JPH062861U - 画像読取装置用の照明装置 - Google Patents
画像読取装置用の照明装置Info
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- JPH062861U JPH062861U JP4520792U JP4520792U JPH062861U JP H062861 U JPH062861 U JP H062861U JP 4520792 U JP4520792 U JP 4520792U JP 4520792 U JP4520792 U JP 4520792U JP H062861 U JPH062861 U JP H062861U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像を読取る対象物上の照度分布を均一化す
る。 【構成】 複数のLED1を線状に配列した線状光源2
から、画像を読取る対象物の被照射面4までの照射光の
経路にレンチキュラレンズ5を配置する。このレンチキ
ュラレンズ5は、線状光源2からレンチキュラレンズ5
までの経路aが、レンチキュラレンズ5から線状光源2
が実像を結像する位置13までの経路bよりも長くなる
ように、その焦点距離及び配置される位置が決定され
る。 【効果】 レンチキュラレンズ5により形成される2次
的な光源14が、LED1の配列ピッチよりも密に配列
されることになるので、対象物上の照度分布がより均一
に改善される。
る。 【構成】 複数のLED1を線状に配列した線状光源2
から、画像を読取る対象物の被照射面4までの照射光の
経路にレンチキュラレンズ5を配置する。このレンチキ
ュラレンズ5は、線状光源2からレンチキュラレンズ5
までの経路aが、レンチキュラレンズ5から線状光源2
が実像を結像する位置13までの経路bよりも長くなる
ように、その焦点距離及び配置される位置が決定され
る。 【効果】 レンチキュラレンズ5により形成される2次
的な光源14が、LED1の配列ピッチよりも密に配列
されることになるので、対象物上の照度分布がより均一
に改善される。
Description
【0001】
この考案は、例えばプリント基板の配線パターンの欠陥の検査に用いられる、 画像読取装置用の照明装置に関する。
【0002】
プリント基板の配線パターンの欠陥の検査等に用いられる画像読取装置用の照 明装置の光源には、長寿命で安定性が高く保守を要しない発光ダイオード(LE D)が一般に用いられる。画像読取装置では2次元平面に展開された対象物の画 像(対象画像)を読み取る必要があるために、その照明装置は例えば実開昭60 −192559号公報、特開昭60−257164号公報に開示されるように、 多数のLEDを線状に一方向に並べた線状光源を備えている。
【0003】
しかしながら、上記の従来装置では検査対象物の表面である被照射面において 、均一な照度分布が得られないという問題点があった。図5はこの問題点を明確 にする実測に関する説明図である。代表的な従来装置において、図5(a)に示 すように、複数のLED1を一方向に配列して成る線状光源2は、その配列の基 準線3が被照射面4に平行になるように配置され、基準線3と被照射面4との間 の距離hは、h=80mmである。また、線状光源2におけるLED1の配列ピ ッチdは5mmである。図5(b)はこの装置について行った実測により得られ た、被照射面4上の線状光源2の基準線3に平行な方向xに沿った照度分布を示 すグラフである。グラフが示すように、照度はLED1の配列ピッチdに対応し たピッチで反復する凹凸を有しており、極大照度と極小照度の比率は2:1を超 えている。
【0004】 照度に凹凸があると対象画像における濃度情報が正しく得られないため、従来 の照明装置を用いた画像読取装置では、対象画像を読取って得られる画像信号に 、照度の凹凸に対応した補正を施している。すなわち、照度の低い領域に対応す る画像信号に対しては適宜増幅率を高くするような処理が施される。
【0005】 しかしながら、高い増幅率で画像信号が増幅されるときには、画像信号に不可 避的に含まれるノイズ信号も、同じく高い増幅率で増幅される。このため従来の 照明装置を用いた画像読取装置では、照度の低い領域に対応する画像信号におい ては、他の領域に比べてノイズの比率が高くなるという問題点があった。従来装 置では更に、画像信号が2値化処理によりデジタル信号に変換されたときに、照 度が相対的に低い領域に対応する画像信号に、量子化誤差が過度に含まれるとい う問題点があった。
【0006】 この考案は、従来装置が有する上記の欠点を解消することを目指したもので、 ほぼ均一な照度分布が得られる画像読取装置用の照明装置を提供することを目的 とする。
【0007】
この考案にかかる請求項1に記載の画像読取装置用の照明装置は、画像を読取 る対象物を照明する画像読取装置用の照明装置であって、(a)線状に配列され た複数個の発光ダイオードと、(b)前記発光ダイオードの照射光が前記対象物 へ至る経路に介在し、以下の条件(b−1)、及び(b−2)を満たすように、 その焦点距離及び前記経路上の位置が規定される、レンチキュラレンズと、を備 えるものである。
【0008】 この考案にかかる請求項2に記載の画像読取装置用の照明装置は、さらに以下 の条件(b−3)を満たすものである。
【0009】 この考案にかかる請求項3に記載の画像読取装置用の照明装置は、さらに以下 の条件(b−4)を満たすものである。
【0010】 ここで、上述の条件(b−1)ないし(b−4)は、 (b−1)前記レンチキュラレンズの表面において凹凸の反復方向が前記発光ダ イオードの配列方向に平行であること、(b−2)前記発光ダイオードの実質的 な光源の位置から前記レンチキュラレンズまでの前記照射光の経路が、当該レン チキュラレンズから前記光源の実像を結像する位置までの前記照射光の経路より も長いこと、(b−3)前記実像を結像する位置から前記対象物までの前記照射 光の経路の長さが、前記レンチキュラレンズから前記実像を結像する位置までの 前記照射光の経路の長さ以上であること、(b−4)前記レンチキュラレンズの 凹凸の反復ピッチが前記発光ダイオードの配列ピッチの3分の1以下であること 、である。
【0011】 なお、この考案においてレンチキュラレンズとは、入射光を1本の線上に集束 させる複数の同一構成のシリンドリカルレンズを、当該線に垂直な方向に沿って 等ピッチで配列した構成を有するレンズをいい、シリンドリカルレンズを複数個 配列した形状に一体成型して成るもの、及び個別のシリンドリカルレンズを単に 配列して成るもの、の双方を含む概念である。
【0012】
この考案における照明装置では、線状に配列した複数個の発光ダイオードから の照射光の経路にレンチキュラレンズを配置し、その凹凸の反復方向を発光ダイ オードの配列方向に平行とし、しかも発光ダイオードの実質的な光源の位置から レンチキュラレンズまでの経路が、当該レンチキュラレンズから光源の実像を結 像する位置までの照射光の経路よりも長いので、発光ダイオードの配列密度より も密度の高い光源の実像が結像され、これらが2次的な光源となって対象物を照 明する。その結果、対象物上の照度の分布はほぼ均一になる(請求項1〜請求項 3)。
【0013】 この考案における照明装置では、更に、実像を結像する位置から対象物までの 照射光の経路が、レンチキュラレンズから前記実像を結像する位置までの経路以 上であるので、対象物上の照度の分布は各2次光源の拡散分布の重畳効果により 、更に均一になる(請求項2、請求項3)。
【0014】 この考案における照明装置では、更に、レンチキュラレンズの凹凸の反復ピッ チが前記発光ダイオードの配列ピッチの3分の1以下であるようにレンチキュラ レンズが設定されるので、2次的な光源の密度が更に高くなる。このため、対象 物上の照度の分布は更に均一となる(請求項3)。
【0015】
<1.この考案の装置の原理> 図2はこの考案にかかる画像読取装置用の照明装置に用いられるレンチキュラ レンズの一例を示す斜視図である。レンチキュラレンズ5は入射光を線状に集束 させる複数のシリンドリカルレンズ6を、当該線に垂直な方向7に沿って等ピッ チで配列した構成である。複数のシリンドリカルレンズ6は互いに同一構成物で あり、従って互いに同一の焦点距離を有している。図2(a)は、シリンドリカ ルレンズ6を実質的に複数個配列した形状に一体成型して成るレンチキュラレン ズ5の例を示し、図2(b)は、個別のシリンドリカルレンズ6を単に配列して 成るレンチキュラレンズ5の例を示す。
【0016】 図1はこの考案にかかる画像読取装置用の照明装置の原理を説明する説明図で ある。LED1を線状に配列して成る線状光源2と被照射面4の間にレンチキュ ラレンズ5を配置する。線状光源2は、その基準線3が被照射面4に平行になる ように配置される。レンチキュラレンズ5は、シリンドリカルレンズ6の配列方 向7(凹凸の反復方向)が線状光源2の基準線3に平行になるように配置される 。
【0017】 LED1は、集光性を向上させるために凸レンズ状の透明樹脂モールドを有し ている。このため、LED1の発光点8からの照射光9は、LED1の表面で屈 折して照射光10となる。このため線状光源2は、仮想的な点光源11がLED 1の配列ピッチと同一のピッチdをもって、基準線3に平行な仮想基準線12上 に配列したものと等価である。
【0018】 以上の配置において、仮想基準線12とレンチキュラレンズ5との間の距離a 、レンチキュラレンズ5の焦点距離fに対して、レンチキュラレンズ5から、
【0019】
【数1】
【0020】 の関係を満たす距離bをもって離れた面13上に、仮想点光源11の実像が結像 される。これらの実像が、2次的な点光源14となって被照射面4を照明する。 被照射面4上の照度分布を均一化するためには、2次的な点光源14を緻密に配 列することが必要である。
【0021】 1個のシリンドリカルレンズ6によって結像される、複数の仮想点光源11に 対応した複数の点光源14の間隔rは、
【0022】
【数2】
【0023】 で与えられる。従来装置におけるよりも均一な被照射面4上の照度分布を得るた めには、
【0024】
【数3】
【0025】 であることが要求される。従って、数2の関係から、
【0026】
【数4】
【0027】 であることが条件となる。
【0028】 更に、レンチキュラレンズ5におけるシリンドリカルレンズ6の配列ピッチp は、短いほど被照射面4上の照度分布はより均一となる。実用的には、
【0029】
【数5】
【0030】 であれば好ましい結果が得られる。
【0031】 また、被照射面4は面13からより遠方に位置するほど、照度分布はより均一 となる。実用的には、
【0032】
【数6】
【0033】 の条件を満たすことが望ましい。
【0034】 <2.実測の結果> 図3は、上述の数4ないし数6の条件を満たす図1の配置を備える照明装置に おいて、被照射面4上の基準線3に平行な方向xに沿った、照度分布を測定した 結果を示すグラフである。図3の縦軸と横軸のスケールは図5と同一である。こ の照明装置において、LED1の配列ピッチdは、d=5mmであり、基準線3 と被照射面4の間の距離hは、h=80mmである。これらの条件は、図5に示 す実測の条件と同一である。レンチキュラレンズ5の焦点距離f、シリンドリカ ルレンズ6の配列ピッチpは、それぞれf=5mm、p=0.5mmに設定され ている。
【0035】 図3のグラフが示すように照度分布は、図5に示す従来装置における結果に比 べて相当に平坦である。極大照度と極小照度の差の平均照度に対する比率は、1 0%未満であり、従来装置における50%を超える比率から大きく改善されてい る。
【0036】 <3.装置の構成と動作> 図4は、上述の原理に基づいて構成される、この考案の一実施例としての照明 装置を組み込んだ、プリント基板の検査に用いられる画像読取装置の断面図であ る。画像読取装置50は、照明装置60、撮像部100、及び対象物載置部70 とを備えている。対象物載置部70は、検査対象物であるプリント基板20を透 明ガラス板15の上に載置し、正及び負のY方向に移動する機構を備える。照明 装置60は反射照明部200と透過照明部300とを備えている。反射照明部2 00はプリント基板20の上方よりプリント基板20に向かって光を照射する装 置であり、透過照明部300はプリント基板20の下方から光を照射する装置で ある。撮像部100は、反射照明部200による照射光がプリント基板20の上 面において反射した反射光と、透過照明部300による照射光がプリント基板2 0のスルーホール25などを通過した透過光とを光学的に処理して、画像信号を 得る装置である。
【0037】 反射照明部200の光源である線状光源201〜203は、おのおの支持材2 04〜206を介して撮像部本体130に取り付けられている。線状光源201 〜203は、それぞれX軸の方向(紙面に垂直な方向)に配列したLEDを備え ている。線状光源201〜203の照射方向の前面に、それぞれレンチキュラレ ンズ207〜209が配置されている。これらのレンチキュラレンズ207〜2 09は、支持材210〜212を介して撮像部本体130に固定されている。レ ンチキュラレンズ207〜209において、これらを構成するシリンドリカルレ ンズはX軸方向に配列している。すなわち、シリンドリカルレンズの配列の方向 は、線状光源201〜203におけるLEDの配列する方向に平行である。
【0038】 線状光源201〜203からの照射光は、これらレンチキュラレンズ207〜 209を経てプリント基板20の上面を照明する。線状光源201からの照射光 は、略水平方向に放出されるために、ハーフミラー214により一旦その進行方 向を変更されて、プリント基板20の上面を照明する。ハーフミラー214は、 支持材215によって撮像部本体130へ取付られている。プリント基板20を 照明する照射光はプリント基板20の上面で反射し、その反射光が撮像部100 へ入射する。
【0039】 透過照明部300は、透過照明部本体301に支持材302を介して線状光源 303が取り付けられている。透過照明部本体301と撮像部本体130とは、 互いに固定的に連結している。線状光源303は、線状光源201〜203と同 様に、X軸の方向に配列したLEDを備えている。線状光源303からの照射光 は、線状光源303の前面に配置される全反射ミラー304によってその進行方 向を変更する。全反射ミラー304は、支持材305を介して透過照明部本体3 01に固定されている。全反射ミラー304の上方にはレンチキュラレンズ30 6が設けられており、進行方向を変更した照射光は、このレンチキュラレンズ3 06を通過してプリント基板20の下面を照明する。レンチキュラレンズ306 において、これを構成するシリンドリカルレンズはX軸方向、すなわち線状光源 303を構成するLEDの配列方向に平行な方向に配列する。プリント基板20 の下面を照明する照射光は、スルーホール25などの貫通孔を通過し、透過光と して撮像部100へ入射する。なお、線状光源201〜203からの照射光と線 状光源303からの照射光とは、互いに波長が異なるように設定されている。
【0040】 撮像部100は、これらの反射光及び透過光を結像レンズ系140で処理し、 分離ミラー150でこれら2種類の光を、その波長の差異に基づいて互いに分離 する。分離された反射光はCCDセンサ161により光の強度に対応した電気信 号すなわち画像信号PSに変換し、他方の透過光は同じくCCDセンサ162に より画像信号HSに変換される。撮像部100は、Y方向に移動しつつあるプリ ント基板20からの、X方向に広がりを持った反射光及び透過光を逐次、画像信 号PS、HSに変換する。これによって、撮像部100はプリント基板20の基 板本体21の上面に形成された配線パターン22の画像、及びスルーホール25 などの画像を表現する画像信号を得る。なお、対象物載置部70及び撮像部10 0、また線状光源201〜203、303については、同一出願人による特開平 4−34345号公報においてその詳細が開示されている。
【0041】 反射照明部200及び透過照明部300における、線状光源201〜203、 303、レンチキュラレンズ207〜209、306、及び被照射面4としての プリント基板20の板面の幾何学的な相対位置関係、並びにレンチキュラレンズ 207〜209、306の焦点距離は、前述の数4〜数6の条件を満たすように 設定されている。従って、撮像部100へ入射する反射光、透過光は、ともに起 伏の小さいX軸方向の照度分布を有している。撮像部100は、このためCCD センサー161、162の画像信号にノイズ信号成分が少なく、かつ量子化を行 うに際しての量子化誤差の影響を受けにくい。
【0042】
この考案における照明装置では、線状に配列した複数個の発光ダイオードから の照射光の経路にレンチキュラレンズを配置し、その凹凸の反復方向を発光ダイ オードの配列方向に平行とし、しかも発光ダイオードの実質的な光源の位置から レンチキュラレンズまでの経路が、当該レンチキュラレンズから光源の実像を結 像する位置までの光路よりも長いので、発光ダイオードの配列密度よりも密度の 高い光源の実像が結像され、これらが2次的な光源となって対象物を照明する。 このため、この考案による照明装置では、対象物上の照度分布がほぼ均一になる 効果がある(請求項1〜請求項3)。
【0043】 この考案における照明装置では、更に、実像を結像する位置から対象物までの 経路が、レンチキュラレンズから前記実像を結像する位置までの経路以上である ので、各2次光源の拡散分布の重畳効果によって、対象物上の照度分布が更に均 一になる(請求項2、請求項3)。
【0044】 この考案における照明装置では、更に、レンチキュラレンズの凹凸の反復ピッ チが前記発光ダイオードの配列ピッチの3分の1以下であるようにレンチキュラ レンズが設定されるので、2次的な光源の密度が更に高くなる。このため、この 考案による照明装置では、対象物上の照度分布が更に均一となる効果がある(請 求項3)。
【図1】この考案の装置の原理を説明する説明図であ
る。
る。
【図2】この考案の照明装置に用いられるレンチキュラ
レンズの一例を示す斜視図である。
レンズの一例を示す斜視図である。
【図3】この考案の実施例に係る照明装置の特性の実測
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図4】この考案の実施例に係る照明装置を組み込んだ
画像読取装置の断面図である。
画像読取装置の断面図である。
【図5】従来の装置の特性の実測に関する説明図であ
る。
る。
1 LED(発光ダイオード) 3 LEDの配列の基準線(発光ダイオードの配列の方
向) 4 被照射面(対象物) 5 レンチキュラレンズ 7 シリンドリカルレンズの配列方向(凹凸の反復方
向) 11 仮想点光源(実質的な光源) 13 結像位置 50 画像読取装置 60 照明装置 d LEDの配列ピッチ p シリンドリカルレンズの配列ピッチ(凹凸の反復ピ
ッチ)
向) 4 被照射面(対象物) 5 レンチキュラレンズ 7 シリンドリカルレンズの配列方向(凹凸の反復方
向) 11 仮想点光源(実質的な光源) 13 結像位置 50 画像読取装置 60 照明装置 d LEDの配列ピッチ p シリンドリカルレンズの配列ピッチ(凹凸の反復ピ
ッチ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G01N 21/88 F 8304−2J
Claims (3)
- 【請求項1】 画像を読取る対象物を照明する画像読取
装置用の照明装置であって、 (a)線状に配列された複数個の発光ダイオードと、 (b)前記発光ダイオードの照射光が前記対象物へ至る
経路に介在し、以下の条件(b−1)、及び(b−2)
を満たすように、その焦点距離及び前記経路上の位置が
規定される、レンチキュラレンズと、 を備える画像読取装置用の照明装置。ここで、前記条件
(b−1)、及び(b−2)は、 (b−1)前記レンチキュラレンズの表面において凹凸
の反復方向が前記発光ダイオードの配列方向に平行であ
ること、 (b−2)前記発光ダイオードの実質的な光源の位置か
ら前記レンチキュラレンズまでの前記照射光の経路が、
当該レンチキュラレンズから前記光源の実像を結像する
位置までの前記照射光の経路よりも長いこと、 である。 - 【請求項2】 さらに以下の条件(b−3)を満たす請
求項1に記載の画像読取装置用の照明装置。ここで、前
記条件(b−3)は、 (b−3)前記実像を結像する位置から前記対象物まで
の前記照射光の経路の長さが、前記レンチキュラレンズ
から前記実像を結像する位置までの前記照射光の経路の
長さ以上であること、 である。 - 【請求項3】 さらに以下の条件(b−4)を満たす請
求項2に記載の画像読取装置用の照明装置。ここで、前
記条件(b−4)は、 (b−4)前記レンチキュラレンズの凹凸の反復ピッチ
が前記発光ダイオードの配列ピッチの3分の1以下であ
ること、 である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4520792U JP2562299Y2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 画像読取装置用の照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4520792U JP2562299Y2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 画像読取装置用の照明装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH062861U true JPH062861U (ja) | 1994-01-14 |
JP2562299Y2 JP2562299Y2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=12712828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4520792U Expired - Lifetime JP2562299Y2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 画像読取装置用の照明装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2562299Y2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007029377A1 (ja) * | 2005-09-08 | 2007-03-15 | Mitsubishi Electric Corporation | 画像読取装置 |
JP2015215358A (ja) * | 2015-07-21 | 2015-12-03 | 株式会社アイテックシステム | 長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置 |
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CA3150296A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | Photonic Endeavours Inc. | Linear optical projection device and method of use thereof |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP4520792U patent/JP2562299Y2/ja not_active Expired - Lifetime
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