JP2014053106A - Illumination device and image inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物を照明する照明装置、及び前記照明装置を搭載した画像検査装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that illuminates an object, and an image inspection device equipped with the illumination device.
従来、複数の発光素子を配列した照明装置が知られている。一例として、複数の発光ダイオードの光軸をスリットで合わせて、そのスリットから入射する光がフレネルレンズを通って平行光に変換される照明装置を挙げることができる。しかし、この照明装置では、複数の発光ダイオードからの光は、スリットによる回折及びフレネルレンズによる回折により、大幅に減少してしまう問題があり、広範囲へ平行光を照射する照明装置としては適さない。 Conventionally, a lighting device in which a plurality of light emitting elements are arranged is known. As an example, an illuminating device in which the optical axes of a plurality of light emitting diodes are aligned with a slit and light incident from the slit is converted into parallel light through a Fresnel lens can be exemplified. However, this illumination device has a problem that light from a plurality of light emitting diodes is greatly reduced due to diffraction by a slit and diffraction by a Fresnel lens, and is not suitable as an illumination device that irradiates parallel light over a wide range.
ところで、反射型の発光ダイオードを用いて平行光を照射する技術が検討されている。反射型の発光ダイオードは、従来の砲弾型の発光ダイオードとは異なり、発光ダイオード単体で平行光を照射できる。従って、反射型の発光ダイオードを敷き詰めることによって、広範囲へ平行光を照射できる可能性がある。 By the way, a technique for irradiating parallel light using a reflective light emitting diode has been studied. Unlike a conventional bullet-type light emitting diode, a reflective light-emitting diode can emit parallel light by itself. Therefore, there is a possibility that parallel light can be irradiated over a wide range by laying reflective light emitting diodes.
しかし、反射型の発光ダイオードを敷き詰めると、発光ダイオードと発光ダイオードの間からは光が照射されず、又、照射される光が平行光であるため、照明ムラが大きくなるという問題がある。 However, when reflection type light emitting diodes are laid, there is a problem in that light is not irradiated from between the light emitting diodes and the light emitting diodes, and since the irradiated light is parallel light, uneven illumination is increased.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、照明ムラを低減可能な照明装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of said point, and makes it a subject to provide the illuminating device which can reduce illumination nonuniformity.
本照明装置は、所定方向に並べて配置された複数の反射型発光ダイオードと、各々の前記反射型発光ダイオードの最大照度部分を避けて、各々の前記反射型発光ダイオード上に設置された拡散フィルタと、を有することを要件とする。 The lighting device includes a plurality of reflective light emitting diodes arranged side by side in a predetermined direction, and a diffusion filter installed on each of the reflective light emitting diodes, avoiding a maximum illuminance portion of each of the reflective light emitting diodes. It is a requirement to have.
開示の技術によれば、照明ムラを低減可能な照明装置を提供できる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide an illumination device capable of reducing illumination unevenness.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の形態に係る照明装置を例示する正面図である。図2は、第1の実施の形態に係る照明装置の構成図と照明分布を例示する図であり、(a)が図1のA方向から見た図(底面)、(b)が図1のB方向から見た図(右端面)、(c)が照明分布を例示する図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a front view illustrating a lighting device according to the first embodiment. 2 is a diagram illustrating a configuration diagram and an illumination distribution of the lighting device according to the first embodiment. FIG. 2A is a diagram (bottom surface) viewed from the direction A in FIG. 1, and FIG. The figure (right end surface) seen from B direction of (a), (c) is a figure which illustrates illumination distribution.
図1及び図2を参照するに、第1の実施の形態に係る照明装置10は、コンタクトガラス11と、複数の反射型発光ダイオード12と(以降、反射型LED12とする)、拡散フィルタ13とを有する。反射型LED12のリード端子12a側には基板(図示せず)が配置され、リード端子12aは例えば基板(図示せず)に形成された貫通孔に挿入され、貫通孔周囲のランド部分とはんだ等により電気的及び機械的に接続されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
各反射型LED12は、各々の上面(発光側の面)をコンタクトガラス11の下面に密着させて1列に配列されている。照明ムラを低減するためには、各反射型LED12を隙間なく(互いに側面同士が接するように)整列して配置することが好ましい。但し、各反射型LED12を基板(図示せず)に実装する都合上、隣接する反射型LED12間に多少(1mm以下程度)の隙間ができてもよい。
The
なお、以降、配列された複数の反射型LED12を一まとめにして反射型LED列と称する場合がある。図1の例では、16個の反射型LED12が配列されて、1つの反射型LED列を形成している。
Hereinafter, the plurality of arranged
各反射型LED12は、互いに略平行な照明光を照射する機能を有する。各反射型LED12から照射された光は、各反射型LED12の照明光に対して透明な材料から形成されたコンタクトガラス11を透過して、例えば線状平行光として対象物(図示せず)に照射される。
Each
拡散フィルタ13は、各反射型LED12の最大照度部分を避けて、各反射型LED12上に(コンタクトガラス11を介して)設置されている。各反射型LED12の最大照度部分は、後述の図6及び図7に示すように、各反射型LED12の中央部近傍である。そこで、図1及び図2の例では、拡散フィルタ13を、隣接する反射型LED12間(隣接する反射型LED12の境界部)及び反射型LED列の両端部に1つずつ設置している。
The
但し、各反射型LED12の最大照度部分(中央部近傍)を露出する複数の開口部が形成された1つの細長状の拡散フィルタ13を、反射型LED列の一端部から他端部までを覆うように設置してもよい。
However, one
拡散フィルタ13としては、例えば、各反射型LED12の照明光に対して透明な材料から形成された樹脂基板等の表面に、使用波長或いはそれ以下のランダムな微少凹凸やライン状の凹凸等を形成した部材を用いることができる。拡散フィルタ13として、例えば、磨りガラス等を用いてもよい。
As the
図3は、比較例に係る照明装置を例示する正面図である。図4は、比較例に係る照明装置の構成図と照明分布を例示する図であり、(a)が図3のA方向から見た図(底面)、(b)が図3のB方向から見た図(右端面)、(c)が照明分布を例示する図である。 FIG. 3 is a front view illustrating a lighting device according to a comparative example. 4 is a diagram illustrating a configuration diagram and an illumination distribution of a lighting device according to a comparative example, in which (a) is a diagram (bottom surface) viewed from the direction A in FIG. 3, and (b) is from a direction B in FIG. A view (right end face) and (c) are diagrams illustrating the illumination distribution.
図3及び図4を参照するに、比較例に係る照明装置100は、拡散フィルタ13が設けられていない点のみが、照明装置10(図1及び図2参照)と相違する。照明装置100では、隣接する反射型LED12間からは光が照射されないため、図4(c)に示す照明分布のように、各反射型LED12の中心部近傍と隣接する反射型LED12間とに大きな照明ムラが生じてしまう。
3 and 4, the
一方、照明装置10では、明装置100とは異なり、隣接する反射型LED12間及び反射型LED列の両端部に拡散フィルタ13が設置されているため、反射型LED12から照射される光の一部が拡散フィルタ13に入射し、拡散フィルタ13で拡散される。
On the other hand, in the
そのため、図2(c)に示す照明分布の実線部分のように、図4(c)に示す照明分布と比べて、隣接する反射型LED12間の光量及び反射型LED列の両端部の光量を増加させることができる。なお、図2(c)に示す照明分布の破線部分は、比較のため、図4(c)に示す照明分布を示したものである。つまり、図2(c)において、実線部分が破線部分よりも大きくなっている領域では、拡散フィルタ13を設置した効果により、光量が増加していることになる。
Therefore, as in the solid line portion of the illumination distribution shown in FIG. 2C, compared to the illumination distribution shown in FIG. 4C, the light amount between the adjacent
なお、反射型LED列全体に開口部を有しない1つの細長状の拡散フィルタを配置しても隣接する反射型LED12間の光量及び反射型LED列の両端部の光量を増加させることができる。しかしながら、この方法は、反射型LED12の中心部近傍の光量が減少するため好ましくない。
In addition, even if one elongated diffusion filter having no opening is disposed in the entire reflective LED array, the amount of light between the adjacent
照明装置10のように、反射型LED12の中心部近傍(最大照度部分)を露出するように隣接する反射型LED12間及び反射型LED列の両端部に拡散フィルタ13を配置することが好ましい。これにより、反射型LED12の中心部近傍(最大照度部分)の光量を減少させることなく、隣接する反射型LED12間の光量及び反射型LED列の両端部の光量を増加させることができる。
Like the illuminating
拡散フィルタ13を入れる範囲と拡散度の基準は、例えば、市販の拡散ライン照明で拡散反射率が高いワーク(低光沢物;例えば、拡散反射率99%の標準反射板)と、鏡面反射率が高いワーク(高光沢物;例えば、鏡面反射率が97%以上の鏡)を撮影し、『評価値 = 高光沢物の計測値の平均 / 低光沢物の計測値の平均』と『平坦度 = 1 / 高光沢物の計測値の標準偏差』の2つを測定した値を用いることができる。
The range in which the diffusing
次に、拡散フィルタ13を入れる範囲と、拡散度を振って、上記2つの評価値を測定し、基準値よりも良くなる範囲と拡散度を求める。特に評価値は、平行光の多さの目安であるため、この値が基準値よりも倍以上良くなるように、拡散フィルタ13を入れる範囲と拡散度を選ぶことが好ましい。
Next, the range in which the
例えば、表1のような値となった場合には、評価値と平坦度から、拡散フィルタ13の範囲を5mm、拡散度を5°とすることが好ましい。なお、この時点で軽減できない照明ムラは、ソフト処理によっても軽減できるため、評価値が大きく減少する拡散フィルタ13を入れることは好ましくない。なお、表1は、拡散フィルタ13の範囲及び拡散度と評価値及び平坦度との関係を示しており、評価値=4、平坦度=0.033が基準値となる。
For example, when the values are as shown in Table 1, it is preferable that the range of the
なお、隣接する反射型LED12間及び反射型LED列の両端部のみに、予め個片化された複数の拡散フィルタ13を設置すると、設置精度や設置方法の問題が生じるおそれがある。そこで、実際に照明装置10を作製する際には、反射型LED列全体を覆う拡散フィルタを設け、その後各反射型LED12の中心部近傍(最大照度部分)の拡散フィルタのみを除去することが、配置作業を軽減できる点で好ましい。
If a plurality of diffused
このように、複数の反射型LED12を1列に密に配列し、各反射型LED12の最大照度部分を避けて、隣接する反射型LED12間及び反射型LED列の両端部に拡散フィルタ13を設置する。これにより、反射型LED12の中心部近傍(最大照度部分)の光量を減少させることなく、隣接する反射型LED12間の光量及び反射型LED列の両端部の光量を増加させることができる。つまり、拡散フィルタ13で光を拡散させることにより、照明ムラを低減できる。
In this way, a plurality of
なお、隣接する反射型LED12間に拡散フィルタ13を設置し、反射型LED列の両端部には拡散フィルタ13を設置しない場合にも、一定の効果(照明ムラを低減する効果)を奏する。
Even when the
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、拡散フィルタを用いずに照明装置の照度ムラを低減する方法の例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In 2nd Embodiment, the example of the method of reducing the illumination intensity nonuniformity of an illuminating device is shown, without using a diffusion filter. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
図5は、第2の実施の形態に係る照明装置を例示する正面図である。図5を参照するに、第2の実施の形態に係る照明装置10Aにおいて、コンタクトガラス11には、複数の反射型LED12がC方向(以降、配列方向Cとする)に1列に密に配列されている。
FIG. 5 is a front view illustrating a lighting device according to the second embodiment. Referring to FIG. 5, in the
但し、照明装置10(図1及び図2参照)では、正面視において、各反射型LED12の側面が反射型LED12の配列方向に対して垂直になるように配置されていた。これに対し、照明装置10Aでは、正面視において、各反射型LED12の側面が反射型LED12の配列方向Cに対して斜めになるように配置されている(傾いて配置されている)。
However, in the illumination device 10 (see FIGS. 1 and 2), the side surfaces of the
各反射型LED12の側面の配列方向Cに垂直な方向に対する傾斜角θは、適宜決定できるが、例えば、15度程度とすることができる。なお、正面視とは、照明装置10A等を反射型LED12の発光側の面に対して垂直な方向から視ることをいう。
Although the inclination angle θ with respect to the direction perpendicular to the arrangement direction C of the side surfaces of each
このように、各反射型LED12を、正面視において、各反射型LED12の側面が配列方向Cに対して斜めになるように配置することにより、隣接する反射型LED12間の照明光量が少ない部分が横方向に分散される。そのため、照明装置10Aの照度ムラを低減できる。
Thus, by arranging each
傾斜角θの値は、反射型LED12の照度分布や、隣接する反射型LED12の重なる部分の長さL等の情報から決定できる。例えば、平面形状が11mm×7mmの反射型LED12を0.3mm間隔で配置し、傾斜角θ=15度とした場合、長さLが約2mmとなる。
The value of the inclination angle θ can be determined from information such as the illuminance distribution of the
ここで、反射型LED12の配列方向Cの照度分布を計測し、計測した照度分布を使って、2mmの重なりがあった場合の照度分布をシミュレートする。図6は、隣接する反射型LED12に2mmの重なりがあった場合(L=2mmの場合)の照度分布をシミュレートした結果を例示する図である。図6に示すように、各反射型LED12の照度は、中央のピーク(最大照度)から周辺に行くにしたがって緩やかに減少し、端の部分は暗くなる。
Here, the illuminance distribution in the arrangement direction C of the
しかしながら、2mmの重なりがあるため、実際には、図7の実線で示すように端の部分(隣接する反射型LED12間)の照度を上げることができる。なお、適切な傾斜角θの値は、隣接する反射型LED12間における照度が、各反射型LED12の最大照度と同程度に引き上げられる角度である。
However, since there is an overlap of 2 mm, the illuminance at the end portion (between adjacent reflective LEDs 12) can actually be increased as shown by the solid line in FIG. The appropriate value of the inclination angle θ is an angle at which the illuminance between adjacent
図7では、隣接する反射型LED12間における照度が、各反射型LED12の最大照度と同程度に引き上げられているため、シミュレートに使用した反射型LED12では、傾斜角θ=15度がおおよそ適切な角度である。但し、適切な傾斜角θは反射型LED12の照度分布や配置によって変わるため、反射型LED12の照度分布や配置の条件が変わった場合には、このようなシミュレーションを活用して、その都度傾斜角θの最適値を決定することになる。
In FIG. 7, the illuminance between adjacent
なお、第1の実施の形態と同様に、この時点で軽減できない照明ムラは、ソフト処理によっても軽減できる。 As in the first embodiment, illumination unevenness that cannot be reduced at this point can be reduced by software processing.
〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、反射型LEDを複数列に配列する例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example in which reflective LEDs are arranged in a plurality of rows is shown. In the third embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
図8は、第3の実施の形態に係る照明装置を例示する図であり、(a)が正面図、(b)が(a)のD方向から見た図(左端面)である。図8を参照するに、第3の実施の形態に係る照明装置10Bは、ダイクロイックミラー15と、複数の反射型LED12と、複数の反射型LED22とを有する。
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating a lighting device according to the third embodiment, in which FIG. 8A is a front view and FIG. 8B is a view (left end surface) viewed from the D direction of FIG. Referring to FIG. 8, the
反射型LED22は、リード端子22aを有する。反射型LED22のリード端子22a側には反射型LED12を固定する基板とは異なる基板(図示せず)が配置され、リード端子22aは例えば基板に形成された貫通孔に挿入され、貫通孔周囲のランド部分とはんだ等により電気的及び機械的に接続されている。
The
各反射型LED12は各々の上面(発光側の面)をダイクロイックミラー15の下面に密着させて1列に配列されており、各反射型LED22は各々の上面(発光側の面)をダイクロイックミラー15の一方の側面に密着させて1列に配列されている。なお、反射型LED12の列と反射型LED22の列とは、略平行である。
Each
但し、反射型LED12と反射型LED22との配列方向における位置をずらしている。つまり、各反射型LED12と各反射型LED22とは、各反射型LED12のピーク(最大照度)と各反射型LED22のピーク(最大照度)とが、互いに配列方向の異なる位置にくるように配置されている。
However, the positions of the
照明ムラを低減するためには、各反射型LED12及び22を各々隙間なく(互いに側面同士が接するように)整列して配置することが好ましい。但し、各反射型LED12及び22を各々基板(図示せず)に実装する都合上、隣接する反射型LED12間及び隣接する反射型LED22間に多少の隙間ができてもよい。
In order to reduce illumination unevenness, it is preferable that the
各反射型LED12及び22は、互いに略平行な照明光を照射する機能を有する。但し、反射型LED22は、反射型LED12とは異なる波長の照明光を照射する機能を有する。例えば、反射型LED12を赤色LED、反射型LED22を緑色LEDとすることができる。反射型LED22の外形形状は、反射型LED12の外形形状と同一であっても構わない。
Each of the
各反射型LED12から照射された光はダイクロイックミラー15に入射し、各反射型LED12の照明光の波長を透過するダイクロイックミラー15から出射して、対象物(図示せず)に照射される。又、各反射型LED22から照射された光はダイクロイックミラー15に入射し、各反射型LED22の照明光の波長を反射するダイクロイックミラー15で光路を変換された後に出射して、対象物(図示せず)に照射される。
The light irradiated from each
なお、図8(b)では、説明の便宜上、各反射型LED12の照明光(実線矢印)と各反射型LED22の照明光(破線矢印)とをずらして図示しているが、これらはダイクロイックミラー15により同一光軸上に合成されて対象物(図示せず)に照射される。
In FIG. 8B, for convenience of explanation, the illumination light (solid arrow) of each
このように、波長の異なる複数個の反射型LED12及び22を、各々所定方向に配列させ、反射型LED12及び22からの各々の照明光をダイクロイックミラー15で反射及び透過させて同一光軸上に重ね合わせる。更に、反射型LEDの12のピーク(最大照度)と反射型LED22のピーク(最大照度)との配列方向の位置をずらす。これにより、光量不足を補うことができる。つまり、隣接する反射型LED12間の光量が低下する部分は反射型LED22の光量で補い、隣接する反射型LED22間の光量が低下する部分は反射型LED12の光量で補うことができる。これにより、照明ムラを低減できる。
In this way, a plurality of
なお、図9に示す照明装置10Cのように、更に複数の反射型LED32を追加してもよい。反射型LED32は、リード端子32aを有する。反射型LED32のリード端子32a側には反射型LED12及び22を固定する基板とは異なる基板(図示せず)が配置されている。そして、リード端子32aは例えば基板に形成された貫通孔に挿入され、貫通孔周囲のランド部分とはんだ等により電気的及び機械的に接続されている。
A plurality of
各反射型LED32は各々の上面(発光側の面)をダイクロイックミラー15の他方の側面に密着させて1列に配列されている。なお、反射型LED12の列と反射型LED22の列と反射型LED32の列とは、略平行である。
The
但し、反射型LED12と反射型LED22と反射型LED32との配列方向における位置をずらしている。つまり、各反射型LED12と各反射型LED22と各反射型LED32とは、各反射型LED12のピーク(最大照度)と各反射型LED22のピーク(最大照度)と各反射型LED32のピーク(最大照度)とが、互いに配列方向の異なる位置にくるように配置されている。
However, the positions of the
照明ムラを低減するためには、各反射型LED12、22、及び32を各々隙間なく(互いに側面同士が接するように)整列して配置することが好ましい。但し、各反射型LED12、22、及び32を各々基板(図示せず)に実装する都合上、隣接する反射型LED12間、隣接する反射型LED22間、及び隣接する反射型LED32間に多少の隙間ができてもよい。
In order to reduce illumination unevenness, it is preferable to arrange the
各反射型LED12、22、及び32は、互いに略平行な照明光を照射する機能を有する。但し、反射型LED12、22、及び32は、各々異なる波長の照明光を照射する機能を有する。例えば、反射型LED12を赤色LED、反射型LED22を緑色LED、反射型LED32を青色LEDとすることができる。反射型LED32の外形形状は、反射型LED12や22の外形形状と同一であっても構わない。
Each
各反射型LED12から照射された光はダイクロイックミラー15に入射し、各反射型LED12の照明光の波長を透過するダイクロイックミラー15から出射して、対象物(図示せず)に照射される。又、各反射型LED22から照射された光はダイクロイックミラー15に入射し、各反射型LED22の照明光の波長を反射するダイクロイックミラー15で光路を変換された後に出射して、対象物(図示せず)に照射される。又、各反射型LED32から照射された光はダイクロイックミラー15に入射し、各反射型LED32の照明光の波長を反射するダイクロイックミラー15で光路を変換された後に出射して、対象物(図示せず)に照射される。
The light irradiated from each
なお、図9(b)では、説明の便宜上、各反射型LED12の照明光(実線矢印)と各反射型LED22の照明光(破線矢印)と各反射型LED32の照明光(一点鎖線矢印)とをずらして図示している。しかし、実際には、これらはダイクロイックミラー15により同一光軸上に合成されて対象物(図示せず)に照射される。図9に示す照明装置10Cも、図8に示す照明装置10Bと同様に、光量不足を補うことができる。
In FIG. 9B, for convenience of explanation, the illumination light of each reflective LED 12 (solid line arrow), the illumination light of each reflective LED 22 (broken line arrow), and the illumination light of each reflective LED 32 (dotted line arrow) The figure is shifted. However, in practice, these are synthesized on the same optical axis by the
照明装置10B及び10Cを使用する場合は、正反射光を撮影する場合にモノクロカメラを用い、撮影した画像の信号値に対して波長毎のオフセット値を加算して補正する必要がある。補正値は、高光沢のミラー等をワーク(対象物)とし、その反射光を撮影することで求めることができる。
When using the
又、撮影するワークの色により、点灯する反射型LEDの色を変更することにより、正反射光のみの画像を撮影することが可能である。例えば、赤色のワークを撮影する場合には、青色又は緑色(或いは、青色及び緑色)の反射型LEDを点灯し、ワークからの拡散反射光が極力少なくなるようにする等である。なお、モノクロ画像に変換された後は、第1の実施の形態と同様に、この時点で軽減できない照明ムラは、ソフト処理によっても軽減できる。 Further, by changing the color of the reflective LED to be lit according to the color of the work to be photographed, it is possible to photograph an image of only regular reflection light. For example, when photographing a red workpiece, a blue or green (or blue and green) reflective LED is turned on so that diffuse reflection light from the workpiece is minimized. Note that, after being converted into a monochrome image, illumination unevenness that cannot be reduced at this point can be reduced by software processing as in the first embodiment.
〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、第1の実施の形態に係る照明装置10を搭載した画像検査装置の例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Fourth embodiment>
In 4th Embodiment, the example of the image inspection apparatus carrying the illuminating
図10は、第4の実施の形態に係る画像検査装置を例示する側面図である。図11は、第4の実施の形態に係る画像検査装置を例示する正面図である。なお、説明の便宜上、図11において図10の一部の構成要素を省略している。 FIG. 10 is a side view illustrating an image inspection apparatus according to the fourth embodiment. FIG. 11 is a front view illustrating an image inspection apparatus according to the fourth embodiment. For convenience of explanation, some components of FIG. 10 are omitted in FIG.
図10及び図11を参照するに、画像検査装置40は、照明装置10と、曲面ミラー41と、濃度用照明装置42と、結像レンズ43と、撮像素子44と、搬送手段45とを有する。又、90は計測対象物である紙等の画像担持媒体(以降、画像担持媒体90とする)を、90aは画像検査装置40にて光沢分布及び濃度分布を読み取る画像担持媒体90上の1ラインの読取領域(以降、読取領域90aとする)を、90bは画像担持媒体90の搬送方向(以降、搬送方向90bとする)を、それぞれ示している。
Referring to FIGS. 10 and 11, the
なお、正反射光とは、照明装置10から画像担持媒体90に照射される照明光の入射角と同じ角度で、入射方向とは反対側に反射する反射光を指し、拡散反射光とは、正反射光以外の反射光を指す。
Note that the specularly reflected light refers to reflected light that is reflected at the same angle as the incident angle of the illuminating light applied to the image bearing medium 90 from the illuminating
照明装置10の各反射型LED12は、曲面ミラー41に入射する互いに略平行な照明光12xを照射する機能を有する。つまり、照明装置10は、線状の略平行光を生成する線状平行光光源である。照明装置10では、各反射型LED12の発光部の全面で略平行光が発生するので、読取領域90aの全域で照明光が途切れることがないという効果を奏する。
Each
なお、図1では照明装置10の有する反射型LED12の個数を16個としたが、照明装置10の有する反射型LED12の個数は任意に設定して構わない。反射型LED12を読取領域90aの方向(図10及び図11のY方向)に密に配置しないと、読取領域90aの全領域に対して漏れなく正反射光を生じる照明光を発生させることができないので、反射型LED12の個数は多いほど好ましい。
In FIG. 1, the number of the
曲面ミラー41は、照明装置10の線方向(長手方向)に所定の曲率の凹状の曲面を有する。曲面ミラー41は、照明装置10からの略平行な照明光12xを反射(光路変換)し、計測対象物に照射された際の正反射光が結像レンズ43の瞳に対して入射する照明光12yを生成する機能を有する。曲面ミラー41の凹状の曲面は、照明光12yに対応する正反射光12zが結像レンズ43の瞳に対して入射する曲率とされている。
The
すなわち、照明装置10の各反射型LED12から照射された略平行な照明光12xは、所定の曲率の凹状の曲面を有する曲面ミラー41に入射し、曲面ミラー41で反射されてそれぞれ異なる方向に進行する照明光12yとなる。曲面ミラー41で反射された照明光12yは、画像担持媒体90の読取領域90aの全域に入射角度θ1で入射する。そして、照明光12yは読取領域90aの全域で正反射され、正反射光12zとなる(ここで、入射角度θ1=反射角度θ2である)。正反射光12zは、それぞれ結像レンズ43の瞳に入射するよう指向されている。なお、照明装置10及び曲面ミラー41は、本発明に係る光照明手段の代表的な一例である。
That is, the substantially parallel illumination light 12x emitted from each
濃度用照明装置42は、画像担持媒体90の読取領域90aに所定の角度で入射する照明光42xを照射する機能を有する。所定の角度は、入射角度θ1と異なる角度であれば任意で構わないが、例えば90degとすることができる。濃度用照明装置42としては、例えばキセノンランプやLEDアレイ等の拡散照明装置を用いることができる。なお、光沢用照明装置である照明装置10と濃度用照明装置42が同時に光を出射することはなく、撮像素子44の駆動に合わせて交互に光を出射したり、何れか一方が随時光を出射したりするように構成されている。
The
結像レンズ43及び撮像素子44は、正反射光12zを受光可能な位置に配置されている。又、結像レンズ43及び撮像素子44は、濃度用照明装置42から画像担持媒体90の読取領域90aに出射された照明光42xの拡散反射光の一部である拡散反射光42yを受光可能な位置に配置されている。結像レンズ43は、例えば複数枚のレンズから構成され、画像担持媒体90に照射された照明光12yの正反射光12z又は照明光42xの拡散反射光42yを撮像素子44に結像する機能を有する。
The
撮像素子44は、複数の画素から構成され、結像レンズ43を介して入射する正反射光12z又は拡散反射光42yの光量を取得する機能を有する。撮像素子44としては、例えばMOS(Metal Oxide Semiconductor Device)、CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device)、CCD(Charge Coupled Device)、CIS(Contact Image Sensor)等を用いることができる。本実施の形態では、撮像素子44として、1次元で読み取るタイプの撮像素子を用いる。カラー画像を対象とする場合には、RGBの各色に感度を有する3ラインタイプ等の撮像素子を用いればよい。なお、撮像素子44は、本発明に係る撮像手段の代表的な一例である。
The
搬送手段45は、画像担持媒体90を、例えば搬送方向90b(図10のX方向)に搬送する機能を有する。なお、照明装置10の各反射型LED12の配列方向は、例えば、搬送手段45の搬送方向90bと垂直な方向とすることができる。
The
画像検査装置40における光沢分布及び濃度分布の検査は以下のように行われる。すなわち、画像検査装置40は、初めに照明装置10を点灯し(濃度用照明装置42は消灯)、1ラインの読取領域90aに照明光12yを照射する。そして、撮像素子44で読取領域90aからの正反射光12zの光量を取得する。そして、取得した正反射光12zの光量に基づいて、読取領域90aの光沢分布を検査する。
The inspection of the gloss distribution and the density distribution in the
次に画像検査装置40は、濃度用照明装置42を点灯し(照明装置10は消灯)、1ラインの読取領域90aに照明光42xを照射する。そして、撮像素子44で読取領域90aからの拡散反射光42yの光量を取得する。そして、取得した拡散反射光42yの光量に基づいて、読取領域90aの濃度分布を検査する。これで、1ライン(1次元)の光沢分布及び濃度分布の検査が終了する。
Next, the
1ライン(1次元)の光沢分布及び濃度分布の検査が終了すると、搬送手段45は、画像担持媒体90を搬送方向90bに所定の距離だけ搬送する。そして次の1ライン(1次元)について上記と同様の検査を行う。この動作を繰り返すことにより、2次元の光沢分布及び濃度分布の検査を行うことができる。
When the inspection of the gloss distribution and density distribution of one line (one-dimensional) is completed, the
なお、以下のように、1ライン(1次元)毎の光沢分布及び濃度分布の検査を行わず、2次元の光沢分布及び濃度分布の検査のみを行ってもよい。すなわち、画像検査装置40は、初めに照明装置10を点灯し(濃度用照明装置42は消灯)、1ラインの読取領域90aに照明光12yを照射する。そして、撮像素子44で読取領域90aからの正反射光12zの光量を取得して記憶する。
Note that, as described below, the inspection of the gloss distribution and the density distribution for each line (one dimension) may not be performed, and only the inspection of the two-dimensional gloss distribution and the density distribution may be performed. That is, the
次に画像検査装置40は、濃度用照明装置42を点灯し(照明装置10は消灯)、1ラインの読取領域90aに照明光42xを照射する。そして、撮像素子44で読取領域90aからの拡散反射光42yの光量を取得して記憶する。
Next, the
次に、搬送手段45は、画像担持媒体90を搬送方向90bに所定の距離だけ搬送する。そして次の1ライン(1次元)について上記と同様に正反射光12zの光量及び拡散反射光42yの光量を取得して記憶する。この動作を繰り返すことにより、2次元において正反射光12zの光量及び拡散反射光42yの光量を取得できる。その後、2次元において取得して記憶した正反射光12zの光量及び拡散反射光42yの光量に基づいて、2次元の光沢分布及び濃度分布の検査を行う。
Next, the
画像検査装置40において、照明装置10は略平行光であり、その主光線が瞳方向に指向性を持っているほどよく、他の方向への光が少ないほどよい。そのため、拡散反射光がない構成が望ましい。又、仮に照明装置10において隣接する反射型LED12間の光量が少ないと照明ムラ(以降、照明ムラ部分をギャップと称する場合がある)が生じ、ギャップ部分では検査精度が極端に低下する。そのため、検査時にはギャップ部分で撮影された部分を2次元光沢分布から排除する必要がある。
In the
しかし、第1の実施の形態で示したように、照明装置10では複数の反射型LED12を1列に密に配列し、隣接する反射型LED12間に1つずつ拡散フィルタ13を配置している。そして、これにより、反射型LED12の中心部近傍の光量を減少させることなく、隣接する反射型LED12間の光量を増加させている。そのため、画像検査装置40において、隣接する反射型LED12間の光で撮影された部分を2次元光沢分布から排除する必要はない。
However, as shown in the first embodiment, in the
但し、拡散フィルタ13を挿入している部分は、拡散フィルタ13を挿入していない部分よりも精度が落ちる。もし、拡散光の影響が大きい場合には、拡散反射率が高く、正反射率が低い被撮影物を撮影した2次元光沢分布から、拡散反射光の割合を求めておく。そして、その割合と2次元濃度分布から求めた推定濃度分布を2次元光沢分布から減算することで拡散光の影響を少なくすることが可能である。
However, the accuracy of the portion where the
このように、第1の実施の形態に係る照明装置10を画像検査装置40に搭載することにより、照明ムラが少ない2次元光沢分布を撮影することが可能となり、撮像した2次元光沢分布を検査に用いることができる。その結果、より精度の高い検査を行うことができる。
As described above, by mounting the
〈第4の実施の形態の変形例1〉
第4の実施の形態の変形例1では、第2の実施の形態に係る照明装置10Aを搭載した画像検査装置の例を示す。なお、第4の実施の形態の変形例1において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Variation 1 of the fourth embodiment>
In the first modification of the fourth embodiment, an example of an image inspection apparatus equipped with the
図10及び図11において、照明装置10に代えて、第2の実施の形態に係る照明装置10Aを搭載してもよい。照明装置10Aを搭載した場合も、照明装置10搭載した場合と同様に、照明ムラが少ない2次元光沢分布を撮影することが可能となり、撮像した2次元光沢分布を検査に用いることができる。その結果、より精度の高い検査を行うことができる。
10 and 11, the
なお、照明装置10Aは、照明装置10とは異なり、拡散フィルタ13が挿入されていないため、通常の反射型LEDと同様の平行光が照射される。そのため、第4の実施の形態で説明した拡散光の減算を行う必要がない点で好適である。
Unlike the
但し、照明装置10Aでは、各反射型LED12の側面が反射型LED12の配列方向Cに対して傾いて配置されている(斜めに配置されている)ため、平行光の強弱が発生する。そのため、平行光の強弱の補正を行うことが好ましい。平行光の強弱の補正は、例えば、印刷前の紙(計測対象である印刷物と同じ、又は、同様の白色度及び正反射率を持った物)を撮影して求めた2次元光沢分布から照明ムラを計算することで行うことができる。なお、検査対象が光沢の強度ではない場合には、平行光の強弱の補正を行う必要はない。
However, in the illuminating
〈第4の実施の形態の変形例2〉
第4の実施の形態の変形例2では、第3の実施の形態に係る照明装置10Bを搭載した画像検査装置の例を示す。なお、第4の実施の形態の変形例2において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Modification 2 of the fourth embodiment>
In the second modification of the fourth embodiment, an example of an image inspection apparatus equipped with the
図10及び図11において、照明装置10に代えて、第3の実施の形態に係る照明装置10Bを搭載してもよい。照明装置10Bを搭載した場合も、照明装置10搭載した場合と同様に、照明ムラが少ない2次元光沢分布を撮影することが可能となり、撮像した2次元光沢分布を検査に用いることができる。その結果、より精度の高い検査を行うことができる。
10 and 11, instead of the
なお、照明装置10Bは、照明装置10とは異なり、拡散フィルタ13が挿入されていないため、通常の反射型LEDと同様の平行光が照射される。そのため、第4の実施の形態で説明した拡散光の減算を行う必要がない点で好適である。
In addition, unlike the illuminating
照明装置10Bを搭載する際に、図6に示したように各反射型LEDの照度がピークから緩やかに落ちている場合には、各波長帯の画像を重ね合わせる際にピーク部分はそのまま採用し、緩やかに落ちている部分は重みを付けた値を計算することが好ましい。又は、2次元濃度分布を参照して、最も影響が少ない波長帯のデータを採用し、検査精度を上げることも可能である。
When the
なお、照明装置10Bに代えて照明装置10Cを搭載しても同様の効果を奏する。
It should be noted that the same effect can be obtained even if the
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment and its modification have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modification, and the above-described implementation is performed without departing from the scope described in the claims. Various modifications and substitutions can be added to the embodiment and its modifications.
例えば、第3の実施の形態において、反射型LEDの上面がダイクロイックミラーの所定の面と接するように配置した。しかし、第1の実施の形態のように、反射型LEDの上面がコンタクトガラスの下面と接するように配置し、反射型LEDの出射光をコンタクトガラスを介してダイクロイックミラーに入射する構成としてもよい。 For example, in the third embodiment, the reflective LED is disposed such that the upper surface of the reflective LED is in contact with a predetermined surface of the dichroic mirror. However, as in the first embodiment, the reflective LED may be arranged such that the upper surface of the reflective LED is in contact with the lower surface of the contact glass, and the light emitted from the reflective LED may enter the dichroic mirror through the contact glass. .
又、第3の実施の形態の図9において、反射型LED22及び32のみを用い、反射型LED12を削除した構成としてもよい。つまり、ダイクロイックミラーを介して波長の異なる反射型LEDを対向配置し、それぞれの反射型LEDからの照明光をダイクロイックミラーで反射させて合成してもよい。
In FIG. 9 of the third embodiment, only the
又、各実施の形態において、各反射型LEDからの照明光を対象物に直線状に照射する場合、各反射型LEDの配列を直線状としなくてもよい。例えば、各反射型LEDを曲線状(アーチ状)に配列し、各反射型LEDからの照明光が曲面ミラーで反射後に直線状になるような構成としてもよい。 Moreover, in each embodiment, when the illumination light from each reflection type LED is irradiated linearly to a target object, the arrangement of each reflection type LED does not need to be linear. For example, the reflective LEDs may be arranged in a curved shape (arch), and the illumination light from each reflective LED may be linear after being reflected by a curved mirror.
10、10A、10B、10C 照明装置
11 コンタクトガラス
12、22、32 反射型発光ダイオード(反射型LED)
12a、22a、32a リード端子
12x、12y、42x 照明光
12z 正反射光
13 拡散フィルタ
15 ダイクロイックミラー
40 画像検査装置
41 曲面ミラー
42 濃度用照明装置
42y 拡散反射光
43 結像レンズ
44 撮像素子
45 搬送手段
90 画像担持媒体
90a 読取領域
90b 搬送方向
θ1 入射角度
θ2 反射角度
10, 10A, 10B,
12a, 22a,
Claims (10)
各々の前記反射型発光ダイオードの最大照度部分を避けて、各々の前記反射型発光ダイオード上に設置された拡散フィルタと、を有する照明装置。 A plurality of reflective light emitting diodes arranged side by side in a predetermined direction;
A diffusing filter installed on each of the reflection type light emitting diodes, avoiding the maximum illuminance portion of each of the reflection type light emitting diodes.
各々の前記反射型発光ダイオードは、正面視において、各々の前記反射型発光ダイオードの側面が前記所定方向に対して斜めになるように配置されている照明装置。 Having a plurality of reflective light emitting diodes arranged side by side in a predetermined direction;
Each of the reflection type light emitting diodes is disposed such that a side surface of each of the reflection type light emitting diodes is inclined with respect to the predetermined direction in a front view.
前記所定方向と平行な方向に並べて配置された第2の波長を含む光を発する複数の第2の反射型発光ダイオードと、
前記第1の波長を含む光と前記第2の波長を含む光を入射し、同一光軸上に重ね合わせて出射するダイクロイックミラーと、を有し、
各々の前記第1の反射型発光ダイオードと各々の前記第2の反射型発光ダイオードとは、各々の前記第1の反射型発光ダイオードの最大照度部分と各々の前記第2の反射型発光ダイオードの最大照度部分とが前記所定方向の異なる位置にくるように配置されている照明装置。 A plurality of first reflective light emitting diodes arranged side by side in a predetermined direction and emitting light including a first wavelength;
A plurality of second reflective light emitting diodes that emit light including a second wavelength arranged side by side in a direction parallel to the predetermined direction;
A dichroic mirror that enters the light including the first wavelength and the light including the second wavelength and emits the light superimposed on the same optical axis;
Each of the first reflective light emitting diodes and each of the second reflective light emitting diodes includes a maximum illuminance portion of each of the first reflective light emitting diodes and each of the second reflective light emitting diodes. A lighting device arranged such that a maximum illuminance portion is located at a different position in the predetermined direction.
各々の前記第2の反射型発光ダイオードは、発光側の面が前記ダイクロイックミラーの第2の面に接するように、前記ダイクロイックミラーの第2の面に並べて配置されている請求項5記載の照明装置。 Each of the first reflective light emitting diodes is arranged side by side on the first surface of the dichroic mirror such that the light emitting side surface is in contact with the first surface of the dichroic mirror,
6. The illumination according to claim 5, wherein each of the second reflective light emitting diodes is arranged side by side on the second surface of the dichroic mirror such that the light emitting side surface is in contact with the second surface of the dichroic mirror. apparatus.
各々の前記第1の反射型発光ダイオードと、各々の前記第2の反射型発光ダイオードと、各々の前記第3の反射型発光ダイオードとは、各々の前記第1の反射型発光ダイオードの最大照度部分と各々の前記第2の反射型発光ダイオードの最大照度部分と各々の前記第3の反射型発光ダイオードの最大照度部分とが前記所定方向の異なる位置にくるように配置されている請求項5又は6記載の照明装置。 A plurality of third reflective light emitting diodes that emit light including a third wavelength arranged side by side in a direction parallel to the predetermined direction;
Each of the first reflective light-emitting diodes, each of the second reflective light-emitting diodes, and each of the third reflective light-emitting diodes is a maximum illuminance of each of the first reflective light-emitting diodes. The portion, the maximum illuminance portion of each of the second reflective light emitting diodes, and the maximum illuminance portion of each of the third reflective light emitting diodes are arranged so as to be at different positions in the predetermined direction. Or the illuminating device of 6.
前記対象物に照射された前記照明光の正反射光を受光する撮像手段と、を有し、
前記撮像手段の受光した前記正反射光の光量に基づいて前記画像を検査する画像検査装置。 Light illuminating means including the illuminating device according to any one of claims 1 to 7, and irradiating illumination light from an oblique direction to an object on which an image is formed;
And imaging means for receiving specularly reflected light of the illumination light irradiated on the object,
An image inspection apparatus that inspects the image based on a light amount of the regular reflection light received by the imaging unit.
前記所定方向は、前記搬送手段の搬送方向と垂直な方向である請求項8又は9記載の画像検査装置。 Having a conveying means for conveying the object;
The image inspection apparatus according to claim 8, wherein the predetermined direction is a direction perpendicular to a transport direction of the transport unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012195419A JP2014053106A (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Illumination device and image inspection device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018044882A (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 株式会社リコー | Image processing apparatus, image processing method and program |
-
2012
- 2012-09-05 JP JP2012195419A patent/JP2014053106A/en active Pending
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