JP3007712B2 - ファイバ照明型撮像装置 - Google Patents

ファイバ照明型撮像装置

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JP3007712B2
JP3007712B2 JP3132329A JP13232991A JP3007712B2 JP 3007712 B2 JP3007712 B2 JP 3007712B2 JP 3132329 A JP3132329 A JP 3132329A JP 13232991 A JP13232991 A JP 13232991A JP 3007712 B2 JP3007712 B2 JP 3007712B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属、紙、繊維その他
の物体表面検査、基板上の電子部品検査、回路基板のス
ルーホール検査その他の目的に利用されるファイバ照明
型撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】観察対象物を拡大して、モニタに表示す
る拡大撮像装置は各種提案されており、特に光源からの
光を光ファイバを介して対象物に照射するものとして、
例えば特開昭62−164438号公報に開示されたも
のがある。
【0003】即ち、図7に示すように、筒状のケースc
内部にレンズユニットa及び撮像素子bが設けられ、光
源からの光を対象物に投射する光ファイバdがケースc
に取付けられた拡大撮像装置である。
【0004】光ファイバdの射出端はケースcに対し斜
めに取付けられており、ケースcの開放された先端面よ
り対象物を斜めに照明するように構成されている。
【0005】このようにした拡大撮像装置では、ケース
c先端を対象物表面に当接し、光源からの光を光ファイ
バdを介して対象物に照射しながら対象物の拡大像をレ
ンズユニットaにより撮像素子bに結像させるものであ
る。
【0006】ここで、光ファイバdの射出端は斜めに付
いているため、対象物表面に陰影が生じ、立体感のある
影像が得られるというものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の拡大撮像装置で
は光ファイバdの射出端がケースcに固定されており、
対象物表面への光の照射角度が一定である。
【0008】このため、対象物表面の凹凸状態によって
は、照明が不適当となり、適切な影像が得られないとい
う問題がある。
【0009】例えば、凹部と凸部の高低差が大きいもの
であれば、凸部の影により凹部の詳細な像を得ることが
困難になる。
【0010】また、光ファイバdが射出端で束ねられて
いるので、対象物の影像には必ず陰影が生じ、対象物に
よっては不都合が生じることとなる。
【0011】例えば、回路基板のスルーホール検査等で
は、光ファイバdの射出端を回転させても必ず影が生じ
てスルーホール内部の検査を一度に行うことは不可能で
あるという問題を内包している。
【0012】本発明は上記問題点に鑑みて、対象物に照
射する光を一方方向からではなく、照射角度を必要に応
じて変更し、深みのある照明が可能であり、対象物表面
の凹凸を的確に判別するための効率のよい照明が可能な
ファイバ照明型撮像装置の提供を目的とするものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のファイバ照明型
撮像装置は、撮像素子とこの撮像素子に対象物の影像を
結像するレンズユニットとが略円筒状のケース内に収納
され、光源からの光を案内する複数の素線でなる光ファ
イバが、前記ケース後端よりケース側壁に埋設されると
ともにケース先端部において各素線が環状に配置される
ように延設され、前記ケース側に開放した内部中空を有
し中央に貫通孔を設けた照明ヘッドが前記ケース先端部
に着脱自在に取付けられ、前記照明ヘッドの貫通孔と略
同一径の照明孔を有する透光性部材からなる光照射チッ
プが前記照明ヘッドの貫通孔周辺に配置され、前記光フ
ァイバの先端から出射した光の一部又は全部が前記照明
ヘッドの内部中空及び前記光照射チップを通って前記照
明ヘッドの貫通孔に集光し、対象物を照明することを特
徴とする。
【0014】ここで、照明ヘッドとして、肉厚の薄い金
属材料を略半球状に形成してなり、少なくとも照明ヘッ
ド内面に反射面を形成することが可能である。
【0015】また、照明ヘッドとして、ステンレススチ
ール、真鍮、アルミニウム、またはその他の金属で構成
することが可能である。
【0016】また、前記光ファイバの先端から出射した
光の一部又は全部が前記照明ヘッドの内面で反射したの
ち前記光照射チップに上端面(外側端面)から入射し、
前記光照射チップの照明孔端面(内側端面)から出射し
て前記照明ヘッドの貫通孔に集光する構成が好ましい。
【0017】この光照射チップとして、照明孔端面に粗
面を形成されてなるものを利用することも可能である。
【0018】また、照明ヘッドが、光照射チップを挟持
する内部材と外部材で構成され、光ファイバの先端から
の光が内部材及び外部材間の中空を介して案内されるよ
うに構成することも可能である。
【0019】
【作用】本発明に係るファイバ照明型撮像装置は、上記
のような構造によって、対象物を照射する光の照射角度
を必要に応じて変更することができる。つまり、光照射
チップを単独で、または照明ヘッドごと取り替えること
により、光ファイバの先端から出射した光が光照射チッ
プに入射する上端面の角度を変更することができ、その
結果、光照射チップの端面での光の屈折方向が変化し、
対象物に対する照射角度が変化する。
【0020】特に、光ファイバの先端から出射した光が
照明ヘッドの内面に形成された反射面で反射したのち光
照射チップに上端面(外側端面)から入射するように構
成すれば、照明ヘッドの貫通孔周辺に配置する光照射チ
ップのサイズを小さくすることができる。
【0021】また、光照射チップの照明孔端面(内側端
面)に粗面を形成すれば、照明孔端面から出射する光が
散乱光となって対象物を照射するので、対象物に対する
照射角度が比較的広い範囲に分散され、対象物表面の凹
凸による陰や鏡面によるハレーションが生じにくくな
る。
【0022】このように、表面状態に応じて適切な照明
光により照明された対象物の影像は、レンズユニットを
介して撮像素子上に結像され、必要に応じてモニタ等に
表示されるものである。
【0023】
【実施例】本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説
明する。
【0024】図1は本発明に係るファイバ照明型撮像装
置の実施例の外観鋭明図である。
【0025】図中1は内部中空4を有するケースであ
り、このケース1内には撮像素子2とこの撮像素子2に
対象物の影像を結像するレンズユニット3が内装されて
いる。
【0026】ケース1はレンズユニット3を内装するレ
ンズ部11及び撮像素子2を内装する撮像部12が着脱
自在に2分されたものを使用することができ、もちろん
一体的に構成されたものを利用することも可能である。
【0027】5は、光源からの光を伝達する光ファイバ
であり、光源側で束ねられた複数の素線が、ケース1の
後端よりケース1側壁に埋設されており、先端部におい
て各素線が環状に配置されてなるものである。
【0028】6は、ケース1の先端部に着脱自在に取付
けられる照明ヘッドである。
【0029】図2は、照明ヘッド6の第1実施例の断面
説明図である。
【0030】即ち、照明ヘッド6はケース1側に開放し
た中空61を有し、肉厚の薄い金属材料を略半球状に形
成してなるものである。
【0031】この照明ヘッド6を構成する金属材料はス
テンレススチール、真鍮、アルミニウムその他の金属が
採用され、少なくとも内面は反射面62を形成するため
に、ステンレススチールの場合には電解研磨、真鍮、ア
ルミニウムの場合にはクロムメッキ及び蒸着等して平滑
に仕上げられている。
【0032】62は、照明ヘッド6の中央に穿設された
貫通孔であり、光ファイバ5から照射された光が反射面
62で反射し、または直接集光され、この貫通孔63よ
り対象物を照明するものである。
【0033】64は、照明ヘッド6の上部内面に設けら
れるネジ部であり、このネジ部64をケース1下部のネ
ジ部13に螺合することにより、照明ヘッド6がケース
1に取付けられるものである。
【0034】この実施例では、図2に示すように光ファ
イバ5によって案内される光源からの光は、照明ヘッド
6の中空61に照射され、反射面62で反射し、または
直接貫通孔63に集光して対象物表面を照明する。
【0035】照明ヘッド6として、反射面62の曲率の
異なるものを用意し、対象物の表面状態に応じて適宜交
換すれば、対象物に対する光の照射角度を変更でき、照
明の深みを変えることができる。
【0036】このようにして、適切な光で照明された対
象物の影像はレンズユニット3により撮像素子2に結像
され、モニタ等の表示により目視可能とされるものであ
る。
【0037】図3は、照明ヘッド6の第2実施例の断面
説明図である。
【0038】この実施例では、第1実施例と同様の照明
ヘッド6に透光性部材でなる光照射チップ7が取付けら
れたものである。
【0039】即ち、7は照明ヘッド6内面の貫通孔63
周縁に取付けられる光照射チップであり、アクリルその
他の合成樹脂またはガラス等の透光性部材で構成され、
中央には照明ヘッド6の貫通孔63と略同一径の照明孔
71が穿設されている。
【0040】この光照射チップ7は、照明ヘッド6内面
に接着、ネジ止めその他の方法で固定されている。
【0041】しかして、光ファイバ5からの光は照明ヘ
ッド6の内面で反射し、光照射チップ7の上端に位置す
る入射面72より入射して照明孔71の内面を形成する
射出面73より照射される。
【0042】ここで、光照射チップ7の入射面72の角
度に応じて、光の屈折角度が変わり、射出面73より対
象物を照射する光の照射角度が変わる。
【0043】例えば、図4のように入射面72が実線の
角度で構成されている場合には、射出面73よりの照明
光は(i)のように照射される。
【0044】入射面72の角度が図中1点鎖線のように
垂直に近づけば、照明光は(ii)のように垂直に近づ
き、入射面72の角度が2点鎖線のように水平に近づけ
ば、照明光は(iii)のように水平に近づく。
【0045】よって、光照射チップ7を取り替えること
により、照射角度を変更することができ、対象物への照
明の深みを変えることができる。
【0046】また、光ファイバ5から直接照明孔71に
到達する光が落射光として対象物に照射され、効率のよ
い照明が可能となるものである。
【0047】図5は、照明ヘッドの第3実施例の断面説
明図である。
【0048】照明ヘッド6は前出の実施例と同様の構成
である。
【0049】光照射チップ7も第2実施例と同様にアク
リル等の合成樹脂またはガラス等の透光性部材で構成さ
れており、ここでは射出面73にスリガラス状の粗面が
形成されるとともに、照明ヘッド6がケース1に取付け
られた時の光ファイバ5先端と同一水平位置近傍まで延
設されている。
【0050】この実施例では、光ファイバ5によって案
内された光は光照射チップ7を通過し、射出面73より
散乱光となって対象物表面を照射する。
【0051】このことにより、対象物表面が金属その他
の鏡面に近い状態であった場合に、撮像素子に入る直接
反射光を軽減し、ハレーション等による測定不可能状態
を解消するものである。
【0052】尚、射出面73を延設したため、光ファイ
バ5からの落射光が直接貫通孔63に到達することを防
止し、上記の効果を高めることができるもので、落射光
が少ない場合には光照射チップ7を第2実施例と同様の
形状とすることもできる。
【0053】図6は、照明ヘッドの第4実施例の断面説
明図である。
【0054】即ち、照明ヘッド6は、前出の実施例と同
様のステンレススチール、真鍮、アルミニウムその他の
金属でなる外部材65と、この外部材65に互いに離間
して配置される内部材66とからなり、光照射チップ7
を挟持するように構成され、それぞれ中央に貫通孔6
3、68を有する略半球状のものである。
【0055】光照射チップ7は、やはり前出と同様にア
クリル、ガラス等の透光性部材でなり、照明ヘッド6の
貫通孔63、68と略同一径の照明孔71を有するもの
である。
【0056】照明ヘッド6の外部材65と内部材66
は、光ファイバ5の先端から光照射チップ7の入射面7
2まで中空67を有しており、光ファイバ5からの光は
この中空67を介して光照射チップ7に入射するもので
ある。
【0057】もちろん、照明ヘッド6の外部材65及び
内部材66の中空67に臨む面は、各種表面加工により
反射面を形成されており、光ファイバ5からの光は、こ
の反射面で反射しながら照明孔71に到達する。
【0058】第2実施例と同様に、光照射チップ7の入
射面72の角度により、照明孔71から対象物に照射さ
れる光の角度が決定されるもので、光照射チップ7を適
宜変更することで、照射光の角度を変更することが可能
である。
【0059】照明ヘッド6の取付け方は内部材66をケ
ース1にネジ止めする等して固定し、光照射チップ7が
接着またはネジ止めする等して固定された外部材65を
図2と同様にネジ部13、64を利用してケース1の先
端部に螺合し固定するものである。
【0060】この実施例では、光ファイバ5からの光は
漏洩することなく、外部材65及び内部材66間の中空
67に案内されて光照射チップ7に到達し、損失が少な
く効率のよい照明を行うことが可能となるものである。
【0061】また、射出面73に粗面を形成することも
可能であり、この場合には対象物表面が鏡面状態であっ
ても、直接反射光を軽減でき、適切な照明状態を得るこ
とが可能となるものである。
【0062】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のファイ
バ照明型撮像装置は、対象物を照射する光の照射角度を
必要に応じて変更することができる。つまり、光照射チ
ップを単独で、または照明ヘッドごと取り替えることに
より、光ファイバの先端から出射した光が光照射チップ
に入射する上端面の角度が変化し、その結果、光照射チ
ップの端面での光の屈折方向が変化し、対象物に対する
照射角度が変化する。このようにして、対象物の表面状
態に適した照明を行うことが可能となる。
【0063】
【0064】
【0065】更に、光照射チップの照明孔端面に粗面を
形成した場合には、対象物表面が金属等の鏡面であって
も、直接反射光が撮像素子に入射することを軽減して、
ハレーション等による測定不能状態を解消するものであ
る。
【0066】また、照明ヘッドを光照射チップを挟持す
る外部材及び内部材で構成し、光ファイバからの光がこ
の外部材及び内部材間の中空内を案内されるように構成
した場合には、更に光の損失を軽減して、効率よい照明
を行うことを可能とするものである。
【0067】このことから本発明では、対象物表面の凹
凸に応じて適切な照明を可能にし、撮像素子に結像され
る影像において、対象物表面の状態が容易に判別できる
ファイバ照明型撮像装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るファイバ照明型撮像装置の実施例
の外観説明図である。
【図2】本発明に係るファイバ照明型撮像装置に用いら
れる照明ヘッドの第1実施例の断面説明図である。
【図3】本発明に係るファイバ照明型撮像装置に用いら
れる照明ヘッドの第2実施例の断面説明図である。
【図4】本発明に係るファイバ照明型撮像装置に用いら
れる照明ヘッドの第2実施例における光路の説明図であ
る。
【図5】本発明に係るファイバ照明型撮像装置に用いら
れる照明ヘッドの第3実施例の断面説明図である。
【図6】本発明に係るファイバ照明型撮像装置に用いら
れる照明ヘッドの第4実施例の断面説明図である。
【図7】従来例の断面説明図である。
【符号の説明】 1:ケース 2:撮像素子 3:レンズユニット 4:中空 5:光ファイバ 6:照明ヘッド 7:光照射チップ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03B 15/02 G03B 15/02 Z H04N 7/18 H04N 7/18 M (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 A61B 1/00 300 A61B 1/04 372 A61B 1/06 G02B 6/00 331 G03B 15/02 H04N 7/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子とこの撮像素子に対象物の影像を
    結像するレンズユニットとが略円筒状のケース内に収納
    され、 光源からの光を案内する複数の素線でなる光ファイバ
    が、前記ケース後端よりケース側壁に埋設されるととも
    にケース先端部において各素線が環状に配置されるよう
    に延設され、 前記ケース側に開放した内部中空を有し、中央に貫通孔
    を設けた照明ヘッドが、前記ケース先端部に着脱自在に
    取付けられ 前記照明ヘッドの貫通孔と略同一径の照明孔を有する透
    光性部材からなる光照射チップが前記照明ヘッドの貫通
    孔周辺に配置され、 前記光ファイバの先端から出射した光の一部又は全部が
    前記照明ヘッドの内部中空及び前記光照射チップを通っ
    て前記照明ヘッドの貫通孔に集光し、対象物を照明する
    ことを特徴とするファイバ照明型撮像装置。
  2. 【請求項2】照明ヘッドが肉厚の薄い金属材料を略半球
    状に形成してなり、少なくとも照明ヘッド内面が反射面
    を構成してなる請求項1記載のファイバ照明型撮像装
    置。
  3. 【請求項3】照明ヘッドがステンレススチール、真鍮、
    アルミニウム、またはその他の金属でなる請求項1また
    は請求項2記載のファイバ照明型撮像装置。
  4. 【請求項4】前記光ファイバの先端から出射した光の一
    部又は全部が前記照明ヘッドの内面で反射したのち前記
    光照射チップに上端面から入射し、前記光照射チップの
    照明孔端面から出射して前記照明ヘッドの貫通孔に集光
    する請求項1、請求項2、または請求項3記載のファイ
    バ照明型撮像装置。
  5. 【請求項5】光照射チップの照明孔端面に粗面を形成し
    てなる請求項1記載のファイバ照明型撮像装置。
  6. 【請求項6】照明ヘッドが、光照射チップを挟持する内
    部材と外部材で構成され、光ファイバの先端からの光が
    内部材及び外部材間の中空を介して案内される請求項
    1、請求項2、請求項3、請求項4、または請求項5記
    載のファイバ照明型撮像装置。
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US6198537B1 (en) 1997-07-11 2001-03-06 Philip Morris Incorporated Optical inspection system for the manufacture of banded cigarette paper
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