リング照明

リング照明とは、カメラレンズの周囲をリング（円形）状に囲むように配置されたLED照明で、対象物へ均一な光を照射する画像処理用照明です。リングライト、リングLED照明とも呼ばれ、産業用ロボットや協働ロボット、画像処理システム、外観検査装置などで最も広く使用されている照明方式の一つです。

リング照明は、カメラの周囲から均等に光を照射するため、対象物全体をムラなく照らし、安定した画像を取得しやすいことが特徴です。位置認識や寸法測定、バーコード・QRコードの読取りなど、幅広い用途に対応できます。

また、照射角度の異なる「低角度リング照明」「高角度リング照明」や、拡散板を組み合わせたタイプなどがあり、対象物の材質や撮影目的に応じて最適な種類を選択します。

主な種類には次のようなものがあります。

・低角度リング照明・高角度リング照明

・拡散リング照明・高輝度リング照明

・赤色LEDリング照明・白色LEDリング照明・赤外リング照明

例えば、

・位置補正

・ピック＆プレース

・外観検査

・QRコード読取り

・OCR（文字認識）

・寸法測定

・AI画像認識

など、多くのロボットビジョンシステムで利用されています。

◆つまりリング照明とは、　

　　対象物全体へ均一な光を照射し、安定した画像取得を実現する代表的な画像処理用照明です。

■リング照明の役割

リング照明の主な役割は、対象物を均一に照らし、画像認識や検査に適した撮影環境を作ることです。

主な役割は次のとおりです。

・均一照明

・コントラスト向上

・位置認識

・外観検査

・寸法測定

・コード読取り

・画像品質向上

・自動化対応

◆つまりリング照明は、安定した画像取得を支える基本的な照明方式です。

■なぜ重要なのか

適切な照明がない場合、

・照明ムラが発生する

・影ができる

・認識精度が低下する

・位置補正が不安定になる

といった課題があります。

一方、リング照明を導入することで、

・均一な画像を取得できる

・位置認識精度が向上する

・検査品質が安定する

・コード読取り率が向上する

・AI認識精度が向上する

など、多くのメリットがあります。

◆そのためリング照明は、ロボットビジョンにおける標準的な照明方式として幅広く採用されています。

■基本的な考え方

リング照明は、一般的に次の流れで使用します。

1. 対象物を確認する

材質やサイズ、撮影目的を把握します。

2. リング照明を設置する

カメラレンズの周囲へ取り付けます。

3. 光量や照射角度を調整する

最適な明るさとコントラストに設定します。

4. カメラで撮影する

画像処理やAIによる認識・検査を行います。

◆つまりリング照明は、均一な照明環境を作ることで画像処理性能を高める仕組みです。

■バー照明との違い

混同されやすい照明方式としてバー照明があります。

△リング照明

レンズの周囲から均一に光を照射します。

△バー照明

一方向または複数方向から光を照射します。

つまり、

・リング照明＝均一な撮影向き

・バー照明＝凹凸や傷の強調向き

という違いがあります。

■同軸照明との違い

もう一つ混同されやすいのが同軸照明です。

△リング照明

レンズ周囲から斜め方向へ光を照射します。

△同軸照明

カメラと同じ光軸上から光を照射します。

つまり、

・リング照明＝汎用用途向き

・同軸照明＝鏡面や平坦なワーク向き

という違いがあります。

■ロボットでの使われ方

リング照明は、次のような用途で利用されています。

1. 位置補正

ワークの位置や角度を認識します。

2. ピック＆プレース

部品の位置を正確に検出します。

3. QRコード読取り

均一な照明で読み取り精度を向上させます。

4. 外観検査

部品全体を安定して撮影します。

5. AI画像認識

ばらつきの少ない画像を取得します。

◆つまりリング照明は、位置認識から検査まで幅広い用途に対応する万能な照明方式です。

■主なメリット

リング照明を導入することで、一般的に次のようなメリットがあります。

1. 均一な画像を取得できる

照明ムラを抑えられます。

2. 導入しやすい

構造がシンプルで設置が容易です。

3. 幅広い用途へ対応できる

位置認識から検査まで利用できます。

4. 認識精度を向上できる

画像処理やAIの精度が高まります。

5. メンテナンスが容易

LED寿命が長く保守しやすい構造です。

■注意点

一方で、リング照明には注意点もあります。

1. 鏡面ワークでは反射に注意する

最も重要なのは、金属やガラスなど反射率の高い対象物では、リング照明の光が直接映り込み、白飛びやハレーションが発生する場合があることです。このような用途では同軸照明やドーム照明の方が適している場合があります。

2. 照射角度を確認する

高角度・低角度を用途に合わせて選びます。

3. 光量を調整する

露出オーバーや露出不足を防ぎます。

4. 外光の影響を抑える

撮影環境を安定させます。

5. 定期点検を実施する

LEDや拡散板の汚れ・劣化を確認します。

■実務で重要なポイント

リング照明を効果的に活用するには、次の点が重要です。

1. ワークに合わせて照射角度を選定する

最も重要なのは、対象物の材質や表面状態に応じて高角度・低角度・拡散タイプを選び、最適なコントラストを得ることです。

2. カメラ・レンズと一体で設計する

画角や撮影距離に合わせて照明サイズを選びます。

3. 調光機能を活用する

ワークごとに最適な照度へ調整します。

4. 外光対策を行う

遮光カバーや撮影ボックスを活用します。

5. 保守履歴を管理する

照明交換や清掃履歴を記録します。

6. 実機評価を実施する

サンプルワークで撮影し、最適な照明条件を確認してから導入します。

■よくある課題

リング照明では、次のような課題が発生しやすくなります。

・鏡面ワークで反射が発生する

・照射角度が合わない

・照度不足になる

・外光の影響を受ける

・照明サイズが合わない

・LEDが劣化する

・ワーク変更時に調整が必要になる

・凹凸の強調には向かない場合がある

◆このためリング照明は、

　　対象物の材質や撮影目的、照射角度、撮影環境を総合的に考慮して選定・設計することが重要です。

■自動化との相性

リング照明は、自動化設備との相性が非常に良く、産業用ロボット、協働ロボット、2Dカメラ、AI画像認識、PLC、外観検査装置などと組み合わせることで、高精度な画像認識システムを構築できます。

主なメリットは次のとおりです。

・位置認識精度を向上できる

・画像品質を安定化できる

・QRコードやOCRの読取り精度を向上できる

・多品種生産へ対応できる

・省人化を推進できる

・スマートファクトリー化を実現できる

■まとめ

リング照明とは、カメラレンズの周囲から対象物へ均一な光を照射する画像処理用照明です。位置補正や外観検査、QRコード読取り、AI画像認識など幅広い用途で利用されており、ロボットビジョンにおける最も基本的な照明方式の一つです。

実務では、対象物の材質や撮影目的に応じて照射角度や光量、照明サイズを適切に選定することが重要です。適切なリング照明を導入することで、画像認識の精度と安定性を高め、高品質なロボット自動化システムを構築できます。