照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置
【課題】反射によってベクトルが弱められた光で観察領域を照射する。
【解決手段】照明アタッチメント6は、共にドーム状のアウター10及びインナー12と、アウター10の前端に連結される前端反射リング部材14で構成されている。アウター10とインナー12とで光反射通路Pが形成され、光源からの光は、光反射通路Pを通過する過程でアウター10の内面10aとインナー12の外面12bとで反射する毎に散乱される。光反射通路Pを出た光は前端反射リング部材14の内面14aで反射してインナー12の内側の深部に入り、インナー12の内面で反射する毎に散乱されて、前端反射リング部材14の開口（出口）18を通じて観察領域を照明する。
【解決手段】照明アタッチメント6は、共にドーム状のアウター10及びインナー12と、アウター10の前端に連結される前端反射リング部材14で構成されている。アウター10とインナー12とで光反射通路Pが形成され、光源からの光は、光反射通路Pを通過する過程でアウター10の内面10aとインナー12の外面12bとで反射する毎に散乱される。光反射通路Pを出た光は前端反射リング部材14の内面14aで反射してインナー12の内側の深部に入り、インナー12の内面で反射する毎に散乱されて、前端反射リング部材14の開口（出口）18を通じて観察領域を照明する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤカメラなどの撮像装置が知られている。その一例が特許文献１に開示の視覚センサ装置であり、他の例が特許文献２の撮像装置である。特許文献１は、それまで別体であったＣＣＤカメラとＬＥＤ照明器具とを一体化することを提案している。特許文献２は、カメラのレンズホルダの前端にＬＥＤ基板を配置し、このＬＥＤ基板に数多くのＬＥＤを配置した撮像装置を開示している。
【０００３】
照明装置に関して、特許文献３はドーム型照明器具を開示している。このドーム型照明器具は、乳白色のアクリル樹脂性のドームを有し、このドームは、その頂部にＣＣＤカメラや顕微鏡の鏡胴を挿入する挿入孔を有している。そして、ドームの湾曲した壁の全域に６０カ所の孔が形成され、各孔に多成分ガラス光ファイバ束の先端が固定されている。このドーム型照明器具は、新しい金属線、ワイヤ、メッキされた曲面の部品、レンズ、金属球、ハンダスポットなどの平滑な曲面を備え且つ表面反射率の高い対象物をその側面までＣＣＤカメラや顕微鏡で観察することができるという利点がある。
【０００４】
特許文献４は、カメラを使って、内容物を充填したPETボトルの底部に沈殿する異物を検査する検査システムを開示している。この検査システムは、PETボトルの下方からPETボトルの底面及び底面回動部に向けてフレネルレンズを介して光を照射する下部照明と、PETボトルの上方からPETボトルに向けて光を照射する上部照明とを有している。上部照明は、下方に向けて開放したドーム型の反射鏡を有し、ドーム型反射鏡の下方に配置した光源から上方に向けて照射した光をドーム型反射鏡で反射することでPETボトルを上方から照明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３２０５３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２１４６８２号公報
【特許文献３】実開平６−６０８０２号公報
【特許文献４】特開２０１０−６０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
照明光は照射する光にベクトルを有し、対象物を観察するときにこの対象物の種類によっては、局部的にその見え方が悪化するという問題を有している。例えば、フィルムで覆われたお菓子を観察する場合、照射する光にベクトルがあると内容物であるお菓子を観察し難くなる。照明光の光源がＬＥＤの場合には、ＬＥＤの特性からその傾向が強くなる。また、照明器具に配置したＬＥＤの数を少なくすると観察領域が局部的に見え難くなるという問題が発生する。この場合にも光源がＬＥＤの場合には、その傾向が強くなる。
【０００７】
本発明の目的は、ベクトルを極力小さくした光を対象物に照射することのできる照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の更なる目的は、少ない数のＬＥＤで観察領域を万遍なく照射することのできる照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、基本的には、
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を後端部から取り入れて、光の反射を繰り返しながら前端部から該撮像部の観察領域に光を照射する照明器具であって、
前記後端部から前記前端部に向けて拡開した輪郭形状を有し、前記後端部に位置する入口から入った光を反復的に反射させながら前記前端部側に向けて誘導する光反射通路と、
該光反射通路の出口に対面して配置され、該光反射通路から出た光を前記後端部側に向けて反射し且つ前記前端部の周方向に延びる第１の反射面と、
前記光反射通路の内側に位置し且つ前記撮像部の観察領域に向けて徐々に拡開して前記撮像部の観察領域に向けて開放した第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面で反射した光を前記第２の反射面で反射することにより、前記第１の反射面の径方向内側の出口から前記撮像部の観察領域に向けて光を照射することを特徴とする照明器具を提供することにより達成される。
【００１０】
上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、基本的には、
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を取り込む光取込口と、該光取込口から取り込まれた光を反射させながら誘導する光反射通路と、該光反射通路により誘導された光を外部に照射する光照射口とを有する照明器具であって、
前記光取込口が設けられた後端部と、
前記光反射通路の出口が設けられ且つ該後端部よりも拡開した前端部と、
該後端部と前記前端部との間に位置し、内部に前記光反射通路が形成された光誘導部と、
前記前端部に設けられた前記光反射通路の出口に対面して配置され、前記光反射通路から出た光を前記後端部に向けて後方に反射する第１の反射部と、
前記第１の反射部にて反射した光を、前記第１の反射部の径方向内側に形成された前記光照射口に向けて前方に反射する第２の反射部とを有し、
前記後端部には、前記撮像装置に前記照明器具が取り付けられた際に前記撮像部の光軸を通過させるための観察通路が形成されていることする特徴とする照明器具を提供することにより達成される。
【００１１】
本発明の典型例は、光源を含む撮像装置に上述した照明器具が取り付けられる。光源の典型例としてＬＥＤを挙げることができる。
【００１２】
本発明の他の目的、作用効果は、本発明の好ましい実施形態の詳しい説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】カメラと照明の光源としての４つのＬＥＤとを内蔵した撮像装置に装着した照明アタッチメントの側面図である。
【図２】図１の撮像装置に装着した照明アタッチメントの正面図である。
【図３】撮像装置と照明アタッチメントとが分離した状態の図であり、斜め後方から見た斜視図である。
【図４】撮像装置の分解斜視図である。
【図５】実施例の照明アタッチメントを斜め前方から見た分解斜視図である。
【図６】実施例の照明アタッチメントを斜め後方から見た分解斜視図である。
【図７】実施例の照明アタッチメントの縦断面図である。
【図８】撮像装置と、これに組み付けた照明アタッチメントとの連結部分の断面図である。
【図９】照明アタッチメントの第１変形例を説明するための断面図である。
【図１０】照明アタッチメントの第２変形例を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の概念構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１４】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１５】
図１はＣＣＤカメラを内蔵した撮像装置に脱着自在に組み付けた照明アタッチメントを示す側面図であり、図２は撮像装置の前端に組み付けた照明アタッチメントの正面図である。図１を参照して、参照符号１は撮像装置を示し、その先端部（図１では下端部）に、同一の円周上に配置した４つのＬＥＤを備えた内蔵照明ユニット２０６が一体的に組み付けられている。この４つのＬＥＤを図２において参照符号４で示してある。
【００１６】
図３は、後方（撮像装置１側）から見た撮像装置１と照明アタッチメントとの分解斜視図である。撮像装置1の前端部を構成する内蔵照明ユニット２０６は円筒形状を有する。他方、撮像装置１に脱着自在に組み付けられる照明アタッチメント６は、その後端に円筒状の連結スリーブ８を有している。この連結スリーブ８は前述した撮像装置の断面円形の内蔵照明ユニット２０６の直径と実質的に同じ内径を有する。内蔵照明ユニット２０６に連結スリーブ８を嵌合させると共に、連結スリーブ８に形成されている４つの貫通孔８ａに挿入されるネジ（図示せず）を使って照明アタッチメント６を撮像装置1の内蔵照明ユニット２０６に固定することによって、照明アタッチメント６が撮像装置１に一体化される。
【００１７】
照明アタッチメント６を説明する前に、この照明アタッチメント６が取り付けられる撮像装置１の概要を図４を参照して説明する。図４は撮像装置１を斜め前方から見た分解斜視図である。撮像装置１は、エンド部材２００を含むＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４（フォーカス自動調整機能付き）と、内蔵照明ユニット２０６、複数の基板２０８と、前端止めリング２１０とを有する。撮像装置１のケース２１２は、その後側でＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４を包囲するケースを構成している。ケース２１２は、また、その前端部に内蔵照明ユニット２０６を収容するためのケースを構成している。
【００１８】
図４に見られる参照符号２１６は円筒状の鏡筒を示す。鏡筒２１６はケース２１２の前端部分の中央に形成され、この鏡筒２１６を通じて撮像視野領域の反射光がレンズユニット２０４、ＣＭＯＳカメラユニット２０２に導かれる。この鏡筒２１６の周囲にはリング状の凹所２１８が形成されている。上述した内蔵照明ユニット２０６は中央開口２０６ａを有し、この中央開口２０６ａを鏡筒２１６が貫通した状態で内蔵照明ユニット２０６が凹所２１８に位置決めされる。内蔵照明ユニット２０６は前端カバー２３０で覆われる。
【００１９】
撮像装置１は、内蔵照明ユニット２０６を動作させて撮像視野領域を照明しながら検査対象物を撮像し、そして撮像データの画像処理を実行して、その結果を出力する。内蔵照明ユニット２０６は、照明用のレンズ本体２２０とリフレクタ本体２２２とＬＥＤ基板２２４の３つの構成要素で構成され、ＬＥＤ基板２２４に前述したＬＥＤ４(図１)が配設されている。照明用のレンズ本体２２０は、その前面と後面にトロイダルレンズ２２０ａが形成され、各トロイダルレンズ２２０ａはＬＥＤに対応した位置に配置されている。撮像装置１は、内蔵照明ユニット２０６を動作させて撮像視野領域を照明しながら検査対象物を撮像し、そして撮像データの画像処理を実行して、その結果を出力する。
【００２０】
図５〜図６は実施例の照明アタッチメント６を示す図である。図５、図６は照明アタッチメント６の分解斜視図であり、図５は照明アタッチメント６を前方から見た図であり、図６は照明アタッチメントを後方から見た図である。図５、図６を参照して、照明アタッチメント６は、アウター１０と、インナー１２と、前端反射リング部材１４との３つの部材で構成され、アウター１０の中にインナー１２を入れた後に、周方向に連続して延びる前端反射リング部材１４の外周縁部をネジＳ(図３)でアウター１０の開口縁部に固定することによって組み立てられる。アウター１０及びインナー１２は共に前方に向けて拡開したドームの外形形状を有している。そして、アウター１０とインナー１２とは全周に亘って同じ間隔に離間して位置決めされている。
【００２１】
図７は、撮像装置１に照明アタッチメント６を組み付けた状態を示す図であり、図８は、照明アタッチメント６と撮像装置１の位置関係を示す縦断面図（一部模式図）である。この図８は、撮像装置１に内蔵されたＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４並びにＬＥＤ４（内蔵照明ユニット２０６）の配置関係の概略が分かるように、内部構造を模式的に示している。実施例の撮像装置１は、上述したように、ＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４（の全部又は一部）を収容するケース２１２を有し、このケース２１２の前方部分に内蔵照明ユニット２０６が位置決めされている。内蔵照明ユニット２０６の複数のＬＥＤ４は、実質的にＣＭＯＳカメラユニット２０２の撮像素子の光軸の周りに配置され、ＣＭＯＳカメラユニット２０２により撮像される撮像領域に向けて光を照射する。レンズユニット２０４は、前述したように、ＣＭＯＳカメラユニット２０２のフォーカス位置を調整するためのフォーカス調整機構を有し、ＣＭＯＳカメラユニット２０２とＬＥＤ基板２２４との間に配置されている。
【００２２】
また、内蔵照明ユニット２０６は、ケース２１２の前方部分に形成された鏡筒２１６（換言すれば、円筒状の筒部）に貫通されて鏡筒２１６の周囲に配置されている。他方、鏡筒２１６の内部通路（観察通路２２：図７）をＣＭＯＳカメラユニット２０２の撮像素子の光軸が通る。鏡筒２１６は撮像装置１の先端部分まで延びることによって、撮像装置１に照明アタッチメント６が取り付けられたときＬＥＤ４の光が撮像装置１内で鏡筒２１６の内部に直接的に侵入するのを防いでいる。
【００２３】
図７を参照して、互いに離間して配置されたアウター１０とインナー１２との間つまりアウター１０の内面１０ａとインナー１２ａの外面１２ａとの間に円周方向に延び且つアウター１０の高さ方向つまり拡開方向に伸びる通路Ｐが形成されている。この通路Ｐは、光源つまりＬＥＤ４が発した光を照明アタッチメント６の先端に向けて反射を繰り返しながら誘導する光反射通路を構成する。この光反射通路Ｐは、アウター１０とインナー１２とで外形輪郭が前端に向けて拡開し且つ外方に向けて凸形状に湾曲したドーム形状を有している。
【００２４】
光反射通路Ｐは実施例のように空間で構成してもよいし、中実の例えば光透過性樹脂で構成してもよい。光反射通路Ｐの外壁面及び／又は内壁面つまりアウター１０の内面１０ａとインナー１２の外面１２ａのいずれか一方、好ましくは双方の表面性状が光を散乱させる機能を有しているのがよく、このことは例えばアウター１０の内面１０ａ及び/又はインナー１２の外面１２ａに、例えば光を散乱させることのできる塗料を塗布することにより実現することができる。光反射通路Ｐの外壁面及び／又は内壁面の性状に光散乱機能を付加することは、実施例のように数少ないＬＥＤ４の光源の場合に効果的である。光拡散機能を付与する手段として、例えば光反射機能付き樹脂を挙げることができる。この実施例では数少ない光源（ＬＥＤ４）を前提として光拡散機能を付与してあるが、数多い光源に対しては光反射通路Ｐの外壁面及び／又は内壁面は鏡面であってもよい。
【００２５】
前述した前端反射リング部材１４は、その外周縁部がアウター１０の前端つまり開放端に連結されて径方向内方且つ周方向に延びる形状を有し、前端反射リング部材１４の内周縁は、照明アタッチメント６から観察領域に向けて光を照射する円形輪郭の光照射口１８を形成している。前端反射リング部材１４は、この実施例では、前端反射リング部材１４の内面で構成される反転反射面１４ａが照明アタッチメント６の後端つまりＬＥＤ４の光を取り入れる入口１６側に向けて凹形状に湾曲した曲面の形状を有し、光反射通路Ｐから出た光をインナー１２の深部つまり入口１６側に向けて光を反射する。前端反射リング部材１４の内面つまり反転反射面１４ａも好ましくは光拡散機能を備えているのがよい。
【００２６】
ここで、この反転反射面１４ａは、インナー１２の前端部より径方向内側へ突出し、且つ、照明アタッチメント６の前端部の周方向に延びるフランジ部の一部として機能する。光反射通路Ｐから出た光は、この反転反射面１４ａによって後方（図７でいうと上方）に反射される。このように、径方向内側へ突出したフランジ部を設けることによって、光反射通路Ｐから出た光をより確実に（前方への光の漏れを少なくしつつ）後方に反射することができる。
【００２７】
インナー１２の内面１２ｂは、前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａからの光を反射させて光照射口１８から観察領域に向けて照明する機能を有し、好ましい形状として前端つまり光照射口１８側に向けて徐々に拡開した湾曲形状を有している。
【００２８】
図７及び図８を参照して、インナー１２の頂部には軸線方向に延びる断面円形のスリーブ（観察筒）２０が一体的に形成されており、このスリーブ（観察筒）２０によって観察通路２２が形成され、この観察通路２２を通じて対象物からの反射光が撮像装置１に入力される。より具体的に説明すると、撮像装置１に照明アタッチメント６が取り付けられたとき、上述した鏡筒２１６（図４、図７、図８）の内部通路と、インナー１２の後端部分に形成されたスリーブ（観察筒）２０内部の観察通路２２とが、略一直線上に位置決めされる。つまり、鏡筒２１６の内部通路の径方向の大きさ（鏡筒２１６の内径）と観察通路２２の径方向の大きさ（観察筒２０の内径）とが、実質的に同じ且つ同軸に位置するように構成されている。これにより、撮像装置１から照明アタッチメント６内に入射されたＬＥＤ４の光が、観察通路２２に直接入り込むのを防いでいる。つまり、内蔵照明ユニット２０６（ＬＥＤ４）から出射された光は、光反射通路Ｐに侵入することなく鏡筒２１６の内部通路及び観察筒（スリーブ）２０の観察通路２２に直接入り込めないようになっている。また、ＬＥＤ４からの光を取り込む光取込口（図１１において後述する光取込口１１２に相当）は、観察筒２０の観察通路２２の入口と同一平面上に形成され、且つ、撮像素子の光軸周りにＬＥＤ４からの光を全て取り込むように構成されている。本実施例の場合、上述したように、ＬＥＤ４が載置されたＬＥＤ基板が円環形状となっていることから、光取込口も円環形状を呈している。撮像装置１に付設されたＬＥＤ４の光は、アウター１０の後端とインナー１２の後端との間の円周方向に延びる隙間つまり入口１６を通じて光反射通路Ｐに入り込む。このとき、光取込口を通過した光は、撮像装置１の光軸方向に対して略４５度傾いたスリーブ（観察筒）２０に反射して、光反射通路Ｐに誘導される。このスリーブ２０があることによって、光取込口を通過した光を効率的に光反射通路Ｐに誘導することができる。そして光反射通路Ｐを通過する過程でアウター１０の内面１０ａとインナー１２の外面１２ｂとで反射を繰り返す毎に散乱して光のベクトルを分割、増加させながら、光反射通路Ｐから出る。図７の矢印は光の反射例を示しているが、この矢印は説明のために図示したに過ぎない。
【００２９】
光反射通路Ｐから出た光は、この光反射通路Ｐの出口１７に臨んで配置され且つ円周方向に延びる前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａで反射してインナー１２の内側空間の深部に向かう。次いで、このインナー１２の内面１２ｂで反射して照明アタッチメント６の照射口１８を通じて観察領域を照明することになる。インナー１２の内面１２ｂは鏡面仕上げされていてもよいが、この実施例では光拡散機能を有しており、このインナー１２の内面１２ｂでも光の拡散が行われる。
【００３０】
上記のように、撮像装置１の少ない数の光源であるＬＥＤ４が発した光は、照明アタッチメント１０を経由することで、そのベクトルが複数に分割され、拡散光によって観察領域を万遍なく照明することができる。したがって、対象物がフィルムで覆われたお菓子、メッキされた曲面の部品、レンズなどであっても撮像装置１で適切に撮像することができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されないのは言うまでもない。図９、図１０は変形例を示す。図９の照明アタッチメント３０は、アウター１０の内面１０ａが直線状に延びる平面で構成され、また、インナー１２の外面１２ａ、内面１２ｂも直線状に延びる平面で構成されている。図１０の照明アタッチメント４０は、アウター１０の内面１０ａが角を備えた２つの互いに交差する平面で構成され、また、インナー１２の外面１２ａ、内面１２ｂも角を備えた２つの互いに交差する平面で構成され、更に前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａも平面で構成されている。
【００３２】
このようにアウター１０の内面１０ａ、インナー１２の外面１２ａ、内面１２ｂ、前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａは、いずれも湾曲した面で構成しても良いし、角の有無を問わず平面で構成しても良い。例えば図９、図１０のインナー１２の内面１２ｂを前述した実施例のインナー１２（図７）の内面１２ｂのように湾曲した面で構成してもよい。
【００３３】
図７〜図１０を参照して、光誘導部の後端部と前端部とでは、前端部の径の方が大きい。具体的に説明すると、図７に示すインナー１２（またはアウター１０）の前端部により形成される光照射口１８の径（開口面積）は、図７に示す連結スリーブ８の開口の径（開口面積）よりも大きい。また、図９においても図１０においても同様に、光誘導部となるインナー１２（またはアウター１０）の前端部により形成される光照射口１８の径（開口面積）は、連結スリーブ８の開口の径（開口面積）よりも大きい。このように、光誘導部の前端部は、後端部よりも拡開しているといえる。これにより、光反射通路Ｐにて光が反射する距離、すなわちベクトルを分割して光を散乱光に近づけるための距離をかせぐことができる。
【００３４】
「前端部」と「後端部」について、図１１に示す概念図を用いて説明する。図１１は、本発明の実施例に係る照明アタッチメント１００の概念図を示す図である。図１１に示す照明アタッチメント１００は、ワークＷの外観検査に用いられるものであって、凹凸による影やフィルムによるハレーションに起因して外観検査が困難なワークＷを判別するためのものである（例えばアルミ包材上の印字などを透明フィルム越しに判別する等）。
【００３５】
照明アタッチメント１００は、光源１０１に取り付け可能である。この光源１０１は、上述したように、撮像装置１であってもよいし、カメラを有しない単純な光源であってもよい。光源１０１から出射される光の出射方向は、照明アタッチメント１００の前後方向（図１１でいうと上下方向）である。換言すれば、照明アタッチメント１００の取り付け方向と平行であって、照明アタッチメント１００の取り付け向き（図１１に示す矢印の向き）と逆向きである。
【００３６】
照明アタッチメント１００は、光源１０１からの光を取り込む光取込口（入口）１１２が設けられた後端部１０３と、後端部１０３よりも拡開した前端部１０４を備える光誘導部１０２を有しており、後端部１０３から前端部１０４にかけて、光誘導部１０２の内部に光反射通路１０５が形成されている。この光反射通路１０５の内部では、光が繰り返し反射され（図１１中の矢印参照）、反射の過程で光ベクトルが分割され、より均一な光に近づいていく。後端部１０３と、後端部１０３より拡開した前端部１０４に関して補足すると、後端部１０３の径をｒ１とし、前端部１０４の径をｒ２とすると、ｒ１＜ｒ２の関係が成立している。言い換えると、照明アタッチメント１００の中心軸（光源１０１が撮像装置１の場合、撮像部の光軸）と略直交する方向の径を考えたとき、ｒ１＜ｒ２の関係が成立している。これにより、光源１０１から出射された光は、光反射通路１０５の内部で反射を繰り返しながら、照明アタッチメント１００の中心軸から次第に離れていく。光反射通路１０５に角部が存在すると、そこに光が集まって結果的に照明ムラに繋がるため、好ましくは、図７に示すようにＲをつける、すなわち光誘導部１０２を略ドーム形状（略半球形状、略笠形状）にすることが好ましい。これにより、ワークＷの照明ムラを抑えることができる。光誘導部１０２をドーム形状にした場合、その天頂を含む天頂付近（天頂部）を光源１０１に取り付ければよい。
【００３７】
前端部１０４には、光反射通路１０５の出口１１２が設けられ、この出口１１２に対面して第１の反射部１０６が配置される。この第１の反射部１０６によって、光反射通路１０５の出口１１２から出た光は後端部１０３に向けて後方に反射される。換言すれば、光反射通路１０５の出口１１２から出た光は、照明アタッチメント１００の中心軸に近づくように、光誘導部１０２により形成される内部空間に向けて反射される。そして、第１の反射部１０６にて反射した光は、第２の反射部１０７によって更に反射される。言い換えると、第１の反射部１０６の径方向内側に形成された光照射口１１４に向けて前方に反射される。さらに言い換えると、照明アタッチメント１００の取り付け向きと略反対の向きに反射される。なお、光源１０１として撮像装置１を用いた場合、図７に示す照明アタッチメント６と同様に、第２の反射部１０７の中心に撮像窓を設ける必要がある。また、第２の反射部１０７は、図７に示す照明アタッチメント６と同様に、光誘導部１０２の径方向最内面で代用することも可能である。これにより、第２の反射部１０７として別部材を用意する必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００３８】
このように、本実施例に係る照明アタッチメント１００は、光源１０１から出射された光を、光反射通路１０５で繰り返し反射させながら前方に伝播させ、第１の反射部１０６によって一旦後方に反射させた後、さらに第２の反射部１０７によって前方に反射させるようにしている。このような構成を採用することによって、従来技術にあるような光ファイバを配線する必要はないし、第１の反射部１０６にＬＥＤ等の光源を配置する必要はない。その結果、ワークから照明アタッチメント１００の縁部付近（第１の反射部１０６付近）に水滴が飛び散ったとしても、光源の故障を防ぐことができる（場合によっては、光源の防水処理等も不要である）。また、第１の反射部１０６に光源を配置する必要がないことによって、照明アタッチメント１００の縁部付近が（例えば径方向外側に）大型化するのを防ぐことができる。
【００３９】
以上、撮像装置１や光源１０１に対して脱着可能な照明アタッチメント６として典型的な実施例を説明したが、撮像装置１や光源１０１に照明アタッチメント６を容易に取り外すことができない状態で組み付けて、照明アタッチメント６を撮像装置１や光源１０１と一体構造にしてもよい。
【００４０】
また、例えば撮像装置１に内蔵した光源を撮像装置１から分離させ、この分離した光源に本発明の照明装置を装着して撮像領域を照明しながら、この撮像領域を斜めに臨む位置にカメラ（撮像装置）を設置して撮像するようにしてもよい。また、カメラに光ファイバの一端を接続した撮像システムに対して本発明の照明装置を組み付けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 撮像装置
２０６ 内蔵照明ユニット
４ ＬＥＤ(光源)
６ 照明アタッチメント
８ 連結スリーブ
１０ 照明アタッチメントのアウター
１０ａ アウターの内面
１２ 照明アタッチメントのインナー
１２ａ インナーの外面
１２ｂ インナーの内面（第２の反射面）
１４ 前端反射リング部材
１４ａ 反射リングの反転反射面（第１の反射面）
１６ 光反射通路の入口（光取込口）
１７ 光反射通路の出口
１８ 照明アタッチメントの光照射口
２０ インナーの頂部のスリーブ（観察筒）
２２ 観察通路
１０１ 光源
Ｐ アウターとインナーとの間の通路（光反射通路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤカメラなどの撮像装置が知られている。その一例が特許文献１に開示の視覚センサ装置であり、他の例が特許文献２の撮像装置である。特許文献１は、それまで別体であったＣＣＤカメラとＬＥＤ照明器具とを一体化することを提案している。特許文献２は、カメラのレンズホルダの前端にＬＥＤ基板を配置し、このＬＥＤ基板に数多くのＬＥＤを配置した撮像装置を開示している。
【０００３】
照明装置に関して、特許文献３はドーム型照明器具を開示している。このドーム型照明器具は、乳白色のアクリル樹脂性のドームを有し、このドームは、その頂部にＣＣＤカメラや顕微鏡の鏡胴を挿入する挿入孔を有している。そして、ドームの湾曲した壁の全域に６０カ所の孔が形成され、各孔に多成分ガラス光ファイバ束の先端が固定されている。このドーム型照明器具は、新しい金属線、ワイヤ、メッキされた曲面の部品、レンズ、金属球、ハンダスポットなどの平滑な曲面を備え且つ表面反射率の高い対象物をその側面までＣＣＤカメラや顕微鏡で観察することができるという利点がある。
【０００４】
特許文献４は、カメラを使って、内容物を充填したPETボトルの底部に沈殿する異物を検査する検査システムを開示している。この検査システムは、PETボトルの下方からPETボトルの底面及び底面回動部に向けてフレネルレンズを介して光を照射する下部照明と、PETボトルの上方からPETボトルに向けて光を照射する上部照明とを有している。上部照明は、下方に向けて開放したドーム型の反射鏡を有し、ドーム型反射鏡の下方に配置した光源から上方に向けて照射した光をドーム型反射鏡で反射することでPETボトルを上方から照明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３２０５３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２１４６８２号公報
【特許文献３】実開平６−６０８０２号公報
【特許文献４】特開２０１０−６０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
照明光は照射する光にベクトルを有し、対象物を観察するときにこの対象物の種類によっては、局部的にその見え方が悪化するという問題を有している。例えば、フィルムで覆われたお菓子を観察する場合、照射する光にベクトルがあると内容物であるお菓子を観察し難くなる。照明光の光源がＬＥＤの場合には、ＬＥＤの特性からその傾向が強くなる。また、照明器具に配置したＬＥＤの数を少なくすると観察領域が局部的に見え難くなるという問題が発生する。この場合にも光源がＬＥＤの場合には、その傾向が強くなる。
【０００７】
本発明の目的は、ベクトルを極力小さくした光を対象物に照射することのできる照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の更なる目的は、少ない数のＬＥＤで観察領域を万遍なく照射することのできる照明器具及びこれを組み込んだ撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、基本的には、
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を後端部から取り入れて、光の反射を繰り返しながら前端部から該撮像部の観察領域に光を照射する照明器具であって、
前記後端部から前記前端部に向けて拡開した輪郭形状を有し、前記後端部に位置する入口から入った光を反復的に反射させながら前記前端部側に向けて誘導する光反射通路と、
該光反射通路の出口に対面して配置され、該光反射通路から出た光を前記後端部側に向けて反射し且つ前記前端部の周方向に延びる第１の反射面と、
前記光反射通路の内側に位置し且つ前記撮像部の観察領域に向けて徐々に拡開して前記撮像部の観察領域に向けて開放した第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面で反射した光を前記第２の反射面で反射することにより、前記第１の反射面の径方向内側の出口から前記撮像部の観察領域に向けて光を照射することを特徴とする照明器具を提供することにより達成される。
【００１０】
上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、基本的には、
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を取り込む光取込口と、該光取込口から取り込まれた光を反射させながら誘導する光反射通路と、該光反射通路により誘導された光を外部に照射する光照射口とを有する照明器具であって、
前記光取込口が設けられた後端部と、
前記光反射通路の出口が設けられ且つ該後端部よりも拡開した前端部と、
該後端部と前記前端部との間に位置し、内部に前記光反射通路が形成された光誘導部と、
前記前端部に設けられた前記光反射通路の出口に対面して配置され、前記光反射通路から出た光を前記後端部に向けて後方に反射する第１の反射部と、
前記第１の反射部にて反射した光を、前記第１の反射部の径方向内側に形成された前記光照射口に向けて前方に反射する第２の反射部とを有し、
前記後端部には、前記撮像装置に前記照明器具が取り付けられた際に前記撮像部の光軸を通過させるための観察通路が形成されていることする特徴とする照明器具を提供することにより達成される。
【００１１】
本発明の典型例は、光源を含む撮像装置に上述した照明器具が取り付けられる。光源の典型例としてＬＥＤを挙げることができる。
【００１２】
本発明の他の目的、作用効果は、本発明の好ましい実施形態の詳しい説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】カメラと照明の光源としての４つのＬＥＤとを内蔵した撮像装置に装着した照明アタッチメントの側面図である。
【図２】図１の撮像装置に装着した照明アタッチメントの正面図である。
【図３】撮像装置と照明アタッチメントとが分離した状態の図であり、斜め後方から見た斜視図である。
【図４】撮像装置の分解斜視図である。
【図５】実施例の照明アタッチメントを斜め前方から見た分解斜視図である。
【図６】実施例の照明アタッチメントを斜め後方から見た分解斜視図である。
【図７】実施例の照明アタッチメントの縦断面図である。
【図８】撮像装置と、これに組み付けた照明アタッチメントとの連結部分の断面図である。
【図９】照明アタッチメントの第１変形例を説明するための断面図である。
【図１０】照明アタッチメントの第２変形例を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の概念構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１４】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１５】
図１はＣＣＤカメラを内蔵した撮像装置に脱着自在に組み付けた照明アタッチメントを示す側面図であり、図２は撮像装置の前端に組み付けた照明アタッチメントの正面図である。図１を参照して、参照符号１は撮像装置を示し、その先端部（図１では下端部）に、同一の円周上に配置した４つのＬＥＤを備えた内蔵照明ユニット２０６が一体的に組み付けられている。この４つのＬＥＤを図２において参照符号４で示してある。
【００１６】
図３は、後方（撮像装置１側）から見た撮像装置１と照明アタッチメントとの分解斜視図である。撮像装置1の前端部を構成する内蔵照明ユニット２０６は円筒形状を有する。他方、撮像装置１に脱着自在に組み付けられる照明アタッチメント６は、その後端に円筒状の連結スリーブ８を有している。この連結スリーブ８は前述した撮像装置の断面円形の内蔵照明ユニット２０６の直径と実質的に同じ内径を有する。内蔵照明ユニット２０６に連結スリーブ８を嵌合させると共に、連結スリーブ８に形成されている４つの貫通孔８ａに挿入されるネジ（図示せず）を使って照明アタッチメント６を撮像装置1の内蔵照明ユニット２０６に固定することによって、照明アタッチメント６が撮像装置１に一体化される。
【００１７】
照明アタッチメント６を説明する前に、この照明アタッチメント６が取り付けられる撮像装置１の概要を図４を参照して説明する。図４は撮像装置１を斜め前方から見た分解斜視図である。撮像装置１は、エンド部材２００を含むＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４（フォーカス自動調整機能付き）と、内蔵照明ユニット２０６、複数の基板２０８と、前端止めリング２１０とを有する。撮像装置１のケース２１２は、その後側でＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４を包囲するケースを構成している。ケース２１２は、また、その前端部に内蔵照明ユニット２０６を収容するためのケースを構成している。
【００１８】
図４に見られる参照符号２１６は円筒状の鏡筒を示す。鏡筒２１６はケース２１２の前端部分の中央に形成され、この鏡筒２１６を通じて撮像視野領域の反射光がレンズユニット２０４、ＣＭＯＳカメラユニット２０２に導かれる。この鏡筒２１６の周囲にはリング状の凹所２１８が形成されている。上述した内蔵照明ユニット２０６は中央開口２０６ａを有し、この中央開口２０６ａを鏡筒２１６が貫通した状態で内蔵照明ユニット２０６が凹所２１８に位置決めされる。内蔵照明ユニット２０６は前端カバー２３０で覆われる。
【００１９】
撮像装置１は、内蔵照明ユニット２０６を動作させて撮像視野領域を照明しながら検査対象物を撮像し、そして撮像データの画像処理を実行して、その結果を出力する。内蔵照明ユニット２０６は、照明用のレンズ本体２２０とリフレクタ本体２２２とＬＥＤ基板２２４の３つの構成要素で構成され、ＬＥＤ基板２２４に前述したＬＥＤ４(図１)が配設されている。照明用のレンズ本体２２０は、その前面と後面にトロイダルレンズ２２０ａが形成され、各トロイダルレンズ２２０ａはＬＥＤに対応した位置に配置されている。撮像装置１は、内蔵照明ユニット２０６を動作させて撮像視野領域を照明しながら検査対象物を撮像し、そして撮像データの画像処理を実行して、その結果を出力する。
【００２０】
図５〜図６は実施例の照明アタッチメント６を示す図である。図５、図６は照明アタッチメント６の分解斜視図であり、図５は照明アタッチメント６を前方から見た図であり、図６は照明アタッチメントを後方から見た図である。図５、図６を参照して、照明アタッチメント６は、アウター１０と、インナー１２と、前端反射リング部材１４との３つの部材で構成され、アウター１０の中にインナー１２を入れた後に、周方向に連続して延びる前端反射リング部材１４の外周縁部をネジＳ(図３)でアウター１０の開口縁部に固定することによって組み立てられる。アウター１０及びインナー１２は共に前方に向けて拡開したドームの外形形状を有している。そして、アウター１０とインナー１２とは全周に亘って同じ間隔に離間して位置決めされている。
【００２１】
図７は、撮像装置１に照明アタッチメント６を組み付けた状態を示す図であり、図８は、照明アタッチメント６と撮像装置１の位置関係を示す縦断面図（一部模式図）である。この図８は、撮像装置１に内蔵されたＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４並びにＬＥＤ４（内蔵照明ユニット２０６）の配置関係の概略が分かるように、内部構造を模式的に示している。実施例の撮像装置１は、上述したように、ＣＭＯＳカメラユニット２０２及びレンズユニット２０４（の全部又は一部）を収容するケース２１２を有し、このケース２１２の前方部分に内蔵照明ユニット２０６が位置決めされている。内蔵照明ユニット２０６の複数のＬＥＤ４は、実質的にＣＭＯＳカメラユニット２０２の撮像素子の光軸の周りに配置され、ＣＭＯＳカメラユニット２０２により撮像される撮像領域に向けて光を照射する。レンズユニット２０４は、前述したように、ＣＭＯＳカメラユニット２０２のフォーカス位置を調整するためのフォーカス調整機構を有し、ＣＭＯＳカメラユニット２０２とＬＥＤ基板２２４との間に配置されている。
【００２２】
また、内蔵照明ユニット２０６は、ケース２１２の前方部分に形成された鏡筒２１６（換言すれば、円筒状の筒部）に貫通されて鏡筒２１６の周囲に配置されている。他方、鏡筒２１６の内部通路（観察通路２２：図７）をＣＭＯＳカメラユニット２０２の撮像素子の光軸が通る。鏡筒２１６は撮像装置１の先端部分まで延びることによって、撮像装置１に照明アタッチメント６が取り付けられたときＬＥＤ４の光が撮像装置１内で鏡筒２１６の内部に直接的に侵入するのを防いでいる。
【００２３】
図７を参照して、互いに離間して配置されたアウター１０とインナー１２との間つまりアウター１０の内面１０ａとインナー１２ａの外面１２ａとの間に円周方向に延び且つアウター１０の高さ方向つまり拡開方向に伸びる通路Ｐが形成されている。この通路Ｐは、光源つまりＬＥＤ４が発した光を照明アタッチメント６の先端に向けて反射を繰り返しながら誘導する光反射通路を構成する。この光反射通路Ｐは、アウター１０とインナー１２とで外形輪郭が前端に向けて拡開し且つ外方に向けて凸形状に湾曲したドーム形状を有している。
【００２４】
光反射通路Ｐは実施例のように空間で構成してもよいし、中実の例えば光透過性樹脂で構成してもよい。光反射通路Ｐの外壁面及び／又は内壁面つまりアウター１０の内面１０ａとインナー１２の外面１２ａのいずれか一方、好ましくは双方の表面性状が光を散乱させる機能を有しているのがよく、このことは例えばアウター１０の内面１０ａ及び/又はインナー１２の外面１２ａに、例えば光を散乱させることのできる塗料を塗布することにより実現することができる。光反射通路Ｐの外壁面及び／又は内壁面の性状に光散乱機能を付加することは、実施例のように数少ないＬＥＤ４の光源の場合に効果的である。光拡散機能を付与する手段として、例えば光反射機能付き樹脂を挙げることができる。この実施例では数少ない光源（ＬＥＤ４）を前提として光拡散機能を付与してあるが、数多い光源に対しては光反射通路Ｐの外壁面及び／又は内壁面は鏡面であってもよい。
【００２５】
前述した前端反射リング部材１４は、その外周縁部がアウター１０の前端つまり開放端に連結されて径方向内方且つ周方向に延びる形状を有し、前端反射リング部材１４の内周縁は、照明アタッチメント６から観察領域に向けて光を照射する円形輪郭の光照射口１８を形成している。前端反射リング部材１４は、この実施例では、前端反射リング部材１４の内面で構成される反転反射面１４ａが照明アタッチメント６の後端つまりＬＥＤ４の光を取り入れる入口１６側に向けて凹形状に湾曲した曲面の形状を有し、光反射通路Ｐから出た光をインナー１２の深部つまり入口１６側に向けて光を反射する。前端反射リング部材１４の内面つまり反転反射面１４ａも好ましくは光拡散機能を備えているのがよい。
【００２６】
ここで、この反転反射面１４ａは、インナー１２の前端部より径方向内側へ突出し、且つ、照明アタッチメント６の前端部の周方向に延びるフランジ部の一部として機能する。光反射通路Ｐから出た光は、この反転反射面１４ａによって後方（図７でいうと上方）に反射される。このように、径方向内側へ突出したフランジ部を設けることによって、光反射通路Ｐから出た光をより確実に（前方への光の漏れを少なくしつつ）後方に反射することができる。
【００２７】
インナー１２の内面１２ｂは、前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａからの光を反射させて光照射口１８から観察領域に向けて照明する機能を有し、好ましい形状として前端つまり光照射口１８側に向けて徐々に拡開した湾曲形状を有している。
【００２８】
図７及び図８を参照して、インナー１２の頂部には軸線方向に延びる断面円形のスリーブ（観察筒）２０が一体的に形成されており、このスリーブ（観察筒）２０によって観察通路２２が形成され、この観察通路２２を通じて対象物からの反射光が撮像装置１に入力される。より具体的に説明すると、撮像装置１に照明アタッチメント６が取り付けられたとき、上述した鏡筒２１６（図４、図７、図８）の内部通路と、インナー１２の後端部分に形成されたスリーブ（観察筒）２０内部の観察通路２２とが、略一直線上に位置決めされる。つまり、鏡筒２１６の内部通路の径方向の大きさ（鏡筒２１６の内径）と観察通路２２の径方向の大きさ（観察筒２０の内径）とが、実質的に同じ且つ同軸に位置するように構成されている。これにより、撮像装置１から照明アタッチメント６内に入射されたＬＥＤ４の光が、観察通路２２に直接入り込むのを防いでいる。つまり、内蔵照明ユニット２０６（ＬＥＤ４）から出射された光は、光反射通路Ｐに侵入することなく鏡筒２１６の内部通路及び観察筒（スリーブ）２０の観察通路２２に直接入り込めないようになっている。また、ＬＥＤ４からの光を取り込む光取込口（図１１において後述する光取込口１１２に相当）は、観察筒２０の観察通路２２の入口と同一平面上に形成され、且つ、撮像素子の光軸周りにＬＥＤ４からの光を全て取り込むように構成されている。本実施例の場合、上述したように、ＬＥＤ４が載置されたＬＥＤ基板が円環形状となっていることから、光取込口も円環形状を呈している。撮像装置１に付設されたＬＥＤ４の光は、アウター１０の後端とインナー１２の後端との間の円周方向に延びる隙間つまり入口１６を通じて光反射通路Ｐに入り込む。このとき、光取込口を通過した光は、撮像装置１の光軸方向に対して略４５度傾いたスリーブ（観察筒）２０に反射して、光反射通路Ｐに誘導される。このスリーブ２０があることによって、光取込口を通過した光を効率的に光反射通路Ｐに誘導することができる。そして光反射通路Ｐを通過する過程でアウター１０の内面１０ａとインナー１２の外面１２ｂとで反射を繰り返す毎に散乱して光のベクトルを分割、増加させながら、光反射通路Ｐから出る。図７の矢印は光の反射例を示しているが、この矢印は説明のために図示したに過ぎない。
【００２９】
光反射通路Ｐから出た光は、この光反射通路Ｐの出口１７に臨んで配置され且つ円周方向に延びる前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａで反射してインナー１２の内側空間の深部に向かう。次いで、このインナー１２の内面１２ｂで反射して照明アタッチメント６の照射口１８を通じて観察領域を照明することになる。インナー１２の内面１２ｂは鏡面仕上げされていてもよいが、この実施例では光拡散機能を有しており、このインナー１２の内面１２ｂでも光の拡散が行われる。
【００３０】
上記のように、撮像装置１の少ない数の光源であるＬＥＤ４が発した光は、照明アタッチメント１０を経由することで、そのベクトルが複数に分割され、拡散光によって観察領域を万遍なく照明することができる。したがって、対象物がフィルムで覆われたお菓子、メッキされた曲面の部品、レンズなどであっても撮像装置１で適切に撮像することができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されないのは言うまでもない。図９、図１０は変形例を示す。図９の照明アタッチメント３０は、アウター１０の内面１０ａが直線状に延びる平面で構成され、また、インナー１２の外面１２ａ、内面１２ｂも直線状に延びる平面で構成されている。図１０の照明アタッチメント４０は、アウター１０の内面１０ａが角を備えた２つの互いに交差する平面で構成され、また、インナー１２の外面１２ａ、内面１２ｂも角を備えた２つの互いに交差する平面で構成され、更に前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａも平面で構成されている。
【００３２】
このようにアウター１０の内面１０ａ、インナー１２の外面１２ａ、内面１２ｂ、前端反射リング部材１４の反転反射面１４ａは、いずれも湾曲した面で構成しても良いし、角の有無を問わず平面で構成しても良い。例えば図９、図１０のインナー１２の内面１２ｂを前述した実施例のインナー１２（図７）の内面１２ｂのように湾曲した面で構成してもよい。
【００３３】
図７〜図１０を参照して、光誘導部の後端部と前端部とでは、前端部の径の方が大きい。具体的に説明すると、図７に示すインナー１２（またはアウター１０）の前端部により形成される光照射口１８の径（開口面積）は、図７に示す連結スリーブ８の開口の径（開口面積）よりも大きい。また、図９においても図１０においても同様に、光誘導部となるインナー１２（またはアウター１０）の前端部により形成される光照射口１８の径（開口面積）は、連結スリーブ８の開口の径（開口面積）よりも大きい。このように、光誘導部の前端部は、後端部よりも拡開しているといえる。これにより、光反射通路Ｐにて光が反射する距離、すなわちベクトルを分割して光を散乱光に近づけるための距離をかせぐことができる。
【００３４】
「前端部」と「後端部」について、図１１に示す概念図を用いて説明する。図１１は、本発明の実施例に係る照明アタッチメント１００の概念図を示す図である。図１１に示す照明アタッチメント１００は、ワークＷの外観検査に用いられるものであって、凹凸による影やフィルムによるハレーションに起因して外観検査が困難なワークＷを判別するためのものである（例えばアルミ包材上の印字などを透明フィルム越しに判別する等）。
【００３５】
照明アタッチメント１００は、光源１０１に取り付け可能である。この光源１０１は、上述したように、撮像装置１であってもよいし、カメラを有しない単純な光源であってもよい。光源１０１から出射される光の出射方向は、照明アタッチメント１００の前後方向（図１１でいうと上下方向）である。換言すれば、照明アタッチメント１００の取り付け方向と平行であって、照明アタッチメント１００の取り付け向き（図１１に示す矢印の向き）と逆向きである。
【００３６】
照明アタッチメント１００は、光源１０１からの光を取り込む光取込口（入口）１１２が設けられた後端部１０３と、後端部１０３よりも拡開した前端部１０４を備える光誘導部１０２を有しており、後端部１０３から前端部１０４にかけて、光誘導部１０２の内部に光反射通路１０５が形成されている。この光反射通路１０５の内部では、光が繰り返し反射され（図１１中の矢印参照）、反射の過程で光ベクトルが分割され、より均一な光に近づいていく。後端部１０３と、後端部１０３より拡開した前端部１０４に関して補足すると、後端部１０３の径をｒ１とし、前端部１０４の径をｒ２とすると、ｒ１＜ｒ２の関係が成立している。言い換えると、照明アタッチメント１００の中心軸（光源１０１が撮像装置１の場合、撮像部の光軸）と略直交する方向の径を考えたとき、ｒ１＜ｒ２の関係が成立している。これにより、光源１０１から出射された光は、光反射通路１０５の内部で反射を繰り返しながら、照明アタッチメント１００の中心軸から次第に離れていく。光反射通路１０５に角部が存在すると、そこに光が集まって結果的に照明ムラに繋がるため、好ましくは、図７に示すようにＲをつける、すなわち光誘導部１０２を略ドーム形状（略半球形状、略笠形状）にすることが好ましい。これにより、ワークＷの照明ムラを抑えることができる。光誘導部１０２をドーム形状にした場合、その天頂を含む天頂付近（天頂部）を光源１０１に取り付ければよい。
【００３７】
前端部１０４には、光反射通路１０５の出口１１２が設けられ、この出口１１２に対面して第１の反射部１０６が配置される。この第１の反射部１０６によって、光反射通路１０５の出口１１２から出た光は後端部１０３に向けて後方に反射される。換言すれば、光反射通路１０５の出口１１２から出た光は、照明アタッチメント１００の中心軸に近づくように、光誘導部１０２により形成される内部空間に向けて反射される。そして、第１の反射部１０６にて反射した光は、第２の反射部１０７によって更に反射される。言い換えると、第１の反射部１０６の径方向内側に形成された光照射口１１４に向けて前方に反射される。さらに言い換えると、照明アタッチメント１００の取り付け向きと略反対の向きに反射される。なお、光源１０１として撮像装置１を用いた場合、図７に示す照明アタッチメント６と同様に、第２の反射部１０７の中心に撮像窓を設ける必要がある。また、第２の反射部１０７は、図７に示す照明アタッチメント６と同様に、光誘導部１０２の径方向最内面で代用することも可能である。これにより、第２の反射部１０７として別部材を用意する必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００３８】
このように、本実施例に係る照明アタッチメント１００は、光源１０１から出射された光を、光反射通路１０５で繰り返し反射させながら前方に伝播させ、第１の反射部１０６によって一旦後方に反射させた後、さらに第２の反射部１０７によって前方に反射させるようにしている。このような構成を採用することによって、従来技術にあるような光ファイバを配線する必要はないし、第１の反射部１０６にＬＥＤ等の光源を配置する必要はない。その結果、ワークから照明アタッチメント１００の縁部付近（第１の反射部１０６付近）に水滴が飛び散ったとしても、光源の故障を防ぐことができる（場合によっては、光源の防水処理等も不要である）。また、第１の反射部１０６に光源を配置する必要がないことによって、照明アタッチメント１００の縁部付近が（例えば径方向外側に）大型化するのを防ぐことができる。
【００３９】
以上、撮像装置１や光源１０１に対して脱着可能な照明アタッチメント６として典型的な実施例を説明したが、撮像装置１や光源１０１に照明アタッチメント６を容易に取り外すことができない状態で組み付けて、照明アタッチメント６を撮像装置１や光源１０１と一体構造にしてもよい。
【００４０】
また、例えば撮像装置１に内蔵した光源を撮像装置１から分離させ、この分離した光源に本発明の照明装置を装着して撮像領域を照明しながら、この撮像領域を斜めに臨む位置にカメラ（撮像装置）を設置して撮像するようにしてもよい。また、カメラに光ファイバの一端を接続した撮像システムに対して本発明の照明装置を組み付けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 撮像装置
２０６ 内蔵照明ユニット
４ ＬＥＤ(光源)
６ 照明アタッチメント
８ 連結スリーブ
１０ 照明アタッチメントのアウター
１０ａ アウターの内面
１２ 照明アタッチメントのインナー
１２ａ インナーの外面
１２ｂ インナーの内面（第２の反射面）
１４ 前端反射リング部材
１４ａ 反射リングの反転反射面（第１の反射面）
１６ 光反射通路の入口（光取込口）
１７ 光反射通路の出口
１８ 照明アタッチメントの光照射口
２０ インナーの頂部のスリーブ（観察筒）
２２ 観察通路
１０１ 光源
Ｐ アウターとインナーとの間の通路（光反射通路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を後端部から取り入れて、光の反射を繰り返しながら前端部から該撮像部の観察領域に光を照射する照明器具であって、
前記後端部から前記前端部に向けて拡開した輪郭形状を有し、前記後端部に位置する入口から入った光を反復的に反射させながら前記前端部側に向けて誘導する光反射通路と、
該光反射通路の出口に対面して配置され、該光反射通路から出た光を前記後端部側に向けて反射し且つ前記前端部の周方向に延びる第１の反射面と、
前記光反射通路の内側に位置し且つ前記撮像部の観察領域に向けて徐々に拡開して前記撮像部の観察領域に向けて開放した第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面で反射した光を前記第２の反射面で反射することにより、前記第１の反射面の径方向内側の出口から前記撮像部の観察領域に向けて光を照射することを特徴とする照明器具。
【請求項２】
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を取り込む光取込口と、該光取込口から取り込まれた光を反射させながら誘導する光反射通路と、該光反射通路により誘導された光を外部に照射する光照射口とを有する照明器具であって、
前記光取込口が設けられた後端部と、
前記光反射通路の出口が設けられ且つ該後端部よりも拡開した前端部と、
該後端部と前記前端部との間に位置し、内部に前記光反射通路が形成された光誘導部と、
前記前端部に設けられた前記光反射通路の出口に対面して配置され、前記光反射通路から出た光を前記後端部に向けて後方に反射する第１の反射部と、
前記第１の反射部にて反射した光を、前記第１の反射部の径方向内側に形成された前記光照射口に向けて前方に反射する第２の反射部とを有し、
前記後端部には、前記撮像装置に前記照明器具が取り付けられた際に前記撮像部の光軸を通過させるための観察通路が形成されていることする特徴とする照明器具。
【請求項３】
前記撮像装置における前記光源は、前記撮像部の光軸を取り囲むように配置されており、
前記光取込口は、前記光源からの光を全て取り込むように前記後端部に設けられている、請求項２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記光源の径方向内側に前記撮像部の光軸が通過する内部通路を有し、
前記観察通路と前記内部通路とは、径方向の大きさが実質的に同じになるように形成され、前記撮像装置に前記照明器具が取り付けられた際に、同軸に位置決めされることを特徴とする。
【請求項５】
前記第１の反射部は、前記前端部より径方向内側へ突出し且つ前記前端部の周方向且つ内方に延びるフランジ部を有し、前記光反射通路から出た光を、該フランジ部によって後方に反射させる、請求項２〜４のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項６】
前記第２の反射部は、光を拡散するための拡散処理が施された拡散面を有する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項７】
前記第１の反射部は、前記前端部に向けて拡開するアウターと、該アウターの内側に位置し且つ前記前端部に向けて拡開するインナーとを有し、
前記光反射通路は、前記アウターと前記インナーによって構成され、
前記第２の反射部の前記拡散面が前記インナーの内面で構成されている、請求項２〜７のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項８】
前記光反射通路を形成する内側面及び外側面と、前記第１の反射面と、前記第２の反射面の少なくとも一つの面が光を散乱させる機能を有している、請求項１に記載の照明器具。
【請求項９】
前記第２の反射面がドーム状の湾曲した面で構成されている、請求項１又は８に記載の照明器具。
【請求項１０】
前記光源がＬＥＤである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項１１】
前記光反射通路が前記前端部に向けて拡開するアウターの内面と、該アウターの内側に位置し且つ前記前端部に向けて拡開するインナーの外面とで構成され、
前記第１の反射面が前記アウターの開放端に連結された外周縁部を有し且つ周方向に連続して延びるリング部材の内面で構成され、
前記第２の反射面が前記インナーの内面で構成され、
該インナーの内面の反射光が前記リング部材で囲まれた前記光照射口から前記観察領域に向けて照射される、請求項７に記載の照明器具。
【請求項１２】
前記アウターと前記インナーがドーム状の形状を有している、請求項１１に記載の照明器具。
【請求項１３】
前記リング部材の内面が前方に向けて凸に湾曲した面で構成されている、請求項１２に記載の照明器具。
【請求項１４】
光源を備えた撮像装置に脱着自在に装着可能である、請求項１又は２に記載の照明器具。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明器具が構成要素の一つに含む撮像装置。
【請求項１】
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を後端部から取り入れて、光の反射を繰り返しながら前端部から該撮像部の観察領域に光を照射する照明器具であって、
前記後端部から前記前端部に向けて拡開した輪郭形状を有し、前記後端部に位置する入口から入った光を反復的に反射させながら前記前端部側に向けて誘導する光反射通路と、
該光反射通路の出口に対面して配置され、該光反射通路から出た光を前記後端部側に向けて反射し且つ前記前端部の周方向に延びる第１の反射面と、
前記光反射通路の内側に位置し且つ前記撮像部の観察領域に向けて徐々に拡開して前記撮像部の観察領域に向けて開放した第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面で反射した光を前記第２の反射面で反射することにより、前記第１の反射面の径方向内側の出口から前記撮像部の観察領域に向けて光を照射することを特徴とする照明器具。
【請求項２】
検査対象物を撮像する撮像部と、該撮像部により観察される観察領域を照明するための光源とを有する撮像装置に取り付けられ、該光源からの光を取り込む光取込口と、該光取込口から取り込まれた光を反射させながら誘導する光反射通路と、該光反射通路により誘導された光を外部に照射する光照射口とを有する照明器具であって、
前記光取込口が設けられた後端部と、
前記光反射通路の出口が設けられ且つ該後端部よりも拡開した前端部と、
該後端部と前記前端部との間に位置し、内部に前記光反射通路が形成された光誘導部と、
前記前端部に設けられた前記光反射通路の出口に対面して配置され、前記光反射通路から出た光を前記後端部に向けて後方に反射する第１の反射部と、
前記第１の反射部にて反射した光を、前記第１の反射部の径方向内側に形成された前記光照射口に向けて前方に反射する第２の反射部とを有し、
前記後端部には、前記撮像装置に前記照明器具が取り付けられた際に前記撮像部の光軸を通過させるための観察通路が形成されていることする特徴とする照明器具。
【請求項３】
前記撮像装置における前記光源は、前記撮像部の光軸を取り囲むように配置されており、
前記光取込口は、前記光源からの光を全て取り込むように前記後端部に設けられている、請求項２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記光源の径方向内側に前記撮像部の光軸が通過する内部通路を有し、
前記観察通路と前記内部通路とは、径方向の大きさが実質的に同じになるように形成され、前記撮像装置に前記照明器具が取り付けられた際に、同軸に位置決めされることを特徴とする。
【請求項５】
前記第１の反射部は、前記前端部より径方向内側へ突出し且つ前記前端部の周方向且つ内方に延びるフランジ部を有し、前記光反射通路から出た光を、該フランジ部によって後方に反射させる、請求項２〜４のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項６】
前記第２の反射部は、光を拡散するための拡散処理が施された拡散面を有する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項７】
前記第１の反射部は、前記前端部に向けて拡開するアウターと、該アウターの内側に位置し且つ前記前端部に向けて拡開するインナーとを有し、
前記光反射通路は、前記アウターと前記インナーによって構成され、
前記第２の反射部の前記拡散面が前記インナーの内面で構成されている、請求項２〜７のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項８】
前記光反射通路を形成する内側面及び外側面と、前記第１の反射面と、前記第２の反射面の少なくとも一つの面が光を散乱させる機能を有している、請求項１に記載の照明器具。
【請求項９】
前記第２の反射面がドーム状の湾曲した面で構成されている、請求項１又は８に記載の照明器具。
【請求項１０】
前記光源がＬＥＤである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項１１】
前記光反射通路が前記前端部に向けて拡開するアウターの内面と、該アウターの内側に位置し且つ前記前端部に向けて拡開するインナーの外面とで構成され、
前記第１の反射面が前記アウターの開放端に連結された外周縁部を有し且つ周方向に連続して延びるリング部材の内面で構成され、
前記第２の反射面が前記インナーの内面で構成され、
該インナーの内面の反射光が前記リング部材で囲まれた前記光照射口から前記観察領域に向けて照射される、請求項７に記載の照明器具。
【請求項１２】
前記アウターと前記インナーがドーム状の形状を有している、請求項１１に記載の照明器具。
【請求項１３】
前記リング部材の内面が前方に向けて凸に湾曲した面で構成されている、請求項１２に記載の照明器具。
【請求項１４】
光源を備えた撮像装置に脱着自在に装着可能である、請求項１又は２に記載の照明器具。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明器具が構成要素の一つに含む撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１１４８０８（Ｐ２０１３−１１４８０８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７７９５（Ｐ２０１１−２５７７９５）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]