JP2008209611A - ラインライトガイド - Google Patents

Abstract

【課題】ラインライトガイドから出射されて線状に集光される照射光の輝度レベルを均一にすることを目的とする。
【解決手段】本発明では、光源９と、光の入射側において一体に束ねた多数の光ファイバ２から成る送光系統を複数Ｅ、Ｆ構成すると共に、夫々の光ファイバは、出射側において複数本毎に束ねてブロックとして構成し、夫々の送光系統のブロックを細長い開口を有する共通の扁平器体５の、開口４の長手方向に沿って直線状に交互にランダム配置して構成し、各送光系統は、ランダム配置位置よりも入射側において、ファイバ混合機構３を介在させ、このファイバ混合機構は、入射側の夫々の系統の光ファイバを全ての出力側の系統に振り分ける構成としたラインライトガイドを提案している。
【選択図】 図１

Description

本発明は長い直線状に集光させた照射光を得るためのラインライトガイドに関するものである。

例えば、液晶のガラス基板の検査装置では、ラインライトガイドから出射された直線状の照射光をガラス基板に照射し、その反射光又は透過光をラインセンサによって受光し、その受光信号の輝度レベルにより異常を検出するという構成が多く使用されている。

このような用途に使用されるラインライトガイドの従来例としては、例えば特許文献１に示されるものがある。即ち、この特許文献１には、光源からの光の入射側において束ねた多数の光ファイバの出射側端面を、細長い開口を有する扁平器体の開口の長手方向に沿って直線状に配置すると共に、扁平器体には、光ファイバの出射側端面の前方に、開口の長手方向のレンズ素子が多数形成されたリニアフレネルレンズを開口の長手方向に沿って配置した構成のラインライトガイドが提案されている。

上述したような検査等に用いられるラインライトガイドでは、出射された直線状の照射光の輝度レベルが不均一であると、ガラス基板等を反射又は透過してラインセンサに入射される光の輝度レベルが不均一となるため、検出において設定する輝度レベルのしきい値の幅を大きく設定しなければならず、検出精度が低下してしまう。

ラインライトガイドから出射される光の輝度レベルが不均一となる要因は、光ファイバの入射側と出射側の両方に在り、即ち、出射側では、光ファイバを直線状に配置した精度、入射側では光源から入射する光の配光ムラや入力角度ムラが要因となる。

以上に加えて、直線状に集光させた照射光の長さを長くするために光源と、多数の光ファイバを複数系統設けたラインライトガイドでは、夫々の系統における光源のバラツキが照射光の輝度レベルの不均一の要因となる。

このような光源のバラツキによる不均一を防ぐために、従来のラインライトガイドは、図５に示すように、光源100A，100Bと、これらの光源100A，100Bからの光の入射側において一体に束ねた多数の光ファイバ101A，101Bから成る送光系統を複数構成すると共に、夫々の送光系統の多数の光ファイバ101A，101Bは、光の出射側において複数本毎に束ねてブロック102A，102Bとして構成し、夫々の送光系統の光ファイバ101A，101Bのブロック102A，102Bを細長い開口103を有する共通の扁平器体104の、開口103の長手方向に沿って直線状に交互にランダム配置して構成している。図中符号105で示した矩形枠は、ランダム配置する構成を模式的に示したものである。尚、光ファイバ101A，101Bの各ブロックは、例えば径が50μｍの光ファイバを20本程度束ねた程度のものである。
特開２００３−１８５８５１号公報

以上のランダム配置により、複数の光源100A，100Bの夫々から光が入射される光ファイバ101A，101Bのブロック102A，102Bは図３に一部拡大して示すように、開口103に沿って交互に配置され、この配置が均一化に寄与するが、夫々のブロック102A，102Bを構成する複数本の光ファイバ101A，101Bは、同じ光源100A，100Bのものであるから、複数の光源100A，100Bに輝度のバラツキがあると、そのバラツキがブロック102A，102B毎に現れてしまう。尚、図４の拡大図においては、便宜上ブロック102A，102Bは単にＡ、Ｂとして示している。

このような光源毎のバラツキが、ブロック毎に現れると、上述した検査等においてラインセンサで測定した輝度にムラが生じ、高精度の検査等を困難にしていた。

上記ブロックの断面積を小さくすることにより輝度の均一化を図ることができるが、この場合には、光ファイバの束径を小さくする必要があるため、製造上の問題点が生じる。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、即ち、本発明は、ラインライトガイドから出射されて線状に集光される照射光の輝度レベルを、上記ブロック毎においても均一にすることを目的とするものである。

本発明では、上述した目的を達成するために、光源と、光源からの光の入射側において一体に束ねた多数の光ファイバから成る送光系統を複数構成すると共に、夫々の送光系統の多数の光ファイバは、光の出射側において複数本毎に束ねてブロックとして構成し、夫々の送光系統の光ファイバのブロックを細長い開口を有する共通の扁平器体の、開口の長手方向に沿って直線状に交互にランダム配置して構成するラインライトガイドにおいて、各送光系統は、ランダム配置位置よりも入射側において、ファイバ混合機構を介在させ、このファイバ混合機構は、入射側の夫々の系統の光ファイバを全ての出力側の系統に振り分ける構成としたラインライトガイドを提案するものである。

また本発明では、上述した構成において、ファイバ混合機構は、少なくとも出力側において光コネクタにより送光系統に接続する構成とすることを提案する。

本発明のラインライトガイドでは、ランダム配置位置よりも入射側において、入射側の夫々の系統の光ファイバを全ての出力側の系統に振り分ける構成としたファイバ混合機構を介在させているので、夫々のブロックに、複数の光源の夫々に対応する光ファイバが含まれることになる。従って複数の光源の輝度にバラツキがあっても、それらのバラツキが各ブロックにおいて緩和され、全てのブロックの輝度が平均化される。

また本発明のラインライトガイドでは、このように平均化されたブロックを、更にランダム配置することにより、各光源毎の多数の光ファイバにおいて、光源から入射する光の配光ムラや入力角度ムラがあったとしても、それらのムラが各ブロックに分散される。

ファイバ混合機構は、少なくとも出力側において光コネクタにより送光系統に接続する構成とすれば、光コネクタの個所で位置の入れ替えが起こるので、更にランダム性を向上させて、輝度の平均化を向上することができる。

次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るラインライトガイドの実施の形態を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は出射側から見た模式的正面図である。また図２はラインライトガイドの模式的側面図である。また図３はファイバ混合機構の第１の実施の形態の構成及び動作を示す模式図である。
まず、図２において、符号１は束ねた多数の光ファイバ２を収容するチューブであり、その出射側は、ファイバ混合機構３を介して、前部に細長い開口４を有する扁平器体５の後部に接続している。チューブ１の入射側は光ファイバ２の入射側を支持する入射金具６に接続している。符号７は束ねられた光ファイバ２の端部に対向させて設置されたマイクロレンズアレイ等の光拡散部材であり、このマイクロレンズアレイ７は入射金具６に設けた押さえ部材８によって支持されている。

こうして、束ねられた多数の光ファイバ２の入射側端面は、マイクロレンズアレイ７を介して光源９に対向して支持される。

多数の光ファイバ２の出射側は、チューブ１により扁平器体５の後部に至った後、開口４の長手方向に拡げられて、その出射側端面１０が開口４の長手方向に沿って直線状に配置される。この際、光ファイバ２は、例えば50μｍの径のものを20本程度束にしてブロック１１として形成し、このブロック１１を一列に並べることにより、上述したように出射側端面１０を開口４の長手方向に沿って直線状に配置することができる。

一方、図１に示すように、この実施の形態では光源９及び光ファイバ２は２系統設けられており、ファイバ混合機構３の入射側の系統をＥ、Ｆ、出射側の系統をＣ、Ｄと便宜的に示している。

ファイバ混合機構３の出射側の２系統Ｃ、Ｄの夫々の光ファイバ２（２Ｆ、２Ｅ）が扁平器体５の後部に接続されて、夫々扁平器体５の開口４の長手方向に拡げられる。この際、上述したとおり、夫々の系統Ｃ、Ｄの光ファイバ２の上述したブロック１１、即ちブロック１１Ｄ、１１Ｅは、交互に並ぶように構成されている。尚、図１、図３に示すように、各系統の要素は、符号Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを添字として示している。

ここでファイバ混合機構３の構成及び動作を説明すると、このファイバ混合機構３は、入射側の系統Ｅ、Ｆと、出射側の系統Ｃ、Ｄを有し、入射側の夫々の系統Ｅ、Ｆの光ファイバ２Ｅ、２Ｆを全ての出力側の系統、ここでは２系統Ｃ、Ｄに振り分ける構成としたものである。そして入射側の系統Ｅ、Ｆと出射側の系統Ｃ、Ｄの夫々は光コネクタ１４により接続する構成としている。

このようなファイバ混合機構３によれば、その出射側の系統Ｃ、Ｄには、いずれも入射側の系統Ｅ、Ｆの夫々の光ファイバ２Ｅ、２Ｆが平均的に含まれることになるため、これらの出射側の系統Ｃ、Ｄから構成される各ブロック１１には、夫々の光源９Ｅ、９Ｆの夫々に対応する光ファイバ２Ｅ、２Ｆが含まれることになる。従って複数の光源９Ｅ、９Ｆにバラツキがあっても、それらのバラツキが各ブロック１１において緩和され、従って全てのブロック１１が均一化される。

次に図４はファイバ混合機構の第２の実施の形態の構成及び動作を示す模式図である。
この実施の形態では、光源９及びファイバ混合機構３の入射側の光ファイバ２は３系統、出射側の光ファイバ２は第１の実施の形態と同様に２系統設けられており、入射側の系統をＥ、Ｆ、Ｇ、出射側の系統をＣ、Ｄと示している。

このようなファイバ混合機構３によれば、その出射側の系統Ｃ、Ｄには、いずれも入射側の系統Ｅ、Ｆ、Ｇの夫々の光ファイバ２Ｅ、２Ｆ、２Ｇが平均的に含まれることになるため、これらの出射側の系統Ｃ、Ｄから構成される各ブロック１１には、夫々の光源９Ｅ、９Ｆ、９Ｇの夫々に対応する光ファイバ２Ｅ、２Ｆ、２Ｇが含まれることになる。従って複数の光源９Ｅ、９Ｆ、９Ｇに輝度のバラツキがあっても、それらのバラツキが各ブロック１１において緩和され、従って全てのブロック１１の輝度が均一化される。

尚、実施の形態１、２において、以上に説明していない要素を説明すると、マイクロレンズアレイ７は光源９からの光を縦横に拡散することから、配光ムラや入射角度ムラを緩和することができ、従って束ねられた多数の光ファイバ２の夫々に入射する輝度レベルを均一化する。そしてマイクロレンズアレイ７は、拡散板のように光を吸収しないため、光の減衰が少なく、拡散による効率の低下を来さない。

次に、扁平器体５の出射側端面１０から出射された光は、リニアフレネルレンズ１２を経て集光作用を受けながらレンチキュラーレンズ１３を通過して、扁平器体５の前方の適所において直線状に集光された照射光が形成される。

レンチキュラーレンズ１３は、開口の長手方向と直交する方向のレンズ素子が多数形成された構成であるため、リニアフレネルレンズ１２によって集光作用を受けた長手方向の夫々の位置の光は、夫々開口の長手方向に拡散され、従って光ファイバ２の出射側端面における長手方向の輝度レベルのムラが均一化される。

また、以上に説明した実施の形態では、光源９及び光ファイバ２は２系統であるが、本発明は、３系統以上のものについても、ファイバ混合機構において光ファイバを振り分ける系統を多くすることにより適用することができる。

また本発明のラインライトガイドは、ファイバ混合機構を、上述したような従来の既製のラインライトガイドに付加して構成することができ、上述したような検査装置において、照明装置を入れ替える必要がないので、トータルコストの大幅な低減をおこなうことができる。

尚、本発明において適用する光源は、ハロゲンランプ、水銀キセノンランプ、ＬＥＤ等、適宜である。

本発明のラインライトガイドは、以上のとおりであるので、輝度レベルが均一の直線状の照射光を得ることができ、例えば液晶のガラス基板の検査等を高精度に行うことができる等、産業上の利用の可能性が大である。

本発明に係るラインライトガイドの実施の形態を示す説明図で、（ｂ）は模式的平面図、（ａ）は出射側から見た模式的正面図である。 本発明に係るラインライトガイドの実施の形態を示す模式的側面図である。 本発明に係るファイバ混合機構の第１の実施の形態の構成及び動作を説明する模式的説明図である。 本発明に係るファイバ混合機構の第２の実施の形態の構成及び動作を説明する模式的説明図である。 従来のラインライトガイドの一例を示す模式図である。

符号の説明

１ チューブ
２ 光ファイバ
３ ファイバ混合機構
４ 細長い開口
５ 扁平器体
６ 入射金具
７ マイクロレンズアレイ
８ 押さえ部材
８ 入射側端面
９ 光源
１０ 出射側端面
１１ ブロック
１２ リニアフレネルレンズ
１３ レンチキュラーレンズ
１４ 光コネクタ

Claims (2)

1. 光源と、光源からの光の入射側において一体に束ねた多数の光ファイバから成る送光系統を複数構成すると共に、夫々の送光系統の多数の光ファイバは、光の出射側において複数本毎に束ねてブロックとして構成し、夫々の送光系統の光ファイバのブロックを細長い開口を有する共通の扁平器体の、開口の長手方向に沿って直線状に交互にランダム配置して構成するラインライトガイドにおいて、各送光系統は、ランダム配置位置よりも入射側において、ファイバ混合機構を介在させ、このファイバ混合機構は、入射側の夫々の系統の光ファイバを全ての出力側の系統に振り分ける構成としたことを特徴とするラインライトガイド。
2. ファイバ混合機構は、少なくとも出力側において光コネクタにより送光系統に接続する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のラインライトガイド。

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