JP2019216400A - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

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知大 中澤
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Abstract

To provide an imaging apparatus and an imaging method, capable of stably imaging an imaging target by preventing contamination of an imaging field of view by contaminants even in an environment where contaminants such as powders and particles exist.SOLUTION: The imaging apparatus includes: a lens; and a photoelectric conversion unit for converting light condensed by the lens into an electric signal. At least the lens of the imaging apparatus is housed in a housing. The housing has: a penetrating light receiving window that allows light to enter at least a part of a light receiving surface in a portion opposite to the light receiving surface of the lens; and a gas inlet at a portion that does not block light from entering the light receiving window. The imaging apparatus is configured to image while discharging the gas supplied into the housing through the gas inlet. Further, the imaging method includes imaging using the imaging apparatus having the above configuration.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。   The present invention relates to an imaging device and an imaging method.

撮像装置に関して、塵やほこりなどの汚染物質が撮像部へ付着しないようにするために様々な提案がなされている。例えば特許文献1には、気密に保った防塵ケース内にテレビカメラを納装した防塵装置において、防塵ケースの前面を構成する透明体に向けて、防塵ケース内に供給した圧力空気を噴射する噴射口を形成することが開示されている。また特許文献2には、撮像素子を覆い且つレンズの所定領域に対応する開口部を設けたカバー部と、該カバー部と一体的に設けられる窓部とを備えるカメラモジュール構造が開示されている。同文献には、窓部に遮光部を施してもよいことも記載されている。   Various proposals have been made with respect to imaging devices in order to prevent contaminants such as dust and dust from adhering to the imaging unit. For example, in Patent Document 1, in a dustproof device in which a television camera is housed in a dustproof case that is kept airtight, an injection is performed that injects pressurized air supplied into the dustproof case toward a transparent body that forms the front surface of the dustproof case. It is disclosed to form a mouth. Patent Document 2 discloses a camera module structure that includes a cover that covers an imaging element and has an opening corresponding to a predetermined region of a lens, and a window that is provided integrally with the cover. . The document also describes that a light-shielding portion may be provided on the window portion.

実開昭56−85460号公報Japanese Utility Model Publication No. 56-85460 特開2008−283247号公報JP 2008-283247 A

ところで、製品の製造工程において、粉粒体等の散布対象物を散布によって製品に含有させる場合、散布される粉粒体等を精度良く撮像して、その散布状況を定期的に確認することが製品の品質や性能の安定性の観点から重要となる。しかし、特許文献1に記載の防塵装置は、防塵ケースの前面に圧力空気を噴射するので、接着性の高い粉粒体等を撮像する場合には、散布時に飛散した粉粒体等が防塵ケースの前面に付着しやすくなり、その結果、撮像部が汚染され撮像精度が低下してしまう。また特許文献2に記載のカメラモジュール構造は、散布された粉粒体等を撮像する技術ではない。   By the way, in the production process of a product, when an object to be scattered such as a powder or the like is contained in the product by spraying, it is necessary to accurately image the powder or the like to be scattered and periodically check the scattered state. This is important in terms of product quality and performance stability. However, the dustproof device described in Patent Literature 1 injects pressurized air to the front of the dustproof case. Therefore, when imaging a powdery material or the like having high adhesiveness, the powdery material or the like scattered at the time of spraying is dustproof case. Is easily attached to the front surface of the camera, and as a result, the imaging unit is contaminated and the imaging accuracy is reduced. Further, the camera module structure described in Patent Literature 2 is not a technique for capturing an image of a scattered powder or the like.

したがって、本発明の課題は、従来技術が有する課題を解決し得る撮像装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging device that can solve the problems of the related art.

本発明は、レンズと、該レンズによって集光された光を電気信号に変換する光電変換部とを備えた撮像装置であって、
前記撮像装置のうち少なくとも前記レンズが筐体内に収容されており、
前記筐体は、前記レンズの受光面と対向する部位に、該受光面の少なくとも一部への光の入射を可能とする貫通した受光窓を有するとともに、該受光窓への光の入射を遮らない部位に気体導入口を有し、
前記気体導入口を通じて前記筐体内に供給した気体を、前記受光窓を通じて排出しながら撮像するようになされている撮像装置を提供するものである。
The present invention is an imaging device including a lens and a photoelectric conversion unit that converts light collected by the lens into an electric signal,
At least the lens of the imaging device is housed in a housing,
The housing has a penetrating light-receiving window that allows light to enter at least a part of the light-receiving surface at a portion facing the light-receiving surface of the lens, and blocks light from entering the light-receiving window. Has a gas inlet in a non-
It is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus configured to take an image of a gas supplied into the housing through the gas inlet while discharging the gas through the light receiving window.

また本発明は、レンズと、該レンズによって集光された光を電気信号に変換する光電変換部とを備えた撮像装置によって、空気中を移動する粉粒体を撮像する撮像方法であって、
前記撮像装置のうち少なくとも前記レンズが筐体内に収容されており、
前記筐体は、前記レンズの受光面と対向する部位に、該受光面の少なくとも一部への光の入射を可能とする貫通した受光窓を有するとともに、該受光窓への光の入射を遮らない部位に気体導入口を有し、
前記気体導入口を通じて前記筐体内に供給した気体を、前記受光窓を通じて排出しながら撮像する、撮像方法を提供するものである。
Further, the present invention is an imaging method for imaging a powder moving in the air by an imaging device including a lens and a photoelectric conversion unit that converts light collected by the lens into an electric signal,
At least the lens of the imaging device is housed in a housing,
The housing has a penetrating light-receiving window that allows light to enter at least a part of the light-receiving surface at a portion facing the light-receiving surface of the lens, and blocks light from entering the light-receiving window. Has a gas inlet in a non-
It is an object of the present invention to provide an imaging method for imaging the gas supplied into the housing through the gas inlet while discharging the gas through the light receiving window.

本発明によれば、粉粒体などの汚染材料が存在する環境であっても、該汚染材料による撮像視野の汚染を防いで撮像対象物を安定的に撮像することができる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, even in an environment where a contaminant material such as a granular material is present, it is possible to prevent the contamination of the imaging visual field by the contaminant material and to stably image the imaging target.

図1は、本発明の撮像装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the imaging device of the present invention. 図2(a)は、本発明の撮像装置の拡大断面図(図1相当図)であり、図2(b)は、本発明の撮像装置を受光窓側から見た正面模式図であり、図2(c)は、図2(a)の拡大模式図である。2A is an enlarged cross-sectional view (corresponding to FIG. 1) of the imaging device of the present invention, and FIG. 2B is a schematic front view of the imaging device of the present invention viewed from the light receiving window side. 2 (c) is an enlarged schematic diagram of FIG. 2 (a). 図3(a)は、実施例の画素数の経時的な変化を示すグラフであり、図3(b)は、比較例の画素数の経時的な変化を示すグラフである。FIG. 3A is a graph showing the change over time in the number of pixels in the example, and FIG. 3B is a graph showing the change over time in the number of pixels in the comparative example.

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1には、本発明の撮像装置の一実施形態が示されている。同図に示すように、撮像装置10は、レンズ11と、レンズ11によって集光された光を電気信号に変換する光電変換部12とを備えている。レンズの外面である受光面11Sは、所定の撮像領域を照らす照明部20と向かい合うように対向して配置されており、レンズ11と照明部20との間に撮像対象物30が移動できるように配置されている。同図では、撮像対象物30が、平板31上から、レンズ11と照明部20との間に落下するようになっている。   Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the imaging apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the imaging apparatus 10 includes a lens 11 and a photoelectric conversion unit 12 that converts light collected by the lens 11 into an electric signal. The light receiving surface 11S, which is the outer surface of the lens, is disposed so as to face the illumination unit 20 that illuminates a predetermined imaging region, and the imaging target 30 can be moved between the lens 11 and the illumination unit 20. Are located. In the figure, the imaging target 30 falls from the flat plate 31 to between the lens 11 and the illumination unit 20.

本発明で用いられる撮像装置10は、レンズ11及び光電変換部12を備えるものであって、空気中を移動する粉粒体等といった撮像対象物を静止画像として撮像できる装置であれば特に制限なく採用できる。このような撮像装置としては、例えばCCD方式のエリアカメラやラインスキャンカメラなどが挙げられる。画像処理の効率化を図る観点から、光電変換素子を複数有する光電変換部12を備える撮像装置を用いることが好ましく、特にラインスキャンカメラなどの複数の光電変換素子が列状に配置された光電変換部を備える撮像装置を用いることが更に好ましい。光電変換素子としては、電荷結合素子(CCD)であってもよく、あるいはCMOSセンサであってもよい。光電変換素子は、必ずしもカラー光電変換素子であることを要せず、例えば256階調のグレースケールでの階調表現ができる光電変換素子が好ましく、更に高階調な階調表現ができる光電変換素子がより好ましい。また、撮像する粒子に対する分解能を上げることが、より鮮明な画像を得るために好ましい。   The imaging apparatus 10 used in the present invention includes a lens 11 and a photoelectric conversion unit 12, and is not particularly limited as long as it is an apparatus that can capture an imaging target such as a granular material moving in the air as a still image. Can be adopted. Examples of such an imaging device include a CCD area camera and a line scan camera. From the viewpoint of improving the efficiency of image processing, it is preferable to use an imaging device including a photoelectric conversion unit 12 having a plurality of photoelectric conversion elements, and in particular, a photoelectric conversion in which a plurality of photoelectric conversion elements such as a line scan camera are arranged in a row. It is more preferable to use an imaging device having a unit. The photoelectric conversion element may be a charge-coupled device (CCD) or a CMOS sensor. The photoelectric conversion element does not necessarily need to be a color photoelectric conversion element, and is preferably, for example, a photoelectric conversion element capable of expressing a gray scale of 256 gradations, and a photoelectric conversion element capable of expressing a higher gradation. Is more preferred. It is preferable to increase the resolution of the particles to be imaged in order to obtain a clearer image.

撮像装置10は、筐体40を更に備えている。筐体40は、撮像装置10のうち少なくともレンズを筐体40内に収容できるようになっていれば、その形状や材質は特に制限されず、例えば形状としては筒状、箱状等が挙げられ、材質としては木、プラスチック、金属等が挙げられる。筐体40は、これ自体が光透過性であっても光不透過性であってもよい。筐体40の寸法は、少なくともレンズ11を筐体40内に収容可能であれば特に制限されず、用いる撮像装置10の寸法に応じて適宜調整することができる。   The imaging device 10 further includes a housing 40. The shape and material of the housing 40 are not particularly limited as long as at least a lens of the imaging device 10 can be accommodated in the housing 40, and examples of the shape include a cylindrical shape and a box shape. Examples of the material include wood, plastic, and metal. The housing 40 may itself be light transmissive or light impermeable. The dimensions of the housing 40 are not particularly limited as long as at least the lens 11 can be accommodated in the housing 40, and can be appropriately adjusted according to the dimensions of the imaging device 10 to be used.

撮影対象物によるレンズの汚染を防いで安定的な撮像を行うとともに、撮像装置10の保守を容易にする観点から、図1に示すように、撮像装置10の全体が筐体40内に収容されていることが更に好ましい。同図に示す筐体40は、箱状の部材となっており、その内部に撮像装置10の全体が収容されている。   As shown in FIG. 1, the entire imaging device 10 is housed in a housing 40 from the viewpoint of performing stable imaging while preventing contamination of the lens by the imaging target and facilitating maintenance of the imaging device 10. More preferably, it is. The housing 40 shown in the figure is a box-shaped member, in which the entire imaging device 10 is housed.

図1に示すように、筐体40は、貫通した受光窓40Aを有していることが好ましい。同図に示す受光窓40Aは、レンズ11の受光面11Sと対向する部位に配されており、該受光面11Sの少なくとも一部に光の入射をできるようになっている。このような構成を有していることによって、レンズの受光面11Sの撮像対象物による意図しない汚染を防ぎつつ、撮像対象物の撮像を安定的に行うことができる。   As shown in FIG. 1, the housing 40 preferably has a penetrating light receiving window 40A. The light receiving window 40A shown in the figure is disposed at a portion facing the light receiving surface 11S of the lens 11, and is capable of receiving light on at least a part of the light receiving surface 11S. With such a configuration, it is possible to stably image the imaging target while preventing unintended contamination of the light receiving surface 11S of the lens by the imaging target.

筐体40は、少なくとも受光窓40Aの周囲が遮光されるように構成されていることが好ましい。このような構成とすることによって、筐体40における受光窓40Aの周囲が撮像時間の経過とともに撮像対象物で汚染してしまった場合でも、その汚染に依存することなく撮像対象物の撮像をより安定的に行うことができる。筐体40の遮光の方法は、例えば黒色の部材や金属製部材などの光不透過性部材又は光反射性部材からなる筐体40を用いたり、筐体40の外面又は内面に光不透過性部材又は光反射性部材を取り付けたりして行うことができる。   The housing 40 is preferably configured so that at least the periphery of the light receiving window 40A is shielded from light. By adopting such a configuration, even when the periphery of the light receiving window 40A in the housing 40 is contaminated with the imaging target with the lapse of the imaging time, the imaging of the imaging target can be performed without depending on the contamination. It can be performed stably. The light shielding method of the housing 40 may be, for example, using a housing 40 made of a light-impermeable member or a light-reflective member such as a black member or a metal member, or a light-impermeable material on the outer surface or inner surface of the housing 40. It can be performed by attaching a member or a light reflective member.

図2(a)には、図1における撮像装置10の要部拡大図が示されている。同図に示すように、筐体40は気体導入口50を更に備えている。気体導入口50は、空気等の気体を外部から筐体40内へ供給する貫通口である。同図においては、ポンプ等の気体を供給する気体供給部60が気体導入路61を介して気体導入口50に接続されている。   FIG. 2A is an enlarged view of a main part of the imaging device 10 in FIG. As shown in the figure, the housing 40 further includes a gas inlet 50. The gas inlet 50 is a through-hole that supplies gas such as air from the outside into the housing 40. In the figure, a gas supply unit 60 for supplying gas such as a pump is connected to a gas introduction port 50 via a gas introduction path 61.

撮像対象物の撮像を安定的に行う観点から、気体導入口50は、筐体40における受光窓40Aへの光の入射を遮らない部位に気体導入口50を配することが好ましい。気体導入口50の配置位置は、例えば撮像装置10の全体を箱状の筐体40内に収容した場合には、筐体の天面、底面又は背面に配置したり、レンズの受光面11Sよりも後方に配置したりすることができる。気体導入口50は、一箇所に配置してもよく、複数箇所に配置してもよい。   From the viewpoint of performing stable imaging of the imaging target, it is preferable that the gas inlet 50 be disposed at a portion of the housing 40 that does not block light from entering the light receiving window 40A. For example, when the entire imaging device 10 is housed in the box-shaped housing 40, the gas inlet 50 may be arranged on the top surface, the bottom surface, or the back surface of the housing, or may be positioned from the light receiving surface 11S of the lens. Can also be placed rearward. The gas inlet 50 may be provided at one place or at a plurality of places.

図1に示すように、撮像装置10は、受光窓40A及び気体導入口50を有する筐体40に収容されていることによって、気体導入口50を通じて筐体40内に供給した気体を流通させて、受光窓40Aを通じて気体流Aとして排出しながら撮像できるようになっている。このような構成となっていることで、受光窓40Aを通じて排出される気体流Aによって、撮像対象物が受光窓40Aに付着することを防ぐことができ、仮に撮像対象物が受光窓40Aに付着した場合であっても付着物を容易に吹き飛ばすことができる。その結果、撮像装置の撮像視野の汚染を防ぎ、撮像対象物の安定的な撮像を行うことができる。   As shown in FIG. 1, the imaging device 10 is housed in the housing 40 having the light receiving window 40 </ b> A and the gas inlet 50, and allows the gas supplied into the housing 40 to flow through the gas inlet 50. It is possible to take an image while discharging the gas flow A through the light receiving window 40A. With such a configuration, it is possible to prevent the imaging object from adhering to the light receiving window 40A due to the gas flow A discharged through the light receiving window 40A. Even if it does, the attached matter can be easily blown off. As a result, contamination of the imaging field of view of the imaging device can be prevented, and stable imaging of the imaging target can be performed.

特に、撮像に適切な光量の確保と、撮像対象物の一層安定的な撮像とをより効果的に両立する観点から、受光窓40Aが撮像装置10における光電変換部12の撮像可能視野と一致するか、又は該視野よりも大きい相似形となるように設けられていることが好ましい。光電変換部12の撮像可能視野は、光電変化部12に内蔵されている光電変換素子の配置位置によって決まるので、図2(b)に示すように、例えばラインスキャンカメラ等といった光電変換部12に複数の光電変換素子15が列状に配置された撮像装置を用いた場合には、光電変換素子15の配置に対応させて、少なくとも撮像可能視野全体を確保できる寸法を有する矩形状の受光窓40Aを設けることができる。   In particular, the light receiving window 40 </ b> A coincides with the viewable field of the photoelectric conversion unit 12 of the imaging device 10 from the viewpoint of more effectively ensuring the appropriate light amount for imaging and more stable imaging of the imaging target. Alternatively, it is preferable to provide the similar shape larger than the visual field. Since the viewable field of view of the photoelectric conversion unit 12 is determined by the arrangement position of the photoelectric conversion element built in the photoelectric conversion unit 12, as shown in FIG. When an imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements 15 are arranged in a row is used, a rectangular light receiving window 40A having a dimension capable of securing at least the entire field of view that can be imaged, corresponding to the arrangement of the photoelectric conversion elements 15. Can be provided.

上述のように、ラインスキャンカメラを撮像装置10として用いた場合に、受光窓40Aの形状を矩形状とすることによって、該形状を円形状とした場合に比べて、気体導入口50から供給される気体の流量が少ない場合でも、受光窓40Aから気体を十分に排出することができ、受光窓40A及びその近傍における撮像対象物による汚染を防止できる。その結果、撮像対象物の一層安定的な撮像を実現することができる。   As described above, when the line scan camera is used as the imaging device 10, the light receiving window 40A is supplied from the gas inlet 50 by making the shape of the light receiving window 40A rectangular, as compared with the case where the shape is circular. Even when the flow rate of the gas is small, the gas can be sufficiently exhausted from the light receiving window 40A, and contamination by the imaging object in the light receiving window 40A and its vicinity can be prevented. As a result, more stable imaging of the imaging target can be realized.

気体導入口50から供給される気体の流量が少ない場合でも、筐体40の内部から気体を排出可能にして、撮像対象物の一層安定的な撮像を実現する観点から、受光窓40Aは矩形状のものとしたときに、その寸法は以下の関係となっていることが好ましい。   Even when the flow rate of the gas supplied from the gas inlet 50 is small, the light receiving window 40A has a rectangular shape from the viewpoint of enabling the gas to be discharged from the inside of the housing 40 and realizing more stable imaging of the imaging target. It is preferable that the dimensions have the following relationship.

すなわち、図2(a)ないし(c)に示すように、筐体40を箱形とし、筐体40におけるレンズの受光面11Sと対向する部材(以下、この部材を「筐体対向部材40S」ともいう。)及び受光窓40Aをともに矩形状のものとした場合に、受光窓40Aの高さH1(図2(b)中、X方向の長さH1)は、筐体対向部材40Sの高さH2に対して、H1/H2として、2/3倍以下であることが好ましく、1/2倍以下であることがより好ましく、1/10倍以下であることが更に好ましい。   That is, as shown in FIGS. 2A to 2C, the casing 40 is formed in a box shape, and a member facing the light receiving surface 11S of the lens in the casing 40 (hereinafter, this member is referred to as a “casing facing member 40S”). When both the light receiving window 40A and the light receiving window 40A are rectangular, the height H1 of the light receiving window 40A (the length H1 in the X direction in FIG. 2B) is equal to the height of the housing facing member 40S. H1 / H2 is preferably 2/3 times or less, more preferably 1/2 times or less, and even more preferably 1/10 times or less of H2.

同様の観点から、受光窓40Aの幅W1(図2(b)中、Y方向の長さW1)は、筐体対向部材40Sの幅W2に対して、W1/W2として、1倍以下であることが好ましく、3/4倍以下であることがより好ましく、1/2倍以下であることが更に好ましい。   From a similar viewpoint, the width W1 of the light receiving window 40A (the length W1 in the Y direction in FIG. 2B) is not more than one time as W1 / W2 with respect to the width W2 of the housing facing member 40S. Is preferably 3/4 or less, more preferably 1/2 or less.

また同様の観点から、受光窓40Aの奥行D1(図2(c)中、Z方向の長さD1)は、筐体対向部材40Sの厚さと同じとすることができる。   In addition, from a similar viewpoint, the depth D1 of the light receiving window 40A (the length D1 in the Z direction in FIG. 2C) can be the same as the thickness of the housing facing member 40S.

詳細には、受光窓40Aの高さH1は、0.3mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましく、1mm以上であることが更に好ましく、また5cm以下であることが好ましく、3cm以下であることがより好ましく、1cm以下であることが更に好ましい。   Specifically, the height H1 of the light receiving window 40A is preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, still more preferably 1 mm or more, and 5 cm or less. Preferably, it is 3 cm or less, more preferably, 1 cm or less.

受光窓40Aの幅W1は、5mm以上であることが好ましく、1cm以上であることがより好ましく、3cm以上であることが更に好ましく、また30cm以下であることが好ましく、10cm以下であることがより好ましく、5cm以下であることが更に好ましい。   The width W1 of the light receiving window 40A is preferably 5 mm or more, more preferably 1 cm or more, still more preferably 3 cm or more, and preferably 30 cm or less, and more preferably 10 cm or less. It is more preferably 5 cm or less.

受光窓40Aの奥行D1は、3cm以下であることが好ましく、1cm以下であることがより好ましく、1mm以下であることが更に好ましい。   The depth D1 of the light receiving window 40A is preferably 3 cm or less, more preferably 1 cm or less, and even more preferably 1 mm or less.

撮像に適切な光量を確保しつつ、撮像対象物の安定的な撮像を行う観点から、レンズ11を円形状のものとしたときに、受光窓40Aの高さH1は、レンズ11の直径C1(図2(b)参照)に対して、H1/C1として、1/100倍以上であることが好ましく、1/20倍以上であることがより好ましく、1/10倍以上であることが更に好ましい。   From the viewpoint of securing stable light quantity for imaging and performing stable imaging of an imaging target, when the lens 11 has a circular shape, the height H1 of the light receiving window 40A is equal to the diameter C1 of the lens 11 ( 2 (b), H1 / C1 is preferably 1/100 or more, more preferably 1/20 or more, and even more preferably 1/10 or more. .

同様の観点から、受光窓40Aの幅W1は、レンズ11の直径C1に対して、W1/C1として、1/100倍以上であることが好ましく、1/10倍以上であることがより好ましく、1/2倍以上であることが更に好ましい。   From the same viewpoint, the width W1 of the light-receiving window 40A is preferably 1/100 times or more, more preferably 1/10 times or more, as W1 / C1, with respect to the diameter C1 of the lens 11. More preferably, it is 1/2 times or more.

また同様の観点から、レンズの受光面11Sと受光窓40Aとの間隔L1は、用いるレンズの焦点距離等によって適宜調整することができるが、レンズ11の直径C1に対して、L1/C1として、1倍以下であることが好ましく、1/2倍以下であることがより好ましく、1/5倍以下であることが更に好ましい。   From the same viewpoint, the distance L1 between the light receiving surface 11S of the lens and the light receiving window 40A can be appropriately adjusted depending on the focal length of the lens to be used. It is preferably at most 1 times, more preferably at most 1/2 times, even more preferably at most 1/5 times.

詳細には、レンズの受光面11Sと受光窓40Aとの間隔L1は、0.1mm以上であることが好ましく、1mm以上であることがより好ましく、5mm以上であることが更に好ましく、また10cm以下であることが好ましく、5cm以下であることがより好ましく、3cm以下であることが更に好ましい。このような寸法となっていれば、気体供給部60から供給された気体が筐体40内から受光窓40Aを通じて容易に排出できる。   Specifically, the distance L1 between the light receiving surface 11S of the lens and the light receiving window 40A is preferably 0.1 mm or more, more preferably 1 mm or more, still more preferably 5 mm or more, and 10 cm or less. Is preferably 5 cm or less, more preferably 3 cm or less. With such dimensions, the gas supplied from the gas supply unit 60 can be easily discharged from the inside of the housing 40 through the light receiving window 40A.

粉粒体の移動を乱さないように受光窓40Aからの気体の排出を確保しつつ、撮像対象物の安定的な撮像を実現する観点から、気体供給部60から気体導入口50を通じて供給される気体の流量は、気体供給部60からの気体の導入度合によって適宜変更することでき、受光窓40Aの形状や寸法及び筐体40の内容積に応じて、気体の流量を後述する範囲に設定することが好ましい。本実施形態では、気体供給部60から気体導入口50を通じて供給される気体の流量は、0.01m/s以上であることが好ましく、0.1m/s以上であることがより好ましく、0.3m/s以上であることが更に好ましく、また、1m/s以下であることが好ましく、0.8m/s以下であることがより好ましく、0.6m/s以下であることが更に好ましい。   The gas is supplied from the gas supply unit 60 through the gas inlet 50 from the viewpoint of realizing stable imaging of the object to be imaged while securing the discharge of the gas from the light receiving window 40A so as not to disturb the movement of the granular material. The flow rate of the gas can be changed as appropriate according to the degree of introduction of the gas from the gas supply unit 60, and the flow rate of the gas is set in a range described later according to the shape and size of the light receiving window 40A and the internal volume of the housing 40. Is preferred. In the present embodiment, the flow rate of the gas supplied from the gas supply unit 60 through the gas inlet 50 is preferably 0.01 m / s or more, more preferably 0.1 m / s or more, and 0.1 m / s or more. It is more preferably at least 3 m / s, more preferably at most 1 m / s, more preferably at most 0.8 m / s, even more preferably at most 0.6 m / s.

撮像装置10は、自由落下、散布又は空気流等によって空気中を移動する粉粒体等を撮像対象とすることができる。撮像対象物としては、例えば紙粉、パルプ、木粉、活性炭、砂糖、小麦粉、樹脂ペレット、樹脂ビーズ及び吸水性ポリマーの粒子等の有機物の粉粒体や、金属粉、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及び石灰等の金属又は金属塩の粉粒体、ガラス等の無機物の粉粒体などが挙げられる。これらの粉粒体は、粘着剤等のバインダーが更に混合、添加又は被覆され、粘着性を有するものとなっていてもよい。粉粒体の形状は特に制限されず、例えば球状、碁石状、楕円状、針状等が挙げられる。   The imaging device 10 can target a powder or the like that moves in the air by free fall, scattering, airflow, or the like. Examples of the imaging object include paper powder, pulp, wood flour, activated carbon, sugar, flour, resin pellets, resin beads, particles of organic substances such as particles of water-absorbing polymer, metal powder, sodium chloride, potassium chloride, Examples thereof include powders of metals or metal salts such as calcium chloride, magnesium chloride and lime, and powders of inorganic substances such as glass. These powders and granules may be further mixed, added or coated with a binder such as a pressure-sensitive adhesive to have tackiness. The shape of the powder is not particularly limited, and examples thereof include a sphere, a stone, an ellipse, and a needle.

これらの撮像対象物は粉粒体であるので、該粉粒体が落下等の過程で飛散し、撮像装置10等の意図しない部材や領域に付着及び堆積してしまうことがある。特に、塩化マグネシウム等の潮解性を有する粉粒体や、吸水性ポリマーなどの粘着性を有する粒子からなる粉粒体は、意図しない部材や領域に付着及び堆積してしまうと、これらの除去が非常に困難となる。この点に関して、本発明の撮像装置は少なくともレンズ11を覆う筐体40を有しているので、潮解性又は粘着性を有する粉粒体を撮像対象とした場合でも、レンズ11及び受光窓40A付近に飛散した粉粒体が、筐体40内から受光窓40Aを介して排出された気体流Aによって吹き飛ばされ、受光窓40Aに付着することを防ぐことができる。その結果、撮像装置の撮像視野を確保し、安定的な撮像を実現することができる。   Since the imaging target is a granular material, the granular material may be scattered in a process such as dropping, and may adhere and accumulate on unintended members or regions such as the imaging device 10. In particular, particles having deliquescence, such as magnesium chloride, and particles, which are composed of sticky particles such as a water-absorbing polymer, are adhered and deposited on unintended members and regions. It will be very difficult. In this regard, since the imaging apparatus of the present invention has the housing 40 that covers at least the lens 11, even when a powdery or granular material having deliquescence or tackiness is to be imaged, the vicinity of the lens 11 and the light receiving window 40A Can be prevented from being blown off by the gas flow A discharged from the inside of the housing 40 through the light receiving window 40A and adhering to the light receiving window 40A. As a result, the imaging field of view of the imaging device can be secured, and stable imaging can be realized.

製品製造過程における撮像対象物の撮像を経時的に行い、そのデータをリアルタイムに処理可能とする観点から、撮像装置10には、画像処理部70が接続されていることが好ましい。画像処理部70の内部には、例えば電気信号処理部、濃度判定処理部、演算部、解析部及び処理部などの複数の構成部を有しており(図示せず)、光電変換部12によって変換された電気信号を画像化できるようになっている。画像処理部70は、更に照明部20と接続されて、画像処理部70に伝送された電気信号に基づいて、照明強度が自動的に調整されるようになっていてもよい。画像処理部70は、例えば、画像処理ソフトウェア等がインストールされたコンピュータや画像コントローラをもとに構築した装置などを用いることができる。   An image processing unit 70 is preferably connected to the imaging device 10 from the viewpoint that imaging of an imaging target is performed over time in a product manufacturing process and that data can be processed in real time. The image processing unit 70 includes a plurality of components (not shown) such as an electric signal processing unit, a density determination processing unit, a calculation unit, an analysis unit, and a processing unit (not shown). The converted electric signal can be imaged. The image processing unit 70 may be further connected to the illumination unit 20 so that the illumination intensity is automatically adjusted based on the electric signal transmitted to the image processing unit 70. As the image processing unit 70, for example, a computer in which image processing software or the like is installed, a device constructed based on an image controller, or the like can be used.

本発明の撮像方法は、上述の構成を有する撮像装置を用いて、撮像対象として空気中を移動する粉粒体を撮像するものである。特に、本方法では、気体導入口50から筐体40内に供給された気体を受光窓40Aを通じて排出しながら撮像するので、筐体外に浮遊する塵やほこり、粉粒体等が受光窓40Aから筐体内へ侵入することを防ぐことができ、その結果、撮像装置の撮像視野を確保して安定的な撮像を実現することができる。   An imaging method according to the present invention is an imaging method of imaging a granular material moving in the air as an imaging target using the imaging device having the above-described configuration. In particular, in the present method, since the gas supplied from the gas inlet 50 into the housing 40 is imaged while being discharged through the light receiving window 40A, dust, dust, particles, and the like floating outside the housing are removed from the light receiving window 40A. Intrusion into the housing can be prevented, and as a result, the imaging field of view of the imaging device can be secured and stable imaging can be realized.

本発明の撮像装置及び撮像方法は、上記実施形態に限定されない。例えば筐体40は箱形のものとして説明したが、本発明の効果が奏される限りにおいて、筐体40は円筒状等の箱形以外の形状であってもよい。筐体40を円筒状とした場合には、該筐体40の円形面を筐体対向部材40Sとすることができ、該部材40Sにおける高さH2及び幅W2はそれぞれ該部材40Sの直径とすることができる。   The imaging device and the imaging method of the present invention are not limited to the above embodiment. For example, although the case 40 has been described as being box-shaped, the case 40 may have a shape other than a box shape such as a cylindrical shape as long as the effects of the present invention are exerted. When the housing 40 is cylindrical, the circular surface of the housing 40 can be used as the housing facing member 40S, and the height H2 and the width W2 of the member 40S are the diameters of the member 40S, respectively. be able to.

また上述の筐体40は、受光窓を除きいずれの面も開口していない箱形のものとして説明したが、本発明の効果が奏される限りこれに限られない。例えば、撮像装置10を平面部材上に載置し、然る後に、底面が開口した箱状の筐体40を撮像装置10を覆うようにかぶせて撮像することもできる。   In addition, the above-described case 40 has been described as a box-shaped one having no opening except for the light-receiving window, but is not limited to this as long as the effects of the present invention are achieved. For example, the imaging device 10 can be placed on a flat member, and after that, an image can be taken by covering the imaging device 10 with a box-shaped housing 40 having an open bottom surface.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples.

〔実施例1〕
図1に示すように、筐体40内に収容された撮像装置10を用いて、撮像対象物の撮像を経時的に行った。詳細には、受光窓40A及び気体導入口50を有する筐体40内に、受光窓とレンズの受光面11Sとが対向するように撮像装置を収容した状態で、撮像対象物として空気中を落下する粉粒体30の撮像を行った。受光窓40Aの寸法を高さ5mm×幅40mm×奥行0.1mmとし、筐体40の内容積を0.54Lとした。この筐体40内に、気体導入口50を介して気体(空気)を0.42m/sで供給し、受光窓40Aを通じて空気を排出できるようにした。撮像装置10としては、ラインスキャンカメラ(キーエンス社製、XG−HL04M)を用いた。ラインスキャンカメラは、画像処理部70と接続して、バックグラウンドの濃淡変化に起因する撮影画像の濃淡処理を自動で行った。経時的な画素数の変化を図3(a)に示す。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the imaging target was imaged with the lapse of time using the imaging device 10 housed in the housing 40. In detail, the imaging device is dropped in the air as an imaging target in a state where the imaging device is housed in the housing 40 having the light receiving window 40A and the gas inlet 50 so that the light receiving window and the light receiving surface 11S of the lens face each other. An image of the granular material 30 was obtained. The dimensions of the light receiving window 40A were 5 mm in height × 40 mm in width × 0.1 mm in depth, and the inner volume of the housing 40 was 0.54 L. Gas (air) is supplied at 0.42 m / s through the gas inlet 50 into the housing 40, and the air can be discharged through the light receiving window 40A. As the imaging device 10, a line scan camera (XG-HL04M manufactured by Keyence Corporation) was used. The line scan camera was connected to the image processing unit 70, and automatically performed a shading process on a captured image due to a change in shading of the background. FIG. 3A shows the change in the number of pixels over time.

〔比較例1〕
本比較例では筐体40を使用しなかった。そしてレンズの受光面に直接気体を1m/sで吹き付けながら、空気中を落下する粉粒体の撮像を経時的に行った。そのほかは、実施例1と同様に撮像を行った。経時的な画素数の変化を図3(b)に示す。
[Comparative Example 1]
In this comparative example, the housing 40 was not used. Then, while blowing gas at 1 m / s directly onto the light receiving surface of the lens, imaging of the powder particles falling in the air was performed with time. Otherwise, imaging was performed in the same manner as in Example 1. The change in the number of pixels over time is shown in FIG.

図3(a)に示すように、実施例の撮像装置は、経時的な画素数の変化が非常に少なく、一層安定的に撮像対象物を撮像できていることが判る。一方、図3(b)に示すように、比較例の撮像装置では、経時的に画素数が減少し、安定的に撮像対象物を撮像できなくなっていることが判る。この理由として、比較例の撮像装置におけるレンズの受光面が、気体の吹き付けによる撮像対象物の除去が不可能なほど汚染されてしまい、バックグラウンドの濃淡処理を行った場合でも、その濃淡処理に対応できないほどバックグラウンドが濃くなり、その結果、撮像対象物を明確に撮像できなくなったと考えられる。   As shown in FIG. 3A, it can be seen that the imaging apparatus of the embodiment has a very small change in the number of pixels over time, and can more stably image the imaging target. On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the imaging device of the comparative example, it can be seen that the number of pixels decreases over time, and the imaging target cannot be imaged stably. The reason for this is that the light receiving surface of the lens in the imaging device of the comparative example is so contaminated that it is impossible to remove the imaging target by blowing gas, and even if background shading is performed, It is considered that the background was so dark that it could not be handled, and as a result, it was not possible to clearly image the imaging target.

10 撮像装置
11 レンズ
11S レンズの受光面
12 光電変換部
30 撮像対象物(粉粒体)
40 筐体
40A 受光窓
40S 筐体対向部材
50 気体導入口
60 気体供給部
70 画像処理部
Reference Signs List 10 imaging device 11 lens 11S light receiving surface of lens 12 photoelectric conversion unit 30 imaging target (powder and granular material)
Reference Signs List 40 housing 40A light receiving window 40S housing facing member 50 gas inlet 60 gas supply unit 70 image processing unit

Claims (6)

レンズと、該レンズによって集光された光を電気信号に変換する光電変換部とを備えた撮像装置であって、
前記撮像装置のうち少なくとも前記レンズが筐体内に収容されており、
前記筐体は、前記レンズの受光面と対向する部位に、該受光面の少なくとも一部への光の入射を可能とする貫通した受光窓を有するとともに、該受光窓への光の入射を遮らない部位に気体導入口を有し、
前記気体導入口を通じて前記筐体内に供給した気体を、前記受光窓を通じて排出しながら撮像するようになされている撮像装置。
An imaging apparatus including a lens and a photoelectric conversion unit that converts light collected by the lens into an electric signal,
At least the lens of the imaging device is housed in a housing,
The housing has a penetrating light-receiving window that allows light to enter at least a part of the light-receiving surface at a portion facing the light-receiving surface of the lens, and blocks light from entering the light-receiving window. Has a gas inlet in a non-
An imaging device configured to capture an image of a gas supplied into the housing through the gas inlet while discharging the gas through the light receiving window.
前記筐体は、前記受光窓の周囲が遮光されている請求項1に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the housing is configured to shield light around the light receiving window. 前記光電変換部が、複数の光電変換素子が列状に配置されて構成されている請求項1又は2に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion unit includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a row. 空気中を移動する粉粒体を撮像対象とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の撮像装置。   The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein a powder moving in the air is an imaging target. 前記粉粒体が粘着性を有する粒子であり、空気中を落下する該粒子を撮像対象とする請求項4に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 4, wherein the particles are particles having adhesiveness, and the particles falling in the air are to be imaged. レンズと、該レンズによって集光された光を電気信号に変換する光電変換部とを備えた撮像装置によって、空気中を移動する粉粒体を撮像する撮像方法であって、
前記撮像装置のうち少なくとも前記レンズが筐体内に収容されており、
前記筐体は、前記レンズの受光面と対向する部位に、該受光面の少なくとも一部への光の入射を可能とする貫通した受光窓を有するとともに、該受光窓への光の入射を遮らない部位に気体導入口を有し、
前記気体導入口を通じて前記筐体内に供給した気体を、前記受光窓を通じて排出しながら撮像する、撮像方法。
An imaging method for imaging a granular material moving in the air by a lens and an imaging device including a photoelectric conversion unit that converts light collected by the lens into an electric signal,
At least the lens of the imaging device is housed in a housing,
The housing has a penetrating light-receiving window that allows light to enter at least a part of the light-receiving surface at a portion facing the light-receiving surface of the lens, and blocks light from entering the light-receiving window. Has a gas inlet in a non-
An imaging method, wherein imaging is performed while discharging the gas supplied into the housing through the gas inlet through the light receiving window.
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