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公開番号2024146649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023059681
出願日2023-04-02
発明の名称撮像レンズ
出願人マシンビジョンライティング株式会社
代理人
主分類G01N 21/84 20060101AFI20241007BHJP(測定;試験)
要約【課題】撮像対象を撮像する際に、その撮像対象の各点に対して、照射光の形成する照射立体角と撮像レンズの形成する観察立体角との相対関係は撮像条件を精密に最適化する際には必須のパラメーターであり、観察立体角と照射立体角の大きさを表す尺度を同じにして、撮像条件の最適化設定過程を効率化する。
【解決手段】撮像レンズが撮像対象の各点に形成する観察立体角の大きさを、その平面半角、乃至は平面全角を知ることができるように、その値、若しくは、倍率や、撮像レンズと撮像対象との距離によって観察立体角が変化する場合は、その変化する係数と基準となる観察立体角の平面半角、乃至は平面全角の値を、角度の尺度で撮像レンズの適当な箇所に明示するか、前記撮像レンズの仕様書等に明示することとし、実際に形成されている観察立体角の平面半角、乃至は平面全角が簡便に計算できるようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
撮像対象から発せられる光を撮像するレンズであって、該撮像レンズが該撮像対象の各点から放射される光を捕捉する立体角範囲である観察立体角の大きさを、該観察立体角の平面半角、乃至は平面全角の大きさとして、角度の単位で設定できることを特徴とする撮像レンズ。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
撮像対象から発せられる光を撮像するレンズであって、該撮像レンズが該撮像対象の各点から放射される光を捕捉する立体角範囲である観察立体角の大きさが、該観察立体角の平面半角、乃至は平面全角の大きさとして、角度の単位で明示されていることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項３】
撮像対象から発せられる光を撮像するレンズであって、該撮像レンズの倍率と該撮像レンズと該撮像対象との距離の少なくともいずれか一方が可変であり、その設定値によって、該撮像レンズが該撮像対象の各点から放射される光を捕捉する立体角範囲である観察立体角の大きさが変化する場合、その変化係数、及び該観察立体角の基準となる大きさが、該観察立体角の平面半角、乃至は平面全角の大きさとして、角度の単位で明示されていることを特徴とする撮像レンズ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像対象に光を照射し、その撮像対象から返される光によって、若しくは、該撮像対象が光源等の自ら光を放射する場合はその放射光によって、その撮像対象の画像を撮像するために用いられる撮像レンズに関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
撮像レンズの一例としては、特許文献１に示されるような検査用照明装置及び検査システムにおいて用いられる撮像装置において、前記撮像対象からの光を撮像するときに用いられるものがある。
【０００３】
前記撮像レンズにおいては、前記撮像対象の各点に対する観察立体角が形成され、撮像対象の各点から放射される光のうち、それぞれの点において形成される前記観察立体角内に放射された光が、像側のそれぞれの点に結像され、その像側のそれぞれぞれの点に結像された光エネルギーの大小によって、明暗画像が得られるものである。
【０００４】
このとき、たとえば特許文献１に示されるような検査用照明装置及び検査システムでは、前記撮像対象の各点に対する観察立体角に対して、各点の明暗に所望の変化が得られるように、照射立体角の形状又は大きさや傾きが設定可能な検査用照明装置が用いられる。
【０００５】
しかしながら、前記撮像対象において反射又は透過または散乱する光、若しくは前記撮像対象から放射される光を撮像する撮像装置において用いられている前記撮像レンズが前記撮像対象の各点において形成する観察立体角の形状や大きさや傾き等が明示的にわからなければ、前記撮像対象の各点における観察立体角の形状又は大きさや傾きに基づいて、前記検査対象の各点における照射立体角の形状又は大きさや傾きを設定、若しくは前記照射立体角と前記観察立体角の形状又は大きさや傾きの相対関係、若しくは前記撮像対象からの放射立体角を設定することが難しくなる。
【０００６】
より具体的には、前記撮像レンズの光学仕様として、物体側ＮＡ（開口数）が明示されている場合があるが、物体側ＮＡは前記撮像対象の各点から放射される光が屈折率ｎの媒質を介して、前記撮像レンズの物体側から幾何的に見た開口径によって捕捉されるときに、その開口径の１／２を、前記撮像対象の各点から前記開口径の最大径に至る距離で除した値に屈折率nを乗じた値として明示され、このとき、前記撮像対象の各点から前記撮像レンズの物体側から見た開口径に対して張る平面全角が２θであるとすると、前記物体側ＮＡの値はｎにθの正弦値を乗じた値、ｎ・Ｓinθで示され、前記撮像レンズ、若しくは前記撮像レンズの仕様書等に明示されている。
【０００７】
一方、前記撮像対象の各点に対する照射立体角は、その平面半角、若しくは平面全角で設定されるが、これは前記撮像対象の各点から返される物体光が、正反射光や正透過光に対応する直接光の場合は、その直接光の立体角の大きさが照射光の立体角と等しく、なおかつその傾きは、前記照射立体角が前記撮像対象の各点における法線に対してなす角度と等しく、前記照射立体角とは対称な方向であり、その明るさが、前記撮像対象の反射率、若しくは透過率で決まり、前記物体光が均等拡散光に対応する散乱光の場合は、前記撮像対象の各点における散乱率、及び法線と照射立体角のなす角度の余弦値で決まることから、前記撮像対象の表面形状、すなわち前記撮像対象の各点近傍の面の傾き角が、前記撮像対象の各点から放射される直接光の立体角の傾きに幾何的に反映されており、また、前記物体光が光源による放射光である場合は、その放射光の放射立体角が直接光の立体角となり、その放射光の強度分布、若しくは放射立体角の形状や傾きが、物体光の明るさやその放射立体角の傾きとして定量的に反映される。
【０００８】
前記撮像レンズは、前記撮像対象の各点に対して形成する観察立体角によって、その撮像対象の各点から放射される物体光の光エネルギーを捕捉し、その点の連続によって明暗画像を生成しているので、前記撮像対象の各点に対して照射される光の照射立体角との相対関係が前記撮像対象の各点の明るさに定量的に反映されている。しかし、前述のように前記撮像レンズの物体側ＮＡ（開口数）は、前記観察立体角の大きさに関係してはいるが、その正弦値から、実際の観察立体角の大きさを計算しなければならず、その立体角の平面半角、乃至は平面全角で設定される照射立体角の大きさとの比較、ひいては撮像対象の各点近傍の面の傾き角度と関連付けて、前記観察立体角によって捕捉される光エネルギー量を制御、乃至はその変化の様態から、最適な撮像条件を調整・設定するには、その尺度に乖離があって難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許第5866573号
特許第5866586号
特許第6451821号
特許第6799272号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述したような課題を鑑みてなされたものであり、
特許文献１～５に示されているように、所望の明暗の撮像画像を得るために、照射立体角と観察立体角の相対関係を最適化する際に、少なくとも、前記撮像レンズが撮像対象の各点に対して形成する観察立体角の大きさの尺度を、前記照射立体角の大きさの尺度、若しくは撮像対象から放射される光の放射立体角の大きさの尺度に合わせて明示することにより、照射系と撮像系の最適化設計、乃至は実使用時の最適化設定をより効率的に行うことができるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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