JP7616953B2 - Photographing device and photographing method - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス等の透明体を撮影する技術に関する。 The present invention relates to a technique for photographing transparent objects such as glass.
ガラス等の透明体の位置を透明体の撮影画像を用いて測定する場合、一般的にはカメラからみて透明体の向こう側に、平行度の高い光を照射する照明装置を設置する。平行度の低い光を透明体に照射すると、図1Aに示すように透明体の内部を通ってカメラに到達する光があるせいで、コントラストの高い画像が得られないためである。 When measuring the position of a transparent object such as glass using a captured image of the transparent object, a lighting device that irradiates highly parallel light is generally placed on the other side of the transparent object as seen from the camera. This is because if light with low parallelism is irradiated onto the transparent object, some of the light will pass through the inside of the transparent object and reach the camera, as shown in Figure 1A, making it impossible to obtain a high-contrast image.
裏を返せば、平行度の高い光を透明体に照射することで、コントラストの高い画像を得ることができる。 On the other hand, by shining highly parallel light onto a transparent object, a high-contrast image can be obtained.
しかしながら、平行度の高い光を透明体に照射するためには、図1Bに示すようにコリメータレンズを用いたり、図1Cに示すように照明装置から透明体までの光路長を長くする必要があり、カメラから見て透明体の向こう側に大きな空間が必要となる。これにより、撮影装置を含む設備の設計自由度が損なわれていた。 However, in order to irradiate a transparent object with highly parallel light, it is necessary to use a collimator lens as shown in Figure 1B, or to lengthen the optical path length from the lighting device to the transparent object as shown in Figure 1C, which requires a large space on the other side of the transparent object as seen from the camera. This reduces the freedom of design of the equipment, including the imaging device.
なお、特許文献1で開示されている形状測定装置は、ウェハのエッジと測定領域の表面形状とを測定しており、ガラス等の透明体を測定対象としていない。つまり、特許文献1には、ガラス等の透明体を撮影対象とした場合にコントラストの高い画像を得ることができる撮影技術は開示されていない。 The shape measuring device disclosed in Patent Document 1 measures the edge of the wafer and the surface shape of the measurement area, and does not measure transparent objects such as glass. In other words, Patent Document 1 does not disclose any imaging technology that can obtain a high-contrast image when a transparent object such as glass is the subject of imaging.
本発明は、上記課題に鑑みて、撮像部から見て透明体の向こう側の必要空間が小さくて済み且つコントラストの高い画像を得ることができる撮影技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a photography technique that requires less space on the other side of a transparent body as viewed from the imaging unit and can obtain high-contrast images.
本発明の第1局面に係る撮影装置は、照明装置と、前記照明装置から照射された光を反射するハーフミラーと、平面ミラーと、前記ハーフミラーで反射し、前記平面ミラー又は透明体でさらに反射した後、前記ハーフミラーを通過した光を集光するテレセントリックレンズと、前記テレセントリックレンズにより集光された光を受光する撮像部と、を備え、前記ハーフミラーの反射面と仮想基準平面とのなす狭角は略45度であり、前記テレセントリックレンズの光軸と前記仮想基準平面とは略垂直であり、前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記平面ミラーの反射面が前記仮想基準平面に対して傾く構成(第1の構成)である。 The imaging device according to the first aspect of the present invention includes an illumination device, a half mirror that reflects light irradiated from the illumination device, a plane mirror, a telecentric lens that collects light that is reflected by the half mirror, further reflected by the plane mirror or a transparent body, and then passes through the half mirror, and an imaging unit that receives the light collected by the telecentric lens, in which the narrow angle between the reflection surface of the half mirror and a virtual reference plane is approximately 45 degrees, the optical axis of the telecentric lens and the virtual reference plane are approximately perpendicular, and the reflection surface of the plane mirror is inclined with respect to the virtual reference plane so that the shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in the direction perpendicular to the virtual reference plane (first configuration).
上記第1の構成の撮影装置において、前記平面ミラーの反射面と前記仮想基準平面とのなす狭角は0.5度以上1.5度以下である構成(第2の構成)であってもよい。 In the imaging device of the first configuration described above, the narrow angle between the reflecting surface of the plane mirror and the virtual reference plane may be 0.5 degrees or more and 1.5 degrees or less (second configuration).
本発明の第2局面に係る撮影装置は、仮想基準平面と平行な光を照射する照明装置と、前記照明装置から照射された光を反射するハーフミラーと、平面ミラーと、前記ハーフミラーで反射し、前記平面ミラー又は透明体でさらに反射した後、前記ハーフミラーを通過した光を集光するテレセントリックレンズと、前記テレセントリックレンズにより集光された光を受光する撮像部と、を備え、前記平面ミラーの反射面は前記仮想基準平面と平行であり、前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記ハーフミラーの反射面が前記仮想基準平面とのなす狭角が45度の方向に対して傾き、前記テレセントリックレンズの光軸が前記仮想基準平面の垂線方向に対して傾く構成(第3の構成)である。 The imaging device according to the second aspect of the present invention includes an illumination device that irradiates light parallel to a virtual reference plane, a half mirror that reflects the light irradiated from the illumination device, a plane mirror, a telecentric lens that collects the light that is reflected by the half mirror and further reflected by the plane mirror or a transparent body and then passes through the half mirror, and an imaging unit that receives the light collected by the telecentric lens, in which the reflective surface of the plane mirror is parallel to the virtual reference plane, the reflective surface of the half mirror is inclined with respect to a narrow angle of 45 degrees with the virtual reference plane so that the shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in the direction perpendicular to the virtual reference plane (third configuration).
上記第3の構成の撮影装置において、前記ハーフミラーの反射面と前記仮想基準平面とのなす狭角は43.5度以上44.5度以下であり、前記テレセントリックレンズの光軸は前記仮想基準平面の垂線方向に対して0.5度以上1.5度以下傾く構成(第4の構成)であってもよい。 In the imaging device of the third configuration, the narrow angle between the reflecting surface of the half mirror and the virtual reference plane may be 43.5 degrees or more and 44.5 degrees or less, and the optical axis of the telecentric lens may be inclined by 0.5 degrees or more and 1.5 degrees or less with respect to the perpendicular direction of the virtual reference plane (fourth configuration).
上記第1~第4いずれかの構成の撮影装置において、前記平面ミラーと前記透明体との間の距離は、前記テレセントリックレンズと前記透明体との距離より短い構成(第5の構成)であってもよい。 In the imaging device of any of the first to fourth configurations described above, the distance between the plane mirror and the transparent body may be shorter than the distance between the telecentric lens and the transparent body (fifth configuration).
本発明の第3局面に係る撮影方法は、照明装置から照射された光をハーフミラーで反射し、平面ミラー又は透明体でさらに反射した後、前記ハーフミラーを通過した光をテレセントリックレンズで集光する集光工程と、前記テレセントリックレンズにより集光された光を撮像部で受光する受光工程と、を備え、前記ハーフミラーの反射面と仮想基準平面とのなす狭角は略45度であり、前記テレセントリックレンズの光軸と前記仮想基準平面とは略垂直であり、前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記平面ミラーの反射面が前記仮想基準平面に対して傾く構成(第6の構成)である。 The imaging method according to the third aspect of the present invention includes a light collecting step of reflecting light irradiated from an illumination device by a half mirror, further reflecting the light by a plane mirror or a transparent body, and collecting the light that has passed through the half mirror by a telecentric lens, and a light receiving step of receiving the light collected by the telecentric lens by an imaging unit, in which the narrow angle between the reflecting surface of the half mirror and a virtual reference plane is approximately 45 degrees, the optical axis of the telecentric lens and the virtual reference plane are approximately perpendicular, and the reflecting surface of the plane mirror is inclined with respect to the virtual reference plane so that the shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in the direction perpendicular to the virtual reference plane (sixth configuration).
本発明の第4局面に係る撮影方法は、照明装置から照射された仮想基準平面と平行な光をハーフミラーで反射し、平面ミラー又は透明体でさらに反射した後、前記ハーフミラーを通過した光をテレセントリックレンズで集光する集光工程と、前記テレセントリックレンズにより集光された光を撮像部で受光する受光工程と、を備え、前記平面ミラーの反射面は前記仮想基準平面と平行であり、前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記ハーフミラーの反射面が仮想基準平面とのなす狭角が45度の方向に対して傾き、前記テレセントリックレンズの光軸が前記仮想基準平面の垂線方向に対して傾く構成(第7の構成)である。 The imaging method according to the fourth aspect of the present invention includes a light collecting step of reflecting light parallel to a virtual reference plane irradiated from an illumination device by a half mirror, further reflecting the light by a plane mirror or a transparent body, and collecting the light that has passed through the half mirror by a telecentric lens, and a light receiving step of receiving the light collected by the telecentric lens by an imaging unit, in which the reflecting surface of the plane mirror is parallel to the virtual reference plane, the reflecting surface of the half mirror is inclined with respect to a direction in which the narrow angle it forms with the virtual reference plane is 45 degrees, and the optical axis of the telecentric lens is inclined with respect to the perpendicular direction to the virtual reference plane so that the shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in the perpendicular direction to the virtual reference plane (seventh configuration).
本発明によると、撮像部から見て透明体の向こう側の必要空間が小さくて済み且つコントラストの高い画像を得ることができる。 According to the present invention, the required space on the other side of the transparent body as seen from the imaging unit is small, and a high-contrast image can be obtained.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 An exemplary embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図2は、第1実施形態に係る撮影装置の概略構成例を示す図である。第1実施形態に係る撮影装置11は、照明装置1と、ハーフミラー2と、平面ミラー3と、テレセントリックレンズ4と、撮像部5と、を備える。
First Embodiment
2 is a diagram showing a schematic configuration example of the imaging device according to the first embodiment. The imaging device 11 according to the first embodiment includes an illumination device 1, a half mirror 2, a plane mirror 3, a telecentric lens 4, and an imaging unit 5.
第1実施形態に係る撮影装置11は、ガラス等の透明体6を撮影する。 The imaging device 11 according to the first embodiment captures an image of a transparent body 6 such as glass.
仮想基準平面7は、X軸方向及びY軸方向に沿って広がる平面である。仮想基準平面7の垂線はZ軸方向に平行である。Z軸方向の負の向きは例えば鉛直方向にしてもよいが、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向はこの例示に限定されない。 The virtual reference plane 7 is a plane extending along the X-axis direction and the Y-axis direction. The perpendicular line of the virtual reference plane 7 is parallel to the Z-axis direction. The negative direction of the Z-axis direction may be, for example, the vertical direction, but the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are not limited to this example.
Z軸方向において、撮像部5、テレセントリックレンズ4、ハーフミラー2、及び平面ミラー3が順に配置される。透明体6は、搬送装置(不図示)によって、ハーフミラー2と平面ミラー3との間の位置に搬送される。照明装置1及びハーフミラー2はX軸方向に並ぶ。 The imaging unit 5, telecentric lens 4, half mirror 2, and plane mirror 3 are arranged in this order in the Z-axis direction. The transparent body 6 is transported to a position between the half mirror 2 and the plane mirror 3 by a transport device (not shown). The illumination device 1 and the half mirror 2 are aligned in the X-axis direction.
照明装置1は、複数の光源1Aと、拡散板1Bと、を備える。光源1Aとしては、例えばLED(Light Emitting Diode)を用いることができる。 The lighting device 1 includes a plurality of light sources 1A and a diffusion plate 1B. The light sources 1A may be, for example, LEDs (Light Emitting Diodes).
照明装置1から照射される光は、概ね仮想基準平面7と平行な光であるが、拡散板1Bによって拡散しているので、厳密な平行光ではない。なお、照明装置1から照射される光が厳密な平行光である場合は撮像部5に光が届かないため、照明装置1から照射される光は、平行度の低い光にする必要がある。 The light emitted from the lighting device 1 is generally parallel to the virtual reference plane 7, but is not strictly parallel because it is diffused by the diffusion plate 1B. Note that if the light emitted from the lighting device 1 were strictly parallel, it would not reach the imaging unit 5, so the light emitted from the lighting device 1 needs to be low-parallel light.
ハーフミラー2は、照明装置1から照射された光を反射する。 The half mirror 2 reflects the light emitted from the lighting device 1.
テレセントリックレンズ4は、ハーフミラー2で反射し、平面ミラー3又は透明体6でさらに反射した後、ハーフミラー2を通過した光を集光する。テレセントリックレンズ4は、テレセントリックレンズ4の光軸に平行な光のみを撮像部5に導く。 The telecentric lens 4 focuses the light that is reflected by the half mirror 2, further reflected by the plane mirror 3 or the transparent body 6, and then passes through the half mirror 2. The telecentric lens 4 guides only the light that is parallel to the optical axis of the telecentric lens 4 to the imaging unit 5.
撮像部5は、テレセントリックレンズ4により集光された光を受光する。撮像部5としては、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等を用いることができる。 The imaging unit 5 receives the light focused by the telecentric lens 4. As the imaging unit 5, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, etc. can be used.
ハーフミラー2の反射面と仮想基準平面7とのなす狭角βは略45度である。略45度とは、設計値としては45度であるが、45±1度程度までは許容されることを意味する。 The narrow angle β between the reflecting surface of the half mirror 2 and the virtual reference plane 7 is approximately 45 degrees. Approximately 45 degrees means that the design value is 45 degrees, but a range of 45±1 degrees is acceptable.
テレセントリックレンズ4の光軸と仮想基準平面7とは略垂直である。略垂直とは、設計値としては90度であるが、90±1度程度までは許容されることを意味する。 The optical axis of the telecentric lens 4 and the virtual reference plane 7 are approximately perpendicular. "Approximately perpendicular" means that the design value is 90 degrees, but a deviation of approximately 90±1 degrees is acceptable.
ここで、図3に示す比較例に係る撮影装置11’について説明する。図3に示す比較例に係る撮影装置11’は、第1実施形態に係る撮影装置11と同様にハーフミラー2を用いることで撮像部5から見て透明体6の向こう側の必要空間を小さくしている。図3に示す比較例に係る撮影装置11’は、照明装置1’から照射される光が平行光であり且つテレセントリックレンズ4の光軸が平面ミラー3に対して垂直であるように設計されている点で第1実施形態に係る撮影装置11と異なる。しかしながら、図3に示す比較例に係る撮影装置11’では、各部品の配置の誤差により、テレセントリックレンズ4の光軸が平面ミラー3に対して垂直になっていない場合や照明装置1’から照射される平行光の平行度が低い場合、ハーフミラー2で反射して平面ミラー3へ向かう光が透明体6から離れながら平面ミラー3へ向かうと、透明体6の影が撮影されてしまう。その結果、透明体6の撮影画像は図4に示すようになる。図4に示す撮影画像の第1部分P1’は、平面ミラー3で反射した光LT1に対応する部分である。図4に示す撮影画像の第2部分P2’は、透明体6のエッジ部で反射した光LT2に対応する部分である。図4に示す撮影画像の第3部分P3’は、透明体6の仮想基準平面7に平行な面で反射した光LT3に対応する部分である。図4に示す撮影画像の第4部分P4’は、平面ミラー3に映っている透明体6の影SD1に対応する部分である。第4部分P4’と第2部分P2’との境界が、透明体6の外形である。しかしながら、第4部分P4’が透明体6の影に対応する部分であるため、第4部分P4’と第2部分P2’とのコントラストは低い。第4部分P4’と第2部分P2’とのコントラストは低いが低いと、第4部分P4’と第2部分P2’との境界が不明瞭となり、透明体6の外形が不明瞭となる。つまり、透明体6の外形が明瞭となるコントラストの高い画像を得るためには、透明体6の影が撮影画像に映らないようにする必要がある。そこで、透明体6の影が撮影画像に映らないようにするために、第1実施形態に係る撮影装置11では、撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影が透明体6によって隠れるように、つまり、ハーフミラー2で反射して透明体6から近づきながら平面ミラー3へ向かう光が平面ミラー3で反射してテレセントリックレンズ4の光軸に平行になるように、平面ミラー3の反射面が仮想基準平面7に対して傾く。撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影が透明体6によって隠れるようにしているため、平面ミラー3で反射した光に対応する部分と透明体6のエッジ部で反射した光に対応する部分との境界においてコントラストが高く、平面ミラー3で反射した光に対応する部分と透明体6のエッジ部で反射した光に対応する部分との境界が明瞭であり、透明体6の外形が明瞭となる画像を得ることができる。そして、上述した通り、ハーフミラー2の反射面と仮想基準平面7とのなす狭角βの誤差、及びテレセントリックレンズ4の光軸と仮想基準平面7とのなく角度の誤差が許容される。これにより、ハーフミラー2等の位置調整機構を廃止又は簡略化できるので、低コスト化を図ることができる。また、誤差が許容されることにより、第1実施形態に係る撮影装置11を組み立てる際の手間、第1実施形態に係る撮影装置11をメンテナンスする際の手間を軽減することができる。 Here, the photographing device 11' according to the comparative example shown in FIG. 3 will be described. The photographing device 11' according to the comparative example shown in FIG. 3 uses a half mirror 2 in the same way as the photographing device 11 according to the first embodiment to reduce the required space behind the transparent body 6 as seen from the imaging unit 5. The photographing device 11' according to the comparative example shown in FIG. 3 differs from the photographing device 11 according to the first embodiment in that the light irradiated from the lighting device 1' is parallel light and the optical axis of the telecentric lens 4 is designed to be perpendicular to the plane mirror 3. However, in the photographing device 11' according to the comparative example shown in FIG. 3, if the optical axis of the telecentric lens 4 is not perpendicular to the plane mirror 3 due to an error in the arrangement of each component, or if the parallelism of the parallel light irradiated from the lighting device 1' is low, when the light reflected by the half mirror 2 toward the plane mirror 3 moves away from the transparent body 6 toward the plane mirror 3, the shadow of the transparent body 6 is photographed. As a result, the photographed image of the transparent body 6 is as shown in FIG. 4. The first portion P1' of the photographed image shown in FIG. 4 corresponds to the light LT1 reflected by the plane mirror 3. The second portion P2' of the captured image shown in FIG. 4 corresponds to the light LT2 reflected at the edge of the transparent body 6. The third portion P3' of the captured image shown in FIG. 4 corresponds to the light LT3 reflected at a surface parallel to the virtual reference plane 7 of the transparent body 6. The fourth portion P4' of the captured image shown in FIG. 4 corresponds to the shadow SD1 of the transparent body 6 reflected on the plane mirror 3. The boundary between the fourth portion P4' and the second portion P2' is the outer shape of the transparent body 6. However, since the fourth portion P4' corresponds to the shadow of the transparent body 6, the contrast between the fourth portion P4' and the second portion P2' is low. If the contrast between the fourth portion P4' and the second portion P2' is low, the boundary between the fourth portion P4' and the second portion P2' becomes unclear, and the outer shape of the transparent body 6 becomes unclear. In other words, in order to obtain a high-contrast image in which the outer shape of the transparent body 6 is clear, it is necessary to prevent the shadow of the transparent body 6 from being reflected in the captured image. In order to prevent the shadow of the transparent body 6 from appearing in the captured image, in the imaging device 11 according to the first embodiment, the reflection surface of the plane mirror 3 is inclined with respect to the virtual reference plane 7 so that the shadow of the transparent body 6 is hidden by the transparent body 6 when the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the direction perpendicular to the virtual reference plane 7, that is, so that the light reflected by the half mirror 2 and approaching the plane mirror 3 from the transparent body 6 is reflected by the plane mirror 3 and becomes parallel to the optical axis of the telecentric lens 4. Since the shadow of the transparent body 6 is hidden by the transparent body 6 when the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the direction perpendicular to the virtual reference plane 7, the contrast is high at the boundary between the part corresponding to the light reflected by the plane mirror 3 and the part corresponding to the light reflected by the edge part of the transparent body 6, and the boundary between the part corresponding to the light reflected by the plane mirror 3 and the part corresponding to the light reflected by the edge part of the transparent body 6 is clear, and an image in which the outer shape of the transparent body 6 is clear can be obtained. As described above, an error in the narrow angle β between the reflecting surface of the half mirror 2 and the virtual reference plane 7, and an error in the narrow angle between the optical axis of the telecentric lens 4 and the virtual reference plane 7 are allowed. This makes it possible to eliminate or simplify the position adjustment mechanism for the half mirror 2, etc., thereby reducing costs. Furthermore, by allowing the error, it is possible to reduce the effort required to assemble the imaging device 11 according to the first embodiment and the effort required to maintain the imaging device 11 according to the first embodiment.
撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影SD1が透明体6によって隠れるので、透明体6の撮影画像は図5に示すようになる。 When the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the direction perpendicular to the virtual reference plane 7, the shadow SD1 of the transparent body 6 is hidden by the transparent body 6, so the captured image of the transparent body 6 becomes as shown in Figure 5.
図5に示す撮影画像の第1部分P1は、平面ミラー3で反射した光LT1に対応する部分である。図5に示す撮影画像の第2部分P2は、透明体6のエッジ部で反射した光LT2に対応する部分である。図5に示す撮影画像の第3部分P3は、透明体6の仮想基準平面7に平行な面で反射した光LT3に対応する部分である。撮影画像の第1部分P1と第2部分P2との境界が、透明体6の外形である。 The first portion P1 of the captured image shown in FIG. 5 corresponds to the light LT1 reflected by the plane mirror 3. The second portion P2 of the captured image shown in FIG. 5 corresponds to the light LT2 reflected by the edge of the transparent body 6. The third portion P3 of the captured image shown in FIG. 5 corresponds to the light LT3 reflected by a surface parallel to the virtual reference plane 7 of the transparent body 6. The boundary between the first portion P1 and the second portion P2 of the captured image is the outline of the transparent body 6.
第1実施形態に係る撮影装置11は、図1A~図1Cに示す撮影装置とは異なり、平行度の高い光を透明体6に照射しなくてよいため、撮像部5から見て透明体6の向こう側に大きな空間を必要としない。これにより、撮影装置を含む設備の設計自由度が高くなる。 Unlike the imaging devices shown in Figures 1A to 1C, the imaging device 11 according to the first embodiment does not need to irradiate the transparent body 6 with highly parallel light, and therefore does not need a large space on the other side of the transparent body 6 as seen from the imaging unit 5. This allows for greater freedom in designing the equipment including the imaging device.
平面ミラー3の反射面と仮想基準平面7とのなす狭角αは0.5度以上1.5度以下であることが望ましい。平面ミラー3の反射面と仮想基準平面7とのなす狭角αを0.5度以上1.5度以下にすることで、撮像部5から見て透明体6の向こう側の空間占有を抑制して第1実施形態に係る撮影装置11の大型化を抑えることができる。なお、平面ミラー3は、X軸方向において透明体6から離れるほどZ軸方向においても透明体6から離れるように傾いている。平面ミラー3をX軸方向において透明体6から離れるほどZ軸方向においても透明体6から離れるように傾けることで、撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影を透明体6によって隠すことができる。したがって、図5に示す撮影画像を得ることができる。逆に、平面ミラー3をX軸方向において透明体6から離れるほどZ軸方向において透明体6に近づくように傾けた場合には、撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影が透明体6からはみ出てしまい、図5に示す撮影画像を得ることができず、図4に示す撮影画像と同じような撮影画像しか得ることができない。 It is desirable that the narrow angle α between the reflecting surface of the plane mirror 3 and the virtual reference plane 7 is 0.5 degrees or more and 1.5 degrees or less. By setting the narrow angle α between the reflecting surface of the plane mirror 3 and the virtual reference plane 7 to 0.5 degrees or more and 1.5 degrees or less, the space occupation on the other side of the transparent body 6 as seen from the imaging unit 5 can be suppressed, and the size of the imaging device 11 according to the first embodiment can be suppressed. In addition, the plane mirror 3 is tilted so that it is further away from the transparent body 6 in the Z axis direction as it is further away from the transparent body 6 in the X axis direction. By tilting the plane mirror 3 so that it is further away from the transparent body 6 in the Z axis direction as it is further away from the transparent body 6 in the X axis direction, the shadow of the transparent body 6 can be hidden by the transparent body 6 when the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the perpendicular direction of the virtual reference plane 7. Therefore, the captured image shown in FIG. 5 can be obtained. Conversely, if the plane mirror 3 is tilted so that the farther it is from the transparent body 6 in the X-axis direction, the closer it is to the transparent body 6 in the Z-axis direction. When the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the direction perpendicular to the virtual reference plane 7, the shadow of the transparent body 6 will extend beyond the transparent body 6, and the captured image shown in FIG. 5 cannot be obtained, and only the captured image similar to the captured image shown in FIG. 4 can be obtained.
また、平面ミラー3と透明体6との間の距離L1は、テレセントリックレンズ4と透明体6との距離L2より短いことが望ましい。これにより、撮影装置を含む設備の設計自由度をより一層高くすることができる。 Furthermore, it is desirable that the distance L1 between the plane mirror 3 and the transparent body 6 is shorter than the distance L2 between the telecentric lens 4 and the transparent body 6. This allows for even greater freedom in designing the equipment, including the imaging device.
図6は、第1実施形態に係る撮影装置11を用いた撮影の手順を示すフローチャートである。 Figure 6 is a flowchart showing the procedure for photographing using the photographing device 11 according to the first embodiment.
まず初めに、搬送装置(不図示)が透明体6をハーフミラー2と平面ミラー3との間の位置に搬送する(ステップS10)。 First, a conveying device (not shown) conveys the transparent body 6 to a position between the half mirror 2 and the plane mirror 3 (step S10).
次に、照明装置1が光を照射する(ステップS20)。なお、ステップS10よりも前にステップS20の処理を開始してもよい。 Next, the lighting device 1 emits light (step S20). Note that the process of step S20 may be started before step S10.
ステップS20に続くステップS30において、テレセントリックレンズ4が光を集光する。そして、撮像部5がテレセントリックレンズ4により集光された光を受光する(ステップS40)。ステップS40の処理が完了すると、撮影が終了する。 In step S30 following step S20, the telecentric lens 4 collects the light. Then, the imaging unit 5 receives the light collected by the telecentric lens 4 (step S40). When the processing of step S40 is completed, the image capture ends.
<第2実施形態>
図7は、第2実施形態に係る撮影装置の概略構成例を示す図である。第2実施形態に係る撮影装置12において第1実施形態に係る撮影装置11と同様の部分については適宜説明を省略し、第2実施形態に係る撮影装置12において第1実施形態に係る撮影装置11と異なる部分について以下に説明する。
Second Embodiment
7 is a diagram showing a schematic configuration example of an imaging device according to the second embodiment. Descriptions of the same parts of the imaging device 12 according to the second embodiment as those of the imaging device 11 according to the first embodiment will be omitted as appropriate, and the following will describe the parts of the imaging device 12 according to the second embodiment that are different from the imaging device 11 according to the first embodiment.
照明装置1は、複数の光源1Aと、コリメータレンズ1Cと、を備える。照明装置1から照射される光は、仮想基準平面7と平行な光である。 The lighting device 1 includes multiple light sources 1A and a collimator lens 1C. The light emitted from the lighting device 1 is parallel to the virtual reference plane 7.
平面ミラー3の反射面は仮想基準平面7と平行である。 The reflecting surface of the plane mirror 3 is parallel to the virtual reference plane 7.
撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影が透明体6によって隠れるように、ハーフミラー2の反射面が仮想基準平面7とのなす狭角が45度の方向に対して傾き、テレセントリックレンズ4の光軸が仮想基準平面7の垂線方向に対して傾く。撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影が透明体6によって隠れるようにしているため、コントラストの高い画像を得ることができる。 The reflective surface of the half mirror 2 is tilted in a direction such that the narrow angle it forms with the virtual reference plane 7 is 45 degrees, and the optical axis of the telecentric lens 4 is tilted in a direction perpendicular to the virtual reference plane 7, so that the shadow of the transparent body 6 is hidden by the transparent body 6 when the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the direction perpendicular to the virtual reference plane 7. Since the shadow of the transparent body 6 is hidden by the transparent body 6 when the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the direction perpendicular to the virtual reference plane 7, a high-contrast image can be obtained.
第2実施形態に係る撮影装置12は、図1A~図1Cに示す撮影装置とは異なり、平行度の高い光を透明体6に照射しなくてよいため、撮像部5から見て透明体6の向こう側に大きな空間を必要としない。これにより、撮影装置を含む設備の設計自由度が高くなる。 Unlike the imaging device shown in Figures 1A to 1C, the imaging device 12 according to the second embodiment does not need to irradiate the transparent body 6 with highly parallel light, and therefore does not need a large space on the other side of the transparent body 6 as seen from the imaging unit 5. This allows for greater freedom in designing the equipment including the imaging device.
ハーフミラー2の反射面と仮想基準平面7とのなす狭角βは43.5度以上44.5度以下であり、テレセントリックレンズ4の光軸AXは仮想基準平面7の垂線方向に対して0.5度以上1.5度以下傾く、すなわちテレセントリックレンズ4の光軸AXと仮想基準平面7の垂線方向とのなす狭角γは0.5度以上1.5度以下であることが望ましい。これにより、撮像部5から見て透明体6の向こう側の空間占有を抑制することで第2実施形態に係る撮影装置12の大型化を抑えつつ、撮像部5から仮想基準平面7の垂線方向で平面ミラー3及び透明体6を見たときに透明体6の影が透明体6によって隠れるようにすることができる。 The narrow angle β between the reflecting surface of the half mirror 2 and the virtual reference plane 7 is 43.5 degrees or more and 44.5 degrees or less, and the optical axis AX of the telecentric lens 4 is inclined by 0.5 degrees or more and 1.5 degrees or less with respect to the perpendicular direction of the virtual reference plane 7, that is, it is desirable that the narrow angle γ between the optical axis AX of the telecentric lens 4 and the perpendicular direction of the virtual reference plane 7 is 0.5 degrees or more and 1.5 degrees or less. This makes it possible to suppress the size of the imaging device 12 according to the second embodiment by suppressing the occupation of space on the other side of the transparent body 6 as viewed from the imaging unit 5, while making it possible to hide the shadow of the transparent body 6 when the plane mirror 3 and the transparent body 6 are viewed from the imaging unit 5 in the perpendicular direction of the virtual reference plane 7.
<適用例>
第1実施形態に係る撮影装置11及び第2実施形態に係る撮影装置12は、例えば透明体6の位置を測定する位置測定装置に適用することができる。図8は、位置測定装置の概略構成例を示す図である。
<Application Examples>
The imaging device 11 according to the first embodiment and the imaging device 12 according to the second embodiment can be applied to, for example, a position measuring device that measures the position of a transparent body 6. Fig. 8 is a diagram showing an example of the schematic configuration of the position measuring device.
位置測定装置13は、第1実施形態に係る撮影装置11と、画像処理部14と、を備える。画像処理部14は、第1実施形態に係る撮影装置11から出力される撮影画像のデータを画像処理して、撮影画像における透明体6の外形を示す座標を検出し、その検出結果に基づいて透明体6の位置を測定する。 The position measuring device 13 includes the imaging device 11 according to the first embodiment and an image processing unit 14. The image processing unit 14 processes the captured image data output from the imaging device 11 according to the first embodiment to detect coordinates indicating the outline of the transparent body 6 in the captured image, and measures the position of the transparent body 6 based on the detection result.
なお、位置測定装置13では第1実施形態に係る撮影装置11を用いたが、第1実施形態に係る撮影装置11の代わりに第2実施形態に係る撮影装置12を用いてもよい。 Note that, although the imaging device 11 according to the first embodiment is used in the position measurement device 13, the imaging device 12 according to the second embodiment may be used instead of the imaging device 11 according to the first embodiment.
<留意点>
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Points to note>
The above-described embodiments should be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the technical scope of the present invention is indicated by the claims, not by the description of the above-described embodiments, and should be understood to include all modifications that fall within the meaning and scope of the claims.
1 照明装置
1A 光源
1B 拡散板
1C コリメータレンズ
2 ハーフミラー
3 平面ミラー
4 テレセントリックレンズ
5 撮像部
6 透明体
7 仮想基準平面
11 第1実施形態に係る撮影装置
12 第2実施形態に係る撮影装置
13 位置測定装置
14 画像処理部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Illumination device 1A Light source 1B Diffuser 1C Collimator lens 2 Half mirror 3 Plane mirror 4 Telecentric lens 5 Imaging section 6 Transparent body 7 Virtual reference plane 11 Imaging device according to first embodiment 12 Imaging device according to second embodiment 13 Position measuring device 14 Image processing section
Claims (7)
前記照明装置から照射された光を反射するハーフミラーと、
平面ミラーと、
前記ハーフミラーで反射し、前記平面ミラー又は透明体でさらに反射した後、前記ハーフミラーを通過した光を集光するテレセントリックレンズと、
前記テレセントリックレンズにより集光された光を受光する撮像部と、
を備え、
前記ハーフミラーの反射面と仮想基準平面とのなす狭角は略45度であり、前記テレセントリックレンズの光軸と前記仮想基準平面とは略垂直であり、
前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記平面ミラーの反射面が前記仮想基準平面に対して傾く、撮影装置。 A lighting device;
a half mirror that reflects light emitted from the lighting device;
A plane mirror;
a telecentric lens that collects light that is reflected by the half mirror, further reflected by the plane mirror or the transparent body, and then passes through the half mirror;
an imaging unit that receives light collected by the telecentric lens;
Equipped with
a narrow angle between a reflecting surface of the half mirror and a virtual reference plane is approximately 45 degrees, and an optical axis of the telecentric lens is approximately perpendicular to the virtual reference plane;
An imaging device in which the reflective surface of the plane mirror is inclined with respect to the virtual reference plane so that the shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in a direction perpendicular to the virtual reference plane.
前記照明装置から照射された光を反射するハーフミラーと、
平面ミラーと、
前記ハーフミラーで反射し、前記平面ミラー又は透明体でさらに反射した後、前記ハーフミラーを通過した光を集光するテレセントリックレンズと、
前記テレセントリックレンズにより集光された光を受光する撮像部と、
を備え、
前記平面ミラーの反射面は前記仮想基準平面と平行であり、
前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記ハーフミラーの反射面が前記仮想基準平面とのなす狭角が45度の方向に対して傾き、前記テレセントリックレンズの光軸が前記仮想基準平面の垂線方向に対して傾く、撮影装置。 An illumination device that irradiates light parallel to a virtual reference plane;
a half mirror that reflects light emitted from the lighting device;
A plane mirror;
a telecentric lens that collects light that is reflected by the half mirror, further reflected by the plane mirror or the transparent body, and then passes through the half mirror;
an imaging unit that receives light collected by the telecentric lens;
Equipped with
a reflecting surface of the plane mirror is parallel to the virtual reference plane;
an imaging device in which the reflective surface of the half mirror is inclined with respect to a narrow angle of 45 degrees with respect to the virtual reference plane, and the optical axis of the telecentric lens is inclined with respect to the perpendicular direction to the virtual reference plane, so that the shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in the perpendicular direction to the virtual reference plane.
前記テレセントリックレンズにより集光された光を撮像部で受光する受光工程と、
を備え、
前記ハーフミラーの反射面と仮想基準平面とのなす狭角は略45度であり、前記テレセントリックレンズの光軸と前記仮想基準平面とは略垂直であり、
前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記平面ミラーの反射面が前記仮想基準平面に対して傾く、撮影方法。 a focusing step of reflecting light emitted from an illumination device by a half mirror, further reflecting the light by a plane mirror or a transparent body, and then focusing the light that has passed through the half mirror by a telecentric lens;
a light receiving step of receiving the light collected by the telecentric lens with an imaging unit;
Equipped with
a narrow angle between a reflecting surface of the half mirror and a virtual reference plane is approximately 45 degrees, and an optical axis of the telecentric lens is approximately perpendicular to the virtual reference plane;
A photographing method in which a reflective surface of the plane mirror is tilted with respect to the virtual reference plane so that a shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in a direction perpendicular to the virtual reference plane.
前記テレセントリックレンズにより集光された光を撮像部で受光する受光工程と、
を備え、
前記平面ミラーの反射面は前記仮想基準平面と平行であり、
前記撮像部から前記仮想基準平面の垂線方向で前記平面ミラー及び前記透明体を見たときに前記透明体の影が前記透明体によって隠れるように、前記ハーフミラーの反射面が仮想基準平面とのなす狭角が45度の方向に対して傾き、前記テレセントリックレンズの光軸が前記仮想基準平面の垂線方向に対して傾く、撮影方法。 a focusing step of reflecting light parallel to a virtual reference plane emitted from an illumination device by a half mirror, further reflecting the light by a plane mirror or a transparent body, and then focusing the light that has passed through the half mirror by a telecentric lens;
a light receiving step of receiving the light collected by the telecentric lens with an imaging unit;
Equipped with
a reflecting surface of the plane mirror is parallel to the virtual reference plane;
a reflective surface of the half mirror is tilted in a direction such that a narrow angle between the half mirror and a virtual reference plane is 45 degrees, and an optical axis of the telecentric lens is tilted in a direction perpendicular to the virtual reference plane, so that a shadow of the transparent body is hidden by the transparent body when the plane mirror and the transparent body are viewed from the imaging unit in a direction perpendicular to the virtual reference plane.
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