KR100337438B1 - 연속적인확산조명방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 납땜된 회로, 볼 베어링, 반사성 팩키지등과 같은 구형 표면을 조사하도록 전자 기계 시각 또는 수동적인 미세조사 시스템과 관련하여 사용하기 위하여, 연속적이며 균일한 확산광 분위기를 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 감시될 목적물을 잘 관찰하기 위하여 관찰 개구 또는 오리피스 또는 윈도우를 통상적으로 포함하는 종래의 기계 시각 광 시스템에서 불연속적인 반사에 의하여 발생되는 표면 휘도의 분명한 변화를 제거하므로, 거의 제거되는 표면 형상의 영향으로부터 실질적인 감시 신호를 허용한다.
상기 목적물은 확산광 시스템을 사용하여 조명되는데, 상기 확산 광 시스템은 거의 균일한 확산광 분위기가 전체 목적을 위에 발생될 수 있도록 분리 휘도 제어하에서 각각 제어되는 축내 감시 확산 광원과 축의 감시 확산 광원을 조합적으로 포함한다.

Description

연속적인 확산 조명 방법 및 장치
본 발명은 목적물의 실질적인 관찰이 관찰 윈도우 및 카메라, 또는 조명환경에서 다른 비조명식의 불연속성으로 인하여 관찰축을 따라서 발생되는 포텐셜 반사를 마스크함으로써 얻어지는 광반사 목적물의 전자 기계적인 시각용 방법 및 장치에 관한 것이다.
전자 기계적인 시각 장치는 로봇형의 자동 가공, 조립 및 검사 장치와 관련하여 통상적으로 사용된다. 텔레비젼 카메라는 가공, 조립 또는 검사될 목적물을 관찰하는데 통상적으로 사용되고, 카메라에 의하여 수신되어 전달되는 신호는 검사될 제품이 적절하게 가공, 설치 또는 조립되는지를 결정하기 위하여 표준의 신호 또는 데이터 베이스와 비교될 수 있다. 또한 기계적인 시각 장치는 조사 및 결점 감지에 넓게 사용되는데, 여기에서 경성 및 연성 제품(hard and soft goods)의 불일치와 결점이 재빠르게 확인되어 조정 또는 거절이 즉시 수행될 수 있다.
기계적인 시각 장치는 적절한 크기, 외형, 설치등을 지시하는 소정의 신호와 카메라에 의해 발생되는 신호를 비교함으로써 이상을 검출한다. 전자적인 카메라를 갖는 기계적인 시각 장치를 사용할 때 균일하고 정확한 결과를 성취하기 위해서, 균일하게 조명되지 않는 것과는 다른 관찰된 목적물에 어떠한 결점이 존재하지 않을지라도 광이 발생 시각 신호에 심하게 영향을 끼쳐서 불규칙적인 신호를 발생할 때, 관찰될 목적물의 일정하고 균일한 광의 발생이 매우 중요하다.
상기 관찰될 목적물이 반짝거리는 거울과 같은 표면일 때 기계적인 시각에서의 조명의 문제가 존재한다. 예를들면, 인쇄 회로판에 사용되는 납땜된 회로의 검사에서, 납땜부의 높은 반사성과 불규칙한 표면형상은 정확한 전자 신호를 얻기가 매우 힘들고, 볼베어링, 반사성 팩키지, 특히 불규칙하고 반짝거리는 표면을 가진 다른 목적물을 검사하는 기계적인 시각에서 상기점은 실질적으로 나타난다.
반짝이는 표면에서 기계 시각 기술과 장치를 사용할때, 관찰될 목적물을 조명하기 위한 복잡한 광 시스템을 사용하는 것이 일반적이고, 그림자, 하이라이트(highlight), 언더 라이트(underlight), 반사 및 반짝이는 볼록면의 목적물에 의하여 발생되는 다른 광 특성을 제거하기 위한 것이 상기 광 시스템의 목적이다. 기계적인 시각 장치와 사용되는 복잡한 광 시스템의 예는 미국 특허 제 4,677,473호; 제 4,882,498호; 제 5,051,825호; 제 5,060,065호 및 제 5,072,127호에 기재되어 있다. 상기 특허에 기재된 장치가 향상된 광 특성을 발생시킬 수 있지만, 상기 장치는 관찰될 제품을 감시하는데 필요한 광 장치에서 형성되는 윈도우, 개구 또는 오리피스의 반사로 발생되는 잘못된 신호는 제거하지 못하고, 상기 장치는 구형 목적물로부터 카메라, 개구 또는 공극(void)의 반사로 인하여 발생되는 잘못된 신호를 제거하지 못한다.
본 발명의 목적은 기계적인 시각 카메라에 의하여 관찰될 목적물을 조명하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 여기에서 목적물의 확산된 조명이 근본적으로 연속적으로 되며, 잘못된 시각 신호를 발생시킬, 수 있는 어두운 부분이나 공극부가 없게 된다.
본 발명의 다른 목적은 전자 기계적인 시각 카메라, 필름 카메라 또는 사람인 관찰자에 의하여 관찰될 거울과 같은(specular) 목적물을 조명하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 상기 목적물은 이 목적물을 거의 둘러싸는 인벨로프(envelop)로부터 방출되고, 목적물에 의한 반사에 대하여 마스크되는 관찰축을 따라 볼 수 있는 관찰 윈도우 또는 관찰 오리피스를 가지는 확산된 광의 제 1 오프-관찰(off-observation) 축 소스(source)에 의하여 균일하게 조명된다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자 기계적인 시각 카메라에 의하여 관찰될 거울과 같은 목적물을 조명하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 관찰될 목적물의 거의 균일한 조명을 제공하기에 충분한 형상과 크기의 오프-관찰축 확산 광원과, 감시되는 목적물 표면으로부터의 가능한 반사에 대하여 관찰 윈도우를 마스크할 동안에 관찰축을 따라 기계적인 시각을 허용하기 위하여 상기 오프-관찰축 확산 광원내의 관찰 윈도우를 통하여 투영되는 온-관찰축(on-observation axis) 확산 광원으로부터 방출되는 확산된 광에 의하여 상기 목적물이 조명된다.
본 발명의 또 다른 목적은 균일한 확산광을 가진 기계적인 시각으로 관찰되는 거울과 같은 목적물을 조명하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 상기 관찰 윈도우는 관찰축을 따라 있는 윈도우를 통하여 있는 확산광과, 광 세기의 거의 동일한 특성 및, 상기 목적물을 조명하는 제 1 확산광의 특성을 도입함으로써 관찰되는 목적물 표면으로부터의 가능한 반사에 대하여 마스크된다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적물을 조명하는 제 1 광에 대한 특성과 거의 동일한 윈도우를 통하여 광을 투사시킴으로써 관찰될 제품의 표면에 가능한반사에 대하여 시각 관찰 윈도우를 마스크하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 광 반사면을 가진 기계적인 시각으로 조명된 목적물을 조명하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 관찰될 목적물을 조명하는 제 1 확산량에 대응되는 세기와 특성의 카메라 관찰축을 따라서 카메라 관찰 윈도우를 통하여 확산된 광을 투사하기 위하여 비임 스프리터(beam splitter)가 사용된다.
본 발명의 또다른 목적은 굽혀진 비임 스프리터(beam splitter)를 사용함으로써 온-관찰축 광원의 깊이를 최소화하는 것이다.
본 발명 개념은 거울과 같은 표면을 가지며, 볼록한 형상과 엠보스된 금속 포일(foil) 등과 같은 재료에 나타나는 볼록하고 오목한 많은 조직 요소를 갖는 표면을 포함하는 목적물에 기계적인 시각 적용에 주로 사용된다.
인쇄 회로의 납땜, 볼 베어링등과 같은 감시될 기계적인 시각의 목적물은 제 1 오프-관찰축 광 확산원에 의하여 주어진 측부와 방향으로부터 조명된다. 취할 수 있는 상기 제 1 오프-관찰축 광 확산원의 하나의 형태는 반투명한(translucent) 재료로 형성되고 램프에 의하여 백라이트되는 목적물 위에 중첩되는 반투명한 돔(dome)형태 이거나, 상기 돔은 내부 광 확산 표면 또는 층 및, 외부광 확산층을 포함할 수 있으므로, 돔내로 투사되는 내부의 광은 확산되고 돔이 중첩되는 목적물을 균일하게 조명한다. 취할 수 있는 제 1 오프-관찰축 광 확산원의 다른 형태는 링 형상 확산 광원 형태이다. 실질적으로, 상기 제 1 오프-관찰축 광 확산원은 전체 목적물이 관찰될 수 있거나 상기 목적물의 특정 영역이 거의 균일하게 조명될수 있도록 관찰될 어떠한 소정 목적물의 형태와 크기에 대응하는 어떠한 적절한 형상 및 크기 형태를 취할 수 있다.
어느 하나의 실시예에서도, 하나 이상의 카메라 개구 또는 오리피스 또는, 기계적인 시각 카메라에 투명하게 나타나는 재료의 다른 영역이 될 수 있는 관찰 윈도우는 상기 제 1 확산 광원에 형성되어야만 하고, 제 1 확산 광원은 형성부 외부에 위치되는 카메라가 제 1 광원내에 위치되는 목적물을 볼 수 있다. 상기 목적물에 대한 관찰 윈도우를 통한 상기 카메라로부터의 시선은 관찰축을 구성한다. 관찰될 목적물의 표면으로부터 상기 관찰 윈도우 및 카메라의 반사를 방지하여 잘못을 나타내는 오 신호 또는 잘못된 신호의 발생을 방지하기 위해서, 평탄하거나 굽혀진 비임 스프리터를 사용하는 확산된 광 투사기는 관찰 윈도우를 통하여, 그리고 제 1 확산 광원에 의하여 목적물에 투사되는 확산광과 거의 동일한 세기 및 특성으로된 관찰 목적물 위에서 각각의 관찰 윈도우와 결합되며, 상기 방법에서 서로 결합되는 관찰 윈도우 및 카메라는 카메라에 의하여 관찰되는 목적물의 표면에서 반사에 대하여 마스크된다. 따라서, 상기 관찰 윈도우를 마스크함으로써, 관찰된 목적물로부터의 잘못된 신호 또는 반사가 방지되고, 수용되는 실질적인 카메라 신호는 광원 장치 또는 관찰 장치의 반사로 인한 잘못된 신호가 없이 관찰 목적물의 상태를 정확하게 설명할 수 있다.
양호하게, 상기 확산광 투사기는 부분적으로 은 도금된 미러 또는, 니트로 셀루로즈(nitrocellulose)의 반쪽이 은 도금된 박막 또는, 몇몇 적용에서 비임 스프리트 특성을 가지는 "MYALR"와 같은 플라스틱 막, 광 발생기 및, 광 확산 패널을포함하는 비임 스프리터 형태이고, 여기에서 상기 확산 패널을 통과하는 확산광은 관찰축을 따라 있는 관찰 윈도우를 통하여 부분적으로 은 도금된 미러 또는 박막에 의하여 반사된다. 상기 미러에 광이 통과할때, 상기 카메라는 비임 스프리터 미러를 통하여 목적물을 연속적으로 관찰하고 관찰된 목적물의 표면 상태를 정확하게 기록한다.
본 발명의 실행에 있어서, 비임 스프리터는 1991 년 8 월 27 일 출원되어 본 출원과 공동 계류중인 미국 출원 번호 제 07/750,257호에 도시된 것과 비슷하고, 지금은 미국 특허 제 5,187,611호가 되었다. 상기 비임 스프리트 광 발생기는 발광 벌브, 다이오드, 섬유 광학등과 같은 상술한 특허에 도시된 몇몇 형태를 취할 수 있고, 본 발명의 실행에서 제어 수단은 정확한 제어와 발생된 확산광의 변화를 허용하고, 제 1 확산 광원에 의하여 제공되는 것에 대한 비임 스프리트 투사광과 동일하기 위하여 비임 스프리트에 의하여 반사된다.
다음의 설명으로부터 명백하게 되는 바와같이, 본 발명을 실행하는 장치는 본 발명에 의해 제공되는 실질적이며 연속적인 확산량을 제공하지 못하는 종래 기술의 장치와 비교하여 매우 간단하고 가격이 싸다.
본 발명의 상술한 목적과 장점은 다음의 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.
제 1 도, 제 3 도 및 제 5 도는 공동축 조명, 오프-축 확산 돔 조명 및 링 조명과 같은 기계 시각 시스템과 관련되어 사용되는 통상적인 조명 형상을 도시하는 도면.
제 2 도, 제 4 도 및 제 6 도는 제 1 도, 제 3 도 및 제 5 도의 도시된 광 형상과 관련하여 입사각 함수로서 입사 조명 레벨을 나타내는 그래프인 입사각 휘도 히스토그램(Incident Angle Brightness Histogram).
제 7 도 및 제 9 도는 본 출원인의 발명에 의한 연속적인 확산 조명 형상의 2 개 실시예를 나타내는 도면.
제 8 도 및 제 10 도는 제 7 도 및 제 9 도에 도시된 광 형상과 관련된 입사각 휘도 히스토그램.
제 7A 도 및 제 9A 도는 단일의 광원을 사용하는 단순한 장치를 가진 본 출원인 발명의 목적에 근접하는 2 개의 조명 형상을 나타내는 도면.
제 8A도 및 제 10A도는 제 7A도 및 제 9A도에 각각 도시된 광 형상과 관련된 입사각 휘도 히스토그램.
제 11도는 백라이트되고 반투명한 돔의 확산된 광의 제 1 원으로서 본 발명을 실행하는 기본 장치와 그 관계를 도시하는 개략적인 정면도.
제 12 도는 본 발명을 실행하는데 사용되는 텔레비젼 카메라와, 단면으로 도시된 비임 스프리트의 확대 상세도.
제 12A 도는 본 발명을 실행하는데 사용되는 굽혀진 비임 스프리터가 단면으로 도시된 확대 상세도.
제 13 도는 확산된 광 조명의 돔이 내부 광 확산면과 외부 광 방사면 및, 복수의 카메라 및 관찰 오리피스를 구비하는 본 발명의 원리를 실행하는 장치의 개략적인 도면.
제 14 도는 링이 돔의 저단부에 장착되고, 복수의 램프가 상기 링 위에 장착되며, 상기 링은 내부 돔 확산 반사면 위의 인벨로프내의 상향으로 광을 반사하기 위한 반사면을 포함하는 내부 광 확산면을 구비하는 돔 인벨로프의 다른 실시예의 직경 방향 단면도.
제 15 도는 제 14 도의 상부로부터 취하여 돔의 넥크가 단면으로 도시된 제 4 도의 실시예의 평면도.
제 16 도는 제 14도의 6 - 6 섹션을 따라 취한 단면도.
제 17 도는 백라이트되고 반투명한 링 형상의 확산된 제 1 광원으로 본 발명을 실행하는 장치와 그 관계의 다른 실시예의 개략적인 도면.
제 18 도는 상기 확산된 링 조명기가 외부 광 반사 표면을 갖는 본 발명의 원리를 실행하는 장치의 개략적인 도면.
제 19 도는 원형 목적물 또는 영역을 관찰하기 위하여 자리잡힌 오프-축(off-axis) 링 조명기 형상의 단면도.
제 20 도는 정사각형 목적물 또는 영역을 영상화하기 위하여 자리잡힌 오프 링 조명기 형상의 단면도.
제 21 도는 직사각형 목적물 또는 영역을 영상화하기 위하여 자리잡힌 오프 링 조명기 형상의 단면도.
제 22 도는 백라이트된 반투명한 원추형의 제 1 광원과 관찰축과 나란히 위치된 각이진 비임 분리기로써 본 발명을 실행하는 장치와 그 관계의 간단한 실시예를 도시하는 개략적인 사시도.
제 23 도는 백라이트된 반투명한 튜브형의 확산된 제 1 광원과 상기 관찰축과 나란히 위치된 각이진 비임 분리기를 사용하여 본 발명을 실행하는 장치와 그 관계의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 사시도.
상기 도면을 상세히 설명하면, 제 1 도 내지 제 6 도는 입사각 휘도 히스토그램과 함께 기계 시각 시스템에 통상적으로 사용되는 다양한 조명 형상을 도시한다. 예를들면 제 1 도에서, 공동축(co-axial) 조명 시스템(1)은 전자 기계적인 시각 카메라(3)에 의하여 관찰되는 목적물(2)을 조명하기 위하여 사용된다. 제 2 도에 도시된 입사각 휘도 히스토그램으로 알 수 있는 바와같이, 상기 공동축 조명 시스템은 상기 관찰축에 벗어난 0 의 입사각과 일치하지만 0 으로부터 편향된 입사각으로서 어떠한 조명도 거의 없는 바람직한 입사 조명 레벨을 가진 확산 조명 영역(4)을 제공한다.
제 3 도는 관찰 윈도우(6)를 통해서 전자 기계적인 시각 카메라(3)에 의해 관찰될 목적물(2)을 조명하는 오프-조명축 확산 돔 광시스템(5)을 도시하는데, 상기 관찰 윈도우는 개구 또는 오리피스 또는 투명한 플라스틱과 같이 기계적인 시각 카메라에 투명하게 나타나는 재료의 영역이 될 수 있다. 상기 조명 시스템은 제 4도에 도시된 균일한 확산 조명 영역(4)을 발생한다. 상기 입사 조명 레벨은 광의 입사각이 관찰축에 벗어난 0 의 입사각으로부터 증가할때 거의 균일하게 되고, 0의 오프(off)-축에 접근하는 입사각을 가진 온(on)-관찰축 영역(7)은 거의 어떠한 조명도 없게 된다.
제 5 도 및 제 6 도에 각각 도시된 바와같이, 링 조명 시스템과 이것에 대응하는 입사각 휘도 히스토그램은 사용되는 링 조명기(8)와 거의 동일한 형상에 대응하는 거의 균일한 입사 조명 레벨을 가진 균일한 확산 조명 영역(4)을 제공한다.
제 7 도, 제 7A 도, 제 8 도, 제 8A 도, 제 9 도, 제 9A 도, 제 10 도 및 제 10A 도는 본 발명에 의한 조명 시스템과 방법의 4 개의 실시예와 이들 각각의 입사각 휘도 히스토그램을 도시한다. 먼저, 제 7 도는 제 1 도의 공동축 조명 시스템(1)과, 제 3 도의 오프-조명축 확산 돔 광 시스템(5)의 조합을 포함하는 돔 형상의 연속적인 확산 조명 시스템을 도시한다. 이러한 2 개의 조명 시스템의 조합은 제 8 도에 도시된 입사각 휘도 히스토그램을 가진 광 분위기를 발생시킨다. 이러한 분위기는 입사각에 관계없이 거의 균일한 입사 조명 레벨을 가진 확산 조명 영역(4)에 의해 특징지어진다.
제 7A 도는 제 7 도의 실시예를 사용하여 얻어지는 결과에 근접하는 간단하고 원추형인 확산 조명 시스템을 도시한다. 상기 실시예는 제 3 도의 돔형상 광 시스템(5)과 비슷한 오프-조명축 확산 원추형 광 시스템을 포함한다. 상기 실시예는 관찰 윈도우에 각이지게 위치된 간단한 비임 스프리트를 가진 제 2 확산 광원을 대체시킨다. 그래서, 상기 비임 스프리터 장치는 오프-관찰축 확산 광원으로부터 상기 원추를 통하여 투사되는 확산광 부분을 반사하도록 작동되고, 동시에 원추형 확산 조명 시스템의 외부에 위치된 관찰 수단에 의하여 관찰되는 목적물을 쉽게 볼수 있게 된다. 상기 실시예는 제 8A 도에 도시된 입사각 휘도 히스토그램을 가진 광 분위기를 발생시킨다. 이러한 분위기는 사용되는 비임 분리기의 전도성에 비례하여 감소되는 휘도 레벨을 가진 확산 조명 영역(4)에 의해 특징지어 진다. 상기 감소된휘도 영역(4)은 비임 분리기와 관련된 입사각에 대응한다. 예를들면, 광 분위기에서 반사 대 전도성 비가 50 : 50 결과를 발생시키는 비임 분리기는 비임 스프리터와 관련된 입사각에 대응하는 상기 각도와 관련되는 50 퍼센트의 휘도 레벨을 도시하는 히스토그램에 의해 특징지어진다. 이와같이, 70 : 30 의 반사 대전도성 비를 가진 비임 스프리터가 사용된다면, 광 분위기는 비임 분리기와 관련된 입사각에 대응하는 70 퍼센트의 휘도 레벨을 나타낸다.
제 9 도는 제 1 도의 공동축 조명 시스템(1)이 연속적인 확산 링 조명 시스템을 만들기 위하여 제 5 도의 링 조명 시스템(8)과 결합되는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 상기 시스템에 의해 발생되는 광 분위기는 제 10 도에 도시된 입사각 휘도 조명 레벨은 형상으로 도시되고, 여기에서 거의 균일한 입사 조명 레벨은 형상과 크기가 링 조명 시스템의 형상과 크기에 따르는 특정 영역위에서 발생된다.
제 9A 도는 제 9 도의 실시예를 사용하여 얻어지는 결과에 근접하는 간단하고 원통형인 확산 조명 시스템을 도시한다. 상기 실시예는 오프-관찰축 확산광 실린더를 포함한다. 상기 실시예에서, 제 2 의 확산 광원은 상기 실린더의 상부 개구에 의해 형성된 감시 윈도우에 각도적으로 위치된 간단한 비임 스프리터로 대체된다. 그래서, 상기 비임 스프리터 장치는 오프-관찰축 확산 광 실린더를 통하여 투사되는 확산광 부분을 반사하기 위하여 작동되고, 동시에 상기 확산광 실린더의 외부에 위치된 관찰 수단에 의하여 관찰되는 목적물을 볼 수 있게 된다. 이러한 실시예는 제 10A 도에 도시된 입사각 휘도 히스토그램을 가진 광 분위기를 발생시킨다. 상기 분위기는 제 10 도와 비슷한 확산 조명 영역(4)으로 특징지어 진다. 그러나,상기 광 분위기는 제 7A 도의 실시예에 의해 발생되는 광 분위기와 거의 비슷한 비임 스프리터의 전도성에 비례하여 감소되는 휘도 레벨을 가진 확산 조명영역(4)을 나타내고, 상기 감소된 휘도 영역(4')은 비임 스프리터와 관련된 입사각에 대응한다.
본 발명 개념의 하나의 실시예를 도시하는 구성품의 간략하고 개략적인 장치는 제 11 도에 도시되고, 여기에서 기계 시각 텔레비젼 카메라에 의해 관찰되는 목적물은 도면 부호 10 으로 도시된다. 본 발명의 실행에서 일반적으로, 인쇄 회로 판의 납땜된 표면과 같은 반짝거리거나 거울과 같은 표면 또는, 거울과 같은 볼베어링, 반사 팩키징 표면등을 포함하고, 불규칙하거나 비평면인 형상인 상기 목적물(10)은 도면부호 12 로 도시된 카메라에 의해 관찰된다. 카메라(12)에 의한 목적물(10)의 관찰은 제 11 도에 도시된 관찰축(A)을 따라서 발생된다. 카메라(12)에 의해 목적물(10)을 관찰하는 목적은 목적물의 결점을 찾기 위한 것이 목적이지만, 상기 관찰은 연속적인 가공 동작에 앞서 가공 설치 또는 조립, 또는 인쇄되고 인스크라이브(inscribed)되거나 화학적 또는 레이저로 에칭된 것과 같은 것을 판독하는 목적의 바람직한 이유가 될 수 있다. 본 발명의 개념은 목적물(10)의 균일한 광이 성취되는 결점 검출용으로 특히 적절하며, 여기에서 상기 목적물로부터 반사된 광의 중요한 변화는 표면의 불완전 것과 통상적으로 관련된 것과 같은 입사 조명각의 반 보다 더 큰 국부적인 표면 경사로부터 뿐만아니라, 결점 상태와 관련되지 않는 표면 형상의 일반적인 편향으로부터 바람직하지 못한 반사를 방지한다.
본 발명의 개념에 따라, 광 투사기(14)는 목적물(10)과 상기 관찰축(A)내의카메라 사이에 합체되고, 목적물(10)의 거의 균일한 제 1 조명은 제 11 도에 도시된 바와 같이 목적물(10)위에 위치되고 반투명한 백라이트 반구형 돔 또는 인벨로프(envelope; 16)에 의해 성취된다. 상기 반투명한 돔(16)은 흐리게 처리된 유리로 형성될 수 있거나, 또는 인공 플라스틱등이 될 수 있으므로, 그곳을 통과하는 광은 균일하게 확산된다. 상기 돔은 목적물(10)을 향하여 배치된 내부 표면(18)을 포함하고, 관찰 윈도우 또는 개구(20)는 관찰축(A)을 수용하기 위하여 돔(16)에 형성된다. 상기 돔(16)은 돔(16)의 외부 표면위에 광을 비추는 복수의 램프(22)에 의하여 후방으로부터 조명되고, 카메라(12)에 의해 관찰하도록 목적물(10)을 균일하게 조명하기 위하여 상기 광은 목적물(10)위에 내부 표면(18)으로부터 확산되어 방출된다.
상기 목적물(10)이 반짝거리는 거울과 같은 표면을 포함한다면, 납땜, 볼 베어링, 반사성 팩키지등을 관찰할때, 상기 목적물의 표면은 축(A)을 따라 관찰되는 카메라를 통하여 돔 관찰 윈도우 또는 개구(20)의 이미지를 반사할 것이다. 종래의 조명 돔을 가지고 윈도우(20)로부터 어떠한 광도 발산되지 않기 때문에, 상기 윈도우(20)는 카메라(12)에 의해 관찰될 돔(16)에서 어둡거나 데드 스폿(dead spot)으로 나타날 것이고, 상기 카메라 출력이 윈도우 반사를 무시하도록 프로그램되지 않는다면, 상기 카메라는 결점으로서 윈도우(20)의 어두운 반사를 감지할 것이다. 상기 카메라 프로그램이 윈도우 반사를 무시한다면, 관찰축(A)과 일치하는 목적물(1)위의 불완전한 것은 결점이 있는 목적물이 검사를 통과하도록 하는 카메라(12)에 의해 감시되지 않는다.
상기 윈도우(20)의 반사로부터 발생되는 상술된 문제점을 극복하기 위하여, 상기 광 투사기(14)는 관찰축(A)을 따라 있는 목적물(10)위에서 윈도우(20)를 통하여 확산된 광을 투사시킨다. 이러한 방법에서, 상기 윈도우(20)는 돔(16)의 내부 표면(8)위에서 어두운 스폿으로 더 이상 나타나지 않고, 상기 비임 스프리터(14)로부터 방출된 상기 투사된 광은 램프(22)에 의하여 발생될 때 돔(16)을 통과하는 제 1 확산광과 거의 동일한 세기와 특성을 갖기 때문에, 상기 돔(16)은 어둡거나 데드된 스폿이 없게 되며, 상기 목적물(10)의 거의 균일한 조명이 성취되고, 상기 관찰축(A)과 일치하는 목적물(10)위의 결점은 카메라(12)에 의해 검출될 것이다.
양호한 실시예에서, 상기 광 투사기(14)는 비임 스프리터이고, 미러(26)가 위치되는 하우징(24)을 포함한다. 상기 미러(26)는 관찰축(A)에 대한 각도로 배치될 수 있고, 상기 미러는 카메라(12)를 향하여 배치된 면(28)과 목적물(10)을 향하여 배치된 면(30)을 포함한다. 상기 표면(28 및/또는 30)은 은 도금된 스프립 또는 다르게 처리된 것을 통상적으로 포함하고, 상기 미러(26)는 반사면과, 카메라(12)에 의한 관찰용으로 광이 목적물(10)로부터 미러(26)을 통과하는 광 통과 표면을 구성하고, 또한 상기 미러(26)는 이후에 설명되는 비임 스프리터 광원에 의해 발생되는 확산된 광을 반사한다. 상기 비임 스프리터 미러(26)는 "MYLAR" 와 같은 플라스틱, 또는 니트로셀루로즈의 반쪽이 은으로 도금된 박막에 의하여 형성될 수 있고, 이것은 특정 적용에서 양호한 비임 스프리트 특성을 가진다. 상기 비임 분리기 미러(26)로서 사용되는 재료는 목적물(10)과 광원(34)을 향하여 배치된 오목면과, 제 12A 도에 도시된 바와같이 기계 시각 카메라가 될 수 있는 관찰 수단을 향하여배치된 볼록면을 가진 굽혀진 형상으로 제공될 수 있다. 상기 형상은 온-관찰축 확산 광원용의 입사각의 증가된 범위를 제공하고, 동시에 광 투사기(14)의 높이를 감소시킨다.
상기 광 투사기(14)는 광원(34)에 의하여 패널(32)위에 비추어지는 균일하게 확산된 광이 될 수 있는 처리된 유리, 플라스틱 또는 다른 광이 반투명한 재료로 형성된 적어도 하나의 반투명한 광 확산 패널(32)를 포함한다. 상기 광원(34)은 확산기(342)위에 비추어지는 광의 매우 균일한 패널을 발생시킬 수 있는 복수의 램프, 다이오드 또는 광 섬유로 구성될 수 있고, 상기 확산된 광은 미러(26)를 조명하여 화살표로 지시된 방향(36)으로 투사되며, 이것은 광축을 구성한다. 상기 광 방향(36)은 관찰축(A)과 동축으로 되어 일치하게 된다. 상기 윈도우(20)는 확산기 패널(32)과 광원(34)으로부터 방출되는 확산된 광으로 충진될 수 있고, 화살표(36)을 따라 반사되는 확산된 광이 관찰 윈도우(20)를 완전히 점유하기에 충분할 수 있도록 미러(26)의 크기가 선정된다. 광 투사기(14)와, 광원(34) 및 반투명한 광 확산 패널(32)은 서로 다른 크기 또는 서로 다른 작업 거리의 목적물을 가로질러 연속적이고 균일한 조명을 발생시키기 위하여 크기, 형상 및 상대적인 근접 거리로 조정될 수 있다.
상기 광 투사기(14)는 광 흡수 패널(38)을 포함하고, 상기 광(36)의 세기와 특성이 상기 돔(16)에 의하여 확산되는 제 1 광과 거의 동일하고 램프(22)에 의하여 목적물(10)위에 광이 비추어질 수 있도록 상기 광원(34)에 의하여 발생되는 광의 세기는 광 제어 가감저항기(rheostat: 40)에 의하여 조정가능하다.
상기 광 투사기(14)는 미국 특허 제 5,187,611호에 도시된 것과 여러면에서 비슷하고, 상기 특허에 도시된 비임 스프리터의 개념은 즉각적으로 적용가능하다.
상기 광 제어부(40)를 조정함으로써, 상기 윈도우(20)를 통하여 투사되는 광(36)은 상기 목적물(10)위에 비추어지는 다른 광과 세기와 특성에서 동일하고, 본 발명 개념의 사용은 윈도우(20)의 반사 및 목적물(1)의 표면에 의하여 반사되는 바와같이 카메라 때문에 상기 카메라(12)에 의하여 잡혀지는 잘못된 판독을 제거한다. 본 발명의 실행에 있어서, 상기 윈도우(20)는 중간으로 되어, 목적물(10)의 실질적으로 연속적인 확산된 광원은 카메라(12)에 의하여 잘못된 판독을 제거하고, 카메라(12)에 의하여 관찰가능한 목적물(10) 측부의 실질적인 100% 검사를 허용한다.
본 발명 개념의 변경은 제 13 도에 도시된다. 제 13 도에서, 3개의 돔형 관찰 윈도우, 카메라 및 광 투사기는 다양한 각도로부터 상기 목적물을 관찰할 수 있으며, 상기 확산된 광원 돔은 제 11 도에 도시된 장치로써 가능한 것 보다 구성품의 보다 간결한 조립체를 제조하기 위하여 내부가 비추어진다.
제 13 도의 실시예에서, 이미 설명한 구성품과 유사한 구성품이 프라임으로 지시되고, 상기 구성품은 상술한 구성품과 동일한 방법으로 작용한다.
제 13 도는 관찰될 목적물(10')위에 위치되고, 상기 돔(42)은 확산되는 반사 페인트의 내부 반구형 층(42)을 포함한다. 이러한 구성은 돔(42)의 내부에서 상기 층(42)위에 비추어지는 광이 목적물(10')위의 내향으로 확산되게 반사되어, 제 11도의 실시예에서 성취되는 것과 비슷한 제 1 조명 효과를 제공하도록 된다.
상기 돔(42)은 도면 부호 48, 50 및 52 로 지시되는 3개의 감시 윈도우를 구비하며, 개구(50)는 카메라(12')와 광 투사기(14')와 겹합되며, 개구(52)는 카메라(12")와 광 투사기(14")용 관찰 윈도우를 제공하고, 윈도우(48)는 광 투사기(14")와 결합되는 텔레비젼 카메라(12")의 관찰축(A''')을 접근시킨다.
반사 층(44)이 램프(54)로부터 방출되는 광을 수용하고, 상기 층(44)으로부터 반사된 광이 균일되게 확산된 광으로 상기 목적물(10')을 조명하기 위하여 층(44)에 의해 확산되도록, 상기 돔(42)의 제 1 광원은 목적물(10')에 인접되게 위치되고 돔(42)의 내부를 향하여 방향 지워지는 램프(54)를 구비한다. 상기 목적물(10') 근처에 램프(54)를 위치시킴으로써, 구성품의 전체 치수와 관계는 제 11 도에 도시된 실시예보다 더 간단하고, 크기와 형상의 장점은 제 13 도의 실시예와 같다.
제 13 도의 실시예의 광 투사기(14', 14" 및 14''')는 가감 저항기(40', 40'' 및 40''')를 각각 제어하는 분리 램프를 사용할 수 있고, 따라서 상기 윈도우(48, 50 및 52)에서 발생될 수 있는 어떠한 작은 광 변화도 수용할 수 있도록 다양한 광 투사기가 분리되게 제어가능하다. 그러나, 제 13 도에서 점선으로 도시되어 있고 단일의 가감 저항기(58)에 의하여 제어가능한 회로(56)에 의해 3개의 평행한 광 투사기의 광원을 연결하는 것이 가능하다.
제 13 도의 실시예 작동의 개념은 제 11 도의 상술된 개념과 동일하다. 상기 3 개의 각 카메라의 관찰축은 목표물(10')를 향하여 방향지어지며, 상기 윈도우(48 내지 52)의 목표물(10')의 표면으로부터의 반사로 인하여 존재할 수 있는 어떤 잘못된 판독도 제거하기 위하여, 각 카메라의 관찰축이 연장되는 돔형 관찰 윈도우는 상기 결합된 광 투사기로부터 투사되는 확산광으로 충진된다. 종래의 조명 돔에서, 다양한 각도로부터 목표물을 관찰하는 복수의 카메라의 존재는 잘못된 판독을 증가시키는 돔에서의 관찰 윈도우의 존재와, 관찰되는 목표물에서 간과되는 결점의 가능성으로 인하여 복수의 반사되는 어두운 스폿을 발생시킨다. 본 발명을 실시함에 있어서, 돔에 형성되는 다수의 윈도우에 관계 없이, 관찰되는 목표물의 연속적인 광원이 제공되고, 상기 목적물(10')로부터의 어떠한 그림자 또는 어두운 반사는 결점을 나타내고, 조명하는 돔 구조체 그 자체에서 비균일성으로 반사되지 않는다.
제 14 도 내지 제 16 도에서, 본 발명의 개념을 사용하는 확산된 광으로 목적물을 조명하기 위한 다른 실시예가 도시된다. 이 실시예에서, 도면부호 60 으로 지시된 인벨로프 또는 돔은 외부 표면 또는 층(61) 및 내부 표면 또는 층(63)을 가지는 저부의 벨형상을 구비하는 불투명한 재료 또는 반투명한 재료로 형성된다. 상기 층(61)은 미러 또는 효과적인 광 반사체로서 작용하기 위하여 내부가 은으로 도금되며, 상기 내부 표면(63)은 광 확산 층을 구성함으로써, 상기 돔(60)내의 광은 상기 층(61)에 의해 반사되고 층(63)에 의해 확산된다. 상기 돔(60)은 저부의 환형 모서리(62)를 포함하고, 이것의 상부 영역은 개구(66)에서 개방된 원통형 넥크(64)를 포함한다. 환형 개구(68)는 벨 부분의 상부 영역에서 돔(60)내에 형성되며, 도시되지 않은 텔레비젼 카메라와 같은 전자 카메라는 점선(70)으로 도시되는 돔(60)의 축과 동축인 관찰축을 가지는 돔(60)위에 위치되도록 채택된다. 선(70)으로 도시되는 상기 관찰축은 도면부호 72 에서 조명되고 관찰되는 광 반사 목적물과 정렬된다.
비임이 스프리트되는 부분적으로 은도금되는 미러(74)는 관찰축에 대한 각도로 배치되어 넥크(64)내에 장착된다. 상기 미러(74)는 도면부호 76 에서 넥크(64)내로 매입되거나, 상기 넥크에 부착될 수 있다. 다이오드, 발광 램프등을 구성할 수 있는 복수의 램프(78)는 브라켓(88)위에서 넥크(64)의 외부에 장착되어, 제 5 도에 도시된 바와 같이 핀(84)에 의하여 넥크(64)에 부착된다.
상기 돔의 넥크(64)는 반투명하고 광 확산기를 구성함으로써, 램프(78)로부터 방출되어 넥크(64)로 들어가는 광은 상기 미러(74)로부터 반사되기 이전에 확산된다. 부분적으로 은도금된 비임 분리기(74)를 통과하는 광은 램프(78)에 대향 관계로 있는 넥크(64)에 형성된 개구(80)를 관통하고, 광 흡수 패널(86)은 미러(74)을 관통하는 램프(78)로부터 방출되는 광을 흡수하기 위하여 브라켓(82) 위에 장착된다. 브라켓(82)은 상기 핀(84)에 의해 넥크(64)에 부착된다. 물론, 램프(78)로 부터 방출된 광이 넥크(64)로 들어가서, 상기 광 부분이 관찰되는 목적물(72)위의 선(70)을 따라 하향으로 미러(74)로부터 반사될 필요가 있을 때에, 돔(60)의 벨부분위에 형성된 상기 광 반사면(61)은 상기 넥크(64)의 외부면으로 연장되지 않는다.
환형 링(90)은 복수의 체결기(92)에 의해 하부 엣지(62)에 인접한 돔(60)의 하단부에 부착된다. 상기 링(90)의 횡단면 형상은 제 4 도로부터 이해할 수 있으며, 그 링은 환형 반사면(94)이 형성되어 있는 내측 반경방향으로 돌출하는 립을 포함한다. 상기 반사면(94)은 광 반사 능력을 증가시키도록 은 도금될 수 있으며,수평에 대해 경사져 있음으로써 면(94)에 부딪치는 광은 돔(60)의 벨 부분 내측으로 반사되게 된다. 또한, 상기 링은 링을 통해 전달되는 산란 광이 돔의 벨부분의 내측의 반사광과 동일한 세기를 갖는 두께로 기계 가공되는 반투명 재료로 형성된다.
복수의 램프(96)는 제 6 도로부터 이해할 수 있는 바와 같이 링의 원주위에 균일하게 이격된 링(90) 내부에 장착된다. 상기 램프(96)는 반사면(94)을 직접 조명하고, 반사층(61)으로부터 반사되는 램프 광은 확산층을 통과하도록 돔(60) 내측으로 효율적으로 반사되며, 목적물(72)은 램프(96)에 의해 직접 비춰진다. 따라서, 목적물(72)을 조명하는 대부분의 광은 면(61)에 의해 반사되고 층(63)에 의해 확산됨으로써 확산광이 된다.
도시않은 가감 저항기 또는 다른 램프 제어 수단은 상술한 실시예와 관련하여 설명한 바와 같이 램프(78)로부터 방출되는 광의 세기와 특성을 제어하는데 사용될 수 있다.
제 14 도 내지 제 16 도의 장치는 제 11 도 및 제 13 도의 실시예와 관련하여 설명한 것과 유사한 방법으로 작용한다. 상기 램프(78)가 조명됨으로써 확산광이 목적물(72)상의 비임 스프리터(74)로부터 반사된다. 도시않은 전자 텔레비젼 카메라는 목적물(72)을 관찰하기 위한, 점선(70)으로 표시된 관찰축을 형성한다. 상기 목적물(72)의 제 1차 조명은 광이 돔(60)의 벨부분 내측으로 반사되는 램프(96)로부터 발생되어서, 그 합성 확산광이 목적물(72)을 조명하게 한다. 상기 램프(78)의 세기를 제어함으로써, 미러(74)에 의하여 반사될 때에 구멍(68)을 통하여돔(60)의 벨부분으로 들어가는 광은 조정될 수 있고, 따라서 반사된 확산광은 층(63)에 의해 확산될 때 층(61)에 의해 반사된 것과 거의 동일한 세기와 특성을 가지며, 또한 제 14 도 내지 제 16 도의 조명 장치는 카메라에 의해 감지될 수 있는 광 반사 목적물(72)로부터 어두운 반사를 방지하는 구멍(68)에서 어떠한 어두운 지점도 조명하고, 목적물(72)의 표면 특성과 관련한 오신호 및 잘못 도입된 신호의 발생을 방지한다. 제 14 도 내지 제 16 도의 실시예는 소형이며 튼튼하게 구성되어 있고 또한 여러분야에 적용할 수 있게 되어 있다.
물론, 상기 반사기 돔(60)은 전술한 것과 다른 방식으로 구성될 수 있다. 예를들어, 상기 돔의 벨 부분은 내측의 광 확산 반사면을 갖는 턴되거나(turned) 또는 스펀된(spun) 알루미늄으로 형성될 수 있고, 환형 넥크는 반투명 재료로 형성되어 알루미늄 벨 부분에 기계적으로 부착될 수 있다. 또한, 상기 비임 스프리터 미러(74)는 특정 적용시 양호한 비임 스프리트 특성을 가지는 "MYLAR" 와 같은 플라스틱 또는 니트로셀루로즈의 반이 은도금된 박막에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 제 17 도에 도시되어 있다. 제 17 도에 있어서, 카메라(12)와 광 투사기(14)는 상술한 본 발명의 개념의 다른 실시예와 동일한 방법으로 작동한다. 그러나, 제 1의 오프-관찰축의 확산광 인벨로프 또는 돔은 제 1의 오프-관찰축 링 조명기(100)로 대체된다. 상기 링 조명기(100)는 광원(101)과 확산기 링(102)으로 구성된다. 상기 광원은 섬유광학 링 조명기, LED 어레이 조명기, 또는 균일한 표준 발광링 램프일 수 있다. 상술한 제 1 확산광 인벨로프 또는 돔과 유사하게, 상기 확산기 링(102)은 카메라(12)에 의해 관찰될 영역에 대하여 관찰축을 따라서 시각적인 접근을 제공하기 위해 배치되는 관찰 윈도우(103)를 또한 가진다. 상기 광 투사기(14)는 링 조명기에 의해 제공된 것과 거의 동일한 세기와 특성을 갖도록 조절되는 확산광으로 관찰 윈도우(103)에 의해 발생되는 제 1 확산광 내부에 있는 구멍을 효과적으로 채운다.
본 발명의 다른 변형예가 제 18 도에 도시되어 있다. 제 18 도에서, 확산 반사기(110)는 제 17 도에 도시된 실시예에 사용되는 확산기 링을 가지며, 상기 확산 반사기는 제 17 도에 도시된 장치를 갖는 것이 가능한 보다 간결한 구성품의 조립체를 제조하기 위하여 광원(113)에 의해 그 내부가 조명된다. 제 18 도의 실시예에서, 전술한 것과 유사한 구성품에는 프라임(prime) 부호로 나타냈으며, 이들 구성품의 작용은 전술한 것과 동일한 기능을 한다.
제 18 도에서, 확산 반사기(110)는 관찰될 영역(104') 위에 위치되고, 미러 형태가 될 수 있는 확산 반사기 외층(112)에 의해 반사된 광을 확산 시킬 수 있고 반투명한 내층(111)을 포함한다. 상기 층(11, 112)은 확산 반사기(110)의 내층(110)으로 비춰지는 광이 외층(112)으로부터 반사된 광을 확산시키는 반투명층(111)을 통해 외층(112)으로부터 반사되어, 상기 관찰될 영역(104')에 내향으로 반사된 광이 제 17 도의 실시예로 얻어지는 것과 유사한 제 1차 조명 효과에 의해 균일하게 확산되도록 구성된다.
제 18 도의 실시예의 작동 개념은 상술한 실시예와 관련하여 설명한 것과 동일하다. 상기 카메라 관찰축은 관찰 영역(104')쪽으로 향해 있고, 카메라의 관찰축이 연장하고 있는 링 조명기 관찰 윈도우는 관찰 윈도우(103') 영역의 표면으로 부터의 반사로 인해 존재할 수 있는 어떠한 잘못된 판독도 제거하도록 광 투사기로부터 투사되는 확산광으로 채워진다.
제 17 도 및 제 18 도에 도시된 어느 하나의 실시예에 사용되는 링 조명기는 관찰될 영역의 크기, 관찰 광학의 구멍 크기 및 관찰 형상과 상호 관련된 주변 형상과 크기를 가진다. 다양한 링 조명기의 형상은 제 19 도 내지 제 21 도에 도시되어 있다. 예를 들면, 제 19 도에 도시된 형상은 원형의 관찰 영역에 특히 적합하다. 제 20 도에 도시된 형상은 정방향의 관찰 영역에, 그리고 제 21 도에 도시된 형상은 장방형의 관찰 영역에 특히 적합하다. 각각의 이러한 조명기는 온-관찰 축 광원이 투사되는 온-관찰축 윈도우(103)와, 제 1 오프-관찰축 영역(105)을 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예가 제 22 도 및 제 23 도에 도시되어 있다. 이러한 2개의 실시예들은 다중 확산 광원의 사용을 필요로 하는 본 발명의 실시예의 사용에 따라 얻어지는 조명 환경에 근접하도록 간단한 조명 형상과, 단일 오프-관찰축 확산광원을 사용한다.
제 22 도에서, 카메라(12)에 의한 목적물(10)의 관찰은 관찰축(A)을 따라 발생된다. 목적물(10)의 거의 균일한 조명은 제 22 도로부터 이해할 수 있듯이, 목적물(10)위에 위치되는 원추체 또는 돔형상 광 인벨로프(120)에 의해 성취된다. 상기 원추체(120)는 확산 반사 페인트(121)의 내층을 포함한다. 상기 원추체는 원추체(120)의 내층(121)에 비춰지는 광이 목적물(10)의 내측으로 확산 반사되도록 구성된다.
제 14 도 내지 제 16 도에 도시된 실시예와 유사한 원추체(120)는 하부 환형엣지(122)를 포함한다. 환형링(123)은 부착 수단에 의해 하부 엣지(122)에 인접된 원추체(120)의 하단부에 부착되며, 상기 부착 수단은 접착제등의 어떤 다른 적합한 수단이나 복수의 체결기일 수 있다. 상기 링(123)의 횡단면 형상은 제 22도로부터 이해할 수 있으며, 상기 링은 환형 반사면(126)이 형성되어 있는 내향 돌출 립(125)을 포함한다. 상기 내층(121)은 수평에 대해 경사져 있음으로써, 내층과 충돌하는 광은 원추체(120)의 내측으로 확산 반사된다. 또한, 상기 립(125)은 확산 전달된 광이 원추체 내층으로부터 반사되는 광의 세기와 동일해지도록 두께가 기계가공된 반투명 재료로 구성될 수 있다.
상기 원추체(120)용 광원에는 링(123) 내부에 장착된 복수의 램프(127)가 제공되어 있다. 상기 램프(127)는 링의 원주에 대하여 균일하게 이격되어 있다. 램프는 원추체(120)의 내층(121)을 직접 조명하고, 램프 광은 카메라(12)에 의해 관찰되도록 목적물을 거의 균일하게 조명하기 위해 내층과 목적물(10)에 의해 효과적으로 반사된다.
상기 원추체는 원추체(120)의 내층(121)에 의해 반사된 광 부분을 반사하도록 선택된 관찰축(A)에 대해 어떤 각도만큼 원추체의 상부를 절단함으로써 원추체(120)내에 형성된다. 상기 각도는 약 45도가 양호하다.
상술한 미러와 유사한 비임 스프리터 미러(129)는 각도 관찰 윈도우에 장착된다. 상기 미러(129)는 카메라(12)쪽으로 배치된 면(130)과, 목적물(10)쪽으로 배열된 면(131)을 포함한다. 상기 면(130, 131)에는 통상적으로 은도금된 스트립 또는 다르게 처리된 스트립이 제공되며, 상기 미러(129)는 카메라(12)에 의해 관찰될목적물(10)로부터 미러(129)를 통과하는 입사면과 반사면으로 구성되며, 또한 상기 미러(129)는 원추체(120)의 내층(121) 으로부터 반사되는 확산광을 반사한다. 따라서, 거의 균일한 확산 광원 분위기는 단일 광원을 사용함으로써 발생된다.
제 23 도에서, 백라이트된 반투명 실린더(140)는 제 22 도에 도시된 실시예에 사용되는 원추체 또는 돔 인벨로프 대신에 사용된다. 상기 반투명 실린더는 흐릿한 유리 또는 처리된 유리로 형성될 수 있으며, 또는 합성 플라스틱으로 됨으로써, 그것을 통과하는 광은 균일하게 확산되게 한다. 상기 실린더는 목적물(10)쪽으로 배열된 내면(141)과, 각도 관찰 윈도우 또는 개구(142)를 포함하며, 상기 윈도우 또는 개구는 백라이트된 실린더를 통해 확산 전달되는 광부분을 반사시키도록 선택된 관찰축(A)에 대해 어떤 각도만큼 실린더의 상부를 절단해냄으로써 실린더내에 형성된다.
상기 실린더(140)는 실린더(140)의 외면(144)상에 비춰지는 복수의 램프(143)에 의해 외측으로부터 조명된다. 상기 광은 실린더 재료에 의해 확산되고, 카메라(12)에 의한 관찰을 위해 목적물(10)을 거의 균일하게 조명하도록 목적물(10)상의 내면(141)으로 부터 방출된다.
본 발명의 성취될 개념은 기계식 감시 카메라를 위한 연속적인 조명을 허용할 수 있게 하는 것이며, 본 발명은 그림자 또는 반사를 발생시키지 않는 관찰 목적물의 정확한 관찰과 평가를 가능케 한다.
본 발명의 복수의 변형예가 본 발명의 정신, 및 범주로 부터 이탈함이 없이 본 기술분야의 숙련자에 의해 형성될 수 있다고 이해해야 한다.

Claims (26)

  1. 목적물 관찰 위치를 통과해 연장되는 관찰축을 따라 관찰될 때 목적물(10, 72)을 균일하게 조명하는 확산광 장치에 있어서,
    관찰 축(A, 70)이 통과하는 개구(20, 48, 50, 52, 68, 103)를 형성하며 광을 공급하도록 되어 있으며, 상기 개구에 의하여 목적물(10, 72)의 부분이 영향을 받는 것을 제외하고는 상기 목적물(10, 72)에 균일한 조명을 제공하기 위하여 적절하게 위치된 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)으로부터 광을 공급하도록 정렬된 표면과,
    2차 광을 제공하는 제 2 광원(34, 78)과,
    제 1 광원이 상기 표면을 조명할 때에 관찰축을 따라서 관찰하여서 목적물(10, 72)의 균일한 조명을 발생시키기 위하여 상기 개구에 의하여 영향을 받게 되는 목적물(10, 72)의 부분을 균일하게 조명하도록 상기 관찰축(A, 70)을 따라서 제 2 광원(34, 78)으로부터 광을 지향하기 위한 부분 반사미러(14, 74, 129)를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면은 광 확산기이고, 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)은 관찰축선을 따라 관찰할 때 상기 개구에 의하여 영향을 받게되는 목적물(10, 72) 부분을 제외하고 확산광으로 상기 목적물(10, 72)을 균일하게 조명하도록 광 확산기와 협력하는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미러(14, 74, 129)쪽으로 향한 목적물(10, 72)에 의해 반사된 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)으로부터의 광이 미러(14, 74, 129)쪽으로 향한 목적물(10, 72)에 의해 반사된 제 2 광원(34, 78)으로부터의 광의 세기와 특성이 거의 동일해, 관찰축을 따라 관찰할 때 목표물(10, 72)의 균일한 조명을 용이하게 함으로써 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)과 제 2 광원(34, 78)중 어느 하나의 조명 특성을 제어하는 기구(40)가 제공되는 것을 특징으로 하는 확산 광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 2 광 확산기(32)는 확산광을 미러(14, 74, 129)에 제공하도록 제 2 광원(34, 78)과 미러(14, 74, 129) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    관찰축(A, 70)을 따라 목적물로부터 미러(14, 74, 129)쪽으로 반사되는 광을 수용하기 위해 관찰장치가 위치되도록 확산광 장치를 관찰장치에 부착하기 위한 부착 기구가 또한 제공되는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 관찰 장치는 기계식 비젼 카메라(12), 필름 카메라 및, 인간인 관찰자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 확산기는 목적물(10, 72)을 적어도 부분적으로 에워싸는 반투명 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)를 포함하며, 상기 인벨로프는 외면과 내면을 가지며, 상기 제 1 광원(22, 54, 101, 113, 127, 143)은 사용중 확산광이 목적물(19, 72)쪽으로 반투명 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)의 내면에 의해 방출되게함으로써 상기 반투명 인벨로프의 외면을 직접 조명하는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 확산기는 반사면(44, 121)을 구비한 표면을 갖는 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)를 포함하며, 상기 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)은 인벨로프 표면상에 반사물질(44, 121)을 조명하도록 정렬됨으로써, 상기 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)으로부터의 광은 반사물질에 의해 목적물(10, 72)에 반사되는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)는 개구(20, 48, 50, 52, 68, 103)로부터 떨어진 환형 엣지(62)를 가지며, 상기 환형 엣지는 환형 불투과 차폐물을 지지하며, 상기 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)은 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)에 의해 발생된 광이 목적물(10, 72)을 직접 조명하지 않도록 목적물(10, 72)과 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143) 사이에 위치된 환형 불투과 차폐물을 갖는 환형 엣지(62)의 원주 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러(14, 74, 129)는 곡선 미러(26)와 평면 미러(26, 74, 129)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 확산기는 개구(48, 50, 52)를 통과해 연장되는 관찰축(A', A, A)을 갖는 복수의 개구(48, 50; 52)와, 확산광을 발생시키기 위한 복수의 제 2 광원(34, 78) 및, 복수의 부분 반사 미러(26, 74, 129)를 형성하며, 상기 복수의 부분 반사 미러(26, 74, 129) 중의 하나는 관찰축(A', A, A)준 하나를 따라서 복수의 제 2 광원(34, 78)중 하나로부터 광을 지향시키도록 복수의 개구(48, 50, 52)중 각각의 하나와 관련되어 있는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    광 흡수 부재(38, 78)는 제 2 광원으로부터 미러(14, 74, 129)를 통과하는 비 반사광을 흡수하도록 상기 제 2 광원(34, 78)으로부터 떨어져 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)과 제 2 광원(34, 78)은 램프, 복수의 다이오드, 광학 섬유, LED 및 형광 어레이를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 광원을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 확산광 장치.
  14. 목적물 관찰 위치를 통과해 연장되는 관찰축을 따라 관찰할 때 목적물(10, 72)을 균일하게 조명하는 방법에 있어서,
    광을 공급하도록 관찰축(A, 70)이 통과하는 표면 내부에 개구(20, 48, 50, 52, 68, 103)를 형성하는 단계와,
    개구에 의하여 영향을 받게되는 목적물(10, 72)의 부분을 제외하고는 관찰 위치에 위치되어서 관찰축을 따라서 볼 때에 상기 목적물(10, 72)에 균일한 조명을 제공하기 위하여 적절하게 위치된 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)으로부터 광을 공급하기위하여 상기 표면을 정렬하는 단계와,
    광을 공급하도록 제 2 광원(34, 78)을 제공하는 단계 및,
    제 1 광원이 상기 표면을 조명하고 관찰축을 따라 관찰할 때 목적물(10, 72)을 균일하게 조명하도록 개구에 의해 영향을 받는 목적물(10, 72)의 부분을 균일하게 조명하기 위해 관찰축(A, 70)을 따라 제 2 광원(34, 78)으로부터 부분 반사 미러(14, 74, 129)를 경유하게 광을 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 표면으로서 광확산기를 사용하고, 관찰축을 따라 관찰할 때 개구에 의해 영향을 받는 목적물(10, 72) 부분을 제외한 목적물(10, 72)을 확산광으로 균일하게 조명하기 위하여 광 확산기와 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)을 협력시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 미러(14, 74, 129)쪽으로 향한 목적물(10, 72)에 의해 반사된 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)으로부터의 광이 미러(14, 74, 129)쪽으로 향한 목적물(10, 72)에 의해 반사된 제 2 광원(34, 78)으로부터의 광의 세기와 특성이 거의 동일하여서, 관찰축을 따라 관찰할 때 목표물(10, 72)의 균일한 조명을 용이하게 함으로써 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)과 제 2 광원(34. 78)중 어느 하나의 조명 특성을 조명 제어기구(40)에 의해 제어하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    확산광을 미러(14, 74, 129)에 제공하도록 제 2 광원(34, 78)과 미러(14, 74, 129) 사이에 제 2 광확산기(32)를 위치시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    관찰축(A, 70)을 따라 목적물로부터 상기 미러(14, 74, 129)쪽으로 향하여 반사되는 광을 수용하기 위해 관찰 장치가 위치되도록 상기 광확산기를 관찰 장치에 부착하기 위한 부착 기구를 제공하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    기계식 비젼 카메라(12)와, 필름 카메라 및, 인간인 관찰자중 어느 하나를 관찰 장치로 이용하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 목적물(10, 72)을 적어도 부분적으로 에워싸는 반투명 인벨로프(16,42, 60, 102, 120, 140)를 광확산기로 사용하는 단계를 또한 포함하며, 상기 반투명한 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)는 이 반투명한 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)의 외면을 직접 조명하는 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)을 가진 외면 및 내면을 구비함으로써, 상기 반투명한 인벨로프(16, 42, 60, 102, 140)의 내면을 거쳐서 확산된 광을 목적물(10, 72)을 향하여 방출하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    반사물질(44, 121)을 구비한 표면을 갖는 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)를 광 확산기로서 사용하고, 상기 반사물질에 의해 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)으로부터 목적물(10, 72)로 광을 반사될 수 있도록 반사 물질(44, 121)을 조명하기 위하여 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)을 정렬하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 개구(20, 48, 50, 68, 103)로부터 떨어진 환형 엣지(62)를 갖는 인벨로프(16, 42, 60, 102, 120, 140)를 제공하는 단계를 또한 포함하며, 상기 환형 엣지는 환형의 불투과 차폐물을 지지하며, 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)에 의해 발생된 광이 물체(10, 72)를 직접 조명하지 않도록 목적물(10, 72)과 제 1광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143) 사이에 위치된 환형의 불투과 차폐물을 갖는 환형 엣지(62)의 원주위에 상기 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)을 위치시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    곡선 미러(26)와 평면 미러(26, 74, 129)중 어느 하나를 상기 미러(14, 26, 74, 129)로서 사용하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 각 개구(48, 50, 52)를 통과해 연장되는 관찰축(A', A", A''')을 갖는 복수의 개구(48, 50, 52)를 형성하는 단계와,
    확산광을 발생시키기 위한 복수의 2차 광원(34, 78)을 제공하는 단계 및,
    복수의 부분 반사 미러(26, 74, 129)를 제공하는 단계를 또한 포함하며,
    상기 복수의 부분 반사 미러(26, 74, 129)는 관찰축(A', A", A"')중 하나를 따라 복수의 제 2 광원(34, 78)중 하나로부터 광을 지향시키도록 복수의 개구(48, 50, 52)중 각각의 하나와 관련되는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  25. 제 14 항에 있어서,
    상기 미러(14, 74, 129)를 직접 통과하는 비 반사광을 흡수하도록 제 2 광원(34, 78)으로부터 광 흡수 부재(38, 78)를 멀리 떨어지게 위치시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
  26. 제 15 항에 있어서,
    램프, 복수의 다이오드, 광학 섬유, LED 및 형광 어레이중 어느 하나를 제 1 광원(22, 54, 96, 101, 113, 127, 143)과 제 2 광원(34, 78)으로서 사용하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물을 균일하게 조명하는 방법.
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