の撮像視野領域
Ss2 遠位(far)の撮像視野領域
82 フライアイレンズ領域
84 レンズエレメント
86 レンズアレイ
88 フレネル面領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging device of Example 4 CMOS camera unit 6 Lens unit 8 Illumination unit 10c LED substrate 16 Case 22 Lens body for illumination 22a First surface on the LED side of the illumination lens body 22b On the inspection object side of the illumination lens body Second surface 24 Reflector body 26 LED
28 Toroidal lens 36 Aperture (reflector body)
38 Lens barrel 72 Recess (accommodates lens body and reflector assembly)
LA LED optical axis O Center of toroidal lens Ss Imaging field area La Illumination area WD Effective working distance Ss1 Near imaging field area Ss2 Far imaging field area 82 Fly eye lens area 84 Lens element 86 Lens array 88 Fresnel surface area

Claims (16)

カメラとレンズとを含む撮像部の周囲に照明用の複数の光源を備えた撮像装置であって、
該光源の前方に位置決めされた照明用レンズ本体とリフレクタとの組立体を有し、
前記組立体は、各光源が発した光を成形して前記撮像装置の矩形の撮像視野領域とほぼ同じ矩形の照明領域を形成する照明成形部を有し、
該照明成形部は、各光源が発した光を前記撮像装置の有効ワーキングディスタンスの近位の撮像視野領域の前記光源から遠い一辺と、遠位の撮像視野領域の前記光源に近い一辺とで規定される矩形の照明範囲を形成することを特徴とする撮像装置。
An imaging device including a plurality of light sources for illumination around an imaging unit including a camera and a lens,
An assembly of an illumination lens body and a reflector positioned in front of the light source;
The assembly includes an illumination molding unit that molds light emitted from each light source to form a rectangular illumination region that is substantially the same as the rectangular imaging field of view of the imaging device;
The illumination shaping unit defines light emitted from each light source by one side far from the light source in the imaging field region proximal to the effective working distance of the imaging device and one side near the light source in the distal imaging field region. An imaging device characterized by forming a rectangular illumination range.
検査対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像部の周囲に配置され検査対象物を照明するための複数の光源と、を備え、
前記撮像部から前記撮像部の光軸方向に第1の所定距離だけ離間した位置に、前記撮像部で撮像可能な略矩形の第1の撮像視野領域が形成され、該第1の所定距離前記撮像部の光軸方向に更に離間した位置に、前記撮像部で撮像可能な前記第1の撮像視野領域よりも面積の大きい略矩形の第2の撮像視野領域が形成され、前記撮像部の光軸方向における該第1の撮像視野領域と該第2の撮像視野領域との間に、前記撮像部のピントが合う撮像許容領域が形成され、該撮像許容領域に位置する検査対象物を前記撮像部により撮像する撮像装置であって、
前記光源の前方に位置決めされ、前記光源が発した光を成形して前記撮像部の撮像視野領域とほぼ同じ略矩形の照明領域を形成する照明成形部を備え、
前記照明成形部は、前記光源による照明範囲が、前記第1の撮像視野領域においては撮像視野の前記光源から遠い辺と、前記第2の撮像視野領域においては撮像視野の前記光源に近い辺とに基づき規定されるように、略矩形の照明領域を形成することを特徴とする撮像装置。
An imaging unit for imaging an inspection object;
A plurality of light sources arranged around the imaging unit for illuminating the inspection object,
A substantially rectangular first imaging field of view that can be imaged by the imaging unit is formed at a position spaced apart from the imaging unit by a first predetermined distance in the optical axis direction of the imaging unit, and the first predetermined distance A substantially rectangular second imaging field of view having a larger area than the first imaging field of view that can be imaged by the imaging unit is formed at a position further separated in the optical axis direction of the imaging unit, and the light of the imaging unit An imaging allowable region in which the imaging unit is in focus is formed between the first imaging visual field region and the second imaging visual field region in the axial direction, and the inspection object located in the imaging allowable region is imaged. An imaging device for imaging by a unit,
An illumination shaping unit that is positioned in front of the light source and forms a light that is emitted from the light source to form a substantially rectangular illumination region that is substantially the same as the imaging field of view of the imaging unit;
In the first imaging field area, the illumination shaping unit has a side far from the light source in the imaging field, and a side near the light source in the imaging field in the second imaging field area. An imaging device characterized by forming a substantially rectangular illumination area as defined on the basis of the above.
前記撮像部の光軸方向における前記撮像許容領域の上限位置及び下限位置は、前記撮像部の光軸方向における前記第1の撮像視野領域及び前記第2の撮像視野領域の位置と実質的に同じである、請求項2に記載の撮像装置。   The upper limit position and the lower limit position of the imaging allowable region in the optical axis direction of the imaging unit are substantially the same as the positions of the first imaging visual field region and the second imaging visual field region in the optical axis direction of the imaging unit. The imaging device according to claim 2, wherein 前記照明成形部により形成される略矩形の照明領域は、前記光源の前方に位置する第1の辺と、該第1の辺と略直交し且つ隣り合う第2の辺と、該第2の辺と隣り合い且つ該第1の辺と対向する第3の辺と、から構成され、
前記光源による照明範囲が、前記第1の撮像視野領域においては前記第3の辺と、前記第2の撮像視野領域においては前記第1の辺とに基づいて規定される、請求項2又は3に記載の撮像装置。
The substantially rectangular illumination region formed by the illumination shaping unit includes a first side located in front of the light source, a second side substantially orthogonal to and adjacent to the first side, and the second side. A third side adjacent to the side and facing the first side,
The illumination range by the light source is defined based on the third side in the first imaging visual field region and the first side in the second imaging visual field region. The imaging device described in 1.
前記照明成形部は、前記光源による照明範囲が、前記第1の撮像視野領域及び前記第2の撮像視野領域において撮像視野全体と重なるように、略矩形の照明領域を形成する、請求項2〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。   The illumination shaping unit forms a substantially rectangular illumination region so that an illumination range by the light source overlaps the entire imaging field in the first imaging field region and the second imaging field region. 5. The imaging device according to any one of 4. 前記照明成形部により形成される前記矩形の照明領域は、前記第1の撮像視野領域においては前記第1の辺が撮像視野から外方へ離間する位置にあり、前記第2の撮像視野領域においては前記第3の辺が撮像視野から外方へ離間する位置にある、請求項2〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。   The rectangular illumination region formed by the illumination shaping unit is located at a position where the first side is spaced outward from the imaging field in the first imaging field region, and in the second imaging field region The imaging apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the third side is located away from the imaging field of view. 前記照明成形部により形成される前記矩形の照明領域は、前記第1の撮像視野領域及び前記第2の撮像視野領域においては前記第2の辺が撮像視野の辺と実質的に重なる、請求項2〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。   The rectangular illumination region formed by the illumination shaping unit has the second side substantially overlaps the side of the imaging field in the first imaging field region and the second imaging field region. The imaging device according to any one of 2 to 4. 前記光源は、前記撮像部の光軸を挟んで位置する少なくとも第1の対と第2の対の二対の光源で構成され、
前記照明成形部は、各光源に対応して位置決めされたレンズで構成され、
第1の対の光源の各々に対応したレンズの曲率と第2の対の光源の各々に対応したレンズの曲率とが異なる、請求項1又は2に記載の撮像装置。
The light source is composed of at least a first pair and a second pair of light sources located across the optical axis of the imaging unit,
The illumination molding part is composed of a lens positioned corresponding to each light source,
The imaging device according to claim 1 or 2, wherein a curvature of a lens corresponding to each of the first pair of light sources is different from a curvature of a lens corresponding to each of the second pair of light sources.
前記複数の光源が配置された光源用基板を更に有し、
前記照明成形部が、前記光源用基板に配置された各々の光源の前方に位置決めされた照明用レンズ本体及びリフレクタからなる組立体で構成されている、請求項1又は2に記載の撮像装置。
A light source substrate on which the plurality of light sources are arranged;
The imaging device according to claim 1, wherein the illumination molding unit is configured by an assembly including an illumination lens body and a reflector positioned in front of each light source disposed on the light source substrate.
前記照明用レンズ本体及びリフレクタからなる組立体が貫通した中心孔を有し、
前記撮像装置は、前記照明用レンズ本体及びリフレクタからなる組立体を収容するケースを有し、
該ケースは、その中心に延びる鏡筒の周囲に前方に向けて開放したリング状の凹所を備え、該凹所に前記照明用レンズ本体及びリフレクタからなる組立体が収容され、
前記鏡筒を通じて前記撮像部に撮像視野領域の反射光が導かれる、請求項9に記載の撮像装置。
An assembly comprising the illumination lens body and the reflector has a central hole therethrough,
The imaging apparatus has a case that houses an assembly including the illumination lens body and a reflector,
The case is provided with a ring-shaped recess opened forward around a lens barrel extending in the center, and the assembly including the illumination lens body and the reflector is accommodated in the recess,
The imaging device according to claim 9, wherein reflected light of an imaging visual field region is guided to the imaging unit through the lens barrel.
前記光源がLEDである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the light source is an LED. 前記照明用レンズ本体が、前記光源に対応した位置にトロイダルレンズを有し、該トロイダルレンズが前記照明成形部の一部を構成している、請求項1又は10に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1 or 10, wherein the illumination lens body includes a toroidal lens at a position corresponding to the light source, and the toroidal lens forms part of the illumination molding unit. 前記トロイダルレンズの中心が、該トロイダルレンズに対応する前記光源の光軸に対して前記組立体の中心側にオフセットされている、請求項12に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 12, wherein a center of the toroidal lens is offset toward a center of the assembly with respect to an optical axis of the light source corresponding to the toroidal lens. 前記リフレクタが、前記光源側から前記レンズ本体側に向けて徐々に拡開するすり鉢状の開口を有し、該開口の前記組立体の中心側の壁が外側の壁に比べて相対的に大きく傾斜している、請求項10に記載の撮像装置。   The reflector has a mortar-shaped opening that gradually expands from the light source side toward the lens body side, and the wall on the center side of the assembly of the opening is relatively larger than the outer wall. The imaging device according to claim 10, wherein the imaging device is inclined. 前記照明レンズ本体が、前記光源に対応した位置にフライアイレンズを有し、
該フライアイレンズが複数の矩形のレンズエレメントからなるレンズアレイで構成されている、請求項1又は10に記載の撮像装置。
The illumination lens body has a fly-eye lens at a position corresponding to the light source,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fly-eye lens is configured by a lens array including a plurality of rectangular lens elements.
前記フライアイレンズが前記照明レンズ本体の検査対象側の面に形成され、該照明用レンズ本体の光源側の面に、前記フライアイレンズに対応してフレネル面が形成され、
該フライアイレンズと前記フレネル面が前記照明成形部の一部を構成している、請求項15に記載の撮像装置。
The fly-eye lens is formed on the surface on the inspection object side of the illumination lens body, the Fresnel surface corresponding to the fly-eye lens is formed on the light source side surface of the illumination lens body,
The imaging apparatus according to claim 15, wherein the fly-eye lens and the Fresnel surface constitute a part of the illumination molding unit.
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