JP2008224478A - Light quantity monitor and light source apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、光源から被照射物に照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタとそれを用いて光量制御を行う光源装置に関し、特にCCDカメラ等を使用した画像処理検査装置等のように検査対象物に照射される光量を一定に維持する必要のある検査装置に用いて好適なものである。 The present invention relates to a light amount monitor that detects an irradiation light amount of illumination light irradiated on an object to be irradiated from a light source and a light source device that performs light amount control using the light amount monitor, and in particular, an image processing inspection device using a CCD camera or the like. It is suitable for use in an inspection apparatus that needs to maintain a constant amount of light irradiated to an inspection object.
例えばフラットパネルディスプレイ製造工程では、光源からの光を光ファイバーで、検査対象物となるガラス板や塗料塗布面に光を導いて照射し、これをCCDカメラ等で観察して傷や塗装不良等の欠陥を検知する画像処理検査装置が使用されている。(特許文献1参照)
検査の際、光源装置に要求される条件として、検査対象物(被照射物)への光量は少なくとも検査時間中は変化しないこと、また使用するカメラの受光感度性能レベルに応じて必要な光量の光を照射できることなどが挙げられる。 The conditions required for the light source device during the inspection are that the amount of light to the inspection object (irradiated object) does not change at least during the inspection time, and the required amount of light depends on the light reception sensitivity performance level of the camera used. For example, it can be irradiated with light.
画像処理検査用の光源装置の光源としては、ハロゲンランプ、LED等の固体光素子、水銀ランプおよびメタルハライドランプ等放電灯が使用されており、中でも水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯は、立ち上り時間が遅いものの高光量が得られることから、この種の光源として最適である。
しかしながらこれらの放電灯は1000〜2000時間点灯させると検査対象物への照射光量が次第に減衰していくために、使用するにあたっては、画像の明るさが変わらないようにその都度光量調整することが必要となる。
As a light source of a light source device for image processing inspection, a solid-state light element such as a halogen lamp or an LED, a discharge lamp such as a mercury lamp or a metal halide lamp is used. Among them, a discharge lamp such as a mercury lamp or a metal halide lamp has a rise time. However, it is suitable as a light source of this type because a high light quantity can be obtained although it is slow.
However, when these discharge lamps are lit for 1000 to 2000 hours, the amount of light irradiated to the inspection object gradually attenuates. Therefore, in use, the amount of light can be adjusted each time so that the brightness of the image does not change. Necessary.
またCCDカメラ等を使用した画像処理検査装置においては、例えば特開2005−233927号公報に記載されているように、「導光ロッド8の出射端面8outに、照射光量が著しく低下しない程度に、導光ロッド8を透過する光の一部を導光ロッド8内に戻すフロスト処理を施すことが」実施されている(同公報段落番号0027と0028の説明と、図7(a)と(b)参照)。 In an image processing inspection apparatus using a CCD camera or the like, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-233927, “the amount of irradiation light is not significantly reduced on the exit end face 8out of the light guide rod 8; “A frost process is performed to return a part of the light transmitted through the light guide rod 8 into the light guide rod 8” (the description of paragraph numbers 0027 and 0028 of the publication and FIGS. 7A and 7B). )reference).
ところで、導光ロッド8の出射端面8outに、フロスト処理を施すと、特開2005−233927号公報の図9に記載してあるように、光ファイバーへの入射光量は、導光ロッド8内に戻る光量分減少する。導光ロッド8内に戻る光量は可能な限り少ない構成であることが望ましい。 By the way, when the frost processing is performed on the emission end face 8out of the light guide rod 8, the incident light quantity to the optical fiber returns into the light guide rod 8 as described in FIG. 9 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-233927. Decreases by the amount of light. It is desirable that the amount of light returning into the light guide rod 8 is as small as possible.
そこで本発明は、導光ロッド内に戻る光量をなくし、光ファイバーに入射する光量の増大を図ることができ且つ光ファイバーへ入射する光量を一定にコントロールすることができる光量モニタとそれを用いた光源装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention eliminates the amount of light returning into the light guide rod, can increase the amount of light incident on the optical fiber, and can uniformly control the amount of light incident on the optical fiber, and a light source device using the same The purpose is to provide.
この課題を解決するために、本発明に係る請求項1に記載の光量モニタは、光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタであって、光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとを有して構成してある。
また同導光ロッドと光ファイバーは対向面に間隔を有して配置され、同導光ロッドと光ファイバーの間に、同導光ロッドから出射する光の一部が光ファイバーへ入射する光と分離される構成がなされ、分離された空間を導光された光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してある。
同光量モニタによると、導光ロッド内に戻る光量はなくなり、光ファイバーに入射する光量の増大を図ることができる。また分離された空間を導光された光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出することができるので、結果的に光ファイバーへ入射する光量を一定に維持することができる光量モニタを得ることができる。
In order to solve this problem, a light amount monitor according to
In addition, the light guide rod and the optical fiber are arranged with an interval on the opposing surface, and a part of the light emitted from the light guide rod is separated from the light incident on the optical fiber between the light guide rod and the optical fiber. The optical sensor is configured to receive light guided through the separated space, and the amount of light received by the optical sensor is detected as the amount of irradiation light.
According to the same light quantity monitor, the quantity of light returning to the inside of the light guide rod is eliminated, and the quantity of light incident on the optical fiber can be increased. Also, the light sensor can receive the light guided through the separated space, and the amount of light received by the light sensor can be detected as the amount of irradiation light, so that the amount of light incident on the optical fiber can be kept constant as a result. A light quantity monitor that can be obtained can be obtained.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の導光ロッドの内接円と同じ太さの光ファイバーを用いて構成してある。
請求項2に記載の発明によると、導光ロッドで導かれた光を光ファイバーに効率よく導くことができる。
The invention according to
According to invention of
請求項3に記載の発明は、請求項1及び請求項2記載の光量モニタにおいて、光ファイバーの入射端部に筒状の光路分離体を有して構成してある。
請求項3に記載の発明によると、導光ロッド内に戻る光量はなくなり、光ファイバーに入射する光量の増大を図ることができ、また光センサが受けた光量を照射光量として検出することができ、結果的に光ファイバーへ入射する光量を一定にコントロールすることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the light amount monitor according to the first and second aspects, a cylindrical optical path separator is provided at the incident end of the optical fiber.
According to the invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項2記の光量モニタにおいて、光路分離体の導光路面を傾斜して構成してある。
請求項4に記載の発明によると、光路分離体により、センサ方向に入る光の減衰を最小にして導くことが可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the light quantity monitor according to the second aspect, the light guide path surface of the optical path separator is inclined.
According to the fourth aspect of the present invention, the optical path separator can guide the light entering the sensor direction with minimum attenuation.
請求項5に記載の発明は、光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタと、その検出光量に応じて照射光量を制御する光量コントローラを備えた光源装置に関する。
また前記光量モニタとして光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとが対向面に間隔を有して配置されている。
そして、同導光ロッドと光ファイバーの間に、同導光ロッドから出射する光の一部が光ファイバーへ入射する光と分離される構成がなされ、分離された空間を導光された、光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してある。
請求項5に記載の発明によると、導光ロッド内に戻る光量はなくなり、光ファイバーに入射する光量の増大を図ることができ、また分離された空間を導光された光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出することができるので、結果的に光ファイバーへ入射する光量を一定に維持することができる光源装置を得ることができる。
A fifth aspect of the present invention relates to a light source device including a light amount monitor that detects an irradiation light amount of illumination light irradiated from a light source to an object to be irradiated, and a light amount controller that controls the irradiation light amount according to the detected light amount.
A light guide rod having a polygonal column shape that emits light incident from one end side serving as a light incident end surface from the other end side serving as a light exit end surface in the light path from the light source to the irradiated object as the light amount monitor, and the light guide An optical fiber that guides the light emitted from the rod to the irradiated object is disposed on the opposing surface with a gap.
A part of the light emitted from the light guide rod is separated from the light incident on the optical fiber between the light guide rod and the optical fiber, and the light guided through the separated space is transmitted as light. The sensor receives and the light quantity received by the light sensor is detected as the irradiation light quantity.
According to the invention described in
本発明に係る光量モニタは、導光ロッドと同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとが対向面に間隔を有して配置され、同導光ロッドと光ファイバーの間に、同導光ロッドから出射する光の一部が光ファイバーへ入射する光と分離される構成がなされ、分離された空間を導光された光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してあるので、導光ロッド内に戻る光量はなくなり、光ファイバーに入射する光量の増大を図ることができ、また導光ロッドから出力され、光ファイバーに入射される光量は正確に測定することができる。
また上記した光源装置によると、導光ロッドから出力され、光ファイバーに入射される光量を正確に測定し、その検出光量に応じて光量コントローラにより照射光量を制御することができるので、照射面への光量は一定となる特別な効果がある。
In the light amount monitor according to the present invention, a light guide rod and an optical fiber that guides light emitted from the light guide rod to the irradiated object are arranged with an interval on the opposing surface, and between the light guide rod and the optical fiber, A part of the light emitted from the light guide rod is separated from the light incident on the optical fiber, and the light sensor receives the light guided through the separated space and irradiates the light quantity received by the light sensor. Since it is configured to detect the amount of light, the amount of light returning into the light guide rod is eliminated, the amount of light incident on the optical fiber can be increased, and the amount of light output from the light guide rod and incident on the optical fiber is It can be measured accurately.
Further, according to the light source device described above, the amount of light output from the light guide rod and incident on the optical fiber can be accurately measured, and the amount of irradiation light can be controlled by the light amount controller according to the detected amount of light. There is a special effect that the amount of light is constant.
以下本発明の最良の形態を図1乃至図6について説明する。 The best mode of the present invention will be described below with reference to FIGS.
以下本発明の実施例を図1乃至図6について説明する。図1は本発明に係る光源装置を示す正面図、図2は図1に組み込む本発明に係る光量モニタの正面図、図3は図2の一部拡大図で光の進行方向を示す正面図、図4は図2における導光ロッド遮光体とファイバー保持具部の分解正面図、図5は図2における導光ロッドの内接円と光ファイバーの太さの関係を示す説明図、図6は図1における調光フィルタの側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a front view showing a light source device according to the present invention, FIG. 2 is a front view of a light intensity monitor according to the present invention incorporated in FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 4 is an exploded front view of the light guide rod light blocking body and the fiber holder portion in FIG. 2, FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between the inscribed circle of the light guide rod and the thickness of the optical fiber in FIG. It is a side view of the light control filter in FIG.
図1において、1は光源装置を構成する光源装置本体であって、筐体状に構成してある。2は光源装置本体1の内部に収納してなる光源であって、反射ミラー3に装着して構成してある。光源としては、例えばメタルハライドランプを用いて構成してある。4は反射ミラー3の前方に40mmの間隔を有して設けた赤外線カットフィルタであって、光ファイバーへの伝達する熱線カットする。5は赤外線カットフィルタ4の前方に10mmの間隔を有して設けた調光フィルタであって、図6に示すように、円形に構成し、開口率が除々に変化する多数のスリット6が配列形成され、回転することによって、回転方向に応じて透過光量が漸増若しくは漸減するように構成してある。7は調光フィルタ5を回転するためのステップモータであって、所定角度回転するように構成してある。
In FIG. 1,
図1において、10は光源2を点灯制御するための点灯回路である。11は検出光量に応じて、照射光量をフィードバックする調光フィルタ5を回転制御する光量コントローラである。
In FIG. 1,
図1乃至図5において、20は光量モニタを構成する例えば正六角柱状の導光ロッドであって、例えば断面が対辺間距離21mmの正六角形の長さ120mmのガラス体で形成してある。また同導光ロッド20は光源2から照射された光を集光する楕円形の反射鏡3の光軸と同軸的に配されている。21は導光ロッド20を収納する導光ロッド遮光体であって、アルミニウム材で筒状に構成してある。
In FIG. 1 to FIG. 5,
図1、図2、図3において、30は光量モニタを構成する光ファイバーであって、導光ロッド20の光出射端面23と光ファイバー30の光入射端面31が所定の間隔を有して対向して配されている。また導光ロッド20の内接円と光ファイバー30は、図5に示すように同じ太さに構成してある。導光ロッド20の内接円と光ファイバー30を同じ太さに構成すると、導光ロッドの内接円より外側の光ファイバーに入射しない光を光センサに入射し利用することができる。33は光ファイバーを収束するファイバー保持具であって、アルミニウム材で構成してある。また同ファイバー保持具33の導光ロッド20との対向面には、筒状の光路分離体32を有して構成する。同光路分離体32は図2、図3、図4に示すように、入射側の外面に傾斜面を有して構成してある。傾斜角度は例えば45度に構成してある。光路分離体の入射側の外面を傾斜面に構成すると、導光ロッド20にて導光された光の一部をセンサ方向に効率よく導くことができる。またファイバー保持具33の外径がΦ50mmの場合、光路分離体の内径は例えばΦ21mmに構成してある。
上記した光路分離体は、本例ではファイバー保持具33と一体的に構成してあるが、別々に構成し、導光ロッド遮光体21とファイバー保持具33との間に狭持してもよい。
1, 2, and 3,
The optical path separator described above is configured integrally with the
図1乃至図4において、40はファイバー保持具33の光路分離体32によって分離された光を受光する光センサである。本例では、導光ロッド20の出射端面から光ファイバー30入射端面に入射される光と、光路分離体32によってセンサ40に向かって導光される光に分離される。41は光センサ40の前側に配置した拡散板であって、センサ40に向かって導光される光を効率よくセンサ40に導くことができる。
In FIGS. 1 to 4,
次に上記した本発明の光量モニタとそれを用いた光源装置の動作について説明する。
(1)光源装置を作動すると、光源2から照射された光は楕円形の反射鏡3の第二焦点に集光され、赤外線カットフィルタ4にて、赤外線がカットされた光が調光フィルタ5を通って、六角柱状の導光ロッド20に入射され、同導光ロッド20の光出射端面に向って直進し、あるいは側面で反射しながら光出射端面23に導かれる。
(2)導光ロッド20の光出射端面に導かれた光は、光量分布が均一化されて光出射端面23から出射され、光ファイバー30により検査対象物(被照射物)まで案内され、照明光として照射される。
一方、光路分離体32によってセンサ40に向かって導光される光は、光ファイバー30に入射する光をセンサ40が正確に検知される。つまり、センサ40で検知する光量と光ファイバー30に入射する光は相関関係にある。
(3)かかる後、センサ40の検出光量に応じて、調光フィルタ5を回転制御し、照射光量をコントロールする。本発明によると、絶えず光量を照射光量として検出することができ、照射光量をコントロールすることにより、被照射面への光量は一定とすることができる。
Next, the operation of the above-described light quantity monitor of the present invention and the light source device using the same will be described.
(1) When the light source device is operated, the light emitted from the
(2) The light guided to the light emitting end face of the
On the other hand, the light guided toward the
(3) After that, according to the light amount detected by the
上記の光源装置1を検査用照明光源として用いる場合、1500〜2000時間点灯後の照射光量は、初期光量と比して40%程度の減光が予想されるので、当初より調光フィルタ5で光源2の光量を最大光量の60%程度に調光しておき、光センサ40が受ける検出光量の変化に応じて、光量コントローラ11が信号を発し、調光フィルタ5を回転制御する。
ここでは、検出光量は経時的に低下する傾向にあるので、例えば検出光量が1%低下したときに、調光フィルタ5をそのスリット6が大きくなる方向に回転させて、被照射面への光量は一定とする。
When the
Here, since the detected light amount tends to decrease with time, for example, when the detected light amount decreases by 1%, the dimming
このようにして、検出光量に応じて徐々に調光フィルタ5により導光ロッド20への入射光量を増大させることにより、1500〜2000時間点灯後でも、当初照射光量と略等しい光量に維持して照射することができる。
In this way, the light amount incident on the
なお上述の説明では、光量コントローラ11として導光ロッド20への入射光量を可変制御する調光フィルタ5を用いたが、本発明はこれに限らず、光源の光量を可変制御する調光回路としも同様に実施することができる。
In the above description, the
1 光源装置本体
2 光源
3 反射ミラー
4 赤外線カットフィルタ
5 調光フィルタ
6 スリット
7 ステップモータ
10 点灯回路
11 光量コントローラ
20 導光ロッド
21 導光ロッド遮光体
23 光出射端面
30 光ファイバー
31 入射端面
32 光路分離体
33 ファイバー保持具
40 光センサ
41 拡散板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとを有し、同導光ロッドと光ファイバーは対向面に間隔を有して配置され、同導光ロッドと光ファイバーの間に、同導光ロッドから出射する光の一部が光ファイバーへ入射する光と分離される構成がなされ、分離された空間を導光された光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成したことを特徴とする光量モニタ。 A light amount monitor for detecting the amount of illumination light irradiated from the light source to the object,
In the optical path from the light source to the object to be irradiated, light that is incident from one end that is the light incident end face, a polygonal light guide rod that emits light from the other end that is the light exit end face, and light that is emitted from the light guide rod A light guide rod to the object to be irradiated, the light guide rod and the optical fiber are arranged with an interval on the opposing surface, and one of the light emitted from the light guide rod is interposed between the light guide rod and the optical fiber. The optical sensor receives the light guided through the separated space, and detects the amount of light received by the optical sensor as the amount of irradiation light. Features a light intensity monitor.
前記、光量モニタとして光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとが対向面に間隔を有して配置され、同導光ロッドと光ファイバーの間に、同導光ロッドから出射する光の一部が光ファイバーへ入射する光と分離される構成がなされ、分離された空間を導光された、光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成したことを特徴とする光源装置。 In a light source device including a light amount monitor that detects an irradiation light amount of illumination light irradiated to an object to be irradiated from a light source, and a light amount controller that controls the irradiation light amount according to the detected light amount,
A light guide rod having a polygonal column shape that emits light incident from one end serving as a light incident end face from the other end serving as a light exit end face in the optical path from the light source to the irradiated object as the light amount monitor, and the light guide An optical fiber that guides the light emitted from the rod to the object to be irradiated is arranged with an interval between the light guide rod and the optical fiber, and a part of the light emitted from the light guide rod enters the optical fiber. The light source is configured to be separated from the light to be transmitted, is guided in the separated space, the light sensor receives the light, and the light amount received by the light sensor is detected as the irradiation light amount apparatus.
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