CN112912794A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明装置，其能够照射兼具对具有透镜效应的透光性工件的观察、拍摄、检查等充分的光量和均匀性的照明光。具体而言，一种照明装置，其对具有透镜效应的透光性工件照射照明光，其具备：光源；光射出部，其对从光源放射的光进行导光而使规定的发散角的光束射出；聚光透镜部，其将规定的发散角的光束转换为平行的光束；以及扩散板，其使平行的光束通过从而转换为行进方向随机的照明光。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，其照射用于具有透镜效应的透光性工件的观察、拍摄、检查等的照明光。

背景技术

在产品的完成后或制造过程中，为了检查该产品是否带有伤痕或污渍，一直以来使用照射照明光的照明装置。

作为将该照明光朝向作为观察、拍摄、检查等的对象的基板等(称为工件)而照射观察、拍摄等所需的照明光的方式，公知有将从收纳有作为光源的灯的框体(所谓的灯箱)放射的光通过被称为光导的将光纤捆扎而成的导光部件进行导光的方式。

并且，公知有在光导的射出部配置透镜而使射出光平行光化的方式(例如，专利文献1)。

另外，公知有将构成光导的光纤的射出端扁平地排列配置并利用通过了透光板以及扩散板的光等得到平面照明的方式(例如，专利文献2)。

需要说明的是，使用专利文献1、2中的哪一种方式的照明，是根据进行观察等的工件的表面状态、工作距离、观察倍率、要发现的伤痕、污渍等适当选择而采用的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平6-33239号公报

专利文献2：日本实开平6-21002号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

若想要对具有透镜效应的透光性工件进行观察、拍摄、检查等，则在专利文献1的方式(即，平行光)中，通过了透光性工件的观察光由于透镜效应而偏向，无法得到均匀的光量分布。因此，在现有技术中存在如下问题：无法得到用于发现、检测损伤、污渍等的适当的光量分布，无法进行所希望的观察、检查等。

另外，在专利文献2的方式(即，仅扩散光)中，存在无法得到充分的光量、无法进行所希望的观察、检查等问题。

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种照明装置，其能够照射兼具对具有透镜效应的透光性工件的观察、拍摄、检查等充分的光量和均匀性的照明光。

解决技术问题的手段

为了解决以上的技术问题，本发明的一个方式是对具有透镜效应的透光性工件照射照明光的照明装置，其特征在于，具备：

光源；

光射出部，其对从光源放射的光进行导光而使规定的发散角的光束射出；

聚光透镜部，其将规定的发散角的光束转换为平行的光束；以及

扩散板，其使平行的光束通过从而转换为行进方向随机的照明光。

根据上述的照明装置，通过了扩散板的光的行进方向随机地扩散，因此在对具有透镜效应的透光性工件进行观察等时，能够减轻观察光的偏向。另外，由于直至即将通过扩散板之前以平行的光束导光，因此能够以充分的光量均匀地照射整个视野。

发明效果

能够照射兼具对具有透镜效应的透光性工件的观察、拍摄、检查等充分的光量和均匀性的照明光。

附图说明

图1是表示具体实现本发明的方式的一例的整体结构的概略图。

图2是表示具体实现本发明的方式的一例的关键部分的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。

需要说明的是，在以下说明中，将正交坐标系的三个轴设为X、Y、Z，将水平方向表示为X方向、Y方向，将与XY平面垂直的方向(即，重力方向)表示为Z方向。另外，关于Z方向，将与重力相反的方向表示为上，将重力作用的方向表示为下。另外，将以Z方向为中心轴旋转的方向设为θ方向。

图1是表示具体实现本发明的方式的一例的整体结构的概略图。图1示出了本发明的照明装置1以及组装有该照明装置的检查装置K的概略图。

检查装置K检查具有透镜效应的透光性工件(简称为工件W)的表面、背面、内部等是否有损伤、异物、污渍、气泡等。工件W由薄板状的硅、玻璃、树脂等构成，在表面以规定的图案进行成膜或蚀刻加工等，或加工成规定的表面形状，或层积具有功能性的材料。具体而言，检查装置K具备照明装置1、拍摄部C、工件保持部H、相对移动部M、计算机CN等。

照明装置1向工件W照射照明光。具体而言，照明装置1具备光源2、光射出部3、聚光透镜部4、扩散板5、框体10等。

光源2发出观察、拍摄、检查等所需的光。

具体而言，作为光源2，能够例示出若从外部施加电流、电压则发出人眼、拍摄部C的灵敏度波长即可见光区域的光的光源。更具体而言，作为光源2，除了氙灯、金属卤化物灯、卤素灯、荧光灯、LED照明以外，还可以例示出发出规定波长的光的激光二极管等。

光射出部3对从光源放射的光进行导光而使规定的发散角的光束L1射出。具体而言，光射出部3具备将多个光纤捆扎而成的光导部30、反射镜32等。在光导部30中，使光射入到射入端时，在光纤内部反复进行多重反射，从射出端31射出规定的发散角的光束L1。

聚光透镜部4将规定的发散角的光束L1转换为平行的光束L2。具体而言，聚光透镜部4由平凸透镜、非球面凸透镜、组合透镜等构成。

反射镜32改变平行的光束L2的方向。具体而言，反射镜32配置在45度倾斜方向上，构成为将从X方向照射的平行的光束L2转换为在Z方向上照射的平行的光束L3。

扩散板5使平行的光束L3通过从而转换为行进方向随机的照明光4。进而，扩散板5与工件W隔开规定距离d而配置。更具体而言，扩散板5在透明的玻璃板或白色半透明的塑料树脂的表面和/或背面实施了毛玻璃状的凹凸处理，具有射入的光的行进方向随机地扩散而射出的特性(所谓的扩散性)。

因此，在向工件W照射的光L5中包含来自各种方向的光，即使工件W中包括具有透镜效应的部位，也能够得到强弱没有偏差(即，具有均匀性)的观察光L。

框体10将光射出部3、聚光透镜部4、扩散板5的各部以规定的位置关系固定。具体而言，框体10配置在工件W的下方。更具体而言，框体10由上表面以及侧面的一部分开放的箱体构成。在框体10的侧面的开口部安装有光射出部3，在框体10的上表面的开口部安装有扩散板5。另外，在框体10的内部安装有聚光透镜部4和反射镜32。

拍摄部C拍摄工件W。具体而言，拍摄部C拍摄包含设定于工件W的检查区域R的图像，并向外部设备输出图像。更具体而言，拍摄部C具备拍摄照相机C1、透镜C2等。

拍摄照相机C1具备CCD、CMOS等拍摄元件(所谓的图像传感器)C3，能够将观察光L经由透镜C2等在拍摄元件上成像的视野F内的像作为影像信号、图像数据向外部设备输出。具体而言，由拍摄照相机C1拍摄到的图像被输出到计算机CN。更具体而言，拍摄部C以从上方俯视工件W的方式配置，工件W与透镜C2隔开规定的工作距离WD配置在与照明装置1的扩散板5对置的位置。

工件保持部H以规定的姿势保持工件W。具体而言，工件保持部H具备工件载置台H1、吸引机构(未图示)。

工件载置台H1与工件W的外周部的下表面、侧面接触，并且通过使摩擦力、吸引力等在该外周部发生作用，从而以规定的姿势保持工件W。具体而言，工件载置台H1能够例示出：在以上表面为水平的方式配置的板状构件的上表面设置吸引用的槽、孔，经由切换阀等与吸引机构连接的结构(所谓的负压吸附板)、静电吸附板、具备开闭机构的把持卡盘机构等。

相对移动部M使拍摄部C与工件保持部H相对移动，变更由拍摄部C拍摄的工件W的位置。具体而言，相对移动部M构成为在使照明部2与拍摄部C对置配置的状态下，使它们与保持有工件W的工件载置台H1相对移动。更具体而言，相对移动部M具备未图示的X轴工作台、Y轴工作台、θ轴工作台。

X轴工作台使工件载置台H1沿X方向移动，或者在规定位置静止，安装在装置框架(未图示)之上。

Y轴工作台使工件载置台H1沿Y方向移动，或者在规定位置静止，安装于X轴工作台。

θ轴工作台使工件载置台H1旋转或以规定角度静止，安装于Y轴工作台。

并且，X轴工作台、Y轴工作台、θ轴工作台与控制部(未图示)连接，基于从控制部输出的控制信号，以规定的速度移动、旋转，或者以规定的位置、角度静止。

计算机部CN控制照明装置1的点亮/熄灭，或者调节照明光的强度，或者控制拍摄部C、工件保持部H、相对移动部M等。具体而言，当从所连接的外部设备输入信号或数据时，计算机部CN按照预先登记的程序进行处理，并将处理结果输出到外部设备。更具体而言，计算机部CN具备输入输出装置、存储装置、图像处理装置、运算处理装置等硬件、执行程序等(软件)。

并且，计算机部CN被编程为，当输入与从拍摄部C的拍摄照相机C1输出的图像对应的影像信号(模拟信号)、图像数据(数字信号)时，对该图像进行规定的图像处理等，进行规定的检查。

图2是表示具体实现本发明的方式的一例的关键部分的剖视图。在图2中示出通过工件W的照明光和观察光L的轨迹。

观察光L是由拍摄部C的拍摄照相机C1拍摄的光束，包含通过了工件W的具有透镜效应的部位Sd的光束Ld和通过了不具有透镜效应的部位Sf的光束Lf。

在未应用本发明的情况下，从工件W的下方朝向垂直上方照射的光束(即，仅平行光)之中，通过了不具有透镜效应的部位Sf的光束Lf到达拍摄拍摄C。另一方面，通过了具有透镜效应的部位Sd的光束成为如虚线所示的通过焦点位置Fp的光束，成为未到达拍摄部C或偏向的光。因此，在拍摄部C中，无法得到均匀的光量分布。并且，无法得到用于发现、检测伤痕、污渍等的适当的光量分布，无法进行所希望的观察、检查等。

根据本发明的照明装置1，由于具有如上所述的结构，因此从工件W的下方朝向上方照射的照明光L5是行进方向随机的光束。因此，实线所示的光束通过具有透镜效应的部位Sd、不具有透镜效应的部位Sf，到达拍摄部C。并且，在观察工件W等时，能够减轻观察光L的偏向。另外，从光源导光的照明光在直至即将通过扩散板5之前作为平行的光束L2、L3而被导光，因此能够以充分的光量均匀地照射整个视野F。

需要说明的是，在上述中，例示了工件W的上表面为凸透镜那样的形状的结构，但即使下表面或上下表面均为凸透镜那样的形状，也能够应用本发明。另外，上表面和/或下表面也可以是凹透镜那样的形状。

[其他方式]

需要说明的是，在上述中，例示了将本发明的照明装置1组装到检查装置K中的方式。如果是这样的方式，则能够减轻观察光L的偏向而进行自动检查，因此是优选的。但是，在具体实现本发明方面，并不是必须装入检查装置K，也可以是将工件W用工件保持部H保持而人通过目视进行观察、检查(没有拍摄部C)的方式。或者，也可以是人用手保持工件W而通过目视进行观察、检查(没有拍摄部C、工件保持部H、相对移动部M等)的方式。

[其他方式]

需要说明的是，在上述中，例示了在照明装置1的框体10的上表面的开口部安装有扩散板5的方式。但是，扩散板5并不限于固定于框体10的方式，也可以是能够沿上下方向移动地安装的方式。

具体而言，构成为在照明装置1的框体10具备扩散板距离调节部7。

扩散板距离调节部7调整工件W与扩散板5的距离d。

具体而言，扩散板距离调节部7构成为具备具有沿上下方向进行位置变更的可动部的致动器。而且，构成为经由安装配件等将扩散板5安装于可动部。

致动器基于来自外部的控制信号，变更上下方向的位置，使其在规定的位置静止。具体而言，致动器能够例示出具备滚珠丝杠和步进电机的工作台机构、气压缸等，能够例示出基于来自计算机CN的控制信号、切换SW、电位计等的电信号的变化等来控制可动部的上下方向的位置的结构。

若是这样的方式，则能够在将光射出部3与聚光透镜部4固定的状态下变更工件W与扩散板5的距离d，因此能够设定为适于工件W的曲率的距离d，因此是优选的。

[变形例]

需要说明的是，在上述中，例示了光射出部3具备将多个光纤捆扎而成的光导部30的结构。若为这样的结构，则容易适当移动框体10或者安装于检查装置K等，因此是优选的。

但是，在具体实现本发明方面，并不限于光射出部3具备光导部30的结构，也可以是在从收纳有光源2的灯箱射出光的部位(即，相当于光射出部3)安装聚光透镜部4的结构。

符号说明

1 照明装置

2 光源

3 光射出部

4 聚光透镜部

5 扩散板

7 扩散板距离调节部

10 框体

30 光导部

31 射出端

32 反射镜

L 观察光

L1 规定的发散角的光束

L2 平行的光束

L3 平行的光束

L4 行进方向随机的照明光

L5 照明光的一部分光束(某成分的光束)

W 透光性工件

K 检查装置

C 拍摄部

H 工件保持部

d 距离

M 相对移动部

CN 控制部

F 视野

R 检查区域

C1 拍摄照相机

C2 透镜

C3 拍摄元件

H1 工件载置台。

Claims (4)

1.一种照明装置，其对具有透镜效应的透光性工件照射照明光，其具备：

光源；

光射出部，其对从所述光源放射的光进行导光而使规定的发散角的光束射出；

聚光透镜部，其将所述规定的发散角的光束转换为平行的光束；以及

扩散板，其使所述平行的光束通过从而转换为行进方向随机的照明光。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，具备保持所述透光性工件的工件保持部，所述透光性工件与所述扩散板隔开规定距离而配置。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，具备扩散板距离调节部，所述扩散板距离调节部调整所述透光性工件与所述扩散板的所述距离。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的照明装置，其特征在于，光射出部具备将多个光纤捆扎而成的光导部。

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