(57)【要約】【課題】  被照射物に向ってその周囲から光を照射する多数の発光部を、照明光が集まる照明中心に対して等角的に区分したセグメントごとに調光して、照射方向に応じた照度分布で点灯できるようにする。【解決手段】  発光部を各セグメントごとに調光する制御部６が、照明中心Ｆを原点Ｐ０とし、照明中心Ｆに向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置を二次元データとして表わすＸＹ座標面Ｄ上にそのベクトルの起点位置に応じた各セグメントＳ１〜Ｓ４ごとの照度が個別に設定された照度分布設定器７と、起点位置を設定する二次元データ入力手段８からの入力データに応じて前記照度分布設定器７から各セグメントＳ１〜Ｓ４ごとに照度を読み出して調光する調光器９を備えた。【選択図】図１  
2005091122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射物に向ってその周囲から光を照射する多数の発光部が配されると共に、前記発光部を照明光が集まる照明中心に対して等角的に区分したセグメントごとに調光する制御部を備えた照明装置において、
前記制御部は、照明中心を原点とし、照明中心に向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置を二次元データとして表わすＸＹ座標面上にそのベクトルの起点位置に応じた各セグメントごとの照度が個別に設定された照度分布設定器と、起点位置を設定する二次元データ入力手段からの入力データに応じて前記照度分布設定器から各セグメントごとに照度を読み出して調光する調光器を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記照度分布設定器に設定される個々のセグメントの照度は、前記ＸＹ座標面上のセグメントの中心位置から原点に向かって設定される照射光軸線に対して、該照射光軸線から離れるに従って徐々に低下するように設定された同一の分布形状をなし、各セグメントの照射光軸線の向きに応じて前記ＸＹ座標面上に設定されてなる請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光部が、夫々のセグメントごとに調光可能な発光素子である請求項１記載の照明装置。
【請求項４】
前記発光部が、調光可能な複数の外部光源から各セグメントごとに光を導く光ファイバの光出射端である請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前記二次元データ入力手段が、ジョイスティックであり、そのＸＹ方向の傾斜角に基づいて二次元データを決定する請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
被写体を撮像する撮像カメラに、その撮像光軸の周囲から被写体に向って照明光を照射する照明装置が一体的に配された照明付撮像装置であって、
前記照明装置は、照明中心となる撮像光軸上の合焦点に向ってその周囲から光を照射する多数の発光部が配されると共に、前記発光部を照明中心に対して等角的に区分した各セグメントごとに調光する制御部を備え、
前記制御部は、照明中心を原点とし、照明中心に向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置を二次元データとして表わすＸＹ座標面上にそのベクトルの起点位置に応じた各セグメントごとの照度が個別に設定された照度分布設定器と、起点位置を設定する二次元データ入力手段からの入力データに応じて前記照度分布設定器から各セグメントごとに照度を読み出して調光する調光器を備えたことを特徴とする照明付撮像装置。
【請求項７】
任意の方向から被写体を撮像できるように前記撮像カメラが傾斜可能に配されると共に、前記二次元データ入力手段として撮像光軸のＸＹ方向の傾斜角を検出する傾斜角センサが用いられ、前記照度分布設定器には照射方向に替えて撮像光軸の傾斜角に応じた各セグメントごとの照度が個別に設定されてなる請求項６記載の照明付撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物に向ってその周囲から光を照射する多数の発光部が配されると共に、前記発光部を照明光が集まる照明中心に対して等角的に区分したセグメントごとに調光する制御部を備えた照明装置と、そのような照明装置付の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子部品の組立ラインや製造ラインでは製品検査を行うために、ＣＣＤなどの撮像素子を用いた撮像装置で検査対象となる被写体を撮像し、その画像を肉眼又は画像処理することが行われている。
この種の撮像装置には、周囲の明るさに関係なく一定の明るさで撮像することができるように、光軸の周囲から被写体に向って照明光を照射する照明装置が一体に設けられている。
【０００３】
ところで、このような被写体は一般的には立体的なものであるため、照明光の照射方向によって反射を起こして見ずらくなったり、観察すべき部分が見えなくなったりすることがあり、場合によっては、特定の方向の照度を高くして観察したいという要望もある。
また、被写体の斜め上方から撮像する場合に、均一な照明では被写体に近いほうが明るく、遠いほうが暗くなってしまうため、この場合も照度分布を変えて撮像する必要性を生ずる。
このため最近では、照明中心に向って光を照射する多数の発光素子を、その照明中心に対して等角的に区分された各セグメントごとに調光することにより、照度分布を調整するようにした照明装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５３８０８号公報
【０００４】
これは、各セグメントごとに照度を任意に設定したいくつかの照射パターンを予め記憶しておき、その一の照射パターンを選択することにより任意の照度分布の照明を行おうとするものである。
例えば、半球の頭部をその底面と平行に切り落とした球帯の内周面に多数のＬＥＤを配列し、中心角９０°の前後左右のセグメントに区分して、各セグメントごとに照度を設定することにより、例えばその全方向１００％の照度で照射したり、前方１００％−左右両側８０％−後方６０％のように任意の照度分布で照射させることができる。
【０００５】
しかしながら、照射パターンは第１番から第ｎ番まで個別に設定されることから、この照明装置を初めて扱うオペレータは、何番目の照射パターンがどういうものであるかを即座に認識することができない。
また、所望の照射パターンで照明しようとしたときに、その照射パターンが既に登録されているのか否かについて、第１番から第ｎ番まで既に登録された全ての照射パターンを確認しなければならないという面倒があるため、十分確認しないまま、その照射パターンを重複登録することも多い。
【０００６】
さらに、被写体の斜め上方から撮像する場合は、撮像光軸の傾きに応じて被写体に近いセグメントの照度を低くする必要があるが、夫々のセグメントの照度は任意に設定することができるため、各セグメントの照度分布は撮像光軸の傾きに関係なくオペレータの経験や勘などの主観的要素に基づいてランダムに設定されてしまい、オペレータによって撮像条件が一定しないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、照度を照射パターンごとに設定することなく、照射方向に応じて、又は、撮像光軸の傾きに応じて各セグメントを予め設定された画一的な照度分布で点灯できるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、被照射物に向ってその周囲から光を照射する多数の発光部が配されると共に、前記発光部を照明光が集まる照明中心に対して等角的に区分したセグメントごとに調光する制御部を備えた照明装置において、前記制御部は、照明中心を原点とし、照明中心に向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置を二次元データとして表わすＸＹ座標面上にそのベクトルの起点位置に応じた各セグメントごとの照度が個別に設定された照度分布設定器と、起点位置を設定する二次元データ入力手段からの入力データに応じて前記照度分布設定器から各セグメントごとに照度を読み出して調光する調光器を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る照明付撮像装置は、被写体を撮像する撮像カメラに、その撮像光軸の周囲から被写体に向って照明光を照射する照明装置が一体的に配された照明付撮像装置であって、前記照明装置は、照明中心となる撮像光軸上の合焦点に向ってその周囲から光を照射する多数の発光部が配されると共に、前記発光部を照明中心に対して等角的に区分した各セグメントごとに調光する制御部を備え、前記制御部は、照明中心を原点とし、照明中心に向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置を二次元データとして表わすＸＹ座標面上にそのベクトルの起点位置に応じた各セグメントごとの照度が個別に設定された照度分布設定器と、起点位置を設定する二次元データ入力手段からの入力データに応じて前記照度分布設定器から各セグメントごとに照度を読み出して調光する調光器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る照明装置によれば、ジョイスティックなどの二次元データ入力手段により、照明中心に向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置となる前記ＸＹ座標軸上の任意の座標点が特定されると、セグメントごとに設定された照度分布チャートからその座標点に応じた照度が読み出されるので、その照射方向に応じて各セグメントごとに照度が画一的に決定される。
【００１１】
また、撮像装置にそのような照明装置を一体的に設けておけば、上述したように、照射方向に応じて同一の照明条件で撮像することができるだけでなく、二次元データ入力手段として撮像光軸の傾斜角を検出するセンサを用いれば、撮像装置の傾斜角により各セグメントごとに照度分布が画一的に決定される。
【００１２】
したがって、照射方向や傾斜角さえ特定すれば、その照射方向に応じて個々のセグメントごとに照度を個別に設定する面倒がなく、オペレータの主観的要素によって照度分布にバラツキが生ずることもなく、同じ照射方向・傾斜角であれば常に同じ照度分布の照明を行うことができるという大変優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本例では、各セグメントを照射方向に応じて予め設定された画一的な照度分布で点灯できるようにするという目的を達成するために、照射方向を表わす二次元座標データに基づいて夫々の照度を決定することにより実現した。
【００１４】
図１は本発明に係る撮像装置を示す説明図、図２はその平面図、図３は夫々の照度分布とＸＹ座標の関係を示す説明図、図４は他の実施形態を示す説明図、図５はその照度分布を示す説明図である。
【００１５】
図１に示す照明付撮像装置１は、内部に撮像素子を配した撮像カメラ２の先端に、撮像光軸Ｃの周囲から被写体に向って照明光を照射する照明装置３が一体的に取り付けられている。
照明装置３は、截頭円錐テーパ状の基板４に照明中心Ｆとなる撮像光軸Ｃ上の合焦点に向ってその周囲から光を照射する多数のＬＥＤ（発光部）５…が取り付けられ、照明中心Ｆに対して基板４を例えば中心角９０°で等角的に区分した各セグメントＳ１〜Ｓ４ごとに前記ＬＥＤ５…を調光することにより照度分布を調整する制御部６を備えている。
【００１６】
制御部６は、照明中心Ｆを原点とし、照明中心Ｆに向かう照射方向を表わすベクトルの起点位置を二次元データとして表わすＸＹ座標面Ｄ上にそのベクトルの起点位置に応じた各セグメントＳ１〜Ｓ４ごとの照度が個別に設定された照度分布設定器７と、起点位置を設定するジョイスティック８などの二次元データ入力手段により起点位置が入力されたときにその入力データを読み取るデータ読取器８ａと、その二次元データに応じて照度分布設定器７から各セグメントＳ１〜Ｓ４の照度を読み出して調光する調光器９を備えている。
【００１７】
照度分布設定器７に設定される個々のセグメントＳ１〜Ｓ４の照度分布Ｂ１〜Ｂ４は、図３に示すように、前記ＸＹ座標面Ｄ上に設定されている。
セグメントＳ１の照度分布Ｂ１は、ＸＹ座標面Ｄ上に、照明中心Ｆに相当する原点Ｐ０からそのセグメントＳ１の中心Ｐ１に向かう照射光軸線Ｌ１がＸ軸正方向に一致するように設定され、ＸＹ座標面Ｄ上のセグメントＳ１の中心位置Ｐ１から原点Ｐ０に向かって設定される照射光軸線Ｌ１上の照度を１００％としたときに、該照射光軸線Ｌ１から離れるに従って照度が低下するように照度が設定されている。
他のセグメントＳ２〜Ｓ４の照度分布Ｂ２〜Ｂ４は、照明中心Ｆに相当する原点Ｐ０から夫々のセグメントＳ２〜Ｓ４の中心Ｐ２〜Ｐ４に向かう照射光軸線Ｌ２〜Ｌ４の向きが異なるのみで、分布形状自体は全く同様である。
【００１８】
すなわち、各照度分布Ｂ１〜Ｂ４は、照射光軸線Ｌ１〜Ｌ４が、Ｘ軸及びＹ軸の正方向及び負方向に一致するように、原点Ｐ０を中心に９０度ずつずらした状態で重ねられてＸＹ座標面上に設定されている。
【００１９】
これにより、例えばジョイスティック８を垂直に立てた状態から右側（Ｘ軸正方向）に倒すことにより、座標（０、０）−（５、０）−（１０、０）と変化させると、照度分布（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）＝（１００、１００、１００、１００）−（１００、５０、５０、５０）−（１００、０、０、０）と変化し、全周から均一に照射されていた照明光が、最終的には右側からのみ照射されるように照射方向が変化している。
また、ジョイスティック８を垂直に立てた状態から右正面４５度の方向（Ｙ＝Ｘ）に倒すことにより、座標（０、０）−（５、５）−（１０、１０）と変化させると、照度分布（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）＝（１００、１００、１００、１００）−（７２、７２、２８、２８）−（５０、５０、０、０）と変化し、全周から均一に照射されていた照明光が、最終的には右側と正面側から５０％ずつ照射されるので、右正面４５度の方向から照射されるように照射方向が変化する。
【００２０】
したがって、本例によれば、照度を高くしたい照射方向にジョイスティック８を傾ければ、その角度に応じて各セグメントＳ１〜Ｓ４の照度が画一的に決定されるので、照射方向のみを決定すれば個々の照度を設定する必要がない。
また、制御部６にメモリ１０を設け、ジョイスティック８で設定した任意の照射方向について各セグメントＳ１〜Ｓ４の照度を記憶できるようにし、その記憶させたデータに基づいて各セグメントＳ１〜Ｓ４のＬＥＤ５…を発光させれば、ジョイスティック８の微妙な傾きの違いに影響されることなく、照明条件を確実に再現できる。
さらに、ジョイスティック８により入力される二次元データを照射方向データとして表示させ、その照射方向データと一致するようにジョイスティック８を操作しても照明条件の再現性が得られる。
【００２１】
なお上述したように、撮像装置１を固定して、照明光の照射方向に応じて照度分布を調整する場合に限らず、撮像光軸Ｃを傾斜させた場合に被写体に均一に照明光が照射されるようにすることもできる。
【００２２】
図４はそのような実施形態を示す説明図で、本例では、任意の方向から被写体を撮像できるように撮像装置１が傾斜可能に配されると共に、二次元データ入力手段として撮像光軸ＣのＸＹ方向の傾斜角を検出する傾斜角センサ１１ｘ、１１ｙが用いられている。
【００２３】
照度分布設定器７には、上述の照射方向に替えて撮像光軸Ｃの傾斜角に応じた各セグメントＳ１〜Ｓ４ごとの照度が個別に設定され、各照度分布Ｂ１〜Ｂ４は、図５に示すように、撮像光軸Ｃを傾斜させたときにその傾斜方向からの照明光を暗くして被写体に照明光が均一に照射されるようになっている。
【００２４】
これにより、傾斜角センサ１１ｘ、１１ｙで検出されたＸ軸方向及びＹ軸方向の傾斜角データがデータ読取器８ａで読み取られ、その二次元データが照度分布設定器７に入力されると、上述と同様に、各セグメントＳ１〜Ｓ４の照度が画一的に決定されるので、撮像装置１を傾けるだけで均一な照明光が得られる各セグメントＳ１〜Ｓ４の照度が自動的に決定され、照度設定の面倒が一切ない。
【００２５】
以上述べたように、本発明によれば、ジョイスティック８や傾斜角センサ１１ｘ、１１ｙなどの二次元データ入力手段により照射方向や撮像光軸Ｃの傾きを指定することにより、各セグメントＳ１〜Ｓ４の照度が画一的に決定されるので、この程度傾けたので照度分布をこのくらいにしようというようなオペレータの主観的要素が入り込む余地がなく、同じ照射方向・傾斜角であれば常に同じ照度分布の照明を行うことができるという大変優れた効果がある。
【００２６】
なお、基板４を中心角９０°の四つのセグメントＳ１〜Ｓ４に区分する場合に限らず、等角的であれば任意の数に区分することもできる。
この場合、照度分布設定器７にセグメントの数に応じた照度分布を設定しておけば足り、照射方向や撮像光軸Ｃの傾きは同様に二次元データとして入力するだけでよい。
また、発光部としてＬＥＤ５を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、調光可能な複数の外部光源から各セグメントごとに光を導く光ファイバの光出射端をＬＥＤ５…に替えて基板４に配列させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、画像処理で製造ラインにおける製品検査や製品識別を行う場合に、照明装置を傾けることなく最適な照射方向から照明光を照射したり、撮像装置を傾けた場合にその傾斜角にかかわらず被写体に照明光を均一に照射させるような用途に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る撮像装置を示す説明図。
【図２】その平面図
【図３】各セグメントの照度分布とＸＹ座標の関係を示す説明図。
【図４】他の実施形態を示す説明図。
【図５】その照度分布を示す説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１      照明付撮像装置
２      撮像カメラ
Ｃ      撮像光軸
３      照明装置
４      基板
５      ＬＥＤ（発光部）
Ｆ      照明中心
Ｓ１〜Ｓ４  セグメント
６      制御部
Ｄ      ＸＹ座標面
７      照度分布設定器
８      ジョイスティック
９      調光器
Ｂ１〜Ｂ４  照度分布
Ｐ０      原点
Ｌ１〜Ｌ４  照射光軸線
Ｐ１〜Ｐ４  セグメントの中心
１１ｘ、１１ｙ  傾斜角センサ
【図１】
2005091122.tif 000003
【図２】
2005091122.tif 000004
【図３】
2005091122.tif 000005
【図４】
2005091122.tif 000006
【図５】
2005091122.tif 000007