JP5016202B2 - 照明装置および画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置および画像処理装置に関する。

従来、ハロゲンランプなどの白色光源において発生された白色光から、カラーフィルタによって所定色の成分を抽出して、照明対象に照射する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の図１に記載の照明装置では、光源ユニットにおける４つの白色光源に、４群に分割された光ファイバのそれぞれの入射端が対向配置されている。このうち３つの白色光源と、これらに対向配置されている３群の光ファイバのそれぞれの入射端との間には、ＲＧＢ各色のカラーフィルタが固定配置されている。このような構成において、例えばＲ色のカラーフィルタに対応する白色光源から白色光を出射させると、Ｒ色のカラーフィルタを介して白色光からＲ色の照明光を生成することができる。

しかしながら、特許文献１の図１に記載の照明装置では、光源ユニットの発光能力を４つの白色光源に４分割している。すなわち、個々の白色光源は、光源ユニットの発光能力の１／４を利用して発光できるにすぎず、ＲＧＢ各色の照明光の強度が弱くなってしまうという問題があった。

そこで、特許文献１の図６に記載の照明装置では、光源ユニットにおける白色光源を１つとし、かつ、光ファイバを１群とし、さらに、光源ユニットと光ファイバとの間に、ＲＧＢ各色のカラーフィルタを有するフィルタ切替機構を設けている。フィルタ切替機構によって光源ユニットと光ファイバとの間に配置するカラーフィルタを切り替えることができ、例えばＲ色のカラーフィルタを光源ユニットと光ファイバとの間に配置すれば、Ｒ色の照明光を生成することができる。この際、特許文献１の図１に記載の照明装置のように光源ユニットの発光能力を分割していないので、光源ユニットの発光能力を最大限に活用してＲＧＢ各色の照明光を生成することができる。

特開２００３−２５４７１８号公報（第３頁〜第５頁，図１，図６）

ところで、特許文献１の図６に記載の照明装置において光源ユニットと光ファイバとの間に配置されるフィルタ切替機構は、ＲＧＢ各色のカラーフィルタが貼設される回動可能な円板状の基板を備えている。そして、この基板の厚みのために、光源ユニットと光ファイバとの間にはギャップが生じてしまっている。このギャップのために、光源ユニットから出射された光のうち発散角度の比較的大きい光は光ファイバの入射端に照射されなくなってしまう。このように、フィルタ切替機構を設けることによって光の損失が生じてしまうため、照明光の照度が小さくなってしまうという問題があった。

この問題は、カラーフィルタによって白色光をフィルタリングする場合に限らず、光をフィルタによってフィルタリングする場合一般に生じる問題である。

本発明の目的は、光をフィルタリングする際の光の損失を減らすことができる照明装置および画像処理装置を提供することである。

本発明の照明装置は、光を導入可能な光導入部と、前記光導入部から導入された光を導出可能な光導出部と、互いに異なる複数のフィルタおよび光透過部を有し、前記複数のフィルタおよび光透過部の何れかを前記光導入部と前記光導出部との間の光路上に切り替えて配置可能なフィルタ切替機構と、前記光導入部から導入された光を前記光導出部に伝送する伝送光学系と、前記光導入部に光を導入する光源であって、ハロゲンランプにより白色光を発生する白色光源、および、ＬＥＤにより色光を発生する色光源、を含む光源と、前記光導出部から導出された光を照明対象に照射する照射部と、を備えた照明装置であって、前記フィルタは、前記白色光から所定色の成分を抽出可能なカラーフィルタとして構成され、前記光導入部は、前記白色光を導入可能な白色光導入部と、少なくとも前記カラーフィルタの抽出色と同色の光を導入可能な色光導入部と、で構成され、前記伝送光学系は、前記白色光導入部によって導入される光、および、前記色光導入部によって導入される光、を切り替えて前記光導出部に伝送可能な光切替機構を有することを特徴とする。
このような構成の照明装置では、光導入部から導入された光源からの光が、フィルタによってフィルタリングされた後、光導出部から導出され、照射部から照明対象に照射される。このとき、伝送光学系によって、光導入部から導入された光が光導出部に伝送されるようになっているので、光導入部と光導出部との間のギャップにおける光の損失を減らすことができ、光を効率的に光導出部に伝送することができる。また、フィルタ切替機構によって、複数のフィルタの何れかまたは光透過部を切り替えることにより、ユーザのニーズに合わせたフィルタリングを簡単に行うことができる。

また、前記光導入部は、白色光を導入可能な白色光導入部として構成され、前記フィルタは、前記白色光から所定色の成分を抽出可能なカラーフィルタとして構成されるため、カラーフィルタによるフィルタリングによって、白色光から色付きの光を簡単に生成することができる。

また、少なくとも前記カラーフィルタの抽出色と同色の光を導入可能な色光導入部と、前記白色光導入部によって導入される光、および、前記色光導入部によって導入される光、を切り替えて前記光導出部に伝送可能な光切替機構と、が設けられるため、白色光導入部とカラーフィルタとを利用して色付きの光を生成することもできるし、色光導入部によって色付きの光を生成することもできる。そして、光切替機構によって、光導出部に伝送する光を、白色光導入部とカラーフィルタとによって生成された色付きの光と、色光導入部によって生成された色付きの光と、の間で切り替えることができる。
このような照明装置によれば、色付きの光を生成したい場合に、白色光導入部とカラーフィルタによって生成するか、色光導入部によって生成するか、を選択することができる。この選択は、例えば、白色光導入部に白色光を導入する白色光源と、色光導入部に色付きの光を導入する色光源と、の性質の違いに基づいて行うことができる。
本発明では、白色光源として発光輝度の大きいハロゲンランプを用い、色光源として応答性の高いＬＥＤを用いることで、高輝度の色付きの光を生成したいときに白色光導入部とカラーフィルタとを利用し、迅速に色付きの光を生成したいときに色光導入部を利用することができる。このように、ユーザの使用目的に合わせて、光切替機構によって光を切り替えることができるので、汎用性の高い照明装置を提供することができる。

また、本発明の照明装置では、複数の前記光導入部と、当該複数の光導入部に対応する複数の前記光導出部と、が設けられることが好ましい。
このような構成の照明装置によれば、光導入部および光導出部の各対間を伝送される互いに異なる複数の光束をフィルタによって一遍にフィルタリングすることができるので、利便性を高めることができる。

また、本発明の照明装置では、前記伝送光学系は、前記光導入部から焦点距離分隔たって配置され、当該光導入部から導入された光を受けて伝送する第１レンズと、前記光導出部から焦点距離分隔たって配置され、前記第１レンズから伝送された光を受けて当該光導出部に伝送する第２レンズと、を備えることが好ましい。
このような構成の照明装置では、光導入部（＝第１レンズの焦点位置）から導入された光束が、第１レンズによって略平行な光束に形成される。そして、第２レンズが、この略平行な光束を集光して、光導出部（＝第２レンズの焦点位置）に伝送する。従って、このような照明装置によれば、伝送光学系を、簡素な２つのレンズを用いて構成することができるので、製造コストを低減することができる。

また、本発明の照明装置では、当該照明装置は、複数の照明方式によって照明対象を照明可能であり、前記光源，前記光導入部，前記光導出部，前記照射部は、それぞれ前記各照明方式ごとに複数設けられる、ことが好ましい。
このような構成の照明装置によれば、各照明方式ごとに設けられた光源の発光強度を個別に調整することによって、各照明方式による照明強度を個別に調整することができる。なお、照明方式としては、垂直落射照明方式，斜め照明方式，透過照明方式などが例示される。

また、本発明の画像処理装置は、前記照明装置と、前記照明装置によって照明された照明対象を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって取得される画像データに基づいて所定の画像処理を行う画像処理手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成の画像処理装置は、前記照明装置を備えているので、当該照明装置、あるいは、当該照明装置が備えるフィルタリングユニットについて前述した作用・効果を奏することができる。なお、画像処理装置は、画像データに対して強調・変形・着色などの加工処理を行う装置だけではなく、画像データに基づいて照明・撮像対象の検査・測定・分類などの非加工処理を行う装置も含む。

次に、本発明の実施形態に係る画像測定装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の画像処理装置としての画像測定装置１は、ステージ２上に載置された被測定物（図示せず）を照明する照明装置３と、照明装置３によって照明された被測定物を撮像する撮像手段としてのＣＣＤカメラ４と、ＣＣＤカメラ４によって取得される画像データに基づいて被測定物についての各種測定を行う画像測定手段５（本発明における画像処理手段に相当）と、を備えて構成されている。

照明装置３は、ステージ２に対して垂直に照明光を照射する垂直落射照明方式と、ステージ２とＣＣＤカメラ４とを結ぶ光軸Ｌを中心とする矩形状照明光をステージ２に対して斜めに照射する斜め照明方式と、の２つの照明方式によって被測定物を照明可能な装置である。照明装置３は、白色光を発生する白色光源を含む白色光源ユニット３１と、ＲＧＢ各色の光を発生する各色光源を含む色光源ユニット３２と、白色光源ユニット３１において発生された白色光および色光源ユニット３２において発生された色光を導入して、白色光をフィルタリングして導出し、色光をそのまま導出するフィルタリングユニット３３と、フィルタリングユニット３３から導出された照明光をステージ２に載置された測定対象に照射する照射ユニット３４と、を備えて構成されている。

白色光源ユニット３１は、ハロゲンランプによって構成される白色光源３１１と、白色光源３１１からの白色光を集光する１対の集光レンズ３１２と、集光レンズ３１２によって集光された光が入射される入射端を有し当該入射光をフィルタリングユニット３３に伝送する光ファイバによって構成される白色光伝送路３１３と、を備えて構成されている。

白色光源３１１は５つ設けられており、その発生光の強度が個々に調節可能に構成されている。５つの白色光源のうち１つは垂直落射照明方式用の白色光源３１１Ａであり、残りの４つは斜め照明方式用の白色光源３１１Ｂ〜３１１Ｅである。ここで、斜め照明方式用の白色光源が４つ設けられているのは、後述するように、斜め照明方式の矩形状照明光における前後左右の４つの部分の照明強度を個々に調節できるようにするためである。以下、符号『Ａ』は、垂直落射照明方式に関係することを表すものとし、符号『Ｂ』，『Ｃ』，『Ｄ』，『Ｅ』は、それぞれ、斜め照明方式の矩形状照明光における前後左右の各部分に関係することを表すものとする。
集光レンズ３１２は、垂直落射照明用および斜め照明用（前後左右）に５対（３１２Ａ〜３１２Ｅ）設けられている。
白色光伝送路３１３は、垂直落射照明用および斜め照明用（前後左右）に５群（３１３Ａ〜３１３Ｅ）に分割されている。

色光源ユニット３２は、ＲＧＢ各色の光を発生可能な各色光源としての各ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、および、各ＬＥＤからの光を合成するダイクロイックミラーを含んで構成されるＬＥＤユニット３２１と、ＬＥＤユニット３２１から出射される光をフィルタリングユニット３３に伝送する光ファイバによって構成される色光伝送路３２２と、を備えて構成されている。

ＬＥＤユニット３２１は、垂直落射照明用および斜め照明用（前後左右）に５つ（３２１Ａ〜３２１Ｅ）設けられている。各ＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅに設けられている各ＬＥＤは、その発生光の強度を個々に調節可能に構成されている。したがって、各ＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅでは、ＲＧＢ各色のＬＥＤにおいて発生される光をダイクロイックミラーによって合成することにより所望の色の光を生成することが可能である。
色光伝送路３２２は、垂直落射照明用および斜め照明用（前後左右）に５群（３２２Ａ〜３２２Ｅ）に分割されている。

フィルタリングユニット３３は、図２にも示されるように、外装ケース３３１の壁面に設けられた白色光導入部群３３２によって白色光伝送路３１３から伝送されてきた白色光を外装ケース３３１内に導入し、外装ケース３３１の壁面に設けられた色光導入部群３３３によって色光伝送路３２２から伝送されてきた色光を外装ケース３３１内に導入する。

白色光導入部群３３２は、円形状の断面を有し、当該円形状断面における円周方向に沿った各等間隔位置に設けられて５群の白色光伝送路３１３Ａ〜３１３Ｅを接続可能な５つの白色光導入部３３２１Ａ〜３３２１Ｅを有する。そして、白色光伝送路３１３Ａ〜３１３Ｅから伝送されてきた白色光は、それぞれ、白色光導入部３３２１Ａ〜３３２１Ｅの光出射端部３３２２Ａ〜３３２２Ｅ（図２では、３３２２Ａのみを表示）から外装ケース３３１内に出射される。

色光導入部群３３３は、白色光導入部群３３２と同様に、円形状の断面を有し、当該円形状断面における円周方向に沿った各等間隔位置に設けられて５群の色光伝送路３２２Ａ〜３２２Ｅを接続可能な５つの色光導入部３３３１Ａ〜３３３１Ｅを有する。そして、色光伝送路３２２Ａ〜３２２Ｅから伝送されてきた色光は、それぞれ、色光導入部３３３１Ａ〜３３３１Ｅの光出射端部３３３２Ａ〜３３３２Ｅ（図２では、３３３２Ａのみを表示）から外装ケース３３１内に出射される。

白色光導入部群３３２または色光導入部群３３３から外装ケース３３１内に導入された光は、伝送光学系３３５によって光導出部群３３４まで伝送され、当該光導出部群３３４によって外装ケース３３１外に導出される。

光導出部群３３４は、白色光導入部群３３２および色光導入部群３３３と同様に、円形状の断面を有し、当該円形状断面における円周方向に沿った各等間隔位置に設けられて５群の光伝送路３４１Ａ〜３４１Ｅ（後述）を接続可能な５つの光導出部３３４１Ａ〜３３４１Ｅを有する。そして、伝送光学系３３５によって伝送されてきた光は、それぞれ、光導出部群３３４の光入射端部３３４２Ａ〜３３４２Ｅ（図２では、３３４２Ａのみを表示）に入射され、光導出部３３４１Ａ〜３３４１Ｅを介して、光伝送路３４１Ａ〜３４１Ｅによって外装ケース３３１外に伝送される。

伝送光学系３３５は、３つのレンズ３３５１，３３５２，３３５３と、反射ミラー３３５４と、を備えて構成されている。

レンズ３３５１は、本発明の第１レンズを構成し、白色光導入部３３２１Ａ〜３３２１Ｅの光出射端部３３２２Ａ〜３３２２Ｅから焦点距離分隔たって配置されている。
レンズ３３５２は、色光導入部３３３１Ａ〜３３３１Ｅの光出射端部３３３２Ａ〜３３３２Ｅから焦点距離分隔たって配置されている。
レンズ３３５３は、本発明の第２レンズを構成し、光導出部３３４１Ａ〜３３４１Ｅの光入射端部３３４２Ａ〜３３４２Ｅから焦点距離分隔たって配置されている。

反射ミラー３３５４は、色光導入部群３３３から導入された色光を光導出部群３３４に向けて反射するミラーである。反射ミラー３３５４は、その位置が切替可能に設けられている。すなわち、反射ミラー３３５４を、色光導入部群３３３と光導出部群３３４とを結ぶ光路上の所定位置（以下、反射位置、という）に配置して光の反射に用いることもできるし、当該光路上から避けた位置（以下、退避位置、という）に配置して光の反射に用いないこともできる。なお、反射ミラー３３５４の反射位置は、白色光導入部群３３２と光導出部群３３４とを結ぶ光路上の位置でもある。

反射ミラー３３５４が反射位置にある場合には、白色光導入部群３３２から導入された光が反射ミラー３３５４に遮られて光導出部群３３４に到達することができない一方で、色光導入部群３３３から導入された光は反射ミラー３３５４に反射されて光導出部群３３４に到達することができる。また、反射ミラー３３５４が退避位置にある場合には、色光導入部群３３３から導入された光が反射ミラー３３５４に反射されずに光導出部群３３４に到達することができない一方で、白色光導入部群３３２から導入された光はそのまま光導出部群３３４に到達することができる。このように、反射ミラー３３５４の位置を反射位置と退避位置との間で切り替えることによって、白色光導入部群３３２から導入された光、および、色光導入部群３３３から導入された光、を切り替えて光導出部群３３４に伝送することができる。したがって、反射ミラー３３５４は、本発明の光切替機構を構成している。

図２には、白色光導入部３３２１Ａの光出射端部３３２２Ａから出射された光が、レンズ３３５１，レンズ３３５３を介して、光導出部３３４１Ａの光入射端部３３４２Ａに伝送される際の光路と、色光導入部３３３１Ａの光出射端部３３３２Ａから出射された光が、レンズ３３５２，反射ミラー３３５４，レンズ３３５３を介して、光導出部３３４１Ａの光入射端部３３４２Ａに伝送される際の光路を一点鎖線によって示している。

光出射端部３３２２Ａがレンズ３３５１から焦点距離分隔たっているので、光出射端部３３２２Ａから出射された光束は、レンズ３３５１によって略平行な光束に形成される。そして、この略平行な光束は、レンズ３３５３によって集光されて、当該レンズ３３５３から焦点距離分隔たった光入射端部３３４２Ａに入射される。なお、光入射端部３３４２Ａは、レンズ３３５１およびレンズ３３５３の中心同士を結ぶ軸を回転軸として、光出射端部３３２２Ａに対して１８０°の回転対称位置に配置されている。これにより、光出射端部３３２２Ａから出射された光が光入射端部３３４２Ａに効率的に入射されるようになっている。

光出射端部３３３２Ａがレンズ３３５２から焦点距離分隔たっているので、光出射端部３３３２Ａから出射された光束は、レンズ３３５２によって略平行な光束に形成される。そして、この略平行な光束は、反射ミラー３３５４で反射された後、レンズ３３５３によって集光されて、当該レンズ３３５３から焦点距離分隔たった光入射端部３３４２Ａに入射される。ここで、光学的に見れば、光出射端部３３３２Ａおよび光入射端部３３４２Ａの相互位置関係は、前述した光出射端部３３２２Ａおよび光入射端部３３４２Ａの相互位置関係と同等である。したがって、光出射端部３３３２Ａから出射された光が光入射端部３３４２Ａに効率的に入射されるようになっている。

以上、符号『Ａ』について光路を説明したが、以上の説明は、その他の符号『Ｂ』〜『Ｅ』についてもほとんどそのまま当てはまるので、これらについての説明は省略する。

白色光導入部群３３２および色光導入部群３３３から導入された光が光導出部群３３４に伝送される光路上には、当該光路上にフィルタを切り替えて配置するフィルタ切替機構３３６が設けられている。

フィルタ切替機構３３６は、図３に良く示されているように、略円輪形状の筐体３３６１と、筐体３３６１に支持されながら中心軸周りに回動可能に設けられた略円板形状の回動基板３３６２を有している。回動基板３３６２の円周方向に沿った各等間隔位置には、４つの貫通孔が穿設されている。そして、ＲＧＢ各色のカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂが、それぞれ、各貫通孔を覆うようにして設けられている。このように、回動基板３３６２における４つの貫通孔のうち、３つの貫通孔がカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂによって覆われ、かつ、１つの貫通孔がそのままの状態で置かれている。カラーフィルタに覆われていない１つの貫通孔は、光がそのまま通過される光通過部３３６Ｗを構成している。

このようなフィルタ切替機構３３６において、回動基板３３６２を手動または電動で回動させると、ＲＧＢ各色のカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂ、および、光通過部３３６Ｗを、白色光導入部群３３２および色光導入部群３３３から導入された光が光導出部群３３４に伝送される光路上に切り替えて配置することができる。当該光路上にカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂのいずれかを配置すると、光導出部群３３４に向けて伝送される光から当該カラーフィルタに対応する色成分が抽出されて、光導出部群３３４に伝送される。また、当該光路上に光通過部３３６Ｗを配置すると、光導出部群３３４に向けて伝送される光は、光通過部３３６Ｗ内を通過して光導出部群３３４にそのまま伝送される。

照射ユニット３４は、図１に示すように、フィルタリングユニット３３の光導出部群３３４から導出された光を伝送する光ファイバによって構成される光伝送路３４１と、光伝送路３４１から伝送されてきた光をステージ２に載置された被測定物に照射する照射部３４２と、を備えて構成されている。

光伝送路３４１は、垂直落射照明用および斜め照明用（前後左右）に５群（３４１Ａ〜３４１Ｅ）に分割されている。

照射部３４２は、光伝送路３４１Ａから伝送されてきた光をステージ２に対して垂直に照射する垂直落射照明ユニット３４２１と、光伝送路３４１Ｂ〜３４１Ｅから伝送されてきた光をステージ２に対して斜めに照射する斜め照明ユニット３４２２と、を備えて構成されている。

垂直落射照明ユニット３４２１は、光伝送路３４１Ａの端部から出射された光を伝送する１対の伝送レンズ３４２１１と、この光をステージ２に対して垂直な方向に反射するハーフミラー３４２１２と、を備えて構成されている。

斜め照明ユニット３４２２は、光伝送路３４１Ｂ〜３４１Ｅから伝送されてきた光を、それぞれ、矩形状の前後左右の各部分からステージ２に対して斜めに照射する斜め照射部３４２２Ｂ〜３４２２Ｅを有している。
図４に、ステージ２の方向から見た斜め照射部３４２２Ｂ〜３４２２Ｅを示す。各斜め照射部３４２２Ｂ〜３４２２Ｅに描かれている複数の○（白丸）は、それぞれ、光伝送路３４１Ｂ〜３４１Ｅを構成する各光ファイバの端部を模式的に示すものである。この各光ファイバの端部から光が出射され、ステージ２に載置された被測定物が照明されるようになっている。

照明装置３によって照明された被測定物からの反射光は、ハーフミラー３４２１２を透過してＣＣＤカメラ４によって受光される。
画像測定手段５は、ＣＣＤカメラ４で取得された被測定物の画像データに基づいて、被測定物についての各種測定を行う。

続いて、以上のような構成を備える画像測定装置１における照明装置３の動作について説明する。

＜白色光源ユニットを用いて照明を行う場合＞
白色光源ユニット３１を用いて照明を行う場合、フィルタリングユニット３３における反射ミラー３３５４を退避位置に切り替え、白色光導入部群３３２から導入される光が光導出部群３３４に到達できるようにしておく。

そして、生成したい照明光の色に応じてフィルタ切替機構３３６における回動基板３３６２を回動させ、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂ、および、光通過部３３６Ｗのいずれかを、白色光導入部群３３２と光導出部群３３４とを結ぶ光路上に配置する。具体的には、Ｒ色の照明光を生成したい場合にはカラーフィルタ３３６Ｒを、Ｇ色の照明光を生成したい場合にはカラーフィルタ３３６Ｇを、Ｂ色の照明光を生成したい場合にはカラーフィルタ３３６Ｂを、白色（Ｗ色）の照明光を生成したい場合には光通過部３３６Ｗを、それぞれ、光路上に配置する。

そして、所望の照明方式に応じた白色光源３１１を発光させることにより、当該照明方式に従って被測定物の照明を行う。すなわち、垂直落射照明を行いたい場合は白色光源３１１Ａを発光させ、図４における前側の斜め照射部３４２２Ｂから斜め照明を行いたい場合は白色光源３１１Ｂを発光させ、図４における後側の斜め照射部３４２２Ｃから斜め照明を行いたい場合は白色光源３１１Ｃを発光させ、図４における左側の斜め照射部３４２２Ｄから斜め照明を行いたい場合は白色光源３１１Ｄを発光させ、図４における右側の斜め照射部３４２２Ｅから斜め照明を行いたい場合は白色光源３１１Ｅを発光させる。なお、各白色光源３１１Ａ〜３１１Ｅは、単独で発光させてもよいし、同時に発光させてもよい。同時に発光させる場合、各白色光源３１１Ａ〜３１１Ｅからの発光量を個々に調節することにより、照明状態を精密に制御することが可能である。

以上のように、白色光源ユニット３１によって発生された白色光は、白色光導入部群３３２を介してフィルタリングユニット３３に導入される。導入された白色光は、その光路上に配置されているカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂ、あるいは、光通過部３３６Ｗによって、フィルタリング、あるいは、そのまま通過される。すなわち、カラーフィルタ３３６Ｒが光路上に配置されている場合には、白色光からＲ色の成分が抽出されてＲ色の照明光が生成され、カラーフィルタ３３６Ｇが光路上に配置されている場合には、白色光からＧ色の成分が抽出されてＧ色の照明光が生成され、カラーフィルタ３３６Ｂが光路上に配置されている場合には、白色光からＢ色の成分が抽出されてＢ色の照明光が生成され、光通過部３３６Ｗが光路上に配置されている場合には、白色光はそのまま通過されてＷ色の照明光となる。この際、各白色光源３１１Ａ〜３１１Ｅを同時に発光させていた場合であっても、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂおよび光通過部３３６Ｗによって、各白色光源３１１Ａ〜３１１Ｅからの白色光から一度に同色（ＲＧＢＷのいずれか１色）の照明光を生成することができる。

このようにフィルタリングユニット３３によって生成された照明光は、照射ユニット３４によってステージ２に載置された被測定物に照射される。

＜色光源ユニットを用いて照明を行う場合＞
色光源ユニット３２を用いて照明を行う場合、フィルタリングユニット３３における反射ミラー３３５４を反射位置に切り替え、色光導入部群３３３から導入される光が反射ミラー３３５４によって反射されて光導出部群３３４に到達できるようにしておく。

そして、フィルタ切替機構３３６における回動基板３３６２を回動させ、光通過部３３６Ｗを、色光導入部群３３３と光導出部群３３４とを結ぶ光路上に配置する。

そして、所望の照明方式に応じたＬＥＤユニット３２１から光を出射させることにより、当該照明方式に従って被測定物の照明を行う。すなわち、垂直落射照明を行いたい場合はＬＥＤユニット３２１Ａから光を出射させ、図４における前側の斜め照射部３４２２Ｂから斜め照明を行いたい場合はＬＥＤユニット３２１Ｂから光を出射させ、図４における後側の斜め照射部３４２２Ｃから斜め照明を行いたい場合はＬＥＤユニット３２１Ｃから光を出射させ、図４における左側の斜め照射部３４２２Ｄから斜め照明を行いたい場合はＬＥＤユニット３２１Ｄから光を出射させ、図４における右側の斜め照射部３４２２Ｅから斜め照明を行いたい場合はＬＥＤユニット３２１Ｅから光を出射させる。なお、各ＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅにそれぞれ格納されているＲＧＢ各色のＬＥＤの発光量を個々に調節することにより、各ＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅからの出射光を所望の量および色に調節することが可能である。ここで、各ＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅからは、単独で光を出射させてもよいし、同時に光を出射させてもよい。同時に光を出射させる場合、各ＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅからの出射光の量および色を個々に調節することにより、照明状態を精密に制御することが可能である。

以上のように、色光源ユニット３２によって発生された色光は、色光導入部群３３３を介してフィルタリングユニット３３に導入される。導入された色光は、その光路上に配置されている光通過部３３６Ｗをそのまま通過して光導出部群３３４に到達してフィルタリングユニット３３外に導出される。

このようにフィルタリングユニット３３から導出された照明光は、照射ユニット３４によってステージ２に載置された被測定物に照射される。

＜実施形態の効果＞
以上のような実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
レンズ３３５１が白色光導入部３３２１Ａ〜３３２１Ｅの光出射端部３３２２Ａ〜３３２２Ｅから焦点距離分隔たって配置されており、かつ、レンズ３３５３が光導出部３３４１Ａ〜３３４１Ｅの光入射端部３３４２Ａ〜３３４２Ｅから焦点距離分隔たって配置されているので、光出射端部３３２２Ａ〜３３２２Ｅから出射された光を損失なく効率的に光入射端部３３４２Ａ〜３３４２Ｅに伝送することができる。

また、レンズ３３５２が色光導入部３３３１Ａ〜３３３１Ｅの光出射端部３３３２Ａ〜３３３２Ｅから焦点距離分隔たって配置されており、かつ、レンズ３３５３が光導出部３３４１Ａ〜３３４１Ｅの光入射端部３３４２Ａ〜３３４２Ｅから焦点距離分隔たって配置されているので、光出射端部３３３２Ａ〜３３３２Ｅから出射された光を損失なく効率的に光入射端部３３４２Ａ〜３３４２Ｅに伝送することができる。

また、伝送光学系３３５を、簡素なレンズ３３５１，３３５２，３３５３を用いて構成することができるので、フィルタリングユニット３３の製造コストを低減することができる。

また、フィルタ切替機構３３６によってカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂを切り替えることにより、ユーザのニーズに合わせた白色光のフィルタリングを簡単に行って色付きの光を生成することができる。

また、フィルタ切替機構３３６における光通過部３３６Ｗによって、白色光導入部群３３２からフィルタリングユニット３３に導入された白色光を、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂによってフィルタリングすることなく、そのまま光導出部群３３４から導出させて被測定物の照明に用いることができる。

また、フィルタ切替機構３３６における光通過部３３６Ｗによって、色光導入部群３３３からフィルタリングユニット３３に導入された色光を、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂによってフィルタリングすることなく、そのまま光導出部群３３４から導出させて被測定物の照明に用いることができる。

また、色付きの光を生成したい場合に、白色光源３１１とカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂとによって生成するか、ＬＥＤユニット３２１によって生成するか、を、反射ミラー３３５４の位置（反射位置／退避位置）によって切り替えることができる。
ここで、一般に、ハロゲンランプなどの白色光源は、発光輝度が大きい一方で応答性が低いことが知られており、ＬＥＤなどの色光源は発光輝度が小さい一方で応答性が高いことが知られている。
そこで、大きな輝度の色付きの照明光を生成したいとき（例えば、照明対象としての被測定物の反射率が著しく低いようなとき）には、反射ミラー３３５４を退避位置に切り替えて白色光源３１１とカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂとを利用し、迅速に色付きの照明光を生成したいときには、反射ミラー３３５４を反射位置に切り替えてＬＥＤユニット３２１を利用すれば、ユーザの目的に合わせて適切な照明光を生成することができる。

また、５つの白色光導入部３３２１Ａ〜３３２１Ｅおよび５つの光導出部３３４１Ａ〜３３４１Ｅの各対間を伝送される互いに異なる複数の光束を１枚のカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂによって一遍にフィルタリングすることができるので、利便性を高めることができる。

また、垂直落射照明用および斜め照明用（前後左右）に設けられた白色光源３１１Ａ〜３１１ＥあるいはＬＥＤユニット３２１Ａ〜３２１Ｅの発光強度（ＬＥＤユニットでは発光色も）を個別に調整することによって、各照明方式『Ａ』〜『Ｅ』による照明強度（ＬＥＤユニットでは照明色も）を個別に調整することができ、照明状態を精密に制御することができる。

また、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂが、熱を発する白色光源ユニット３１や色光源ユニット３２から所定距離以上離隔されてフィルタリングユニット３３の外装ケース３３１内に配置されているので、白色光源ユニット３１や色光源ユニット３２において発生される熱によってカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂの特性が変化してしまうのを防止することができ、安定した精度でフィルタリングを行うことができる。

また、フィルタリングユニット３３に白色光導入部群３３２と色光導入部群３３３とを設けることによって、白色光源ユニット３１と色光源ユニット３２とをフィルタリングユニット３３に接続することができる。この際、白色光導入部群３３２と色光導入部群３３３とを同じ構成とすることができ、また、白色光源ユニット３１と色光源ユニット３２とを互いに似た構成とすることができる。したがって、これらの製造コストを低く抑えることができる。

また、１つのフィルタリングユニット３３によって、白色光源ユニット３１に基づく照明光と、色光源ユニット３２に基づく照明光と、を生成することができるので、フィルタリングユニット３３の汎用性を高めることができる。

＜変形例＞
本発明は、以上で説明した実施形態によって限定されるものではなく、この実施形態を、本発明の目的を達成できる範囲内において変形したものであれば、本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、前記実施形態では画像測定装置１について説明したが、画像測定装置１に設けられている照明装置３は、単独でも本発明の技術的範囲に含まれる。

また、前記実施形態では本発明におけるフィルタをＲＧＢ各色のカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂとして説明していたが、フィルタはこれに限られず、例えば、所定方向に振動する偏光のみを抽出する偏光フィルタ、光量カットに用いられるＮＤ（Neutral Density）フィルタ、透光部と遮光部とを有し透光部で光を透過させ遮光部で光を遮断する一部透光（一部遮光）フィルタなどを用いてもよい。

また、前記実施形態では、フィルタがカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂであったため、色光源ユニット３２において発生される色光をフィルタリングする必要性が小さかったが、特にフィルタとして前記のようなカラーフィルタ以外のものを用いた場合には、色光源ユニット３２において発生された光をフィルタリングする必要性も生じうる。

また、前記実施形態では、ＲＧＢ各色の３枚のカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂを用いていたが、カラーフィルタを用いる場合、その色は任意の色（例えば、シアン，マゼンタ，イエロー）でよく、また、枚数も３枚に限られない。

また、前記実施形態では、フィルタリングユニット３３に色光導入部群３３３を設け、色光源ユニット３２をフィルタリングユニット３３に接続することができるようにしていたが、前記実施形態でも説明したように色光源ユニット３２において発生された色光はカラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂによってフィルタリングされない（光通過部３３６Ｗを通過される）ので、色光導入部群３３３をフィルタリングユニット３３に設けなくてもよい。この場合、フィルタリングユニット３３の外側において、色光源ユニット３２において発生された色光を導入する色光導入部を設け、かつ、フィルタリングユニット３３において白色光から生成された光と、色光源ユニット３２において発生された光と、の間で照明光を切り替える光切替機構を設けることにより、前記実施形態と同等の照明を行うことができる。

また、前記実施形態では、フィルタリングユニット３３において光を導入する光導入部として、白色光導入部３３２１Ａ〜３３２１Ｅおよび色光導入部３３３１Ａ〜３３３１Ｅの合計１０個の光導入部を設けていたが、光導入部を白色光導入用と色光導入用とに分ける必要はなく、また、光導入部の数も１０に限定されず、１個でも１０以外の複数個であってもよい。これと同様に、光導出部の数も前記実施形態における５個（３３４１Ａ〜３３４１Ｅ）に限定されない。

また、前記実施形態では、伝送光学系３３５を３つのレンズ３３５１，３３５２，３３５３によって構成していたが、フィルタリングユニット３３における光導入部から導入された光を光導出部に伝送することができるのであれば、伝送光学系３３５の構成は問わない。

また、前記実施形態では、照明装置３の照明方式として垂直落射照明方式と斜め照明方式（前後左右）を採用していたが、斜め照明方式の１態様としてのリング照明方式や、透過照明方式（透光性を有するステージ２の下方から照明光を照射する方式）などを採用してもよい。

また、前記実施形態では、３枚のフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂを切り替えるフィルタ切替機構３３６を設けていたが、１枚のフィルタのみによって光をフィルタリングするのであれば、フィルタ切替機構３３６を設ける必要はなく、当該１枚のフィルタをフィルタリングユニット内の光路上に定常的に配置させればよい。

また、前記実施形態では、フィルタ切替機構３３６において、回動基板３３６２を回動させることによってフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂおよび光通過部３３６Ｗの切り替えを行っていたが、切替方式はこれに限られない。例えば、基板の長尺方向に沿って直線状にフィルタや光通過部を順次配置することによってフィルタ切替機構を構成し、基板のスライド操作によってフィルタや光通過部の切り替えを行うようにしてもよい。

また、前記実施形態では、ＬＥＤユニット３２１に、それぞれ、ＲＧＢ各色の光を発光可能な３つのＬＥＤを格納していたが、ＬＥＤの数は３つに限られず、また、ＬＥＤの発光色はＲＧＢの各色に限られない。例えば、シアン，マゼンタ，イエローの３色でもよいし、それ以外の色でもよい。しかしながら、ＲＧＢや、シアン，マゼンタ，イエローのような、３原色に相当する３色のＬＥＤを設ければ、当該３色のＬＥＤの個々の発光輝度を調節することにより所望輝度および所望色の光を生成することが可能である。なお、前記実施形態では、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂの色と、ＬＥＤの発光色とが、ＲＧＢで揃っていたが、揃える必要はない。

また、前記実施形態では、白色光導入部群３３２に１つの白色光源ユニット３１を接続している状態について説明したが、白色光導入部群３３２から白色光源ユニット３１を取り外して、他の光源ユニット（白色光を発生するものに限られない）を接続し、当該他の光源ユニットにおいて発生される光をフィルタリングユニット３３によってフィルタリングすることもできる。このように、白色光導入部群３３２には各種の光源ユニットを着脱することができる。同様に、色光導入部群３３３にも各種の光源ユニット（色光を発生するものに限られない）を着脱することができる。これにより、フィルタリングユニット３３の汎用性を高めることができる。

また、前記実施形態では、フィルタ切替機構３３６を光導出部群３３４の前に配置し、白色光導入部群３３２と光導出部群３３４とを結ぶ光路上、および、色光導入部群３３３と光導出部群３３４とを結ぶ光路上、の２つの光路上にフィルタ切替機構３３６が配置されるようになっていたが、カラーフィルタ３３６Ｒ，３３６Ｇ，３３６Ｂによって白色光のフィルタリングを行う前記実施形態では、フィルタ切替機構３３６は、白色光導入部群３３２と光導出部群３３４とを結ぶ光路上にあればよく、色光導入部群３３３と光導出部群３３４とを結ぶ光路上にある必要はない。この限りにおいて、フィルタリングユニット３３内におけるフィルタ切替機構３３６の位置は変更可能である。

本発明は、光のフィルタリングに利用することができる。

本発明の実施形態に係る画像測定装置の構成を示す図である。 画像測定装置におけるフィルタリングユニットの構成を示す断面図である。 フィルタリングユニットにおけるフィルタ切替機構の構成を示す斜視図である。 画像測定装置におけるステージの方向から見た斜め照射部を示す図である。

符号の説明

１…画像測定装置（画像処理装置）
２…ステージ
３…照明装置
４…ＣＣＤカメラ
５…画像測定手段
３１…白色光源ユニット
３２…色光源ユニット
３３…フィルタリングユニット
３４…照射ユニット
３１１…白色光源
３２１…ＬＥＤユニット
３３２…白色光導入部群
３３３…色光導入部群
３３４…光導出部群
３３５…伝送光学系
３３６…フィルタ切替機構
３３５１，３３５２，３３５３…レンズ
３３５４…反射ミラー
３４２１…垂直落射照明ユニット
３４２２…斜め照明ユニット

Claims (5)

1. 光を導入可能な光導入部と、
   前記光導入部から導入された光を導出可能な光導出部と、
   互いに異なる複数のフィルタを有し、前記複数のフィルタおよび光透過部の何れかを前記光導入部と前記光導出部との間の光路上に切り替えて配置可能なフィルタ切替機構と、
   前記光導入部から導入された光を前記光導出部に伝送する伝送光学系と、
   前記光導入部に光を導入する光源であって、ハロゲンランプにより白色光を発生する白色光源、および、ＬＥＤにより色光を発生する色光源、を含む光源と、
   前記光導出部から導出された光を照明対象に照射する照射部と、
   を備えた照明装置であって、
   前記フィルタは、前記白色光から所定色の成分を抽出可能なカラーフィルタとして構成され、
   前記光導入部は、前記白色光を導入可能な白色光導入部と、少なくとも前記カラーフィルタの抽出色と同色の光を導入可能な色光導入部と、で構成され、
   前記伝送光学系は、前記白色光導入部によって導入される光、および、前記色光導入部によって導入される光、を切り替えて前記光導出部に伝送可能な光切替機構を有することを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記伝送光学系は、
   前記光導入部から焦点距離分隔たって配置され、当該光導入部から導入された光を受けて伝送する第１レンズと、
   前記光導出部から焦点距離分隔たって配置され、前記第１レンズから伝送された光を受けて当該光導出部に伝送する第２レンズと、
   を備えることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置において、
   複数の前記光導入部と、
   当該複数の光導入部に対応する複数の前記光導出部と、
   が設けられることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の照明装置において、
   当該照明装置は、複数の照明方式によって照明対象を照明可能であり、
   前記光源，前記光導入部，前記光導出部，前記照射部は、それぞれ前記各照明方式ごとに複数設けられる、
   ことを特徴とする照明装置。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の照明装置と、
   前記照明装置によって照明された照明対象を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得される画像データに基づいて所定の画像処理を行う画像処理手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。

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