JPH0962831A - 撮像装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属缶などに記された文字記号をテレビカメ
ラで読取検査する場合、多種多様な缶底形状であって
も、均一な照明が得られる照明装置を提供する。 【解決手段】 照明装置の環状光源の被照射体側に釣り
鐘状透過型拡散板を設け、さらに環状光源の反対側に
は、反射型拡散板を設けピンホールレンズと組み合わせ
る。更に被照射体側にフィルターを着脱交換可能にす
る。 【効果】 環状光源の光を、釣り鐘状透過型拡散板と反
射型拡散板により、均一な散乱光を得て金属缶缶底部等
の被照射体に照射することにより、照明むらの無い、明
瞭な映像をテレビカメラに入力することができる。さら
に被照射体の地色に応じたフィルターを使用することに
より、コントラストの明瞭な映像を入力することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビカメラなど
の撮影装置に、物体に表記された文字、記号などの映像
を入力し、合否判別する検査装置における照明装置およ
び撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】飲料用金属缶等の缶底に記された製造番
号や製造年月日等の文字記号が、正しく表記されている
かどうかの検査方法として、一般にテレビカメラで缶底
の文字記号を撮像し、画像処理装置によって解析処理し
良否判別している。

【０００３】上記画像処理の前提条件として、鮮明な映
像をテレビカメラ入力することが重要で、このため種々
の照明装置が提案されている。

【０００４】例えば上記図５に示す照明装置は、環状光
源２２からの光を拡散板２６により透過拡散させ、缶底
１１を照射する。拡散板２６は図のように円筒部２６ａ
と平板部２６ｂから構成され、円筒部の中心穴を通して
上方からテレビカメラ４とレンズ４ｂで、缶底１１の文
字記号を撮像する。

【０００５】また上記図５の方法に対する改良案とし
て、図７に示す照明装置が提案されている。環状源２２
からの光を拡散板２７により透過拡散させ、缶底１１を
照射する。拡散板２７は図のように円錐部２７ａと平板
部２７ｂから構成され、円錐部の中心穴を通して上方か
らテレビカメラ４とレンズ４ｂで、缶底１１の文字記号
を撮像する。図７の改良案は拡散板の形状を、図５に示
した円筒部２６ａに対し、図７の円錐２７のように改良
したことで、円錐部２７ａの内面からの拡散項を缶底１
１に反射させ均等に照射しようとするものである。

【０００６】上記従来技術の一例として特開平５−１７
７４４に開示されており、また円錐形状の拡散板を二段
に重ねた方法も特開平５−４９９７１に開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】缶飲料用金属缶等の缶
底に記された文字記号をテレビカメラで撮像し、文字記
号の良否を判別する検査装置において、良好な映像をテ
レビカメラに入力するためには、缶底を均一に照明する
ことが前提条件であるが、缶底形状は強度確保その他に
より中凸、中凹、リング状段差等々多種多様で、形状に
よっては、均一な照明を得ることが困難である。

【０００８】上記従来技術のうち、図５に示した照明装
置による映像は図６のようになり、缶底の形状によって
は暗視野１４が現れ、文字映像１３とのコンストラスト
差が少なくなり誤判別したり、暗視野１４の中に文字映
像１３が埋没してしまい判別できないという問題があっ
た。

【０００９】暗視野１４の発生原因は、レンズ４ｂの端
面暗部が缶底１１に写るためで、この改良案として図７
の照明装置が提案されており、レンズ４ｂの端面暗部の
写り込みを軽減するため、レンズ４ｂの鏡胴内部まで拡
散板２７ａの上部を挿入したものである。

【００１０】図７による映像は図８のようになり、中心
部の暗視野１４は改良されているが、缶底の形状によっ
ては、暗リング１５が現れ、文字映像１３と重なった部
分で誤判別したり、判別不能になったという問題があっ
た。

【００１１】図８の暗リング１５の発生原因は、図７の
拡散板２７の接合部分２７ｃにおいて照明光の透過が悪
くなり、リング状の影が缶底部に反映したものである。

【００１２】また飲料用金属缶、ＰＥＴボトル、薬品用
各種バイアル等は、商品イメージ上種々な彩色を施す場
合があり、彩色された地色上に表記された文字記号との
コンストラクトが不十分の場合は判別困難という問題が
あった。

【００１３】本発明の目的は、上記課題を解決するため
になされたものであり、上記従来技術では達成できなか
った、部分的な暗視野の発生を極力少なくし、金属缶等
の多用な缶底形状に対しても均一な照度を与え、かつ、
彩色された地色上に表記された文字記号であっても、画
像処理しやすい鮮明な映像を得る照明装置及び撮像装
置、撮像方法、自動判定法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、照明装置の環状光源の内部に釣り鐘状の
半透明拡散板を設けこの拡散板の上部はなめらかな円弧
とし、かつ、中心部にはテレビカメラの視野を妨げない
程度の中心穴を設け、また、この拡散板の中心断面形状
は、釣り鐘状のスカート部分を、環状光源の中心付近か
ら適度な半径を持って、なめらかに接する平板状に成形
し、被照射体側に対向する構造とした。

【００１５】上記環状光源の後ろ側、すなわち、テレビ
カメラのレンズ前方に反射型拡散板を設け、この反射型
拡散板の中心部には、レンズの視野を妨げない極力小さ
な穴を設ける。

【００１６】また、テレビカメラのレンズは対物レンズ
の直径が、極力小さいピンホールレンズとした。

【００１７】また別の手段として、環状光源の被照射体
側には、平板状半透明拡散板を設け、この平板状半透明
拡散板の中心部にはピンホールレンズの視野を妨げない
極力小さな穴を設ける。

【００１８】さらに上記拡散板の外側には、各種光フィ
ルタを装着できるようにした。環状光源のリング中心と
同軸にピンホールレンズを配置し、上記平板状半透明拡
散板の中心穴を通して、被検査体を撮像するようにし
た。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の一例を図１から図３を用
いて説明する。図１は、本発明を、例えば金属缶の缶底
に記された、文字記号の検査装置に適用した場合の全体
構成例を示したもので、コンベア３上を搬送される金属
缶１の缶底１１に記された文字記号を検査するために、
上方に照明装置２を配設し、さらに照明装置２の中心穴
２４ａを通して、上方から金属缶の缶底１１を撮像でき
るように、テレビカメラ４にピンホールレンズ４ａを装
着して配設する。

【００２０】センサ５は金属缶１が照明装置２とテレビ
カメラ４のほぼ真下を通過する瞬間に検知信号を発生
し、この検知信号は画像処理装置６を介して照明電源２
ａを起動し、照明装置２を発光させ金属缶の缶底１１を
照射する。同時に上記検知信号に同期して、テレビカメ
ラ４の映像信号を画像処理装置６に入力する。画像処理
装置６では上記映像信号から所定の解析処理を行い、良
否判別し、不良品は選別機構７により排除される。

【００２１】図２は、図１に示した全体構成のうち照明
装置の中心断面を示したもので、金属缶１と照明装置２
とテレビカメラ４とピンホールレンズ４ａとは図のよう
な配置関係にある。点線矢印が光路例を示す。

【００２２】照明装置の構造は本体枠２１の中に環状光
源２２を収納し、本体枠２１の下側には釣り鐘状透過型
拡散板２３を、釣り鐘の開口部を金属缶の缶底１１に向
けて配置し、本体枠２１の上側には、反射型拡散板２４
を配置する。本体枠２１の内部側面２１Ａは反射しやす
いように白色にしてもよいが、全体の光拡散には大きな
影響を与えないため、単なる金属板による金属色であっ
てもよい。

【００２３】釣り鐘状透過型拡散板２３の開口部は、環
状光源２２の中心付近からなめらかな円弧を持って成形
し、釣り鐘状の上端部もなめらかな円弧で絞り込むよう
に成形する。

【００２４】釣り鐘状透過型拡散板２３の形状は、釣り
鐘形上部と平板および円筒との接合部分は、影が出ない
ように一体成形が望ましい。また材質は、半透明のプラ
スチック、擦りガラス、半透明の紙または布等均一に透
過拡散するものであれば良い。通常は乳白色材を用いる
が、金属缶、ボトルなど着色された地色に文字記号が表
記されている場合は、上記拡散板の色を着色半透明材と
して、フィルター効果により地色と文字記号とのコント
ラストを高め、明瞭な映像を撮像する事が出来る。

【００２５】反射型拡散板２４は、環状光源上側に配置
し、その位置は例えばディスタントピース２５の厚みを
変えることで調整できるようにする。

【００２６】また、反射型拡散板２４の中心穴２４ａ
は、ピンホールレンズ４ａの視野を妨げない範囲で極力
小さく設定する。

【００２７】上記反射型拡散板２４の反射面は、散乱光
が得られるようなアルミ粉、ガラス粉、セラミック粉等
反射効率の良い材料を塗布した梨地状の反射面であれば
良い。

【００２８】図２の照明装置で撮像した缶底の文字映像
の代表例を図３に示す。従来技術で示した図６および図
８に比べ、均一な缶底の映像が得られ、文字映像１３が
明瞭なコントラストをもって撮像される。また図２の缶
底の段差部分 １２の映像は、図３において１２ａに相
当するが、従来の照明装置では段差部分の影が、明瞭な
暗リングとして現れ、文字映像１３とかかった部分にお
いては、判別困難という問題があったが、本例によれば
缶底の、段差の影によるリング部１２ａもほとんど現れ
ず、文字端部が段差部にかかった被検体であっても、容
易に判別することができる。

【００２９】図４はボトルの文字検査に応用した一実施
例で、例えばボトル１０の表面に表記された文字記号１
６、あるいはボトルキャップ部に表記された文字記号１
７を判別する。点線矢印が光路例を示す。

【００３０】照明装置２をボトルの被照射面に対向させ
て配置し、ピンホールレンズ４ａとテレビカメラ４とを
同軸上に配置する。照明装置２には、環状光源２２を配
し、被照射体側には、平板状半透明拡散板２８を設け、
この平板状半透明拡散板の中心部には、ピンホールレン
ズ４ａの視野を妨げない極力小さな穴を設ける。装置２
の内部側面２Ａ、２Ｂは白色であっても黒色であっても
よいが、側面２Ｂについても白色で拡散板の役割をもた
せることが好ましい。

【００３１】さらに上記拡散板の外側には、各種着色フ
ィルタ２９を装着できるように、案内部２９を設けた。
ボトルの地色と印字された文字記号の色によって、コン
トラストが最も明瞭に得られるように各種色や明度等の
通過フィルタを容易に交換できるようにした。

【００３２】上記実施例は、金属缶およびボトルの文字
記号検査のための照明装置並びに撮像装置について説明
したが、金属缶とかボトルに限らず、カートンあるいは
光沢があったり、印字面が着色されていたり、照射面の
形状が凹凸等複雑で、通常の照明手段では、均一な照明
が得られない物体、あるいはコントラストが低く明瞭な
映像が得られないような物体に適用できる。尚、フィル
タの例は、図１にも適用可能である。

【００３３】本実施の形態によれば、釣り鐘状透過型拡
散板の断面形状を、環状光源の中心付近から適度な半径
とし、かつ拡散板の上端部はなめらかな円弧で丸めたた
め、拡散板は一様な明るさとなり、被照射体側を均一に
照射する。また、環状光源の後ろ側に設置した反射型拡
散板によって、中心部付近の照度を補い暗視野の発生を
抑える。

【００３４】さらに、対物レンズ径の小さいピンホール
レンズとの組み合わせによって、レンズの写り込みをな
くし、暗視野の発生を抑える。

【００３５】さらにまた、フィルターを着脱可能にした
ことにより、コントラストの明瞭な画像処理しやすい映
像を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、照明装置の環状光源の
光を、釣り鐘状透過型拡散板と反射型拡散板とピンホー
ルレンズとにより、均一な散乱光を得て金属缶缶底等の
被照射体に照射することにより、照明むらの無い、明瞭
な映像をテレビカメラに入力することができる。

【００３７】例えば、上記照明装置および撮像装置を、
金属缶とかボトルの文字記号検査装置に応用することに
よって、缶底の形状が中凹、中凸等多用多種の形状であ
っても、文字記号の映像を明瞭に抽出つし、確実に良否
判別することができる。

【００３８】また、印字面、文字記号が着色されていて
もコントラストの明瞭な映像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属缶文字記号検査装置の全体構成図である。

【図２】環状照明装置の中心断面図である。

【図３】環状照明装置で照射された金属缶底の映像図で
ある。

【図４】環状照明装置のその他の実施例図である。

【図５】従来技術による照明装置の例図である。

【図６】従来技術による金属缶底の映像図である。

【図７】従来技術による照明装置の例図である。

【図８】従来技術による金属缶底の映像図である。

【符号の説明】

１ 金属缶 ２ 環状照明装置 ２ａ 照明電源 ３ コンベア ４ テレビカメラ ４ａ ピンホールレンズ ５ センサ ６ 画像処理装置 ７ 選別機構 １０ ボトル １１ 缶底 １２ 缶底の段差部 １３ 文字映像 １４ 缶底の暗視野 １５ 缶底の暗視野 １６ ボトルの文字記号 １７ ボトルキャップの文字記号 ２１ 照明本体枠 ２２ 環状光源 ２３ 釣り鐘状透過型拡散板 ２４ 反射型拡散板 ２５ ディスタントピース ２６ 透過型拡散板 ２７ 透過型拡散板 ２８ 透過型拡散板 ２９ フィルター

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状光源と、 テレビカメラとレンズから成り、レンズ端部開口からの
   光を撮像する撮像手段と、 環状光源の開口に沿って設けられ、その上下面のうちの
   一方の面側に上記撮像手段が設けられ、他方の面側に撮
   像対象となる被写体が設けられている透過形光拡散板と
   より成ると共に、この透過形光拡散板は、撮像手段側で
   はその端部開口に対応した大きさの開口を持ち、被写体
   側では被写体に近づくほどに大きくなる開口を持つ釣り
   鐘状をなすものとした撮像装置。
2. 【請求項２】 環状光源と、 テレビカメラとレンズからなり、レンズ端部開口からの
   光を撮像する手段と、このレンズ端部開口が挿入または
   対向または接した開口部を持つ反射型拡散板と、 環状光源の開口に沿って設けられ、その上下面のうちの
   一方の面側に上記反射型拡散板が設けられ、他方の面側
   に撮像対象となる被写体が設けられている透過形光拡散
   板と、 より成ると共に、この透過形光拡散板は、反射型拡散板
   側ではその開口部に対応した大きさの開口を持ち、被写
   体側では被写体に近づくほどに大きくなる開口を持つ釣
   り鐘状をなすものとした撮像装置。
3. 【請求項３】 上記レンズはピンホールレンズとし、被
   写体は金属缶またはビンとした請求項１、または２に記
   載の撮像装置。
4. 【請求項４】 環状光源と、 テレビカメラとピンホールレンズからなり、このピンホ
   ールレンズが環状光源の開口を貫くように配置された撮
   像手段と、 ピンホールレンズの先端に接しまたは先端が挿入または
   対抗しかつこの先端レンズ開口に対応する開口を持つ光
   透過形拡散板と、 この光透過形拡散板と被写体側との間に設けられた着脱
   自在な光フィルタと、より成る撮像装置。
5. 【請求項５】 上記光透過形拡散板は、半透明のプラス
   チック、擦りガラス、半透明の紙（または布地）のいず
   れかを素材とした請求項１または２または４に記載の撮
   像装置。
6. 【請求項６】 上記光反射型拡散板は、散乱光が得られ
   るようなアルミ粉、ガラス粉、セラミック粉のいずれか
   を素材とした請求項２に記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 小開口部を持つ反射型拡散板と、 反射型拡散板を支持するディスタントピースと、 ディスタントピースの他方の側に設けた照明手段と、 より成ると共に、照明手段は、 環状光源と、 環状光源の開口に沿い、且つ、その上下方向に沿って設
   けられ、上側では上記反射型拡散板の小開口部に対応す
   る大きさの第一の開口を持ち、下側では端部に至る程に
   大きくなる第二の開口を持つ釣り鐘状の透過拡散板と、 より成る照明装置。
8. 【請求項８】 請求項１または２に記載の撮像装置によ
   って、被写体たる金属缶底の文字を撮像し、この撮像し
   た文字の画像解析を行い、その文字の良否を判定するよ
   うにした金属缶底文字の自動判定法。
9. 【請求項９】 請求項４に記載の撮像装置によって、被
   写体たる金属缶またはビン横側の色文字または色パター
   ンを撮像し、この撮像した色文字または色パターンの画
   像解析を行い、その色文字または色パターンの良否を判
   定するようにした金属缶またはビンの文字の自動判定
   法。
10. 【請求項１０】 ベルトコンベア上を搬送される金属缶
    またはビンを被写体とし、請求項１、または４の撮像装
    置をその被写体方向に向けて設置し、その設置位置に金
    属缶またはビンが到達したことをセンサで検知し、この
    検知に同期して上記撮像装置の環状光源を点灯して撮像
    を行わせてなるベルトコンベア上の金属缶またはビンの
    文字または文字パターンの撮像方法。