WO2006070444A1

WO2006070444A1 - 多方向同時観察光学系および画像読み取り装置

Info

Publication number: WO2006070444A1
Application number: PCT/JP2004/019580
Authority: WO
Inventors: Kazuhide Yamauchi; Kiyoshi Toyamori; Takayoshi Shino; Toru Kato
Original assignee: Technical Co., Ltd.
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-06

Abstract

　　本発明の多方向同時観察光学系は、図４−１のように、被検物体６１の各側面画像を得るための側面画像取得用プリズム系６５Ａ、６５Ｂと、底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系６５Ｆとを有してなり、各プリズム系６５Ａ等はそれぞれ光路方向転換用プリズム部分６４B等を有し、被検物体６１の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保され、各プリズム系６５Ａ等から出される光の光路が被検物体６１の上方へ向い、かつ他のプリズム系により光路を遮られないように配置されることを主たる構成とする。これにより被検物体を各面から高精度に同時観察することができる。　　

Description

明細書

多方向同時観察光学系および画像読み取り装置

技術分野

[0001] 本発明は多方向同時観察光学系および画像読み取り装置に係り、特に、被検物体を各面力も高精度に同時観察することができ、検査等の効率を高めることのでき、殊に線状被検物体の観察を効率的に行うことのできる、多方向同時観察光学系および画像読み取り装置に関する。

背景技術

[0002] 各産業分野における品質管理その他の目的のために、被検物体外観の多方向からの観察 ·測定が要望される場合がある。

図 9は、被検物体の多方向力もの観察方法の従来例を示す説明図である。図示するように、面 lb、 lc、 le等を備えてなる被検物体を観察する場合、その正面'背面 · 左右側面 ·平面 ·底面すなわち六面方向からの観察により、その外観を把握することができる力ここでは、読み取り装置 407を適宜移動させて被検物体観察の方向を変えることで、多方向（表裏 ·左右 ·上下など)からの観察がなされる。多方向力もの観察を 1台の読み取り装置 407の移動により行う場合は、読み取り装置 407の位置決定には、相当複雑かつ高度な移動機構が必要であり、その設定には労力と時間を要する。

[0003] あるいは力かる方法を採らな、場合は、任意の一方向から観察し、観察する被検物体を動かし向きを変えることもなされている力被検物体の移動と位置決めに相当の労力 ·煩雑さが伴い、また作業効率や観察精度向上に限界がある。

[0004] 多方向からの同時観察 ·測定をテーマとした特許出願等の状況を知るために、下記により、特許庁特許電子図書館により検索調査を試みた。

(I)検索調査 1

メニュー:公報テキスト検索

検索式：（六面 +多面） *測定 *同時 * (像 +画 +図 +撮）

資料:特許公開公報検索月日：平成 15年 12月 18日

ヒット件数： 28件

[0005] (Π)検索調査 2

メニュー:公報テキスト検索

検索式：（六面 +多面） *観察 *同時 * (光学 +プリズム）

資料:特許公開公報、特許公報

検索月日：平成 16年 2月 19日

ヒット件数: 4件

[0006] これらのうち、後掲特許文献 1として示すものは、複数の測定対象間の位置把握技術に係るものであり、特許文献 2として示すものは、死角が生じる場合の形状測定のために複数の鏡による構成を用いるものであり（以上、上記検索調査 1より）、また特許文献 3として示すものは、光学式間隔センサにおける分解能の向上と二次光反射感度の低減ィ匕を図る技術に係るものである（以上、上記検索調査 2より）。

[0007] 特許文献 1 :特開 2003— 156333号公報。「測距装置、他」。要約。

特許文献 2 :特開平 5 - 322526号公報。「3次元形状測定装置」。要約。

特許文献 3 :特開平 5 - 240607号公報。「光学式間隔センサ」。要約。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] さて、図 9を用いて上述した従来例では、被検物体を多方面から観察 ·計測する場合、所要時間を抑制するために、観察方向の違う位置に固定した読み取り装置 407 を必要台数設置することによつても対応がなされてきた。しかし、かかる方法は時間節約になったとしても、一方コストを押し上げることとなっている。

[0009] 図 10は、披検物体面 401とレンズ 405、および像面 403の関係を示した説明図である。図において、レンズ 405の端部位置 406から被検物体面 401までの距離をヮ一キングディスタンス（以下 WD) 402と称する力通常、固定倍率のレンズの WDは変化することはなヽ。図に示す結像位置関係を満足しなヽと合焦面 (ピント面)がボケてしまい、読み取り装置力鮮明な映像を出力することができない。

[0010] 図 11は、コスト抑制のために読み取り装置の設置数量を減らし、被検物体（図中、立方体)を多方向から観察するシステムの配置構成を示した説明図である。図示するようにこの方法では、平面ミラー 4030a— 4030fを用いて、被検物体面 la— Ifの六面の映像をレンズ 405に導くよう平面ミラー配置関係を調整する。ここで各面の WD を比較すると、（1) 2a— 2dは共通、（2) 2e、 (3) 2f の三通りの違った値となる。かかる WDの相違の発生により、この方法では合焦面がボケてしまい、六面の被検物体面を同時に正確に観察できる読み取り装置とはなって、な、。

[0011] 他方、力かる観察系を人間の目に置き換えて目視で観察する場合を考えると、三通りの値をとる WDに対して人間の目は自動的にピント調整をすることができるため、六面の被検物体面の同時観察において、読み取り装置における不都合が多少は軽減される。し力しながら、視線を移動する時間と手間は必要となるため、観察にはよけいに労力と時間を伴い、疲労を招き、観察精度の低下を早期に招くこととなる。

[0012] そこで本願発明者らは、先に、上記従来技術の問題点を解決するものとして、被検物体を各面力高精度に同時観察することができ、検査等の効率を高めることのできる、多方向同時観察光学系および画像読み取り装置の提供を課題として特許出願を行った (特願 2004— 54440 本願出願時点で未公開）。

(1) 被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、もしくは底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系の少なくともヽずれかを有してなる多方向同時観察光学系であつて、該側面画像取得用プリズム系は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方に設けられ、該プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ光路を遮られな、ように配置されて、ることを特徴とする、多方向同時観察光学系

(2) 被検物体の一または二以上の側面につ!、て各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系と、底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系とからなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系および該底面画像取得用プリズム系はそれぞれ、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該各プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方周囲および一部は下方位置を占めて設けられ、該各プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他のプリズム系により光路を遮られな、ように配置されて、ることを特徴とする、多方向同時観察光学系。

(3) 前記側面画像取得用プリズム系および底面画像取得用プリズム系にはそれぞれ、前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能の上方に、被検物体の上面を除く各面のワーキングディスタンスを上面のワーキングディスタンスと同一にするための光路長補正用プリズムまたは光路長補正用プリズム機能が設けられていることを特徴とする、（1)または（2)に記載の多方向同時観察光学系。

(4) 前記光路長補正用プリズムまたは光路長補正用プリズム機能は、被検物体の形状や大きさに応じた光路長補正がなされるよう、交換または光路長調整可能に形成されていることを特徴とする、 (3)に記載の多方向同時観察光学系。

(5) 前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、前記側面画像取得用プリズム系にお、ては 45° ミラープリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられ、前記底面画像取得用プリズム系にお、ては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズムもしくは三角プリズムまたはこれらの、ずれかの機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、（3)または (4)に記載の多方向同時観察光学系。

(6) 前記側面画像取得用プリズム系における前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、正立像を得ることのできるペンタブリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、 (3)な、し (5)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(7) 前記各プリズム系には、前記光路方向転換用プリズムの上方に、光路をシフトさせるための光路シフトプリズムまたは光路シフトプリズム機能が設けられていることを特徴とする、（ 1)な、し (6)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。 (8) 前記光路シフトプリズムまたは光路シフトプリズム機能は、レンズ等への入射光面積を縮小して解像度を高めるベぐ被検物体各面からの光出力の光路断面を縮小させるように形成されていることを特徴とする、 (7)に記載の多方向同時観察光学系。

(9) 二以上の被検物体を載置し、これらを前記被検物体載置空間部を経由して搬送することのできる被検物体搬送手段が設けられ、前記各プリズム系は該被検物体搬送手段の経路が確保されるように配置されることを特徴とする、 (3)な、し (8)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(10) 前記側面画像取得用プリズム系は 4系統設けられ、前記各プリズム系なしに光出力の得られる上面方向を含めて被検物体の六方向からの各画像情報を光として取得可能であることを特徴とする、 (3)な、し (9)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(11) 前記 4系統の側面画像取得用プリズム系は、前記被検物体載置空間部を挟んで対向する 2系統による組が 2組配置されていて、各組は相互に直交しているか、または任意の角度でもって配置されていることを特徴とする、（10)に記載の多方向同時観察光学系。

( 12) 前記側面画像取得用プリズム系および前記底面画像取得用プリズム系の光出力方向に設けられたレンズまたは被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズをさらに含んでなることを特徴とする、 (3)な、し（10)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(13) 前記レンズは、形状に球体や超多面体などを有する複雑な被検物体であつても各面同時に合焦面を合わせられるのに充分な被写界深度を備えていることを特徴とする、（12)に記載の多方向同時観察光学系。

(14) (11)ないし（13)のいずれかに記載の多方向同時観察光学系と、前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するための CCD、 CMOSもしくはライン CC Dを含む電子撮像素子とを備えてなり、画像計測を含む画像解析に用いることができることを特徴とする、画像読み取り装置。

(15) ( 11)ないし（ 13)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系により被検物体の各面の画像情報を光として取得し、前記レンズを介して得られる該光を CCD 、 CMOSもしくはライン CCDを含む電子撮像素子により光電変換処理することによつて電気的に処理の可能な画像情報を取得し、これにより画像計測を含む画像解析に用いることができることを特徴とする、画像読み取り方法。

( 16) 前記側面画像取得用プリズム系および底面画像取得用プリズム系はそれぞれ、肉眼による目視観察を容易に行えるように、前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能の上方に開放空間が形成されていることを特徴とする、（1)または（2)に記載の多方向同時観察光学系。

( 17) 前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、前記側面画像取得用プリズム系にお、ては三角ミラープリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられ、前記底面画像取得用プリズム系にお、ては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズムもしくは三角プリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、 (16)に記載の多方向同時観察光学系。

(18) 前記側面画像取得用プリズム系における前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、正立像を得ることのできる五角形プリズムまたはその機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、（16)または（17)に記載の多方向同時観察光学系。

(19) 前記台形プリズムもしくは三角プリズムまたはその機能の上方には、反射防止用プリズムまたはその機能が設けられていることを特徴とする、（16)ないし (18) の！、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(20) 二以上の被検物体を載置し、これらを前記被検物体載置空間部を経由して搬送することのできる被検物体搬送手段が設けられ、前記各プリズム系は該被検物体搬送手段の経路が確保されるように配置されることを特徴とする、（16)ないし（1 9)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(21) 前記側面画像取得用プリズム系は 4系統設けられ、前記各プリズム系なしに光出力の得られる上面方向を含めて被検物体の六方向からの各画像情報を光として取得可能であることを特徴とする、 (16)な、し (20)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。 (22) 前記 4系統の側面画像取得用プリズム系は、前記被検物体載置空間部を挟んで対向する 2系統による組が 2組配置されていて、各組は相互に直交しているか、または任意の角度でもって配置されていることを特徴とする、（21)に記載の多方向同時観察光学系。

(23) (1)または（2)に記載の多方向同時観察光学系を二以上用いてなり、それによる被検物体の多方向同時観察が可能であることを特徴とする、多方向同時観察光学系複合体。

力かる先に行った発明によれば、被検物体を各面から高精度に同時観察することができ、検査等の効率を高めることができる。さらに詳述すれば、下記の各効果を得ることがでさる。

(I)被検物体の形状が、概略立方体的に把握できるか直方体的かに関わらず、六面方向全てにおいて同時に合焦面を合わせることができ、かつ、いわゆるケラレのない画像を同時に提供でき、外観欠陥検査等の画像解析を正確に行うことができ、検査等の時間を短縮し、検査等の効率を高め、コストを抑制できる。

(II)被検物体が上下面のある七面体以上の多面体であっても、側面画像取得用プリズム系のセット数を増やすことで、全ての面において同時に合焦面が合い、、かつ、ケラレのない画像を同時に提供することができる。

(III)被検物体が球体または超多面体であっても、読み取り装置のレンズの被写界深度を長くすることにより、合焦面が合い、かつ、ケラレのない画像を同時に提供することがでさる。

(IV)側面画像取得用プリズム系の 45° ミラープリズムをペンタプリズムに、あるいは三角ミラープリズムを 5角形プリズムに置き換えることで、正立した像を同時に提供できる。

(V)光路シフトプリズムまたは光路シフト用平面ミラー等の光路シフトプリズム機能を追加構成することで、レンズへの入射光面積が小さくなり、撮像素子の 1画像当たりの取り込む物体サイズが小さくなり解像力を高めることができる。

(VI)被検物体を移動できる搬送経路を設けることにより、多数の被検物体の多方向同時観察を連続的に行うことができる。 (VII)読み取り装置のレンズに被検物体側テレセントリックレンズを用いることにより、その特性から、構成する各プリズムの大きさを抑制できるとともに、その配置を近接させることができ、全体を小型化できる。また、寸法欠陥検査等の画像計測も正確に行うことができる。

[0014] さて、先の発明の応用は多岐に亘るが、線材など線状もしくは棒状の被検物体の観察を効率的に行うことのできる光学系も、大いに需要が予測されるものである。しかしながら先の発明ではその点を充分に満足する提案とは言い難い。

[0015] したがって本発明が解決しょうとする課題は、被検物体を各面カゝら高精度に同時観察することができ、検査等の効率を高めることができ、殊に、線状もしくは棒状の被検物体の観察を効率的に行うことのできる、多方向同時観察光学系および画像読み取り装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0016] 本願発明者は上記課題について検討した結果、各面力の像について単一の W Dを与え得るプリズム配置方法を構成することに基づき、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求もしくは少なくとも開示される発明は、以下のとおりである。

[0017] (1) 線状もしくは棒状の被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、もしくは底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系の少なくとも、ずれかを有してなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系、該底面画像取得用プリズム系は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該プリズム系は、該線状もしくは棒状の被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方に設けられ、該プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ光路を遮られないように配置されており、各側面画像取得用プリズム系は、取得される各画像が平行となるように相互に平行に配置されており、該被検物体載置空間部は載置される該線状もしくは棒状の被検物体が長手方向に移動できるよう開放端部を有して該被検物体の搬送路をなしていることを特徴とする、多方向同時観察光学系。

(2) 線状もしくは棒状の被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系と、底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系とからなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系および該底面画像取得用プリズム系はそれぞれ、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該各プリズム系は、該線状もしくは棒状の被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該開放空間の側方周囲および一部は下方位置を占めて設けられ、該各プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他のプリズム系により光路を遮られないように配置されており、各側面画像取得用プリズム系ならびに該底面画像取得用プリズム系は、取得される各画像が平行となるように相互に平行に配置されており、該被検物体載置空間部は載置される該線状もしくは棒状の被検物体が長手方向に移動できるよう開放端部を有して該被検物体の搬送路をなしていることを特徴とする、多方向同時観察光学系。

(3) 前記側面画像取得用プリズム系、前記底面画像取得用プリズム系および搬送路は一体に形成されていることを特徴とする、（1)または（2)に記載の多方向同時観察光学系。

(4) 前記側面画像取得用プリズム系と該底面画像取得用プリズム系とは、取得される各画像が前記線状もしくは棒状の被検物体の同一領域のものとなるように、前記被検物体載置空間部の開放端部方向長さと同一の長さに形成されていることを特徴とする、（1)な、し (3)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(5) 前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、前記側面画像取得用プリズム系においては 45° ミラープリズム、正立像を得ることのできるペンタブリズムもしくはそのいずれかの機能を有するプリズムが用いられ、前記底面画像取得用プリズム系にお、ては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズム、三角プリズムもしくはその!/、ずれかの機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、（3)または (4)に記載の多方向同時観察光学系。 (6) 前記側面画像取得用プリズム系および前記底面画像取得用プリズム系の光出力方向に設けられたレンズまたは被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズをさらに有してなることを特徴とする、 (3)な、し (5)の、ずれかに記載の多方向同時観察光学系。

(7) 前記レンズは、前記被検物体の各面同時に合焦面を合わせられるのに充分な被写界深度を備えていることを特徴とする、 (6)に記載の多方向同時観察光学系。

(8) (6)または（7)に記載の多方向同時観察光学系と、前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するための CCD、 CMOSもしくはライン CCDを含む電子撮像素子とを備えてなり、画像計測を含む画像解析に用いることができることを特徴とする、画像読み取り装置。

発明の効果

[0019] 本発明の多方向同時観察光学系および画像読み取り装置は上述のように構成されるため、これによれば、被検物体を各面から高精度に同時観察することができ、検查等の効率を高めることができる。殊に、線状もしくは棒状の被検物体の観察を効率的に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]図 1は、本発明の説明に用いる被検物体のモデルを示す斜視説明図である。

[図 2]本発明の多方向同時観察光学系の基本構成を概念的に示す説明図である。

[図 2-2]本発明の多方向同時観察光学系の構成例を示す斜視の説明図である。

[図 3-1]本発明の多方向同時観察光学系のうち、底面画像取得専用観察光学系の構成例を示す説明図である。

[図 3-2]図 3— 1の底面画像取得専用観察光学系の斜視図である。

[図 4-1]本発明の多方向同時観察光学系の別の構成例を示す側面視の説明図である。

[図 4-2]図 4 1の多方向同時観察光学系の斜視図である。被検物体は省略してある [図 4-3]図 4 1の多方向同時観察光学系の正面図である。被検物体は省略してある [図 4-4]図 4 1の多方向同時観察光学系の背面図である。被検物体は省略してある圆 4-5]図 4 1の多方向同時観察光学系の平面 (上面）図である。被検物体は省略してある。

[図 4-6]図 4 1の多方向同時観察光学系の底面図である。被検物体は省略してある圆 4- 7]本発明の多方向同時観察光学系の、さらに別の構成例を示す側面視の説明図である。

圆 5(A)]図 2-2に示したような本発明多方向同時観察光学系の、 A-A切断線または A'— A'切断線による縦断面ならびに結像の得られる状況を示す概略説明図である圆 5(B)]図 2-2に示したような本発明多方向同時観察光学系の、 B-B切断線による縦断面ならびに結像の得られる状況を示す概略説明図である。

圆 6]本発明の簡易型多方向同時観察光学系の構成例として五角形プリズムを用いた側面視構成ならびに肉眼による結像の得られる状況を示す説明図である。

圆 7]本発明の画像読み取り装置の原理構成を示す説明図であり、 (A)は側面画像取得用プリズム系主体に、（B)は側面画像取得用プリズム系主体に、それぞれ示したものである。

圆 8]別の構成を付加した本発明多方向同時観察光学系の縦断面ならびに結像の得られる状況を示す説明図であり、（B— 1)はまた別の本発明多方向同時観察光学系の縦断面図である。

圆 9]被検物体の多方向からの観察方法の従来例を示す説明図である。

圆 10]—般的な披検物体面とレンズ、および像面の関係を示した説明図である。

[図 11]従来において、コスト抑制のために読み取り装置の設置数量を減らし、被検物体を多方向から観察するシステムの配置構成を示した説明図である。

符号の説明

la— If…被検物体の面、 lsp…線状もしくは棒状被検物体、 10· ··肉眼、 11〜被検物体、 14A、 14B、 18F…光路方向転換用プリズム、 15A、 15B、 15F…光路長補正用プリズム、 145A、 145B…側面画像取得用プリズム系、 185F…底面画像取得用プリズム系、 19· ··被検物体の載置される部位 (被検物体搬送手段)、 2a、 2b、 2e、 2f"-WD、 213- CCDあるレヽ ίま CMOS等の電子撮像素子、 2145 A、 2145B、 2145C…側面画像取得用プリズム系、 215· ··レンズ、 218…台形プリズム、 2185F…底面画像取得用プリズム系、 3…結像される像面

35…底面画像取得専用観察光学系の光路長補正用プリズム

38F…底面画像取得専用観察光学系の光路方向転換用プリズム

39…被検物体載置部

40a、40b、40c、40d- --45^o ミラープジズム、 41a、 41b…光路方向転換用プジズム（三角ミラープリズム）

5· ··レンズ、 50a、 50b、 50c、 50d、 50e、 50f…光路長補正用プリズム

6· ··レンズ端面

61 a、 6 lb…光路方向転換用プリズム（五角形プリズム）

631、 632…補助構造部

64Α、 64Β· ··側面画像取得専用観察光学系の光路方向転換用プリズム (機能）

65Α、 65Β· ··側面画像取得専用観察光学系の光路長補正用プリズム

65F…底面画像取得専用観察光学系の光路長補正用プリズム

68F…底面画像取得専用観察光学系の光路方向転換用プリズム

69…被検物体載置部

70a, 70b…光路シフトプリズム

8a、 8b…台形プリズム、 80aゝ 80b…光路シフ卜用平面ミラー

9· ··被検物体搬送手段、 90· ··反射防止用プリズム

Α-Α、 Α'-Α'、 Β-Β· ··説明のための切断線

401 · ··披検物体面、 402· ··ワーキングディスタンス（WD)、 402a— 402f"'WD、 403· ··像面、 4030a— 4030f…平面ミラー、 404· ··撮像素子、 405· "レンズ、 406…レンズの端部位置、 407…読み取り装置

発明を実施するための最良の形態 [0022] 以下、本発明を図面により詳細に説明する。以下の説明では、複数の図にわたつて基本的に同一の機能を有する要素や、対応するプリズム面力出る光を、同一の符合で表すことがある。

図 1は、本発明の説明に用いる被検物体のモデルを示す斜視説明図、図 2は、本発明の多方向同時観察光学系の基本構成を概念的に示す説明図である。

[0023] 図 2において本多方向同時観察光学系は、線状もしくは棒状の被検物体 11の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系 145A、 145B等、もしくは底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系 185Fの少なくとも、ずれかを有してなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系 145A等、該底面画像取得用プリズム系 185Fは、光路方向転換用プリズム 14A、 14B、 18F等または光路方向転換用プリズム機能（以下、まとめて「光路方向転換用プリズム」ともいう。）を有しており、該各プリズム系 145 A、 185F等は、被検物体 11の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体 11載置空間部が確保されるように、該空間の側方周囲を占めて、また一部は下方位置を占めて設けられ、該各プリズム系 145A、 1 85F等は、それぞれにより出される光の光路が被検物体 11の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他のプリズム系により光路を遮られないように配置されており、各側面画像取得用プリズム系 145A等は、取得される各画像が平行となるように相互に平行に配置されており、該被検物体 11載置空間部は、載置される該線状もしくは棒状の被検物体 11が該載置空間部を通って長手方向に移動できるよう開放端部を有して該被検物体の搬送路をなして、ることを、主たる構成とする。

[0024] 該側面画像取得用プリズム系 145A等と該底面画像取得用プリズム系 185Fは、その一方のみを有することとすることも、また双方を備えたものとすることもできる。

[0025] 図 2中、 19は、被検物体の載置される部位であり、これを、後述するような被検物体搬送手段とすることもできる。

[0026] 力かる構成により本多方向同時観察光学系では、一または二以上の側面画像取得用プリズム系 145A、 145B等によっては、被検物体 11の一または二以上の側面について各側面画像が得られ、また、底面画像取得用プリズム系 185Fによっては、底面画像が得られる。

[0027] 該側面画像取得用プリズム系 145A等および該底面画像取得用プリズム系 185F がそれぞれ有する光路方向転換用プリズム 14A等により、被検物体 11からこれらに入射した光は、被検物体 11の上方向に向けて光路方向が転換される。被検物体 11 の上面画像は、その真上方向に確保された開放空間により、つまり特別プリズム系を通すことなく取得される。

[0028] 各プリズム系 145A、 185F等が該開放空間の側方周囲を占めて、また一部は下方位置を占めて設けられることにより、被検物体 11の載置空間部が確保される。

[0029] 該各プリズム系 145A、 185F等の配設構成により、それぞれにより出される光の光路は被検物体 11の上方へ向ヽ、かつ他のプリズム系により光路を遮られずに上方へ向かい、各面の画像として取得される。

[0030] 図 2において各プリズム系 145A、 185F等の配置は、それぞれにより出される光の光路が相互に平行かつ同一方向となり、他のプリズム系により光路を遮られないように酉己置されるものとすることができる。

[0031] 力かる構成をとることにより、光学系において絞りの中心を通る光線である主光線が、レンズの被検物体側において平行となるため、本発明多方向同時観察光学系では、被検物体の遠近に関わらず倍率変化のない光学系であるテレセントリック光学系が実現する。したがって、ピント合わせ誤差による倍率変動が発生せず、さらに、画像中心と周辺との間で被検物体に対する視覚差が生じない

ため、視野全般に亘つて遠近感が発生せず、歪みのない画像が取得され、画像処理 ·計測においても高い精度を得ることができる。

[0032] 図において本発明多方向同時観察光学系は、上述の構成に加え、前記側面画像取得用プリズム系 145A等および底面画像取得用プリズム系 185Fにはそれぞれ、前記光路方向転換用プリズム 14A等の上方に、被検物体 11の上面を除く各面の W Dを上面の WDと同一にするための光路長補正用プリズム 15A、 15B、 15F等または光路長補正用プリズム機能 (以下、まとめて「光路長補正用用プリズム」ともいう。）が設けられた構成とすることができる。

力かる構成により本多方向同時観察光学系では、該光路長補正用プリズム 15 A、 1 5B、 15F等〖こより、被検物体 11の上面を除く各面の WDが上面の WDと同一となるように補正される、つまりかかる補正により、各面からの像について WDが等しくなり、合焦面 (ピント面）が合い、読み取り装置においては鮮明な映像の出力を得ることができる。

ここで該光路長補正用プリズム 15 A、 15B、 15F等は、被検物体の形状や大きさに応じた光路長補正がなされるように、これらを適宜交換することにより、またはその他適宜の手段により、光路長調整可能に形成する構成をとることができる。

[0033] 図 2— 2は、本発明の多方向同時観察光学系の構成例を示す斜視の説明図である。図示するように本多方向同時観察光学系によれば、特に線状もしくは棒状の被検物体 lspを前記被検物体搬送手段 9上にて搬送しつつ、その側面、底面画像を同時に取得することができる。該被検物体搬送手段 9としては、ベルトコンベアの利用等、適宜のものを用いることができる。

[0034] 図 3— 1は、本発明の多方向同時観察光学系のうち、底面画像取得専用観察光学系の構成例を示す説明図である。また、

図 3— 2は、図 3— 1の底面画像取得専用観察光学系の構成例を示す斜視図である。上述のように本発明は、被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、もしくは底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系の少なくとも!/ヽずれかを有してなる多方向同時観察光学系であるから、これらの図に示すように、光路長補正用プリズム 35および光路方向転換用プリズム 38Fとから基本的に構成される、底面画像取得専用観察光学系も、本発明の範囲内である。本観察光学系では、プリズム系からは底面画像のみが得られ、被検物体載置部 39上方からは平面（上面)画像が得られ、計 2画像が得られる。側面画像の取得が不要で、底面画像は必要な場合においては、この底面画像取得専用観察光学系が必要充分な構成である。

[0035] 本発明の多方向同時観察光学系では、これを構成する側面画像取得用プリズム系の数は限定されない。たとえばその系統数は、 2、 3、 4、 5、 6、もしくは 7のいずれかとすることができるが、 8以上でもよい。

[0036] 図 4 1は、本発明の多方向同時観察光学系の別の構成例を示す側面視の説明図である。また、

図 4 2は、図 4 1の多方向同時観察光学系の斜視図、

図 4 3は、同正面図、

図 4 4は、同背面図、

図 4 5は、同平面（上面）図、そして、

図 4 6は、同底面図である。なお、図 4 2以下では、図 4 1に示した被検物体は省略してある。

[0037] これらに図示するように、本多方向同時観察光学系は、前記側面画像取得用プリズム系 65A、 65B、前記底面画像取得用プリズム系 65Fおよび搬送路 69は一体に形成されていることを、主たる構成とする。

[0038] 力かる構成により、図 2— 2等に示した例とは異なり、線状もしくは棒状の被検物体 6 1の側面画像について、側面に対して斜め方向力ではなく真正面方向力の像を得ることができ、線状もしくは棒状の被検物体 61の多方向同時観察に、極めて便利である。

[0039] また、製造 ·取り扱いが一層簡易ィ匕 '容易化され、線状もしくは棒状の被検物体 61 の多方向同時観察を行うことが、より便宜かつ効率的となる。

[0040] 図 4 1に示すように、各側面画像取得用プリズム系 65A等は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能たる 64B等を、連続的にもしくは不連続的に一体に備えたものとすることができる。また同様に、該底面画像取得用プリズム系 65 Fのための光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能たる 68Fを、連続的もしくは不連続的に一体に備えたものとすることができる。これらの場合において、「連続的に」一体に備えられた構成とは、一体に形成された同一部品としての場合を含む。

[0041] これらの図において、本多方向同時観察光学系は、前記側面画像取得用プリズム系 65A、 65Bと前記底面画像取得用プリズム系 65Fとは、取得される各画像が前記線状もしくは棒状の被検物体 61の長手方向上の同一領域のものとなるように、前記被検物体載置空間部 69の開放端部方向長さと同一の長さに形成された構成とすることができる。もっとも、これらの長さが同一でない場合も、本発明の範囲内に該当することはもちろんである。

[0042] 同一の長さとする構成によれば、線状もしくは棒状の被検物体 61の長手方向上の同一領域について、その平面 ·側面 ·底面の各画像を同時に観察することができ、検查等具体的用途において便宜である。

[0043] 図 4 7は、本発明の多方向同時観察光学系の、さらに別の構成例を示す側面視の説明図である。このように、該底面画像取得用プリズム系は該側面画像取得用プリズム系と同じまたは同等の高さに形成することも、可能である。その場合、該底面画像取得用プリズム系を該側面画像取得用プリズム系とは異なる材料を用 Vヽる等して、同一サイズの画像が得られるよう、光路長補正の調整されたものとすることができる。

[0044] 図 5 (A)は、図 2— 2に示したような本発明多方向同時観察光学系の、 A— A切断線または A'— A'切断線による縦断面ならびに結像の得られる状況を示す概略説明図図 5 (B)は、図 2— 2に示したような本発明多方向同時観察光学系の、 B— B切断線による縦断面ならびに結像の得られる状況を示す概略説明図である。ここでは図 2— 2の例で示している力図 4 1等、図 3—1等の例においても、下記の説明は同様に該当するものである。

[0045] これらの図において、本多方向同時観察光学系は、前記光路方向転換用プリズム等として、前記側面画像取得用プリズム系においては 45° ミラープリズム 40a、 40b 、 40c、 40dまたはその機能を有するプリズム（以下、まとめて「45° ミラープリズム」ともいう。）を、一方、前記底面画像取得用プリズム系においては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズム 8aもしくは三角プリズムまたはこれらのいずれかの機能を有するプリズム（以下、まとめて「台形プリズム」ともいう。）を、それぞれ用いることができる。

[0046] これらの図中、 50a、 50b、 · · ·、 50fは光路長補正用プリズムである。また、 5はレンズ、 6はレンズ端面、 3は結像される像面である。

[0047] 図 5 (A)により、本発明多方向同時観察光学系における線状もしくは棒状の被検物体の側面および上面画像の取得について、さらに説明する。

光は、空気中を伝達する速度よりも、ガラスの中を伝達する速度の方が速くなる。すなわち、ガラス中の光路長は、これを空気中の光路長に換算すると短くなる。したがつて、側面の被検物体面 laからレンズ端面 6までの WD 2aと、上面の被検物体面 1 eからレンズ端面 6までの WD 2eとは異なったものとなる。

[0048] そこで、より距離の長い 2aにおいて、 2aと 2eの距離が空気中の光路長に換算して同じ値になるように、側面の被検物体面 laからレンズまでの光路間に光路長補正用プリズム 50aを配置することにより、被検物体面の側面 laと上面 leの合焦面を、共通の読み取り装置にぉ、て合わせることが可能となる。

[0049] 被検物体面の側面 laと lbの WDは、それぞれの方向は違うものの、距離 2a、 2bは等しいため、被検物体面の同時観察のためには、光路長補正用プリズム 50aと 50b は同じ仕様のものを配置すればよい。

[0050] また、前出図 11の従来例で説明したような平面ミラー 4030a— 4030fではなく 45 ° ミラープリズム 40a等を使用することにより、光路長補正用プリズム 50a等のサイズを小型化することができる。

[0051] 後述するように本多方向同時観察光学系では、被検物体を保持しこれを移動できるようにするために、被検物体搬送手段 9を被検物体の下方に配置するように設けることができる。該被検物体搬送手段 9は、これを透して被検物体の底面画像を取得できるよう〖こ、ガラス等の透明材料を用いて構成することができる。ガラスを用いる場合、以下、被検物体搬送手段を「被検物体搬送用ガラス板」ということがある。該被検物体搬送用ガラス板 9をその長手方向に適宜の手段によって移動させることにより、これに載置された複数の被検物体を、連続的に効率よく観察、検査することができる。

[0052] 図 5 (B)より、本発明多方向同時観察光学系における被検物体の上面および底面

(下面)画像の取得について、さらに説明する。

二つの反射面を持つ台形プリズム (または三角プリズム） 8aを被検物体と被検物体搬送用ガラス板 9の下方に配置し、二回光路を反射させることにより、光路をレンズ 5 の方向に折り曲げる。

[0053] 上述した側面の被検物体面の場合と同様に、下面の被検物体面 Ifからレンズ 5までの WD 2fと、上面の被検物体面 leからレンズ 5までの WD 2eの距離力空気中の光路長に換算して同じに値になるように光路長補正用プリズム 50fならびに 50e、および二つの反射面を持つ台形プリズム (または三角プリズム） 8aを配置する。それにより、被検物体の合焦面が合い、共通の読み取り装置で下面の被検物体面 Ifと上面の被検物体面 leを同時に観察できる。つまり、被検物体面の下面 Ifと上面 leの合焦面を、共通の読み取り装置にぉ、て合わせることが可能となる。

[0054] これらの図において、光路長補正用プリズム 50aと 50b間の間隔等を調整することにより、上述の被検物体を搬送するスペース（9)を確保することができる。

[0055] 図 5 (A)、図 5 (B)を用いて説明したように、本発明の多方向同時観察光学系によれば、線状もしくは棒状の被検物体の上下面と両側面をあわせた合計四面の被検物体面を同時に一つの読み取り装置、撮影装置で観察することができる。各部品 (プリズム）は相互に干渉しないように配置することができるため、各光路が相互に遮られることがなぐ像のケラレも発生しない。

[0056] 本発明多方向同時観察光学系には、前記側面画像取得用プリズム系における前記光路方向転換用プリズム等として、正立像を得ることのできるペンタブリズム等、またはその機能を有するプリズム（以下、まとめて「ペンタプリズム」ともいう。）を用いることがでさる。

[0057] ここで、ペンタプリズムとは五角形プリズムの一種であり、特に、入射光をプリズム内部で二回反射させることにより、像反転の発生せず、正立像のまま 90° 折り曲げて反射することができる五角形プリズムをいう。力かるペンタブリズムの利用により、取得されるすべての画像を正立像とすることができる。

[0058] つまり該ペンタブリズムは、 45° ミラープリズムに替えて光路方向転換用プリズムとして用いることができる。

[0059] ミラープリズムでは、ミラー反射面の一回の反射により 90° 折り曲げて反射される。

ここでの像生成を前出図 11を参照して確認すると、一回反射した 402a、 402b, 402 cおよび 402dの各像と、二回反射した 402fの像とでは、像の向きが異なることとなる。したがって、 45° ミラープリズムをペンタブリズムに替えることにより、被検物体の各側面の像を下面の像と同じ二回反射にすることができ、全被検物体面について、方向のそろった像、つまり正立像を得ることができる。

[0060] 図 6は、本発明の簡易型多方向同時観察光学系の構成例として五角形プリズムを用いた側面視構成ならびに肉眼による結像の得られる状況を示す説明図である。

[0061] 図において、前記側面画像取得用プリズム系における前記光路方向転換用プリズムには、正立像を得ることのできる五角形プリズム 6 la等、またはその機能を有するプリズムを用いることができる。

[0062] 力かる構成による作用効果は、ペンタブリズムにおける作用効果と基本的に同様である。すなわち、ミラープリズムでは、ミラー反射面の一回の反射によって折り曲げるところ、図 6に示した五角形プリズム利用の構成では、各五角形プリズム 61a等は、台形プリズムと同じく二回反射するため、被検物体各面の像を同方向の像にすることができる。

[0063] 図 7は、本発明の画像読み取り装置の原理構成を示す説明図であり、 (A)は側面画像取得用プリズム系主体に、（B)は側面画像取得用プリズム系主体に、それぞれ示したものである。

図において本画像読み取り装置は、側面画像取得用プリズム系 2145A、 2145B 等および底面画像取得用プリズム系 2185Fとから主として構成される、上述したヽずれかの多方向同時観察光学系と、前記レンズ 215を介して得られる光を光電変換処理するための CCDあるいは CMOS、もしくはライン CCD等の電子撮像素子 213とを備えることを原理構成とする。ライン CCDを用いることにより、線状物等、長尺の被検物体を移動させながら連続的に多方向同時観察することができる。

[0064] 力かる構成により本画像読み取り装置は、適宜の画像解析ソフトなどのソフトウェアとの組み合わせで、画像計測を含む画像解析に用いることができる。

[0065] 図 7 (A)、 (B)に示した原理構成を用いて、 2145A、 2185F等力もなる該多方向同時観察光学系により被検物体の各面の画像情報を光として取得し、前記レンズ 21 5を介して得られる該光を CCDある!/、は CMOS、もしくはライン CCD等の電子撮像素子 213により光電変換処理することによって電気的に処理の可能な画像情報を取得し、これにより画像計測を含む画像解析を行うことができる。

[0066] 図 8は、別の構成を付加した本発明多方向同時観察光学系の縦断面ならびに結像の得られる状況を示す説明図であり、本図中の（B— 1)は、また別の本発明多方向同時観察光学系の縦断面図である。

[0067] 図示するように、本多方向同時観察光学系の各プリズム系には、前記光路方向転換用プリズム 40a等の上方に、光路をシフトさせるための光路シフトプリズム 70a、 70 b、 80a等、または光路シフトプリズム機能（以下、まとめて「光路シフトプリズム」ともいう。）を設けることができる。ここで「シフト」は、各プリズム 70a、 70b等、あるいはまた 8 Oa、 80b等からの光の進行方向の断面方向における移動を指す。

[0068] 図 8において、該光路シフトプリズム 70a等は、レンズ等への入射光面積を縮小して解像度を高めるベぐ被検物体各面力の光出力の光路断面を縮小させるように配置構成することができる。つまり、各プリズム 50a等中を上方に進行してきた光を、光軸中央寄りに収束させるように、光路シフトプリズム 70a等を配置構成する。

[0069] これらの図でさらに説明すれば、光路方向転換用プリズム 40a等の上方、かつ、側面の光路長補正用プリズム 50a— 50dの上方もしくは下方に、光路シフトプリズム 70 a、 70b等力、または光路シフト用ミラー 80a、 80b等を配置することにより、側面画像の光軸を平行シフトすることができる。上述のようにレンズへの入射光面積を小さくするように配置すれば、結果的には、被検物体から取得すべき像全体のサイズを小さくすることができる。撮像素子の一画素当たりに取り込む物体サイズを小さくすることができ、分解能を向上させることができる。したがって、同じ撮像素子を使用した場合、より解像力を高めての観察が可能となる。

[0070] 本発明の多方向同時観察光学系には、二以上の被検物体を載置し、これらを前記被検物体載置空間部を経由して搬送することのできる被検物体搬送手段を設けることができ、前記各プリズム系は、該被検物体搬送手段の搬送経路が確保されるように配置する構成をとることができる。

[0071] 各図において説明したように、本発明の多方向同時観察光学系は、前記側面画像取得用プリズム系および前記底面画像取得用プリズム系の光出力方向に設けられたレンズを含んだものとしてこれを特定することも、あるいはまたレンズは除外したものとしてこれを特定することちでさる。

[0072] また、前記レンズには、被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズを用いることによって、その特性により、寸法計測等の画像計測を正確に行うことのできるシステムを構成することができる。また、テレセントリックレンズの使用は

、本光学系を構成する各プリズムの寸法を小型化することを可能とし、さらに、各プリズム構成力もなる光学系全体の小型化も可能とする。

[0073] 前記レンズとしては、形状に球体や超多面体などを有する複雑な被検物体であつても各面同時に合焦面を合わせられるのに充分な被写界深度を備えたものを、特に用!/、ることができる。

[0074] 本発明多方向同時観察光学系は、前記側面画像取得用プリズム系および底面画像取得用プリズム系においてそれぞれ、光路長補正用プリズムを設けず、前記光路方向転換用プリズムの上方に開放空間が形成されている構成でとすることができる。

[0075] 敢えて光路長補正用プリズムを設けないこととした力かる構成によっても、肉眼による目視観察であれば、被検物体の多方向同時観察を充分に、かつ容易に行うことができる。構成を簡便化できるためコスト上有利であり、廉価版観察光学系として提供することができる。

[0076] 力かる簡易構成の本発明多方向同時観察光学系は、前記光路方向転換用プリズムとしては、前記側面画像取得用プリズム系にお、ては三角ミラープリズムを用い、前記底面画像取得用プリズム系においては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズムもしくは三角プリズム等を用いることができる。

[0077] さらに詳しくこれを説明すれば、光路長補正用プリズムを削除し、前記読み取り装置を人の目に置き換え、 45° ミラープリズムを、三角ミラープリズムに置き換え、また、光路長補正用プリズムの位置に反射防止用プリズムを配置することにより、本多方向同時観察光学系を構成できる。

[0078] これにより、本発明光学系を小型化し、またその構成を簡素化することができる。各被検物体面に同時に合焦面 (ピント面)が合い、前記多方向同時観察光学系を構成する各プリズムを、それぞれの光路が相互に遮られることのないように配置することにより、ケラレのない被検物体面全ての画像を、同時に提供することができる。

[0079] 本構成は、光路長補正用プリズムと読み取り装置を備えることを不要とするため、たとえば目視検査用途に、簡易型の観察光学系として充分な機能を発揮することができる。

産業上の利用可能性

本発明の多方向同時観察光学系および画像読み取り装置は上述のように構成されているため、被検物体を各面力も高精度に同時観察することができ、検査等の効率を高めることができ、殊に、線状もしくは棒状の被検物体の観察を効率的に行うことができ、産業上利用価値が極めて高、発明である。

Claims

請求の範囲

[1] 線状もしくは棒状の被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、もしくは底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系の少なくとも!/ヽずれかを有してなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系、該底面画像取得用プリズム系は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該プリズム系は、該線状もしくは棒状の被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方に設けられ、該プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ光路を遮られないように配置されており、各側面画像取得用プリズム系は、取得される各画像が平行となるように相互に平行に配置されており、該被検物体載置空間部は載置される該線状もしくは棒状の被検物体が長手方向に移動できるよう開放端部を有して該被検物体の搬送路をなしていることを特徴とする、多方向同時観察光学系。

[2] 線状もしくは棒状の被検物体の一または二以上の側面にっ、て各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系と、底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系とからなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系および該底面画像取得用プリズム系はそれぞれ、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該各プリズム系は、該線状もしくは棒状の被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該開放空間の側方周囲および一部は下方位置を占めて設けられ、該各プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにもしくは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ他のプリズム系により光路を遮られないように配置されており、各側面画像取得用プリズム系ならびに該底面画像取得用プリズム系は、取得される各画像が平行となるように相互に平行に配置されており、該被検物体載置空間部は載置される該線状もしくは棒状の被検物体が長手方向に移動できるよう開放端部を有して該被検物体の搬送路をなしていることを特徴とする、多方向同時観察光学系。

[3] 前記側面画像取得用プリズム系、前記底面画像取得用プリズム系および搬送路は一体に形成されていることを特徴とする、請求項 1または 2に記載の多方向同時観察光学系。

[4] 前記側面画像取得用プリズム系と該底面画像取得用プリズム系とは、取得される各画像が前記線状もしくは棒状の被検物体の同一領域のものとなるように、前記被検物体載置空間部の開放端部方向長さと同一の長さに形成されていることを特徴とする、請求項 1ないし 3のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。

[5] 前記光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能には、前記側面画像取得用プリズム系においては 45° ミラープリズム、正立像を得ることのできるペンタプリズムもしくはそのいずれかの機能を有するプリズムが用いられ、前記底面画像取得用プリズム系においては二度の方向転換を得ることのできる台形プリズム、三角プリズムもしくはそのいずれかの機能を有するプリズムが用いられることを特徴とする、請求項 3または 4に記載の多方向同時観察光学系。

[6] 前記側面画像取得用プリズム系および前記底面画像取得用プリズム系の光出力方向に設けられたレンズまたは被検物体側をテレセントリックとすることができるテレセントリックレンズをさらに有してなることを特徴とする、請求項 3ないし 5のいずれかに記載の多方向同時観察光学系。

[7] 前記レンズは、前記被検物体の各面同時に合焦面を合わせられるのに充分な被写界深度を備えていることを特徴とする、請求項 6に記載の多方向同時観察光学系。

[8] 請求項 6または 7に記載の多方向同時観察光学系と、前記レンズを介して得られる光を光電変換処理するための CCD、 CMOSもしくはライン CCDを含む電子撮像素子とを備えてなり、画像計測を含む画像解析に用いることができることを特徴とする、画像読み取り装置。