JP2007285935A - Lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルムやシートなどの透明性シート状の検査対象物の欠陥を検出するための照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device for detecting defects in a transparent sheet-like inspection object such as a film or a sheet.
従来より、フィルムやシートなどの透明性シート状物の欠陥検出には照明装置が用いられている。一般に、シート状物中に見られる欠陥の種類として、異物欠陥、汚れ欠陥、フィッシュアイ欠陥、凹凸欠陥等が挙げられ、シート状物中の異物欠陥や汚れ欠陥については、検査対象物に光を入射した際の透過光の明暗によって欠陥の有無を判別することができるものの、シート状物中のフィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥は、照明装置の光源が欠陥の直下にある場合には確認することが困難である。しかしながら、光源からの出射光によってできる明暗の境界(エッジ部)においてはこれらの欠陥を検出できることは一般的に知られている。よって異物、汚れ欠陥の検出には、検査対象を移動することなく、全面にわたって素早く検査を行うことが可能な面状照明装置を使用し、一方でフィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥の検出には光源からの出射光のエッジ部を使用するため幅の狭いライン状照明装置を使用するのが一般的である。 Conventionally, an illuminating device has been used for detecting a defect in a transparent sheet such as a film or a sheet. In general, the types of defects found in sheet-like materials include foreign matter defects, stain defects, fish eye defects, uneven defects, etc., and for foreign matter defects and stain defects in sheet-like materials, light is applied to the inspection object. Although the presence or absence of a defect can be determined by the brightness of the transmitted light when incident, the fish eye defect or irregularity defect in the sheet can be confirmed when the light source of the lighting device is directly under the defect. Have difficulty. However, it is generally known that these defects can be detected at a light / dark boundary (edge portion) formed by light emitted from a light source. Therefore, a surface illumination device that can quickly inspect the entire surface without moving the inspection object is used to detect foreign matter and dirt defects, while a fish-eye defect and uneven defect are detected from a light source. In general, a line-shaped illumination device having a narrow width is used because the edge portion of the emitted light is used.
ここで、光源に蛍光灯を使用した一般的な面状照明装置では、図5に示すように、光を散乱させつつ全体に光を導く導光板101の左右両辺に蛍光灯102を各々1本ずつ配置し、導光板内に光を入射することによって面状照明を実現している。
一方、照明光のエッジ部を使用した照明方法としては、ライン状照明装置を使用し、このライン状照明装置と検査対象物の間に遮光部を配置することによって、欠陥のサイズよりも幅の狭いライン状の照明を実現する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Here, in a typical planar illumination device using a fluorescent lamp as a light source, as shown in FIG. 5, one
On the other hand, as an illumination method using an edge portion of illumination light, a line-shaped illumination device is used, and a light-shielding portion is arranged between the line-shaped illumination device and an inspection object so that the width is larger than the size of the defect. A technique for realizing narrow line-shaped illumination is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、蛍光灯と導光板を使用した面状照明装置では出射光のエッジ部を使用することができないため、フィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥の検査が行うことが困難であり、異物欠陥および汚れ欠陥と、フィッシュアイ欠陥および凹凸欠陥とを共に行うためには、面状照明装置とは別にライン状照明装置が必要となり、逆に特許文献1に開示された幅の狭いライン状の照明では、フィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥の検出は比較的容易であるが、シート状物の全面にわたり素早く欠陥を検出することができないので、異物欠陥および汚れ欠陥を検査するためには別途異物や汚れ欠陥の確認のために面状照明装置による検査が必要となる。
このため、装置の費用や維持費用が増大するとともに、装置設置ために大きいスペースが必要となり、製造コストが増加する一因となっている。
For this reason, the cost of the apparatus and the maintenance cost increase, and a large space is required for installing the apparatus, which contributes to an increase in manufacturing cost.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、シート状物の全面にわたって素早く異物欠陥や汚れ欠陥を目視検査でき、かつ、フィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥も目視によって同一の装置で検出することが可能である照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to quickly inspect a foreign object defect and a dirt defect over the entire surface of a sheet-like material, and to detect a fish eye defect and a concavo-convex defect visually with the same apparatus. An object is to provide a lighting device that is possible.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明に係る照明装置は、フィルム状またはシート状の検査対象物の欠陥を検出する照明装置であって、光出射面が同一平面状にあるとともに、平行に配置された複数のライン状光源と、前記複数のライン状光源の光出射面の上部に位置し、光拡散機能を有するシート状の板からなる検査板と、前記光出射面と前記検査板との間の距離を調節可能に変化させる間隔可変手段とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
An illuminating device according to the present invention is an illuminating device that detects defects in a film-like or sheet-like inspection object, and has a plurality of line-shaped light sources arranged in parallel with the light emission surface being in the same plane. An inspection plate made of a sheet-like plate having a light diffusing function located above the light emission surfaces of the plurality of line-shaped light sources, and the distance between the light emission surface and the inspection plate is adjustable. And an interval changing means for making it possible.
また、前記光出射面と前記検査板との間の距離の最大値yH、および最小値yLは、以下の式で表わされる範囲内にあることを特徴とする。
yH>x/(2tanθ)+p
yL<x/(2tanθ)−q
p=y1−y0
q=y0−y2
θ:前記ライン状光源の出射角
x:前記ライン状光源の光源間距離
y0:前記検査板2に投影された前記各ライン状光源からの出射光のエッジ同士が当接するときの前記光出射面と前記検査板との間の距離
y1:前記検査板2上でほぼ均一な輝度を確保するために必要な前記光出射面と前記検査板との間の距離
y2:前記検査板2上で十分に明瞭な暗部と明部とのエッジを形成するために必要な前記光出射面と前記検査板との間の距離
In addition, the maximum value y H and the minimum value y L of the distance between the light exit surface and the inspection plate are within the range represented by the following expressions.
y H > x / (2 tan θ) + p
y L <x / (2 tan θ) −q
p = y 1 −y 0
q = y 0 −y 2
θ: emission angle of the linear light source x: distance between light sources y 0 of the linear light source: the light emission when edges of the emitted light from the linear light sources projected on the
さらに、本発明に係る照明装置において、前記間隔可変手段は、前記ライン状光源が固定されるステージと、このステージと前記検査板とを支持する脚部との間に設けられ、前記ステージを上下方向に進退自在に移動させる昇降機能であることを特徴とする。 Further, in the illumination device according to the present invention, the distance varying means is provided between a stage to which the line light source is fixed and a leg portion that supports the stage and the inspection plate, and moves the stage up and down. It is characterized by an elevating function that can move forward and backward in a direction.
本発明によれば、目視検査によって、検査対象物全面にわたって素早く、異なる種類の欠陥を一台の装置で検出することができる照明装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illumination apparatus which can detect a defect of a different kind with the single apparatus quickly over the whole inspection target object by visual inspection can be provided.
本発明の一実施形態である照明装置10を図1および図2を参照しながら説明する。
本発明に係る照明装置10は、図1に示すように、フィルムやシートなどの検査対象物を照明するための3ラインのライトガイド1と、これらライトガイド1の上方に配置され、検査対象物を載せるとともに、ライトガイド1から出射された光を拡散する機能を備えた薄板状の検査板2と、3ラインのライトガイド1を固定し、上下方向に進退可動に昇降させる昇降機構5を併せ持つステージ3と、前記検査板2および前記ステージ3を保持するための脚部4とを備えている。
A
As shown in FIG. 1, the
このような構成の照明装置10の昇降機構5を作動させることによってステージ3を下降させ、検査板2とライトガイド1との距離を遠ざける。すると、ライトガイド1から出射され、一定の出射角度Θを有する光L1は、ライトガイド1から出射されて検査板2の表面に達するまでの途中で、図1にハッチングを施したように広がり、検査板2のやや広い範囲に到達する。検査板2に到達する光L1の輝度はライトガイド1の中心軸から外側に行くほど低下するが、照明装置10には3ラインのライトガイド1が備えられているので、各ライトガイド1からの出射光L1が互いに重なり合うことによって、検査板2到達する光の輝度は全体として均一化される。検査板2に到達した光は検査板2内で拡散し、ほぼ均一な強度で検査対象物を下から照明する。
The
また、昇降機構5を作動させることによってステージ3を上昇させ、図1に点線で示したように、ライトガイド1を検査板2に近づけると、ライトガイド1から出射された光L2はあまり拡がることなく検査板2に到達する。この場合には、検査板2には3ラインのライトガイド1から出射された光L2の明部と暗部とのエッジが鋭く現出することになる。
すなわち、本発明の照明装置10は、ライトガイド1と検査板2との距離を遠ざけた場合には面状の照明装置として機能し、ライトガイド1と検査板2との距離を近づけた場合にはライン状の照明装置として機能する。
Further, when the
That is, the
ライトガイド1は検査対象物に光を照射する光源であり、図1および図2に示すように、光出射端面6が略円形状をした多数本の光ファイバ7が、光出射端面6が検査板2の方向を向き、かつ、同一平面上にあるように並べられており、このように形成された単数または場合により複数ラインのライトガイド1が、平行に並列してステージ3上に配置されて照明部分8が形成される。ライトガイド1のライン数は照明装置10および検査対象物の大きさによって決定される。本実施形態の照明装置10では3ラインのライトガイド1が使用されている。
The
ここで、照明装置10が面状およびライン状の照明として機能するためには、ライドガイド1から出射される光の出射角θは20°から40°の範囲とすることが好ましい。すなわち、出射角θが20°より小さいと、出射光の指向性がより強まり照射面の照度を非常に高くすることができ、エッジ部分のコントラストを鮮明にできる一方で、面状照明として用いるには照明部分8の単位面積当りのライトガイド1の数を増やす必要があることから、照明装置10の筐体を膨大化する必要が生じる。他方、出射角が40°より大きくなると、検査板2に光が到達したときの照度が不十分になる傾向があり、フィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥の検出には、エッジ部分が不鮮明になるため好ましくない。
Here, in order for the
出射角θを上記範囲に規制するために、各ライトガイド1のライトガイド端面11にレンズを装着してもよい。
尚、ライトガイド1から出射された光は拡散機能を備えた検査板2での拡散により照度が減少することも考慮し、欠陥の検出を行うために十分輝度の高い光源を用いる必要がある。このようなライトガイド1の光源として例えばハロゲンランプを用いることができる。
In order to restrict the emission angle θ to the above range, a lens may be mounted on the light
In consideration of the fact that the light emitted from the
ここで、検査板2に投影された各ライトガイド1からの出射光のエッジ同士が当接する状態において、複数のライトガイド1の中心間距離x、ライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y0、および出射角θの間の関係は、式(1)により定められる。
x/2=y0×tanθ ・・・(1)
式(1)から定められた中心間距離xでライトガイド1を配置した場合、各ライトガイド1からの出射光は検査板2上でエッジ同士を当接し、面状の照明を形成するが、実際にはライトガイド1の中心軸から外側にいくほど出射光の輝度は低下する傾向にあるため、検査板2上でほぼ均一な輝度を確保した面状の照明を得るためには、各ライトガイド1からの出射光の重なりが必要となる。
Here, in the state where the edges of the light emitted from each
x / 2 = y 0 × tan θ (1)
When the
ゆえに、各ライトガイド1からの出射光の重なりを考慮して、ライトガイド1を複数個並列してステージ3に配置する際には、ライトガイド1の中心間距離xが式(2)の範囲内となるようにステージ上に配置すればよい。
x<2(y0−p)×tanθ ・・・(2)
ここで、pは、各ライトガイド1からの出射光が重なり、ほぼ均一な検査板2上の輝度を確保するために必要な、ライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y1とy0との差である。
Therefore, when the plurality of
x <2 (y 0 −p) × tan θ (2)
Here, p is a distance y 1 between the light
検査板2はライトガイド1の上方に配置し、ライトガイド1から出射された光を拡散板2内で拡散することで輝度斑がより低減された検査面を得るためのものである。より具体的には、アクリル樹脂等の透明樹脂製の板に、拡散材を添加する等の方法によって光拡散機能を付与した樹脂板を用いることが好ましい。
The
ステージ3は、各ライトガイド1を固定し、かつ上下に移動する昇降機構5を有するものである。
昇降機構5は、例えば、脚部4に沿ってラックを配置し、このラックに噛み合うピニオンをステージ3に設けて、モータ等で回転させることによってステージ3を昇降させるラックピニオン方式、スクリューを脚部4に設け、これに螺合するナット部材をステージ3に設け、スクリューをモータ等で回転させることによってステージ3を昇降させるリードスクリュー方式、ステージ3と検査板2との間に配置した流体シリンダー等によって構成される。
The
The elevating
この昇降機構5でステージ3を上下させることによって、検査板2とライトガイド端面11との間の距離yを変化させて照射範囲を可変させることができる。また脚部4は検査板2およびステージ3を保持するものである。
By moving the
ここで、図1において、ライトガイド1の中心間距離xをaとしたときに、各ライトガイド1からの出射光が検査板2上でそのエッジ同士を当接する場合のライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y0は、式(1)を変換した式(3)によって求められる。
y0=a/(2tanθ) ・・・(3)
Here, in FIG. 1, when the distance x between the centers of the light guides 1 is a, the light
y 0 = a / (2 tan θ) (3)
式(2)より、各ライトガイド1からの出射光の重なりを考慮した場合の、照明装置10が面上の照明装置として機能するyの範囲は、式(4)の範囲となる。
y1>a/(2tanθ)+p ・・・(4)
また、式(3)より、yが式(5)で表わされる範囲にある場合には各ライトガイド1の出射光は検査板2上で面状にはならず、明部と暗部との間にエッジを形成する状態となる。
y<a/(2tanθ) ・・・(5)
From the equation (2), the range of y in which the
y 1 > a / (2 tan θ) + p (4)
Further, from the equation (3), when y is in the range represented by the equation (5), the light emitted from each
y <a / (2 tan θ) (5)
しかしながら、この状態におけるライトガイド1からの出射光は拡散板2に到達する途中で拡がることにより輝度が低下しているので、ライン状の照明として機能させるためには明部と暗部との間のエッジの明瞭性を考慮して、ライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y2を式(6)となるように狭める必要がある。
y2<a/(2tanθ)−q ・・・(6)
ここで、qは、各ライトガイド1からの出射光が検査板2上で十分に明瞭なエッジを形成するために必要な、ライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y2とy0との差である。
However, since the emitted light from the
y 2 <a / ( 2 tan θ) −q (6)
Here, q is a distance y 2 and y between the light
すなわち、面状の照明とライン状の照明を切り替えるためには、ライトガイド1の中心間距離をx、ライトガイド1の出射光の出射角をθ、各ライトガイド1からの出射光同士が検査板2上で重なり、検査板2上でほぼ均一な輝度を確保するために必要な、ライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y2とy0との差をp、および各ライトガイド1からの出射光が検査板2上で十分に明瞭なエッジを形成するために必要な、ライトガイド端面11と拡散板2との間の距離y2とy0との差をqとしたときに、検査板2を昇降機能5によって昇降させて得られる、検査板2とライトガイド端面11との間の距離の最大値yHと最小値yLはそれぞれ以下の式で表わされる範囲にあることが必要である。
x/(2tanθ)+p<yH、かつ yL<x/(2tanθ)−q ・・・(6)
That is, in order to switch between planar illumination and line illumination, the distance between the centers of the light guides 1 is x, the emission angle of the emitted light of the
x / (2 tan θ) + p <y H and y L <x / (2 tan θ) −q (6)
ここで、yが式(7)の範囲にあるときには、検査板2上の輝度の均一性が不十分、または、明部と暗部との間のエッジの明瞭性が不十分となる可能性がある。
x/(2tanθ)+p>y>x/(2tanθ)−q ・・・(7)
Here, when y is in the range of the expression (7), the uniformity of the luminance on the
x / (2 tan θ) + p>y> x / (2 tan θ) −q (7)
以下に本発明にかかる照明装置10の好適な一例を示す。
検査板2として、内部に光拡散材としての酸化チタンが添加された板厚2.0mmの乳白色のアクリル樹脂製拡散板(三菱レイヨン社製アクリライト)を使用した。
ライトガイド1としてプラスチック光ファイバ7を多数本束ねた構成の光ファイバライトガイド(三菱レイヨン社製PL300−1000)を使用した。この光ファイバライトガイドは出射幅300mm、出射角30度に設定されている。
光ファイバライトガイドの光源としては100Wのハロゲンランプを用いたハロゲンランプ光源装置(三菱レイヨン社製ハロゲンランプ光源装置ELI−100G)を使用した。
Below, a suitable example of the illuminating
As the
As the
As a light source of the optical fiber light guide, a halogen lamp light source device using a 100 W halogen lamp (halogen lamp light source device ELI-100G manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was used.
図4は上記構成の照明装置10を用い、ライトガイド端面11と検査板2との間の距離yを150mmに、また、ライトガイド1間の距離xを100mmに設定し、検査板2を上面からラインCCDカメラ(解像度0.1mm/pixel)で撮像したときの相対輝度を表したグラフである。
In FIG. 4, the
ライトガイド端面11と検査板2との間の距離yが150mmの場合では、最大輝度の視野位置はライトガイド1の軸の中心付近で約45mmの位置(図3の“A”)である。ライトガイド1間での最小輝度の視野位置は、ライトガイド1間の中間付近で約90mmの位置(図3の“B”)で、最大輝度1.0に対して相対輝度0.85であった。最小輝度は最大輝度に対して約15%の落ち込みである。この差は目視検査用の均一な面状照明装置として問題なく使用でき、異物欠陥や汚れ欠陥の検査において検査対象を移動することなく、全面をすばやく検査することができる程度のものである。
When the distance y between the light
この状態で実際に照明装置10を用い透明なアクリル樹脂製シートの異物欠陥、フィッシュアイ欠陥の目視検査を行ったところ、異物欠陥はシート上のどこの位置においても確認することができたが、フィッシュアイ欠陥は確認する事ができなかった。
In this state, when the visual inspection of the foreign matter defect and fish eye defect of the transparent acrylic resin sheet was actually performed using the
図5は同様にしてライトガイド端面11と検査板2との間の距離yを30mmになるようにステージ3を上げたときの相対輝度のグラフである。
ライトガイド端面11と検査板2との間の距離yが距離30mmの場合では、ライトガイド1の照明幅はラインCCDカメラの視野位置20mm(図4の“A”)から約65mm(図4の“C”)の範囲であり、照明幅は約45mmとなる。最大輝度は照明幅の中心位置約45mmの位置(図4の“B”)である。最大輝度から相対輝度0になるまでの間に輝度は1mmあたり約4.5%ずつ下がっていることになる。この差があれば照明の明部と暗部とのエッジ部としてフィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥の検出を十分に行うことができるものである。
この照明装置10により上記と同様の透明なアクリル樹脂製シートの目視検査を行ったところ、照明のエッジ部においてフィッシュアイ欠陥の存在を確認することができた。
FIG. 5 is a graph of relative luminance when the
When the distance y between the light
When the same transparent acrylic resin sheet as described above was visually inspected by the
以上のように、本実施形態にかかる照明装置10によれば、複数のライトガイド1の位置を昇降させて検査板2とライトガイド端面11との間の距離を調節可能な構造にし、検査板2とライトガイド端面11との間の距離を小さくして各々のライトガイド1から出射された光が検査板2に投影されてできる明部と暗部のエッジを鋭く出すようにできるとともに、検査板2とライトガイド1との間の距離を大きくして隣り合うライトガイド1から出射された光を重ね合わせつつ検査板2によって均一に拡散し、検査板2を全面にわたって明るくできるので、ライン状照明の状態と面状照明の状態とを切り替えることができ、1台で全面にわたって異物欠陥や汚れ欠陥を検査する機能と、フィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥を検査する機能を実現できる。そして、装置の費用や維持費用による製造コストを低減するとともに、装置設置のためのスペースを削減することができる。
As described above, according to the illuminating
また、ライトガイド1を固定したステージ3を、式(6)の範囲で変化させることによって、面状照明の状態で異物欠陥や汚れ欠陥を、ライン照明の状態でフィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥を、感度良く検査することができる。
さらに、検査板2の位置を固定して面状照明の状態とライン状照明の状態とを切り替えられるので、検査対象物の高さが変わらない状態で、異物欠陥や汚れ欠陥の検査と、フィッシュアイ欠陥や凹凸欠陥の検査とを行うことができ、検査効率を上げることができる。
Further, by changing the
Furthermore, since the position of the
なお、本実施形態では検査板2を水平方向に横に設置しているが、検査板2は水平方向に限られず、例えば縦に立てた状態で設置しても良い。
In this embodiment, the
また、本実施形態ではステージ3を移動させてライトガイド端面11と検査板2との間の距離を変化させているが、検査板2を昇降させても良いし、検査板2とステージ3との双方を昇降させても良い。
In this embodiment, the
1 ライトガイド(ライン状光源)
2 検査板
3 ステージ
4 脚部
5 昇降機構
6 光出射端面
7 光ファイバ
8 照明部分
10 照明装置
11 ライトガイド端面(光出射面)
1 Light guide (Line light source)
2
Claims (3)
光出射面が同一平面上にあるとともに、平行に配置された複数のライン状光源と、
前記複数のライン状光源の光出射面の上部に位置し、光拡散機能を有するシート状の板からなる検査板と、
前記光出射面と前記検査板との間の距離を調節可能に変化させる間隔可変手段とを備える照明装置。 An illumination device for detecting defects in a film-like or sheet-like inspection object,
A plurality of line-shaped light sources arranged in parallel with the light emission surface being on the same plane;
An inspection plate made of a sheet-like plate located above the light emitting surface of the plurality of line-shaped light sources and having a light diffusion function;
An illuminating device comprising: an interval variable unit that adjustably changes a distance between the light emitting surface and the inspection plate.
yH>x/(2tanθ)+p
yL<x/(2tanθ)−q
p=y1−y0
q=y0−y2
θ:前記ライン状光源の出射角
x:前記ライン状光源の光源間距離
y0:前記検査板2に投影された、前記各ライン状光源からの出射光のエッジ同士が当接するときの前記光出射面と前記検査板との間の距離
y1:前記検査板2上でほぼ均一な輝度を確保するために必要な前記光出射面と前記検査板との間の距離
y2:前記検査板2上で十分に明瞭な、暗部と明部とのエッジを形成するために必要な前記光出射面と前記検査板との間の距離 Maximum y H, and the minimum value y L of the distance between the test plate and the light exit surface, the illumination device according to claim 1, characterized in that within the scope of the following equation.
y H > x / (2 tan θ) + p
y L <x / (2 tan θ) −q
p = y 1 −y 0
q = y 0 −y 2
θ: emission angle of the linear light source x: distance between light sources y 0 of the linear light source: the light projected on the inspection plate 2 when the edges of the emitted light from the linear light sources come into contact with each other Distance y 1 between the exit surface and the inspection plate: Distance y 2 between the light exit surface and the inspection plate necessary to ensure substantially uniform brightness on the inspection plate 2 : The inspection plate 2 The distance between the light emitting surface and the inspection plate necessary to form a dark and bright edge sufficiently clear on 2
The interval varying means is provided between a stage to which the line-shaped light source is fixed and a leg portion that holds the stage and the inspection plate, and has a lifting function for moving the stage in a vertically movable manner. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is provided.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090707 |