(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状光源からの光を金属缶等の被写体に照射してその反射光を撮像する撮像装置において、
撮像手段と、
この撮像手段の光軸入射光路側に設けられ、先端にピンホールを持つピンホールレンズと、
平板形状であってその中心部に、上記ピンホールの視野を妨げない大きさの開口を持ち、この開口にピンホールが当接すると共に、ピンホール当接側と反対側の面を反射面とする反射形光拡散板と、
この反射形光拡散板の反射面側と金属缶等の被写体との間に設けられ、なめらかな円弧状であって中央部に撮像手段の視野を妨げないような開口を持つ頂部を有し、光軸に直交する外側方向に延設した平板状のすそ部を有し、この頂部とすそ部との間に設けられすそ部となめらかにスカート状につながっている円筒状の胴部を有し、かかる頂部と円筒部とすそ部が一体成型化され、且つ半透明である釣り鐘形半透明形光拡散部と、
上記反射形光拡散板と略同じ外径を有し、釣り鐘形半透明形拡散部の円筒状の胴部の周囲に配設した環状光源と、
より成る撮像装置。
【請求項２】
環状光源からの光を被写体としての金属缶等の被写体に照射してその反射光を撮像する撮像装置において、
撮像手段と、
この撮像手段の光軸入射光路側に設けられ、先端にピンホールを持つピンホールレンズと、
平板形状であってその中心部に、上記ピンホールの視野を妨げない大きさの開口を持ち、この開口にピンホールが当接すると共に、ピンホール当接側と反対側の面を反射面とする反射形光拡散板と、
この反射形光拡散板の反射面側と被写体である金属缶等の被写体との間に設けられ上記反射面に密接してなる環状照明装置と、
より成ると共に、
上記環状照明装置は、
上記反射面に対応する上部開口及び被写体対応の下部開口を持ち、内面が反射面を形成する箱体と、
箱体内部に設けられ、上記上部開口側に面し、なめらかな円弧状であって中央部に上記撮像手段の視野を妨げないような開口を持つ頂部を有し、上記下部開口側の箱底部を構成し上記光軸に直交する外側方向に延設した平板状のすそ部を有し、この頂部とすそ部との間に設けられすそ部となめらかにスカート状につながっている円筒状の胴部を有し、かかる頂部と円筒部とすそ部が一体成型化され、且つ半透明である釣り鐘形半透明形光拡散部と、
上記反射形光拡散板と略同じ外径を有し、釣り鐘形半透明形拡散部の円筒状の胴部の周囲に配設した環状光源と、
より成る撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体に表記された文字、記号などの映像を入力し、合否判別の使用に供する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料用金属缶等の缶底に記された製造番号や製造年月日等の文字記号が、正しく表記されているかどうかの検査方法として、一般にテレビカメラで缶底の文字記号を撮像し、画像処理装置によって解析処理し良否判別している。
【０００３】
上記画像処理の前提条件として、鮮明な映像をテレビカメラ入力することが重要で、このため種々の照明装置が提案されている。
【０００４】
例えば上記図５に示す照明装置は、環状光源２２からの光を拡散板２６により透過拡散させ、缶底１１を照射する。拡散板２６は図のように円筒部２６ａと平板部２６ｂから構成され、円筒部の中心穴を通して上方からテレビカメラ４とレンズ４ｂで、缶底１１の文字記号を撮像する。
【０００５】
また上記図５の方法に対する改良案として、図７に示す照明装置が提案されている。環状源２２からの光を拡散板２７により透過拡散させ、缶底１１を照射する。拡散板２７は図のように円錐部２７ａと平板部２７ｂから構成され、円錐部の中心穴を通して上方からテレビカメラ４とレンズ４ｂで、缶底１１の文字記号を撮像する。図７の改良案は拡散板の形状を、図５に示した円筒部２６ａに対し、図７の円錐２７のように改良したことで、円錐部２７ａの内面からの拡散項を缶底１１に反射させ均等に照射しようとするものである。
【０００６】
上記従来技術の一例として特公平５−１７７４４に開示されており、また円錐形状の拡散板を二段に重ねた方法も特公平５−４９９７１に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
缶飲料用金属缶等の缶底に記された文字記号をテレビカメラで撮像し、文字記号の良否を判別する検査装置において、良好な映像をテレビカメラに入力するためには、缶底を均一に照明することが前提条件であるが、缶底形状は強度確保その他により中凸、中凹、リング状段差等々多種多様で、形状によっては、均一な照明を得ることが困難である。
【０００８】
上記従来技術のうち、図５に示した照明装置による映像は図６のようになり、缶底の形状によっては暗視野１４が現れ、文字映像１３とのコンストラスト差が少なくなり誤判別したり、暗視野１４の中に文字映像１３が埋没してしまい判別できないという問題があった。
【０００９】
暗視野１４の発生原因は、レンズ４ｂの端面暗部が缶底１１に写るためで、この改良案として図７の照明装置が提案されており、レンズ４ｂの端面暗部の写り込みを軽減するため、レンズ４ｂの鏡胴内部まで拡散板２７ａの上部を挿入したものである。
【００１０】
図７による映像は図８のようになり、中心部の暗視野１４は改良されているが、缶底の形状によっては、暗リング１５が現れ、文字映像１３と重なった部分で誤判別したり、判別不能になったという問題があった。
【００１１】
図８の暗リング１５の発生原因は、図７の拡散板２７の接合部分２７ｃにおいて照明光の透過が悪くなり、リング状の影が缶底部に反映したものである。
【００１２】
また飲料用金属缶、ＰＥＴボトル、薬品用各種バイアル等は、商品イメージ上種々な彩色を施す場合があり、彩色された地色上に表記された文字記号とのコンストラクトが不十分の場合は判別困難という問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、上記従来技術では達成できなかった、部分的な暗視野の発生を極力少なくし、金属缶等の多用な缶底形状に対しても均一な照度を与え、かつ、彩色された地色上に表記された文字記号であっても、画像処理しやすい鮮明な映像を得る撮像装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、環状光源からの光を金属缶等の被写体に照射してその反射光を撮像する撮像装置において、
撮像手段と、
この撮像手段の光軸入射光路側に設けられ、先端にピンホールを持つピンホールレンズと、
平板形状であってその中心部に、上記ピンホールの視野を妨げない大きさの開口を持ち、この開口にピンホールが当接すると共に、ピンホール当接側と反対側の面を反射面とする反射形光拡散板と、
この反射形光拡散板の反射面側と金属缶等の被写体との間に設けられ、なめらかな円弧状であって中央部に撮像手段の視野を妨げないような開口を持つ頂部を有し、光軸に直交する外側方向に延設した平板状のすそ部を有し、この頂部とすそ部との間に設けられすそ部となめらかにスカート状につながっている円筒状の胴部を有し、かかる頂部と円筒部とすそ部が一体成型化され、且つ半透明である釣り鐘形半透明形光拡散部と、
上記反射形光拡散板と略同じ外径を有し、釣り鐘形半透明形拡散部の円筒状の胴部の周囲に配設した環状光源と、
より成る撮像装置を開示する。
【００１５】
更に本発明は、環状光源からの光を被写体としての金属缶等の被写体に照射してその反射光を撮像する撮像装置において、
撮像手段と、
この撮像手段の光軸入射光路側に設けられ、先端にピンホールを持つピンホールレンズと、
平板形状であってその中心部に、上記ピンホールの視野を妨げない大きさの開口を持ち、この開口にピンホールが当接すると共に、ピンホール当接側と反対側の面を反射面とする反射形光拡散板と、
この反射形光拡散板の反射面側と被写体である金属缶等の被写体との間に設けられ上記反射面に密接してなる環状照明装置と、
より成ると共に、
上記環状照明装置は、
上記反射面に対応する上部開口及び被写体対応の下部開口を持ち、内面が反射面を形成する箱体と、
箱体内部に設けられ、上記上部開口側に面し、なめらかな円弧状であって中央部に上記撮像手段の視野を妨げないような開口を持つ頂部を有し、上記下部開口側の箱底部を構成し上記光軸に直交する外側方向に延設した平板状のすそ部を有し、この頂部とすそ部との間に設けられすそ部となめらかにスカート状につながっている円筒状の胴部を有し、かかる頂部と円筒部とすそ部が一体成型化され、且つ半透明である釣り鐘形半透明形光拡散部と、
上記反射形光拡散板と略同じ外径を有し、釣り鐘形半透明形拡散部の円筒状の胴部の周囲に配設した環状光源と、
より成る撮像装置を開示する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一例を図１から図３を用いて説明する。
図１は、本発明を、例えば金属缶の缶底に記された、文字記号の検査装置に適用した場合の全体構成例を示したもので、コンベア３上を搬送される金属缶１の缶底１１に記された文字記号を検査するために、上方に照明装置２を配設し、さらに照明装置２の中心穴２４ａを通して、上方から金属缶の缶底１１を撮像できるように、テレビカメラ４にピンホールレンズ４ａを装着して配設する。
【００２０】
センサ５は金属缶１が照明装置２とテレビカメラ４のほぼ真下を通過する瞬間に検知信号を発生し、この検知信号は画像処理装置６を介して照明電源２ａを起動し、照明装置２を発光させ金属缶の缶底１１を照射する。同時に上記検知信号に同期して、テレビカメラ４の映像信号を画像処理装置６に入力する。画像処理装置６では上記映像信号から所定の解析処理を行い、良否判別し、不良品は選別機構７により排除される。
【００２１】
図２は、図１に示した全体構成のうち照明装置の中心断面を示したもので、金属缶１と照明装置２とテレビカメラ４とピンホールレンズ４ａとは図のような配置関係にある。点線矢印が光路例を示す。
【００２２】
照明装置の構造は本体枠２１の中に環状光源２２を収納し、本体枠２１の下側には釣り鐘状透過型拡散板２３を、釣り鐘の開口部を金属缶の缶底１１に向けて配置し、本体枠２１の上側には、反射型拡散板２４を配置する。本体枠２１の内部側面２１Ａは反射しやすいように白色にしてもよいが、全体の光拡散には大きな影響を与えないため、単なる金属板による金属色であってもよい。
【００２３】
釣り鐘状透過型拡散板２３の開口部は、環状光源２２の中心付近からなめらかな円弧を持って成形し、釣り鐘状の上端部もなめらかな円弧で絞り込むように成形する。
【００２４】
釣り鐘状透過型拡散板２３の形状は、釣り鐘形上部と平板および円筒との接合部分は、影が出ないように一体成形が望ましい。また材質は、半透明のプラスチック、擦りガラス、半透明の紙または布等均一に透過拡散するものであれば良い。通常は乳白色材を用いるが、金属缶、ボトルなど着色された地色に文字記号が表記されている場合は、上記拡散板の色を着色半透明材として、フィルター効果により地色と文字記号とのコントラストを高め、明瞭な映像を撮像する事が出来る。
【００２５】
反射型拡散板２４は、環状光源上側に配置し、その位置は例えばディスタントピース２５の厚みを変えることで調整できるようにする。
【００２６】
また、反射型拡散板２４の中心穴２４ａは、ピンホールレンズ４ａの視野を妨げない範囲で極力小さく設定する。
【００２７】
上記反射型拡散板２４の反射面は、散乱光が得られるようなアルミ粉、ガラス粉、セラミック粉等反射効率の良い材料を塗布した梨地状の反射面であれば良い。
【００２８】
図２の照明装置で撮像した缶底の文字映像の代表例を図３に示す。従来技術で示した図６および図８に比べ、均一な缶底の映像が得られ、文字映像１３が明瞭なコントラストをもって撮像される。また図２の缶底の段差部分  １２の映像は、図３において１２ａに相当するが、従来の照明装置では段差部分の影が、明瞭な暗リングとして現れ、文字映像１３とかかった部分においては、判別困難という問題があったが、本例によれば缶底の、段差の影によるリング部１２ａもほとんど現れず、文字端部が段差部にかかった被検体であっても、容易に判別することができる。
【００２９】
図４はボトルの文字検査に応用した一実施例で、例えばボトル１０の表面に表記された文字記号１６、あるいはボトルキャップ部に表記された文字記号１７を判別する。点線矢印が光路例を示す。
【００３０】
照明装置２をボトルの被照射面に対向させて配置し、ピンホールレンズ４ａとテレビカメラ４とを同軸上に配置する。照明装置２には、環状光源２２を配し、被照射体側には、平板状半透明拡散板２８を設け、この平板状半透明拡散板の中心部には、ピンホールレンズ４ａの視野を妨げない極力小さな穴を設ける。装置２の内部側面２Ａ、２Ｂは白色であっても黒色であってもよいが、側面２Ｂについても白色で拡散板の役割をもたせることが好ましい。
【００３１】
さらに上記拡散板の外側には、各種着色フィルタ２９を装着できるように、案内部２９を設けた。ボトルの地色と印字された文字記号の色によって、コントラストが最も明瞭に得られるように各種色や明度等の通過フィルタを容易に交換できるようにした。
【００３２】
上記実施例は、金属缶およびボトルの文字記号検査のための照明装置並びに撮像装置について説明したが、金属缶とかボトルに限らず、カートンあるいは光沢があったり、印字面が着色されていたり、照射面の形状が凹凸等複雑で、通常の照明手段では、均一な照明が得られない物体、あるいはコントラストが低く明瞭な映像が得られないような物体に適用できる。尚、フィルタの例は、図１にも適用可能である。
【００３３】
本実施の形態によれば、釣り鐘状透過型拡散板の断面形状を、環状光源の中心付近から適度な半径とし、かつ拡散板の上端部はなめらかな円弧で丸めたため、拡散板は一様な明るさとなり、被照射体側を均一に照射する。また、環状光源の後ろ側に設置した反射型拡散板によって、中心部付近の照度を補い暗視野の発生を抑える。
【００３４】
さらに、対物レンズ径の小さいピンホールレンズとの組み合わせによって、レンズの写り込みをなくし、暗視野の発生を抑える。
【００３５】
さらにまた、フィルターを着脱可能にしたことにより、コントラストの明瞭な画像処理しやすい映像を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、照明装置の環状光源の光を、釣り鐘状透過型拡散板と反射型拡散板とピンホールレンズとにより、均一な散乱光を得て金属缶缶底等の被照射体に照射することにより、照明むらの無い、明瞭な映像をテレビカメラに入力することができる。
【００３７】
例えば、上記照明装置および撮像装置を、金属缶とかボトルの文字記号検査装置に応用することによって、缶底の形状が中凹、中凸等多用多種の形状であっても、文字記号の映像を明瞭に抽出つし、確実に良否判別することができる。
【００３８】
また、印字面、文字記号が着色されていてもコントラストの明瞭な映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属缶文字記号検査装置の全体構成図である。
【図２】環状照明装置の中心断面図である。
【図３】環状照明装置で照射された金属缶底の映像図である。
【図４】環状照明装置のその他の実施例図である。
【図５】従来技術による照明装置の例図である。
【図６】従来技術による金属缶底の映像図である。
【図７】従来技術による照明装置の例図である。
【図８】従来技術による金属缶底の映像図である。
【符号の説明】
１    金属缶
２  環状照明装置
２ａ  照明電源
３  コンベア
４  テレビカメラ
４ａ  ピンホールレンズ
５  センサ
６  画像処理装置
７  選別機構
１０  ボトル
１１  缶底
１２  缶底の段差部
１３  文字映像
１４  缶底の暗視野
１５  缶底の暗視野
１６  ボトルの文字記号
１７  ボトルキャップの文字記号
２１  照明本体枠
２２  環状光源
２３  釣り鐘状透過型拡散板
２４  反射型拡散板
２５  ディスタントピース
２６  透過型拡散板
２７  透過型拡散板
２８  透過型拡散板
２９  フィルター
【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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