(57)【要約】【課題】露光不足による撮像不良が生じないようにした一体型画像判別センサを提供しようとする。【解決手段】固体撮像素子２４と、検出物体の像をその固体撮像素子に結像するレンズ光学系３０を付設したレンズホルダ１７と、前記レンズホルダを包囲し若しくは同ホルダに近接して配置された検出物体照射用光源とを備えた一体型画像判別センサにおいて、固体撮像素子の周囲に補助光源２５ａ，２５ｂを設け、且つ補助光源から出た光を固体撮像素子に拡散照射するための拡散・導光性を有し、前記レンズ光学系から固体撮像素子に至る結像光路の形成を許容する開口２９ｂを設けてなる拡散・導光性板体２９を備えたものである。【選択図】  図６
2004310695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、検出物体の像をその固体撮像素子に結像するレンズ光学系を備えた画像判別センサにおいて、前記固体撮像素子の周囲に補助光源を設けると共に、前記補助光源から出た光を前記固体撮像素子に拡散照射するための拡散・導光性を有し、且つ前記レンズ光学系から固体撮像素子に至る結像光路を通すための開口を形成してなる拡散・導光性板体を装備したことを特徴とする露光不足補償機能を備えた画像判別センサ。
【請求項２】
請求項１に記載した画像判別センサが更に、前記レンズ光学系を包囲し若しくは同光学系に近接して配置された検出物体照射用光源と、前記レンズ光学系の前端及び検出物体照射用光源の正面を覆うカバーレンズとを備え、前記カバーレンズが前記検出物体照射用光源から発せられた光を検出物体に均一に照射するための光拡散機能を有するものであることを特徴とする一体型画像判別センサ。
【請求項３】
前記一体型画像判別センサが更に、前記カバーレンズを装備したフロントパネルと、リアパネルと、これら両パネル間の四側面を覆う熱伝導体からなるケース部材とより組み立てられる筐体をもって前記一体型画像判別センサの外装とし、この筐体内に、前記検出物体照射用光源の裏面と熱伝達可能に接合された正面部を有する熱伝導性の放熱手段を収納するとともに、その放熱手段の翼部を前記ケース部材の内面に接触させたことを特徴とする請求項２に記載の一体型画像判別センサ。
【請求項４】
前記筐体内に、固体撮像素子及び補助光源を取り付けたプリント基板からなる撮像・画像処理ブロックと、ディスプレイ素子及び設定キーその他の使用者操作手段に連動するタッチセンサを取り付けたプリント基板からなるユーザーインターフェースブロックを装備し、前記リアパネルが、前記ディスプレイ素子の画面を観察するための窓と、前記使用者操作手段を露出させる表面部を有するものであることを特徴とする請求項３に記載の一体型画像判別センサ。
【請求項５】
前記レンズ光学系を包囲し若しくは同ホルダに近接して配置された検出物体照射用光源を、２色あるいはそれ以上の色の各々において発光する光源の組み合わせとし、順次各色を発光させることにより、特定色の物体又はマーク等を、その特定色の光によって照射されたときと、他色の光によって照射されたときの画像の輝度差から検出するようにしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の一体型画像判別センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像判別センサ、特に製造ライン上を移動する物体の形状又は物体に張付けられたシールなどを撮像・比較することによって物体の欠損や良否判断、及びマーク認識等を行うに適した画像判別センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像判別センサには、良好な画像を得るための手段として、対象物品を照明するための装置をカメラと共に用いることが不可欠であり（例えば、特許文献１参照）、その照明においては照明ムラを少なくするためのリング照明や（例えば、特許文献２参照）、ＬＥＤを多数取り付けた照明装置  （例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９‐２５９２７８号公報（要約、及び図１〜図５参照）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−３１９０２１号公報（図３参照）
【０００５】
【特許文献３】
特開平１０‐３２０５３８号公報（図２、及び図６〜図８参照）
【０００６】
一方、撮像装置では高速、高精度要求に応えてカメラの画素数を増加させたり、撮像素子の感度のバラツキを校正するためにカメラ視野内に光拡散板を設ける等の対策が講じられている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献４】
特開２００２−３１８２００号公報（要約、及び図１、図２参照）
【０００８】
このように画像判別センサにおいては、照明装置を用いて対象物体を照射し、その反射光をＣＣＤなどの固体撮像素子で撮像・処理するものであるから、その撮像に当たって出来るだけ良好な画像データを得ることを至上命題としている。しかしながら、撮像条件が過酷な場合、特に製造ライン上を高速で移動する物体を撮像する場合等には、上のような種々の試みも効果的ではなかったのが実情である。
【０００９】
また、対象物体を照射し、その反射光をＣＣＤなどの固体撮像素子で撮像・処理する画像判別センサにおいては、照明装置として単一色、例えば赤色のＬＥＤを複数個配置し、撮像・処理によって対象物の二次元情報を取得する方式として確立されたものが大半であり、上述した特許文献１〜４に記載されたものも、その例にもれない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の課題として、画像判別センサを精密生産ラインなどの多様な検査工程に適合させるために、検出物体照射用光源を付設したコンパクトな一体型とするには、この照射用光源と固体撮像素子への結像レンズ系の大きさを可能な限り小さくする必要があるが、それらを小さくすると、検出物体への光照射量が減少するとともに、結像レンズ系を通して固体撮像素子に入射する光量も減少し、検出物体像のコントラスト（Ｓ／Ｎ  比）が悪くなる。さらに高速で移動する物体においては、高速になればなるほど露光時間が短くなり、通常速度では得られていた画像判別可能なレベルの出力が得られないことになる。これは、絶対的な撮像素子出力の不足を意味するため、増幅系における感度調整では解決できないものである。
【００１１】
本発明の第２の課題は、照明装置として一色ごとに発光する多色光源を用いることにより、対象物に生ずる輝度差を利用したマーク等識別法を提供することであるが、この課題の解決手段については、上記第１の課題を解決するための複数の手段を説明した後に説明する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的構成は、固体撮像素子と、検出物体の像をその固体撮像素子に結像するレンズ光学系を備えた画像判別センサにおいて、前記固体撮像素子の周囲に補助光源を設けると共に、前記補助光源から出た光を前記固体撮像素子に拡散照射するための拡散・導光性を有し、且つ前記レンズ光学系から固体撮像素子に至る結像光路を通すための開口を形成してなる拡散・導光性板体を装備したものである。
【００１３】
上記の構成は、補助光源から拡散・導光性板体を経て固体撮像素子に拡散照射される光により、高速撮像の場合の絶対的な露光不足を解消し、常時一定の露光量の上に、検出物体からの光  （画像光入力）を固体撮像素子に入射させ、画像判別可能とするものである。
【００１４】
本発明はさらに、前記レンズ光学系を包囲し若しくは同光学系に近接して配置された検出物体照射用光源と、前記レンズ光学系の前端及び検出物体照射用光源の正面を覆うカバーレンズとを備え、前記カバーレンズが前記検出物体照射用光源から発せられた光を検出物体に均一に照射するための光拡散機能を有する一体型画像判別センサを構成したものである。
【００１５】
上記の更なる構成によれば、一体型センサを構成するため撮像光軸に近接して組込まれた検出物体照射用光源からの直射光線が検出物体に当たることを防止し、もし直射光線が当たっていたならば、その検出物体から固体撮像素子に向かって直接反射してくる光によりハレーション等の画像乱調が生じるであろうという不都合を生じないで、鮮明な画像が得られるものである。
【００１６】
本発明はまた、前記一体型画像判別センサが更に、前記カバーレンズを装備したフロントパネルと、リアパネルと、これら両パネル間の四側面を覆う熱伝導体からなるケース部材とより組み立てられる筐体をもって前記一体型画像判別センサの外装とし、この筐体内に、前記検出物体照射用光源の裏面と熱伝達可能に接合された正面部を有する熱伝導性の放熱手段を収納するとともに、その放熱手段の翼部を前記ケース部材の内面に接触させたものである。
【００１７】
上記の外装放熱構成は、主光源たる検出物体照射用光源  （以下「主光源」という。）が十分な光量を発するものであること、すなわちＬＥＤ等の個数が多く発熱量も大きい場合に、放熱を促進し、一体型画像判別センサが温度上昇によって故障したり、異常を生じることがないようにしたものである。これは、前述した補助光源の助けを借りる前に、検出物体には高速処理を意図した十分な光量を照射すべきであることからして、きわめて有意義である。
【００１８】
本発明はさらに、前記筐体内に、固体撮像素子及び補助光源を取り付けたプリント基板からなる撮像・画像処理ブロックと、ディスプレイ素子及び設定キーその他の使用者操作手段に連動するタッチセンサを取り付けたプリント基板からなるユーザーインターフェースブロックを装備し、前記リアパネルが、前記ディスプレイ素子の画面を観察するための窓と、前記使用者操作手段を露出させる表面部を有することを特徴とするものである。
【００１９】
上記の構成によれば、一基の一体型画像判別センサごとに、固体撮像素子による撮像処理を、その撮像・画像処理ブロックにおいて制御すると共に、画像処理をも行うものである。使用者はまた、リアパネルの窓からディスプレイ素子の表示を参照し且つ使用者操作手段を用いて、画像処理結果が、検出物体の欠損や良否判断にとって最適な状態に設定できるため、センサ設置現場に応じた調整が可能となる。
【００２０】
本発明はさらに、前述した第２の課題を解決するため、前記レンズ光学系を包囲し若しくは同ホルダに近接して配置された検出物体照射用光源を、２色あるいはそれ以上の色の各々において発光する光源の組み合わせとし、順次各色を発光させることにより、特定色の物体又はマーク等を、その特定色の光によって照射されたときと、他色の光によって照射されたときの画像の輝度差から検出するようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明の一体型画像判別センサの好ましい実施形態を説明する。図１及び図２に示す通り、一体型センサとしての外観構造は正面側におけるフロントパネル１、背面側におけるリアパネル２、及びその両パネル１，２間において上下左右の四側面を覆う金属等の熱伝導性物質からなるケース部材３とから構成される筐体をなしている。
【００２２】
フロントパネル１の主要部はカバーレンズ４であり、正面から見ると、このカバーレンズ４と、その直後に配置されたフィルター（後述）を通して、センサ内部における対物レンズと周辺の高密度ＬＥＤ配置からなる主光源とが、透視される。一方、リアパネル２には窓５が形成され、その窓５内には、センサ内部でその直前に配置されたユーザーインターフェース中のディスプレイ素子６が位置している。リアパネル２には更に電源及び信号ライン用コネクタ端子７と、使用者操作手段としての設定キー８及びカーソルキー８ａ、８ｂが配置されている。
【００２３】
図３は、好ましい実施形態における一体型画像判別センサの分解斜視図である。フロントパネル１の裏面には主光源９を固定するための４個の雌ネジブロック１０ａ、１０ｂ・・・が突設され、主光源９の支持プリント基板１１の外縁に設けた取り付け孔に挿通したネジ１２を受け入れ、この主光源９を固定支持できるようになっている。
【００２４】
主光源９の高密度ＬＥＤ配置９ａは、対物レンズ等を支持したレンズホルダを挿通するための中心開口を有するＬＥＤの環状配列であり、このＬＥＤ配置９ａの正面には検出物体への照射光の偏光方向を特定する偏光フィルタ１３が配置される。この偏光フィルタ１３にはＬＥＤ配置９ａと同様な中心開口を有し、この中心開口に対応する位置には、これに対応する大きさの同様な偏光フィルタ１４が配置される。これにより、主光源９から照射された光は、偏光フィルタ１３により特定角度に直線偏光して検出物体に当たり、検出物体から対物レンズに向かってくる光は偏光フィルタ１４で更に偏光角度を変えられるため、検出物体での直接反射光は入射せず、その撮像を妨害しない構成となっている。
【００２５】
ケース部材３とリアパネル２は、長ネジ１５をそれらの四隅の孔に挿通し、フロントパネル１の裏面に設けられた対応するネジ孔（図示せず）に螺合させることにより一体化され、その内側に、前述した主光源９のほか、主光源９のための放熱板１６、固体撮像素子を含むレンズホルダ１７とそれを取り付けた基板とからなる撮像・画像処理ブロック１８、及びディスプレイ素子６を取り付けたプリント基板からなるユーザーインターフェースブロック１９が固定支持される。
【００２６】
次に図４及び図５を参照し、実施例の一体型画像判別センサを組立てたときに、好ましいセンサ機能を実行する前提となる内部構造を説明する。図４は主光源のＬＥＤ配置９ａと、フロントパネル１のカバーレンズ４との関連構造を示すもので、（ａ）はカバーレンズ４のみを被せたものとして主光源９のＬＥＤ配置９ａを正面から見た図であり、（ｂ）はその正面図（ａ）のＡ−Ａ矢視線に沿って見た要部断面図である。カバーレンズ４の裏面はＬＥＤ配置９ａの樹脂製保持基板２０における中心開口２１の軸線、すなわち光軸からの半径位置に応じたＬＥＤ円周配列ごとに、凹レンズとして対向するように、円周状凹面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，を順次形成する。従って、円周状凹面はＬＥＤ円周配列数に応じた段数だけ形成される。
【００２７】
これにより、各ＬＥＤからの発光はカバーレンズ４を拡散放射状に透過するため、検出物体が集中照射されて、直接反射光が大量に帰ってくることによる画像の乱れを阻止することが出来る。なお、カバーレンズ４とＬＥＤ配置９ａとの間には、前述したように検出物体からの直接反射光を撮像素子に入射させないための、薄い偏光フィルタ１３，１４が存在するが、図４においては複雑化を避けるため、その図示を省略してある。
【００２８】
図５は（ａ）ＬＥＤ配置９ａを有する主光源９と放熱板１６との関係を主とする筐体内構造、及び  （ｂ）放熱板１６の後方に位置するユーザーインターフェースブロック１９の正面（センサ構造の背面側に位置する面）を、それぞれ示したものである。同図（ａ）において、主光源９の支持プリント基板１１の裏面には、放熱板１６の正面部緩衝用として、例えばシリコンゴムからなる熱伝導シート２３が圧接している。熱伝導シート２３は熱伝導率が高く電気絶縁性にも優れており、プリント基板１１との接触面積が大きく、厚みも薄いため、ＬＥＤによる発熱量をプリント基板１１から放熱板１６本体へ十分に伝達する。
【００２９】
放熱板１６本体は熱良導体である銅板等からなり、略直角に折り曲げられたその上下翼部が、金属製ケース部材３の上下内側面に圧接し、プリント基板１１から受け取った熱量をこのケース部材３に伝導する。ケース部材３は、センサ構造の正面側及び背面側を除く大部分の上下左右側面を占めて十分な表面積を有すると共に、適当な熱容量を有するため、ある程度まで緩慢に温度上昇すると共に周囲空間に放熱し、筐体内の構造及び電気的特性を、温度上昇による劣化から守り、且つ使用者の安全を図るものである。
【００３０】
図５（ｂ）に示すとおり、ユーザーインターフェースブロック１９には使用者モニター用のディスプレイ素子６が、リアパネル２の窓５（図２）に露出するように配置されていると共に、リアパネル２の設定キー８及びカーソルキー８ａ、８ｂに対応するタッチセンサ８ａ’、８ｂ’及び８’が装備されている。
【００３１】
本発明の核心を為す固体撮像素子の露光不足補償構造は、図６及び図７に示す通りに構成される。図６において、撮像・画像処理ブロック１８の基板には固体撮像素子２４が固定され、その素子２４の上方及び下方位置にはこの場合、各一対の補助ＬＥＤ素子２５ａ，２５ｂが取り付けられる。補助ＬＥＤ素子２５ａ，２５ｂの各外側に隣接した位置には、レンズホルダ１７のベース（ホルダベース）１７ａを固着するためのネジ２６を挿通するための孔２７が形成される。
【００３２】
ホルダベース１７ａには、ネジ２６のためのネジ孔２８を有する四脚が後方に向かって突出し、ネジ（２６）により、これら四脚の突端がブロック１８の基板面に固着されると、その基板面とホルダベース１７ａの裏面との間には、固体撮像素子２４の取り付け厚さだけでなく、更なる余裕空間が生じるため、ここに前記補助ＬＥＤ素子２５ａ，２５ｂから出た光を固体撮像素子２４に拡散照射する拡散・導光性板体としての導光ゴム２９が配置される。導光ゴム２９は固体撮像素子２４を覆う裏面段落と、ホルダベース１７ａの裏面開口に入る正面ボス状部２９ａを有し、更にこのボス状部２９ａと本体部とを通じてレンズホルダ１７のレンズ筒３０から固体撮像素子２４に至る結像光学系の形成を許容するための開口を有している。なお、導光ゴムのボス状部２９ａの正面には、所望に応じた特性の波長選択フィルタ３１があてがわれる。
【００３３】
かくして、撮像・画像処理ブロック１８の基板に、上述したレンズ筒３０までの構成部材を組み付け固定して得られる一体化構造は図７に示すごとくになる。これにより、補助ＬＥＤ素子２５ａ，２５ｂから出た光は導光ゴム２９内に入射して散乱するもの、その外側面に達して導光ゴム内部に乱反射するものとが渾然一体となり、内側面２９ｂから滲み出すようにして、固体撮像素子２４上に均一に拡散して薄明照射する。この薄明照射は、前述した通り、検出・撮像光路を十分に許容する導光ゴム２９の開口内側面２９ｂから出るものであるため、レンズ筒３０を通って固体撮像素子２４上に達する検知・撮像光路中の光線３２の信号性には影響しない。
【００３４】
図８は、上記のごとく構成された実施例のセンサ構造で採用した固体撮像素子の一般的な光入力／電気出力特性を示すグラフである。横軸は固体撮像素子に入射する平均光強度、縦軸は出力信号強度であり、入射光強度がゼロからある微弱な強度Ｌ１までの範囲にあると、電気出力はゼロからノイズレベルの上限、すなわち有為信号強度の開始レベルＯ１までの不安定な範囲となり、入射光強度がこのＬ１を越えて飽和レベルＬ２に達するまでの間で変化して初めて、電気出力は入射光強度に対応したＯ１〜Ｏ２の範囲内の所定値となる。入射光強度が飽和レベルＬ２を越えると、出力はＯ２で飽和し、光入力に対応しなくなる。
【００３５】
したがって、固体撮像素子への光入力強度はＬ１〜Ｌ２の範囲内になければ、出力のゲインを如何に調整してもノイズレベル又は飽和レベルにある光入力強度は検出できないことになる。本発明の場合、補助ＬＥＤ素子２５ａ，２５ｂから出た光を導光ゴム２９内において渾然一体とし、その内側面２９ｂから滲み出すようにした、固体撮像素子２４上への均一な薄明照射により、有為な光入力強度Ｌ１以上の一定の光入力を与え、検出物体の撮像光入力はこの上に重なって、画像を再現し得るものとなる。
【００３６】
また、明るい撮像光入力が容易に飽和レベルＬ２を越えないように、主光源９の適度な設定や、迷光の阻止等、周知の光学技術設計が採用される。主光源９を構成するＬＥＤ配置９ａは、例えば１６ミリ秒間隔でオン／オフされる。この場合はモノトーン検出であるが、選択的にＬＥＤ配置９ａを青色と赤色、又はこれら一色と白色との組み合わせ等、２色あるいはそれ以上の色の各々を発光するＬＥＤの組み合わせとし、例えば１６ミリ秒間隔で順次発光させることにより、特有色の物体又はマーク等を、その特有色の光によって照射されたときと、他色の光によって照射されたときのマーク等の輝度差から検出することが出来る。
【００３７】
従来例によってマーク等を識別する場合、図９（ａ）に示すように、例えば白地３３内の文字マーク「Ａ」３４が赤色であるとき、赤色単一波長光による照明であれば、白地３３の輝度と文字マーク３４の輝度は実質的に等しくなり、両者のコントラストは得られなくなるため、（ｂ）のごとく、文字マーク３４’は白地３３’に対してまったく認識できないか、又は殆ど認識できないほど不鮮明となる。
【００３８】
本発明の多色照射における図１０に示した実施例では、前述した図９（ａ，ｂ）の過程と同様に、まず図１０（ａ）において、赤色文字マーク「Ａ」３４への赤色単一波長光による照明と撮像を行って（ｂ）の等輝度（白背景地へのマーク埋没）画像データを記憶し、次に青色単一波長光による照明と撮像を行って（ｃ）のごとく輝度差  （白地高輝度／赤マーク低輝度）を得る。更に（ｂ）及び（ｃ）の画像輝度データの差分画像を求めると、（ｄ）のごとく赤色単一波長光による照明と青色単一波長光による照明との間で輝度差の殆ど生じない白地３３は、不要な素地３３”として黒く映し出され、赤色単一波長光による照明と青色単一波長光による照明との間で輝度差の大きい文字マーク３４は、白抜き文字３４”として映し出される。これらの処理は前述した撮像・画像処理ブロック１８により行われる。
【００３９】
次に、従来例によって視野内に背景３５を含む白地３３中のマーク  （この場合、白地３３の一角に表示された四角いマーク３６）を識別する場合、図１１（ａ）に示すように、例えば白地３３内のマーク３６が赤色であるとき、赤色単一波長光による照明であれば、白地３３の輝度とマーク３６の輝度は実質的に等しくなり、両者のコントラストは得られなくなるため、（ｂ）のごとく、マーク３６’は白地３３’に対してまったく認識できないか、又は殆ど認識できないほど不鮮明となる。
【００４０】
そこで、対象物を青色の単一波長光のみによって照射すると、白地３３の輝度と赤色マーク３６の低輝度との顕著な差が生じ、十分なコントラストを得ることができる。しかし、背景３５の画像も（ｃ）において３５’で示すように低輝度であり、赤色マーク画像３６’との識別が困難となる。
【００４１】
このような場合、本発明の図１２に示した実施例では、まず図１１（ａ〜ｃ）の過程と同様に、図１２（ａ）において背景３５中の白地３３と赤色マーク３６への赤色単一波長光による照明と撮像を行って（ｂ）の等輝度（白地へのマーク埋没）画像データを記憶し、次に青色単一波長光による照明と撮像を行って（ｃ）のごとく白地輝度差  （白地高輝度／赤マーク及び背景低輝度）を得る。更に（ｂ）及び（ｃ）の画像輝度データの差分画像を求めると、（ｄ）のごとく赤色単一波長光による照明と青色単一波長光による照明との間で輝度差の殆ど生じない白地３３は、不要な素地３３”として黒く映し出され、赤色単一波長光による照明と青色単一波長光による照明との間で輝度差の大きいマーク３６は、暗く映し出された白地３３”と背景３３”からの白抜きマーク３６”として映し出される。これらの処理は前述した撮像・画像処理ブロック１８により行われる。
【００４２】
上記の通り、本発明の多色照射においては、
（１）一般に単一色光の照射により対象物白地上のマーク検出を行うとき、その光が同色のマークと白地に照射されてもその波長は同様に反射され、白地との輝度差が実質的に生じないために白地画像に埋没し検出できないという欠点を解消する。これは２色の光照射による対象物の各輝度の差分画像で、輝度差のあるマーク部分を輝度差のない白地（黒い画像）から白抜きしたように、撮像した画像の中から検出したい対象（マーク）のみを抽出できるからである。
（２）また、対象物だけではなく背景も含まれる中から、対象物白地上のマーク検知出を行うとき、背景とマーク、もしくは白地とマークとの輝度差が実質的に生じないために、背景画像もしくは白地画像に埋没し検出できないという欠点を解消する。これは２色の光照射による対象物の各輝度の差分画像で、輝度差のあるマーク部分を輝度差のない白地（黒い画像）と背景（黒い画像）から白抜きしたように、撮像した画像の中から検出したい対象（マーク）のみを抽出できるからである。背景空間にも照射される光は実質的に反射されることがなく、赤色単一波長光及び青色単一波長光の各照射時のそれぞれの場合の（背景画像の）輝度差は生じないため、背景も白地と同様に黒い画像となる。
（３）外乱光による影響を受けない。これは、上記のように赤色単一波長光及び青色単一波長光をそれぞれ照射した場合の対象物表面の輝度を求める上で、外乱光があれば各照射時における輝度の絶対値そのものは変化するが、それらの輝度差を求めれば外乱光による変化分は捨象され、相対値は変化しないため影響を受けなくなるからである。
（４）固体撮像素子（ＣＣＤなど）を用い、照明手段及び画像処理手段  （画像判別手段）と共に組込んだことにより、単なる点・線情報  （一次元情報）のみでなく、二次元画像情報を容易に得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明は固体撮像素子に結像するレンズ光学系を備えた一体型画像判別センサにおいて、固体撮像素子の周囲に補助光源を設け、且つその補助光源から出た光を固体撮像素子に拡散照射するとともに、レンズ光学系から固体撮像素子に至る結像光路の形成を許容する開口をもった拡散・導光性ゴム板体を装備したものであるため、その拡散照射光により、高速撮像の場合の絶対的な露光不足を解消し、常時一定の露光量の上に、検出物体からの光  （画像光入力）を固体撮像素子に入射させ、明確な画像判別を可能としたものである。
【００４４】
本発明はさらに、前記レンズ光学系を包囲するか、又は同光学系に近接して配置された検出物体照射用光源と、前記レンズ光学系の前端及び検出物体照射用光源の正面を覆うカバーレンズとを備え、前記カバーレンズが前記検出物体照射用光源から発せられた光を検出物体に均一に照射するための光拡散機能を有する一体型画像判別センサを構成し、撮像光軸に近接して組込まれた検出物体照射用光源からの直射光線が検出物体に当たることを防止し、検出物体の鮮明な画像が得られるようにしたものである。
【００４５】
本発明はさらに、一体型画像判別センサを、前記カバーレンズを有するフロントパネルと、リアパネルと、これら両パネル間の四側面を覆う熱伝導体からなるケース部材とより組み立てられる筐体内において構造化し、更にこの筐体内に前記主光源の裏面と熱伝達可能に接合された正面部を有する熱伝導性の放熱手段を収納するとともに、その放熱手段の翼部を前記ケース部材の内面に接触させて、主光源たる多数のＬＥＤからの比較的大きい発熱量を蓄積することなく放熱させ、一体型センサが温度上昇によって故障したり、異常を生じることがないようにしたものである。これは、高速処理ライン中の検出物体には十分な大きさの光量を照射すべきであることからして、きわめて有意義であることがわかる。
【００４６】
本発明はさらに、一個の筐体内に、撮像・画像処理ブロックと、ディスプレイ素子及び設定キーその他の使用者操作手段に連動するタッチセンサを取り付けたユーザーインターフェースブロックを装備し、リアパネルが、ディスプレイ素子の画面を観察するための窓と、使用者操作手段を露出させる表面部を有しているため、この一基の一体型画像判別センサごとに、固体撮像素子による撮像処理を制御すると共に、画像処理をも行うものである。使用者はまた、ディスプレイ素子の表示を参照し且つ使用者操作手段を用いて、画像処理結果が、検出物体の欠損や良否判断にとって最適な状態に設定できるため、センサ設置現場に応じた調整を可能にするものである。
【００４７】
本発明はさらに、前記レンズ光学系を包囲し若しくは同ホルダに近接して配置された検出物体照射用光源を、２色あるいはそれ以上の色の各々において発光するＬＥＤの組み合わせとし順次各色を発光させて、特定色の物体又はマーク等を、その特定色の光によって照射されたときと、他色の光によって照射されたときの対象物画像の輝度差から検出する等により、単色照明で同色対象物を検査する場合の不感応性の排除、外乱光による対象物画像の輝度変化を捨象した正確な画像認識等の効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態における一体型センサの正面側における外観構造を示す斜視図である。
【図２】図１の一体型センサの背面側における外観構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態における一体型センサの分解斜視図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態における主光源のＬＥＤ配置と、フロントパネルのカバーレンズとの関連構造を示すもので、（ａ）はカバーレンズを被せたものとして主光源のＬＥＤ配置を正面から見た図、（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視線に沿って見た要部断面図である。
【図５】（ａ）はＬＥＤ配置を有する主光源と放熱板との関係を示す断面図、（ｂ）は放熱板の後方に位置するユーザーインターフェースブロックの正面（センサ構造の背面側に位置する面）を示す図である。
【図６】レンズホルダを有し、且つ固体撮像素子を固定した撮像・画像処理ブロックの分解斜視図である。
【図７】撮像・画像処理ブロックの基板に、レンズ筒までの構成部材を組み付け固定して得られる一体化構造を示す側断面図である。
【図８】実施例のセンサ構造で採用した固体撮像素子の一般的な光入力／電気出力特性を示すグラフである。
【図９】従来例によって（ａ）に示す着色マーク等を同色の光で識別しようとする場合、（ｂ）のごとくマークが白地に対して殆ど認識できないほど不鮮明となることを示す模式図である。
【図１０】図９（ａ，ｂ）の過程と同様に、まず（ａ）で、赤色文字マーク「Ａ」への赤色単一波長光による照明と撮像を行って（ｂ）の等輝度（白背景地へのマーク埋没）画像データを記憶し、次に青色単一波長光による照明と撮像を行って（ｃ）のごとく輝度差  （白地高輝度／赤マーク低輝度）を得、更にこれらの画像輝度データの差分画像を求めると、（ｄ）のごとく白地は、不要な素地として黒く映し出され、赤色単一波長光による照明と青色単一波長光による照明との間で輝度差の大きい文字マークが白抜き文字として映し出されることを示す模式図である。
【図１１】従来例によって視野内に背景を含む白地中のマークを識別する場合、（ａ）に示すように、例えば白地内のマークが赤色であるとき、赤色単一波長光による照明であれば、白地の輝度とマークの輝度は実質的に等しくなるため、（ｂ）のごとく、マークは白地に対して殆ど認識できないほど不鮮明となることを示す模式図である。
【図１２】図１１（ａ〜ｃ）の過程と同様に、（ａ）で背景中の白地と赤色マークへの赤色光による照明と撮像を行って（ｂ）の等輝度（白地へのマーク埋没）画像データを記憶し、次に青色光による照明と撮像を行って（ｃ）の白地輝度差  （白地高輝度／赤マーク及び背景低輝度）を得、更にこれらの輝度差分画像を求めて（ｄ）で輝度差が殆ど生じない白地を暗く映し出し、輝度差の大きいマークはその暗い白地と背景からの白抜きマークとして映し出されることを示す模式図である。
【符号の説明】
１  フロントパネル
２  リアパネル
３  ケース部材
４  カバーレンズ
５  窓
６  ディスプレイ素子
７  コネクタ端子
８  設定キー
９  主光源
１０ａ、１０ｂ  雌ネジブロック
１１  支持プリント基板
１３、１４  偏光フィルタ
１６  放熱板
１７  レンズホルダ
１８  撮像・画像処理ブロック
１９  ユーザーインターフェースブロック
２０  保持基板
２１  中心開口
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  円周状凹面
２３  熱伝導シート
２４  固体撮像素子
２５ａ，２５ｂ  補助ＬＥＤ素子
２９  導光ゴム
３０  レンズ筒
３１  波長選択フィルタ
３２  検出・撮像光路中の光線
【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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