JP2004003919A

JP2004003919A - 検査等に用いる照明装置

Info

Publication number: JP2004003919A
Application number: JP2002207061A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoneda; 米田　賢治; Shigeki Masumura; 増村　茂樹
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: HK1078124A1; EP1355124A1; EP1355124B1; KR20030082438A; DE60311288D1; EP1548397B1; EP1548397A3; EP1548397A2; DE60311288T2; US20030193817A1; DE60302273D1; EP1355124B2; JP3927878B2; US6964508B2; DE60302273T3; ATE310226T1; HK1059814A1; KR100522634B1; DE60302273T2

Abstract

【課題】ヘッドの移動容易性及び装置の信頼性等を向上させつつ、効率的な照明も可能な照明装置を提供する。
【解決手段】被照明物Ｗに照射する光の照射口６Ａａ、６Ｂａを有し、移動可能な可動支持体１に支持させたヘッド６Ａ、６Ｂと、前記可動支持体１とは別に設けた電源３から電気ケーブル４を介して電力供給され発光し前記可動支持体に取り付けてなるＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂと、前記ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂから外部を通って前記ヘッド６Ａ、６Ｂの照射口６Ａａ、６Ｂａに光を導くフレキシブルな光ファイバ７Ａ、７Ｂとを具備させた。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品の外観や傷、あるいは仕上がりの検査や位置検出等に用いる照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
０従来、この種の検査等用照明装置に用いられる光源としては、代表的にはハロゲンランプが知られている。しかして、かかるハロゲンランプは大きく嵩張るといった理由から取付場所に自由度が少なく集光も難しいため、ハロゲンランプから直接的にワークに照明するのではなく、特開平５−２４８８２０号公報に示されているように、光ファイバを介してその先端に取り付けたヘッドに光を導き、照明するようにしている。光ファイバはフレキシビリティを有し、長さも任意であるため、ハロゲンランプを例えば遠方の設置容易な場所に自由に配設できるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば搬送装置上に正確に位置決めされずに配置され次々と送られてくるもののように、常に一定位置にないワークを照明する場合には、各ワークの位置に応じて光の照射口を有したヘッドを頻繁に移動させ得る機能が照明装置に要求される。
【０００４】
そして照射口の頻繁な移動によって当然に光ファイバも連れ動くところ、従来は、光ファイバがフレキシブル性を有することから、このようにヘッドが移動するという用途にもこの種の照明装置で十分に対応できると考えられていた。
【０００５】
しかしながら、実際には光ファイバは電線等と比べ嵩張って重く、特に光ファイバを長く（例えば２〜３ｍ以上）した場合に、その光ファイバを引き回しつつヘッドを移動させるために、駆動機構が大きくなったり、ヘッドの移動や位置制御が難しくなったりする。
【０００６】
また、光ファイバは電線に比してフレキシビリティに劣り、頻繁な曲げや動きによって比較的短期間で破損するため、装置の信頼性や寿命等の点において問題が発生することもある。
【０００７】
かといって、近時ハロゲンランプに代わるものとして注目を浴びつつあるＬＥＤを光源とし、光ファイバを用いずにヘッドに直接ＬＥＤを多数装着した場合には、ヘッドの小型化や集光が難しいといった問題が発生する。例えば、プリント基板の搭載部品のように極めて小さい部材を照明する場合、直接ＬＥＤを装着したヘッドのように最小集光径が大きいと、無駄な部位まで照明することとなり、効率的な照明ができない。
【０００８】
そこで本願発明は、従来のように光ファイバの柔軟性や延長自在性を利用してヘッドを移動させるという発想を完全に捨ててはじめてなされたものであって、ＬＥＤ光源装置が有する軽量性やコンパクト性等に係る利点や、光ファイバヘッドの小型化できるといった利点を損なわないようにして、上述した不具合を一挙に解決すべく図ったものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明に係る照明装置は、被照明物に照射する光の照射口を有し、移動可能な可動支持体に支持させたヘッドと、前記可動支持体とは別に設けた電源から電気ケーブルを介して電力供給され発光するものであって、前記可動支持体に取り付けてなるＬＥＤ光源装置と、前記ＬＥＤ光源装置から外部を通って前記ヘッドの照射口に光を導くフレキシブルな１又は複数の光ファイバとを具備することを特徴とするものである。
【００１０】
このようなものであれば、ＬＥＤ光源装置の軽量化やコンパクト化が容易に可能なことから、可動支持体にＬＥＤ光源装置を取り付けているとはいえ、可動支持体ひいてはヘッドの駆動に殆ど影響を与えないようにすることができる。
【００１１】
また、ヘッドを可動支持体に固定支持させ、ＬＥＤ光源装置とヘッドとの相対位置関係を変えないようにすれば、光ファイバに対する負荷を軽減することができ、信頼性や寿命等への影響を排除し得る。もちろん、ヘッドを、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、可動支持体に対し微動又はゆっくり移動するように構成しても構わない。
【００１２】
さらに、ヘッドが光ファイバに接続され、ＬＥＤ光源装置とは別体であるため、ヘッドの超小型化や小面積への集光が可能である。また光源と被照明物あるいはこの被照明物を撮影するための撮像装置とをある程度離間させることができるため、光源から発する熱の、被照明物又はレンズ等の撮像装置に対する悪影響を防止することもできる。
【００１３】
一方、ＬＥＤ光源装置には、その装置内又は装置に付随させた電池から電力を供給してもよいし、前記可動支持体とは別に設けた電源から電気ケーブルを介して前記ＬＥＤ光源装置に電力供給するようにしてもよい。前者の構成であると、ケーブルレス化が可能となる。また後者の構成であると、電気ケーブルが必要となるものの、電気ケーブルは光ファイバよりも可撓性や耐久性、価格等において遙かに優れるため、従来のように光ファイバを連れ動かすことによる負荷に比べ、非常に小さな負荷で、かつ高い信頼性可動支持体やヘッドを駆動することができるようになる。電力供給にはその他に撮像装置から行う構成も考えられる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記光源装置を前記照射口の近傍に配設することにより光ファイバを短くし（例えば１ｍ以下）軽量化できる。そしてそのように構成した場合には、可動支持体にヘッドを移動可能に支持させても、ヘッドの駆動を無理なく行うことができる。このとき、ヘッドは、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、可動支持体に対し微動又はゆっくり移動するように構成しておくことが好ましい。
【００１５】
集光性を向上させるには、光ファイバのヘッド側先端にレンズを取り付けているものが好ましい。
【００１６】
電気ケーブルの望ましい態様としては、ロボットケーブルが挙げられる。
【００１７】
本発明は、上記のような技術思想を発展させて、次のようなライン検査用の照明装置を構成したものである。
【００１８】
本発明によるライン検査用の照明装置の基本形は、ＬＥＤ光源の光出射面に対向するようにした受光端からヘッドユニット本体内まで延びる多数本の光ファイバーを結束・収容したファイバーケーブルと、前記ヘッドユニット本体内において同本体の後端から導入された多数本の光ファイバーの先端部の結束状態を解き同一平面内において順次隣接させて各ファイバーの光出射端を横一線に保持した光ファイバー整列・保持部材と、前記横一線に整列した光ファイバーの出射端から出た光の帯を実質的な平行光にするための第一レンズ及び前記第一レンズから出た光を細長い光の帯から成るライン光となるように集束させるための第二レンズからなり前記ヘッドユニット本体の前端部に装着された一対のレンズとを備えたものである。
【００１９】
上記の構成には更に、前記光ファイバー整列・保持部材を、前記ヘッドユニット本体に対し、前後方向において位置調整自在に取り付けることにより、ライン光として焦点を結ぶ位置を調整し、被照明体に応じた照明を行うようにすることができる。
【００２０】
上記の構成には更に、前記ライン光のライン方向における輝度分布を均一化するための光学部材を前記照明ヘッド本体の前端部において、前記一対のレンズに関連して配置することができる。
【００２１】
上記の構成には更に、前記多数本のファイバーの横一線に整列した光出射端の左右両端から前記一対のレンズの左右両端までを覆う前記ヘッドユニット本体の両側内壁面を平面鏡とすることにより、光出射端の左右両端部から同一平面内を両外側にそれる光を反射してライン光の両端部における光量の減殺を補償するものである。
【００２２】
上記の構成には更に、複数個の前記照明ユニットのヘッドユニットを並列配置することにより、それらユニットの合計幅に対応する長さの連続ライン光照射パターンを形成できるようにしたものである。
【００２３】
本発明は上記の構成と共通する構成として、ＬＥＤ光源の光出射面に対向するようにした受光端からヘッドユニット本体内まで延びる多数本の光ファイバーを結束・収容したファイバーケーブルと、前記ヘッドユニット本体の後端から同本体内に導入された多数本の光ファイバーの先端部の結束状態を解き同一平面内において順次隣接させて各ファイバーの光出射端を横一線に保持した光ファイバー整列・保持部材であって、前記ヘッドユニット本体内で前後方向に位置調整可能とされたものと、前記横一線に整列した光ファイバーの出射端から出た光の帯を集束して前記ヘッドユニット本体の前方に、より細い光の帯を照射するために前記ヘッドユニット本体の前端部に装着された集束・照射手段と、前記ヘッドユニット本体の前端部において前記集束・照射手段と関連して配置したライン光のライン方向における輝度分布を均一化するためのレンチキュラースクリーンと、前記多数本のファイバーの横一線に整列した光出射端の左右両端から前記集束・照射手段の左右両端までを覆うように前記ヘッドユニット本体の両側内壁面に形成された平面鏡とを備えた照明装置を提供するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係る照明装置は、図１に示すように、水平２軸方向、すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向に水平移動可能な可動支持体たるＸＹステージ１を利用するもので、このＸＹステージ１に支持された装置本体２と、前記ＸＹステージ１とは別の場所に設置した電源３と、その電源３からロボットケーブル４を介して電力供給されるＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂと、被照明物たるワークＷに照射する光の照射口６Ａａ、６Ｂａを備え前記装置本体２に取り付けられたヘッド６Ａ、６Ｂと、前記ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂから前記ヘッド６Ａ、６Ｂに光を導くライトガイドたる光ファイバ束７Ａ、７Ｂと、前記ワークＷを撮影するための撮像装置８とを具備する。そして、搬送装置によって搬送されてくる被検査体たるワークＷ上に照射口６Ａａ、６Ｂａから射出された照明光をあて、撮像装置８によってその外観状態を検査するものである。
【００２６】
各部を説明する。
【００２７】
ＸＹステージ１は、例えば、例えば搬送装置や床等に設置された固定体ＫによってＸ軸方向に水平スライド可能に支持されたＸステージ１１と、このＸステージ１１によってＹ軸方向に水平スライド可能に支持されたＹステージ１２とを備え、このＹステージ１２を水平２次元方向に自在に位置設定できるように構成したものである。各ステージ１１、１２は、例えば図示しないステッピングモータ等の駆動機構を利用して、遠隔操作又は自動にて位置設定可能に駆動するようにしてある。
【００２８】
装置本体２は、前記ＸＹステージ１、具体的には前記Ｙステージ１２にブラケットＢを介して固定されたもので、円筒状をなし鉛直に起立する光導通管２１を備え、この光導通管２１内部に、図示しないハーフミラーやレンズなどの光学部品を収容してなる。そして、前記光導通管２１がワークＷの直上に位置するように、ＸＹステージ１を駆動してこの装置本体２を移動させるように構成してある。
【００２９】
撮像装置８は、例えばＣＣＤカメラであり、前記光導通管２１の上端部に、その撮像面が下方を向くように固定してある。
【００３０】
電源３は、ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂに電力供給するための直流タイプのもので、ＸＹステージ１から離間した所定場所に配置してある。この電源３から延出するロボットケーブル４は、蛇腹上のケーブルベア４１を挿通して、ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂに導かれる。このケーブルベア４１は、図１では、Ｘステージ１１に一端を取り付けられ、他端をＹステージ１２に取り付けられたもので、Ｘステージ１１に対するＹステージ１２の動きにより、ケーブル４が捩れたり縺れたりするのを防止する役割を果たす。もちろん、固定体ＫとＸステージ１１と間にさらにもう一つケーブルベアを設けても構わない。
【００３１】
ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂは、本実施形態では例えば２種類を設けている。そのうちの一方５Ａは、１つのパワーＬＥＤ５２を筐体５３内に内蔵してなるものであり、他方は、色の異なる複数（Ｒ、Ｇ、Ｂの３つ）のパワーＬＥＤ５２Ａを筐体５３Ａ内に内蔵してなるものである。
【００３２】
一方のＬＥＤ光源装置５Ａは、図２に示すように、基板５１上に配設したＬＥＤ５２と、このＬＥＤ５２から発される光を集光するためのレンズ機構５４と、このレンズ機構５４の集光部５４ａから出た光を光ファイバ束７Ａに導く光出力コネクタ５５とを備えたものである。ＬＥＤ５２は表面発光タイプのベアチップであり、このＬＥＤ５２を支持する基板５１には電気ケーブル４が接続されて筐体５３の側面から延出させてある。レンズ機構５４は対をなすレンズを直列に配置してなるもので、ＬＥＤ５２と光出力コネクタ５５との間に介在させてある。そして、ＬＥＤ５２側に配置した第１のレンズで、まずＬＥＤ５２から出た光を平行にし、第２のレンズでその平行光を集光する。本実施形態では、円錐状のレンズ５４１と集光用凸レンズ５４２を対向するように配置している。そして、前記ＬＥＤ５２の発光面を前記第１のレンズ５４１の基端部に埋設して取り付けるとともに、第２のレンズ５４２の基端部を、ＬＥＤ５２からの光が収束する集光部５４ａとしている。
【００３３】
他方のＬＥＤ光源装置５Ｂは、図３、図４に示すように、前記ＬＥＤ５２Ａを３つ並列に配設してなるものであり、それに応じて基板５１、レンズ機構５４も３つ有している。しかして、光出力コネクタ５５は、前記一方の光源装置５Ａのものと共通する形状をなし、１つのみが設けられている。各レンズ機構５４の集光部５４ａには、内部光ファイバ束５６の一端部が密に束ねられてそれぞれ取り付けられており、それら内部光ファイバ束５６の他端部は一体にかつランダムに密に束ねて、この光出力コネクタ５５に取り付けてある。
【００３４】
これら各ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂからは、外装チューブで覆われたフレキシブルなライトガイドたる光ファイバ束７Ａ、７Ｂが延出し、外部を通って装置本体２に装着したヘッド６Ａ、６Ｂに接続してある。この光ファイバ束７Ａ、７Ｂは３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度の極めて短いもので、その基端には、前記光出力コネクタ５５に嵌合する光入力コネクタ７１が取り付けてある一方、先端には前記ヘッド６Ａ、６Ｂがそれぞれ取り付けてある。そして、これら光入力コネクタ７１、光ファイバ束７Ａ（７Ｂ）及びヘッド６Ａ（６Ｂ）とが一組になって図５、図６に示すように、ヘッド装置ＨＡ（ＨＢ）を構成するようにしている。なお、図９は光ファイバを密に束ねてなる光ファイバ束７Ａ（７Ｂ）の一例を示している。同図中（ａ）よりも（ｂ）の方が線径が小さい。
【００３５】
しかしてヘッド６Ａ、６Ｂは、前記ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂに対応させて複数（２つ）が前記装置本体２に装着してあり、その外径が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の超小型のものである。
【００３６】
一方のヘッド６Ａは、図６〜図８に示すように、前記一方のＬＥＤ光源装置５Ａから延びる光ファイバ束７Ａの先端部を、内部で分離させ各光ファイバ７ａ毎に、間欠的にかつリング状になるように保持するものである。具体的にこのものは、各光ファイバ７ａの先端部を嵌め入れ保持するファイバ保持孔Ｆ１を等間隔でリング状に並べ設けたリング状のヘッド本体６Ａ１と、ファイバ保持孔Ｆ１と重合する部位にボールレンズ９を保持するボールレンズ保持孔９ａを並べ設けたリング状のレンズ押さえ板６Ａ２と、前記光導通管２１に取り付けるための円筒状取付部材６Ａ３を具備するもので、このヘッド本体６Ａ１にレンズ押さえ板６Ａ２を同軸となるようにねじ止めすることにより、各光ファイバ７Ａの先端に各ボールレンズ９が一度の工程で接触又は近接配置されるように構成してある。このヘッド６Ａは、図１に示すように、前記取付部材６Ａ３を利用して、前記光導通管２２の下端部に上下スライド可能に嵌着してある。そしてボールレンズ保持孔９ａの下面開口を照射口６Ａａとして、下方に位置するワークＷに周囲上方から照明するようにしている。なお、各光ファイバ７ａの先端はボールレンズ９の最上端よりも若干外側に取り付けてあって、各光ファイバ７ａから出た光はボールレンズ９によって指向性が強くなるように屈折させられるとともに内方に曲がり、ワークＷの被照明部位に集合するようにしてある。
【００３７】
前記他方のヘッド６Ｂは、図５に示すように、他方のＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂから延びる光ファイバ束７Ａ、７Ｂの先端を密に束ねて保持する細長い円筒状をなすもので、その密に集合させた先端面から、このヘッド６Ａ、６Ｂの先端に形成した円形状の照射口６Ｂａを介して、光が射出されるようにしてある。このヘッド６Ｂは、図１に示すように、その照射口６Ｂａを前記光導通管２１の軸方向に直交する方向に向けた姿勢で、前記光導通管２１の上端部に取着してあって、照射口６ａから出た光が、光導通管２１内部に設けたハーフミラー等の光学部材を介して反射や屈折し、光導通管２１の軸に沿って下方に進み、その下端開口から射出されてワークＷを照明するように構成されている。
【００３８】
このように構成した照明装置は以下のように動作する。
【００３９】
まず搬送装置により、プリント基板等のワークＷが搬送されてくると、例えばワークのアラインメントマークを撮像装置８から取り込んで、図示しない画像認識部で認識させ、そのアラインメントマークの位置情報を算出する。そして、その位置情報からワークＷの被照明部位の直上に光導通管２１を位置させるべく、ＸＹステージ１を自動制御する。この結果、前記ヘッド６Ａ、６Ｂから照射された光により、被照明部位が直上及び周囲から照明され、撮像装置８により被照明部位の画像が得られる。
【００４０】
なお、このようにしてＸＹステージ１の位置制御を行うことにより、逆にワークの位置情報が得られる。この位置情報をその後の工程に利用してよく、本装置は、ワークの位置測定装置として利用することもできる。またその他にバーコード読み取り等にも利用できる。
【００４１】
したがってこのようなものであれば、ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂの軽量化やコンパクト化が容易に可能なことから、ＸＹステージ１にＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂを取り付けているとはいえ、ＸＹステージ１ひいてはヘッド６Ａ、６Ｂの駆動にほとんど影響を与えないようにすることができる。
【００４２】
また、電気ケーブル４は光ファイバよりも可撓性や耐久性、価格等において遙かに優れるため、従来のように光ファイバを連れ動かすことによる負荷に比べ、非常に小さな負荷でＸＹステージ１やヘッド６Ａ、６Ｂを駆動することができる上、耐久性や信頼性にも優れたものとなる。
【００４３】
さらに、ヘッド６Ａ、６Ｂが光ファイバ束７Ａ、７Ｂの先端に設けたものであるため、ヘッド６Ａ、６Ｂの超小型化や小面積への集光が可能である。また、ヘッド６Ａ、６ＢをＸＹステージ１に固定支持させているので、ＬＥＤ光源装置５Ａ、５Ｂとヘッド６Ａ、６Ｂとの相対位置関係が原則的に変わらず、光ファイバ束７Ａ、７Ｂが変形することがない。そのため、光ファイバ束７Ａ、７Ｂの動きによる破壊を防止でき、装置の信頼性や寿命等への影響を排除し得る。
【００４４】
また、本実施形態では、各光ファイバのヘッド側先端にそれぞれ１つずつレンズ９を取り付けるようにしているので、集光度を大きく向上させることができる。
【００４５】
なお本発明は、上記実施形態に限られず種々の変形が可能である。以下に説明する文中又は図中において前記実施形態と対応する部材には同様の符号を付することとする。
【００４６】
図１０、図１１は、ヘッド６の照射口６ａが凹球面上に形成されるようにしたヘッド装置Ｈを示している。照射口６ａは凹球面上に密に配設され、各照射口６ａにはボールレンズ９を介して光ファイバ７ａの先端が臨ませてある。このヘッド装置Ｈは、光入力コネクタ７１を複数（３つ）有し、それに対応して光ファイバ束７も複数（３つ）有している。そして前記実施形態とは異なり、それぞれのファイバ束７を構成する光ファイバ７ａが、下段、中段、上段に対応して接続され、カラーハイライト照明のような用い方ができる。中央には前記実施形態同様、上下に貫通する貫通孔が設けてあって、この貫通孔を介してワークＷを検査する。なお、ヘッド６内で各光ファイバ束７をランダムに集合させてもよい。
【００４７】
図１２は、密に束ねた状態での光ファイバ束７の先端とボールレンズ９との距離を可変にし得るヘッド６を複数有したヘッド装置Ｈを示している。これらヘッド６は焦点距離を変えうるもので、スポット照明に好適に用いられる。具体的には、円筒状をなす二つのヘッド要素６ｃ、６ｄを互いに嵌合させてなり、その嵌合深さを変えることにより、光ファイバ束７の先端とボールレンズ９との距離を可変にする構造のものである。なお前記実施形態のように光ファイバの１つ１つにボールレンズが設けられているのではなく、ボールレンズ９は唯一が設けられている。
【００４８】
図１３〜図１５に示すヘッド装置Ｈは、ライン検査用のものであり、各光ファイバ７ａは、その先端を１列あるいは複数列に並べた状態でヘッド６に保持されている。図中では、集光のためにリニアフレネルレンズを２段にしてなるレンズアレイ９を用いているが、リニアフレネルレンズの代わりにシリンドリカルタイプのものでも構わない。
【００４９】
図１６〜図１７は、上記ライン検査用のヘッド装置Ｈの具体的設計例を示すものである。
【００５０】
まず、図１６（Ａ）は複数のヘッドユニット６０（ここでは２個）を基板１００上に並列し、図の手前側のユニット６０を半分に縦断して内部構造が分かるようにした斜視図であり、図１６（Ｂ）は光ファイバー整列・保持部材の要部を反転して示した斜視図である。これらの図において、ファイバーケーブル７はＬＥＤ光源としての光出力コネクタの光出射面に対向するようにした受光端としての光入力コネクタ７１から、多数本の光ファイバー７ａを結束・収容して、ヘッドユニット６０の後端まで導き、これら多数本の光ファイバー７ａの先端部は、そのヘッドユニット６０本体内で結束状態を解かれ、光ファイバー整列・保持部材８０の上下挟持板８０ａ、８０ｂにより同一平面内において順次隣接するように整列・保持される。
【００５１】
多数本の光ファイバー７ａの先端部は、上下挟持板８０ａ、８０ｂにより隣接・保持された時点では、不規則に突出したままであり、ここで挟持板８０ａ、８０ｂの前端面とともに平面化処理される。この前端面か不規則に突出した光ファイバー７ａの先端部は、まず熱カッター等で前端面と同一面内において切断され、それらの切断面は研磨もしくはホットプレートを用いた熱処理により平滑化及び延展されて、上下挟持板８０ａ、８０ｂによるファイバー用スリット８０Ｃ　の前端（図１６Ｂ　）部内において、隣接ファイバーの切断面とほぼ完全に接触・連続し、きわめて細い光出射面を一体的に形成することになる。
【００５２】
下挟持板８０ｂには接着剤溝８１が形成され、多数本の光ファイバー７ａの先端整列部分が固定されるとともに、光出射端は上下挟持板８０ａ、８０ｂの前端面と同一面内において横一線に保持される。更に、上挟持板８０ａの上面に固定されて後方に突出した整列・保持部材８０のガイド部８２の前端面も、これらと同一面内に保持される。ガイド部８２の上面にはネジ孔が形成され、このネジ孔がヘッドユニット６０に設けられた長孔６１に対応する範囲内で、整列・保持部材８０のヘッドユニット６０に対する前後方向位置を調整し、ビス８３等の締結手段で固定することができる。
【００５３】
ファイバー整列・保持部材８０の前方におけるヘッドユニット６０の前端部には、整列した光ファイバー７ａの出射端から出た光の帯を平行光とするための、例えばラインフレネルレンズからなる第一レンズ９ａ、及びその第一レンズから出た光をきわめて細い帯状のライン光９０となるように集束させるための、同じくラインフレネルレンズから構成しうる第２のレンズ９ｂが一定の間隔をおいて配置される。このようにして形成されたヘッドユニット６０自体は、キー６２を介してベース板１００に固定される。
【００５４】
図１７（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は図１６に示したライン検査用のヘッド装置の構造をより詳細に示すために三角法で描いたものであるが、このうち（Ａ）の平面図においては、ヘッドユニット６０の上板６０ａを除去して示し、また図１６以前の図と同一の参照符号を用いた部分は、これらの符号を付して既に説明したものと同一の機能部分であることに留意すべきである。図１７に示す通り、この例では、ヘッドユニット６０の前端面に、ライン光のライン方向における輝度分布を均一化するためのレンチキュラースクリーンなどのような光学部材６３が配置される。この光学部材６３の位置は、前述した一対のレンズ９ａ、９ｂの中間又は他の近接位置でもよい。図１７（Ｂ）におけるレンズ９ａ、９ｂ間の凹部６３’はそのための設置用リセスである。
【００５５】
図１７（Ａ、Ｃ）において、好ましくは光ファイバー７ａの横一線に整列した光出射端の左右両端から、一対のレンズ９ａ、９ｂの左右両端までを覆うヘッドユニット６０の両側内壁面には、例えばクロームメッキにより平面鏡６４が形成される。これにより、鏡面がない場合に、光ファイバー７ａの光出射端から拡散して両側内壁面に当たり、乱反射して減殺されるべき光量を内側に折り返し、ライン光両端部の光量を補償することができる。
【００５６】
上記の通り、図１６及び図１７において具体的に示したライン検査用の均一ライン光照明装置においては、一対のレンズ９ａ、９ｂをラインフレネルレンズ又はこれと等価な光学素子とすることにより、例えば、図１７（Ｄ）の微小範囲Ｒａで示すごとく、シリンドリカルレンズにおいて生ずるような焦点ボケ（球面収差に準じた円筒面収差）なしに、照明ヘッド６０の前方に精密な焦点線を形成し、被検物への照射面をその前後の適当な位置に設定して適当な幅の均一ライン光を得ることが出来る。
【００５７】
例えば、図１７（Ｂ）において、光ファイバー７ａの光出射端の位置を、一対のレンズ９ａ、９ｂから離れた位置Ｐ１にセットした場合、焦点線の位置は照明ヘッド６０の前端から比較的近い位置Ｆ１となるが、一対のレンズ９ａ、９ｂにより近づいた位置Ｐ２にセットすると、焦点線の位置は照明ヘッド６０の前端から比較的遠い位置Ｆ２となって、より細いライン光を得るのに適するため、検査の必要に応じて調整することが可能である。
【００５８】
またヘッドユニット６０の両側壁は、図１７に示すとおり、ファイバー７ａの平面配列幅に比してきわめて薄いため、必要な照明位置におけるライン光の長さは、ヘッドユニットの幅と同等又はそれをわずかに上回るものとなるため、複数個のヘッドユニット６０を並列配置することにより、それらヘッドユニットの合計幅に対応する長さの均一ライン光照射パターンを形成することが出来る。
【００５９】
かくして得られる均一ライン光照明は、比較的高輝度で連続した細長いライン光照射面を形成しうるため、その照射面内において極微の凹凸面がある場合でも照射光の反射状態の変化となり、精密な光学的観察を可能にする。特に，ファイバー　１本ごとに輝度バラツキを生じて明るさが不連続に成るという従来の欠点はレンチキュラースクリーンにより均一化を図ることで解決することができる。また、ラインフレネルレンズにより集光し，ラインセンサーにとって不必要に光を分散させないため，電力消費を少なくすることができる。従って、このライン光照明装置は特にプリント基板やピングリッドアレーの検査用照明として好ましく用いることが出来る。
【００６０】
図１８は、前記実施形態と同様、リングタイプのヘッド装置Ｈを示している。このものは、ヘッド６の厚みが薄く、例えば顕微鏡等、ワークＷと照射口６ａとの距離が短いものに用いて好適なものである。
【００６１】
もちろん、ヘッド装置以外にも変形は考えられる。例えば、前記ＬＥＤ光源装置を前記照射口の近傍に配設することにより光ファイバを短くし軽量化できることから、ＸＹステージにヘッドを移動可能に支持させても、ヘッドの駆動を無理なく行うことが可能である。このとき、ヘッドは、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、ＸＹステージに対し微動又はゆっくり移動するように構成しておくと良い。
【００６２】
また、光ファイバ束に限らず、１本の光ファイバでも構成可能である。ＬＥＤ光源装置に電池を内蔵又は付帯させて電源としても良い。このようにすればケーブルレス化が図れる。また、撮像装置やＸＹステージの駆動機構等、本照明装置を構成する他の機構から電力をＬＥＤ光源装置に供給するようにしても良い。
【００６３】
さらに、可動支持体はＸＹステージに限らず、３次元に位置設定可能なものなど、種々のものを用いることができる。
【００６４】
複数色（３色）のＬＥＤを用いてフルカラー照明を行う場合、ヘッド６Ａ、６Ｂ側で各色に発光する光ファイバが偏り無く配設されていることが好ましい。
【００６５】
その他本発明は上記各図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であるのは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、ＬＥＤ光源装置の軽量化やコンパクト化が容易に可能なことから、可動支持体にＬＥＤ光源装置を取り付けているとはいえ、可動支持体ひいてはヘッドの駆動にほとんど影響を与えないようにすることができる。
【００６７】
また、ヘッドを可動支持体に固定支持させ、ＬＥＤ光源装置とヘッドとの相対位置関係を変えないようにすれば、光ファイバに対する負荷を軽減することができ、信頼性や寿命等への影響を排除し得る。もちろん、ヘッドを、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、可動支持体に対し微動又はゆっくり移動するように構成しても構わない。
【００６８】
さらに、ヘッドが光ファイバに接続され、ＬＥＤ光源装置とは別体であるため、ヘッドの超小型化や小面積への集光が可能である。また光源と被照明物あるいはこの被照明物を撮影するための撮像装置とをある程度離間させることができるため、光源から発する熱の、被照明物又はレンズ等の撮像装置に対する悪影響を防止することもできる。
【００６９】
一方、ＬＥＤ光源装置には、その装置内又は装置に付随させた電池から電力を供給してもよいし、前記可動支持体とは別に設けた電源から電気ケーブルを介して前記ＬＥＤ光源装置に電力供給するようにしてもよい。前者の構成であると、ケーブルレス化が可能となる。また後者の構成であると、電気ケーブルが必要となるものの、電気ケーブルは光ファイバよりも可撓性や耐久性、価格等において遙かに優れるため、従来のように光ファイバを連れ動かすことによる負荷に比べ、非常に小さな負荷で、かつ高い信頼性可動支持体やヘッドを駆動することができるようになる。電力供給にはその他に撮像装置から行う構成も考えられる。
【００７０】
また、本発明によれば、前記光源装置を前記照射口の近傍に配設することにより光ファイバを短くし（例えば１ｍ以下）軽量化できる。そしてそのように構成した場合には、可動支持体にヘッドを移動可能に支持させても、ヘッドの駆動を無理なく行うことができる。このとき、ヘッドは、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、可動支持体に対し微動又はゆっくり移動するように構成しておくことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における照明装置の全体斜視図。
【図２】同実施形態における一方のＬＥＤ光源装置の縦断面図及び背面図。
【図３】同実施形態における他方のＬＥＤ光源装置の一部破断させた正面図。
【図４】同実施形態における他方のＬＥＤ光源装置の一部破断させた側面図。
【図５】同実施形態における他方のヘッド装置の全体図。
【図６】同実施形態における一方のヘッド装置の縦断面図。
【図７】同実施形態における一方のヘッド装置の底面図。
【図８】同実施形態における一方のヘッド装置の部分断面図。
【図９】同実施形態における光ファイバの密に束ねた状態を示す端面図。
【図１０】本発明の他の実施形態におけるヘッド装置の縦断面図。
【図１１】同実施形態におけるヘッド装置の底面図。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態におけるヘッド装置の縦断面図。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態におけるライン検査用ヘッド装置の縦断面図。
【図１４】同実施形態におけるヘッド装置の横断面図。
【図１５】同実施形態におけるヘッド装置の底面図。
【図１６】図１３〜図１５に示したライン検査用のヘッド装置の具体的設計例を示す一部縦断斜視図（Ａ）及びその要部を反転して示した斜視図（Ｂ）である。
【図１７】図１６に示したライン検査用のヘッド装置の構造をより詳細に示す要部平面図（Ａ）、側断面図（Ｂ）、前端面図（Ｃ）及びシリンドリカルレンズを用いた場合の焦点ボケを示す略図（Ｄ）である。
【図１８】本発明のさらに他の実施形態におけるヘッド装置の縦断面図。
【符号の説明】
１・・・可動支持体（ＸＹステージ）
３・・・電源
４・・・電気ケーブル
５Ａ、５Ｂ・・・ＬＥＤ光源装置
６Ａａ、６Ｂａ、６ａ・・・照射口
６Ａ、６Ｂ、６・・・ヘッド
７Ａ、７Ｂ、７・・・光ファイバ束
９・・・レンズ
９ａ、９ｂ・・・ラインフレネルレンズ
６０・・・ヘッドユニット
６３・・・レンチキュラースクリーン
６４・・・平面鏡
８０・・・光ファイバー整列・保持部材

Claims

被照明物に照射する光の照射口を有し、移動可能な可動支持体に支持させたヘッドと、
前記可動支持体に取り付けてなるＬＥＤ光源装置と、
前記ＬＥＤ光源装置から外部を通って前記ヘッドの照射口に光を導くフレキシブルな１又は複数の光ファイバとを具備することを特徴とする検査等に用いる照明装置。
前記可動支持体とは別に設けた電源から電気ケーブルを介して前記ＬＥＤ光源装置に電力供給している請求項１記載の検査等に用いる照明装置。
前記光源装置が前記照射口の近傍に配設されている請求項１又は２記載の検査等に用いる照明装置。
光ファイバのヘッド側先端にレンズを取り付けている請求項１、２又は３記載の検査等に用いる照明装置。
ＬＥＤ光源の光出射面に対向するようにした受光端からヘッドユニット本体内まで延びる多数本の光ファイバーを結束・収容したファイバーケーブルと、前記ヘッドユニット本体内において同本体の後端から導入された多数本の光ファイバーの先端部の結束状態を解き同一平面内において順次隣接させて各ファイバーの光出射端を横一線に保持した光ファイバー整列・保持部材と、前記横一線に整列した光ファイバーの出射端から出た光の帯を実質的な平行光にするための第一レンズ及び前記第一レンズから出た光を細長い光の帯から成るライン光となるように集束させるための第二レンズからなり前記ヘッドユニット本体の前端部に装着された一対のレンズとを備えたことを特徴とする検査等に用いるための照明装置。
前記光ファイバー整列・保持部材を、前記ヘッドユニット本体に対し、前後方向において位置調整自在に取り付けたことを特徴とする請求項５記載の照明装置。
前記ライン光のライン方向における輝度分布を均一化するための光学部材を前記照明ヘッド本体の前端部において、前記一対のレンズに関連して配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
前記多数本のファイバーの横一線に整列した光出射端の左右両端から前記一対のレンズの左右両端までを覆う前記ヘッドユニット本体の両側内壁面を平面鏡としたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
複数個の前記照明ユニットのヘッドユニットを並列配置することにより、それらユニットの合計幅に対応する長さの連続ライン光照射パターンを形成できるようにしたことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の照明装置。
ＬＥＤ光源の光出射面に対向するようにした受光端からヘッドユニット本体内まで延びる多数本の光ファイバーを結束・収容したファイバーケーブルと、前記ヘッドユニット本体の後端から同本体内に導入された多数本の光ファイバーの先端部の結束状態を解き同一平面内において順次隣接させて各ファイバーの光出射端を横一線に保持した光ファイバー整列・保持部材であって、前記ヘッドユニット本体内で前後方向に位置調整可能とされたものと、前記横一線に整列した光ファイバーの出射端から出た光の帯を集束して前記ヘッドユニット本体の前方に、より細い光の帯を照射するために前記ヘッドユニット本体の前端部に装着された集束・照射手段と、前記ヘッドユニット本体の前端部において前記集束・照射手段と関連して配置したライン光のライン方向における輝度分布を均一化するためのレンチキュラースクリーンと、前記多数本のファイバーの横一線に整列した光出射端の左右両端から前記集束・照射手段の左右両端までを覆うように前記ヘッドユニット本体の両側内壁面に形成された平面鏡とを備えたことを特徴とする検査等に用いるための照明装置。