JPH0452876A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本光明は１画像入力装置に関するものであり、例えば、
画像処理によるワークの正否や良否の判別等に利用可能
なものである。

（従来の技術） 例えば、画像処理装置では、ワークの画像信号を処理装
置に入力するための画像入力装置が必要である。画像入
力装置は、基本的にはワークの載置部と、この載置部に
載置されたワークの被検査面に対向配置したカメラ乃至
は結像光学系と、を有してなる。

しかるに、従来の画像入力装置は、ワーク載置部と照明
手段と画像入力手段とが個別に作られて個別に配置され
ているため、システム全体が大型化するという問題があ
り、これに伴って外部光による障害を受けやすいとか、
照明むらを生じやすいというような問題を生じ、これら
の問題をできるだけ解消するためには、光源を強化しな
ければならなかった。

そこで本出願人は、ワークの被撮像面の画像を取り込む
ための画像取り込み部を有するケースと、このケースに
取付けられワークの被撮像面の画像を入力する画像入力
手段と、上記ケース内の画像取り込み部と画像人力手段
との間に設置されワークの被撮像面を照明する照明手段
とを備えてなる画像入力装置に関して先に特許出願をし
た。特願平１−２２５１２１号がそれである。

上記出願にかかる画像入力装置によれば、システム全体
を小型にまとめることができ、外部光による障害を受け
にくく、照明むらもなく、シかも、光源を強化する必要
もない、というように優れた効果を奏する。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記のような優れた効果を奏する上記出願にか
かる画像入力装置にも、解決すべき課題が残されている
。それは、ワークの被撮像面の状態が平滑な光沢面であ
るかまたは乱反射面であるかによって、取り込まれる光
量が大きく変動し、均一な画像入力が難しくなることで
ある。これはワークの被撮像面に対する照明光源から発
せられる光の中心を通る軸（以下「照明光軸」という）
の入射角度が例えば１５°というように比較的小さいこ
とに起因している。

第１３図、第１４図は上記の問題点を説明している。第
１３図は、ワーク９の被撮像面の状態か平滑な光沢面９
１である場合を示しており、ワーク９の被撮像面に対し
照明光９３が入射角θａで入射すると、照明光９３は上
記光沢面９１て反射角θｂで反射される。このときの反
射光９４の反射角θｂは入射角θａと等しくなる。第１
４図は、ワーク９の被撮像面が乱反射面９２である場合
を示しており、ワーク９の被撮像面に対する照明光９３
の入射角θａに対して、反射光９５はあらゆる反射角度
であらゆる方向に向かう。従って、第１３図、第１４図
に示すように、被撮像面の法線上に画像入力手段として
のラインセンサ６を配置すると、被撮像面が光沢面であ
るか乱反射面であるかによってラインセンサ６への入射
光量が大きく異なり、正しい画像処理を行なうことがで
きない、このような事態は、例えば、ワーク９がコイン
の場合のように、新しいものと使い古されたものとで表
面の光沢が大きく異なるものなどにおいて生しる。

本発明は、上述の問題点を解消するためになされたもの
で、ワークの表面状態が光沢面であるか乱反射面である
かにかかわりなく、はぼ均一な光量を取り込むことがで
きるようにし、もって、ワークの表面状態にかかわりな
く正しい画像処理を行なうことができるようにした画像
処理装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ワークの被撮像面の画像を取り込む画像取り
込み部と、ワークの被撮像面の画像を入力する画像入力
手段と、画像取り込み部と画像入力手段との間に設置さ
れワークの被撮像面を照明する照明手段とを備えた画像
入力装置において、ワークの被撮像面に対する照明手段
からの照明光軸の角度が４０°以上５０°以下であるこ
とを特徴とする。

照明手段は、指向性光源とこの光源からの照明光を拡散
させる拡散板で構成することができる。

照明手段はまた。無指向性光源とこの光源からの光を集
めるシリンドリカルレンズで構成することができる。

（作用） 照明手段は、画像取り込み部にあるワークの被撮像面を
照明する。被撮像面の画像は画像入力手段によって撮像
され、画像処理装置等に入力される。被撮像面に対する
照明手段からの照明光軸の角度が４０’以下の場合は、
明視野に近くなって被撮像面の光沢部分の反射光を取り
込むことができず、凹凸の模様を浮き出させることがで
きない。

一方、上記照明光軸の角度が５０”以上になるとワーク
のエツジ部分が強調されてしまう。

照明手段を指向性光源と拡散板で構成すれば、被撮像面
を重点的に、かつ、照明範囲を均一に照明することがで
きる。

照明手段を無指向性光源とシリンドリカルレンズで構成
すれば、光源からあらゆる方向に均等に広がる照明光を
シリンドリカルレンズにより被撮像面に集中させること
ができ、被撮像面を重点的に、かつ、照明範囲を均一に
照明することかできる。

（実施例） 以下１図面を参照しながら本発明にかかる画像入力装置
の実施例について説明する。

第１図ないし第４図において、直方体状のケース１５の
内部には、同ケース１５の長手方向の一半部（第２図に
おいて左半部）であって幅方向両側に、照明手段１８．
１８が対をなして配置されている。照明手段１８．１８
は、それぞれ複数の光源４，４とその上方に配置された
拡散板２，２とを有してなる。光源４は、例えばＬＥＤ
などの適宜の発光素子でなり、複数の光源４が基板上に
列をなして、また、一方の光源４の列と他方の光源４の
列が相互に列方向にずらされて千鳥状に配列されている
。この実施例では、各光源４，４は照明光の出射部分が
凸レンズ状に形成されることにより指向性をもっており
、この指向性光源４゜４から上方に向かって出た照明光
はそれぞれ拡散板２，２で拡散される。各拡散板２，２
の上方にはミラー１０．１０か斜設されていて、光ｇ４
゜４から出たあと拡散板２，２で拡散された照明光をミ
ラー１０．１０が斜め上方に反射するようになっている
。

光源４を構成する発光素子の列数及び発光素子全体の数
は、後述のワークの大きさやその材質等によって適宜変
更してよい。光源４としては、ＬＥＤのほか、ハロゲン
ランプ、蛍光管、陰極線管などを用いてもよい。

一対の照明手段１８．１８からの照明光は拡散板２，２
により拡散され、ミラー１０．１０で反射されてケース
１５の天板１６に達するが、この天板１６には透明のカ
バーガラス１が固定されている。カバーがラス１は長方
形をなし、その長手方向をケース１５の長手方向に向け
て固定されている。また、カバーガラス１の上面は上記
天板１６の上面と一致するように、天板１６の窓孔にカ
バーガラス１が埋め込まれた状態で取付けられている。

天板１６の上記カバーガラス１を有してなる部分は画像
取り込み部１９となっていて、第１図に矢印で示すよう
に、ワーク９がカバーガラス１の上を同カバーガラス１
を幅方向に横切って搬送されるようになっている。ワー
ク９は、例えばコインやメダルなどであり、カバーガラ
ス１の上面と接するワーク９の下面が被撮像面９ａとな
っている。

上記各ミラー１０．１０を経てワーク９の被撮像面９ａ
に向かう照明光軸の上記被撮像面９ａに対する入射角度
θは、はぼ４５６程度になるように各ミラー１０．１０
の角度が設定されている。

上記一対の照明手段１８．１８の間にはミラー３がほぼ
４５°に斜設されている。ミラー３は細長い長方形に形
成されている。ミラー３はプリズムで構成してもよい。

ミラー３の斜設の向きは、上方からの光を第２図におい
て右方に反射する向きである。

ワーク９の被撮像面９ａからの反射光は、ミラー３で側
方に反射され、結像光学系５に至る。結像光学系５は、
ワーク９の被撮像面９ａの画像をラインセンサ６上に結
像させる。結像光学系５はピント調整部材によってピン
ト調整可能である。

ラインセンサ６はケース１５の長手方向の一半部であっ
て照明手段１８．１８の配置部とは反対側の半部に光軸
調整部材７を介して固定されている。

ラインセンサ６は、照明手段１８．１８によって照明さ
れたワーク９の被撮像面９ａの画像を、ワーク９の搬送
方向に対し直交する方向に１ラインごとに検出し、画像
信号として出力する。この画像信号は、画像処理装置等
に入力される。結像光学系５とラインセンサ６を含む部
分は画像入力手段２０を構成している。

以上のようにして、一つのケース１５内に、照明手段１
８．１８、画像取り込み部１９、画像入力手段２０が設
置されており、また、画像取り込み部１９と画像入力手
段２０との間に照明手段１８．１８が設置されている。

拡散板２，２とその上方の天板１６とで形成される空間
には、この空間の周囲を囲むようにして反射板１１，１
２，１１．１３が配置されている。

反射板１１．１１は各光源４，４の列に沿ってケ−ス】
−５の内壁面に固定されている。反射板１２゜１３は、
各光源４，４の列の両端部に適宜の部材。

例えば、ケース１５の内部を長手方向に部分する部材や
ケース１５の内壁面等に固定されている。

このように、拡散板２，２の上方の空間を囲むようにし
て反射板１１，１２，１．１．１３を配置することによ
り、拡散板２，２で拡散されて周囲に漏れようとする照
明光をカバーがラス１の方に向かって反射することがで
き、被撮像面９ａでの照度を約１ｏ％程度向上させるこ
とができる。また、各反射板１１，１２，１１．１３は
間接的な照明光源とみなすことができ、この間接的な照
明光源が周囲に配置されて被撮像面９ａに対してはあた
かもリング照明と同様の配置関係となっているため、上
記被撮像面９ａを照明むらのない均一な光量で照明する
ことができ、もって、画像人力部２０において被撮像面
９ａの凹凸あるいは模様を明確に取り込むことができる
。

なお、反射板１２．１３に代えて光源４と同し波長の光
源を配置し、その照明光を拡散板を介して被撮像面９ａ
に照射するようにすれば、リング照明の効果がさらに向
上する。

図示の実施例では、画像取り込み部１９と画像入力手段
２ｏとの間に照明手段１８．１８が設置されているため
、照明手段１８．１８に何らかの対策を施さないとすれ
ば、照明手段１８．１８の照明光が直接画像入力手段２
０に入射して画像を劣化させる恐れがある。そこで、各
光源４，４とミラー３との間に遮光板８，８を立て、光
源４゜４からの照明光が直接画像入力手段２０に入射す
ることのないようにしている。

ケース１５は各構成部材の総てを内装するものであり、
外乱光が画像信号に影響を及ぼすことのないように、外
乱光の遮蔽の役目もしている。

いま、光源４，４から照明光を出射させると、照明光は
拡散板２，２で拡散され、さらに、ミラー１０．１０で
反射されて画像取り込み部１９を均一に照明する。この
状態で、ワーク９を上記画像取り込み部１９上において
搬送すると、ワーク９の被撮像面９ａが上記照明光で照
明され、この照明光が被撮像面９ａて反射される。この
反射光はカバーガラス１を通り、ミラー３で側方に反射
され、結像光学系５によってラインセンサ６上に結像さ
れる。ラインセンサ６は上記反射光に応じワーク９の画
像信号として１ラインずつ出力する。

この画像信号は図示されない画像処理装置に入力され、
ワークの正否や良否の判別等所定の画像処理に供される
。

光源４，４の発光量は、ラインセンサ６の出力レベルに
応じて制御することが望ましい。また。

ワーク９の材質により被撮像面９ａの反射率が異なる場
合にも同様にして光ｇ４，４の発光量を制御することが
望ましい。従って、光源４，４は光量を調整できるもの
であることが望ましい。

このように、上記実施例によれば、画像取り込み部１９
と画像入力手段２ｏと照明手段１８とを一つのケース１
５内に一体化して設置することにより極めて小型化した
画像入力装置において、ワーク９の被撮像面９ａに対す
る上記照明手段１８からの照明光軸の角度がほぼ４５°
となるようにミラー１０の斜設角度を設定したため、照
明にむらのないソフトな暗視野照明が得られ、ワーク９
の被撮像面９ａの凹凸や模様を明確に浮き上がらせて、
その画像信号を画像入力手段２０によって的確に得るこ
とができる。

なお、被撮像面９ａに対する照明手段１８からの照明光
軸の入射角度は、４０°以上５０’以下であれば所期の
効果を得ることができ、好ましくは４５°程度とする。

上記入射角度が４０°以下であれば、明視野に近くなっ
て被撮像面の光沢部分の反射光を取り込むことができず
、凹凸の模様を浮き出させることができない。一方、上
記入射角度が５０°以上になると、ワークのエツジ部分
が強調されてしまう。何れにしても、上記の角度範囲を
はずれると、画像信号を的確にとらえることができず、
正確な画像処理を行なうことができなくなる。

以上説明した実施例では、照明手段が指向性光源と拡散
板の組合せであったが、無指向性光源とこの光源からの
照明光を集めるシリンドリ力ルレンズを組み合わせたも
のでもよい。第５図はその例を示すもので、照明手段４
０は、出射部が平坦で集光機能のない無指向性のＬＥＤ
等の光源４１と、この光源４１の出射端に配置されたシ
リンドリカルレンズ４２とを有してなる。

無指向性の光源４１からは照明光があらゆる方向に向か
って出射するが、この無指向性の照明光をシリンドリカ
ルレンズ４２が一方向にのみ集光する。集光方向は、ワ
ーク９の被撮像面９ａの長手方向に直交する方向である
。集光された照明光は斜設ミラー１ｏで反射されて上記
被撮像面９ａに同被撮像面９ａの長手方向に線状に照射
される。

光源４１は無指向性であるため、光源４１と被撮像面９
ａとの間に拡散板を配置する必要はない。

その他の構成は前述の実施例と同じであり、ミラー１０
で反射されて被撮像面９ａに向かう照明光軸の被撮像面
９ａに対する入射角度θも、４０゜以上５０°以下の範
囲内に設定される。作用効果も前述の実施例と同じであ
る。

照明手段と被撮像面との間にミラーを配置する場合、第
６図に符号２５で示すミラーのように、反射面を凹面に
してもよい。このミラー２５の凹面は、第５図の例にお
けるシリンドリカルレンズ４２の機能と同様に、照明手
段１８からの照明光をワーク９の被撮像面９ａの長手方
向に直交する方向に集光する機能をもたせである。また
、ミラー２５による反射光の中心軸の被撮像面９ａに対
する入射角θ１も、前記実施例と同様に、４０’以上５
０°以下の範囲内に設定されている。この実施例では、
光源４は指向性の光源であるため、拡散板２を用いてい
る。この実施例も、前述の実施例と同様の作用効果を奏
する。

照明光を被撮像面に導くためのミラーに光の拡散機能を
もたせれば、光源が指向性のものであっても拡散板を用
いる必要はない。第７図ないし第１２図に示す実施例は
その例である。

第７図ないし第９図において、指向性の光源４の上方に
は、多数の凸条と凹条でなる屋根型の反射面３１を有す
るミラー３０が斜設されている。

ミラー３０の斜設角度は、光源４からの照明光を反射し
て被撮像面９ａに導くに当り、照明光軸の被撮像面９ａ
に対する入射角が４０’以上５０゜以下の範囲になるよ
うな角度である。また、上記屋根型の反射面３１は、反
射面相互で形成される稜線の方向が上下方向に向くよう
に配置されている。第９図は、ミラー３０の構造の例を
示すもので、適宜の支持体の一面側に波形の傾斜面を形
成し、この波形の傾斜面にアルミ蒸着３２等を施してこ
れを反射面３１としている。上記光源４とミラー３０と
で照明手段５０を構成している。

第７図ないし第９図に示す実施例によれば、ミラー３０
の多数の屋根型の反射面３１が一方向への一種の乱反射
面を構成しており、この反射面３１で反射された照明光
は、第８図に鎖線の枠３３で示すように、反射面３１に
入射した照明光軸に対して直角な方向に広がる。従って
、上記反射面３１で反射された照明光によるワーク９の
照明範囲は、第１０図に鎖線９０で示すように、ワーク
９を横切る線状の照明範囲となる。そして、上記のよう
に、反射面３１は一種の乱反射面となっているため、反
射面３１で反射された照明光は均一な照明光となり、よ
って、照明手段に拡散板を用いる必要はない。ワーク９
は上記線状の照明範囲に対して直交する方向に搬送され
、その被撮像面９ａの画像が取り込まれる。

上記実施例におけるミラー３０に代えて、第１１図、第
１２図に示すようなミラー４５を用いてもよい。このミ
ラー４５は、多数の球面でなる反射面４６を有してなる
。ミラー４５は、適宜の支持体の一面側に多数の球面で
なる突起を形成し、この球面でなる突起の表面にアルミ
蒸着４７等を施してこれを反射面４６としている。

上記ミラー４５は、その多数の球面でなる反射面４６が
入射光をあらゆる方向に反射する乱反射ミラーとしての
機能を有する。そこで、例えば第１図ないし第４図に示
した実施例における照明手段１８の上方にミラー４５を
斜設すると共に、ミラー４５により反射される照明光の
中心軸の被撮像面９ａに対する入射角が４０’以上５０
°以下となるようにミラー４５の斜設角度を設定すれば
、拡散板を用いることなく均一な照明光を得ることかで
きる。

なお、画像入力手段には、図示の実施例におけるライン
センサ６に代えて、２次元の画像信号を入力することか
できるイメージセンサを用いてもよい。

また、図示の実施例では、ワークの被撮像面に対する照
明手段からの照明光軸の角度が所定の角度になるように
、照明手段の上方にミラーを配置していたか、各部材の
配置関係や寸法関係によっては、照明手段を構成する光
源自体を斜設するなどの手段により、光源から出射する
照明光自体が被撮像面に対して所定の角度で照射される
ようにすれば、必ずしもミラーを用いる必要はない。

（発明の効果） 本発明によれば、画像取り込み部と画像入力手段と照明
手段とを有する画像入力装置において、ワークの被撮像
面に対する上記照明手段からの照明光軸の角度が４０°
以上５０’以下となるように設定したため、照明にむら
のないソフトな暗視野照明が得られ、ワークの被撮像面
の凹凸や模様を明確に浮き上がらせて、その画像信号を
画像入力手段によって的確に得ることができる。画像入
力装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる画像入力装置の実施例を示す外
観平面図、第２図は同上実施例の断面正面図、第３図は
同上実施例の断面平面図、第４図は同上実施例の断面側
面図、第５図は本発明にかかる画像入力装置の別の実施
例を示す断面側面図、第６図は本発明に適用可能なミラ
ーの変形例を説明するための側面図、第７図は本発明に
適用可能なミラーのさらに別の変形例を説明するための
側面図、第８図は同上斜視図、第９図は同上ミラーの断
面平面図、第１０図は同上ミラーを用いた場合の被撮像
面における照明範囲をワークの例と共に示す平面図、第
１１図は本発明に適用可能なミラーのさらに別の変形例
を示す正面図、第１２図は同上ミラーの断面平面図、第
１３図は被撮像面が光沢面である場合の反射の様子を示
す側面図、第１４図は被撮像面が乱反射面である場合の
反射の様子を示す側面図である。 ２・・・拡散板、　９・・・ワーク、　９ａ・・・被撮
像面、　１８・・・照明手段５　１９・・・画像取り込
み部、　２０・・画像入力手段、　４ｏ・・照明手段、
４１・・・無指向性光源、　４２・シリントリ力ルレン
ス、　５０・・・照明手段。 弔 図 第２図 第 図 旧 第 図 第 図 第 図 弔 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワークの被撮像面の画像を取り込む画像取り込み部
   と、ワークの被撮像面の画像を入力する画像入力手段と
   、上記画像取り込み部と画像入力手段との間に設置され
   ワークの被撮像面を照明する照明手段とを備えてなる画
   像入力装置において、ワークの被撮像面に対する上記照
   明手段からの照明光軸の角度が４０°以上５０°以下で
   あることを特徴とする画像入力装置。 ２、照明手段は、指向性光源とこの光源からの照明光を
   拡散させる拡散板を有してなる請求項１記載の画像入力
   装置。 ３、照明手段は、無指向性光源とこの光源からの光を集
   めるシリンドリカルレンズを有してなる請求項１記載の
   画像入力装置。