(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像された画像に対して予め定められた形態計測処理をするために前記画像を示す信号を出力する計測処理用撮像装置であって、
筐体と、
前記筐体に固定され、撮像面を含み当該撮像面に入射された像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子との撮像素子距離に応じて前記撮像素子に入射される撮像対象の範囲が変化するレンズを含み、入射光を前記撮像素子に導くレンズ部と、
前記入射光の光軸の方向である第１の方向に沿って前記レンズ部を移動させる調整機構とを備え、
前記調整機構は、
前記第１の方向と異なる第２の方向に移動可能なスライダ部と、
前記筐体に固定され、前記第２の方向に沿った前記スライダ部の位置を変化させる調整部と、
前記スライダ部を前記第２の方向に沿って移動可能に案内するとともに、前記調整部による前記第２の方向に沿った前記スライダ部の位置の変化に応じて、前記レンズ部を前記第１の方向に沿って移動させて前記撮像素子距離を変化させる変換機構とを有し、
前記変換機構は、前記スライダ部の位置の変化と、前記レンズと前記撮像対象との間の撮像対象距離の変化との関係が線形となるように、前記スライダ部の位置に応じて前記撮像素子距離を定める、計測処理用撮像装置。
【請求項２】
前記レンズの焦点距離をｆ、前記撮像対象距離をａ、前記撮像素子距離をｂ、前記スライダ部の位置をｘ、前記撮像対象距離ａと前記スライダ部の位置ｘの変化との比例定数をｋ、前記撮像対象距離ａと前記スライダ部の位置ｘの変化との切片をＡとした場合、前記撮像素子距離ｂは、ｂ＝（ｋｘ＋Ａ）ｆ／（ｋｘ＋Ａ−ｆ）の関係式を満足させる、請求項１に記載の計測処理用撮像装置。
【請求項３】
前記調整機構は、前記レンズ部を支持するレンズホルダと、前記スライダ部が取付けられ、前記レンズホルダを取囲むように設けられるレンズフレームとを有し、
前記変換機構は、前記レンズホルダと前記レンズフレームとの間に設けられる、請求項２に記載の計測処理用撮像装置。
【請求項４】
前記変換機構は、前記第１の方向および前記第２の方向が含まれるスライド平面に含まれ、前記関係式を満足させる形状を有する係合辺が、前記レンズホルダまたは前記レンズフレームのいずれか一方に設けられ、
前記係合辺に係合する係合突起が、前記レンズホルダまたは前記レンズフレームのいずれか他方に設けられる、請求項３に記載の計測処理用撮像装置。
【請求項５】
前記変換機構は、前記レンズフレームに前記係合辺が設けられ、前記レンズホルダに前記係合突起が設けられ、
前記係合辺は、前記関係式を満足させる形状を有する帯状傾斜部を有し、前記係合突起は、前記帯状傾斜部を挟み込む一対の突起を有する、請求項４に記載の計測処理用撮像装置。
【請求項６】
前記調整部は、第１のねじ部を含み、前記第１のねじ部の軸方向が前記第２の方向となるように、かつ、前記筐体に対して前記第１のねじ部の回転方向に回転可能に取付けられるとともに前記軸方向の動きが拘束されるように、前記筐体に取付けられ、
前記スライダ部は、前記第１のねじ部が螺合される第２のねじ部を含み、
前記変換機構は、前記スライダ部を前記第２の方向に沿って移動可能に案内するとともに、前記調整部の回転による前記第２の方向に沿った前記スライダ部の位置の変化に応じ
て、前記レンズ部を前記第１の方向に沿って移動させて前記撮像素子距離を変化させる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の計測処理用撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、計測処理用撮像装置に関し、特に、撮像された画像に対して予め定められた形態計測処理をするために画像を示す信号を出力する計測処理用撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＦＡ（Factory Automation）分野などにおいては、各種の画像処理技術が利用されている。視覚センサは、このような画像処理技術のうち、製造される製品の形状、模様もしくは色彩またはこれらの結合されたものである形態などを計測処理するために画像を示す信号を出力するものである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような視覚センサの性能を示す指標として、設置距離（ワークディスタンス、以下「ＷＤ」、「撮像対象距離」ともいう）と、検出範囲（以下「視野」、「撮像範囲」ともいう）とがある。設置距離は、当該視覚センサと計測対象との設計距離である。検出範囲は、当該設置距離における撮像可能な範囲である。
【０００４】
ユーザは、視覚センサのＷＤと視野との組合せについて、様々な要求を有している。このような要求に応えるために、視覚センサについて多数のバリエーション（製品群）をラインナップすることが好ましい。
【０００５】
そのために、様々なＷＤと視野との組合せを有するレンズをそれぞれ搭載した視覚センサがラインナップされたり、同じレンズを用いる場合であっても、レンズから（たとえば撮像素子の）撮像面までの距離であるバックフォーカス（以下「ＢＦ」ともいう）を異ならせたものがラインナップされたりする。
【０００６】
ここで、レンズの公式より、ＷＤの値ａとＢＦの値ｂとの間には、当該レンズの焦点距離をｆとすると、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆの関係がある。このため、ＢＦを異ならせることによって、様々なＷＤに対応することができる。
【０００７】
視覚センサには、このＢＦが、製造時に固定されたものと、ユーザが調整可能とされたものがある。ＢＦを調整可能な視覚センサにおいては、レンズが移動する軸に沿って、撮像対象の面である物像面からの光がレンズに入射したり撮像素子の撮像面にレンズから光が入射されたりするため、レンズが移動する軸に沿って、直接的に、レンズに力を及ぼすことができない。
【０００８】
図１７は、視覚センサにおけるバックフォーカスの調整方式を説明するための第１の図である。図１７を参照して、この調整の方式Ａにおいては、レンズが移動する軸と平行な軸に沿ってレンズを移動させるための力が、調整機構によって、レンズが移動する軸に沿ってレンズを動かすための力として伝えられる。
【０００９】
これにより、レンズが移動する軸に沿ってレンズを動かすための力を、レンズに対して、間接的に及ぼすことができる。しかし、同時に、レンズが移動する軸に直交する軸周りのモーメントがレンズに掛かるため、レンズが軸上をスムーズに動かないといった課題があった。
【００１０】
図１８は、視覚センサにおけるバックフォーカスの調整方式を説明するための第２の図である。図１８を参照して、この調整の方式Ｂにおいては、レンズが移動する軸と平行でない操作方向（たとえば直交する方向）に沿って掛けられた力が、調整機構によって、レンズが移動する軸に沿ってレンズを動かすための力として伝えられる。
【００１１】
この方式Ｂによれば、方式Ａでレンズに掛かっていたモーメントを掛けずに、レンズが移動する軸に沿ってレンズを動かすための力を、レンズに対して、間接的に及ぼすことができる。このため、方式Ａと比較して、レンズが軸上をスムーズに動くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２５６４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
方式Ｂにおいては、操作方向の操作量と、レンズの変位との関係がリニアになる。たとえば、調節機構の係合溝の角度が４５度である場合、操作方向の操作量と、レンズの変位との比例定数が１になる。ここで、レンズの変位とバックフォーカスの変化とは等しい。このため、操作方向の操作量とバックフォーカスの変化が等しくなる。
【００１４】
図１９は、レンズの公式におけるワークディスタンスａとバックフォーカスｂとの関係を示すグラフである。図１９を参照して、上述のレンズの公式をグラフによると、ワークディスタンスａとバックフォーカスｂとの関係がリニアでないことが示される。
【００１５】
そして、図１８においてレンズと撮像素子との距離が短い場合（つまり、ｂ＜ａの場合）は、レンズと撮像素子との距離が長い場合（つまり、ｂ＞ａの場合）よりも、バックフォーカスｂの変化に対するワークディスタンスａの変化が大きくなる。
【００１６】
このため、操作方向の操作量に対するワークディスタンスａの変化が大きくなる。その結果、ユーザが微妙にワークディスタンスａを調整したい場合に、少しの操作でワークディスタンスａが大きく変化するので、調整しにくいといった問題がある。
【００１７】
また、図１８においてレンズと撮像素子との距離が長い場合（つまり、ｂ＞ａの場合）は、レンズと撮像素子との距離が短い場合（つまり、ｂ＜ａ）よりも、バックフォーカスｂの変化に対するワークディスタンスａの変化が小さくなる。
【００１８】
このため、操作方向の操作量に対するワークディスタンスａの変化が小さくなる。その結果、ユーザが大きくワークディスタンスａを調整したい場合に、操作量を多くしてもワークディスタンスａの変化が小さいので、ユーザにイライラ感を与えてしまうといった問題がある。
【００１９】
この発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的の１つは、撮像対象距離（ワークディスタンス）を操作量に応じて適度に調整することが可能な計測処理用撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の目的を達成するために、この発明のある局面によれば、計測処理用撮像装置は、撮像された画像に対して予め定められた形態計測処理をするために画像を示す信号を出力する装置であって、筐体と、筐体に固定され、撮像面を含み当該撮像面に入射された像を撮像する撮像素子と、撮像素子との撮像素子距離に応じて撮像素子に入射される撮像対象の範囲が変化するレンズを含み、入射光を撮像素子に導くレンズ部と、入射光の光軸の方向である第１の方向に沿ってレンズ部を移動させる調整機構とを備え、調整機構は、第１の方向と異なる第２の方向に移動可能なスライダ部と、筐体に固定され、第２の方向に沿ったスライダ部の位置を変化させる調整部と、スライダ部を第２の方向に沿って移動可能に案内するとともに、調整部による第２の方向に沿ったスライダ部の位置の変化に応じて、レンズ部を第１の方向に沿って移動させて撮像素子距離を変化させる変換機構とを有し、変換機構は、スライダ部の位置の変化と、レンズと撮像対象との間の撮像対象距離の変化との関係が線形となるように、スライダ部の位置に応じて撮像素子距離を定める。
【００２１】
好ましくは、変換機構は、レンズの焦点距離をｆ、撮像対象距離をａ、撮像素子距離をｂ、スライダ部の位置をｘ、撮像対象距離ａとスライダ部の位置ｘの変化との比例定数をｋ、撮像対象距離ａとスライダ部の位置ｘの変化との切片をＡとした場合、ｂ＝（ｋｘ＋Ａ）ｆ／（ｋｘ＋Ａ−ｆ）の関係式を満足させる撮像素子距離ｂを定める。
【００２２】
さらに好ましくは、調整機構は、レンズ部を支持するレンズホルダと、スライダ部が取付けられ、レンズホルダを取囲むように設けられるレンズフレームとを有し、変換機構は、レンズホルダとレンズフレームとの間に設けられる。
【００２３】
さらに好ましくは、変換機構は、第１の方向および第２の方向が含まれるスライド平面に含まれ、関係式を満足させる形状を有する係合辺が、レンズホルダまたはレンズフレームのいずれか一方に設けられ、係合辺に係合する係合突起が、レンズホルダまたはレンズフレームのいずれか他方に設けられる。
【００２４】
さらに好ましくは、変換機構は、レンズフレームに係合辺が設けられ、レンズホルダに係合突起が設けられ、係合辺は、関係式を満足させる形状を有する帯状傾斜部を有し、係合突起は、帯状傾斜部を挟み込む一対の突起を有する。
【００２５】
好ましくは、調整部は、第１のねじ部を含み、第１のねじ部の軸方向が第２の方向となるように、かつ、筐体に対して第１のねじ部の回転方向に回転可能に取付けられるとともに軸方向の動きが拘束されるように、筐体に取付けられ、スライダ部は、第１のねじ部が螺合される第２のねじ部を含み、変換機構は、スライダ部を第２の方向に沿って移動可能に案内するとともに、調整部の回転による第２の方向に沿ったスライダ部の位置の変化に応じて、レンズ部を第１の方向に沿って移動させて撮像素子距離を変化させる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明に従えば、ユーザによる調整部の操作量に応じてスライダ部の位置が変化する。また、スライダ部の位置の変化と撮像対象距離の変化との関係が線形となる。このため、ユーザの操作量に応じてリニアに撮像対象距離を調整できる。その結果、撮像対象距離を操作量に応じて適度に調整することが可能な計測処理用撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態に係る画像処理装置を含む視覚センサシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】画像処理装置と表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】画像処理装置の内部の斜視図である。
【図４】画像処理装置の撮像ユニット周辺の分解斜視図である。
【図５】撮像ユニットの調整ねじ周辺の組立図である。
【図６】撮像ユニットの調整機構の斜視図である。
【図７】撮像ユニットの動きを説明するための斜視図である。
【図８】撮像ユニットの動きを説明するための正面図である。
【図９】撮像ユニットの動きを説明するための側面図である。
【図１０】目標とするレンズスライダの位置とワークディスタンスとの関係を示すグラフである。
【図１１】一例における撮像レンズのバックフォーカスｂとワークディスタンスａとの関係を示すグラフである。
【図１２】一例におけるレンズスライダの位置ｘと撮像レンズのワークディスタンスａとの目標の関係を示すグラフである。
【図１３】一例におけるレンズスライダの位置ｘと撮像レンズのバックフォーカスｂとの関係を示すグラフである。
【図１４】第２の実施の形態に係る撮像ユニットの斜視図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る撮像ユニットの分解斜視図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る撮像ユニットの正面図、平面図および側面図である。
【図１７】視覚センサにおけるバックフォーカスの調整方式を説明するための第１の図である。
【図１８】視覚センサにおけるバックフォーカスの調整方式を説明するための第２の図である。
【図１９】レンズの公式におけるワークディスタンスａとバックフォーカスｂとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１の実施の形態］
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２９】
＜Ａ．システム構成＞
以下では、計測処理用撮像装置の一例として、画像を処理するためのコントローラ部を含む画像処理装置について説明する。しかし、これに限定されず、撮像された画像に対して予め定められた形態計測処理をするために画像を示す信号を出力する装置であれば、他の装置であってもよい。また、計測処理用撮像装置は、後述するようなコントローラ部を含む画像処理装置に限定されるものではない。また、計測処理用撮像装置は、後述するような視覚センサシステムに利用されるものに限定されるものでもない。
【００３０】
図１は、本実施の形態に係る画像処理装置１００を含む視覚センサシステム１の全体構成を示す概略図である。
【００３１】
図１を参照して、本実施の形態に係る視覚センサシステム１においては、画像処理装置１００と表示装置２００とが、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル３０１によって接続可能である。より詳細には、画像処理装置１００には、コネクタ３１１を介してＬＡＮケーブル３０１の一端が装着可能である。表示装置２００には、コネクタ３１２を介してＬＡＮケーブル３０１の他端が装着可能である。
【００３２】
ＬＡＮケーブル３０１と図示しないハブとを介して、１つの表示装置２００に複数の画像処理装置１００が接続されてもよい。そして、ユーザは、表示装置２００を介して、複数の画像処理装置１００を制御することができる。表示装置２００は、複数の画像処理装置１００からの画像処理結果を表示することができる。
【００３３】
また、画像処理装置１００とＰＬＣ（Programmable Logic Controller）４００とが、ＩＯケーブル３０２によって接続可能である。より詳細には、画像処理装置１００には、コネクタ３１３を介してＩＯケーブル３０２の一端が装着可能である。ＰＬＣ４００には、ＩＯケーブル３０２の他端が接続される。なお、ＰＬＣ４００は、他の装置からの信号を受信したり、当該他の装置に信号を送信したりすることによって、視覚センサシステム１全体を制御することができる。なお、画像処理装置１００とＰＬＣ４００とは、ＬＡＮケーブル３０１と図示しないハブとを介して接続されてもよい。また、ＩＯケーブル３０２を介して、画像処理装置１００に外部から電源が供給される。
【００３４】
視覚センサシステム１は、たとえば、生産ラインなどに組み込まれる。視覚センサシステム１は、検査対象（図２における「ワーク５００」）を撮像することによって得られる画像に基づいて、文字の認識やキズの検査といった処理（以下、「計測処理」とも称す。）を実行する。
【００３５】
一例として、本実施の形態においては、ワーク５００は、図示しないベルトコンベヤなどの搬送機構によって所定方向に搬送される。画像処理装置１００は、搬送経路に対して固定した位置に配置されている。画像処理装置１００は、搬送されるワーク５００を複数回撮像する。画像処理装置１００によって得られた複数の画像データは、表示装置２００へと伝送される。
【００３６】
なお、本明細書において「撮像」とは、基本的には、画像処理装置１００の撮像部１３０が、視野内の被写体からの光を受けて、それを示す画像（画像信号や画像データ）を出力する処理を意味する。但し、撮像部１３０が視野内の被写体を示す画像を所定周期で繰り返し生成している場合には、撮像部１３０が生成する画像のうちの、特定の画像を記憶部に格納する処理を意味する。すなわち、ある観点から見れば、「撮像」とは、ある意図されたタイミングにおいて、撮像部１３０が視野内の被写体の内容を示す画像を取得して計測処理可能な状態にすることを意味する。
【００３７】
ワーク５００が撮像部１３０の視野内に到達したことは、搬送機構の両端に配置された図示しない検出センサなどによって検出される。検出センサからの信号（以下「トリガ信号」とも称す。）は、ＰＬＣ４００へと送信される。ＰＬＣ４００は、トリガ信号に基づいて、画像処理装置１００にワーク５００の撮影処理を行わせる。
【００３８】
＜Ｂ．画像処理装置１００と表示装置２００の構成＞
次に、画像処理装置１００と表示装置２００の構成について説明する。図２は、画像処理装置１００と表示装置２００の構成を示すブロック図である。
【００３９】
図２を参照して、まず、画像処理装置１００の構成について説明する。画像処理装置１００は、照明部１１０と、コントローラ部１２０と、撮像部１３０とを含む。
【００４０】
照明部１１０は、ワーク５００に光を照射するためのものである。すなわち、照明部１１０は、撮像部１３０の撮像範囲に光を照射するためのものである。照明部１１０は、後述する照明基板上に設けられる複数の照明制御ユニット１１１を含む。本実施の形態においては、照明基板上に８つの照明制御ユニット１１１が配置されている。照明制御ユニット１１１の各々は、照明レンズ１１２と、ＬＥＤ１１３とを含む。たとえば、照明制御ユニット１１１は、コントローラ部１２０からの命令に基づいて、光を照射する。
【００４１】
コントローラ部１２０は、画像処理装置１００を制御するためのものである。すなわち、コントローラ部１２０は、照明部１１０および撮像部１３０を制御する。コントローラ部１２０は、撮像部１３０からの画像信号に基づいて画像処理を行う。コントローラ部１２０は、画像処理装置１００の外部とデータを送受信したりする。たとえば、コントローラ部１２０は、ＬＡＮケーブル３０１を介して、ＰＬＣ４００から命令を受信したり、画像処理後の画像データ（静止画像データや動画像データなど）を表示装置２００に送信したりする。
【００４２】
より詳細には、コントローラ部１２０は、センサ制御ユニット１２１と、センサデータ受信ユニット１２２と、表示灯制御ユニット１２３と、計測処理ユニット１２４と、入出力制御ユニット１２５と、外部機器通信ユニット１２６と、入出力ユニット１２７と、電源ユニット１２９とを含む。
【００４３】
センサ制御ユニット１２１は、照明部１１０の複数の照明制御ユニット１１１と、撮像部１３０の撮像素子１３２と、コントローラ部１２０の表示灯制御ユニット１２３とに指令を送ることによって、それらを制御する。センサ制御ユニット１２１は、計測処理ユニット１２４からの信号に基づいて、上記の制御を行ってもよい。
【００４４】
センサデータ受信ユニット１２２は、撮像素子１３２からの信号（画像信号）を受信して、当該画像信号を計測処理ユニット１２４に送信する。
【００４５】
表示灯制御ユニット１２３は、センサ制御ユニット１２１からの光信号を受信して、図示しない表示灯を点灯させたり消灯させたりする。
【００４６】
計測処理ユニット１２４は、センサデータ受信ユニット１２２からの画像信号に基づいて、画像処理を行う。計測処理ユニット１２４は、画像処理後の画像データを入出力制御ユニット１２５に送る。計測処理ユニット１２４は、入出力制御ユニット１２５を介して表示装置２００などから命令を受信する。計測処理ユニット１２４は、入出力制御ユニット１２５からの命令をセンサ制御ユニット１２１に伝達する。
【００４７】
入出力制御ユニット１２５は、外部機器通信ユニット１２６とＬＡＮケーブル３０１とを介して、表示装置２００にデータを送受信する。逆に、表示装置２００からの命令を受け付ける。入出力制御ユニット１２５は、他の入出力ユニット１２７を介して、プリンタや無線機器などの他の外部機器とデータを送受信する。
【００４８】
上記のようなコントローラ部１２０を構成する各ユニットは、図示しない制御基板上に配置される部材によって実現される。
【００４９】
コントローラ部１２０（または制御基板）には、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１５０と、記憶部（メモリ１４９）としての不揮発メモリおよび揮発メモリと、各種のインターフェイスと、データリーダ／ライタとが配置される。これらの各部は、バスを介して、互いにデータ通信可能に接続される。ＣＰＵ１５０は、不揮発メモリに格納されたプログラム（コード）を揮発メモリに展開し、これらを所定順序で実行する。このように、ＣＰＵ１５０は、各種の演算を実行することによって、上述の各ユニットを実現する。
【００５０】
揮発メモリは、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などである。揮発メモリは、不揮発メモリから読み出されたプログラムに加えて、撮像部１３０によって取得された画像データや、画像データの処理結果を示すデータ、およびワークデータなどを保持する。
【００５１】
また、不揮発メモリは、磁気記憶装置であり得る。不揮発メモリは、ＣＰＵ１５０で実行されるプログラムに加えて、パターンサーチにおいて基準となる画像データ（以下「モデル画像」とも称す。）を記憶する。さらに、不揮発メモリには、各種設定値などが格納されてもよい。
【００５２】
このように、コントローラ部１２０のセンサ制御ユニット１２１と、センサデータ受信ユニット１２２と、表示灯制御ユニット１２３と、計測処理ユニット１２４と、入出力制御ユニット１２５と、外部機器通信ユニット１２６と、入出力ユニット１２７の全部または一部が、ＣＰＵ１５０がプログラムを実行することによって実現される機能ブロックであり得る。ただし、上記の機能ブロックの全部または一部が、ハードウェアによって実現されてもよい。
【００５３】
換言すれば、コントローラ部１２０は、予めインストールされたプログラムを実行することによって、後述するような各種機能を提供するためのコンピュータである。コントローラ部１２０には、本実施の形態に係る機能を提供するためのアプリケーションに加えて、コンピュータの基本的な機能を提供するためのＯＳ（Operating System）がインストールされていてもよい。この場合には、本実施の形態に係るプログラムは、ＯＳの一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。すなわち、本実施の形態に係るプログラム自体は、上記のようなモジュールを含んでおらず、ＯＳと協働して処理が実行される。本実施の形態に係るプログラムとしては、このような一部のモジュールを含まない形態であってもよい。さらに、本実施の形態に係るプログラムは、その他のアプリケーションプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。なお、プログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を、専用のハードウェア回路によって実現してもよい。
【００５４】
撮像部１３０は、照明部１１０が照射した光の反射光を受けて、画像信号を出力するものである。撮像部１３０は、一例として、撮像レンズ１３１などの光学系に加えて、ＣＣＤ（Coupled Charged Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサといった、複数の画素に区画された撮像素子１３２を含む。
【００５５】
次に、表示装置２００の構成について説明する。表示装置２００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）２０１と、ＬＣＤ制御部２０２と、表示画像制御部２０３と、画像制御部２０４と、画像保存部２０５と、フィールドバス制御部２０６と、通信部２０７、２０８、２０９と、操作部２１０と、電源部２１１とを含む。通信部２０７、２０８、２０９は、イーサネット（登録商標）を利用した通信に対応している。
【００５６】
ＬＣＤ２０１は、ＬＣＤ制御部２０２からの信号に基づいて、画像処理装置１００からの画像を表示する。ＬＣＤ制御部２０２は、表示画像制御部２０３からの命令に基づいて、ＬＣＤ２０１の表示処理を制御する。
【００５７】
操作部２１０は、表示装置２００の筐体の外側に設けられたスイッチや、ＬＣＤ２０１の表面を覆う図示しないタブレットなどによって実現される。なお、ＬＣＤ２０１とタブレットは、タッチパネルを構成する。ユーザは、スイッチやタッチパネルを介して、表示装置２００に命令を入力する。
【００５８】
表示画像制御部２０３は、操作部２１０からの命令に基づいて、または画像制御部２０４からの画像に基づいて、ＬＣＤ制御部２０２に表示命令を送る。表示画像制御部２０３は、通信部２０８、２０９を介して、または直接的に、画像制御部２０４とデータをやり取りする。たとえば、表示画像制御部２０３は、画像制御部２０４からの画像を、ＬＣＤ２０１に表示させる。
【００５９】
画像制御部２０４は、画像処理装置１００から受信した画像を画像保存部２０５に格納する。画像制御部２０４は、画像保存部２０５に格納されている画像を表示画像制御部２０３に送信する。
【００６０】
フィールドバス制御部２０６は、通信部２０７を介して画像処理装置１００から受信した画像を画像制御部２０４に受け渡す。逆に、操作部２１０を介して入力された画像処理装置１００に対する命令を、通信部２０７を介して画像処理装置１００へと送信する。
【００６１】
＜Ｃ．画像処理装置１００のハードウェア構成＞
図３は、画像処理装置１００の内部の斜視図である。図４は、画像処理装置１００の撮像ユニット周辺の分解斜視図である。図５は、撮像ユニットの調整ねじ１６３周辺の組立図である。図６は、撮像ユニットの調整機構の斜視図である。図３から図６までを参照するとともに、図１を再度参照して、筐体１０１の形状の外面は、１辺が４０ｍｍ弱の正方形に近い形の断面で高さが８０ｍｍ程度の略正四角柱である。
【００６２】
また、筐体１０１の１つの側面の上面側に、正四角柱の断面の１辺と略同じ長さの辺をもつ略正方形の開口部が形成される。この開口部が形成される側面を、以下、前面という。また、前面と対向する筐体１０１の側面を、後面という。
【００６３】
さらに、筐体１０１の下面は、ケーブルを接続するためのコネクタなどが取付けられた蓋が取付け可能に形成される。また、筐体１０１の内部から見て、前面側を前、後面側を後、上面側を上、下面側を下という。
【００６４】
さらにまた、前後方向をＸ軸方向とし、前側をプラス方向、後側をマイナス方向とする。上下方向をＹ軸方向とし、上側をプラス方向、下側をマイナス方向とする。そして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向によって定まるＺ軸方向が設けられる。
【００６５】
画像処理装置１００は、図１で示した筐体１０１の内部の上部に、前面側から、照明部１１０および撮像部１３０、ならびに、それらの下部に、コントローラ部１２０を含む。
【００６６】
撮像部１３０は、前述の撮像レンズ１３１および撮像素子１３２に加えて、レンズホルダ１３４と、レンズガイド１６１と、レンズスライダ１６２と、調整ねじ１６３と、Ｏリング１６４と、端末ナット１６５と、撮像素子１３２が搭載される撮像素子基板１３３とを、主な構成として含む。
【００６７】
窓部材１１８は、窓枠と、撮像部１３０へ入射される光を透過する透明保護プレートとで構成され、筐体１０１の窓に取付けられる。透明保護プレートは、窓枠の内側に嵌め合わされる。透明保護プレートは、たとえば、アクリル板で構成されるが、これに限定されず、透明で工業用途に絶え得る強度があれば、他の材質、たとえば、強化ガラスであってもよい。
【００６８】
窓部材１１８は、筐体１０１の前面の上部の開口部を塞ぐように、接着シート１１９で筐体１０１の開口部に接着されて取付けられる。この接着シート１１９が、筐体１０１の開口部と窓部材１１８との間を防水および防塵するための防水構造を形成する。しかし、これに限定されず、防水構造は、他の構造、たとえば、窓部材１１８と筐体１０１との間にゴムなどのパッキン部材を挟み込んでねじで窓部材１１８と筐体１０１が締結されるような構造であってもよい。
【００６９】
照明部１１０は、窓部材１１８の後方に、放熱シート１１７を挟んで、筐体１０１にねじで取付けられる。放熱シート１１７を挟むことによって、照明部１１０のＬＥＤによって発生された熱が、照明基板の銅箔パターンおよび放熱シート１１７を介して、筐体１０１の側に伝わり易くなる。これにより、画像処理装置１００の外部に効率良く放熱することができる。
【００７０】
照明基板の前面には、マトリクス状に複数のＬＥＤが配置される。ＬＥＤの各々は、照明レンズによって覆われる。照明基板上には、撮像レンズ１３１が貫通するための略中心部に形成された穴の周囲に８つのＬＥＤと照明レンズとのセット（前述の照明制御ユニット１１１）が配置される。照明基板は、下部のコントローラ部１２０の基板とコネクタケーブルで接続される。
【００７１】
撮像レンズ１３１は、中空円筒状であり、中空円筒の内部に、中空円筒の中心線を光軸とするレンズを含む。当該レンズは、撮像素子１３２との距離であるバックフォーカス（ＢＦ）に応じて撮像素子１３２に入射される撮像対象の範囲（視野、撮像範囲）が変化するものである。撮像レンズ１３１は、外部から窓部材１１８を介して入射された光を撮像素子１３２に導く。撮像レンズ１３１には、光が入射する側と反対側の筒の外周におねじが形成される。
【００７２】
撮像レンズ１３１のレンズの光軸は、窓部材１１８の略中心を通り、撮像素子１３２の撮像面の略中心を通る。つまり、光軸はＸ軸方向である。また、撮像レンズ１３１は、照明部１１０の照明基板の略中心部に形成された穴を貫通するように、配置される。
【００７３】
レンズガイド１６１は、レンズホルダ１３４が撮像レンズ１３１の光軸の方向、つまりＸ軸方向に沿って移動可能なように案内するとともに、レンズスライダ１６２が上下方向、つまりＹ軸方向に沿って移動可能なように案内する。レンズガイド１６１は、筐体１０１に構成されたブラケットに、２つのねじ１６８で締結される。これによって、レンズガイド１６１は、筐体１０１に対して固定される。
【００７４】
調整ねじ１６３は、頭部１６３４にプラスドライバーを掛けて調整ねじ１６３を回転させるための十字穴が形成され、軸におねじ部１６３１が形成される。筐体１０１の上面には、調整ねじ１６３の頭部１６３４が収まるようなざぐり１０１１とともに、調整ねじ１６３の軸が貫通する穴が形成される。調整ねじ１６３は、軸が穴に貫通し、頭部１６３４がざぐり１０１１に収まり、軸の方向がＹ軸方向のマイナス方向となるように取付けられる。これにより、調整ねじ１６３の頭部１６３４は上面から出っ張らないが、工具は掛けてねじを回すことは可能に露出することとなる。
【００７５】
なお、調整ねじ１６３の工具を掛ける穴または溝は、プラスのドライバ用の十字穴に限定されず、他の形状であってもよく、たとえば、マイナスドライバ用のすりわりであってもよいし、プラスとマイナスの両方のドライバで扱えるプラスマイナス穴であってもよいし、六角レンチ用の六角穴であってもよい。
【００７６】
調整ねじ１６３の頭部１６３４の下には、Ｏリング止めリブ１６３５が、頭部１６３４との間でＯリング１６４を挟めるように設けられる。
【００７７】
調整ねじ１６３の頭部１６３４とＯリング止めリブ１６３５との間に、Ｏリング１６４が取付けられることによって、外部から調整ねじ１６３の貫通穴の調整ねじ１６３と筐体１０１のざぐり１０１１の部分との間隙を介して、水および塵が入らないようにすることができる。Ｏリング１６４は調整ねじ１６３の頭部１６３４とＯリング止めリブ１６３５との間に挟まれていて、調整ねじ１６３はＹ軸方向に動かないので、Ｏリング１６４は調整ねじ１６３に対してＹ軸方向に動かない。
【００７８】
Ｏリング１６４がＹ軸方向に動く場合は、ざぐり１０１１の壁面または調整ねじ１６３の軸に付着した水または塵を掻き取ったり巻き込んだりして内部に侵入させてしまう可能性が高くなる。しかし、本実施の形態においては、Ｏリング１６４は、調整ねじ１６３および筐体１０１に対して回転方向には相対的に動くが、Ｙ軸方向には動きが拘束されるので、壁面または軸に付着した水または塵を掻き取ったり巻き込んだりして内部に浸入させてしまうことを防止することができる。
【００７９】
また、Ｏリング止めリブ１６３５とおねじ部１６３１との間には、後述する調整ねじホルダ１６６によって保持される被保持部１６３６が設けられる。被保持部１６３６の径は、その上下の径よりも細くされる。
【００８０】
調整ねじ１６３のおねじ部１６３１よりも先端側には、端末ナットねじ込み部１６３２が設けられる。端末ナットねじ込み部１６３２には、六角ナットである２つの端末ナット１６５がダブルナットとして取付けられる。これにより、簡単な構造で、レンズスライダ１６２の移動範囲を制限することができる。なお、レンズスライダ１６２の移動範囲を制限する構造は、これに限定されず、調整ねじ１６３の先端部に溝を切って、その溝にＥリングを取付ける構造であってもよい。
【００８１】
また、端末ナットねじ込み部１６３２のねじの呼び径（たとえば、Ｍ２）は、おねじ部１６３１のねじの呼び径（たとえば、Ｍ３）よりも小さくされる。これにより、呼び径が小さくされない場合と比較して、レンズスライダ１６２または筐体１０１など画像処理装置１００の他の部分と、端末ナット１６５との隙間を大きくすることができるので、端末ナット１６５を回すときの作業性を向上させることができる。
【００８２】
調整ねじ１６３の端末ナットねじ込み部１６３２よりも先端側には、調整ねじホルダ挿入部１６３３が設けられる。調整ねじホルダ挿入部１６３３の径は、端末ナットねじ込み部１６３２の径よりも細くされる。
【００８３】
調整ねじホルダ１６６は、筐体取付部１６６１と、調整ねじ保持部１６６４と、静電気バリア部１６６３とを含む。
【００８４】
筐体取付部１６６１は、調整ねじホルダ１６６を筐体１０１に固定するための２つのねじ１６７がそれぞれ螺合される部分である。
【００８５】
調整ねじ保持部１６６４は、Ｕ字型の切欠きを有する。その切欠きのＵの字の底の円弧部分が調整ねじホルダ１６６の被保持部１６３６とすきまばめになるように、円弧部分の径が定められる。また、Ｕ字部の厚みが調整ねじ１６３の被保持部１６３６の長さより少し薄くなるように（たとえば、Ｕ字部の厚みと被保持部１６３６の長さとがすきまばめの公差となるように）定められる。これにより、調整ねじ保持部１６６４は、調整ねじ１６３がおねじ部１６３１の回転方向に回転可能であるが軸方向には動かないように拘束して調整ねじ１６３の被保持部１６３６を保持する。
【００８６】
静電気バリア部１６６３は、調整ねじ１６３の軸の前後方向（Ｘ軸のプラス方向およびマイナス方向）ならびに下端を覆うように設けられる。調整ねじホルダ１６６は、導電性を有する。これにより、調整ねじ１６３の軸が、静電気バリア部１６６３、レンズスライダ１６２、および、筐体１０１で、他の部分に対してシールドされる。
【００８７】
このため、筐体１０１の外部から調整ねじ１６３の頭部１６３４に静電気が流れた場合に、調整ねじ１６３の軸から、照明基板、撮像素子基板１３３、および、その他の基板、ならびに、コントローラ部１２０の基板の周辺を覆うように設けられるシャーシに対して、静電気放電が起こらないようにすることができる。その結果、画像処理装置１００の外部に露出している導電体である調整ねじ１６３を介した静電気の影響で、画像処理装置１００に不具合が生じることを防止できる。
【００８８】
静電気バリア部１６６３の下端面の内側には、調整ねじ１６３の調整ねじホルダ挿入部１６３３が挿入される溝である調整ねじ先端挿入溝１６６２が形成される。
【００８９】
レンズスライダ１６２は、レンズガイド１６１およびレンズホルダ１３４を取囲むようなフレーム構造である。フレーム構造は、対称形状の左右の縦フレームおよび２つの縦フレームを接続する上下の横フレームで構成される。レンズスライダ１６２は、Ｚ軸プラス方向側の縦フレームの外側に、調整ねじ１６３のおねじ部１６３１と螺合されるめねじ部１６２３を含む。
【００９０】
レンズスライダ１６２はレンズガイド１６１によってＹ軸方向に沿って移動可能なように案内され、かつ、調整ねじ１６３はＹ軸方向に動きが拘束される。このため、調整ねじ１６３が右回り、つまり締まる方向に回転させられると、レンズスライダ１６２は、筐体１０１に対して、調整ねじ１６３の頭部１６３４に近付く方向、つまりＹ軸のプラス方向に動く。一方、調整ねじ１６３が左回り、つまり緩まる方向に回転させられると、レンズスライダ１６２は、筐体１０１に対して、調整ねじ１６３の頭部１６３４から離れる方向、つまりＹ軸のマイナス方向に動く。
【００９１】
レンズスライダ１６２の縦フレームは、アルファベットの「Ｚ」の文字形状に似た形状であり、「Ｚ」の文字の斜め部分に似た帯状傾斜部１６２１を含む。この帯状傾斜部１６２１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が含まれるスライド平面に含まれるＸ軸方向およびＹ軸方向と異なる方向に曲線状に延びる。この曲線の形状については、後述の図１０から図１３までで説明する。
【００９２】
レンズホルダ１３４は、主な部分が中空円筒状であり、中空円筒の内部に、中空円筒の長さ方向の全長に亘って、撮像レンズ１３１に形成されたおねじが螺合されるめねじが形成される。なお、ここでは、全長に亘ってめねじが形成されるが、これに限定されず、おねじと螺合される部分のみめねじが形成されるようにしてもよい。
【００９３】
レンズホルダ１３４およびレンズガイド１６１は、それぞれが摺動可能な面を有し、その面に沿って摺動する。レンズホルダ１３４は、Ｘ軸周りには回転しないようにするとともにＸ軸方向にのみ摺動可能とするための突起１６１２を、中空円筒の重心付近を通るＹ軸と平行な線と外周面とが交差する点の辺りに有する。レンズガイド１６１には、このレンズホルダ１３４の突起と係合する係合溝１６１１が設けられる。
【００９４】
しかし、このような構造に限定されず、レンズホルダ１３４が、Ｘ軸周りに回転しないように、レンズガイド１６１内を、Ｘ軸方向に沿って案内されるものであれば他の構造であっても良い。たとえば、レンズホルダ１３４の外面が円筒状でなく、他の形状、たとえば、正方形の角に丸くした断面を有する柱状であってもよい。このように円以外の断面形状の柱状とすることによって、軸方向に摺動するときに軸周りには回転しないようにすることができる。
【００９５】
レンズホルダ１３４の外周面でレンズガイド１６１と摺動しない部分、ここでは、中空円筒の重心付近を通るＺ軸と平行な線と外周面とが交差する点の辺りの部分には、係合辺であるレンズスライダ１６２の帯状傾斜部１６２１に係合される係合突起１６２２が設けられる。
【００９６】
係合突起１６２２は、帯状傾斜部１６２１を挟み込む一対の突起を有する。つまり、２つの突起の間隔は、帯状傾斜部１６２１の幅と等しい。帯状傾斜部１６２１と係合突起１６２２とのはめあいは、しまりばめとされる。また、係合突起１６２２の材質は、樹脂である。しまりばめであるため、帯状傾斜部１６２１と係合突起１６２２とは遊びがなく嵌め合わされるが、係合突起１６２２の材質が樹脂であり、適度に弾性を持っているため、帯状傾斜部１６２１に対する係合突起１６２２のスライドには支障を来たさないようにすることができる。
【００９７】
レンズガイド１６１と帯状傾斜部１６２１と係合突起１６２２とで構成される変換機構の働きによって、レンズスライダ１６２がＹ軸方向に動かされると、係合突起１６２２の突起は、前述のスライド平面内で帯状傾斜部１６２１と接する箇所における帯状傾斜部１６２１の曲線の接線に垂直な方向に力を受け、レンズホルダ１３４はＸ軸方向には移動可能であるがＹ軸方向には動きを拘束されているので、レンズホルダ１３４および撮像レンズ１３１はＸ軸方向に動かされる。
【００９８】
レンズガイド１６１、レンズスライダ１６２、調整ねじ１６３、レンズホルダ１３４、および、撮像レンズ１３１を主な構成として、光軸の方向に沿ってレンズを移動させてレンズのバックフォーカスを調整するための調整機構が構成される。
【００９９】
撮像素子１３２の前述のＣＣＤまたはＣＭＯＳで構成される撮像面には、窓部材１１８および撮像レンズ１３１を介して、光軸に沿って、撮像対象からの光が入射される。つまり、撮像対象の像が撮像面で結像する。撮像素子１３２は、撮像面に入射された光を電気信号に変換して、撮像素子基板１３３に出力する。
【０１００】
撮像素子基板１３３は、撮像素子１３２から入力された電気信号を処理してコントローラ部１２０の他の基板に出力する。撮像素子基板１３３は、レンズガイド１６１に、２つのねじ１６９で締結される。レンズガイド１６１は、筐体１０１に対して固定されているので、撮像素子基板１３３は、間接的に筐体１０１に対して固定される。撮像素子基板１３３は、下部のコントローラ部１２０の基板とコネクタケーブルで接続される。
【０１０１】
図７は、撮像ユニットの動きを説明するための斜視図である。図８は、撮像ユニットの動きを説明するための正面図である。図９は、撮像ユニットの動きを説明するための側面図である。図７から図９までを参照して、図７（Ａ）、図８（Ａ）および図９（Ａ）が、レンズが最も前に出た状態を示し、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）および図９（Ｂ）が、レンズが最も後に引っ込んだ状態を示す。
【０１０２】
調整ねじ１６３が最も締め込まれる方向、つまり右に回転されて、レンズスライダ１６２のめねじ部１６２３の上面が、調整ねじ１６３のストローク範囲の上端まで達すると、レンズスライダ１６２のめねじ部１６２３の上面と調整ねじ１６３の座面との間の距離は、Ｘｍｉｎとなる。
【０１０３】
調整ねじ１６３が右に回転されていくと、レンズスライダ１６２は、レンズガイド１６１に案内されて、筐体１０１に対してＹ軸プラス方向に移動する。これにより、レンズホルダ１３４は、レンズガイド１６１に案内されて、Ｘ軸プラス方向に移動する。調整ねじ１６３が最も右に回転された状態では、レンズガイド１６１の前面と撮像レンズ１３１の前面との距離は、Ｃｍａｘとなる。
【０１０４】
一方、調整ねじ１６３が最も緩められる方向、つまり左に回転されて、レンズスライダ１６２のめねじ部１６２３の下面が、２つの端末ナット１６５で構成されるダブルナットに達すると、レンズスライダ１６２のめねじ部１６２３の上面と調整ねじ１６３の座面との間の距離は、Ｘｍａｘとなる。
【０１０５】
調整ねじ１６３が左に回転されていくと、レンズスライダ１６２は、レンズガイド１６１に案内されて、筐体１０１に対してＹ軸マイナス方向に移動する。これにより、レンズホルダ１３４は、レンズガイド１６１に案内されて、Ｘ軸マイナス方向に移動する。調整ねじ１６３が最も左に回転された状態では、レンズガイド１６１の前面と撮像レンズ１３１の前面との距離は、Ｃｍｉｎとなる。
【０１０６】
このため、レンズスライダ１６２のストローク（＝Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）を大きくできる程、撮像レンズ１３１のストローク（＝Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）を大きくすることができる。
【０１０７】
図１０は、目標とするレンズスライダ１６２の位置とワークディスタンスとの関係を示すグラフである。図１０を参照して、レンズスライダ１６２の位置ｘとワークディスタンスａとの関係がリニアであることによって、ユーザによる調整ねじ１６３の調整量とワークディスタンスａとの関係がリニアになる。
【０１０８】
ここで、撮像レンズ１３１が対応するワークディスタンスａの最小値がＷＤｍｉｎ，最大値がＷＤｍａｘであることとする。レンズスライダ１６２のストロークがＳであることとする。また、ワークディスタンスａが最大値ＷＤｍａｘを取るときに、レンズスライダ１６２の位置が可能なストロークの一端の基準位置（ｘ＝０）にあることとする。そして、ワークディスタンスが最小値ＷＤｍｉｎを取るときに、レンズスライダ１６２の位置が可能なストロークの他端（ｘ＝Ｓ）にあることとする。
【０１０９】
このように定めると、レンズスライダ１６２の位置ｘとワークディスタンスａとの関係式は、ａ＝ｋｘ＋ＷＤｍａｘと表せる。ここで、ｋ＝−（ＷＤｍａｘ−ＷＤｍｉｎ）／Ｓである。
【０１１０】
このａ＝ｋｘ＋ＷＤｍａｘの関係式をレンズの公式１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆに代入すると、レンズスライダ１６２の位置ｘとバックフォーカスｂとの関係式ｂ＝（ｋｘ＋ＷＤｍａｘ）ｆ／（ｋｘ＋ＷＤｍａｘ−ｆ）が導出される。
【０１１１】
レンズスライダ１６２の位置ｘの変化に応じてバックフォーカスｂがこの関係式に従って変化すれば、レンズスライダ１６２の位置ｘの変化に対するワークディスタンスａの変化が、図１０のグラフで示したような線形となる。
【０１１２】
レンズスライダ１６２の位置ｘの変化に応じてバックフォーカスｂが前述の関係式に従って変化するようにするためには、図４、図６および図９で示したレンズスライダ１６２の帯状傾斜部１６２１の係合辺の形状を当該関係式で示される曲線にすればよい。
【０１１３】
係合辺の間隔は、係合突起１６２２の一対の突起の幅と平行な方向について一定とされる。これにより、帯状傾斜部１６２１と係合突起１６２２との相対位置が変化したとしても、常に、帯状傾斜部１６２１と係合突起１６２２との嵌め合いが一定となるようにできる。
【０１１４】
一例として、撮像レンズ１３１の焦点距離ｆ＝１８（ｍｍ）、レンズスライダ１６２のストロークＳ＝３（ｍｍ）、ＷＤｍａｘ＝１００（ｍｍ）（ｘ＝０（ｍｍ））、ＷＤｍｉｎ＝４７．５（ｍｍ）（ｘ＝Ｓ）とする。
【０１１５】
図１１は、一例における撮像レンズ１３１のバックフォーカスｂとワークディスタンスａとの関係を示すグラフである。図１１を参照して、ここでは、ｆ＝１８（ｍｍ）であるので、このグラフの関係式は、１／ａ＋１／ｂ＝１／１８となる。
【０１１６】
図１２は、一例におけるレンズスライダ１６２の位置ｘと撮像レンズ１３１のワークディスタンスａとの目標の関係を示すグラフである。図１２を参照して、ＷＤｍａｘ＝１００（ｍｍ）（ｘ＝０（ｍｍ））、ＷＤｍｉｎ＝４７．５（ｍｍ）（ｘ＝Ｓ）であるので、当該グラフは、（ｘ，ａ）＝（０，１００）の点と、（ｘ，ａ）＝（３，４７．５）の点とを結ぶ線分となる。このグラフの関係式は、ａ＝−１７．５ｘ＋１００となる。
【０１１７】
図１３は、一例におけるレンズスライダ１６２の位置ｘと撮像レンズ１３１のバックフォーカスｂとの関係を示すグラフである。図１３を参照して、このグラフの関係式は、前述した関係式にｆ＝１８，ＷＤｍａｘ＝１００，ｋ＝−（ＷＤｍａｘ−ＷＤｍｉｎ）／Ｓ＝−１７．５を代入して、ｂ＝（−３１５ｘ＋１８００）／（−１７．５ｘ＋８２）となる。また、この関係式で示される曲線は、（ｘ，ｂ）＝（０，２１．９５）の点と、（ｘ，ｂ）＝（３，２８．９８）の点とを通る。
【０１１８】
図９（Ｂ）で示したように、レンズスライダ１６２がストロークの下端にあるときを基準位置ｘ＝０として、このときのバックフォーカスｂ、つまり、撮像レンズ１３１と撮像素子１３２の撮像面との距離が、２１．９５（ｍｍ）となるように設計する。
【０１１９】
また、図９（Ａ）で示したように、レンズスライダ１６２がストロークの上端にあるときはｘ＝Ｓ＝３（ｍｍ）となり、このときのバックフォーカスｂ、つまり、撮像レンズ１３１と撮像素子１３２の撮像面との距離が、２８．９８（ｍｍ）となるように設計する。
【０１２０】
そして、レンズスライダ１６２の帯状傾斜部１６２１の係合辺の形状が、ｂ＝（−３１５ｘ＋１８００）／（−１７．５ｘ＋８２）の関係式を満足させる形状となるように設計する。
【０１２１】
このように設計することによって、レンズスライダ１６２の位置ｘと撮像レンズ１３１のワークディスタンスａとの関係がａ＝−１７．５ｘ＋１００の関係式を満たすリニアな関係となる。このため、ユーザによる調整ねじ１６３の調整量に応じてリニアにワークディスタンスａを調整できる。
【０１２２】
＜Ｄ．まとめ＞
（１）  以上説明したように、本実施の形態に係る画像処理装置１００は、撮像された画像に対して予め定められた形態計測処理をするために画像を示す信号を出力する装置である。画像処理装置１００は、筐体１０１と、筐体１０１に固定され、撮像面を含み当該撮像面に入射された像を撮像する撮像素子１３２と、撮像素子１３２との距離であるバックフォーカスに応じて撮像素子１３２に入射される撮像対象の範囲が変化するレンズを含み、入射光を撮像素子１３２に導く撮像レンズ１３１と、入射光の光軸の方向であるＸ軸方向に沿って撮像レンズ１３１を移動させる調整機構とを備える。
【０１２３】
調整機構は、Ｙ軸方向に移動可能なレンズスライダ１６２と、筐体１０１に固定され、Ｙ軸方向に沿ったレンズスライダ１６２の位置を変化させる調整ねじ１６３と、レンズスライダ１６２をＹ軸方向に沿って移動可能に案内するとともに、調整ねじ１６３によるＹ軸方向に沿ったレンズスライダ１６２の位置の変化に応じて、撮像レンズ１３１をＸ軸方向に沿って移動させてバックフォーカスを変化させる変換機構とを有する。
【０１２４】
変換機構は、レンズスライダ１６２の位置の変化と、レンズと撮像対象との間のワークディスタンスの変化との関係が線形となるように、レンズスライダ１６２の位置に応じてバックフォーカスを定める。
【０１２５】
このため、ユーザによる調整ねじ１６３の操作量に応じてレンズスライダ１６２の位置が変化する。また、レンズスライダ１６２の位置の変化とワークディスタンスの変化との関係が線形となる。このため、ユーザの操作量に応じてリニアにワークディスタンスを調整できる。その結果、ワークディスタンスを操作量に応じて適度に調整することができる。
【０１２６】
（２）  また、変換機構は、レンズの焦点距離をｆ、ワークディスタンスをａ、バックフォーカスをｂ、レンズスライダ１６２の位置をｘ、ワークディスタンスａとレンズスライダ１６２の位置ｘの変化との比例定数をｋ、ワークディスタンスａとレンズスライダ１６２の位置ｘの変化との切片をＡとした場合、ｂ＝（ｋｘ＋Ａ）ｆ／（ｋｘ＋Ａ−ｆ）の関係式を満足させるバックフォーカスｂを定める。
【０１２７】
（３）  さらにまた、調整機構は、撮像レンズ１３１を支持するレンズホルダ１３４と、レンズホルダ１３４を取囲むように設けられるレンズスライダ１６２とを有する。変換機構は、レンズホルダ１３４とレンズスライダ１６２との間に設けられる。
【０１２８】
（４）  さらにまた、変換機構は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が含まれるスライド平面に含まれ、関係式を満足させる形状を有する係合辺である帯状傾斜部１６２１が、レンズスライダ１６２に設けられ、帯状傾斜部１６２１に係合する係合突起１６２２が、レンズホルダ１３４に設けられる。
【０１２９】
（５）  さらにまた、係合突起１６２２は、帯状傾斜部１６２１を挟み込む一対の突起を有する。このため、係合溝と係合突起とを組合せる場合と比較して、レンズスライダ１６２とレンズホルダ１３４との間の動きに遊びが生じない。このため、振動または衝撃による外力が加わっても、レンズホルダ１３４の筐体１０１に対する位置が変動することがない。その結果、ワーキングディスタンスおよび視野が変動しにくくすることができる。
【０１３０】
（６）  また、調整ねじ１６３は、おねじ部１６３１を含み、おねじ部１６３１の軸方向がＹ軸方向となるように、かつ、筐体１０１に対しておねじ部１６３１の回転方向に回転可能に取付けられるとともに軸方向の動きが拘束されるように、筐体１０１に取付けられる。レンズスライダ１６２は、おねじ部１６３１が螺合されるめねじ部１６２３を含む。変換機構は、レンズスライダ１６２をＹ軸方向に沿って移動可能に案内するとともに、調整ねじ１６３の回転によるＹ軸方向に沿ったレンズスライダ１６２の位置の変化に応じて、撮像レンズ１３１をＸ軸方向に沿って移動させてバックフォーカスを変化させる。
【０１３１】
このように、筐体１０１にねじの軸方向に拘束された調整ねじ１６３のおねじ部１６３１と螺合されるめねじ部１６２３を含むレンズスライダ１６２によって撮像レンズ１３１が光軸方向に移動される。このため、筐体１０１に対して遊びがないように撮像レンズ１３１に力を及ぼすことができる。
【０１３２】
また、筐体１０１に対して調整ねじ１６３のおねじ部１６３１が軸方向に拘束されており、おねじ部１６３１によっておねじ部１６３１と螺合されるめねじ部１６２３を含むレンズスライダ１６２が移動される。このため、筐体１０１とおねじ部１６３１を有する調整ねじ１６３との位置関係が一定であるので、おねじ部１６３１の軸方向の長さを長くしても、調整ねじ１６３の頭部１６３４と筐体１０１との関係による問題（Ｏリングをねじの頭部に設けることによる防水および防塵の問題、Ｏリングを設けたねじの頭部のストローク代を長くするために筐体の厚みを厚くすることによるコンパクト化の要求に反する問題など）が生じず、レンズスライダ１６２のストロークを大きくすることができ、撮像レンズ１３１のストロークも大きくすることができる。
【０１３３】
つまり、調整ねじ１６３のおねじ部１６３１の長さを長くすることができる構造であるため、レンズのバックフォーカスの調整代を大きくすることができる。その結果、形態計測処理に支障を生じさせず、ワークディスタンスおよび視野のバリエーションを広げることができる。
【０１３４】
また、筐体１０１の壁にめねじ部を形成する場合とは異なり、めねじ部１６２３の長さが制限されないので、ねじのストロークを長くするために、ねじのピッチを大きくすることは考えなくてよい。このため、ＪＩＳ規格に準拠したねじを用いることができ、ピッチが大きい特注ねじを用いる場合と比較して、コストダウンを図ることができる。
【０１３５】
（７）  また、２つの端末ナット１６５で形成されるダブルナットが、調整ねじ１６３とレンズスライダ１６２との間の相互の移動範囲を制限する。
【０１３６】
これにより、バックフォーカスの調整代に合わせて、製造時にレンズスライダ１６２の移動範囲を制限しておくことによって、撮像レンズ１３１が対応していないバックフォーカスの範囲まで、ユーザが調整ねじ１６３を回転させてしまうことを防止することができる。その結果、ユーザビリティを向上させることができる。
【０１３７】
（８）  また、撮像素子１３２、撮像レンズ１３１、および調整機構は、筐体１０１の内部に収容される。調整ねじ１６３は、プラスドライバをかけておねじ部１６３１を軸方向周りに回すための頭部１６３４を有する。頭部１６３４は、筐体１０１から露出しプラスドライバが係合される十字穴を有し、頭部１６３４と筐体１０１との間にＯリング１６４が配される。
【０１３８】
このようなＯリング１６４を備えることによって、筐体１０１の調整ねじ１６３が貫通する部分から水または塵が内部に浸入することを防止することができる。
【０１３９】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態においては、レンズスライダ１６２に形成される係合辺が、帯状傾斜部１６２１であることとし、レンズ側のレンズホルダ１３４に形成されるの係合突起が、帯状傾斜部１６２１を挟み込む一対の突起で形成される係合突起１６２２であることとした。
【０１４０】
第２の実施の形態においては、レンズスライダ５６２に形成される係合辺が傾斜溝であることとし、レンズ側の撮像レンズ５３１に形成される係合突起が、傾斜溝に係合される１つの突起で形成される係合突起であることとする。
【０１４１】
図１４は、第２の実施の形態に係る撮像ユニットの斜視図である。図１５は、第２の実施の形態に係る撮像ユニットの分解斜視図である。図１６は、第２の実施の形態に係る撮像ユニットの正面図、平面図および側面図である。
【０１４２】
図１４から図１６を参照して、第２の実施の形態に係る撮像ユニットは、撮像レンズ５３１と、レンズガイド５６１と、レンズスライダ５６２と、ばね５６５とを、少なくとも含む。
【０１４３】
撮像レンズ５３１は、中空円筒状であり、中空円筒の内部に、中空円筒の中心線を項軸とするレンズを含む。当該レンズは、第１の実施の形態の撮像レンズ１３１のレンズと同様である。撮像レンズ５３１は、外部から入射された光を撮像素子に導く。
【０１４４】
レンズガイド５６１は、撮像レンズ５３１が光軸の方向、つまり、Ｘ軸方向に沿って移動可能なように案内するとともに、レンズスライダ５６２が上下方向、つまりＹ軸方向に沿って移動可能なように案内する。レンズガイド５６１は、筐体に構成されたブラケットにねじで締結される。これによって、レンズガイド５６１は、筐体に対して固定される。
【０１４５】
レンズスライダ５６２は、レンズガイド５６１によってＹ軸方向に沿って移動可能なように案内される。レンズスライダ５６２は、Ｙ軸方向に沿って動かされることによる位置の変化に応じて、撮像レンズ５３１をＸ軸方向に沿って移動させる。
【０１４６】
ばね５６５は、レンズガイド５６１とレンズスライダ５６２との間に、互いに上下方向に力を及ぼしあうように挟み込まれる。レンズガイド５６１は、筐体に固定されているので、ばね５６５によって、レンズスライダ５６２は、上向きに力を及ぼされる。つまり、レンズスライダ５６２は、レンズスライダ５６２を上から押さえる物とばね５６５とに挟まれて、上から押さえる物によって定められたＹ軸方向の位置に固定される。
【０１４７】
また、レンズスライダ５６２には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が含まれるスライド平面に含まれるＸ軸方向およびＹ軸方向と異なる斜め方向に曲線状に延びる係合辺である傾斜溝が設けられる。また、撮像レンズ５３１には、レンズスライダ５６２の傾斜溝に係合される係合突起が設けられる。
【０１４８】
レンズスライダ５６２の傾斜溝の曲線の形状は、第１の実施の形態で説明した帯状傾斜部１６２１の係合辺の曲線の形状と同様にする。
【０１４９】
ユーザによってレンズスライダ５６２を押さえる物が操作されて、レンズスライダ５６２が上下方向に沿って動かされると、傾斜溝に係合される撮像レンズ５３１の係合突起に斜め方向に力が及ぼされる。撮像レンズ５３１は、Ｘ軸方向に沿って移動可能であるので、係合突起に及ぼされた斜め方向の力によって、Ｘ軸方向に沿って移動される。
【０１５０】
レンズスライダ５６２が最も上に位置するときは、撮像レンズ５３１の係合突起が、レンズスライダ５６２の傾斜溝の前下端側で係合した状態となる。このため、撮像レンズ５３１は、最も前に出た状態となる。このとき、レンズのバックフォーカスが最大となる。その結果、ワークディスタンスが最小となる。
【０１５１】
レンズスライダ５６２が最も下に位置するときは、撮像レンズ５３１の係合突起が、レンズスライダ５６２の傾斜溝の後上端側で係合した状態となる。このため、撮像レンズ５３１は、最も後に下がった状態となる。このとき、レンズのバックフォーカスが最小となる。その結果、ワークディスタンスが最大となる。
【０１５２】
次に、上述した実施の形態の変形例について説明する。
（１）  前述した第２の実施の形態においては、レンズスライダ５６２は、レンズスライダ５６２を上から押さえる物とばね５６５とに挟まれて、上から押さえる物によって定められたＹ軸方向の位置に固定されるようにした。
【０１５３】
しかし、これに限定されず、第１の実施の形態と同様に、第１のねじ部を含む調整ねじ１６３を備え、レンズスライダ５６２が、第１のねじ部と螺合される第２のねじ部を含み、変換機構は、調整ねじ１６３の回転によるＹ軸方向に沿ったレンズスライダ１６２の位置の変化に応じて、撮像レンズ１３１をＸ軸方向に沿って移動させてバックフォーカスを変化させるようにしてもよい。
【０１５４】
（２）  前述した実施の形態においては、係合辺がレンズスライダ１６２に設けられ、係合突起がレンズホルダ１３４に設けられるようにした。しかし、これに限定されず、係合辺がレンズホルダ１３４に設けられ、係合突起がレンズスライダ１６２に設けられるようにしてもよい。
【０１５５】
（３）  前述した実施の形態においては、調整ねじ１６３がおねじ、レンズスライダ１６２に設けられるのがめねじであることとした。しかし、これに限定されず、調整ねじ１６３がめねじ、レンズスライダ１６２に設けられるのがおねじであることとしてもよい。
【０１５６】
（４）  前述した実施の形態においては、撮像レンズ１３１の光軸の方向がＸ軸方向、調整ねじ１６３の軸の方向がＹ軸方向であることとした。つまり、撮像レンズ１３１の光軸の方向と調整ねじ１６３の軸の方向が直角であることとした。しかし、これに限定されず、撮像レンズ１３１の光軸の方向と調整ねじ１６３の軸の方向が、０度よりも大きく９０度よりも小さい角度、たとえば、６０度、７５度、または、直角よりも少し小さい角度などであってもよい。
【０１５７】
（５）  前述した実施の形態においては、上面に、調整ねじ１６３の頭部１６３４が配置され、側面の１つに、撮像対象からの光が入射する開口部が設けられるようにした。しかし、これに限定されず、上面に、撮像対象からの光が入射する開口部が設けられるようにして、側面の１つに、調整ねじ１６３の頭部１６３４が配置されるようにしてもよい。
【０１５８】
本実施の形態における撮像ユニットは、開口部が側面または上面のいずれに設けられる場合であっても、同じ構造とすることができる。このため、設計の手間を掛けることなく部品も共通化することができる。その結果、コストアップをさせずに、製品のバリエーションを多様化させることができる。
【０１５９】
（６）  今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１６０】
１  視覚センサシステム、１００  画像処理装置、１０１  筐体、１１０  照明部、１１１  照明制御ユニット、１１２  照明レンズ、１１７  放熱シート、１１８  窓部材、１１９  接着シート、１２０  コントローラ部、１２１  センサ制御ユニット、１２２  センサデータ受信ユニット、１２３  表示灯制御ユニット、１２４  計測処理ユニット、１２５  入出力制御ユニット、１２６  外部機器通信ユニット、１２７  入出力ユニット、１２９  電源ユニット、１３０  撮像部、１３１  撮像レンズ、１３２  撮像素子、１３３  撮像素子基板、１３４  レンズホルダ、１４９  メモリ、１５０  ＣＰＵ、１６１  レンズガイド、１６２  レンズスライダ、１６３  調整ねじ、１６４  Ｏリング、１６５  端末ナット、１６６  調整ねじホルダ、１６７，１６８，１６９  ねじ、２００  表示装置、２０１  ＬＣＤ、２０２  ＬＣＤ制御部、２０３  表示画像制御部、２０４  画像制御部、２０５  画像保存部、２０６  フィールドバス制御部、２０７，２０８，２０９  通信部、２１０  操作部、２１１  電源部、３０１  ＬＡＮケーブル、３０２  ＩＯケーブル、３１１，３１２，３１３  コネクタ、５００  ワーク、１０１１  ざぐり、１６１１  係合溝、１６１２  突起、１６２１  帯状傾斜部、１６２２  係合突起、１６２３  めねじ部、１６３１  おねじ部、１６３２  端末ナットねじ込み部、１６３３  調整ねじホルダ挿入部、１６３４  頭部、１６３５  Ｏリング止めリブ、１６３６  被保持部、１６６１  筐体取付部、１６６２  調整ねじ先端挿入溝、１６６３  静電気バリア部、１６６４  調整ねじ保持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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