(57)【要約】【課題】様々な形状を有する被写体についてサチュレーションを発生させることなく鮮明な撮影を行う。【解決手段】所定方向（矢印Ｍ方向）に移動する被写体Ｗの画像を取得する撮影部１と、この撮影部１の光軸１Ａとは異なる方向から被写体Ｗに光線を照射する照明部２と、被写体Ｗの形状を測定する形状測定部３と、を有し、照明部２は、被写体Ｗに向けて光線Ｋを照射する各光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……の光軸１Ａと撮影部１の光軸１Ａとが交差する各点が、撮影部１の光軸１Ａの方向（矢印１ａ方向）に沿い異なる位置に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動する被写体の画像を取得する撮影部と、
この撮影部の光軸とは異なる方向から前記被写体を照明する照明部と、を有し、
前記照明部は、前記被写体に向けて光線を照射する複数の光源を有し、これら各光源の光軸と前記撮影部の光軸とが交差する各点が、前記撮影部の光軸の方向に沿い異なる位置に設定されることを特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
前記照明部を構成する複数の光源は、前記撮影部の光軸の両側から搬送経路上の被写体に向けてそれぞれ光線を照射し、
前記撮影部の光軸と各光源の光軸とが交差する各点は、前記撮影部の光軸の方向に沿い段階的に異なる位置に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記撮影部の上流側にて前記被写体の形状を測定する形状測定部を有し、
前記照明部は、前記形状測定部で測定された被写体の形状に基づき前記光源を制御する光制御部を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記光制御部は、前記形状測定部で測定された物体形状に基づき、前記照明部を構成する複数の光源の光量、ＯＮ／ＯＦＦ等の照射内容を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記光制御部は、前記撮影部より測定された前記被写体の表面の高さが既定値よりも大きい場合に、下方側に位置する光源をＯＦＦとなるように制御することを特徴とする請求項４に記載の画像取得装置。
【請求項６】
前記光制御部は、前記撮影部より測定された前記被写体の表面の傾斜が既定値よりも大きい場合に、前記撮影部の光軸の両側に位置するいずれか一方側の光源をＯＦＦとなるように制御することを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項７】
所定方向に移動する被写体に向けて光線を照射する照射段階と、
前記光線が照射された被写体を撮影部にて撮影させる撮影段階と、を有し、
前記照射段階では、前記被写体に向けて光線を照射する複数の光源の光軸と、前記撮影部の光軸とが交差する点が前記撮影部の光軸の方向に異なる位置に設定されることを特徴とする画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体形状に合わせた照明点灯制御を行うことで、ＳＮ比(Signal-Noise Ratio)の高い高品質な画像を取得することができる画像取得装置及び画像取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で移動（例えば、１ｍ/ｓｅｃ〜４ｍ/ｓｅｃ）する物体の画像を取得する撮影装置では、物体移動による画像のブレを抑制するためにカメラのシャッタースピードを短くする必要がある。
このようなシャッタースピードが短い撮影条件では、上記の撮影装置のイメージセンサの露光時間が短くなることが避けられず、ＳＮ比の高い画像を得るために、移動物体を高輝度で照明する場合がある。
【０００３】
例えば、特許文献１に示される走査装置では、被写体を載置可能な透光テーブルと、該透光テーブルの下方からテーブル上の被写体に向かって投光する第１及び第２の照明手段と、これら照明手段により照明された被写体の凹面形状を走査して読み取りする走査読取手段と、を備える。
また、この走査装置では、被写体の凹面形状部を撮影する場合に、第１の照明手段を点灯または消灯し、かつ第２の照明手段を点灯しながら、走査読取手段の走査ヘッドによる走査読み取りを行なう。
また、この走査装置では、通常の平面物を撮影する場合に、第２の照明手段を消灯し、第１の照明手段を点灯して走査読取手段の走査ヘッドによる走査読み取りを行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７７６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される走査装置では、被写体の状況に応じて第１、第２の照明手段の点灯／消灯を切り替えるようにしている。
しかしながら、特許文献１の走査装置では、被写体に対して光軸方向にほぼ等距離となる位置に第１、第２の照明手段が設置される構成であるので、被写体に傾斜がある場合、過剰な照明である場合等に、正反射成分が戻ってサチュレーション（Saturation）を発生させてしまうという問題がある。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、様々な形状を有する被写体についてサチュレーションを発生させることなく鮮明な撮影を行うことが可能な画像取得装置及び画像取得方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第1態様に示される画像取得装置では、所定方向に移動する被写体の画像を取得する撮影部と、この撮影部の光軸とは異なる方向から前記被写体に光線を照射する照明部と、を有し、前記照明部は、前記被写体に向けて光線を照射する複数の光源を有し、これら各光源の光軸と前記撮影部の光軸とが交差する各点は、前記撮影部の光軸の方向に沿い異なる位置に設定されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２態様に示される画像取得方法では、所定方向に移動する被写体に向けて光線を照射する照射段階と、前記光線が照射された被写体を撮影部にて撮影させる撮影段階と、を有し、前記照射段階では、前記被写体に向けて光線を照射する複数の光源の光軸と、前記撮影部の光軸とが交差する点を前記撮影部の光軸の方向に異なる位置に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高速移動する被写体の撮影に際し、サチュレーションを抑制しつつ良好な画質で撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る画像取得装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像取得装置の概略構成図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図３】図２に示される画像取得装置の光制御部を含む概略構成図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】画像取得装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】図４での制御内容を説明する光源の点灯制御を示す説明図である。
【図６】実施形態の変形例１に係る画像取得装置の概略構成図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図７】実施形態の変形例２に係る画像取得装置の概略構成図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る画像取得装置１００について図１を参照して説明する。
この画像取得装置１００は、撮影部１及び照明部２を有する。
撮影部１は所定方向（矢印Ｍ方向）に一定の速度で移動する被写体Ｗの画像を連続的に撮影する。
照明部２は、撮影部１の光軸１Ａとは異なる方向から被写体Ｗに光線を照射する。
【００１２】
また、照明部２は、撮影部１の光軸方向（矢印１ａ方向）に沿う被写体Ｗとの距離（ｄ１〜ｄ３）が異なるように照射位置が設定されて、該被写体Ｗに向けて光線Ｋ（Ｋ１〜Ｋ６）を照射する複数の光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……を有する。
具体的には、照明部２は、被写体Ｗに向けて光線Ｋを照射する各光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……の光軸と撮影部１の光軸１Ａとが交差する各点が、撮影部１の光軸１Ａの方向（矢印１ａ方向）に沿い異なる位置に設定される。
この照明部２では、例えば、撮影部１の上流に位置する形状測定部３で測定された被写体Ｗの形状に基づきこれら光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・の点灯を手動で操作できる他、別途に内蔵した光制御部４にて、形状測定部３で測定された被写体Ｗの形状に基づきこれら光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・のＯＮ／ＯＦＦ、光量などの照射内容を自動制御することができる。
【００１３】
以上のように構成された画像取得装置１００によれば、撮影部１の光軸方向（矢印１ａ方向）に沿う被写体Ｗとの距離（ｄ１〜ｄ３）が異なるように照射位置が設定されて複数の光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・を、形状測定部３で測定された被写体Ｗの形状に基づき制御することができる。
例えば、照明部２にて、形状測定部３で測定された被写体Ｗの形状に基づき、複数の光源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・を部分的に消灯、光量調整することができ、これにより様々な形状を有する被写体Ｗについてサチュレーションを発生させることなく鮮明な画像撮影を行うことができる。
【００１４】
（実施形態）
本発明の実施形態に係る画像取得装置１０１について図２〜図５を参照して説明する。
【００１５】
この画像取得装置１０１は、図２に示されるように撮影部１１、照明部１２及び形状測定部１３（後述する）を主な構成要素とする。
撮影部１１は搬送装置１０により所定方向（矢印Ｍ１方向）に一定の速度で移動する被写体Ｗの画像を連続的に撮影する。
なお、この撮影部１１では、被写体Ｗの搬送方向となる矢印Ｍ１方向に直交する平面方向（矢印Ｍ２方向）に沿って走査するラインセンサなどが使用される。
そして、このラインセンサでは、被写体Ｗの移動に伴い、例えば被写体Ｗの上面に貼付された文字やバーコードなどの識別情報を画像として読み取ることができる。
また、この撮影部１１は撮影レンズ１４を下方に向け、該撮影レンズ１４の光軸１１Ａを搬送装置１０の搬送経路に対して鉛直となるように設置されている。
【００１６】
照明部１２は、撮影部１１の光軸１１Ａとは異なる複数の方向から被写体Ｗに対して光を照射する。
具体的には、照明部１２は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示されるように撮影部１１の光軸方向（矢印ａ１１方向）に沿う被写体Ｗとの距離（ｄ４，ｄ５）が異なるように照射位置が設定された光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌと、これら光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌを制御するための光制御部１５と、を有する。
そして、このような構成により、撮影部１１の光軸１１Ａ、つまりラインセンサで撮像される軸と、照明部１２のそれぞれの照明の光軸Ｋ１１〜１４とが交差する点（すなわち、照射位置）が、撮影部１１の光軸１１Ａの方向に異なる位置となる。
【００１７】
なお、これら光源において、光源２０Ｒ／２０Ｌは被写体Ｗに近い下段に同一高さ（符号ｄ４で示す）で位置し、光源２１Ｒ／２１Ｌは光源２０Ｒ／２０Ｌの上方位置でかつ被写体Ｗから離れた上段に同一高さ（符号ｄ５で示す）で位置する。
また、光源２０Ｒ及び２１Ｒは撮影部１１の光軸１１Ａに対して下流となる図中右側に位置し、光源２０Ｌ及び２１Ｌは撮影部１１の光軸１１Ａに対して上流となる図中左側に位置し、光軸１１Ａに対して互いが対称となるように位置している。
【００１８】
形状測定部１３は、図３（Ａ）に示されるように搬送装置１０の搬送経路に沿う撮影部１１及び照明部１２の上流側にて被写体Ｗの形状を測定するためのセンサであって、被写体Ｗが平らな形状であるか、一定の高さを有しているか、上面がいずれの方向に傾斜しているか等の形状データを取得する。この形状測定部１３で測定された被写体Ｗの形状データは照明部１２の光制御部１５へ供給される。
なお、形状測定部１３は、搬送装置１０の搬送経路両側に設けられたものであって、イメージセンサの他、被写体Ｗにより特定箇所の光が遮られることで該被写体Ｗの形状を把握する光電センサなどが使用される。
【００１９】
そして、照明部１２の光制御部１５では、図３（Ｂ）に示されるように形状測定部１３から出力された被写体Ｗの形状データに基づき、光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１ＬをＯＮ／ＯＦＦ、光量調整する等の照射内容を制御する。
例えば、この光制御部１５では、図３（Ａ）に示されるように既定値以上の厚み、傾斜を有する被写体Ｗについて、必要以上の光線（符号Ｐで示す）が撮影部１１に入ることにより生じるサチュレーション防止のために、特定の光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌを選択的にＯＦＦとする又は光量を調整するなどの制御を実施する。
なお、本例では、光制御部１５では、図３（Ａ）に示されるように被写体Ｗでの反射光が撮影部１１の光軸１１Ａに一致する正反射成分となり、必要以上の光線Ｐが撮影部１１に入ることにより生じるサチュレーションを防止するために、下段の光源２０Ｒ／２０Ｌ及び上段左側の光源２１Ｌを消灯し、かつ上段右側の光源２１Ｒのみを点灯させることができる。
【００２０】
次に、照明部１２の光制御部１５での制御内容を含む画像取得装置１０１全体の制御内容について、図４及び図５を参照して具体的に説明する。
なお、以下のフローチャートに示されるトリガー入力（１）は被写体Ｗが形状測定部１３の測定エリアに侵入したことを示す信号であり、トリガー入力（２）は被写体Ｗが形状測定部１３の測定エリアから出たことを示す信号である。また、トリガー入力（３）は被写体Ｗが撮影部１１の撮影エリアに侵入したことを示す信号であり、トリガー入力（４）は被写体Ｗが撮影部１１の撮影エリアから出たことを示す信号である。
【００２１】
〔ステップＳ１〕
まず、図２及び図３に示すように形状測定部１３への被写体Ｗの搬送が開始された場合に以下のステップＳ２に進む。
【００２２】
〔ステップＳ２〕
被写体Ｗが形状測定部１３の測定エリアに侵入したことを示すトリガー入力（１）が受信された場合に、形状測定部１３に対して被写体Ｗの形状測定を開始させる。
【００２３】
〔ステップＳ３〕
被写体Ｗが形状測定部１３の測定エリアから出たことを示すトリガー入力（２）が受信された場合に、形状測定部１３に対して被写体Ｗの形状測定を終了させる。
【００２４】
〔ステップＳ４〕〜〔ステップＳ５〕
形状測定部１３で測定した被写体Ｗの形状データを取り込み（ステップＳ４）、当該形状データを分析する（ステップＳ５）。
【００２５】
〔ステップＳ６〕
被写体Ｗの高さが予め定めた既定値以上であるか否かを判定し、ＮＯの場合にステップＳ７に進み、ＹＥＳの場合にステップＳ１１に進む。
【００２６】
〔ステップＳ７〕
既定値以上の高さを有さない薄厚の被写体Ｗについて、上面の傾斜度が予め定めた既定値（＋Ａ度、−Ａ度）以上であるか否かを判定し、「平面＋Ａ度以上」である場合にステップＳ８に進み、「平面±Ａ度未満」である場合にステップＳ９に進み、また、「平面−Ａ度以上」である場合にステップＳ１０に進む。
なお、ここでの角度は、図５に示されるように、正面視した被写体Ｗの上面が平面に対して何度傾いているかを示しており、被写体Ｗ上面の時計方向への傾きを「＋Ａ度」とし、被写体Ｗ上面の反時計方向への傾きを「−Ａ度」としている。
【００２７】
〔ステップＳ８〕
図５のＳ８に示されるように、上段の光源２１Ｒ／２１Ｌ及び下段右側の光源２０Ｒを消灯し、かつ下段左側の光源２０Ｌのみを点灯させる光制御信号を照明部１２に出力する。
〔ステップＳ９〕
図５のＳ９に示されるように、上段の光源２１Ｒ／２１Ｌを消灯し、かつ下段光源２０Ｒ／２０Ｌを５０％点灯させる光制御信号を照明部１２に出力する。なお、５０％の点灯は一例であって、適宜に設定変更可能である。
〔ステップＳ１０〕
図５のＳ１０に示されるように、上段の光源２１Ｒ／２１Ｌ及び下段左側の光源２０Ｌを消灯し、かつ下段右側の光源２０Ｒのみを点灯させる光制御信号を照明部１２に出力する。
【００２８】
〔ステップＳ１１〕
既定値以上の高さを有する被写体Ｗについて、上面の傾斜度が予め定めた既定値（＋Ａ度、−Ａ度）以上であるか否かを判定し、「平面＋Ａ度以上」である場合にステップＳ１２に進み、「平面±Ａ度未満」である場合にステップＳ１３に進み、また、「平面−Ａ度以上」である場合にステップＳ１４に進む。
【００２９】
〔ステップＳ１２〕
図５のＳ１２に示されるように、下段の光源２０Ｒ／２０Ｌ及び上段右側の光源２１Ｒを消灯し、かつ上段左側の光源２１Ｌのみを点灯させる光制御信号を照明部１２に出力する。
〔ステップＳ１３〕
図５のＳ１３に示されるように、下段の光源２０Ｒ／２０Ｌを消灯し、かつ上段光源２１Ｒ／２１Ｌを５０％点灯させる光制御信号を照明部１２に出力する。なお、５０％の点灯は一例であって、適宜に設定変更可能である。
〔ステップＳ１４〕
図５のＳ１４に示されるように、下段の光源２０Ｒ／２０Ｌ及び上段左側の光源２１Ｌを消灯し、かつ上段右側の光源２１Ｒのみを点灯させる光制御信号を照明部１２に出力する。
【００３０】
〔ステップＳ１５〕
撮影部１１の撮影エリアに被写体Ｗが侵入したことを示すトリガー入力（３）が受信された場合に、照明部１２にて、ステップ８〜１０及び１２〜１４で決定された照射内容に基づく光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌの点灯制御を行わせる。
【００３１】
〔ステップＳ１６〕
撮影部１１に対して被写体Ｗの撮影を行わせる。
〔ステップＳ１７〕
撮影部１１の撮影エリアから被写体Ｗが出たことを示すトリガー入力（４）が受信された場合に、撮影部１１による被写体Ｗの撮影を終了する。
〔ステップＳ１８〕
撮影が終了したとして照明部１２における全ての光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌを消灯した後、本フローチャートを終了する。
【００３２】
以上のように構成された画像取得装置１０１によれば、撮影部１１の光軸方向（矢印ａ１１方向）に沿う被写体Ｗとの距離（ｄ４，ｄ５）が異なるように設けられた複数の光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌを、形状測定部１３で測定された被写体Ｗの形状に基づき制御するようにした。
例えば、照明部１２の光制御部１５にて、形状測定部１３で測定された被写体Ｗの形状に基づき、複数の光源２０Ｒ／２０Ｌ，２１Ｒ／２１Ｌを選択的にＯＮ／ＯＦＦ、光量調整することができ、これにより様々な形状を有する被写体Ｗについてサチュレーションを発生させることなく鮮明な画像撮影を行うことができる。
【００３３】
（変形例１）
上記実施形態の画像取得装置１０１では、各対の光源２０Ｒ／２０Ｌ及び光源２１Ｒ／２１Ｌを被写体Ｗから同一高さ（ｄ４，ｄ５）離れて位置させるようにした。
しかし、これに限定されず、変形例１の画像取得装置１０２では、図６に示されるように、これら光源２０Ｒ，２０Ｌ，２１Ｒ及び２１Ｌのそれぞれを、撮影部１１の光軸１１Ａに対して非対称でかつ段階的に高さを違えるようにし、被写体Ｗへの光照射にバリエーションを持たせるようにしても良い。
【００３４】
（変形例２）
上記実施形態の画像取得装置１０１では、２対の光源２０Ｒ／２０Ｌ及び光源２１Ｒ／２１Ｌを設けるようにした。
しかし、これに限定されず、変形例２の画像取得装置１０３では、図７に示されるように１対だけ設けた光源２０Ｒ／２０Ｌについて、左右の点灯・光量制御を行っても良いし、３対以上の設けた多数対の光源について左右のＯＮ／ＯＦＦ制御、光量制御を行っても良い。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、物体形状に合わせた照明点灯制御を行うことで、ＳＮ比の高い高品質な画像を取得することができる画像取得装置及び画像取得方法に関する。
【符号の説明】
【００３７】
１  撮影部
１Ａ  光軸
２  照明部
２Ａ  光源
２Ｂ  光源
２Ｃ  光源
３  形状測定部
４  光制御部
１０  搬送装置
１１  撮影部
１１Ａ  光軸
１２  照明部
１３  形状測定部
１４  撮影レンズ
１５  光制御部
２０Ｒ  光源
２０Ｌ  光源
２１Ｒ  光源
２１Ｌ  光源
１００  画像取得装置
１０１  画像取得装置
１０２  画像取得装置
１０３  画像取得装置
【図１】
2020162005.tif 000003
【図２】
2020162005.tif 000004
【図３】
2020162005.tif 000005
【図４】
2020162005.tif 000006
【図５】
2020162005.tif 000007
【図６】
2020162005.tif 000008
【図７】
2020162005.tif 000009