(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の搬送物が一定した間隔で搬送されている状況において、各搬送物からの反射光を一の受光面にて同時に捕捉することにより、一のフレーム画像に上記複数の搬送物を写し撮る光学的撮像装置であって、
上記複数の搬送物からの各反射光を透過しつつ、上記一の受光面に対して各搬送物の像を結像させるレンズと、
上記複数の搬送物から上記レンズへと進向する各反射光の光束進路を相互に接近させて上記一の受光面へと導く光束整形手段と、
を備え、
上記光束整形手段は、屈折体を組み合わせて構成されており、かつ、
上記屈折体は、それぞれ一定厚みを有する複数枚の平面状の光学ガラスが、重なり枚数が異なる領域が形成される積層状態において、上記各反射光が厚み方向に透過するようにして上記光束進路に対して傾斜状に配置され、各重なり枚数が異なる領域を各反射光が透過するように構成されていることを特徴とする、光学的撮像装置。
【請求項２】
複数の搬送物が一定した間隔で搬送されている状況において、各搬送物からの反射光を一の受光面にて同時に捕捉し、一のフレーム画像に上記複数の搬送物を写し撮る光学的撮像方法において、
上記複数の搬送物からの各反射光をレンズに透過させつつ、上記一の受光面に対して各搬送物の像を結像させる際、請求項１に記載の光学的撮像装置を用い、上記複数の搬送物から上記レンズへと進向する各反射光の光束進路を相互に接近させて上記一の受光面へと導く構成としたことを特徴とする、光学的撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば電子部品などの外観検査において、一定間隔で搬送されている複数の搬送物を一のフレーム画像上に写し撮る光学的撮像装置、および光学的撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえばチップ抵抗器などの電子部品を外観検査するには、ＣＣＤなどを備えた光学的撮像装置が使用されており、この種の光学的撮像装置は、電子部品が一定した間隔をもって並んで搬送されている搬送ライン上から、その搬送物とされた電子部品をＣＣＤにより撮像している。
【０００３】
このような光学的撮像装置を使用した搬送物の外観検査においては、検査作業のスピードアップおよび効率化の観点から、複数の搬送物を同一のフレーム画像に写し撮る方式が採用されている。このような方式では、搬送ライン上の所定位置に到達した複数の搬送物が光学的撮像装置により同一のフレーム画像に写し撮られる。その後、光学的撮像装置から得られたフレーム画像は、所定の画像処理が順次施されてモニタ画面に表示され、所定数の搬送物に関する外観検査がモニタ画面に表示された一フレーム画像ごとに一括して行われている。
【０００４】
図１２は、従来の光学的撮像装置における光学系を示した概略説明図であって、この図に示すように、複数の搬送物Ｂは、一定した間隔Ｔで搬送されている状況にあり、そのうちのたとえば２個が所定の位置にて光学的撮像装置に撮像される。具体的に説明すると、この図に示す光学的撮像装置は、２個の搬送物を含む範囲をターゲット領域ＴＧとしており、そのターゲット領域ＴＧからの全反射光をレンズ９２にて透過させている。レンズ９２を透過した反射光は、開口絞り部９３を通じてＣＣＤ受光面９４に導かれ、そのＣＣＤ受光面９４には、各搬送物Ｂの像が結像された状態となる。つまり、２個の搬送物Ｂは、それらの像を同時に捕捉したＣＣＤ受光面９４からの電荷信号に基づいて一つのフレーム画像に写し撮られ、一フレーム画像に写し撮られた２個の搬送物Ｂの像は、実際の間隔Ｔに拡大率αを乗じた間隔αＴの像間部分とともにモニタ画面に表示されることとなる。
【０００５】
図１３は、従来の光学的撮像装置によりモニタ画面に表示されたフレーム画像を示した説明図であって、この図に示すように、モニタ画面に表示されたフレーム画像には、２個の搬送物Ｂの像αＢがモニタ画面全体に収まった状態で写し出され、間隔αＴの像間部分Ｂ−Ｂもモニタ画面全体に収まった状態で写し出されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の光学的撮像装置では、２個の搬送物の像を同時に捉えたフレーム画像をモニタ画面に表示してみると、図１３に示すように、各搬送物Ｂの像αＢとともに像間部分Ｂ−Ｂも間隔αＴをもって同時に表示されることとなる。そして、検査精度を向上するために、拡大率αを上げることで各搬送物Ｂの像αＢを大きくして高精細化すると、その拡大率αに準じて像間部分Ｂ−Ｂの間隔αＴも増大して写し出される。そのため、各搬送物Ｂの像αＢは、モニタ画面サイズの制約に加えて増大する間隔αＴの制約を受け、モニタ画面中に余裕をもった状態で許容限度内の拡大率αに応じて表示されることとなる。つまり、複数の搬送物を同時に捉えたフレーム画像では、各搬送物の像とともに実際の間隔Ｔに相当する間隔αＴの像間部分Ｂ−Ｂも写し撮られるので、フレーム画像を単に拡大するだけでは、各搬送物Ｂの像αＢをモニタ画面全体に対して相当十分な大きさをもって表示することができず、複数の搬送物Ｂの像αＢを高精細化するには、到底及ばないという不具合があった。
【０００７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数の搬送物の像を一フレーム画像に写し撮ることにより、そのフレーム画像を用いた順次処理作業のスピードアップおよび効率化を実現可能とし、しかも、フレーム画像に対して複数の搬送物の像を高精細に写し撮ることができる光学的撮像装置、および光学的撮像方法を提供することをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
すなわち、本願発明の第１の側面により提供される光学的撮像装置は、複数の搬送物が一定した間隔で搬送されている状況において、各搬送物からの反射光を一の受光面にて同時に捕捉することにより、一のフレーム画像に上記複数の搬送物を写し撮る光学的撮像装置であって、上記複数の搬送物からの各反射光を透過しつつ、上記一の受光面に対して各搬送物の像を結像させるレンズと、上記複数の搬送物から上記レンズへと進向する各反射光の光束進路を相互に接近させて上記一の受光面へと導く光束整形手段と、を備え、上記光束整形手段は、屈折体を組み合わせて構成されており、かつ、上記屈折体は、それぞれ一定厚みを有する複数枚の平面状の光学ガラスが、重なり枚数が異なる領域が形成される積層状態において、上記各反射光が厚み方向に透過するようにして上記光束進路に対して傾斜状に配置され、各重なり枚数が異なる領域を各反射光が透過するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
上記技術的手段が講じられた第１の側面により提供される光学的撮像装置では、各搬送物からの反射光を一の受光面にて同時に捕捉することにより、その受光面からの電荷信号に基づいて一のフレーム画像に複数の搬送物の像が写し撮られる。そうして得られたフレーム画像を用いることにより、所定数の搬送物に関する処理作業が一フレーム画像ごとに順次一括して行われることとなる。また、レンズを透過して複数の搬送物から受光面へと進向する各反射光は、光束整形手段により相互に接近する光束進路にそって受光面へと導かれる。つまり、搬送物間の間隔部分からの反射光は、光束整形手段によって部分的に取り除かれた状態で受光面に達することなく、その実際の間隔部分に相当する像間部分は、完全な状態でフレーム画像に写し撮られないこととなる。これにより、一のフレーム画像には、各搬送物の像が大きく写し撮られた状態となり、そのフレーム画像をたとえばモニタ画面などに拡大して表示すると、各搬送物の像がモニタ画像全体に対して相当十分な大きさをもって表示されることとなる。
【００１１】
したがって、本願発明の第１の側面により提供される光学的撮像装置によれば、一のフレーム画像に複数の搬送物の像を写し撮っているので、そうして得られたフレーム画像を用いることで順次処理作業のスピードアップおよび効率化を図ることができる。しかも、一のフレーム画像には、搬送物間の実際の間隔部分に相当する余分な像間部分が完全な状態で写し撮られることなく、各搬送物の像が大きく写し撮られるので、そのフレーム画像をたとえばモニタ画面などに拡大して表示すると、各搬送物の像がモニタ画像全体に対して相当十分な大きさをもって表示されることとなり、フレーム画像に対して複数の搬送物の像を高精細に写し撮ることができる。
【００１２】
なお、上記搬送物としては、たとえば外観検査の対象物となるチップ抵抗器などの電子部品が適しているが、その他の搬送物についても勿論適用可能である。
【００１３】
また、上記受光面としては、たとえばＣＣＤなどの受光素子により構成された受光面が適しているが、特にＣＣＤに限ることはなく、その他の受光素子により構成されていてもよい。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
また、本願発明の第２の側面により提供される光学的撮像方法は、複数の搬送物が一定した間隔で搬送されている状況において、各搬送物からの反射光を一の受光面にて同時に捕捉し、一のフレーム画像に上記複数の搬送物を写し撮る光学的撮像方法において、上記複数の搬送物からの各反射光をレンズに透過させつつ、上記一の受光面に対して各搬送物の像を結像させる際、請求項１に記載の光学的撮像装置を用い、上記複数の搬送物から上記レンズへと進向する各反射光の光束進路を相互に接近させて上記一の受光面へと導く構成としたことを特徴としている。
【００２１】
上記技術的手段が講じられた第２の側面により提供される光学的撮像方法では、各搬送物からの反射光を一の受光面にて同時に捕捉し、その受光面からの電荷信号に基づいて一のフレーム画像に複数の搬送物の像を写し撮る。そうして得られたフレーム画像を用いれば、所定数の搬送物に関する処理作業が一フレーム画像ごとに順次一括して行われることとなる。また、複数の搬送物からの各反射光は、レンズを透過しつつ受光面へと進向することにより、その受光面には、各搬送物の像が結像するが、この際、各反射光は、相互に接近する光束進路にそって一の受光面へと向かうこととなる。つまり、搬送物間の間隔部分からの反射光は、部分的に取り除かれた状態で受光面に達することなく、その実際の間隔部分に相当する像間部分は、完全な状態でフレーム画像に写し撮られないこととなる。これにより、一のフレーム画像には、各搬送物の像が大きく写し撮られた状態となり、そのフレーム画像をたとえばモニタ画面などに拡大して表示すると、各搬送物の像がモニタ画面全体に対して相当十分な大きさをもって表示されることとなる。
【００２２】
したがって、本願発明の第２の側面により提供される光学的撮像方法によれば、上記した本願発明の第１の側面により提供される光学的撮像装置によるものと同様の効果を得ることができる。
【００２３】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２５】
図１は、本願発明の参考例としての光学的撮像装置Ａの使用形態を示した説明図であって、光学的撮像装置Ａは、一定間隔Ｔをもって並んだ状態で搬送方向Ｆにそって搬送されているチップ抵抗器（以下、「搬送物」という）Ｂ…の外観検査を行うために利用されている。光学的撮像装置Ａは、搬送ライン上の所定位置における一定範囲をターゲット領域ＴＧとし、そのターゲット領域ＴＧに到達した搬送物Ｂを所定個数ずつ同時にＣＣＤ撮像方式によって撮像している。このような光学的撮像装置Ａは、搬送物Ｂを写し撮ったフレーム画像を順次画像処理して外観検査を行う画像処理装置Ｃに接続されており、その画像処理装置Ｃには、光学的撮像装置Ａで得られたフレーム画像を出力画像として表示するためのＣＲＴモニタＣ１が備えられている。このようなＣＲＴモニタＣ１は、そのモニタ画面がたとえば６４０×４８０画素などの固定解像度とされている。なお、隣り合う搬送物Ｂの間隔Ｔは、その搬送物Ｂの寸法よりも極めて大きいとされている。
【００２６】
図２は、上記光学的撮像装置Ａの内部における光学系を示した説明図であって、この図に示すように、光学的撮像装置Ａは、光源１、第１および第２の反射体２，３、光学レンズ４、開口絞り部５、およびＣＣＤ受光面６などを具備して構成されている。
【００２７】
光源１は、搬送ライン上のターゲット領域ＴＧにおける２個の搬送物Ｂに対して照射光を照射する状態で配置されている。
【００２８】
第１および第２の反射体２，３は、ターゲット領域ＴＧにおける２個の搬送物Ｂとその周辺にて反射した光を入射光Ｒ１，Ｒ２とし、それら各入射光Ｒ１，Ｒ２を所定回数反射することで出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａを相互に接近させて後述する光学レンズ４へと導いている。この入射光Ｒ１，Ｒ２から出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａまでの光路は、各搬送物Ｂにて反射した光が光学レンズ４のレンズ面に達するまでの光束進路であり、第１および第２の反射体２，３のそれぞれは、各光束進路を相互に接近させて光学レンズ４へと導く光束整形手段を実現している。
【００２９】
これら第１および第２の反射体２，３についてさらに具体的に説明すると、第１および第２の反射体２，３のそれぞれは、断面形状を略平行四辺形としたプリズムにより構成されている。第１および第２の反射体２，３それぞれにおける２ａ，２ｂおよび３ａ，３ｂの位置の傾斜面は、全反射面（以下、下向きミラー面２ａ，３ａ、上向きミラー面２ｂ，３ｂという）とされている。つまり、第１および第２の反射体２，３による反射の第１段階においては、搬送方向Ｆに対して前方、後方に位置する搬送物Ｂからの入射光Ｒ１，Ｒ２が、下向きミラー面２ａ，３ａを介してほぼ直角に反射することで、互いに内向して接近しつつ水平方向にそって進向する。さらに進んで反射の第２段階では、下向きミラー面２ａ，３ａを介して反射した入射光Ｒ１，Ｒ２が、上向きミラー面２ｂ，３ｂを介してほぼ直角に再び反射することにより、互いに平行して上昇しつつ鉛直方向に進向する。最終的に、入射光Ｒ１，Ｒ２は、上向きミラー面２ｂ，３ｂで反射した後、平行光束の出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａとして光学レンズ４に達することとなる。すなわち、入射光Ｒ１，Ｒ２から出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａまでの光束進路は、入射進路間隔ＲＴからそれよりも小さい出射進路間隔ＲＴａに狭められた状態で光路形成されている。
【００３０】
光学レンズ４は、第１および第２の反射体２，３からの出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａを収束しつつ、各搬送物Ｂの像を後述するＣＣＤ受光面６に結像させる集光レンズである。
【００３１】
開口絞り部５は、光学レンズ４と後述するＣＣＤ受光面６との光学的位置関係から配置されたものであり、光学レンズ４からの光束を絞りつつＣＣＤ受光面６にピントの合った像を形成するために、所望の焦点深度となる位置に配置されている。
【００３２】
ここで、光学レンズ４と開口絞り部５との光学的位置関係としては、テレセントリック光学系が採用されている。このテレセントリック光学系とは、主光線（光軸外の対象点から出て開口絞り部５の中心を通る光線）が焦点を通るように配置された光学系をいう。つまり、このテレセントリック光学系を用いることによって、搬送物Ｂから平行に進向する反射光のみが上記第１および第２の反射体２，３を経由しつつ、開口絞り部５の中心を通って後述するＣＣＤ受光面６に達することとなり、光軸方向に搬送物Ｂが変化してもＣＣＤ受光面６上での像の大きさは変化しないものとされている。
【００３３】
ＣＣＤ受光面６は、多数のＣＣＤ素子を画素配列した受光面であって、光学レンズ４から開口絞り部５を経由して受光した光の強度に応じた電荷を蓄積する。このＣＣＤ受光面６からの電荷信号は、図示しないアンプで信号増幅されることにより、最終的に２個の搬送物の像を捉えたフレーム画像が生成され、そのフレーム画像が画像処理装置Ｃに出力されることとなる。
【００３４】
次に、上記光学的撮像装置Ａの光学系の作用について、図２とともに図３を参照して説明する。
【００３５】
まず、図２に示すように、一定した間隔Ｔをもって２個の搬送物Ｂがターゲット領域ＴＧに達すると、各搬送物Ｂにて反射した光が入射光Ｒ１，Ｒ２として第１および第２の反射体２，３に入射する。
【００３６】
この際、入射光Ｒ１，Ｒ２は、第１および第２の反射体２，３の内部にて所定回数反射することで、互いに接近した平行光束の出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａとして光学レンズ４に達することとなり、隣り合う搬送物Ｂの間隔Ｔに相当する部分からの反射光は、第１および第２の反射体２，３や光学レンズ４を経由することなく、部分的に取り除かれた状態となる。
【００３７】
そうして、互いに接近した状態で光学レンズ４に達した出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａは、その光学レンズ４に収束されつつ開口絞り部５を経由してＣＣＤ受光面６にて受光される。つまり、ＣＣＤ受光面６には、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が極めて接近した状態で結像され、ＣＣＤ受光面６からの電荷信号に応じて形成されるフレーム画像にも、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が接近した状態で大きく写し撮られることとなる。
【００３８】
図３は、図２に示すＣＣＤ受光面６により形成されたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図であって、この図に示すように、ＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面に表示されたフレーム画像には、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が拡大率αで拡大された拡大像αＢとして写し出されている。
【００３９】
ここで、通常の撮像方式によれば、隣り合う搬送物Ｂ間の実際の間隔Ｔに相当する部分が拡大率αをもって拡大されるため、像間部分Ｂ−Ｂが間隔αＴをもってモニタ画面に写し出されることとなるが（図１２参照）、搬送物Ｂの像αＢは、実際の間隔Ｔよりも接近した状態でＣＣＤ受光面６に結像していることから、その像間部分Ｂ−Ｂの間隔は、従来の撮像方式による場合のαＴよりも狭い間隔βＴをもって写し出されることとなる。つまり、フレーム画像を最大限に拡大表示した状態では、隣り合う２個の搬送物の拡大像αＢがＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面全体に対して相当十分な大きさをもって表示されることとなる。
【００４０】
したがって、第１の実施形態にかかる光学的撮像装置Ａによれば、一のフレーム画像に隣り合う２個の搬送物Ｂの像αＢを写し撮っているので、そうして得られたフレーム画像を用いることにより、順次行われる搬送物Ｂの外観検査についてスピードアップおよび効率化を図ることができる。
【００４１】
しかも、一のフレーム画像には、隣り合う２個の搬送物Ｂの間隔Ｔに相当する余分な像間部分Ｂ−Ｂがほとんど写し撮られることなく、各搬送物Ｂの像αＢがフレーム画像に対して大きく写し撮られるので、そのフレーム画像をＣＲＴモニタＣ１により拡大表示すると、各搬送物Ｂの像αＢがモニタ画像全体に対して相当十分な大きさをもって表示されることとなり、フレーム画像に対して隣り合う所定個数の搬送物Ｂの像αＢを高精細に写し撮ることができる。
【００４２】
次に、本願発明の他の参考例にかかる光学的撮像装置について図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態にかかる光学的撮像装置は、図１に示された光学的撮像装置Ａと同様の使用形態であるが、搬送物Ｂは、図１に示す間隔Ｔよりも狭い間隔Ｔ１をもって搬送されている状況であるとする。また、図１に示した参考例と同一部材については、図面において同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
この図４に示す光学的撮像装置には、上記参考例として説明した光学的撮像装置における第１および第２の反射体２，３に代えて、光学レンズ４とターゲット領域ＴＧとの間に第１および第２の屈折体１２，１３が設けられている。
【００４４】
第１および第２の屈折体１２，１３は、ターゲット領域ＴＧにおける２個の搬送物Ｂとその周辺にて反射した光を入射光Ｒ１，Ｒ２とし、それら各入射光Ｒ１，Ｒ２を屈折させることによって出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａを相互に接近させて光学レンズ４へと導いている。この入射光Ｒ１，Ｒ２から出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａまでの光路は、各搬送物Ｂにて反射した光が光学レンズ４のレンズ面に達するまでの光束進路であり、第１および第２の屈折体１２，１３のそれぞれは、各光束進路を相互に接近させて光学レンズ４へと導く光束整形手段を実現している。
【００４５】
第１および第２の屈折体１２，１３についてさらに具体的に説明すると、第１および第２の屈折体１２，１３のそれぞれは、所定の厚みを有する光学ガラスの平面板により構成されている。これら第１および第２の屈折体１２，１３の断面構造を搬送方向Ｆに直交する方向から見ると（図面上で表面から見た状態）、第１および第２の屈折体１２，１３は、ターゲット領域ＴＧの中心部を基準に対称な谷型に配置されて一体化されており、各屈折体１２，１３それぞれの入射面１２ａ，１３ａおよび出射面１２ｂ，１３ｂは、互いに所定の角度θをなすように構成されている。つまり、第１および第２の屈折体１２，１３それぞれの入射面１２ａ，１３ａにおいては、搬送方向Ｆに対して前方、後方に位置する搬送物Ｂからの入射光Ｒ１，Ｒ２が所定の入射角をもって入射するとともに、それら入射光Ｒ１，Ｒ２が互いに内向する方向に屈折することで次第に接近しつつ出射面１２ｂ，１３ｂへと進向する。最終的に、入射光Ｒ１，Ｒ２は、第１および第２の屈折体１２，１３それぞれの出射面１２ｂ，１３ｂにて再び屈折することにより、互いに平行して鉛直方向上向きに進向することとなり、各入射光Ｒ１，Ｒ２のそれぞれは、平行光束の出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａとして光学レンズ４に達する。すなわち、入射光Ｒ１，Ｒ２から出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａまでの光束進路は、入射進路間隔ＲＴ１それよりも小さい出射進路間隔ＲＴｂに若干狭められた状態で光路形成されている。
【００４６】
ここで、この参考例における光学レンズ４と開口絞り部５との光学的位置関係としても、テレセントリック光学系が採用されており、搬送物Ｂから平行に進向する反射光のみが上記第１および第２の屈折体１２，１３を経由しつつ、開口絞り部５の中心を通って後述するＣＣＤ受光面６に達することとなり、光軸方向に搬送物Ｂが変化してもＣＣＤ受光面６上での像の大きさは変化しないものとされている。
【００４７】
次に、この参考例にかかる光学的撮像装置の光学系の作用について、図４とともに図５を参照して説明する。
【００４８】
まず、図４に示すように、一定した間隔Ｔ１をもって２個の搬送物Ｂがターゲット領域ＴＧに達すると、各搬送物Ｂにて反射した光が入射光Ｒ１，Ｒ２として第１および第２の屈折体１２，１３に入射する。
【００４９】
この際、入射光Ｒ１，Ｒ２は、第１および第２の屈折体１２，１３の内部にて屈折することで、互いに接近した平行光束の出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａとして光学レンズ４に達することとなり、隣り合う搬送物Ｂの間隔Ｔ１部分からの反射光は、若干重なり合った状態で光学レンズ４へと導かれることとなる。
【００５０】
そうして、接近した状態で光学レンズ４に達した出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａは、その光学レンズ４に収束されつつ開口絞り部５を経由してＣＣＤ受光面６にて受光される。つまり、ＣＣＤ受光面６には、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が若干接近した状態で結像され、それによって、ＣＣＤ受光面６からの電荷信号に応じて形成されるフレーム画像にも、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が若干接近した状態で大きく写し撮られることとなる。
【００５１】
図５は、図４に示すＣＣＤ受光面６により形成されたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図であって、この図に示すように、ＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面に表示されたフレーム画像には、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が拡大率αで拡大された拡大像αＢとして写し出されている。
【００５２】
ここで、通常の撮像方式によれば、隣り合う搬送物Ｂ間の実際の間隔Ｔ１に相当する部分も拡大率αをもって拡大されることにより、像間部分Ｂ−Ｂが間隔αＴ１をもって写し出されることとなるが（図１２参照）、搬送物Ｂの像は、実際の間隔Ｔ１よりも若干接近した状態でＣＣＤ受光面６に結像していることから、その像間部分Ｂ−Ｂの間隔は、αＴ１よりもある程度狭い間隔γＴ１をもって写し出されることとなる。つまり、フレーム画像を最大限に拡大表示した状態では、隣り合う２個の搬送物の拡大像αＢがＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面全体に対して通常より大きく表示されることとなる。
【００５３】
したがって、この参考例にかかる光学的撮像装置によれば、一のフレーム画像には、隣り合う２個の搬送物Ｂの間隔Ｔ１に相当する余分な像間部分Ｂ−Ｂが縮小された状態で写し撮られることにより、各搬送物Ｂの像αＢがフレーム画像に対して通常より大きく写し撮られるので、そのフレーム画像をＣＲＴモニタＣ１で拡大表示すると、各搬送物Ｂの像αＢがモニタ画像全体に対して十分な大きさをもって表示されることとなり、フレーム画像に対して隣り合う所定個数の搬送物Ｂの像αＢを高精細に写し撮ることができる。
【００５４】
また、この図４に示す参考例においては、先述した参考例とは異なり、隣り合う搬送物Ｂの間隔Ｔ１が搬送物Ｂの寸法に比べてそれほど広く設定されていないが、ある程度の厚みを有する第１および第２の屈折体１２，１３を、光学レンズ４とターゲット領域ＴＧとの間に配置することによって、間隔が狭い状態で搬送物Ｂが搬送されている場合でも、簡単な構造として対応することができる。
【００５５】
なお、図４に示す第１および第２の屈折体１２，１３を用いつつも、図４に示した配置構造とは異なり、これら第１および第２の屈折体１２，１３を光学レンズ４とＣＣＤ受光面６との間に配置した場合に、搬送物Ｂの像αＢを最も高精細に写し撮ることができるという実験結果が得られた。
【００５６】
図６は、図４の参考例の一変形例を示した説明図であって、この図に示すように、第１および第２の屈折体１２，１３は、全体を図示しないＣＣＤ自体に取り付けられた状態で光学レンズ４とＣＣＤ受光面６との間に配置されており、搬送物ＢとＣＣＤ受光面６上の像との両側においては、テレセントリック系の光学的位置関係が保たれている。このような場合、光学レンズ４を透過した後の出射光Ｒｂは、第１および第２の屈折体１２，１３によって屈折されることで、互いに接近した出射光Ｒｃとして光学レンズ４に達することとなる。つまり、光学レンズ４よりＣＣＤ受光面６側に近い位置にて各搬送物Ｂの像αＢが互いに接近した状態とされることから、各搬送物Ｂの像αＢがＣＣＤ受光面６上にて高精細に結像される。
【００５７】
次に、本願発明の一実施形態にかかる光学的撮像装置について図７を参照して説明する。なお、この実施形態にかかる光学的撮像装置も、図１に示された光学的撮像装置Ａと同様の使用形態であるが、搬送物Ｂは、図１に示す間隔Ｔよりも狭い間隔Ｔ１をもって搬送されている状況である。また、上記各参考例におけるものと同一部材については、図面において同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図７は、本願発明の一実施形態にかかる光学的撮像装置の内部における光学系を示した説明図であって、この図に示す光学的撮像装置には、光学レンズ４とターゲット領域ＴＧとの間に第３および第４の屈折体２２，２３が配置されている。
【００５９】
第３および第４の屈折体２２，２３は、ターゲット領域ＴＧにおける２個の搬送物Ｂとその周辺にて反射した光を入射光Ｒ１，Ｒ２とし、それら各入射光Ｒ１，Ｒ２を屈折させることによって出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａを相互に接近させて光学レンズ４へと導いている。この入射光Ｒ１，Ｒ２から出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａまでの光路は、各搬送物Ｂにて反射した光が光学レンズ４のレンズ面に達するまでの光束進路であり、第３および第４の屈折体２２，２３のそれぞれは、各光束進路を相互に接近させて光学レンズ４へと導く光束整形手段を実現している。
【００６０】
第３および第４の屈折体２２，２３についてさらに具体的に説明すると、第３および第４の屈折体２２，２３のそれぞれは、所定の厚みを有する光学ガラスの平面板により構成されている。これら第３および第４の屈折体２２，２３の断面構造を搬送方向Ｆに直交する方向から見ると（図面上で表面から見た状態）、第３および第４の屈折体２２，２３は、搬送面に対して所定の角度λに保たれた状態で一体化されており、特に、第４の屈折体２３は、ターゲット領域ＴＧのほぼ半分の領域をカバーする状態で、第３の屈折体２２における光学レンズ４の近い傾斜面上に接合されている。第３の屈折体２２の入射面２２ａおよび出射面２２ｂは、ターゲット領域ＴＧのほぼ全域をカバーしているとともに、第４の屈折体２３の入射面２３ａおよび出射面２３ｂは、ターゲット領域ＴＧのほぼ半分の領域をカバーしている状態である。つまり、第３の屈折体２２の入射面２２ａ全体には、搬送方向Ｆに対して前方、後方に位置する搬送物Ｂからの入射光Ｒ１，Ｒ２が所定の入射角をもって入射するとともに、それら入射光Ｒ１，Ｒ２が同一方向に屈折して出射面２２ｂへと進向する。出射面２２ｂから出射した入射光Ｒ１は、その出射面２２ｂにて再び屈折することにより、光軸のずれた出射光Ｒ１ａとしてその出射面２２ｂから鉛直方向にそって上昇する。一方、出射面２２ｂから出射した他方の入射光Ｒ２は、さらに第４の屈折体２３の入射面２３ａに入射するとともに、その第４の屈折体２３の出射面２３ｂにて再び屈折することにより、上記出射光Ｒ１ａよりも大きく光軸のずれた出射光Ｒ２ａとして出射面２３ｂから鉛直方向上向きに進向する。簡単に言えば、最終的に、入射光Ｒ１，Ｒ２は、同一方向に光軸のずれた互いに平行な出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａとして光学レンズ４に達するが、一方の出射光Ｒ２ａは、他方の出射光Ｒ１ａよりも大きく光軸がずれた状態で光学レンズ４に達している。すなわち、入射光Ｒ１，Ｒ２から出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａまでの光束進路は、入射進路間隔ＲＴ１よりも小さい出射進路間隔ＲＴｃに若干狭められた状態で光路形成されている。
【００６１】
ここで、この実施形態においても、光学レンズ４と開口絞り部５との光学的位置関係としては、テレセントリック光学系が採用されており、搬送物Ｂから平行に進向する反射光のみが上記第３および第４の屈折体２２，２３を経由しつつ、開口絞り部５の中心を通って後述するＣＣＤ受光面６に達することとなり、光軸方向に搬送物Ｂが変化してもＣＣＤ受光面６上での像の大きさは変化しないものとされている。なお、この実施形態において、各搬送物Ｂから光学レンズ４に達するまでの反射光は、第３の屈折体２２の一方のみ、または第３および第４の屈折体２２，２３の両方を透過することによって、その光学的な光路長が各搬送物Ｂごとに異なっている。このような場合、２つの搬送物Ｂの像を両方ともピント良く結像させるのは困難であるが、各搬送物Ｂからの反射光の光路長を一致させて両方の搬送物Ｂの像をピント良く結像させるために、出射光Ｒ１ａの光路途中に所定の厚みを有する屈折体を配置し、その屈折体にて出射光Ｒ１ａを透過させる構成とすればよい。そうすれば、両方の搬送物Ｂからの反射光がほぼ一致した光路長にそって進向することから、ＣＣＤ受光面６に対してピント良く両搬送物Ｂの像が結像することとなる。
【００６２】
次に、この実施形態にかかる光学的撮像装置の光学系の作用について、図７とともに図８を参照して説明する。
【００６３】
まず、図７に示すように、一定した間隔Ｔ１をもって２個の搬送物Ｂがターゲット領域ＴＧに達すると、搬送方向Ｆに対して前方に位置する搬送物Ｂからの入射光Ｒ１が第３の屈折体２２に入射するとともに、搬送方向Ｆに対して後方に位置する搬送物Ｂからの入射光Ｒ２が第３および第４の屈折体２２，２３に入射する。
【００６４】
この際、入射光Ｒ１，Ｒ２は、所定の角度λに保たれた第３の屈折体２２に入射することによって、互いに平行しつつ同一方向に屈折した状態で光学レンズ４に達するが、一方の入射光Ｒ２は、他方の入射光Ｒ１と異なり、第４の屈折体２３の厚み分大きく屈折してずれた状態で光学レンズ４に達している。つまり、入射光Ｒ１，Ｒ２は、互いに接近した平行光束の出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａとして光学レンズ４へと導かれており、隣り合う搬送物Ｂの間隔Ｔ１部分からの反射光は、若干重なり合った状態で光学レンズ４へと導かれることとなる。
【００６５】
そうして、接近した状態で光学レンズ４に達した出射光Ｒ１ａ，Ｒ２ａは、その光学レンズ４に収束されつつ開口絞り部５を経由してＣＣＤ受光面６にて受光される。つまり、ＣＣＤ受光面６には、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が若干接近した状態で結像され、それによって、ＣＣＤ受光面６からの電荷信号に応じて形成されるフレーム画像にも、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が若干接近した状態で大きく写し撮られることとなる。
【００６６】
図８は、図７に示すＣＣＤ受光面６により形成されたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図であって、この図に示すように、ＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面に表示されたフレーム画像には、隣り合う２個の搬送物Ｂの像が拡大率αで拡大された拡大像αＢとして写し出されている。
【００６７】
ここで、通常の撮像方式によれば、隣り合う搬送物Ｂ間の実際の間隔Ｔ１も拡大率αをもって拡大されることにより、像間部分Ｂ−Ｂが間隔αＴ１をもって写し出されることとなるが（図１３参照）、搬送物Ｂの像は、実際の間隔Ｔ１よりも若干接近した状態でＣＣＤ受光面６に結像していることから、その像間部分Ｂ−Ｂの間隔は、αＴ１よりもある程度狭い間隔δＴ１をもって写し出されることとなる。つまり、フレーム画像を最大限に拡大表示した状態では、隣り合う２個の搬送物の拡大像αＢがＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面全体に対して十分な大きさをもって表示されることとなる。
【００６８】
したがって、図７に示す実施形態にかかる光学的撮像装置によっても、一のフレーム画像には、隣り合う２個の搬送物Ｂの間隔Ｔ１に相当する余分な像間部分Ｂ−Ｂが実際の拡大寸法よりも縮小されて写し撮られる。その結果、各搬送物Ｂの像αＢをフレーム画像に対してより大きく写し得るので、そのフレーム画像をＣＲＴモニタＣ１により拡大表示すると、各搬送物Ｂの像αＢがモニタ画像全体に対して十分な大きさをもって表示可能となり、フレーム画像に対して隣り合う所定個数の搬送物Ｂの像αＢを高精細に写し撮ることができる。
【００６９】
また、この実施形態においても、先述した参考例と同様に、隣り合う搬送物Ｂの間隔Ｔ１が搬送物Ｂの寸法に比べてそれほど広く設定されていないが、ある程度の厚みを有する第３および第４の屈折体２２，２３を光学レンズ４とターゲット領域ＴＧとの間に設けることによって、そのように間隔が狭い状態で搬送物Ｂが搬送されている場合においても、簡単な構造で対応することができる。
【００７０】
さらにまた、本願発明の他の参考例にかかる光学的撮像装置について簡単に説明する。
【００７１】
図９は、本願発明の他の参考例にかかる光学的撮像装置の使用形態を示した説明図であって、この図に示す光学的撮像装置Ａ１は、縦横一定間隔Ｔ２，Ｔ３をもって２列に並んだ状態で搬送方向Ｆにそって搬送されている搬送物Ｂ…を、所定個数ずつターゲット領域ＴＧにて撮像するものである。なお、この光学的撮像装置Ａ１は、図１に示された光学的撮像装置Ａとほぼ同様の使用形態であるが、４個の搬送物Ｂについて同時に撮像する方式とされている。また、上記した各参考例または実施形態におけるものと同一部材については、図面において同一符号を付してその図示説明を一部省略する。
【００７２】
図１０は、図９に示す光学的撮像装置Ａ１の内部における光学系を示した斜視図であって、この図に示す光学的撮像装置Ａ１は、図４に示す参考例の変形例として採用されたものである。光学的撮像装置Ａ１の内部には、図示しない光学レンズとターゲット領域ＴＧとの間に、扁平菱形の４枚の角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄのそれぞれが、搬送面に対して所定の同一角度に保たれた状態で一体化されて配置されている。各角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄは、その先端頂点をターゲット領域ＴＧのほぼ中央部に向けて配置されている。つまり、４枚の角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄが一体化された構造においては、四角錐体の底面とその周囲四隅部周辺とを取り除いたような構造とされており、各角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、ターゲット領域ＴＧにおける４個の搬送物Ｂ周辺をカバーした状態で配置されている。このような配置構造の角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄは、先述した第２の実施形態における第１および第２の屈折体１２，１３とほぼ同様の作用効果を有する。つまり、角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄは、図４の変形例について説明した第１および第２の屈折体１２，１３と同様の光学ガラスより形成されたものであって、それら第１および第２の屈折体１２，１３の配置構造とは異なる点を特徴としたものである。
【００７３】
各角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄは、ターゲット領域ＴＧにおける４個の搬送物Ｂとその周辺にて反射した光を入射光Ｓ１〜Ｓ４とし、それら各入射光Ｓ１〜Ｓ４を屈折させることによって出射光Ｓ１ａ〜Ｓ４ａを相互に接近させて光学レンズへと導いている。入射光Ｓ１〜Ｓ４から出射光Ｓ１ａ〜Ｓ４ａまでの光路は、４個の各搬送物Ｂにて反射した光が光学レンズのレンズ面に達するまでの光束進路であり、角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、各光束進路を相互に接近させて光学レンズへと導く光束整形手段を実現している。
【００７４】
すなわち、この変形例においては、各角錐状屈折体３０ａ〜３０ｄのそれぞれが４個の搬送物Ｂからの反射光を互いに接近させることにより、入射光Ｓ１〜Ｓ４から出射光Ｓ１ａ〜Ｓ４ａまでの光束進路が互いに接近し合う状態で光学レンズへと導かれている。
【００７５】
図１１は、図１０に示す構造により得られたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図であって、この図に示すように、ＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面に表示されたフレーム画像には、互いに隣り合う４個の搬送物Ｂの像が拡大率αで拡大された拡大像αＢとして写し出されている。
【００７６】
ここで、通常の撮像方式によれば、縦横に隣り合う搬送物Ｂ間の実際の間隔Ｔ２，Ｔ３も拡大率αをもって拡大されることにより、像間部分Ｂ−Ｂが間隔αＴ２，αＴ３をもって写し出されることとなるが、搬送物Ｂの像αＢは、実際の間隔Ｔ２，Ｔ３よりも若干接近した状態でＣＣＤ受光面に結像することから、その像間部分Ｂ−Ｂの間隔は、αＴ２，αＴ３よりもある程度狭い間隔εＴ２，εＴ３をもって写し出されることとなる。つまり、フレーム画像を最大限に拡大表示した状態では、互いに隣り合う４個の搬送物の拡大像αＢがＣＲＴモニタＣ１のモニタ画面全体に対して通常よりも大きく表示されることとなる。
【００７７】
したがって、図９、図１０に示す参考例にかかる光学的撮像装置Ａ１によれば、一のフレーム画像に互いに隣り合う４個の搬送物Ｂの像が写し撮られるので、そうして得られたフレーム画像を用いれば、上記の各参考例および実施形態に比べてより大幅に搬送物Ｂの外観検査についてスピードアップおよび効率化を図ることができる。
【００７８】
しかも、一のフレーム画像には、互いに隣り合う４個の搬送物Ｂの間隔Ｔ２，Ｔ３に相当する余分な像間部分Ｂ−Ｂが若干縮小された状態で写し撮られることにより、各搬送物Ｂの像αＢをモニタ画面に通常よりも大きく写し出すことができるので、そのフレーム画像をＣＲＴモニタＣ１により拡大表示すると、各搬送物Ｂの像αＢがモニタ画像全体に対して十分な大きさをもって表示されることとなり、フレーム画像に対して多数の搬送物Ｂの像αＢを高精細に写し撮ることができる。
【００７９】
【００８０】
【００８１】
なお、上記の実施形態において用いた屈折体の厚みを相当厚く形成すれば、各搬送物からの反射光をより接近させた状態とすることができる。
【００８２】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の参考例にかかる光学的撮像装置の使用形態を示した説明図である。
【図２】  参考例にかかる光学的撮像装置Ａの内部における光学系を示した説明図である。
【図３】  図２に示すＣＣＤ受光面により形成されたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図である。
【図４】  本願発明の他の参考例にかかる光学的撮像装置の内部における光学系を示した説明図である。
【図５】  図４に示すＣＣＤ受光面により形成されたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図である。
【図６】  本願発明の上記他の参考例の一変形例を示した説明図である。
【図７】  本願発明の一実施形態にかかる光学的撮像装置の内部における光学系を示した説明図である。
【図８】  図７に示すＣＣＤ受光面により形成されたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図である。
【図９】  本願発明のさらに他の参考例にかかる光学的撮像装置の使用形態を示した説明図である。
【図１０】  図９の光学的撮像装置の内部における光学系を示した斜視図である。
【図１１】  図１０に示す構造により得られたフレーム画像をモニタ画面に出力表示した状態を示した説明図である。
【図１２】  従来の光学的撮像装置における光学系を示した概略説明図である。
【図１３】  従来の光学的撮像装置によりモニタ画面に表示されたフレーム画像を示した説明図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａ１        光学的撮像装置
Ｂ              搬送物
Ｃ              画像処理装置
１              光源
２              第１の反射体
３              第２の反射体
４              光学レンズ
５              開口絞り部
６              ＣＣＤ受光面
１２            第１の屈折体
１３            第２の屈折体
２２            第３の屈折体
２３            第４の屈折体
３０ａ〜３０ｄ  角錐状屈折体
【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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