JP2021034346A

JP2021034346A - 照明装置

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Publication number: JP2021034346A
Application number: JP2019156953A
Authority: JP
Inventors: 征二中原; Seiji Nakahara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-01

Abstract

【課題】所定の方向において均一な照度分布を維持しつつ十分な照度を実現することができる照明装置を提供する。【解決手段】本発明に係る照明装置１００は、ｙ方向に延在しており、発光部１から出射する光を反射する第１の反射面１２と、ｙ方向に非平行な第２の反射面２２とを備え、第２の反射面２２は、ｙ方向に平行なｘｙ断面においては第１の拡散度で光を反射し、ｙ方向に垂直なｘｚ断面においては第１の拡散度よりも低い第２の拡散度で光を反射することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来、線順次方式を用いた読取装置などに用いられる照明装置においては、高い照度且つ所定の方向に均一な照度分布で物体を照明することが求められている。
特許文献１は、所定の方向に延在する光源を該所定の方向に垂直な断面内において楕円形状を有するミラーの一方の焦点上に配置すると共に、他方の焦点近傍に物体が位置するようにすることで、物体に均一なライン状の光を照明する照明装置を開示している。

特開２０１２−６０３１３号公報

特許文献１に開示されている照明装置では、物体に均一なライン状の光を照明することはできるが、従来求められている照度については十分とはいえない。
そこで本発明は、所定の方向において均一な照度分布を維持しつつ十分な照度を実現することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、第１の方向に延在しており、発光部から出射する光を反射する第１の反射面と、第１の方向に非平行な第２の反射面とを備え、第２の反射面は、第１の方向に平行な第１の断面においては第１の拡散度で光を反射し、第１の方向に垂直な第２の断面においては第１の拡散度よりも低い第２の拡散度で光を反射することを特徴とする。

本発明によれば、所定の方向において均一な照度分布を維持しつつ十分な照度を実現することができる照明装置を提供することができる。

第一実施形態に係る照明装置を備えた画像読取装置の断面図、模式図及び斜視図。第一実施形態に係る照明装置が備える第２の反射部材の断面図。第一実施形態に係る照明装置によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示した図。第一実施形態に係る照明装置において比の値Ｆ／Ｗを変化させた際のｙ方向に沿った照度分布を示した図。第二実施形態に係る照明装置のｘｙ断面で切ってｚ方向から見た要部模式図。第二実施形態に係る照明装置が備える第２の反射部材の反射面の一部拡大平面図。第二実施形態に係る照明装置によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示した図。第三実施形態に係る照明装置を備えた画像読取装置の模式的要部断面図。第三実施形態に係る照明装置の一部拡大模式的要部断面図及び用いられる光源の要部模式的断面図。第三実施形態に係る照明装置の要部模式図及び用いられる第２の反射部材の断面図。第三実施形態に係る照明装置によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示した図。第四実施形態に係る照明装置のｘｙ断面で切ってｚ方向から見た要部模式図。第四実施形態に係る照明装置によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示した図。第一乃至第四実施形態のいずれかに係る照明装置を備えた撮像システムの要部模式的斜視図。本実施形態に係る撮像システムが備える光学系の模式的断面図。

以下、本実施形態に係る照明装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

［第一実施形態］
図１（ａ）は、第一実施形態に係る照明装置１００を備えた画像読取装置５０の模式的要部ｘｚ断面図を示している。また、図１（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、第一実施形態に係る照明装置１００のｘｙ断面で切ってｚ方向から見た要部模式図、及び斜視図を示している。
ここで、第一実施形態に係る照明装置１００では、第１の反射部材１１の基準楕円Ｅの長軸方向をｘ軸、発光部２の長手方向をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に垂直である基準楕円Ｅの短軸方向をｚ軸としている。

図１（ｃ）に示されているように、ｙ方向（第１の方向）に延在する光源１が、一方の第２の反射部材２１の開口部を貫通する保持部材３５によって保持されている。
そして、図１（ａ）乃至（ｃ）からわかるように、光源１の略線状の発光部２から出射した照明光の一部は、第１の反射部材１１の反射面１２（第１の反射面）によって反射される。

また、発光部２から出射した照明光の別の一部は、第３の反射部材３１の反射面３２（第３の反射面）によって反射された後、第１の反射部材１１の反射面１２によって反射される。
そして、第１の反射部材１１によって反射された照明光の一部は、ベルトコンベア３上に載置されている被検査物４に照射される。

また、図１（ｂ）及び（ｃ）に示されているように、第１の反射部材１１の両側には、第２の反射部材２１が設けられている。換言すると、第１の反射部材１１に非平行な二つの第２の反射部材２１の反射面２２が、光源１を挟んで互いに対向するように設けられている。なお、ここでいう第１の反射部材１１と第２の反射部材２１とが互いに非平行とは、ｚ方向の各位置におけるそれぞれのｘｙ断面（第１の断面）との交線が互いに非平行である場合のことをいう。

そして、光源１の略線状の発光部２から出射した照明光の一部は、第２の反射部材２１の反射面２２（第２の反射面）によって反射され、被検査物４に照射される。
なお、説明の便宜上、第２の反射部材２１の反射面２２の垂線をｙ’軸、ｙ’軸及びｚ軸に垂直な軸をｘ’軸とする。このとき、ｙ軸とｙ’軸（またはｘ軸とｘ’軸）とが互いに成す角度をθと定義する。
ここで第２の反射部材２１の反射面２２の垂線とは、反射面２２のうち以下に示すような凸部を除いたベース面、または以下に示すような凹部の頂点同士を結んだ包絡面に対する垂線のことをいう。

そして、被検査物４によって拡散された拡散光の一部は、読取部５内の不図示のイメージセンサに入射し、画像を取得することができる。
本実施形態に係る照明装置１００は、光源１、第１の反射部材１１、第２の反射部材２１及び第３の反射部材３１を備えている。

光源１は、例えばガラス管によって封止された発光部２を有するハロゲン電球である。しかしながら、これに限らず、同形状のＬＥＤ電球等でも構わない。

第１の反射部材１１の反射面１２は、図１（ａ）に示されているように、ｘｚ断面（第２の断面）において基準楕円Ｅに沿った曲線形状（楕円形状）又は折線形状を有している。
そして、ｘｚ断面内において、基準楕円Ｅの一方の焦点を、光源１の発光部２の位置と略一致させており、他方の焦点を、ベルトコンベア３上に配置された被検査物４の表面（被照明面）の中心位置と略一致させている。
これにより、光源１の発光部２と被検査物４との間の距離Ｆは、基準楕円Ｅの二つの焦点間の距離と略一致することになる。

また、図１（ｂ）及び（ｃ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置１００は、第１の反射部材１１及び第２の反射部材２１によって被検査物４に向けて反射された光が通過する開口部を有しており、開口部のｙ軸に沿った幅をＷと定義する。
換言すると、二つの第２の反射部材２１の反射面２２の、第１の反射部材１１の反射面１２から遠い側の端部間のｙ方向に沿った距離をＷと定義する。

図２は、本実施形態に係る照明装置１００が備える第２の反射部材２１のｘ’ｙ’断面図を示している。

図２に示されているように、第２の反射部材２１の反射面２２は、ｚ方向（第２の方向）に延在する凸部２３が凹部を挟んで間隔を空けてｘ’方向（第３の方向）に配列されて形成されている微細異方性形状を有している。
この形状により、第２の反射部材２１の反射面２２（ｘ’ｚ平面）に対して一方向から入射した光は、ｚ軸方向の変位に対してはどの位置においても反射面２２に対して同じ角度で反射する。
しかしながら、ｘ’軸方向の変位に対しては位置に依存して反射面２２に対し異なる角度で反射することになる。

それにより、第２の反射部材２１の反射面２２に入射した光は、ｚ方向においては拡散性が弱い一方で、ｘ’方向において拡散性が強くなる。
すなわち、本実施形態に係る照明装置１００では、第２の反射部材２１の反射面２２は、ｘｙ断面においては第１の拡散度で入射した光を反射し、ｘｚ断面においては、第１の拡散度より低い第２の拡散度で入射した光を反射する。
なお、ここでいう拡散度とは、第２の反射部材２１の反射面２２の所定の位置に所定の角度で入射する光が反射拡散した際の所定の断面における反射角度の広がり（分布幅）のことをいう。

図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る照明装置１００によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示している。
ここで、照度分布の原点は、被検査物４の表面の中心位置に設定しており、原点における光量を１．０として正規化している。

図３（ａ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置１００では、第２の反射部材２１の反射面２２が微細異方性形状を有しているため、発光部２の長手方向に平行であるｙ方向において照度分布のピーク構造が平坦化される。
これにより、本実施形態に係る照明装置１００を備える画像読取装置５０では、読取部５の読取範囲Ｌ（本実施形態では、−２５０ｍｍ〜＋２５０ｍｍ）内において所定の均一な照度分布を得ることができる。

ここで、本実施形態に係る照明装置１００は、ｙ方向とｙ’方向（またはｘ方向（第４の方向）とｘ’方向）とが互いに成す角度θについて、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。
０°≦θ＜２５° ・・・（１）

第１の反射部材１１によって反射された光を第２の反射部材２１によって読取部５の読取範囲Ｌに向けるためには、ｘｙ断面内において、第２の反射部材２１と第１の反射部材１１とが互いに成す角度が鈍角になるように、第２の反射部材２１を傾けて配置することが好ましい。
しかしながら、角度θが条件式（１）の上限値を上回ると、第２の反射部材２１によって反射した光が読取部５の読取範囲Ｌの中心部分に集まり過ぎるため、読取範囲Ｌにおいて照度分布の均一度が落ちてしまう。
そのため、読取範囲Ｌ内の光量を高めつつ均一な照度分布を得るためには、条件式（１）を満たすことが好ましい。

なお、本実施形態に係る照明装置１００は、以下の条件式（１ａ）を満たすことがより好ましい。
０°≦θ＜２０° ・・・（１ａ）
また、本実施形態に係る照明装置１００は、以下の条件式（１ｂ）を満たすことが更により好ましい。
０°≦θ＜１５° ・・・（１ｂ）

図４は、本実施形態に係る照明装置１００において、第１の反射部材１１の反射面１２の基準楕円Ｅの二つの焦点間の距離Ｆと照明装置１００の開口部のｙ方向に沿った幅Ｗとの比の値Ｆ／Ｗを変化させた際のｙ方向に沿った照度分布を示している。
図４に示されているように、比の値Ｆ／Ｗが２．０であった場合、読取範囲Ｌにおいて平坦化された照度分布が得られるが、照明光量が小さくなってしまっている。
一方、比の値Ｆ／Ｗが８．０であった場合、照明光量は大きくなるが、照明範囲が読取範囲Ｌよりも小さくなってしまうことがわかる。

以上のことを踏まえて、本実施形態に係る照明装置１００は、比の値Ｆ／Ｗが以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
３．５＜Ｆ／Ｗ＜６．５・・・（２）

すなわち、条件式（２）は、本実施形態に係る照明装置１００を備えた画像読取装置５０において読取範囲Ｌに必要な照明光を入射させるための適切な設定を与える条件式である。
比の値Ｆ／Ｗが条件式（２）の上限値を上回ると、照明装置１００の照明範囲が読取範囲Ｌに対して狭くなってしまう。一方、比の値Ｆ／Ｗが条件式（２）の下限値を下回ると、照明装置１００の照明範囲が読取範囲Ｌに対して不必要に広くなってしまう。

なお、本実施形態に係る照明装置１００は、以下の条件式（２ａ）を満たすことがより好ましい。
４．０＜Ｆ／Ｗ＜６．０・・・（２ａ）
また、本実施形態に係る照明装置１００は、以下の条件式（２ｂ）を満たすことが更により好ましい。
４．５＜Ｆ／Ｗ＜５．５・・・（２ｂ）

幾何光学的には、楕円ミラーの一方の焦点から出射した光線は、他方の焦点に到達する。そのため、本実施形態に係る照明装置１００では、光源１の発光部２から出射した照明光は、第１の反射部材１１の基準楕円Ｅに沿った反射面１２によって反射されて被検査物４の表面の中心位置に向かう。
しかしながら、光源１の発光部２は、ｚｘ断面内において完全な点では無く、所定の大きさを有している。そのため、光源１の発光部２から出射した照明光が第１の反射部材１１の基準楕円Ｅに沿った反射面１２によって反射されても、被検査物４の表面上において完全な点として集光しない。
その結果、図３（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置１００は、ｚ方向において所定の広がりを有する照度分布を示す。

次に、本実施形態に係る照明装置１００の諸元値を以下の表１に示す。

表１に示されているように、本実施形態に係る照明装置１００は、上記の条件式（１）及び（２）を満たしている。

以上のように、本実施形態に係る照明装置１００では、高い照度を有しながらｙ方向に均一な照度分布を得ることができる。

［第二実施形態］
図５は、第二実施形態に係る照明装置２００のｘｙ断面で切ってｚ方向から見た要部模式図を示している。
なお、本実施形態に係る照明装置２００は、第２の反射部材２１の代わりに第２の反射部材４１を用いている以外は、第一実施形態に係る照明装置１００と同一の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。

本実施形態に係る照明装置２００でも第一実施形態に係る照明装置１００と同様に、光源１の略線状の発光部２から出射した照明光の一部が、第１の反射部材１１、第２の反射部材４１及び第３の反射部材３１によって反射され、被検査物４に照射される。
ここで、第２の反射部材４１の反射面４２（第２の反射面）は、微細異方性形状を有するＡＬＡＮＯＤＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ社のＭＩＲＯ−ＳＩＬＶＥＲ（登録商標）５｜５０１１ＡＧによって構成されている。

図６は、本実施形態に係る照明装置２００が備える第２の反射部材４１の反射面４２のｙ’方向から見た一部拡大平面図を示している。

図６に示されているように、ＭＩＲＯ−ＳＩＬＶＥＲ（登録商標）５｜５０１１ＡＧの表面は、所定の方向において互いに略平行な凸部４３が凹部を挟んで間隔を空けて、該所定の方向に垂直な方向に配列されて形成されている微細異方性形状を有している。
本実施形態に係る照明装置２００では、そのような凸部４３をｚ軸に平行にしてｘ’方向に配列されるように、第２の反射部材４１の反射面４２を配置している。

これにより、本実施形態に係る照明装置２００では、第２の反射部材４１の反射面４２に入射した光は、ｚ方向においては拡散が弱くなる一方で、ｙ方向において拡散が強くなる。
すなわち、本実施形態に係る照明装置２００では、第２の反射部材４１の反射面４２は、ｘｙ断面においては第１の拡散度で入射した光を反射し、ｘｚ断面においては、第１の拡散度より低い第２の拡散度で入射した光を反射する。

図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る照明装置２００によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示している。
ここで、照度分布の原点は、被検査物４の表面の中心位置に設定しており、原点における光量を１．０として正規化している。

図７（ａ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置２００では、第２の反射部材４１の反射面４２が微細異方性形状を有しているため、ｙ方向において照度分布のピーク構造が平坦化される。
これにより、本実施形態に係る照明装置２００を備える画像読取装置５０では、読取部５の読取範囲Ｌ内において所定の均一な照度分布を得ることができる。

また、図７（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置２００においても第一実施形態に係る照明装置１００と同様に、ｚ方向における照度分布は、所定の広がりを有している。

次に、本実施形態に係る照明装置２００の諸元値を以下の表２に示す。

表２に示されているように、本実施形態に係る照明装置２００は、条件式（１）及び（２）を満たしている。

以上のように、本実施形態に係る照明装置２００では、高い照度を有しながらｙ方向に均一な照度分布を得ることができる。

［第三実施形態］
図８は、第三実施形態に係る照明装置３００を備えた画像読取装置５０の模式的要部ｘｚ断面図を示している。
また、図９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第三実施形態に係る照明装置３００の一部拡大模式的要部ｘｚ断面図及び光源９１の要部模式的ｙｚ’’断面図を示している。
また、図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第三実施形態に係る照明装置３００のｘｙ断面で切ってｚ方向から見た要部模式図及び第２の反射部材２１のｘ’ｙ’断面図を示している。
なお、本実施形態に係る照明装置３００は、光源１の代わりに光源９１を用いていること、及び第３の反射部材３１を設けていないこと以外は、第一実施形態に係る照明装置１００と同一の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。

図９（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置３００では、発光基板上に直線的に配置された三つの発光部９２を有するＬＥＤ光源である光源９１を用いている。なお、発光部９２の数は、これに限られない。
ここで、本実施形態に係る照明装置３００では、第１の反射部材１１における基準楕円Ｅの長軸方向をｘ軸、光源９１における発光部９２の配列方向をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に垂直である基準楕円Ｅの短軸方向をｚ軸としている。

そして、図８、図９（ａ）及び図１０（ａ）からわかるように、光源９１の直線上に配置された三つの発光部９２から出射した照明光の一部は、第１の反射部材１１及び第２の反射部材２１によって反射され、被検査物４に照射される。
ここで、説明の便宜上、光源９１の発光部９２の垂線をｘ’’軸、ｘ’’軸及びｙ軸に垂直な軸をｚ’’軸としたとき、ｘ’’軸はｘ軸に対して傾いている。これは、光源９１の発光部９２から出射し、第１の反射部材１１の反射面１２によって反射された照明光が、光源９１によって遮光されるのを防ぐためである。

なお、図１０（ａ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置３００では、第２の反射部材２１と第１の反射部材１１とは、互いに垂直になるように配置されている。
従って、本実施形態に係る照明装置３００では、ｙ軸とｙ’軸とが互いに成す角度θは、０°である。

また、図１０（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置３００では、第２の反射部材２１の反射面２２は、ｚ軸に略平行な凸部２３が凹部を挟んで間隔を空けてｘ’方向に配列されて形成されている微細異方性形状を有している。
この形状により、第２の反射部材２１の反射面２２（ｘ’ｚ平面）に対して一方向から入射した光は、ｚ軸方向の変位に対してはどの位置においても反射面２２に対して同じ角度で反射する。
しかしながら、ｘ’軸方向の変位に対しては位置に依存して反射面２２に対し異なる角度で反射することになる。

それにより、第２の反射部材２１の反射面２２に入射した光は、ｚ方向においては拡散性が弱い一方で、ｘ’方向において拡散性が強くなる。
すなわち、本実施形態に係る照明装置３００では、第２の反射部材２１の反射面２２は、ｘｙ断面においては第１の拡散度で入射した光を反射し、ｘｚ断面においては、第１の拡散度より低い第２の拡散度で入射した光を反射する。

図１１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る照明装置３００によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示している。

図１１（ａ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置３００では、第２の反射部材２１の反射面２２が微細異方性形状を有しているため、ｙ方向において照度分布のピーク構造が平坦化される。
これにより、本実施形態に係る照明装置３００を備える画像読取装置５０では、読取部５の読取範囲Ｌ内において所定の均一な照度分布を得ることができる。

また、図１１（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置３００においても第一実施形態に係る照明装置１００と同様に、ｚ方向における照度分布は、所定の広がりを有している。

次に、本実施形態に係る照明装置３００の諸元値を以下の表３に示す。

表３に示されているように、本実施形態に係る照明装置３００は、条件式（１）及び（２）を満たしている。

以上のように、本実施形態に係る照明装置３００では、高い照度を有しながらｙ方向に均一な照度分布を得ることができる。

［第四実施形態］
図１２は、第四実施形態に係る照明装置４００のｘｙ断面で切ってｚ方向から見た要部模式図を示している。
なお、本実施形態に係る照明装置４００は、第２の反射部材２１の代わりに第２の反射部材４１を用いている以外は、第三実施形態に係る照明装置３００と同一の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。

本実施形態に係る照明装置４００でも第三実施形態に係る照明装置３００と同様に、光源９１の直線上に配置された三つの発光部９２から出射した照明光の一部が、第１の反射部材１１及び第２の反射部材４１によって反射され、被検査物４に照射される。
ここで、第２の反射部材４１の反射面４２（第２の反射面）は、微細異方性形状を有するＡＬＡＮＯＤＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ社のＭＩＲＯ−ＳＩＬＶＥＲ（登録商標）５｜５０１１ＡＧによって構成されている。

図１３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る照明装置４００によるｙ方向及びｚ方向に沿った照度分布を示している。
ここで、照度分布の原点は、被検査物４の表面の中心位置に設定しており、原点における光量を１．０として正規化している。

図１３（ａ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置４００では、第２の反射部材４１の反射面４２が微細異方性形状を有しているため、ｙ方向において照度分布のピーク構造が平坦化される。
これにより、本実施形態に係る照明装置４００を備える画像読取装置５０では、読取部５の読取範囲Ｌ内において所定の均一な照度分布を得ることができる。

また、本実施形態に係る照明装置４００では、第三実施形態に係る照明装置３００とは異なり、ｘｙ断面内において第２の反射部材４１と第１の反射部材１１とが成す角度が鈍角になるように、第２の反射部材４１を傾けて配置している。
しかしながら、第２の反射部材４１の微細異方性形状における凸部４３は、第三実施形態に係る照明装置３００と同様に、ｚ軸に平行になるように配置されている。
このため、図１３（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る照明装置４００によるｚ方向における照度分布は、第三実施形態に係る照明装置３００と同様な所定の広がりを有している。

次に、本実施形態に係る照明装置４００の諸元値を以下の表４に示す。

表４に示されているように、本実施形態に係る照明装置４００は、条件式（１）及び（２）を満たしている。

以上のように、本実施形態に係る照明装置４００では、高い照度を有しながらｙ方向に均一な照度分布を得ることができる。

［撮像装置］
次に、本実施形態に係る照明装置を備えた撮像システム（分光読取システム）について説明する。

図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る照明装置５００を備えた撮像システム８００及び９００の要部模式的斜視図を示している。
なお、以下では、被検査物又は撮像装置が移動する方向をＡ方向、ｙ方向及びＡ方向に垂直な方向をＢ方向と定義する。そして、Ａ方向及びＢ方向はそれぞれ、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る照明装置５００におけるｚ方向及びｘ方向と略一致している。

図１４（ａ）に示されているように、撮像システム８００は、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る照明装置５００及び撮像装置８０１を備えている。また、撮像システム８００は、照明装置５００及び撮像装置８０１と被検査物８０３との間の相対位置を変更する搬送部８０２を備えている。
また、図１４（ｂ）に示されているように、撮像システム９００は、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る照明装置５００及び撮像装置９０１を備えている。また、撮像システム９００は、照明装置５００及び撮像装置９０１と被検査物９０３との間の相対位置を変更する搬送部９０２を備えている。

なお、撮像システム８００及び９００はそれぞれ、撮像素子から得られる画像情報に基づいて画像を生成する不図示の画像処理部を有することが望ましい。
画像処理部は、例えばＣＰＵなどのプロセッサであり、撮像装置８０１及び９０１それぞれの内部又は外部のいずれに設けられていてもよい。

撮像装置８０１及び９０１はそれぞれ、ｙ方向に長いライン状の読取領域８０４及び９０４を一回撮像することで、複数の波長に対応する複数の画像情報（一次元画像）を取得することができる。
このとき、撮像装置８０１及び９０１は、一般的なカメラよりも多い４種類以上の波長に対応する画像情報を取得できるマルチスペクトルカメラとして構成することが望ましい。
さらに、撮像装置８０１及び９０１は、１００種類以上の波長に対応する画像情報を取得できるハイパースペクトルカメラとして構成することがより好ましい。

また、撮像装置８０１及び９０１における撮像素子としては、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどを採用することができる。
また、用いられる撮像素子は、可視光に限らず赤外光（近赤外光や遠赤外線光）などを光電変換できるように構成されていてもよい。
具体的には、使用波長帯域に応じてＩｎＧａＡｓやＩｎＡｓＳｂなどの材料を用いた撮像素子を採用してもよい。
また、撮像素子の画素数は、読取方向及び分光方向において求められる分解能に基づいて決定することが望ましい。

図１４（ａ）に示されているように、撮像システム８００において、搬送部８０２は、被検査物８０３をＡ方向へ移動させる手段である。ここで、搬送部８０２としてはベルトコンベアなどを採用することができる。
一方、図１４（ｂ）に示されているように、撮像システム９００では、搬送部９０２は、撮像装置９０１をＡ方向へ移動させる手段である。ここで、搬送部９０２としては、マルチコプタ、飛行機、人工衛星等を採用することができる。また、撮像システム９００では、照明装置５００も不図示の搬送部によって、撮像装置９０１と同期してＡ方向へ移動する。
このような搬送部８０２及び９０２を用いることで、ベルトコンベアなどでは搬送できない大型の被検査物や、移動が困難な被検査物などに対しても、Ａ方向における複数の位置での撮像を行うことができる。

図１５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、撮像装置８０１及び９０１に設けられている光学系７００（結像光学系）のｙＢ断面内及びＡＢ断面内における模式的断面図を示している。
なお、図１５（ａ）及び（ｂ）においては、各部材の光軸を含む断面での形状を示しており、図１５（ａ）では便宜的に各部材を同一の紙面内に示している。また、図１５（ａ）及び（ｂ）では、便宜的に回折面における回折格子を省略している。
また、ここでは、ｙＡ平面に平行な物体面におけるＢ＝０の近傍の位置に被検査物が配置されており、光学系７００の像面に撮像素子７５０の受光面が配置されているものとする。

撮像装置８０１及び９０１に設けられている光学系７００は、物体側から像側へ順に配置された前群７１１、遮光部材（スリット部材）７０４及び後群７１２で構成される。
光学系７００は、照明装置５００によって照明された−Ｂ側に位置する不図示の被検査物からの光束を集光することで、撮像素子７５０の受光面（像面）に被検査物の像を形成している。
換言すると、照明装置５００及び光学系７００を有する光学装置によって−Ｂ側に位置する不図示の被検査物の像が撮像素子７５０上に形成される。
前群７１１は、絞り７０１、反射面７０２及び反射面７０３を有する。また、後群７１２は、回折面７０５及び反射面７０６を有する。
なお、撮像素子７５０の受光面の直前にはカバーガラスＧが配置されているが、これは結像に寄与しないものとして扱う。

絞り７０１は、被検査物からの光束のＡ方向における幅を規制するための部材であり、その開口面がＢ方向に垂直になるように配置されている。ただし、絞り７０１は光学系７００の外部に設けられていてもよい。
なお、図１５（ａ）及び（ｂ）に示されているように、光学系７００における光束の入射口（絞り７０１）と出射口（撮像素子７５０の受光面）とを、各光学面を挟んで互いに反対側に配置することが望ましい。

これにより、光学系７００を撮像システム８００及び９００に適用した際に、被検査物からの光束が撮像素子７５０や配線等によって遮られることを回避することができる。
また、遮光部材７０４には、ｙ方向に長い開口（スリット）が設けられている。遮光部材７０４は、光学系７００のＡＢ断面内における画角を制限して不要光を遮光しつつ、光束のｙ方向における幅を規制する絞りとしての役割を果たしている。

絞り７０１及び遮光部材７０４における開口以外の領域は、少なくとも光学系７００の使用波長帯域（設計波長帯域）の光が透過しない遮光面となっている。
例えば、絞り７０１及び遮光部材７０４としては、板金に穴を開けたものや、ガラス板の表面にクロム蒸着を施したものなどを採用することができる。
このような遮光部材７０４を採用することにより、光学系７００は、ｙ方向に長いライン状の読取領域（被検査領域）の像を形成することができる。

反射面７０２、７０３及び７０６は、自由曲面形状を有するベース面に反射コーティングを施すことで得られる反射面である。
また、反射面７０２、７０３及び７０６のベース面は、ガラス、樹脂、金属などから成るブロック材を加工（切削、研磨、型によるモールド成形など）することによって形成される。

また、反射面７０２、７０３及び７０６に施される反射コーティングは、使用波長帯域において十分なエネルギー効率（光利用効率）を実現することができる分光反射特性を有していることが望ましい。
なお、反射面７０２、７０３及び７０６において、ベース面が使用波長帯域において十分な反射率を有する場合は、反射コーティングを省略してもよい。

また、反射面７０２、７０３及び７０６のそれぞれは非球面であり、具体的には、ｙＢ断面とＡＢ断面とで曲率（パワー）が異なるアナモフィック光学面（アナモフィック反射面）である。これにより、ｙＢ断面とＡＢ断面とで異なる光学的作用を生じさせることができる。
なお、前群７１１の各反射面は、アナモフィック光学面でなくてもよく、例えば各反射面を球面として、代わりにアナモフィック屈折面を設けてもよい。
ただし、前群７１１における光学面の数を減らすためには、反射面７０２及び７０３の少なくとも一方をアナモフィック光学面とすることが望ましい。

また、後群７１２は、少なくとも一つの回折面を有していればよく、例えば回折面７０５のベース面を非球面（アナモフィック面）とした上で、反射面７０６を球面としたり取り除いたりしてもよい。
ただし、回折面７０５により生じる波長ごとに異なるコマ収差などを良好に補正するためには、後群７１２において回折面７０５以外にも光学面を設けることが望ましく、回折面７０５の像側にアナモフィック光学面を配置することがより好ましい。
また、回折面７０５を前群７１１に設けた場合、一部の波長の光束しか遮光部材７０４の開口を通過できなくなってしまうため、回折面７０５は、後群７１２に設けることが必要である。

また、光学系７００において、光学面同士でパワーを分担することで収差の発生を抑制するためには、前群７１１及び後群７１２の全ての光学面をアナモフィック光学面とすることがより好ましい。
前群７１１及び後群７１２の構成は上述したものに限らず、各群における光学面を増減させてもよい。ただし、全系の小型化と部品点数の削減を実現するためには、本実施形態のように前群７１１及び後群７１２のそれぞれを二つの反射面で構成することが望ましい。

本実施形態においては、全ての光学面を反射面とすることで、光路を折り曲げて光学系７００の小型化を実現しつつ、色収差の発生を抑制している。
このとき、光学系７００の小型化のためには、図１５（ｂ）に示されているように、前群７１１及び後群７１２のそれぞれにおいて光路が交差するように（４の字になるように）各反射面を配置することが望ましい。
なお、必要に応じて反射面を含む反射部材としてプリズムや内面反射ミラーを用いてもよいが、上述したように色収差の発生を抑制するためには、反射部材を外面反射ミラーとし、反射面が空気に隣接するように構成することが望ましい。
また、必要に応じて少なくとも一つの光学面を屈折面（透過面）としてもよい。

ただし、特に後群７１２においては、不図示の保持部材や配線などが遮光部材７０４や撮像素子７５０の周囲に配置されるため、屈折光学素子を配置するための十分なスペースを確保することが難しい。
仮に十分なスペースを確保できたとしても、色収差を良好に補正するためには複数の屈折光学素子を配置することが必要になるため、全系が大型化してしまう。
よって、少なくとも後群７１２に含まれる全ての光学面を反射面とすることが望ましい。さらに、前群７１１に含まれる全ての光学面を反射面とすることがより好ましい。

また、回折面７０５は、ベース面と、ベース面に設けられた回折格子とで構成される回折面である。
回折面７０５のベース面は、他の反射面と同様に自由曲面形状を有している。回折格子は、サブミクロンからミクロンのオーダのピッチで配置された複数の格子（凸部）から成り、その各格子の高さもサブミクロンからミクロンのオーダとなっている。

また、回折面７０５のベース面は、上述した他の反射面と同様の方法で形成される。回折格子は、ベース面を切削や研磨などによって加工することで形成することができるが、ベース面を形成する際に同時に回折格子を形成してもよい。
例えば、金型を構成する鏡面駒の表面に微細な凹凸構造を設け、その金型を用いたモールド成形によって回折格子が設けられた回折光学素子を製造してもよい。

また、回折面７０５の回折効率を向上させるために、回折格子の表面に反射コーティングを施してもよい。
また、回折面７０５のベース面は、ｙＢ断面とＡＢ断面とで曲率が異なるアナモフィック面であることが望ましい。

これにより、他のアナモフィック光学面と共にパワーを分担することができるため、収差の補正が容易になる。
なお、本実施形態においては、回折面７０５のベース面をアナモフィック面としているが、回折格子の製造の容易性を重視して、ベース面を平面や球面で構成してもよい。

次に、光学系７００の作用について説明する。
被検査物によって拡散反射した光束は、絞り７０１の開口を通過した後、反射面７０２及び７０３で反射されて遮光部材７０４に到達する。
このとき、前群７１１は、ｙＢ断面においては遮光部材７０４の開口上に被検査物を結像せず、ＡＢ断面においては遮光部材７０４の開口上に被検査物の中間像を形成している。すなわち、前群７１１は、ｙＢ断面において焦点位置が物体面と一致しないように構成されている。

これにより、遮光部材７０４の開口上には、ｙ方向に長いライン状の中間像（線像）が形成されることになる。
なお、ここでの「開口上」とは、厳密な開口の位置に限らず、開口の位置から光軸方向に微小に離れた開口の近傍（略開口上）も含むものとする。

そして、遮光部材７０４の開口を通過した光束は、ＡＢ断面において回折面７０５によって互いに波長が異なる複数の光束に分光される。
このとき、回折面７０５における回折格子は、Ａ方向に配列された複数の格子（稜線）から成るため、回折面７０５に入射した光束はＡ方向においてのみ分光作用を受け、ｙ方向においては分光作用を受けない。

そして、回折面７０５からの複数の光束は、反射面７０６で反射されて像面に配置された撮像素子７５０の受光面に入射する。
このとき、互いに波長が異なる複数の光束は、ＡＢ断面において撮像素子７５０の受光面の互いに異なる位置に集光される。
すなわち、本実施形態によれば、撮像素子７５０の受光面に波長ごとの複数の像を形成することができるため、撮像素子７５０の受光面は、波長ごとの複数の画像情報を取得することができる。

このように、撮像システム８００及び９００ではそれぞれ、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る照明装置５００から出射した照明光が、被検査物８０３及び９０３に照射される。
そして、被検査物８０３及び９０３によって拡散反射された光の一部が、撮像装置８０１及び９０１内の光学系７００によって撮像素子７５０に導光され、画像を取得することができる。

そして、搬送部８０２及び９０２によって被検査物と照明装置及び撮像装置との間の相対位置を変更させながら、撮像装置８０１及び９０１に読取領域８０４及び９０４を順次撮像させる。
これにより、Ａ方向における複数の位置に対応する複数の画像情報を取得することができる。

そして、不図示の画像処理部によって、取得された複数の撮像画像の並べ替えや演算処理などを行うことで、特定の波長に対応する二次元画像を生成することができる。
なお、各画像情報はｙ方向における濃淡情報を表すため、Ａ方向における特定の位置での波長ごとの濃淡情報に基づいて、画像処理部によりスペクトル分布（スペクトル情報）を生成してもよい。

また、搬送部８０２及び９０２は、照明装置及び撮像装置と被検査物との双方を移動させるように構成しても構わない。
また、各搬送部８０２及び９０２によって、照明装置及び撮像装置と被検査物との間の光軸方向（Ｂ方向）における相対位置を調整することができるようにしても構わない。
あるいは、光学系７００の内部又は外部に駆動可能な光学部材（フォーカス部材）を配置し、その光学部材の位置を調整することで、被検査物に対するフォーカシングを行うことができるようにしても構わない。

［検査方法及び製造方法］
次に、上述した撮像システム８００及び９００を用いた物体（被検査物）の検査方法及び物品の製造方法について説明する。

ここで、撮像システム８００及び９００は、例えば製造業や農業、医療などの産業分野における検査（評価）に好適なものである。

まず、撮像システム８００及び９００による検査方法における第１のステップ（撮像ステップ）では、撮像システム８００及び９００によって物体を撮像することで物体の画像情報を取得する。
このとき、撮像システム８００及び９００を用いて物体と照明装置及び撮像装置との間の相対位置を変更させながら物体を撮像することで、物体の全体の画像情報を取得することができる。
また、複数の物体の画像情報を順次（連続的に）取得することもできる。なお、第１のステップでは、物体からの複数の光束の波長のそれぞれに対応する複数の画像情報を取得してもよい。

次に、第２のステップ（検査ステップ）では、第１のステップで取得された画像情報に基づいて物体の検査を行う。
このとき、例えばユーザ（検査者）が画像情報における異物やキズなどの有無を確認（判定）したり、不図示の制御部（画像処理部）により画像情報における異物やキズを検出してユーザに通知したりしてもよい。
あるいは、異物やキズの有無の判定結果に応じて、後述する物品の製造装置を制御する制御部を採用してもよい。

また、第２のステップでは、波長ごとの複数の画像情報を用いて取得された物体のスペクトル分布に基づいて物体の検査を行ってもよい。
撮像システム８００及び９００によって取得された画像情報を用いることで、検査対象の物体の固有のスペクトル情報を検知することができ、これにより物体の成分を特定することが可能になる。
例えば、画像処理部によりスペクトル分布ごとに着色などの強調を行った画像情報を生成し、その画像情報に基づいてユーザが検査を行ってもよい。

本実施形態に係る検査方法は、食品、医薬品、化粧品などの物品の製造方法に適用することができる。
具体的には、物品を製造するための材料（物体）を上述した検査方法により検査し、検査された材料を用いて物品を製造することができる。
例えば、上述した第２のステップにおいて材料に異物やキズがあると判定された場合、ユーザ（製造者）又は製造装置は、材料から異物を除去したり、異物やキズがある材料を廃棄したりすることができる。

また、本実施形態に係る検査方法を製造装置の異常の検知に用いてもよい。例えば、製造装置の画像情報に基づいて異常の有無を判定し、その判定結果に応じて製造装置の駆動を停止させたり異常を修正したりしてもよい。

以上、好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２発光部
１２反射面（第１の反射面）
２２反射面（第２の反射面）
１００照明装置

Claims

第１の方向に延在しており、発光部から出射する光を反射する第１の反射面と、
前記第１の方向に非平行な第２の反射面とを備え、
前記第２の反射面は、前記第１の方向に平行な第１の断面においては第１の拡散度で前記光を反射し、前記第１の方向に垂直な第２の断面においては前記第１の拡散度よりも低い第２の拡散度で前記光を反射することを特徴とする照明装置。
前記第２の反射面は、前記第１の方向に垂直な第２の方向に延在し且つ該第２の方向に垂直な第３の方向に配列された複数の凸部を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記第３の方向と前記第１及び第２の方向に垂直な第４の方向とが互いに成す角度をθとするとき、
０°≦θ＜２５°
なる条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記第１の方向に延在する前記発光部を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
前記第１の方向に配列される複数の前記発光部を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
前記発光部を挟んで互いに対向する二つの前記第２の反射面を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明装置。
前記第１の反射面は、前記第２の断面において楕円形状を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明装置。
前記第２の断面において、前記発光部は前記第１の反射面の焦点上に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
前記第２の断面において、被照明面は前記第１の反射面の焦点上に配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の照明装置。
前記発光部を挟んで互いに対向する二つの前記第２の反射面を備え、前記第１の反射面の二つの焦点間の距離をＦ、前記二つの第２の反射面の前記第１の反射面から遠い側の端部間の前記第１の方向に沿った距離をＷとするとき、
３．５＜Ｆ／Ｗ＜６．５
なる条件を満たすことを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の照明装置。
前記発光部を挟んで前記第１の反射面に対向する第３の反射面を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明装置。
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明装置と、該照明装置により照明された物体を結像する結像光学系とを備えることを特徴とする光学装置。
前記結像光学系は、物体側から像側へ順に配置された前群、遮光部材、後群から成り、
前記遮光部材には、前記第１の方向に長い開口が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の光学装置。
前記前群は、前記第１の断面においては前記開口上に物体を結像せず、前記第２の断面においては前記開口上に前記物体の中間像を形成することを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。
前記後群は、前記第２の断面において前記開口を通過した光束を互いに波長が異なる複数の光束に分光する回折面を有し、前記第２の断面において前記複数の光束を互いに異なる位置に集光することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光学装置。
請求項１２乃至１５の何れか一項に記載の光学装置と、該光学装置により形成された像を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
請求項１６に記載の撮像装置と、該撮像装置と前記物体との間の相対位置を変更する搬送部とを備えることを特徴とする撮像システム。
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明装置によって照明された物体を撮像することで該物体の画像情報を取得する第１のステップと、
前記画像情報に基づいて前記物体の検査を行う第２のステップとを含むことを特徴とする検査方法。
請求項１８に記載の検査方法により前記物体を検査するステップと、
検査された前記物体を用いて物品を製造するステップとを含むことを特徴とする製造方法。
前記物品を製造するステップは、前記物体における異物を除去するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。