JPH031194Y2 - - Google Patents

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JPH031194Y2
JPH031194Y2 JP14948784U JP14948784U JPH031194Y2 JP H031194 Y2 JPH031194 Y2 JP H031194Y2 JP 14948784 U JP14948784 U JP 14948784U JP 14948784 U JP14948784 U JP 14948784U JP H031194 Y2 JPH031194 Y2 JP H031194Y2
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light
light source
illumination
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beam splitter
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は、例えば産業用知能ロボツトへの適
用に好適な視覚センサーの照明装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a visual sensor illumination device suitable for application to, for example, industrial intelligent robots.

(従来の技術) この種の照明装置の一例として、実公昭58−
50322号公報に記載された装置がある。これは、
第6図に示すように、光源1からの光を集光レン
ス2により集光した後、第1のハーフミラー6a
により反射光と透過光に二分割して、そのうちの
反射光により被写体であるワーク3を斜め方向か
ら照射するとともに、透過光をさらに第2のハー
フミラー6bにより二分割して、その反射光によ
りワーク3を垂直方向から照明するようになつて
いる。ワーク3からの反射光は、第2のハーフミ
ラー6bを通つて撮像装置であるカメラ4に入射
し、視覚認識が行なわれる。この装置は、ワーク
3への斜め方向および垂直方向の両方からの照明
と単一の方向からの照明とを切り換えることがで
きるようになつているので、照明装置としての用
途を拡大できる利点がある。
(Prior art) As an example of this type of lighting device,
There is a device described in Publication No. 50322. this is,
As shown in FIG. 6, after the light from the light source 1 is focused by the condensing lens 2, the first half mirror 6a
The reflected light is divided into two by the reflected light and the transmitted light, and the reflected light irradiates the workpiece 3, which is the subject, from an oblique direction.The transmitted light is further divided into two by the second half mirror 6b, and the reflected light The workpiece 3 is illuminated from the vertical direction. The reflected light from the workpiece 3 passes through the second half mirror 6b and enters the camera 4, which is an imaging device, where visual recognition is performed. This device can switch between illumination of the workpiece 3 from both diagonal and vertical directions and illumination from a single direction, so it has the advantage of being able to expand its uses as a lighting device. .

(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、上記従来装置において、斜め方
向および垂直方向の同時照明を行なう場合、光源
1からの光が二つのハーフミラー6a,6bを通
過するため、ワーク3に対する照明光量とカメラ
4に入射する光量とが、ともに低下してしまう問
題点がある。例えば、光源1からの光の光量をL
とすると、概算的にいうと、斜向照明部では、第
1ハーフミラー6aにより1/2Lになつた反射光
がワーク3を照明し、ワーク3からの反射光は、
第2ハーフミラー6bを透過してカメラ4に入射
するので、カメラ4に達する光量は1/4Lになる。
一方の垂直照明部では、第1ハーフミラー6bに
より1/2Lになつた透過光が第2ハーフミラー6
bによりさらに二分割されて1/4Lの光量でワー
ク3を照明し、ワーク3からの反射光は、第2ハ
ーフミラー6bによりさらに二分割されて1/8L
の光量でカメラ4に達する。したがつて全体の光
量は、ワーク照明光量が1/2L+1/4L=3/4Lと
なり、カメラ入射光量は1/4L+1/8L=3/8Lに
なる。
(Problems to be solved by the invention) However, in the above-mentioned conventional apparatus, when performing simultaneous illumination in an oblique direction and a vertical direction, the light from the light source 1 passes through the two half mirrors 6a and 6b. There is a problem that both the amount of illumination light and the amount of light incident on the camera 4 decrease. For example, the amount of light from light source 1 is L
Roughly speaking, in the oblique illumination section, the reflected light reduced to 1/2L by the first half mirror 6a illuminates the workpiece 3, and the reflected light from the workpiece 3 is as follows.
Since the light passes through the second half mirror 6b and enters the camera 4, the amount of light reaching the camera 4 becomes 1/4L.
In one vertical illumination section, the transmitted light reduced to 1/2L by the first half mirror 6b is transmitted to the second half mirror 6b.
The light reflected from the workpiece 3 is further divided into two parts by the second half mirror 6b to illuminate the workpiece 3 with a light intensity of 1/4L, and the light reflected from the workpiece 3 is further divided into two parts by the second half mirror 6b to illuminate the workpiece 3 with a light intensity of 1/4L.
The amount of light reaches camera 4. Therefore, the total amount of light for illuminating the workpiece is 1/2L+1/4L=3/4L, and the amount of light incident on the camera is 1/4L+1/8L=3/8L.

このような光量損失を補うためには、光源1と
して出力の大きいものを使用すればよいが、装置
が大型になるとともに消費電力も多くなり発熱の
問題も生じる。
In order to compensate for such a loss in light quantity, it is sufficient to use a light source 1 with a large output, but as the device becomes larger, power consumption also increases, and the problem of heat generation occurs.

(問題点を解決するための手段) この考案による照明装置は、上記問題点を解決
するために、被写体と被写体像が結像される撮像
面とを結ぶ撮像光軸上に配置されたビームスプリ
ツターと、このビームスプリツター上で撮像光軸
と直交する光源光軸上に配置された照明光源と、
光源光軸上のビームスプリツターを介して照明光
源とは反対側に配置されて照明光源のビームスプ
リツターを透過した透過光を被写体に照射する照
明手段とを備えている。この照明手段は、全反射
ミラーまたは光フアイバー等である。
(Means for solving the problem) In order to solve the above problem, the illumination device according to this invention has a beam splitter arranged on the imaging optical axis connecting the subject and the imaging plane on which the subject image is formed. an illumination light source disposed on the beam splitter on a light source optical axis orthogonal to the imaging optical axis;
The illumination means is disposed on the opposite side of the illumination light source via the beam splitter on the light source optical axis and irradiates the subject with transmitted light that has passed through the beam splitter of the illumination light source. This illumination means is a total reflection mirror, an optical fiber, or the like.

(作用) 照明光源からの光は、垂直照明部においては、
ビームスプリツターにより二分割されて被写体を
照明した後、被写体からの反射光は、同じビーム
スプリツターに二分割されて通り撮像面に入射す
る。したがつて上記例と同様に計算すると、被写
体照明光量は1/2L、撮像面入射光量は1/4Lにな
る。一方、斜向照明部においては、ビームスプリ
ツターにより二分割されて透過した光が全反射ミ
ラーのような照明手段を通して被写体を照明する
ので、その照明光量は1/2Lであり、被写体から
の反射光は、同じビームスプリツターを通つて二
分割されて撮像面に入るので、その入射光量は1/
4Lである。したがつて装置全体の合計の光量は、
被写体照明光量が1/2L+1/2L=Lになり、撮像
面入射光量は1/4L+1/4L=1/2Lになり、それ
ぞれ従来装置の3/4L,3/8Lに対し光量損失が著
しく改善される。
(Function) In the vertical lighting section, the light from the illumination light source is
After being split into two by a beam splitter and illuminating the subject, the reflected light from the subject is split into two by the same beam splitter and enters the imaging plane. Therefore, when calculated in the same manner as in the above example, the amount of illumination light for the object is 1/2L, and the amount of light incident on the imaging surface is 1/4L. On the other hand, in the oblique illumination section, the light that is split into two by the beam splitter and transmitted illuminates the subject through illumination means such as a total reflection mirror, so the amount of illumination light is 1/2L, and the light reflected from the subject is Since the light passes through the same beam splitter and enters the imaging plane after being split into two, the amount of incident light is 1/2.
It is 4L. Therefore, the total light amount of the entire device is
The amount of illumination light for the object becomes 1/2L + 1/2L = L, and the amount of light incident on the imaging surface becomes 1/4L + 1/4L = 1/2L, which significantly improves light loss compared to 3/4L and 3/8L of conventional devices, respectively. Ru.

(実施例) 第1図には、この考案の一実施例が示されてい
る。照明光源11は、外周に放熱板を有するラン
プホルダー12内に保持され、ランプホルダー1
2は、拡散板13およびコンデンサーレンズ14
を固着した光源用マウント15の右側側部外周に
ねじ結合される。光源用マウント15の上部内周
には、CCDのような固体撮像素子16を有する
固体カメラ17がねじ結合され、その下部には鏡
筒18が固着されている。スペース的条件等に合
わせて必要がある場合には、ランプホルダー12
と固体カメラ17とを互いの位置を交換して取り
付けられるようにしておくとよい。鏡筒18の下
部には、ねじ式シフト機構を構成する内筒19お
よびねじ式スペーサ20を介して対物レンズ21
が取り付けられており、被写体であるワーク面2
2に対するピント合わせができるようになつてい
る。撮像素子16の撮像面の中心と対物レンズ2
1の中心を結ぶ撮像光軸P1と、光源11の中心
とコンデンサーレンズ14の中心とを結ぶ光源光
軸P2とは互いに直交し、この直交点にそれぞれ
の光軸P1,P2に対し45゜の傾きを持つて、ビ
ームスプリツターであるハーフミラー23が光源
用マウント15内に接着固定されている。光源用
マウント15の左側側部には、ランプホルダー1
2に対する位置に別の鏡筒24が固着されてい
る。この鏡筒24は、底部24aを有し、この底
部24a内側に斜めに配置された全反射ミラー2
5と、その下側に斜めに固着されたフード26内
にねじ式スペーサ27を介して取り付けられた集
光レンズ28とを備えている。光源光軸P2は、
全反射ミラー25により折り曲げられて、ワーク
面22上で撮像光軸P1に一致する。
(Example) FIG. 1 shows an example of this invention. The illumination light source 11 is held in a lamp holder 12 having a heat sink on the outer periphery.
2 is a diffuser plate 13 and a condenser lens 14;
The light source mount 15 is screwed to the outer periphery of the right side of the light source mount 15 to which the light source mount 15 is fixed. A solid-state camera 17 having a solid-state imaging device 16 such as a CCD is screwed to the upper inner periphery of the light source mount 15, and a lens barrel 18 is fixed to the lower part thereof. If necessary due to space conditions, etc., the lamp holder 12 may be installed.
It is preferable that the solid-state camera 17 and the solid-state camera 17 can be attached by exchanging their positions. An objective lens 21 is attached to the lower part of the lens barrel 18 via an inner tube 19 and a screw spacer 20 that constitute a screw shift mechanism.
is attached, and the work surface 2, which is the subject
It is now possible to focus on 2. The center of the imaging surface of the image sensor 16 and the objective lens 2
1 and the light source optical axis P2 that connects the center of the light source 11 and the center of the condenser lens 14 are orthogonal to each other. A half mirror 23 serving as a beam splitter is adhesively fixed in the light source mount 15 with an inclination. A lamp holder 1 is installed on the left side of the light source mount 15.
Another lens barrel 24 is fixed at a position relative to 2. This lens barrel 24 has a bottom portion 24a, and a total reflection mirror 2 is disposed obliquely inside the bottom portion 24a.
5, and a condenser lens 28 attached via a screw-type spacer 27 in a hood 26 obliquely fixed to the lower side of the hood 26. The light source optical axis P2 is
It is bent by the total reflection mirror 25 and coincides with the imaging optical axis P1 on the work surface 22.

光源11から出た光は、拡散板13により拡散
されて強度むらが補正された後、コンデンサーレ
ンズ14により平行光化され、一部はハーフミラ
ー23により反射されて対物レンズ21を通つて
ワーク面22を照射する。他の一部はハーフミラ
ー23を透過して全反射ミラー25により反射さ
れ、集光レンズ28を通つてワーク面22を照射
する。したがつて、ワーク面22では光源11か
らの光量の100%が照射されることになり、ここ
からの反射光は、ハーフミラー23を1回通つて
撮像素子16に達するので、撮像面での入射光量
はその半分の50%になる。
The light emitted from the light source 11 is diffused by the diffuser plate 13 to correct intensity unevenness, and then converted into parallel light by the condenser lens 14. A part of the light is reflected by the half mirror 23 and passes through the objective lens 21 onto the work surface. 22. The other part passes through the half mirror 23, is reflected by the total reflection mirror 25, and passes through the condensing lens 28 to illuminate the work surface 22. Therefore, the work surface 22 is irradiated with 100% of the light amount from the light source 11, and the reflected light from here passes through the half mirror 23 once and reaches the image pickup device 16, so that the light on the image pickup surface is The amount of incident light will be half that amount, 50%.

第2図には、この考案の別の実施例が示されて
いる。これは、鏡筒24の長さを可変にすること
により、ワーク面22上の撮像光軸P1と光源光
軸P2とがなく角度Θを変えようとするものであ
る。被写体であるワーク面22の種類によつて
は、斜め照明が適さない場合がある。例えばプリ
ントパターンへの照明の場合は斜め照明は不適当
であり、表面の粗さの測定や傷や凸起の検出等の
場合には斜め照明が好適である。また鏡筒24が
長いために他の部材と干渉することになる場合に
も、鏡筒24を短くして使用することは好適であ
る。
FIG. 2 shows another embodiment of this invention. This is intended to change the angle Θ by making the length of the lens barrel 24 variable so that there is no difference between the imaging optical axis P1 on the work surface 22 and the light source optical axis P2. Depending on the type of work surface 22 that is the subject, oblique illumination may not be suitable. For example, oblique illumination is inappropriate for illuminating a printed pattern, but oblique illumination is suitable for measuring surface roughness, detecting scratches and protrusions, and the like. Further, even when the lens barrel 24 is long and will interfere with other members, it is preferable to shorten the lens barrel 24 and use it.

鏡筒24の長さを可変にするための機構は、例
えば第3図に示すように、鏡筒24を外筒241
および内筒242に分割して互いに嵌合させ、内
筒242に設けたラツク243に、外筒241に
設けたピニオンを噛み合わせ、ピニオンをつまみ
244により外部から回転できるように構成す
る。
A mechanism for making the length of the lens barrel 24 variable is, for example, as shown in FIG.
and an inner cylinder 242, which are fitted together, and a pinion provided on the outer cylinder 241 is engaged with a rack 243 provided on the inner cylinder 242, so that the pinion can be rotated from the outside by a knob 244.

鏡筒24の長さが変わると、全反射ミラー25
により先の光軸P2の方向が変わるので、これを
ワーク面22上で光軸P1に一致させるための機
構が必要になり、第4図にその一例が示されてい
る。全反射ミラー25は、その下端部がピン25
1により鏡筒24の底部24aに枢着され、その
上端部が鏡筒24との間に設けられた引張コイル
ばね252により上方に引張られている。そして
鏡筒24から垂下して設けられた調整ねじ253
の下端部をミラー25の裏面に当接させ、ねじ2
53を回してこれを上下させることにより、角度
αを変えられるようになつている。
When the length of the lens barrel 24 changes, the total reflection mirror 25
Since the direction of the optical axis P2 changes due to this, a mechanism is required to align this with the optical axis P1 on the work surface 22, an example of which is shown in FIG. The total reflection mirror 25 has a pin 25 at its lower end.
1 to the bottom 24a of the lens barrel 24, and its upper end is pulled upward by a tension coil spring 252 provided between the lens barrel 24 and the lens barrel 24. An adjustment screw 253 is provided hanging from the lens barrel 24.
Touch the lower end of the mirror 25 to the back side of the mirror 25, and screw 2
By turning 53 and moving it up and down, the angle α can be changed.

第5図に示すこの考案のさらに別の実施例にお
いては、上記実施例における鏡筒24、全反射ミ
ラー25、フード26、スペーサ27、集光レン
ズ28等の組立体の代りに、ライトガイド29内
に収容された集光性光フアイバー30が使用され
ている。この実施例においては、ライトガイド2
9によりハーフミラー23からの透過光の光路を
自由に変えられるので、装置内に障害物があつて
もこれを回避することができるとともに、ワーク
面22に対する照射角度Θを自由に変えることが
できるので、さらに好都合である。
In yet another embodiment of this invention shown in FIG. 5, a light guide 29 is used instead of the assembly of the lens barrel 24, total reflection mirror 25, hood 26, spacer 27, condensing lens 28, etc. in the above embodiment. A condensing optical fiber 30 housed within is used. In this embodiment, the light guide 2
9 allows the optical path of the transmitted light from the half mirror 23 to be changed freely, so even if there is an obstacle inside the device, it can be avoided, and the irradiation angle Θ with respect to the work surface 22 can be changed freely. Therefore, it is even more convenient.

(考案の効果) 以上のように、この考案による視覚センサーの
照明装置は、光源からの光を一つのビームスプリ
ツターにより二分割して被写体を斜め方向および
垂直方向から光量損失なしに同時照明することが
できるので明るく、また被写体から撮像面に導か
れる反射光も一つのビームスプリツターを通過す
るだけなので、撮像面に入射する光量の損失も50
%に抑えることができる。したがつて、照明光源
として比較的出力の小さいものが使用できるの
で、消費電力が少なく熱の発生の少ない小型の照
明装置を実現することができる。
(Effect of the invention) As described above, the vision sensor illumination device according to this invention divides the light from the light source into two by one beam splitter, and simultaneously illuminates the subject from both the diagonal direction and the vertical direction without loss of light intensity. Since the reflected light guided from the subject to the imaging surface only passes through one beam splitter, the loss in the amount of light incident on the imaging surface is reduced by 50%.
It can be suppressed to %. Therefore, since a light source with relatively low output can be used as the illumination light source, it is possible to realize a compact lighting device that consumes less power and generates less heat.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この考案の一実施例を示す断面図、
第2図は、この考案の別の実施例を示す断面図、
第3図は、第2図に示す実施例のA部の詳細を説
明するための斜視図、第4図は、第3図に示す内
筒の断面図、第5図は、この考案のさらに別の実
施例を示す断面図、第6図は、従来の照明装置の
一例を示す概略図である。 11……照明光源、12……ランプホルダー、
13……拡散板、14……コンデンサーレンズ、
15……光源用マウント、16……撮像素子、1
7……固体カメラ、18,24……鏡筒、21…
…対物レンズ、22……ワーク面、23……ハー
フミラー、25……全反射ミラー、28……集光
レンズ。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of this invention.
FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of this invention;
FIG. 3 is a perspective view for explaining the details of part A of the embodiment shown in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view of the inner cylinder shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 6, a sectional view showing another embodiment, is a schematic diagram showing an example of a conventional lighting device. 11...Illumination light source, 12...Lamp holder,
13...Diffusion plate, 14...Condenser lens,
15...Light source mount, 16...Image sensor, 1
7...Solid camera, 18, 24... Lens barrel, 21...
...Objective lens, 22...Work surface, 23...Half mirror, 25...Total reflection mirror, 28...Condensing lens.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 被写体と前記被写体像が結像される撮像面とを
結ぶ撮像光軸上に配置されたビームスプリツター
と、 前記ビームスプリツター上で前記撮像光軸と直
交する光源光軸上に配置された照明光源と、 前記光源光軸上の前記ビームスプリツターを介
して前記照明光源とは反対側に配置されて前記照
明光源の前記ビームスプリツターを透過した透過
光を前記被写体に照射する照明手段とを備えた視
覚センサーの照明装置。
[Claims for Utility Model Registration] A beam splitter disposed on an imaging optical axis connecting a subject and an imaging plane on which the subject image is formed, and a light source on the beam splitter that is perpendicular to the imaging optical axis. an illumination light source disposed on the optical axis; and a transmitted light transmitted through the beam splitter of the illumination light source disposed on the opposite side of the illumination light source through the beam splitter on the light source optical axis. A visual sensor illumination device comprising: illumination means for illuminating a subject;
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