JP2018190572A - 照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏光照明と非偏光照明とを容易に切り換える。
【解決手段】前面開口部24の中心軸が通過する中空部CK3が形成され、中空部CK3を形成する周縁部から径方向外側に向かって延び、且つ、複数の発光素子にて発生した光を偏光する略環状の照明側偏光板61と、照明側偏光板61の中心軸上に配置され、照明側偏光板61を通過した光がワークWにて反射した反射光を偏光するカメラ側偏光板62と、照明側偏光板61の中空部CK3を形成する周縁部から中空部CK3の中心軸に沿って延び、照明側偏光板61との偏光角度差が略90°となるようカメラ側偏光板62を保持すると共に、複数の発光素子にて発生した光から中空部CK3を遮蔽する筒状部材63と、照明側偏光板61を保持すると共に、筒状部材63等との間に形成される空間を遮光するよう筒状部材63等を保持する保持ケース41とを備える。
【選択図】図21
【解決手段】前面開口部24の中心軸が通過する中空部CK3が形成され、中空部CK3を形成する周縁部から径方向外側に向かって延び、且つ、複数の発光素子にて発生した光を偏光する略環状の照明側偏光板61と、照明側偏光板61の中心軸上に配置され、照明側偏光板61を通過した光がワークWにて反射した反射光を偏光するカメラ側偏光板62と、照明側偏光板61の中空部CK3を形成する周縁部から中空部CK3の中心軸に沿って延び、照明側偏光板61との偏光角度差が略90°となるようカメラ側偏光板62を保持すると共に、複数の発光素子にて発生した光から中空部CK3を遮蔽する筒状部材63と、照明側偏光板61を保持すると共に、筒状部材63等との間に形成される空間を遮光するよう筒状部材63等を保持する保持ケース41とを備える。
【選択図】図21
Description
本発明は、偏光照明と非偏光照明とを容易に切り換えることができ、偏光照明を行う場合でも検査精度の低下を抑制することができる、照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置に関する。
複数のカラーLEDをリング状に配置した照明装置を用意し、その照明装置により照らされた検査対象物であるワークの撮像画像を処理することにより、ワークの外観を検査する外観検査装置が知られている(例えば特許文献1を参照。)。また、外観検査装置において、照明装置やカメラの前方にそれぞれ偏光板を設け、これら2枚の偏光板の偏光角度を適切に調整(90°回転)することで、対象物からの不要な鏡面反射光を抑制する技術も知られている(例えば特許文献2を参照。)。
偏光板を使って検査を行う場合、不要な鏡面反射光は抑制できる一方、偏光板の通過によりカメラに入射する光量が減るため、撮像画像全体が暗くなって外観検査の検査精度が低下する虞がある。撮像画像のコントラストが得にくい鋳物ワークなど、ワークによっては偏光板を利用しない外観検査の方が望ましい。この点、前述した特許文献2に開示された技術によれば、偏光フィルタを用いた偏光照明を実現できるものの、偏光照明と非偏光照明とを切り換えようとすると、偏光角度を調整しながら2枚の偏光板を着脱しなければならず、その調整作業は容易でない。そして、2枚の偏光板の調整角度が適切に調整されないと、カメラの受光量が落ちて検査精度の低下を招く虞がある。
本発明の目的の一は、偏光照明と非偏光照明とを容易に切り換えることができ、偏光照明を行う場合でも検査精度の低下を抑制することができる、照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置を提供することにある。
本発明の第1の側面に係る照明装置によれば、複数の発光素子により光が照射された検査対象物を撮像して得た検査画像を処理することにより検査対象物の外観を検査する外観検査装置に用いられる照明装置であって、前記照明装置は、検査対象物を撮像するための第一開口が形成され、前記複数の発光素子が該第一開口の中心軸の周囲に略環状に配置された環状ケース体と、前記環状ケース体に着脱自在に取り付けられ、前記環状ケース体の複数の発光素子から発せられる光を偏光して検査対象物に供給するための偏光アタッチメントと、を備え、前記偏光アタッチメントは、前記第一開口の中心軸が通過する第二開口が形成され、該第二開口の周縁部から径方向外側に向かって延びる略環状の第一偏光部材であって、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光を偏光する第一偏光部材と、前記第一偏光部材の周縁部を保持し、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光から前記第二開口を遮蔽するよう前記第二開口の中心軸に沿って延びる筒状の壁部を有する保持部材と、前記保持部材の壁部に、前記第一偏光部材と略平行であって前記第一偏光部材との偏光角度差が略90°となるよう配置され、前記第一偏光部材により偏光された光が検査対象物にて反射し、前記第二開口を通過した反射光を偏光する第二偏光部材と、を備えることができる。前記構成により、偏光照明と非偏光照明とを容易に切り換えることができ、偏光照明を行う場合でも検査精度の低下を抑制することができる。
また、本発明の第2の側面に係る照明装置によれば、前記第一偏光部材の外縁を保持する保持ケースと、前記偏光アタッチメントを前記環状ケース体に着脱可能に取り付けるための取付部と、を備え、前記取付部は、前記保持ケース又は前記保持部材のいずれか一方又は両方に設けることができる。
さらにまた、本発明の第3の側面に係る照明装置によれば、前記第二偏光部材は、前記保持部材の壁部のうちの前記第二開口とは反対側の端部に設けることができる。前記構成により、カメラを近接設置しやすくし、蛍光灯照明等の映り込みを防止できる。また、複数の発光素子をできるだけワークに近づけ、照射光量を確保できる。さらに、カメラレンズの絞りリングを調整しやすくできる。さらにまた、ゴミが筒状部材内に溜まることを防止できる。
さらにまた、本発明の第4の側面に係る照明装置によれば、前記第二偏光部材は、前記保持部材に着脱可能に取り付けられており、さらに、前記第二偏光部材が前記保持部材に取り付けられる際、前記第一偏光部材と前記第二偏光部材との偏光角度差が略90°に設定されるように前記第二偏光部材の取り付け作業を補助するための取付補助部を備えることができる。前記構成により、第一偏光部材と第二偏光部材との偏光角度が誤って設定されることを回避できる。
さらにまた、本発明の第5の側面に係る照明装置によれば、前記環状ケース体は、前記複数の発光素子にて発生した光を拡散する拡散部材を備えることができる。
さらにまた、本発明の第6の側面に係る照明装置用アタッチメントによれば、対象物を撮像するための第一開口が形成され、複数の発光素子が該第一開口の中心軸の周囲に略環状に配置された環状ケース体を備えるリング型照明装置に対して、着脱自在な照明装置用アタッチメントであって、前記照明装置用アタッチメントは、前記第一開口の中心軸が通過する第二開口が形成され、該第二開口の周縁部から径方向外側に向かって延びる略環状の第一偏光部材であって、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光を偏光する第一偏光部材と、前記第一偏光部材の周縁部を保持し、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光から前記第二開口を遮蔽するよう前記第二開口の中心軸に沿って延びる筒状の壁部を有する保持部材と、前記保持部材の壁部に、前記第一偏光部材と略平行であって前記第一偏光部材との偏光角度差が略90°となるよう配置され、前記第一偏光部材により偏光された光が対象物にて反射し、前記第二開口を通過した反射光を偏光する第二偏光部材と、を備えることができる。前記構成により、リング型照明装置を、簡単な構成で、偏光型照明装置に変更することが可能となる。また、リング型照明装置に装着することにより、リング型照明装置の光出射用開口部から出射される光のみを第一偏光部材に入射させることができる。
さらにまた、本発明の第7の側面に係る照明装置用アタッチメントによれば、前記リング型照明装置は、前記第一開口の中心軸上に中心がある略環状で且つ前記環状ケース体の上下方向に幅を持って設けられる開口であって、前記第一開口の中心軸上に中心がある略環状の端部である第一及び第二開口端部が、光の出射位置の上限及び下限に前記環状ケース体の内周に沿って設けられており、前記複数の発光素子が出射する光を前記第一開口の中心軸下方に導く光出射用開口部を備え、前記照明装置用アタッチメントが前記リング型照明装置に装着された際、前記第一偏光部材は、前記第二開口端部、又は、前記第二開口端部より下の高さに位置決めされ、前記保持部材の壁部は、上端に位置する略環状の上口径部が、前記第一開口端部、又は、前記第一開口端部より上の高さに位置決めされるよう構成できる。前記構成により、光出射用開口部から出射される光を効率良く第一偏光部材へ入射させることができる。
さらにまた、本発明の第8の側面に係る照明装置用アタッチメントによれば、前記第二偏光部材は、前記保持部材のうちの前記第二開口とは反対側の端部に設けることができる。
さらにまた、本発明の第9の側面に係る照明装置用アタッチメントによれば、前記保持部材の前記複数の発光素子が出射する光が照射される側に反射部材が装着されるよう構成できる。前記構成により、第一偏光部材へ効率的に光を導くことができる。
さらにまた、本発明の第10の側面に係る外観検査装置によれば、照明装置に設けられた複数の発光素子により光が照射された検査対象物を撮像して得た画像を処理することにより検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、前記照明装置は、検査対象物を撮像するための第一開口が形成され、前記複数の発光素子が該第一開口の中心軸の周囲に略環状に配置された環状ケース体と、前記環状ケース体に着脱自在に取り付けられ、前記環状ケース体の複数の発光素子から発せられる光を偏光して検査対象物に供給するための偏光アタッチメントと、を備え、前記偏光アタッチメントは、前記第一開口の中心軸が通過する第二開口が形成され、該第二開口の周縁部から径方向外側に向かって延びる略環状の第一偏光部材であって、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光を偏光する第一偏光部材と、前記第一偏光部材の周縁部を保持し、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光から前記第二開口を遮蔽するよう前記第二開口の中心軸に沿って延びる筒状の壁部を有する保持部材と、前記保持部材の壁部に、前記第一偏光部材と略平行であって前記第一偏光部材との偏光角度差が略90°となるよう配置され、前記第一偏光部材により偏光された光が検査対象物にて反射し、前記第二開口を通過した反射光を偏光する第二偏光部材と、を備えることができる。前記構成により、外観検査装置において、偏光照明と非偏光照明とを容易に切り換えることができ、偏光照明を行う場合でも検査精度の低下を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
(外観検査装置のシステム構成)
(外観検査装置のシステム構成)
図1は外観検査システムの一例を示す図である。外観検査ラインは検査対象物であるワークWを搬送する搬送ベルトHBを有している。照明装置20はワークWを照明する略環状の照明部20であって、複数の異なる波長のLED(基礎光源)を有している。照明部20は周方向で複数の点灯ブロックTB1〜TB4に分割され、それぞれの点灯ブロックTB1〜TB4にはそれぞれの波長のLEDが配置されている。カメラKMは照明されたワークWからの反射光を受光して輝度画像を生成する撮像手段KMであり、略環状の照明部20の中心軸上に配置される。画像処理装置GSは、照明装置20と撮像装置KMを制御し、エッジ検出や面積計算などの画像処理を実行し、ワークWの良否判定を行う。PLC(Programable Logic Controller)は画像処理装置GSに接続される。
PLCに接続され、前記外観検査ラインの所定の位置に設けられた光電センサKS等により、ワークWが、略環状の照明装置20の中心軸上や照明装置20の所定の上流の位置に到着したことが検知されると、PLCはトリガ信号を画像処理装置GSに送信する。画像処理装置GSは、PLCからのトリガ信号を受け取ると、ワークWが照明装置20にて照明可能な位置、好ましくは略環状の照明部20の中央部に搬送されたタイミングで照明装置20を点灯させ、照明装置20によりワークWが照明されたタイミングで撮像するようにカメラKMを制御する。画像処理装置GSはカメラKMにより取得された画像を用いて画像処理を実行し、外部接続されたPLCなどの制御機器に対し、外観検査の結果として、ワークWが良品であるか否かなどの判断結果を示す信号として判断信号を出力する。表示部HJは画像処理装置GSに接続され、検査に関連する制御パラメータを設定するための使用者インタフェースやワークWの画像、ワークWの外観検査の結果などを表示する。入力部は、コンソール、ポインティングデバイスPD、キーボードKBなどであり、画像処理装置GSに接続されて、制御パラメータを設定するために使用される。
(リング型照明装置20の配置)
(リング型照明装置20の配置)
図2は、照明部20であるリング型照明装置20、撮像手段KM及びワークWの配置を示す斜視図である。図2に示すように、リング型照明装置20は略環状形状を有し、複数のLED221(図3を参照。)が同一の平面上に環状に配置される。複数のLED221による環状形状の中心に、LED221が配置される平面(以下、「LED配置面22」という。)に対して直交する、リング型照明装置20の中心軸CJ1が位置する。
図2に示すように、この中心軸CJ1に沿って、リング型照明装置20に対する一方の空間、リング型照明装置20の背面側(リング型照明装置20から出射される光の非出射方向)の空間には、撮像装置KMが、その撮像光軸SJとリング型照明装置20の中心軸CJ1が一致するように配置される。一方、リング型照明装置20の中心軸CJ1に沿う、リング型照明装置20に対する他方の空間、照明装置20の正面側(リング型照明装置20から出射される光の出射方向)の空間には、リング型照明装置20の中心軸線上に、リング型照明装置20によって照明され、撮像手段KMによって撮像されるワークWが配置される。
リング型照明装置20は、その中心軸CJ1上に円形形状の中空部CK1が形成され、リング型照明装置20の中心軸CJ1と中空部CK1の中心軸は略一致している。リング型照明装置20は、LED配置面22に略平行な平面であって、LED221からの光が出射される面である前面24と、LED配置面22に略平行な平面であって、前面24に対向し、前述した照明装置20の背面側に位置する面である後面25を有する(図3を参照。)。
(リング型照明装置20の詳細)
(リング型照明装置20の詳細)
図3は、リング型照明装置20の断面を示す断面図である。以下では、便宜上、LED配置面22を基準として、撮像手段KMが配置される空間側を上方向、ワークWが配置される空間側を下方向として説明をする。図3に示すように、リング型照明装置20は、中空部CK1を有する、略環状のメインケース21と、メインケース21内に収容され、平面で構成される略環状の照明基板222と、照明基板222上に環状に配置される複数のLED221と、LED221と中空部CK1との間に配置され、LED221からの光を透過させて拡散させる、略環状形状の拡散カバー223とで構成される。拡散カバー223は、乳白色のアクリル樹脂製であるが、光を透過させて拡散させる機能を有するものであれば、どのような材料を用いてもよい。
メインケース21は、基本的な構成として、環状に配置されたLED221の外周側に位置し、少なくともLED221と照明基板222を、リング型照明装置20の中心軸CJ1に沿う高さ方向において収容するための一定の高さを有する、環状形状の外壁部26で構成される。本実施形態においては、この外壁部26に加えて、リング型照明装置20の背面側において、LED221と照明基板222を、外壁部26の上側の端部から中空部CK1の中心軸CJ1に向かって、環状に配置されたLED221の内周側まで延びると共に、LED配置面22に略平行な上壁部27が設けられている。また、LED221から出射された光の一部が迷光として、照明基板222の背面側に入らないように、上壁部27の内周側の端部から、中空部CK1の中心軸CJ1に沿って、LED配置面22の位置まで下方に延びる内壁部28が設けられている。
メインケース21の前面24は、LED配置面22の下側の、外壁部26の下端部に位置する平面上に位置する。また、メインケースの後面25は、LED配置面22の上側の、外壁部26の上端部に位置し、上壁部27が設けられる平面上に位置する。メインケース21の前面24には、中空部CK1に接続され、撮像手段KMの撮像光軸SJを通し(図2を参照。)、LED221からの光を出射するための前面開口部241(特許請求の範囲における「第一開口」の一例に対応する。)が設けられ、メインケース21の後面25には、中空部CK1に接続され、撮像手段KMの撮像光軸SJを通すための後面開口部251が設けられる。前面開口部241は、略円形形状を有し、その中心が中空部CK1の中心軸CJ1上に位置する。また、後面開口部は、略円形形状を有し、その中心が中空部CK1の中心軸CJ1上に位置する。
言い換えると、メインケース21の前面24の前面開口部241とメインケース21の後面25の後面開口部251とを連結することで、前面開口部241と後面開口部251との間に、メインケース21の中空部CK1が形成される。前面開口部241の径は、後面開口部251の径よりも大きく設定されている。
メインケース21は、メインケース21に環状に配置される複数のLED221から出射される光を、中空部CK1を経由させて、斜め下方の中心軸CJ1方向に出射するための光出射用開口部29を有する。光出射用開口部29は、光出射用前端部291(特許請求の範囲における「第二開口端部」の一例に対応する。)と光出射用後端部292(特許請求の範囲における「第一開口端部」の一例に対応する。)との間を開口部の高さとした環状形状を有する。光出射用前端部291は、メインケース21において、中空部CK1の中心軸CJ1に沿って、LED配置面22からメインケース21の前面24に向かう、第一の距離の位置に設けられ、中空部CK1の中心軸CJ1を中心とした同一円上に位置する。光出射用後端部292は、メインケース21において、中空部CK1の中心軸CJ1に沿って、光出射用前端部291からLED配置面22に向かう、第二の距離の位置に設けられ、中空部CK1の中心軸CJ1を中心とした同一円上に位置する。
本実施形態では、メインケース21の外壁部26において、LED配置面22から第一の距離に位置する、メインケース21の前面24上に、光出射用前端部291が設けられる。また、メインケース21の内壁部28において、光出射用前端部291から第二の距離に位置するLED配置面22上に、光出射用後端部292が設けられる。
光出射用前端部291から光出射用後端部292にかけて、光出射用開口部29を覆うように、断面が湾曲形状で、平面視で環状の拡散カバー223が設けられている。本実施形態においては、拡散カバー223は、内壁部28のLED配置面22上に位置する光出射用後端部292から、光出射用後端部292よりメインケース21の前面24側の外壁部26に位置する光出射用前端部291まで、全周にわたって延びている。照明基板222上に配置された複数のLED221が発光すると、その光はメインケースの前面24に向かって照射され、拡散カバー223を透過することにより拡散されて、中空部CK1を通って、斜め下方の中心軸CJ1方向に照射される。
本実施形態では、メインケース21はさらに、一端を上壁部27に接続し、他端を照明基板222に接続して、照明基板222を上壁部27に支持する照明基板支持部224を備える。照明基板222は、メインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1に沿って、メインケース21の内壁部28の下方側の端部と略同じ位置において、照明基板支持部224により支持されてメインケース21内に配置される。具体的な支持構造としては、照明基板支持部224は、円柱状の形状を有し、その内部のその長手方向に円柱状の中空部を有し、照明基板222を支持する端部で開口している。従って、それと対応の照明基板222側に開口部を設け、ネジを照明基板222の開口部を介して、照明基板支持部224の円柱状の中空部に締めこむことにより、固定できる。しかし、この構成に限らず、メインケース21の外壁部26に照明基板支持部224を装着し、照明基板222は、外壁部26に装着された照明基板支持部224に装着されていてもよく、内壁部28の内面に照明基板支持部224を装着し、照明基板222は、内壁部28に装着された照明基板支持部224に装着されていてもよい。外壁部26又は内壁部28に照明基板支持部224を設ける場合、照明基板支持部224の具体的構造は、前述したような構成以外に、外壁部26や内壁部28の内周面に、照明基板222を保持する段部やスリット部を全周リング状に形成してもよく、照明基板222をメインケース21に対して、位置決めし、支持できればどのような支持構造であってもよい。
図4は、拡散カバー223を外した状態のリング型照明装置20の平面図である。メインケース21の上壁部27と略同じ環状形状の照明基板222上に、異なる波長の光を発する複数のLED221が、互いに隣接して環状に配置される。リング型照明装置20を周方向に分割すると、それぞれが独立して点灯・消灯が可能な点灯ブロックTB1〜TB4を複数構成することができる。本実施形態では、リング型照明装置20を円周上において4つに分割し、4つの点灯ブロックTB1〜TB4を提供している。また、本実施形態では、各点灯ブロックTBに互いが異なる波長を発光する8種類のLED221を備えており、より詳細には、各点灯ブロックTB1〜TB4にそれぞれの波長のLED221が4つずつ配置される。この構成により、リング型照明装置20は、点灯ブロックTB単位で、選択された波長のLED221を点灯させることができる。
そして、すべての点灯ブロックTB1〜TB4において同時に、選択された波長のLED221を点灯させることにより、メインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1上に位置決めされるワークWに対して、全ての方向から照明光を照射できる。または、点灯ブロックTB単位で切り替えて選択された波長のLED221を点灯させることにより、メインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1上に位置決めされるワークWに対して異なる照明方向からも照明光を照射できる。
光出射用前端部291の外周側のメインケース21には、後述する保持ケース41を装着するための固定部211が設けられている。本実施形態において、固定部211は、メインケース21の外壁部26の外周面に、対角線上に2カ所設けられ、溝を有する係合溝212(図2を参照。)を備え、保持ケース41のロックレバー415の鍵部416(図11及び図12を参照。)が、係合溝212に係合することによって、保持ケース41とメインケース21が固定される。しかし、この構成に限らず、保持ケース41に係合溝を形成し、メインケース21にロックレバーを設けてもよい。
(リング型照明装置20を偏光型照明装置80へ変更)
(リング型照明装置20を偏光型照明装置80へ変更)
それぞれ後述する、照明側偏光板61(特許請求の範囲における「第一偏光部材」の一例に対応する。)とカメラ側偏光板62(特許請求の範囲における「第二偏光部材」の一例に対応する。)と筒状部材63(特許請求の範囲における「保持部材」の一例に対応する。)と保持ケース41とを偏光照明用アタッチメント40として一体にして、リング型照明装置20に装着すると、リング型照明装置20を偏光型照明装置80に変更することができる。以下、それぞれの部材を説明する。なお、本明細書では主に、リング型照明装置20及び偏光照明用アタッチメント40を別体の装置として説明しているが、それぞれを偏光型照明装置80又は外観検査装置90の部材として捉えることも可能である。例えば、特許請求の範囲では、リング型照明装置20を部材として捉える場合には「環状ケース体」と称し、偏光照明用アタッチメント40を部材として捉える場合には「偏光アタッチメント」と称している。
(照明側偏光板61)
(照明側偏光板61)
図5を用いて、照明側偏光板61について説明する。図5は、照明側偏光板61の斜視図である。照明側偏光板61は、光波の偏光に規則性のない非偏光の光を特定方向に偏光した光だけに限って透過させる板であり、同様の性質を有する後述するカメラ側偏光板62と偏光角度が90°ずれるように配置することで、カメラ側偏光板62では拡散反射光だけを透過させることができる。すなわち、照明側偏光板61は、リング型照明装置20を偏光型照明装置80に変更するためのメインとなる部品であり、装着状態において、リング型照明装置20のLED221からの光を透過させて偏光した光を照射するための部材である。
照明側偏光板61は、図5に示すように、中心に中空部CK3(特許請求の範囲における「第二開口」の一例に対応する。)を有する略中空円板の形状をなしており、略環状形状の保持ケース41の内側に丁度収まる大きさの外径と、保持ケース41の中心に設置される筒状部材63が丁度収まる内径とを有している。装着状態において、照明側偏光板61はメインケース21の前面開口部241よりも大きな外径を有する。これにより、メインケース21の前面開口部241の内周位置からワークWに向けて偏光照明を照射できるようになり、LED221から出射され、照明側偏光板61を透過した光の光量を少しでも多くできる。
詳細は後述するが、撮像装置KMは、照明側偏光板61の中空部CK3の中心軸上に中心が位置するよう配置されたカメラ側偏光板62を介してワークWからの反射光を受光する。この反射光の光量を可能な限り確保し、一方で、照明側偏光板61の透過光の光量も同等に確保する必要があることから、照明側偏光板61とカメラ側偏光板62の面積が略同一となるよう、照明側偏光板61の内径及びカメラ側偏光板62の外径が設定されている。照明側偏光板61の外径は、カメラ側偏光板62の外径の21/2倍であるとき、両者の面積が同一になることから、照明側偏光板61の内径は、外径の略2―1/2倍に設定されている。
照明側偏光板61は、最大面が後述する筒状部材63の中心軸CJ3と直交し、照明側偏光板61の中空部CK3の中心軸CJ3と筒状部材63の中心軸CJ4が略一致するよう配置され、偏光照明用アタッチメント40がリング型照明装置20に装着されると、メインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1上に中心が位置決めされ、最大面が中心軸CJ1と直交するよう配置される。
照明側偏光板61は、保持ケース41から支持されると共に、内周端部を介して筒状部材63を保持できるよう、フィルム単体ではなく、光を透過することができ、比較的剛性が高い樹脂、例えばアクリル樹脂に、特定方向に偏波した光以外を遮断する偏光フィルムが貼着されている。なお、照明側偏光板61は、勿論アクリル樹脂に限られず、偏光板としての特性を有し、支持体としての剛性を有していれば、どのような材料を用いてもよい。
本実施形態においては、照明側偏光板61は、図5に示すように、保持ケース41の内側に取り付けるための切欠き611が、外周端部に周方向に均等に4ヶ所設けられている。また、照明側偏光板61は、図5に示すように、筒状部材63を取り付けるための切欠き612が、内周端部に周方向に均等に4ヶ所設けられている。なお、外周端部の切欠き611と内周端部の切欠き612とは45度回転分ずれた位相関係にある。
(筒状部材63)
(筒状部材63)
図6及び図7を用いて、筒状部材63について説明する。図6は、筒状部材63を斜め上から見た図であり、図7は、筒状部材63を斜め下から見た図である。筒状部材63は、偏光照明用アタッチメント40とリング型照明装置20との装着状態において、リング型照明装置20の中空部CK1に位置し、LED221にて発生した光から照明側偏光板61の中空部CK3を遮蔽すると共に、カメラ側偏光板62とリング型照明装置20のメインケース21の後面開口部251との間の空隙を塞いで、後面開口部251からの外乱光が照明側偏光板61に入射しないよう遮光するための部材である。
筒状部材63は、図6に示すように、上端に位置する略環状の上口径部631と、上口径部631から下方に向けて略同径となるよう伸びる略円筒状の円筒部632(特許請求の範囲における「壁部」の一例に対応する。)と、円筒部632の下端に位置する略環状の下口径部633とを備える。筒状部材63の円筒部632は、照明側偏光板61との装着状態において、内部に上下方向に延伸する中空部CK4が形成されており、中空部CK4の上下方向の中心軸CJ4と照明側偏光板61の中心軸CJ3は略一致する。
筒状部材63の下口径部633は、外側には、図6に示すように、下方に向けて同心円状に小径部6331と大径部6332とが連なる二段形状をなしている。大径部6332の外周端部には、照明側偏光板61を取り付けるための取付部6333が、外周方向に突出して、周方向に均等に4ヶ所設けられ、それぞれに小径部6331の外周端部に接続される締結孔D2が形成されている。また、筒状部材63の下口径部633は、内側にも、図7に示すように、下方(図中上向き)に向けて同心円状に小径部6331と大径部6332とが連なる二段形状をなすと共に、大径部6332の内周端部に接続され、カメラ側偏光板62を取り付けるための締結孔E1が、内周方向に突出して、周方向に均等に4ヶ所、小径部6331の内周端部に連設されている。
筒状部材63の上口径部6312は、内側に、図6に示すように、カメラ側偏光板62を取り付けるための締結孔E2が、内周方向に突出して、周方向に均等に4ヶ所、小径部6331の内周端部に連設されている。すなわち、本実施形態においては、カメラ側偏光板62は、筒状部材63の上側又は下側のいずれにも取り付け可能になっている。なお、カメラ側偏光板62を取り付けるための締結孔E1、E2と照明側偏光板61を取り付けるための締結孔D2とは45度回転分ずれた位相関係にある。
本実施形態においては、筒状部材63は、黒樹脂等の遮光部材で構成されており、偏光照明用アタッチメント40とリング型照明装置20との装着状態において、LED221にて発生した光から筒状部材63の中空部CK4及び照明側偏光板61の中空部CK3を遮蔽すると共に、後面開口部251からの外乱光が照明側偏光板61に入射しないよう遮光する。なお、筒状部材63の円筒部632の外側には反射部材を装着してもよい。
(カメラ側偏光板62)
(カメラ側偏光板62)
図8〜図10を用いて、カメラ側偏光板62について説明する。図8は、カメラ側偏光板62の斜視図であり、図9は、カメラ側偏光板62を筒状部材63に保持するための保持板621(特許請求の範囲における「保持部材」の一例に対応する。)の下側から見た斜視図であり、図10は、カメラ側偏光板62に保持板621を取り付けて一体化したカメラ側偏光板体64の上側から見た斜視図である。カメラ側偏光板62は、照明側偏光板61と同様の性質を有する偏光板であり、照明側偏光板61と偏光角度が90°ずれるように配置することで、カメラ側偏光板62では拡散反射光だけを透過させることができる。すなわち、カメラ側偏光板62は、リング型照明装置20を偏光型照明装置80に変更するためのメインとなる部品であり、装着状態において、照明側偏光板61を透過した偏光照明によってワークWにて反射した拡散反射光のみを透過させるための部材である。
カメラ側偏光板62は、図8に示すように、略円板の形状をなしており、筒状部材63の上口径部と略同一の大きさの径を有している。カメラ側偏光板62の外径は、例えば、照明側偏光板61の外径の略2―1/2倍に設定されている。
カメラ側偏光板62は、図8に示すように、略円板の形状をなしており、最大面が筒状部材63の中心軸CJ3と直交し、カメラ側偏光板62の中心軸CJ5と筒状部材63の中心軸CJ4が略一致するよう配置され、偏光照明用アタッチメント40がリング型照明装置20に装着されると、メインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1上に中心が位置決めされ、最大面が中心軸CJ1と直交するよう配置される。
カメラ側偏光板62は、例えば偏光フィルムに比べて耐久性に優れるプラスティック製の偏光板であり、取扱性や剛性を高めるため、図9に示すような保持板621に取り付け、図10に示すように、一体化したカメラ側偏光板体64として、筒状部材63に対して着脱自在に取り付けられる。なお、カメラ側偏光板62は、前記に限られず、アクリル樹脂に偏光フィルムを貼着した態様でもよく、偏光板としての特性を有し、着脱しやすいよう剛性を有していれば、保持板621を用いず、単体で、筒状部材63に対して着脱自在に取り付けられるようにしてもよい。
本実施形態においては、カメラ側偏光板62は、図8に示すように、筒状部材63に取り付けるための切欠き622が、外周端部に周方向に均等に4ヶ所設けられている。また、カメラ側偏光板62は、図8に示すように、保持板621を取り付けるための締結孔E3が、外周縁部に周方向に均等に4ヶ所設けられている。なお、筒状部材63に取り付けるための切欠き622と保持板621を取り付けるための締結孔E3とは45度回転分ずれた位相関係にある。
保持板621は、図9及び図10に示すように、L字を回転して形成される略中空円板の形状をなしており、外周端部が形成されている。保持板621の下面には、筒状部材63に取り付けるための締結孔E4が、外周縁部に周方向に均等に4ヶ所、貫通する態様で設けられている。また、保持板621は、図9及び図10に示すように、カメラ側偏光板62を取り付けるための締結孔E5が、外周縁部に周方向に均等に4ヶ所、貫通しない態様で設けられている。なお、筒状部材63に取り付けるための締結孔E4とカメラ側偏光板62を取り付けるための締結孔E5とは45度回転分ずれた位相関係にある。カメラ側偏光板62を保持板621に下側から係合させ、カメラ側偏光板62の締結孔E3と保持板621の締結孔E5に締結部材E6を挿入して、図10に示すように、カメラ側偏光板62と保持板621を一体化して、カメラ側偏光板体64を形成する。
(保持ケース41)
(保持ケース41)
図11と図12を用いて、保持ケース41について説明する。図11は、保持ケース41の外側を示す斜視図であり、図12は、保持ケース41の内側を示す斜視図である。保持ケース41は、リング型照明装置20に偏光照明用アタッチメント40を装着した際に、リング型照明装置20に略環状に配置された複数のLED221からの光が、照明側偏光板61を透過して、ワークWに照射されるようにすると共に、ワークWからの反射光がカメラ側偏光板62で受光されるようにするために、複数のLED221を覆う部材である。保持ケース41は、略環状形状を有し、その中心にはワークWを撮像手段KMにて撮像可能とするための開口部411が形成される。開口部411は、リング型照明装置20の後面開口部251と略同じ径の円形形状である。
本実施形態においては、保持ケース41は、断面が湾曲形状を有し、略環状形状のカバー部材412と、保持ケース41の中心から径方向に最も離間した、カバー部材412の外周部に、カバー部材412に対して略直交方向に延びる外壁部413から構成される。保持ケース41の内側には、偏光照明用アタッチメント40がリング型照明装置20に装着された際に遮光空間を形成する部分には反射部材が装着されているのが好ましく、保持ケース41の内側全面に反射部材が装着されているのがより好ましい。保持ケース41の外壁部413の対角線上の2カ所に、リンク型照明装置20のメインケース21を装着するための固定部414が設けられている。固定部414はロックレバー式である。また、保持ケース41の開口部411の周縁部の、開口部411の外周側には、照明側偏光板61を装着するための固定用の締結孔D1が、周方向に均等に4ヶ所設けられている。
(偏光照明用アタッチメント40)
(偏光照明用アタッチメント40)
図13〜図17を用いて、照明側偏光板61とカメラ側偏光板体64と筒状部材63と保持ケース41とを一体にした偏光照明用アタッチメント40について説明する。図13は、保持ケース41に照明側偏光板61を装着した図である。最初に、図13を用いて、保持ケース41と照明側偏光板61との装着について説明する。まず、保持ケース41と照明側偏光板61とを向き合わせる。そして、照明側偏光板61の切欠き611と保持ケース41の締結孔D1とを係合させながら、図13に示すように、締結孔D1に締結部材D3を挿入して4ヶ所締結することによって、保持ケース41に照明側偏光板61を装着する。
次に、保持ケース41に装着された照明側偏光板61に対して、保持ケース41の外側から、筒状部材63を、上口径部631が照明側偏光板61の中空部CK3に向くようにして挿入し、照明側偏光板61の切欠き612と筒状部材63の下口径部633から突出した取付部6333の締結孔D2とを係合させながら、締結孔D2に締結部材D4を挿入して4ヶ所締結することによって、照明側偏光板61に筒状部材63を装着する。
続いて、図14〜図17を用いて、筒状部材63とカメラ側偏光板体64との装着について説明する。図14〜図17は、偏光照明用アタッチメント40の斜視図である。図14は、カメラ側偏光板体64を筒状部材63の上口径部631に取り付けた偏光照明用アタッチメント40aの保持ケース41の内側を示す斜視図であり、図15は、同偏光照明用アタッチメント40aの保持ケース41の外側を示す斜視図である。図16は、カメラ側偏光板体64を筒状部材63の下口径部633に取り付けた偏光照明用アタッチメント40bの保持ケース41の内側を示す斜視図であり、図17は、同偏光照明用アタッチメント40bの保持ケース41の外側を示す斜視図である。
撮像装置KM側にカメラ側偏光板体64を配置したい場合には、図14及び図15に示すように、カメラ側偏光板体64の保持板621が表出した側を下口径部633に向くようにして、カメラ側偏光板体64の締結孔E4と筒状部材63の上口径部631に連設するE2とを係合させながら、下口径部633の向きに締結部材E7を挿入して締結し、撮像装置KM側の筒状部材63にカメラ側偏光板体64を固定する。一方、ワークW側にカメラ側偏光板体64を配置したい場合には、図16及び図17に示すように、カメラ側偏光板体64の保持板621が表出した側を上口径部631に向くようにして、カメラ側偏光板体64の締結孔E4と筒状部材63の下口径部633に連設するE1とを係合させながら、上口径部631の向きに締結部材E7を挿入して締結し、ワークW側の筒状部材63にカメラ側偏光板体64を固定する。
図14及び図16から明らかなように、照明側偏光板61と保持ケース41を固定する締結部材D3と、筒状部材63と保持ケース41を固定する締結部材D4は、すべて保持ケース41の内側から挿入する構成となっている。言い換えると、筒状部材63の中心軸CJ4に沿って、筒状部材63の上口径部631から下口径部633に向かう方向で、それぞれの締結部材は締結孔に挿入される。使用状態においては、保持ケース41の外側の面は、検査対象であるワークW側の面となるので、本実施形態のように、その面側に締結孔がない構造は、締結部材が緩んで落下し、検査対象物の中に混入する恐れがなくなる点で効果的である。
以上のように、照明側偏光板61とカメラ側偏光板体64と筒状部材63と保持ケース41とが一体化されることにより、偏光照明用アタッチメント40が完成する。この偏光照明用アタッチメント40がリング型照明装置20に装着されることによって、リング型照明装置20を偏光型照明装置80にすることができる。なお、本実施形態においては、筒状部材63へカメラ側偏光板体64を取り付ける際には、ネジ等の締結部材で締結する態様で説明したが、勿論これに限られず、スナップ式による締結でもよいし、あるいは、筒状部材63の内壁に螺子部を形成し、螺子部にカメラ側偏光板体64を螺合して固定する態様でもよい。
(偏光型照明装置80)
(偏光型照明装置80)
図18は、撮像装置KM側の筒状部材63にカメラ側偏光板体64を固定した偏光型照明装置80aをワークW側から見た斜視図であり、図19は、ワークW側の筒状部材63にカメラ側偏光板体64を固定した偏光型照明装置80bをワークW側から見た斜視図であり、図20は、撮像装置KM側の筒状部材63にカメラ側偏光板体64を固定した偏光型照明装置80aを撮像装置KM側から見た斜視図である。
偏光照明用アタッチメント40をリング型照明装置20に装着すると、図18〜図20に示すような偏光型照明装置80となる。詳述すると、リング型照明装置20の前面24と、偏光照明用アタッチメント40の内側の面を向かい合わせに配置し、リング型照明装置20と偏光照明用アタッチメント40を結合させる。そして、保持ケース41の固定部414のプッシュ部417を押して、ロックレバー415を、支点(図示せず)を中心に回動させ、ロックレバー415の鍵部416がメインケース21の係合溝212に係合することによって、メインケース21と保持ケース41が固定され、偏光型照明装置80が完成する。
メインケース21の内部に環状の配置されたLED221からの非偏光の光が照明側偏光板61を透過し、照明側偏光板61を透過して特定方向に偏光した光が保持ケース41の開口部411から出射される。出射された光はワークWに対して照射され、撮像手段KMは、筒状部材63の中空部CK4、及び、照明側偏光板61と同性能の偏光板を偏光角度が90°ずれるよう位置決めされたカメラ側偏光板62を通して、光が照射されたワークWを撮像する。
図21の偏光型照明装置80aの断面図を用いて、リング型照明装置20に偏光照明用アタッチメント40が装着された偏光型照明装置80について説明する。図3において説明した、リング型照明装置20の構成については、ここでの説明を省略する。筒状部材63の中心軸CJ4とメインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1とを略一致させ、且つ、メインケース21の中空部CK1の中心軸CJ1線上に沿って、筒状部材63の上口径部631を、筒状部材63の下口径部633よりも撮像手段KMが配置される空間側に位置させる。これにより、遮光部材で形成される筒状部材63によって、メインケース21内に環状に配置される複数のLED221からワークWに対して偏光照明を照射する照射系と、メインケース21及び保持ケース41の中心軸CJ線上に沿って、ワークWからの反射光を受光する受光系とに分断される。言い換えると、メインケース21内に環状に配置される複数のLED221にて発生する光から照明側偏光板61の中空部CK3が遮蔽され、当該光が照明側偏光板61を介さずにワークWに照射されることを防止できる。照明側偏光板61を介さずにワークWに照射され、ワークWにて反射した光をカメラ側偏光板62で偏光させても鏡面反射の影響は排除できないところ、筒状部材63の円筒部632を遮光可能な壁として機能させることで所望の効果が得られるようになる。
筒状部材63の上口径部631を、光出射用前端部291からLED配置面22に向かう、光出射用後端部292が位置する第二の距離を少なくとも有する位置に位置決めし、リング型照明装置20のメインケース21と接続することにより、撮像手段KMが配置される空間側から見て、筒状部材63の上口径部631とリング型照明装置20の後面開口部251との間に形成される空隙が覆われる。また、筒状部材63の上口径部631が、メインケース21の光出射用開口部29の光出射用後端部292と同じ高さかそれよりも上の高さに位置決めされるため、照射側偏光板61へ入射する光の光量の低下を抑えることができる。さらにまた、筒状部材63の下口径部633を、LED配置面22からリング型照明装置20の前面24に向かう、光出射用前端部291が位置する第一の距離を少なくとも有する位置に位置決めし、リング型照明装置20のメインケース21と接続している。これにより、メインケース21の光出射用開口部29から出射される、複数のLED221からの出射光のみを、照明側偏光板61を介して、ワークWに照射するようにしている。また、照射側偏光板61が、メインケース21の光出射用開口部29の光出射用前端部291と同じ高さかそれよりも下の高さに位置決めされるため、照射側偏光板61へ入射する光の光量の低下を抑えることができる。そして、ワークWによって反射された光は、筒状部材63の中空部CK4及びカメラ側偏光板62を介して撮像装置KMによって受光される。
本実施形態においては、筒状部材63の上口径部631は、LED配置面22とメインケース21の後面25の間に配置され、筒状部材63の下口径部633は、メインケース21の前面24よりも下側の、ワークWが配置される側に配置される。筒状部材63の上口径部631は、光出射用前端部291から第二の距離を少なくとも有する位置において、メインケース21と接続される。詳述すると、筒状部材63の上口径部631は、LED配置面22と略同一の平面より上であって後面25より若干下に位置決めされて、メインケース21と接続される。また、偏光照明用アタッチメント40の保持ケース41の外壁部413の端部は、リング型照明装置20の前面24上に位置する、メインケース21の外壁部26の端部に接続される。
この構成により、リング型照明装置20のメインケース21と、照明側偏光板61と、筒状部材63と、保持ケース41によって、遮蔽空間が全周にわたって形成される。この遮蔽空間により、リング型照明装置20のメインケース21に環状に配置されたLED221からの光のみが、照明側偏光板61を介して、ワークWに照射される。
なお、図21に示すように、カメラ側偏光板62は、略環状の照明側偏光板61を含む平面よりも複数のLED221側にて該平面から離れた位置に設けられている。言い換えると、カメラ側偏光板62と照明側偏光板61は、LED配置面22を挟むように互いに離反して配置されている。また、略環状の照明側偏光板61の開口径は、筒状部材63の円筒部632の外径よりも大きく、筒状部材63の円筒部632の内径は、カメラ側偏光板62の外径よりも大きい。すなわち、略環状の照明側偏光板61の開口径は、カメラ側偏光板62の外径よりも大きくなるように構成されている。
本実施形態においては、照明基板222上に配置された複数のLED221から出射された光は、拡散カバー223で拡散された後に、照明側偏光板61から出射される。しかし、この構成に限らず、偏光照明用アタッチメント40を装着する際は、拡散カバー223を取り外してもよい。拡散カバー223を取り外した状態で偏光照明用アタッチメント40を装着すれば、拡散カバー223で光量が低下するのを防ぐことができるため、より光量を確保させて照明側偏光板61から光を出射させることができる。
(カメラ側偏光板体64の取付)
(カメラ側偏光板体64の取付)
カメラ側偏光板体64は、前述のとおり、筒状部材63の上口径部631又は下口径部633に着脱自在であって、その取付位置も、ワークWや検査環境等による物理的制約に応じて、適宜、例えば、筒状部材63の上口径部631と下口径部633との間に位置してもよく、また図22Aに示すように、筒状部材63の上口径部631に固定してもよい。例えば、カメラ側偏光板体64の取付位置を筒状部材63の上口径部631にした場合には、以下のような利点がある。
まず、(1)外乱光のカメラ側偏光板62への入射を防ぎ、撮像装置KMに可能な限りカメラ側偏光板62を透過した光のみを受光させることで、外観検査の精度の向上が望めるところ、カメラ側偏光板62と撮像装置KMとを近づけることができるので、より望ましい検査環境が得られる。一方、カメラ側偏光板体64の取付位置を筒状部材63の上口径部631よりも下側にして、撮像装置KMを筒状部材63の中に設置することも考えられるが、撮像装置KMの大きさによっては容易に設置できない。
また、(2)撮像装置KMを筒状部材63の上口径部631よりも上側に設置できるため、撮像装置KMの絞り用のリングを自由に調整できる。一方、撮像装置KMが筒状部材63の中に設置される場合には、撮像装置KMの絞り用のリングが調整しにくくなる。
さらにまた、(3)照明装置の直下にワークWが配置されるが、照明装置とワークWとの距離が離れるほど、撮像装置KMの受光量は減少し、撮像画像が暗くなってしまうため、照明装置をワークWにできる限り近づけたいところ、カメラ側偏光板体64を筒状部材63の上口径部に取り付けることで、照明の出射位置をワークWに近づけることができる。照明装置は、通常、最初に、ワークWに対して適切な撮像領域を決定する必要があることから、撮像装置KMを設置した後で配置される。カメラ側偏光板体64の取付位置が筒状部材63の上口径部にある場合、撮像装置KMと照明装置との距離が長くなるので、結果的に、照明の出射位置をワークWに近づけることができる。
さらにまた、(4)外観検査過程におけるコンタミネーションによる悪影響を少なくできる。外観検査装置を設置したまま長期間取り置かれる場合、筒状部材63の上方が開放されていると、筒状部材63の中にゴミが溜まりやすくなる。ゴミを取り除くにも、中に溜まったゴミは排除しにくいということがある。
次に、カメラ側偏光板体64を筒状部材63の上口径部631に固定して使用する場合であっても、図22Bに示すように、本実施形態において、カメラ側偏光板62が着脱自在の構成を有することは以下の利点がある。前述のとおり、本実施形態においては、筒状部材63をメインケース21内の部材と係合させて、LED221にて発生する光以外の光は照明側偏光板61に入射させない構成を有するため、偏光照明用アタッチメント40をリング型照明装置20に装着する際に、カメラ側偏光板体64を筒状部材63の上口径部631に固定したままでは装着しにくいこともあり得る。このような場合であっても、カメラ側偏光板体64を一旦取り外した状態で、偏光照明用アタッチメント40をリング型照明装置20に装着した後で、取り外したカメラ側偏光板体64を筒状部材63の上口径部631に取り付けることで、偏光照明用アタッチメント40を容易に装着することができる。
さらに、取り外したカメラ側偏光板体64は、図22Cに示すように、筒状部材63の上口径部631に取り付けることもできる。カメラ側偏光板体64を、筒状部材63の上口径部631又は下口径部633に着脱自在とすることで、使用者は、ワークWや検査環境等による物理的制約に応じて、適宜、カメラ側偏光板体64の取付位置を選択することができる。
(取付補助部65)
(取付補助部65)
本実施形態においては、偏光照明用アタッチメント40は、カメラ側偏光板体64を着脱自在としているため、使用者は、カメラ側偏光板体64を再度取り付ける際、照明側偏光板61とカメラ側偏光板62との偏光角度差を90°に正確に設定する必要がある。使用者にこの設定作業を誤らせないよう、設定作業を補助するための取付補助部65を設けてもよい。
図23〜図25を用いて、取付補助部65を説明する。両者の位置関係を誤らないように設定するためには、例えば、(1)取り付ける際のガイドとなる正確な位置関係を示す目印を設ける、(2)誤った位置関係では取り付けることができないよう回転対称性を有しない係合構造とする、(3)正確な位置関係でロックされるロック機構を設けることが考えられる。なお、これらはあくまでも一例であって、以下で説明する取付補助部651〜653についても取付補助部65の一例に過ぎない。ここでは、カメラ側偏光板体64を筒状部材63の上口径部631に取り付ける場合を例として説明するが、勿論、下口径部633に取り付ける場合にも適用できる。
図23は、前述の(1)の実施形態の説明図であって、正確な位置関係で整合するよう、カメラ側偏光板体64の締結孔E4の近傍と、筒状部材63の上口径部631側の締結孔E2の近傍とに、対応する数字が付された取付補助部651の態様を示している。これによれば、同じ数字が付された締結孔E2と締結孔E4とをネジ留めすることで、照明側偏光板61とカメラ側偏光板62との偏光角度差を90°に設定できる。なお、締結孔E2、E4の近傍に付す目印は、数字に限られず、文字や記号等、識別可能なものであればどのような目印を用いてもよい。また、例えば、締結孔E2にA、B、C、D、締結孔E4にa、b、c、dと付す等、使用者が対応関係を想定できる範囲内であれば異なる目印を用いてもよい。
図24は、前述の(2)の実施形態の説明図であって、正確な位置関係で噛み合うよう、カメラ側偏光板体64の筒状部材63と接する面に凹部6521が、筒状部材63の上口径部631側に凸部6522が、それぞれ設けられた取付補助部652の態様を示している。これによれば、凹部6521と凸部6522とが噛み合う位置において、カメラ側偏光板体64を筒状部材63に取り付けることで、照明側偏光板61とカメラ側偏光板62との偏光角度差を90°に設定できる。この実施形態では、回転対称性を有さない係合構造となればよいので、例えば、締結孔E2及び締結孔E4の配置を周方向に均等にしないことでも実現できる。
図25は、前述の(3)の実施形態の説明図であって、正確な位置関係でロックされるよう、カメラ側偏光板体64の側面に雄ネジ6531が、筒状部材63の上口径部631の内側に雄ネジ6531と螺合する雌ネジ6532が設けられた取付補助部653の態様を示している。雄ネジ6531には位置決め溝6533が、雌ネジ6532には位置決めリブ6534が設けられ、カメラ側偏光板体64と筒状部材63とを螺合して行くと、位置決め溝6533と位置決めリブ6534とが噛み合うところで両者がロックされる。これによって、使用者は、カメラ側偏光板体64と筒状部材63とをロックされるまで螺合するだけで、照明側偏光板61とカメラ側偏光板62との偏光角度差を90°に設定できる。なお、取付補助部653は、例えば、雄ネジ6531に位置決めリブを、雌ネジ6532に位置決め溝を設けてもよい。
(外観検査装置90)
(外観検査装置90)
偏光型照明装置80を画像処理装置GSや撮像装置KM等と組み合わせることで外観検査装置90となる。図1において説明した、外観検査装置の構成については、ここでの説明を省略する。
(別実施形態)
(別実施形態)
前述した実施形態では、リング型照明装置20は、LED221からの光を主に下方向に照射するものであるが、この構成に限らず、図26の第2の実施形態に示すように、コの字状の断面形状を有するメインケース21aを備え、環状に配置されたLED221aからメインケース21aの中心軸CJ1が位置する中空部CK1に向かって、水平方向に光を照射するものであってもよい。この第2の実施形態の場合、メインケース21aの内壁部28aの後面25a側の端部が光出射用後端部292aであり、メインケース21aの内壁部28aの前面24a側の端部が光出射用前端部291aである。また、第2の実施例においては、第1の実施例と異なり、同一のLED基板上に設けられていないが、この場合、発明としてのLED配置面は、円周上に配置される複数のLED221aを含む平面をLED配置面22aと定義する。第一の距離は、LED配置面22aと光出射用前端部291aが設けられるメインケース21aの前面24aとの間の距離を示し、第二の距離は、光出射用前端部291aが設けられるメインケース21aの前面24aと光出射用後端部292aが設けられるメインケース21aの後面25aとの間の距離を示す。
また、図27の第3の実施形態に示すように、リング型照明装置20bは、光出射用前端部291bを、メインケース21bの中空部CK1の中心軸CJ1に沿って、メインケース21bの内壁部28bの前面24bからLED配置面22bに向かう位置に配置し、光出射用後端部292bを、メインケース21bの中空部CK1の中心軸CJ1に沿って、メインケース21bの内壁部28bの前面24bからLED配置面22bに向かう位置に配置しているメインケース21bを有している構成であってもよい。第一の距離は、LED配置面22bと光出射用前端部291bの間の距離を示し、第二の距離は、光出射用前端部291bと光出射用後端部292bの間の距離を示す。なお、第3の実施形態におけるLED配置面22bの定義も、前記第2の実施形態で述べたLED配置面の定義と同様である。
また、図28の第4の実施形態に示すように、リング型照明装置20cは、断面をL字状とするメインケース21cを有し、照明基板222cが斜めに配置された構成であってもよい。この第4の実施形態の場合、メインケース21cの内壁部28cの後面25c側の端部が光出射用後端部292cであり、メインケース21cの外壁部26cの前面24c側の端部が光出射用前端部291cである。この第4の実施形態であっても、光出射用開口部29cは、光出射用後端部292cと光出射用前端部291cの間を示し、環状に配置されたLED221cからの光は、この光出射用開口部29cから中空部CK1を経由して、斜め下方の中心軸CJ1方向に出射される。なお、第4の実施形態におけるLED配置面22cの定義も、前記第2の実施形態で述べたLED配置面の定義と同様である。
前述した実施形態においては、複数のLED221は同一の平面上に配置したが、この構成に限らず、図29に示すように、複数のLED221dが複数の平面上に配置されていてもよい。この場合、LED配置面22dとは、LED221dが配置された複数の平面のうち、メインケース21dの前面24dと後面25dとの中間に最も近い平面をいう。
言い換えると、光出射用後端部292は、光の出射位置の上限に位置し、光出射用前端部291は、光の出射位置の下限に位置しており、複数のLED221が下向きに配置される場合には、光出射用後端部292とLED配置面22との高さ位置が略一致することになるが、第2〜第4の実施形態のように、複数のLED221の配向によっては、光出射用後端部292とLED配置面22との高さ位置は必ずしも一致しない。
前述した実施形態においては、筒状部材63の上口径部631は、LED配置面22とメインケース21の後面25の間に接続され、筒状部材63の下口径部633は、メインケース21の前面24よりも下側に接続されているが、この構成に限らず、上口径部631が、メインケース21の内壁部28や、メインケース21のより前面24側に接続されていてもよいし、下口径部633が、光出射用前端部291又はメインケース21の光出射用前端部291より若干下に接続されていてもよい。また、接続方法については、締結部材で固定する方法や、リング型照明装置20の内壁部28に螺子部を形成し、螺子部に筒状部材63の上口径部631を螺合して固定する方法であってもよい。偏光照明用アタッチメント40とリング型照明装置20が、保持ケース41とメインケース21間で固定される場合は、筒状部材63の上口径部631又は下口径部633の少なくとも一方とメインケース21とを固定しなくてもよい。
前述した実施形態においては、保持ケース41の外壁部413の固定部414が、リング型照明装置20のメインケース21に形成された係合溝212に係合することによって、保持ケース41とリング型照明装置20が固定されるが、この構成に限らず、締結部材で固定する方法や、リング型照明装置20の外壁部26に螺子部を形成し、螺子部に保持ケース41を螺合して固定する方法であってもよい。偏光照明用アタッチメント40とリング型照明装置20が、筒状部材63とメインケース21間で固定される場合は、保持ケース41とメインケース21を固定しなくてもよい。また、筒状部材63とメインケース21間で固定される場合においては、その固定が脱着可能となっていてもよい。
前述した実施形態においては、メインケース21は略環状の形状であるが、多角形であってもよい。また、本実施形態では、リング型照明装置20は8色のLEDを有するが、この構成に限らず、単色のみであっても、8色以外の複数色のLED221を有するものであってもよい。
本発明の照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置は、異なるタイプの照明装置を外観検査装置にそれぞれ接続して試行し、撮像された画像を比較して適切な照明装置を選定する用途に適用できる。
20…照明装置、照明部、リング型照明装置
21…メインケース;211…固定部;212…係合溝;22…LED配置面;221…LED;222…照明基板;223…拡散カバー;224…照明基板支持部;24…前面;241…前面開口部;25…後面;251…後面開口部;26…外壁部;27…上壁部;28…内壁部;29…光出射用開口部;291…光出射用前端部;292…光出射用後端部
40…偏光照明用アタッチメント
41…保持ケース;411…開口部;412…カバー部材;413…外壁部;414…固定部;415…ロックレバー;416…鍵部;417…プッシュ部
61…照明側偏光板
62…カメラ側偏光板;621…保持板
63…筒状部材;631…上口径部;632…円筒部;633…下口径部;6331…小径部;6332…大径部;6333…取付部
64…カメラ側偏光板体
65…取付補助部;651…取付補助部;652…取付補助部;6521…凹部;6522…凸部;653…取付補助部;6531…雄ネジ;6532…雌ネジ;6533…位置決め溝;6534…位置決めリブ
80…偏光型照明装置
90…外観検査装置
D1、D2、E1、E2、E3、E4、E5…締結孔
D3、D4、E6、E7…締結部材
CJ、CJ1、CJ2、CJ3、CJ4、CJ5…中心軸
CK、CK1、CK2、CK3、CK4…中空部
GS…画像処理装置
HB…搬送ベルト
HJ…表示部
KB…キーボード
KM…カメラ、撮像手段、撮像装置
KS…光電センサ
PD…ポインティングデバイス
SJ…撮像光軸
TB…点灯ブロック
W…ワーク
21…メインケース;211…固定部;212…係合溝;22…LED配置面;221…LED;222…照明基板;223…拡散カバー;224…照明基板支持部;24…前面;241…前面開口部;25…後面;251…後面開口部;26…外壁部;27…上壁部;28…内壁部;29…光出射用開口部;291…光出射用前端部;292…光出射用後端部
40…偏光照明用アタッチメント
41…保持ケース;411…開口部;412…カバー部材;413…外壁部;414…固定部;415…ロックレバー;416…鍵部;417…プッシュ部
61…照明側偏光板
62…カメラ側偏光板;621…保持板
63…筒状部材;631…上口径部;632…円筒部;633…下口径部;6331…小径部;6332…大径部;6333…取付部
64…カメラ側偏光板体
65…取付補助部;651…取付補助部;652…取付補助部;6521…凹部;6522…凸部;653…取付補助部;6531…雄ネジ;6532…雌ネジ;6533…位置決め溝;6534…位置決めリブ
80…偏光型照明装置
90…外観検査装置
D1、D2、E1、E2、E3、E4、E5…締結孔
D3、D4、E6、E7…締結部材
CJ、CJ1、CJ2、CJ3、CJ4、CJ5…中心軸
CK、CK1、CK2、CK3、CK4…中空部
GS…画像処理装置
HB…搬送ベルト
HJ…表示部
KB…キーボード
KM…カメラ、撮像手段、撮像装置
KS…光電センサ
PD…ポインティングデバイス
SJ…撮像光軸
TB…点灯ブロック
W…ワーク
Claims (10)
- 複数の発光素子により光が照射された検査対象物を撮像して得た検査画像を処理することにより検査対象物の外観を検査する外観検査装置に用いられる照明装置であって、
前記照明装置は、
検査対象物を撮像するための第一開口が形成され、前記複数の発光素子が該第一開口の中心軸の周囲に略環状に配置された環状ケース体と、
前記環状ケース体に着脱自在に取り付けられ、前記環状ケース体の複数の発光素子から発せられる光を偏光して検査対象物に供給するための偏光アタッチメントと、
を備え、
前記偏光アタッチメントは、
前記第一開口の中心軸が通過する第二開口が形成され、該第二開口の周縁部から径方向外側に向かって延びる略環状の第一偏光部材であって、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光を偏光する第一偏光部材と、
前記第一偏光部材の周縁部を保持し、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光から前記第二開口を遮蔽するよう前記第二開口の中心軸に沿って延びる筒状の壁部を有する保持部材と、
前記保持部材の壁部に、前記第一偏光部材と略平行であって前記第一偏光部材との偏光角度差が略90°となるよう配置され、前記第一偏光部材により偏光された光が検査対象物にて反射し、前記第二開口を通過した反射光を偏光する第二偏光部材と、
を備える照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置は、さらに、
前記第一偏光部材の外縁を保持する保持ケースと、
前記偏光アタッチメントを前記環状ケース体に着脱可能に取り付けるための取付部と、
を備え、
前記取付部は、前記保持ケース又は前記保持部材のいずれか一方又は両方に設けられている照明装置。 - 請求項2に記載の照明装置であって、
前記第二偏光部材は、前記保持部材の壁部のうちの前記第二開口とは反対側の端部に設けられている照明装置。 - 請求項1〜3のいずれか一に記載の照明装置であって、
前記第二偏光部材は、前記保持部材に着脱可能に取り付けられており、さらに、
前記第二偏光部材が前記保持部材に取り付けられる際、前記第一偏光部材と前記第二偏光部材との偏光角度差が略90°に設定されるように前記第二偏光部材の取り付け作業を補助するための取付補助部を備える照明装置。 - 請求項1〜4のいずれか一に記載の照明装置であって、
前記環状ケース体は、前記複数の発光素子にて発生した光を拡散する拡散部材を有する照明装置。 - 対象物を撮像するための第一開口が形成され、複数の発光素子が該第一開口の中心軸の周囲に略環状に配置された環状ケース体を備えるリング型照明装置に対して、着脱自在な照明装置用アタッチメントであって、
前記照明装置用アタッチメントは、
前記第一開口の中心軸が通過する第二開口が形成され、該第二開口の周縁部から径方向外側に向かって延びる略環状の第一偏光部材であって、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光を偏光する第一偏光部材と、
前記第一偏光部材の周縁部を保持し、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光から前記第二開口を遮蔽するよう前記第二開口の中心軸に沿って延びる筒状の壁部を有する保持部材と、
前記保持部材の壁部に、前記第一偏光部材と略平行であって前記第一偏光部材との偏光角度差が略90°となるよう配置され、前記第一偏光部材により偏光された光が対象物にて反射し、前記第二開口を通過した反射光を偏光する第二偏光部材と、
を備える照明装置用アタッチメント。 - 請求項6に記載の照明装置用アタッチメントであって、
前記リング型照明装置は、前記第一開口の中心軸上に中心がある略環状で且つ前記環状ケース体の上下方向に幅を持って設けられる開口であって、前記第一開口の中心軸上に中心がある略環状の端部である第一及び第二開口端部が、光の出射位置の上限及び下限に前記環状ケース体の内周に沿って設けられており、前記複数の発光素子が出射する光を前記第一開口の中心軸下方に導く光出射用開口部を備え、
前記照明装置用アタッチメントが前記リング型照明装置に装着された際、
前記第一偏光部材は、前記第二開口端部、又は、前記第二開口端部より下の高さに位置決めされ、
前記保持部材の壁部は、上端に位置する略環状の上口径部が、前記第一開口端部、又は、前記第一開口端部より上の高さに位置決めされる照明装置用アタッチメント。 - 請求項6又は請求項7に記載の照明装置用アタッチメントであって、
前記第二偏光部材は、前記保持部材のうちの前記第二開口とは反対側の端部に設けられている照明装置用アタッチメント。 - 請求項6〜8のいずれか一に記載の照明装置用アタッチメントであって、
前記保持部材の前記複数の発光素子が出射する光が照射される側に反射部材が装着される照明装置用アタッチメント。 - 照明装置に設けられた複数の発光素子により光が照射された検査対象物を撮像して得た画像を処理することにより検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、
前記照明装置は、
検査対象物を撮像するための第一開口が形成され、前記複数の発光素子が該第一開口の中心軸の周囲に略環状に配置された環状ケース体と、
前記環状ケース体に着脱自在に取り付けられ、前記環状ケース体の複数の発光素子から発せられる光を偏光して検査対象物に供給するための偏光アタッチメントと、
を備え、
前記偏光アタッチメントは、
前記第一開口の中心軸が通過する第二開口が形成され、該第二開口の周縁部から径方向外側に向かって延びる略環状の第一偏光部材であって、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光を偏光する第一偏光部材と、
前記第一偏光部材の周縁部を保持し、前記環状ケース体の複数の発光素子にて発生した光から前記第二開口を遮蔽するよう前記第二開口の中心軸に沿って延びる筒状の壁部を有する保持部材と、
前記保持部材の壁部に、前記第一偏光部材と略平行であって前記第一偏光部材との偏光角度差が略90°となるよう配置され、前記第一偏光部材により偏光された光が検査対象物にて反射し、前記第二開口を通過した反射光を偏光する第二偏光部材と、
を備える外観検査装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2017090876A JP2018190572A (ja) | 2017-04-29 | 2017-04-29 | 照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置 |
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JP2017090876A JP2018190572A (ja) | 2017-04-29 | 2017-04-29 | 照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2018190572A true JP2018190572A (ja) | 2018-11-29 |
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JP2017090876A Pending JP2018190572A (ja) | 2017-04-29 | 2017-04-29 | 照明装置及び照明装置用アタッチメント並びに外観検査装置 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2023238937A1 (ja) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 日本製鉄株式会社 | 溶融めっき鋼板の観察装置および溶融めっき鋼板の観察方法 |
CN117405685A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 深圳市什方智造科技有限公司 | 发光装置、发光方法及电池检测设备 |
-
2017
- 2017-04-29 JP JP2017090876A patent/JP2018190572A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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