機械視覚におけるフィルター、偏光子、プリズム

I. フィルター：特徴コントラストの強化と環境光の干渉を除去

フィルターとは簡単に言うと、特定の波長範囲内で光の透過を制限する光学部品のことです。カメラのレンズの前に取り付けて、カメラに入る光の種類を制御します。より専門的には、フィルターは不要なスペクトル成分を遮断し、特定の波長の光のみを通すことができます。これにより、環境光による干渉を効果的に排除します。

例えば、赤色バックライト検査中に、製品表面が外部光源の影響を受け、反射や過剰照明によって検出精度が低下する場合があります。このような場合、レンズの前面にフィルターを取り付けることで、赤色の光以外を遮断できます。その結果、画像の輪郭がくっきりとし、特徴部分のコントラストが大幅に向上します。この方法は、背景光による干渉を効果的に回避するだけでなく、対象物の特徴の可視性を高め、視覚検出をより正確にします。

II. 偏光子および偏光レンズ：グレアの除去と表面検査の向上

特定のシナリオでは、グレアが製品表面の特徴抽出に深刻な影響を与えることがあります。これは特に金属、ガラス、またはその他の高反射性表面において顕著であり、以下のような一般的な課題が生じます。カメラは画像を取得できるものの、滑らかな表面が周囲の光を大量に反射するために、明確な輪郭を持たない画像が出来上がります。この問題に対する解決策の一つは、偏光板と偏光レンズの併用です。

偏光板はレンズに入る光の偏光方向を変えることができ、これにより反射光が画像に与える影響を低減または除去することが可能です。偏光レンズのノブを調整することで、光の偏光方向を変更し、効果的にグレアを抑制できます。

たとえば、電極シートの表面を検査しているとします。電極表面は非常に反射性が高いため、本来の輪郭が明るい反射の中に完全に埋もれてしまう場合があります。このような場合、偏光子と偏光レンズを組み合わせることで、余分な反射光を取り除くことができ、製品表面のディテールがより明確になります。最終的に処理された画像は特徴が際立ち、輪郭がはっきりと見えるようになり、検出精度を大幅に高めます。

III. プリズム：光の進行方向を変更して空間的制約を克服

いくつかのコンパクトな工業検査環境では、スペースの制約によりカメラと被検査物を理想的な位置に配置できない場合があります。このような場合、プリズムは非常に役立つ光学アクセサリーとなります。プリズムは光の進行方向を90度曲げることが可能で、カメラと被検査対象物の間にある空間的な課題を巧みに解決します。

たとえば、チップの4辺すべてのはんだ接合部を検査する際、カメラとチップの間のスペースに制限があるため、各辺の画像を直接撮影することが難しい場合があります。複数のプリズムを使用すれば、画像を90度反転させることができ、カメラで対象物の側面画像を撮影可能にします。この方法により、カメラは1回撮影するだけで対象物の複数の側面画像を取得でき、「1台のカメラで5面を同時に撮影」する効果が得られます。これにより時間とスペースを節約するだけでなく、検査の効率と精度を高めます。

フィルター、偏光子、偏光レンズ、プリズムといった光学アクセサリーは、マシンビジョンにおいて周囲の光の干渉や反射光の問題を効果的に解消し、検査の空間配置を最適化する上で重要な役割を果たしています。これにより画像取得がより効率的かつ正確になり、近距離検査その他のビジョン検出用途において不可欠な存在となっています。