(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の光出射部（１２）が形成されたリング状ライトガイド（１３）と、その光出射部（１２）に装着される照明光拡散体（１４）とから成り、
前記リング状ライトガイド（１３）は、光出射部（１２）が等角的に複数の発光部（１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）に分割され、各発光部（１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）ごとに又は二以上の発光部ごとに発光させることにより前記リング状の光出射部（１２）が部分的に発光可能に形成され、
前記照明光拡散体（１４）は、
一端側から他端側に向かって拡径する截頭円錐筒形の導光体（２４）で形成され、
前記一端側に前記リング状ライトガイド（１３）の光出射部（１２）から照射された光を導入する光導入部（２５）が形成され、
外周面（２６）及び他端面（２７）の内側が当該導光体（２４）内を進行してきた光を内側に反射させる反射面で形成され、
内周面には当該導光体（２４）内を進行してきた光を当該導光体（２４）で囲まれた空間内に拡散して照射させる照射面（２８）が形成されると共に、
当該照射面（２８）は、リング状ライトガイド（１３）の光出射部（１２）の各発光部（１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）に対応して等角的に複数の発光領域（３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ）に分割され、隣接する各発光領域の境界部（３２）には前記導光体（２４）内を通って他方の発光領域へ向かう光を遮断する遮光手段（３３）を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
リング状の光出射部（１２）が等角的に複数の発光部（１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）に分割され、各発光部（１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）ごとに又は二以上の発光部ごとに発光させることにより前記リング状の光出射部（１２）が部分的に発光可能なリング状ライトガイド（１３）の前記光出射部（１２）に装着される照明光拡散体であって、
一端側から他端側に向かって拡径する截頭円錐筒形の導光体（２４）で形成され、
前記一端側に前記リング状ライトガイド（１３）の光出射部（１２）から照射された光を導入する光導入部（２５）が形成され、
外周面（２６）及び他端面（２７）の内側が当該導光体（２４）内を進行してきた光を内側に反射させる反射面で形成され、
内周面には当該導光体（２４）内を進行してきた光を当該導光体（２４）で囲まれた空間内に拡散して照射させる照射面（２８）が形成されると共に、
当該照射面（２８）は、リング状ライトガイド（１３）の光出射部（１２）の各発光部（１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）に対応して等角的に複数の発光領域（３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ）に分割され、隣接する各発光領域の境界部（３２）には前記導光体（２４）内を通って他方の発光領域へ向かう光を遮断する遮光手段（３３）を備えたことを特徴とする照明光拡散体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤカメラを用いたイメージセンシングによりパターン認識を行う場合に、その観察物を照明するための照明装置及びこれに使用する照明光拡散体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無人化された工場などでは、コンベアで送られてきた製品（観察物）の種類を自動的に識別したり、製品の品質管理や最終検査を行うために、ＣＣＤカメラを用いたイメージセンシングにより製品の外形や表面状態を捉えて、予め記憶されたパターンと比較してパターン認識を行っている。
この場合に、製品の外観を正しく捉えるためにはなるべく影のない照明を行うことが好ましい。
【０００３】
このため、従来はＣＣＤカメラで撮影しようとする製品に対して、当該ＣＣＤカメラの周囲に電球などの点光源や蛍光灯等の線光源を多数配置して、製品の斜め上方から均一に光が照射されるようにしている。
しかし、例えば、多数の点光源を用いた場合には、その点光源の数だけ影ができてしまいかえってパターン認識が行ないにくくなる場合がある。
また、点光源，線光源のいずれも各光源ごとにソケット及びその配線を設ける必要があり、照明設備が大掛かりで複雑になるだけでなく、光源自体の発熱によりＣＣＤカメラなどの電子機器に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００４】
そこで、図５に示すように、平板状の導光体４０からなる４枚の平面状発光体４１を製品の周囲に斜め上方に配置して照明することが提案されている。
この平面状発光体４１は、ライトガイド４２の先端に形成された直線状の光出射部４３に装着される光入射面４４がその一端縁に形成され、その他の端縁及び背面が当該導光体４０内を進行してきた光を表面側に反射させる反射面４５に形成されると共に、表面が光照射面４６に形成されている。
これによれば、４本のライトガイド４２の光出射部４３の夫々に平面状発光体４１を装着して配置するだけでよく、設備自体が比較的簡素化されると共に、光源自体はＣＣＤカメラから離れたところに設置できるので、光源が発熱してもＣＣＤカメラに悪影響を及ぼすことがないというメリットがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、４枚の平面状発光体４１を用いて照明する場合は４方向からしか照明することができないため、例えば、球状の製品を照明する場合は、平面状発光体４１に対向する４方向が明るくなってしまい、製品形状によっては明暗の分布を生じてしまい、パターン認識を行うときに正しく形状を把握することができない場合がある。
これを解消するためには、平面状発光体４１の数を増やして正多角形となるように配置すればよいが、この場合は、平板状発光体４１の数分だけライトガイド４２が必要になるので、多数の点光源，線光源を配する場合にその数分だけソケットが必要になるのと同様に照明設備が大掛かりになってしまう。
すなわち、照明設備を簡素化しようとすればパターン認識を正確に行うことができず、パターン認識を正確に行おうとすれば照明設備が大掛かりになってしまう。
【０００６】
また、航空機部品のボルト，ナットやネジのように品質管理が極めて厳格なものにあっては、工場内で搬送されている内にぶつかり合ってできる打痕やキズをチェックする最終検査を行うようにしているが、この場合に、製品の斜め上方から均一に光を照射させた場合には、製品の表面に形成された打痕やキズを発見しにくいという新たな問題を生じた。
【０００７】
そこで本発明は、大掛かりな照明設備を用いることなく、極めて簡素化された照明で、観察物の形状を正確に捉えることができると同時に、その表面に形成された凹凸のキズを発見しやすくすることを技術的課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、リング状の光出射部が形成されたリング状ライトガイドと、その光出射部に装着される照明光拡散体とから成り、
前記リング状ライトガイドは、光出射部が等角的に複数の発光部に分割され、各発光部ごとに又は二以上の発光部ごとに発光させることにより前記リング状の光出射部が部分的に発光可能に形成され、
前記照明光拡散体は、一端側から他端側に向かって拡径する截頭円錐筒形の導光体で形成され、前記一端側に前記リング状ライトガイドの光出射部から照射された光を導入する光導入部が形成され、外周面及び他端面の内側が当該導光体内を進行してきた光を内側に反射させる反射面で形成され、  内周面には当該導光体内を進行してきた光を当該導光体で囲まれた空間内に拡散して照射させる照射面が形成されると共に、当該照射面は、リング状ライトガイドの光出射部の各発光部に対応して等角的に複数の発光領域に分割され、隣接する各発光領域の境界部には前記導光体内を通って他方の発光領域へ向かう光を遮断する遮光手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、観察物の外形の形状認識を行う場合には、照射面の全域から照明光を照射すれば、観察物の周囲から均一に光を照射して影のない照明を行うことができるので、形状を誤認することがない。
また、表面に形成されたキズの認識を行う場合には、発光領域から部分的に照明光を照射することにより、その照射方向に対して平行でない方向のキズ，特に直交するキズを際立たせることができるので、任意の方向から照明光を照射することにより正確にキズを認識することができる。
この場合において、照明光の照射方向に対して斜めに形成されたキズは、照射方向に対して直交するキズ程ではないが、観察物の周囲から均一に光を照射する場合に比して際立って見えるので、そのようなキズも正確に認識することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る照明装置の一例を示す概略説明図、図２はその断面図、図３はその底面図、図４（ａ）〜（ｃ）は照射方向とキズの見え方の関係を示す説明図である。
【００１１】
本例の照明装置１１は、光の照射方向を選択的に切り換えることにより、照射方向に対して直角に近いキズを際立たせることによりキズの認識精度を向上させるものであって、リング状の光出射部１２を有するリング状ライトガイド１３と、前記光出射部１２に装着される照明光拡散体１４とから成る。
そして、前記リング状ライトガイド１３の光出射部１２は、等角的に複数（例えば４つ）の発光部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに分割され、対向する発光部１５ａ及び１５ｂ，１６ａ及び１６ｂを二つずつ同時に点灯することにより部分発光が可能に形成されている。
【００１２】
リング状ライトガイド１３を部分発光させる手段としては、例えば、光ファイバ束１７の光入射端部１８，１９が二つに分割して形成されると共に、各光入射端部１８，１９に対応する光出射端部２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが二つずつ分岐して、前記各発光部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに円弧状に配列され、光源装置２２により前記各光入射端部１８，１９に選択的に光を入射させるようになされている。
また，光源装置２２により各光入射端部１８，１９に同時に光を入射させれば、リング状ライトガイド１３の光出射部１２の全ての発光部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂが同時に点灯されて略円筒状の光束が照射される。
なお、リング状ライトガイド１３の光出射部１２を部分発光させる手段はこれに限らず任意の手段を採用することができ、例えば、常に略円筒状の光束を照射する通常のリング状ライトガイドを用いて、その光出射部１２に照射光を部分的に遮るシャッターを設け、このシャッターを操作することにより任意の部分を発光させるようにしてもよい。
【００１３】
一方、照明光拡散体１４は、図２に示すように、一端側から他端側に向かって拡径する截頭円錐筒形の導光体２４で形成されている。
導光体２４は、前記一端側に前記リング状ライトガイド１３の光出射部１２から照射された光を導入する光導入部２５が形成され、外周面２６及び他端面２７が当該導光体２４内を進行してきた光を内側に反射させる反射面に形成され、内周面が当該導光体２４内を進行してきた光を当該導光体２４で囲まれた空間内に照射させる照射面２８に形成されている。
なお、導光体２４は、例えば透明なアクリル樹脂で形成され、外周面２６及び他端面２７の内側に形成された反射面は、例えばその表面に反射用の白色塗料の塗膜２９Ｗとこれを保護する黒色塗料の塗膜２９Ｂが塗布されて形成されているが、この構造は本発明の実施形態の一例であって、これに限定されるものではない。
【００１４】
また、導光体２４の内周に形成された照射面２８は、その表面がブラスト加工されて粗され、当該導光体４の内部を進行する光を当該導光体４で囲まれた空間内に拡散して照射するようになされると共に、リング状ライトガイド１３に装着したときに、その光出射部１２の各発光部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに対応して等角的に複数の発光領域３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂに分割され、隣接する各発光領域３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂの境界部３２には前記導光体２４内を通って一方の発光領域から他方の発光領域へ向かう光を遮断する遮光手段３３を備えている（図３参照）。
この遮光手段３３は、導光体２４にスリットを形成したり、そのスリットに金属板を埋め込むことより形成されている。
【００１５】
そして、これによれば、リング状ライトガイド１３の全ての発光部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂを発光させることにより照明光拡散体１４の照射面２８全域から照明光が照射され（図４（ａ）参照）、リング状ライトガイド１３の発光部１５ａ，１５ｂを部分発光させることにより照明光拡散体１４の発光領域３０ａ，３０ｂから照明光が照射され（図４（ｂ）参照）、発光部１６ａ，１６ｂを部分発光させることにより照明光拡散体１４の発光領域３１ａ，３１ｂから照明光が照射される（図４（ｃ）参照）。
したがって、例えば、画像処理により観察物Ｗの外形の形状認識を行う場合には、照射面２８の全域から照明光を照射すれば、図４（ａ）に示すように、観察物Ｗの周囲から均一に光を照射して影のない照明を行うことができるので、形状を誤認することがない。
また、画像処理により観察物Ｗの表面に形成されたキズの認識を行う場合には、発光領域３０ａ及び３０ｂ，３１ａ及び３１ｂから夫々照明光を照射することにより、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、その照射方向に対して平行でない方向のキズ，特に直交するキズを際立たせることができるので、夫々の方向から照明光を照射することにより正確にキズを認識することができる。
なお、この場合において、照明光の照射方向に対して斜めに形成されたキズは、照射方向に対して直交するキズ程ではないが、観察物Ｗの周囲から均一に光を照射する場合に比して際立って見えるので、そのようなキズも正確に認識することができる。
【００１６】
なお、本例においては、照射面２８を四つの発光領域３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂに分割した場合について説明したが、その分割数は任意である。
また、対向する二つの発光領域３０ａ及び３０ｂ，３１ａ及び３１ｂから夫々照明光を照射するようにしたが、各発光領域３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂを全て別々に順次発光させる場合であってよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、リング状の光出射部を有するライトガイドに照明光拡散体を装着するという極めて簡単な構成で、照明しようとする観察物を囲む３６０度の全方向から光を均一に照射させることができるので、パターン認識により形状を把握する場合にその形状を正確に把握することができるという効果がある。
また、観察物を照明する光束をリング状ライトガイドの中心軸に対して直角に近い角度で照射すれば、上方から照射される光の成分を少なくなるので、観察物の表面に形成されている凹凸のキズがその方向にかかわらず際立ち、したがって、品質管理などの目的で画像処理によるキズのパターン認識を行う場合に、キズを正確に把握することができるという大変優れた効果を有する。
さらに、観察物を照明する光束を観察物の全周からではなく、部分的に特定の方向から照射させれば、その照射方向に対して平行でない方向のキズ，特に直交するキズが際立つので、その照射方向を順次切り換えて照射することにより、画像処理によるキズのパターン認識を行う場合にキズを正確に把握することができるという大変優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る他の照明装置を示す概略説明図。
【図２】その断面図。
【図３】その底面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は照射方向とキズの見え方の関係を示す説明図。
【図５】従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
１１・・・・・・・・照明装置
１２・・・・・・・・光出射部
１３・・・・・・・・リング状ライトガイド
１４・・・・・・・・照明光拡散体
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ・・・発光部
２４・・・・・・・・導光体
２５・・・・・・・・光導入部
２６・・・・・・・・外周面
２７・・・・・・・・他端面
２８・・・・・・・・照射面
３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ・・・発光領域
３２・・・・・・・・境界部
３３・・・・・・・・遮光手段
【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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