JPH05145833A - 撮像用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 外光などによる照度の変動を補償して照明動
作品質が向上され、かつ使用効率が格段に向上された撮
像用照明装置を提供することである。 ［構成］ 光源装置１１に内蔵されるランプからの光
は、光ファイバ１２およびリング状光ファイバ１３を介
してワ−ク３に照射される。ワ−ク３の撮像位置４付近
には、照度検出センサ１４が配置され、検出された照度
に対応する照度信号は光源装置１１に入力され、光源装
置１１に内蔵されるスイッチング電源回路１８によっ
て、ワ−ク３上の照度が一定となるように前記ランプへ
の駆動電圧が調整される。この駆動電圧が予め定める基
準電圧を上回ると、前記ランプのランプ切れが間近であ
ると見做し、光源装置１１に配置されているブザ−１５
および交換時期報知ランプ１６を駆動して、ランプの交
換時期が到達したことを外部に報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば工場などにおけ
る生産ラインあるいは検査ラインなどにおいいて搬送さ
れる製品を撮像して画像認識を行う場合などに用いられ
る撮像用照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、工場の生産ラインや検査ライ
ンなどでは、供給される部品や生産された製品の検査な
どのために、搬送される製品などをＣＣＤ（電荷結合素
子）撮像装置などで撮像して画像処理を行い、製品の形
状認識などを行っている。このような画像処理用の照明
装置の光源としてキセノンランプ、ハロゲンランプある
いは高周波蛍光灯などが用いられている。キセノンラン
プは高速で移動する対象物の像を静止画として得るため
のいわゆるフラッシュ光の光源として用いられる。ハロ
ゲンランプや高周波蛍光灯は、前記撮像装置の視野が暗
い場合や撮像場所が室内など、カメラ感度に対して撮像
のための光量が不足する場合などに用いられる。

【０００３】前記画像処理を適正に行うためには、この
ような照明装置による光源からの光の光量が安定してい
ることが必要であり、光量の安定化のために一般にスイ
ッチング電源を使用し、光源の点灯のための電源電圧を
安定化し、商用交流電源の入力電圧の変動あるいは出力
負荷電圧の変動に対して、点灯のための、電源電圧を一
定に保持するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来例では、前記入力電圧や出力負荷電圧の変動に対
して対処しているものの、たとえば昼夜の外光の照度の
変化やランプの劣化による光源の照度の変化に対して対
応できず、画像処理が濃淡デ−タや２値化デ−タを扱う
場合に、入力画像の照度が変動することにより対象物か
らの反射光を適正にデ−タ化できなくなる。

【０００５】また、ランプ寿命は一般に、１００〜３６
００時間であるが、寿命によるランプの交換方法は一定
の使用期間経過後、自動的に交換する方法が採用される
場合があるが、実際には、このランプ寿命については、
個々のランプでばらつきがあり、この方法で交換された
ランプはほとんどの場合、使用寿命に到達していないこ
とが多い。したがってこのような交換方法では不経済で
あり、実際に光源のランプが切れた時点で交換する方法
も多く採用されている。しかしながらこのような方法で
も、ランプが切れる時期に近くなるとランプの照度が低
下し、多きな駆動電力を供給する必要があり、エネルギ
−消費量が大きくなるという課題を生じる。またランプ
切れが近付くと照度が低下するので、画像処理演算にエ
ラ−が生じやすいという課題がある。

【０００６】本発明の目的は、上述の技術的課題を解決
し、外光などによる照度の変動を補償して照明動作品質
が向上され、かつ使用効率が格段に向上された撮像用照
明装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、対象物を撮像
する撮像手段と、撮像位置の対象物に光を照射する光源
と、撮像位置付近に配置され、撮像位置付近の照度を検
出し、照度に対応する照度信号を出力する照度検出手段
と、照度検出手段の出力に応答し、前記撮像位置におけ
る照度が予め定める照度となるように光源に駆動電力を
供給して光源からの照射光量を調整する処理手段とを含
むことを特徴とする撮像用照明装置である。

【０００８】また本発明は、前記処理手段は、光源に供
給される駆動電力レベルを、予め定める基準電力レベル
と比較し、駆動電力レベルが大きいときには光源の疲労
を報知する報知信号を出力することを特徴とする撮像用
照明装置である。

【０００９】

【作 用】本発明に従えば、対象物を撮像手段で撮像す
るに際して、光源によって撮像位置の対象物に光を照射
する。撮像位置付近には、照度検出手段が配置され、撮
像位置付近の照度を検出し、照度に対応する照度信号を
出力する。処理手段は、照度検出手段の出力に応答し
て、前記撮像位置における照度が予め定める基準照度と
なるように、光源に駆動電力を供給して光源からの照射
光量を調整する。

【００１０】したがって前記撮像位置付近が光源以外の
外光によって、たとえば昼夜などで照度が変化する場合
や、光源の経時変化によって同一駆動電力では照度が漸
減する場合などに対応して、処理手段は前記撮像位置付
近の照度が予め定める基準照度となるように、光源に駆
動電力を供給して光源からの照射光量を調整する。

【００１１】これにより、光源に供給される駆動電力の
電源側の電圧変動を補償できるに止まらず、前述した外
光による照度の変動や、光源の経時変化による照度の変
動も併せて補償することができ、照明動作品質を格段に
向上することができる。

【００１２】また本発明によれば、前記処理手段は、光
源に供給される駆動電力レベルを予め定める基準電力レ
ベルと比較し、駆動電力レベルが大きいときには、光源
の前記経時変化による疲労が所定程度以上に到達したと
見做して報知信号を出力する。これにより、光源の交換
時期が各光源の特性に応じて適正に報知されることにな
り、効率的な使用を図ることができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例の撮像用照明装置
（以下、照明装置と略す）１の構成を示す系統図であ
る。本実施例は、たとえば工場の生産ラインや検査ライ
ンにおいて、製品などの形状認識などを画像処理技術に
よって行う場合である。コンベアライン２上には所定形
状に製造された製品などの複数のワ−ク３が乗載され搬
送される。コンベアライン２の撮像位置４付近には、ワ
−ク位置検出センサ５が備えられ、検出出力は後述する
ような構成を有する画像処理装置６に入力される。

【００１４】一方、コンベアライン２の前記撮像位置４
の上方には、ワ−ク３をワ−ク位置検出センサ５のワ−
ク検出タイミングと同期して、撮像するＣＣＤ（電荷結
合素子）カメラなどの撮像装置７が配置され、得られた
画像信号は前記画像処理装置６に入力される。画像処理
装置６は撮像装置７からの画像信号に対して、輪郭抽出
などの画像処理を行い、処理結果に対して評価判定処理
を行い、撮像位置４のワ−ク３が例として設計どうりの
適正な形状であるか否かを判断し、適正報知部８および
不適正報知部９を備える表示装置１０において、前記報
知部８，９のいずれかを点灯するなどの制御を行う。

【００１５】前記撮像装置７の先端部付近には、光源装
置１１内のたとえばハロゲンランプの光を光ファイバ１
２を介して導入するリング状光ファイバ１３が配置さ
れ、このリング状光ファイバ１３からの光が前記撮像位
置４におけるワ−ク３を照射する。

【００１６】前記撮像位置４付近には、撮像位置４付近
の前記リング状光ファイバ１３からの照明光や周辺の外
光などを含んで撮像位置４付近の照度を検出する照度検
出センサ１４が配置され、照度に対応した照度信号を、
前記光源装置１１に出力する。光源装置１１は後述する
ような構成を有し、照度信号に対応してワ−ク３付近の
照度が一定となるように、リング状光ファイバ１３から
の照射光量、すなわち光源装置１１内の前記ハロゲンラ
ンプが発生する光量を調整する。また光源装置１１は、
内蔵されている前記ハロゲンランプの経時変化による劣
化状態を後述するように判定し、このランプの交換時期
を光源装置１１に備えられるブザ−１５の鳴動動作、お
よび交換時期報知ランプ１６の点灯動作などにより外部
に報知する。

【００１７】図２は前記光源装置１１に関連する構成を
示すブロック図である。光源装置１１の商用電源入力部
１７に、外部から商用交流電源が供給され、後述するよ
うな構成を有するスイッチング電源回路１８に電源を供
給する。このスイッチング電源回路１８には、前述した
ハロゲンランプなどの照明用光源１９が接続され、その
光出力が図１に示す光ファイバイ１２を介してリング状
光ファイバ１３に供給される。

【００１８】一方、前記照度検出センサ１４は、たとえ
ば光学系などからなる検出部２０と、検出部２０で検出
された光を光量に対応したレベルの電気信号に変換する
光電変換器２１とを含んで構成され、その出力である照
度信号Ｓ１は光源装置１１に備えられるフィ−ドバック
回路２２を介して、前記スイッチング電源回路１８に入
力する。一方、スイッチング電源回路１８の出力は、基
準電圧設定部２３からの出力と共に比較器２４に入力さ
れ、スイッチング電源回路１８からの出力電圧のレベル
が基準電圧を上回る場合には、図１に示すブザ−１５お
よび交換時期報知ランプ１６として実現されるエラ−出
力器２５が動作し、照明用光源１９の交換時期を外部に
報知する。このとき、基準電圧設定部２３で設定される
基準電圧は、ハロゲンランプなどの照明用光源１９の寿
命および画像処理装置６の処理能力などを総合的に勘案
して決定される。

【００１９】図３は前記スイッチング電源回路１８の構
成を示すブロック図である。前記商用電源入力部１７か
らのたとえば１００Ｖ、６０Ｈｚの商用交流電力は、一
次整流平滑回路２６を備え、前記交流電力を整流する。
チョッパ回路２７は、この整流出力を後述するようなチ
ョッパ周波数で区分し交流化する。この交流化出力は、
昇降圧トランス２８に入力され、必要に応じて昇圧ある
いは降圧される。トランス２８からの出力は、二次整流
平滑回路２９で再び直流電圧に変換され、この正流出力
は、直流電圧出力回路３０で直流電圧として外部に出力
される。ここで、前記チョッパ回路２７が一次整流平滑
回路２６からの整流された直流出力をチョッパ周波数で
区分する際に、そのチョッパ周波数、すなわち当該区分
のデュ−ティを調整することにより、二次整流平滑回路
２９でトランス２８からの交流出力を積分して直流電力
に変換する際のたとえば直流電圧レベルを調整すること
ができる。

【００２０】本実施例では、チョッパ回路２７の前記チ
ョッパ周波数を調整するに際して、前記フィ−ドバック
回路２２から入力される照度信号Ｓ１をパルス幅制御回
路３１にフィ−ドバック入力し、照度信号Ｓ１を所望の
デュ−ティに設定する。つぎに高周波発振回路３２に入
力され、パルス幅設定回路３１で設定したデュ−ティで
発生し、前記チョッパ回路２７に入力する。

【００２１】図４は前記画像処理装置６に関連する構成
のブロック図である。前記撮像装置７からの複合画像信
号は、画像処理装置６の同期分離回路４１に入力されて
同期信号が分離され、得られた画像信号はアナログ／デ
ジタル変換器４２でデジタル信号に変換される。このデ
ジタル画像デ−タは画像メモリ３３にストアされ、マイ
クロプロセッサなどを含んで構成される中央制御部３６
の制御の下で読み出され、デジタル／アナログ変換器３
４で再び画像信号に変換され、たとえばモニタ装置３５
などにワ−ク３の画像が表示される。一方、中央制御部
３６は画像メモリ３３にストアされた画像デ−タにたと
えば輪郭抽出などの画像処理を行い、当該画像デ−タに
対応するワ−ク３が設計どうりの適正な形状であるかど
うかを判定し、前述したように表示装置１０に適正また
は不適正を表す表示を行う。このような中央制御部３６
にはタイミング信号を生成して入力するタイミング入力
部３７が接続される。

【００２２】以下、本実施例の照明装置１の動作につい
て説明する。前記照明用光源１９に基づくリング状光フ
ァイバ１３からの光源光や他の外光を含む前記撮像位置
４付近の照度が、照度検出センサ１４で検出される。こ
こで撮像位置４付近の照度が定常状態から低下した場合
を想定する。このとき、前記照度検出センサ１４の光電
変換器２１の抵抗値が大きくなり、照度検出センサ１４
からの照度信号Ｓ１のレベルが増大する。照度信号Ｓ１
が光源装置１１に入力され、フィ−ドバック回路２２か
らの出力レベルが増大する。したがってスイッチング電
源回路１８からの出力電圧Ｖ１が増大し、照明用光源１
９の光量が増大する。これにより、前記撮像位置４付近
の照度が一定に保持される。

【００２３】前記撮像位置４付近の照度が定常状態から
増大した場合も動作内容は前述した説明と同様であり、
スイッチング電源回路１８からの出力電圧Ｖ１のレベル
が低下することにより、照明用光源１９からの光量が低
下し、これにより撮像位置４付近の照度が一定に保持さ
れる。

【００２４】一方、図２に示すように、スイッチング電
源回路１８からの出力電圧Ｖ１は比較器２４で基準電圧
設定部２３からの基準電圧Ｖｔｈと比較され、出力電圧
Ｖ１が基準電圧Ｖｔｈ以上になると、エラ−出力器２５
が動作し、前記ブザ−１５および交換時期報知ランプ１
６を用いて報知動作を行う。

【００２５】図５は、たとえばハロゲンランプなどの照
明用光源１９の通電時間と発生光量との関係を示すグラ
フであり、図６は当該通電時間と照明用光源１９を同一
照度に保持するための駆動電圧Ｖ１との関係を示すグラ
フである。ハロゲンランプなどの照明用光源１９は、連
続して点灯した場合、通電時間に負の相関を有して発生
光量Ｃが変化する。この状態は図５ラインＬ１で示され
る。基準光量Ｃｔｈはハロゲンランプなどの照明用光源
１９がこの基準光量Ｃｔｈを下回ると、まもなくランプ
切れとなるような値に選ばれる。

【００２６】一方、照明用光源１９を同一照度に維持す
る場合、通電時間の経過と共に前記発生光量の漸減に対
応して、駆動電圧Ｖ１は図６ラインＬ２で示すように上
昇する。このとき基準電圧Ｖｔｈは、前記基準光量Ｃｔ
ｈに対応する値に選ばれる。すなわち、前記基準電圧設
定部２３で設定された基準電圧Ｖｔｈにスイッチング電
源回路１８からの駆動電圧Ｖ１が到達すると、当該照明
用光源１９はいわゆるランプ切れを発生する直前の状態
と見做すことができる。

【００２７】すなわち本実施例では、前述したような動
作で比較器２４が照明用光源１９のランプ切れが近い状
態を検出しエラ−出力器２５、すなわち前記ブザ−１５
や交換時期報知ランプ１６で照明用光源１９の交換を外
部に報知する。この報知動作は、実際に用いられている
ハロゲンランプなどの照明用光源１９の個々の物理的特
性に対応して、一般には使用開始時から異なる期間経過
後に起動されることになる。したがって従来例で説明し
たような照明用光源の交換方法と異なり、使用可能なラ
ンプを交換する無駄を解消でき、また照明用光源１９が
実際にランプ切れを生じた後に交換を行うことにより、
撮像動作を停止してしまい、生産ラインあるいは検査ラ
インを停止するという不具合を防止している。したがっ
て証明動作品質を格段に向上できると共に、照明用光源
１９したがって照明装置１の効率的な使用を図ることが
できる。

【００２８】前記実施例で照明用光源１９はハロゲンラ
ンプとして説明したが、これに代えて高周波蛍光灯を用
いるようにしてもよい、このとき図３のスイッチング電
源回路１８において、出力される駆動電圧Ｖ１として交
流電圧が用いられるので、整流平滑回路２６，２９は不
要となる。

【００２９】図７は本発明の他の実施例の画像処理装置
６ａに関連する構成のブロック図である。本実施例は前
述の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号
を付す。前述の実施例では図１に示す撮像位置４付近の
照度の変化を照度検出センサ１４で検出し、その出力で
ある照度信号Ｓ１に基づいて光源装置１１の制御で前記
撮像位置４付近の照度を一定にする処理を行い、また図
２に示す照明用光源１９の寿命をスイッチング電源回路
１８からの駆動電圧Ｖ１に基づいて判定した。これに対
し、本実施例では図２に示す照度検出センサ１４、基準
電圧設定部２３、比較器２４に代えて、画像処理装置６
ａにおける画像処理にて、前記撮像位置４付近の照度を
一定にする処理を行い、かつ前記照明用光源１９の寿命
を検出して前述したような報知動作を行おうとするもの
である。

【００３０】本実施例は、前述したように光源装置１１
の構成が簡略化され、一方、画像処理装置６ａの構成は
後述するように変更される。すなわち、画像メモリ３３
には入力／出力制御回路３８が接続され、この入力／出
力制御回路３８には前記表示装置１０とタイミング入力
部３７とが接続され、更にインタフェ−ス回路３９を介
してパ−ソナルコンピュ−タ４０などの外部のコンピュ
−タが接続される。すなわち本実施例では、前記入力／
出力制御回路３８の制御、あるいはパ−ソナルコンピュ
−タ４０の制御によって後述する制御動作を行う。図８
は本実施例の制御動作を説明するフロ−チャ−トであ
る。ステップａ１では画像処理装置６ａに前記撮像装置
７からの画像信号が取込まれる。ステップａ２では、取
込まれて画像メモリ３３に前述したようにストアされた
画像デ−タに対して、ワ−ク３に相当する領域内の照度
Ｃ１を、たとえば当該領域全体の照度の平均値を演算す
るなどして算出する。ステップａ３では予め定める基準
照度Ｃ０、すなわち新規に交換された直後の照明用光源
１９の照度を維持するに必要な駆動電力Ｐ（Ｃ０）と、
照明用光源１９からの照度が検出された照度Ｃ１である
場合に、この照度Ｃ１を実現する駆動電力Ｐ（Ｃ１）と
の差ΔＰ ΔＰ＝Ｐ（Ｃ１）−Ｐ（Ｃ０） を演算する。

【００３１】ステップａ４では必要な駆動電力Ｐ Ｐ＝Ｐ（Ｃ０）＋ΔＰ を演算し、ステップａ５でこの演算された電力Ｐに対応
する駆動電圧Ｖ１を照明用光源１９に供給する。

【００３２】ステップａ６ではこの駆動電圧Ｖ１が前記
予め定める基準電圧Ｖｔｈ以上であるかどうかを判断
し、判断結果が否定ならば処理はステップａ１に戻り前
述の処理を繰り返す。ステップａ６の判断が肯定ならば
ステップａ７に移り、照明用光源１９のランプ切れが間
近であると判断して前述したような報知動作を行う。

【００３３】このような実施例によっても前述の実施例
で述べた効果と同一の効果を達成できるのは明らかであ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、 本発明
に従えば、対象物を撮像手段で撮像するに際して、光源
によって撮像位置の対象物に光を照射する。撮像位置付
近には、照度検出手段が配置され、撮像位置付近の照度
を検出し、照度に対応する照度信号を出力する。処理手
段は、照度検出手段の出力に応答して、前記撮像位置に
おける照度が予め定める基準照度となるように、光源に
駆動電力を供給して光源からの照射光量を調整する。

【００３５】したがって前記撮像位置付近が光源以外の
外光によって、たとえば昼夜などで照度が変化する場合
や、光源の経時変化によって同一駆動電力では照度が漸
減する場合などに対応して、処理手段は前記撮像位置付
近の照度が予め定める基準照度となるように、光源に駆
動電力を供給して光源からの照射光量を調整する。

【００３６】これにより、光源に供給される駆動電力の
電源側の電圧変動を補償できるに止まらず、前述した外
光による照度の変動や、光源の経時変化による照度の変
動も併せて補償することができ、照明動作品質を格段に
向上することができる。

【００３７】また本発明によれば、前記処理手段は、光
源に供給される駆動電力レベルを予め定める基準電力レ
ベルと比較し、駆動電力レベルが大きいときには、光源
の前記経時変化による疲労が所定程度以上に到達したと
見做して報知信号を出力する。これにより、光源の交換
時期が各光源の特性に応じて適正に報知されることにな
り、効率的な使用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の照明装置１の系統図であ
る。

【図２】本実施例の光源装置１１に関連する構成のブロ
ック図である。

【図３】スイッチング電源回路１８のブロック図であ
る。

【図４】画像処理装置６に関連する構成のブロック図で
ある。

【図５】照明用光源１９の通電時間と発生光量との関係
を示すグラフである。

【図６】照明用光源１９の通電時間と同一照度を達成す
るに必要な駆動電圧Ｖ１との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の他の実施例の画像処理装置６ａのブロ
ック図である。

【図８】本実施例の動作を説明するフロ−チャ−トであ
る。

【符号の説明】

１……照明装置 ３……ワ−ク ４……撮像位置 ６，６ａ……画像処理装置 ７……撮像装置 １０……表示装置 １１……光源装置 １３……リング状光ファイバ １４……照度検出センサ １５……ブザ− １６……交換時期報知ランプ １８……スイッチング電源回路 １９……照明用光源 ２３……基準電圧設定部 ２５……エラ−出力器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物を撮像する撮像手段と、 撮像位置の対象物に光を照射する光源と、 撮像位置付近に配置され、撮像位置付近の照度を検出
   し、照度に対応する照度信号を出力する照度検出手段
   と、 照度検出手段の出力に応答し、前記撮像位置における照
   度が予め定める照度となるように光源に駆動電力を供給
   して光源からの照射光量を調整する処理手段とを含むこ
   とを特徴とする撮像用照明装置。
2. 【請求項２】前記処理手段は、光源に供給される駆動電
   力レベルを、予め定める基準電力レベルと比較し、駆動
   電力レベルが大きいときには光源の疲労を報知する報知
   信号を出力することを特徴とする請求項１記載の撮像用
   照明装置。