JP2008249595A - 外囲器の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷陰極放電管や閃光放電管といった放電管に用いられる小径であるガラスバルブの内面に有する凹状部を少なくとも検査できる検査装置を提供する。
【解決手段】 円筒状のガラスバルブ１を照射する光源９と、照射されるガラスバルブ１を撮像する撮像部１１とを備えるガラスバルブの検査装置であって、ガラスバルブ１の軸線方向と直交する面においてガラスバルブ１及び撮像部１１が対向する方向と交差する方向からの光源９の光で、ガラスバルブ１を照射するように構成されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、液晶モニターの光源として用いられる冷陰極放電管やカメラのストロボとして用いられる閃光放電管といった放電管の外囲器の検査装置及び検査方法に関する。

従来から、液晶モニターや小型照明等の各種照明装置の光源として冷陰極放電管が採用されている。かかる冷陰極放電管は、例えば、図３に示すように、円筒状で、内面に蛍光被膜が形成された外囲器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部に対向するように配置される主電極２，２と、各主電極２を保持してガラスバルブ１の端部を気密に封止するビートガラス３とを備える。そして、各主電極２は、ビートガラス３に保持される導入線４と、導入線４の先端部に取り付けられる電極５とを備える。また、ガラスバルブ１は、希ガス及び水銀が内部に封入される。

このような冷陰極放電管の製造方法について概略説明すると、まず、円筒状に形成されるガラスバルブ１の一端部内に、一方の主電極２を保持するビードガラス３を配置した後、ガラスバルブ１の一端部を加熱溶着して封止する。そして、ガラスバルブ１の他端部内に、他方の主電極２を保持するビードガラス３を配置し、さらに希ガス及び水銀を供給した後、ガラスバルブ１の他端部を加熱溶着して封止することで、内部が気密にされて冷陰極放電管が完成される。

ここで、ガラスバルブ１は、ガラス材を円筒状に成形しながら細く伸ばして形成される。しかし、ガラス材に気泡を有している場合、ガラスバルブ１は、引き伸ばされた方向（軸線方向）に沿って気泡も引き伸ばされた状態で形成される。即ち、ガラスバルブ１は、軸線方向に沿って泡筋が形成される。特に、ガラスバルブ１の内面に相当する位置にガラス材が気泡を有している場合、ガラスバルブ１は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、気泡に起因する凹状部６が内面に形成されてしまう。そして、ガラスバルブ１の端部にまで凹状部６が形成されると、ガラスバルブ１の端部を加熱溶着しても、冷陰極放電管は、図４（ｃ）に示すように、ガラスバルブ１の端部内面とビートガラス３との間に隙間を発生し、完全に封止されず、その結果、内部を気密に形成することができない。

そこで、内部が気密に形成されていない可能性のある冷陰極放電管（不良品）を排斥するため、一般的には、冷陰極放電管として完成させた後に泡筋の有無を目視で検査するようにしている。また、他にガラスバルブ１の傷の有無を検出する方法として、図５に示すように、ガラスバルブ１を照射する点光源７と、ガラスバルブ１の像を投影するスクリーン８と、スクリーン８の像を撮像する撮像部１１とを備える検査装置を用いて検査する方法も存在する（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−４４６５２号公報

しかしながら、冷陰極放電管として完成させた後に目視で検査する方法は、非常に細かい作業となるため、検査自体の作業効率が悪く、また、完成後の検査となるため、生産効率も低下する。また、ガラスバルブ１の像をスクリーン８に投影させて、スクリーン８の像を撮像して検査する方法は、冷陰極放電管と比較して大きな形状の照明、例えば、白熱電球や蛍光灯等の天井照明に用いられる大径のガラスバルブを検査するのに適しているが、冷陰極放電管に用いられる小径のガラスバルブ１を検査するのには適していない。

後者をより具体的に説明すると、内外面や内部に泡筋を有する（特に、凹状部６を内面に有する）冷陰極放電管用のガラスバルブ１を点光源７で照射して、スクリーン８に投影された像を撮像部９で撮像しても、凹状部６が光の明暗の差となって表れにくい（あるいは表れない）ため、ガラスバルブ１の内面に有する凹状部６を検査することができない場合がある。

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、冷陰極放電管や閃光放電管といった放電管に用いられるガラスバルブが有する泡筋を径に関係なく検査できる検査装置を提供することを課題とする。

本発明に係る外囲器の検査装置は、円筒状の外囲器を照射する光源と、照射される外囲器を撮像する撮像部とを備える外囲器の検査装置であって、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するように構成されることを特徴とする。

外囲器及び撮像部が対向する方向からの光源の光で外囲器を照射する場合、外囲器が小径であると、光源からの光が外囲器で乱反射し、光同士が干渉するため、内面に有する凹状部が光の明暗の差となって表れにくい（あるいは表れない）が、本発明に係る外囲器の検査装置によれば、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するため、冷陰極放電管や閃光放電管といった放電管に用いられる小径であるの内面に有する凹状部が光の明暗の差となって表れる。

また、本発明に係る外囲器の検査装置においては、光源と外囲器との間に、外囲器の外形方向の検査範囲より大きい幅寸法を有する遮光部が配置され、遮光部は、外囲器及び撮像部が対向する方向からの光源の光を規制することにより、外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するような構成を採用してもよい。かかる構成によれば、外囲器及び光源間に、外囲器の外形方向の検査範囲より大きい幅寸法を有する遮光部が配置されるため、撮像部と対向する方向から外囲器を照射する光源の光を確実に遮光し、外囲器の内面に有する凹状部を光の明暗の差となって確実に表すことができる。

また、本発明に係る外囲器の検査装置においては、撮像部で撮像される外囲器の撮像角度を変更可能とすべく、光源及び撮像部と外囲器とを相対的に変位可能な構成を採用してもよい。かかる構成によれば、撮像部で撮像される外囲器の撮像角度を自在に変更できるため、異なった角度から外囲器を撮像することで周方向全域にわたって、しかも複数回検査することもでき、その結果、検査の確実性が担保される。

本発明に係るガラスバルブの検査装置においては、撮像部で撮像される外囲器の画像を画像処理により自動で画像検査するにあたって、外囲器の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外するように画像処理する、又は、外囲器の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外して画像検査する画像処理検査部を備える構成を採用してもよい。かかる構成によれば、画像処理部が撮像される外囲器画像（撮像して得られる光データ）を外囲器の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外するように画像処理したり、検査から除外して画像検査したりするため、自動検査するにあたって支障となり得る画像領域を検査から除外し、その結果、やはり検査の確実性が担保される。

本発明に係る外囲器の検査装置においては、光源が平板状に形成される構成を採用してもよい。かかる構成によれば、光源が平板状に形成されるため、光源から略均一な量の光が放射して、外囲器を安定した光で照射する。

本発明に係る外囲器の検査方法は、円筒状の外囲器を光源で照射しつつ、照射される外囲器を撮像部で撮像する外囲器の検査方法であって、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射することを特徴とする。

本発明に係る外囲器の検査方法によれば、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するため、冷陰極放電管や閃光放電管といった放電管に用いられる小径である外囲器が有する泡筋が光の明暗の差となって表れる。

本発明の外囲器の検査装置及び検査方法によれば、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するため、冷陰極放電管や閃光放電管といった放電管に用いられる小径である外囲器が有する泡筋を検査できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明に係る外囲器の検査装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、図１において、図３〜図５の符号と同一の符号を付した部分は、同一の構成又は要素を表す。

まず、本実施形態に係る外囲器の検査装置は、図１に示すように、円筒状のガラスバルブ１を照射する光源９と、照射されるガラスバルブ１を撮像する撮像部１１と、撮像部１１に（電気的に）接続されており、撮像されるガラスバルブ１の画像（撮像して得られる光データ）を画像処理した後に画像検査する画像処理検査部１２とを備える。

ガラスバルブ１は、ガラスバルブ１を回転可能に保持する保持部（図示しない）に保持されて、撮像部１１で撮像されるガラスバルブ１の撮像角度を変更可能に構成される。より具体的には、円筒状のガラスバルブ１は、軸線を軸として周方向に回転して、固定配置される光源９及び撮像部１１と相対的に変位可能に構成される。

光源９は、平板状に形成され、本実施形態においては、青色ＬＥＤを光源とした照明装置とされる。ここでいう平板状とは図１（ｂ）のように断面が直線である必要はなく、光源全面とガラスバルブの距離が略一定になるように曲がっていても、いわゆる面光源であればよい。また、平板状の光源９は、円筒状のガラスバルブ１の軸線方向と平行又は略平行となるように配置される。そして、光源９は、照射されるガラスバルブ１との間、より詳しくは、ガラスバルブ１と対向する表面側に、光を遮光する遮光部１０が配置される。

遮光部１０は、円筒状のガラスバルブ１の外径よりも大きい幅寸法を有する。なお、遮光部１０は、本実施形態において、黒色遮光テープとされる。また、遮光部１０は、平板状の光源９と直交してガラスバルブ１の軸線を含む面で対称又は略対称となるように、光源９に取り付けられる。即ち、平板状の光源９から略均一な量及び方向に光が放射されると、遮光部１０は、ガラスバルブ１を照射する光の照射量及び照射方向が平板状の光源９と直交してガラスバルブ１の軸線を含む面で対称又は略対称となるように、光源９に取り付けられる。尚、遮光部の幅は検査範囲において光源９からガラスバルブ１を通って撮像部１１に直進する光を遮光するよう検査範囲より大きければよい。

撮像部１１は、本実施形態においては、ＣＣＤカメラとされる。そして、撮像部１１は、ガラスバルブ１を間に置いて、遮光部１０と対向する位置に配置される。より具体的には、撮像部１１は、遮光部１０により、ガラスバルブ１と対向する方向からの光源９の光で、ガラスバルブ１が照射されることを規制される位置に配置される。

画像処理検査部１２は、撮像部で撮像されるガラスバルブ１の画像（撮像して得られる光データ）を画像処理により自動で画像検査するにあたって、ガラスバルブ１の画像を画像処理した後に、自動検査に支障となる画像領域、即ち、ガラスバルブ１の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外して画像検査する。

なお、本実施形態に係る検査装置は、外径が（４．０）ミリメートル以下のガラスバルブを検査するが、もちろんそれ以上の外径であっても検査可能である。

本実施形態に係るガラスバルブの検査装置の構成は以上の通りであり、次に、この本実施形態に係るガラスバルブの検査装置の作用について説明する。

遮光部１０は、ガラスバルブ１及び撮像部１１が対向する方向の光源９の光でガラスバルブ１が照射されるのを規制する。しかも、遮光部１０がガラスバルブ１の外径寸法より大きい幅寸法を有するため、ガラスバルブ１は、撮像部１１と対向する方向からの光源９の光で照射されることがない。したがって、ガラスバルブ１は、軸線方向と直交する面において撮像部１１と対向する方向と交差する方向からの光だけで、照射されることになる。この軸線方向と直交する面とは図１（ｂ）で表している断面を指し、撮像部１１と対向する方向と交差するとは光源９、ガラスバルブ１、撮像部１１を結んだ線に対し角度を持った両方向からの光があることを表す。

そして、撮像部１１がガラスバルブ１の一端部、即ち、主電極が配置される位置（ビートガラスで封止される部分）を撮像した後、画像処理検査部１２が撮像されたガラスバルブ１の画像（撮像して得られた光データ）を画像処理する。すると、画像処理検査部１２に接続されるディスプレイや表示装置といった出力部（図示しない）に、図２に示すような、処理画像１３が表示される。

より具体的には、表示された処理画像１３において、ガラスバルブ１内面が有する凹状部６の画像１４は（泡筋があった場合も同様である）、ガラスバルブ１内面の他部分と比較して明るく表れる。即ち、ガラスバルブ１の軸線方向に沿って形成された凹状部６の画像１４は、明るい線となって表れる。

そして、ガラスバルブ１の外縁の画像も明るく表れるが、画像検査（自動検査）する際に、ガラスバルブ１の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域（図２において斜線部）は、検査ソフト等で検査領域から除外するように設定されるため、検査から除外される。したがって、ガラスバルブ１の内面が有する凹状部６は、光の明暗の差に基づき検査（検出）される。なお、画像処理検査部１２は、画像処理の時点で、ガラスバルブ１の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域に対してマスク処理等の処理を行い、処理画像１３に表示させなくすることで、検査から除外してもよい。

さらに、ガラスバルブ１は、回転可能に保持する保持部に保持されるため、軸線を軸として回転変位され、その結果、撮像部１１で撮像されるガラスバルブ１の角度位置が変更される。そして、検査装置は、ガラスバルブ１の撮像角度を変えた複数の処理画像１３，…から、ガラスバルブ１の内面における凹状部６の有無を光の明暗の差に基づき検査する。例えば軸線を中心にガラスバルブ１を９０度回転させることにより、直前の検査において検査から除外したガラスバルブ１の外縁部分を撮像部１１に対して正面側及び裏面側の部分（検査対象となる部分）に移動させることで、ガラスバルブ１の周方向の全域を検査することができるが、回転させて検査することによって、より細かな角度で複数回検査でき検査精度を向上できる。

以上より、本実施形態に係るガラスバルブの検査装置は、ガラスバルブ１の軸線方向と直交する面においてガラスバルブ１及び撮像部１１が対向する方向と交差する方向からの光源９の光で、ガラスバルブ１が照射される構成であるため、ガラスバルブ１内面の凹状部６を光の明暗の差として表して検査することができる。

また、本実施形態に係るガラスバルブの検査装置は、ガラスバルブ１が、光源９との間に配置される遮光部１０により、撮像部１１と対向する方向からの光源９の光で照射されることを規制される構成であるため、ガラスバルブ１及び撮像部１１が対向する方向の光、即ち、ガラスバルブ１内面が有する凹状部６を表す光の明暗の差を小さくするような方向の光源９の光を確実に遮光することができ、その結果、ガラスバルブ１の内面に有する凹状部６を光の明暗の差となって確実に表すことができる。

また、本実施形態に係るガラスバルブの検査装置は、ガラスバルブ１が撮像部で撮像される角度を変更可能な構成であるため、ガラスバルブ１の撮像角度、即ち、検査角度を自在に変更して、多方面からの撮像（検査）が可能となり、その結果、ガラスバルブ１を周方向全域にわたって、しかも複数回検査することもできる。

また、本実施形態に係るガラスバルブの検査装置は、画像処理検査部１２が撮像されるガラスバルブ１の画像（撮像して得られる光データ）を画像処理する構成であるため、処理される画像を出力することで、ガラスバルブ１の内面の状況を容易に確認できる。

また、本実施形態に係るガラスバルブの検査装置は、画像処理検査部１２が円筒状のガラスバルブ１の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外する構成であるため、ガラスバルブ１の外縁の画像がガラスバルブ１内面に有する凹状部６の画像１４と同じように光の明暗の差となって表れる場合でも、取得した画像を自動検査するにあたって、外縁部が凹状部６と誤認識されることを防止できる。

また、本実施形態に係るガラスバルブの検査装置は、平板状に形成される光源９を備える構成であるため、ガラスバルブ１を略均一な量の光で照射し、その結果、安定したガラスバルブの処理画像１３を取得できる。

なお、本発明のガラスバルブの検査装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施の形態では外囲器としてガラスバルブで説明したが、他の材質であってもよい。

また、ガラスバルブの検査装置は、上記実施形態において、平板状に形成される一つの光源９を備える場合を例にとって説明したが、平板状に形成される複数の光源を備える場合でもよく、また、球状に形成される光源を一つ又は複数備える場合でもよい。特に、二つの光源を円筒状のガラスバルブの外径寸法より大きい間隔を有して配置させて、ガラスバルブを照射させてもよい。即ち、光源は、ガラスバルブの軸線方向と直交する面においてガラスバルブ及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光でガラスバルブを照射する構成であればよい。

また、上記実施形態において、光源９が青色ＬＥＤを光源とした照明装置である場合を例にとって説明したが、他色のＬＥＤを光源とした照明装置でもよい。即ち、光源は、ガラスバルブの軸線方向と直交する面においてガラスバルブ及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光でガラスバルブを照射することにより、ガラスバルブの内面が有する凹状部を光の明暗の差として表れるものであればよい。

また、上記実施形態において、遮光部１０が黒色遮光テープである場合を例にとって説明したが、黒色樹脂板や金属板等の材料で形成されてもよい。要するに、光源からの光を遮光する材料であればよい。

また、上記実施形態において、撮像部１１がＣＣＤカメラの場合を例にとって説明したが、他のイメージセンサでもよい。要するに、光の明暗の差を認識できるセンサであればよい。

また、上記実施形態において、円筒状のガラスバルブ１が軸線を中心として周方向に回転される場合を例にとって説明したが、さらに、光源９及び撮像部１１とガラスバルブ１とをガラスバルブ１の軸線方向に相対移動させてもよい。このように、光源９及び撮像部１１と円筒状のガラスバルブ１とをガラスバルブ１の軸線方向に相対移動させる移動手段を備える構成とすれば、ガラスバルブ１の軸線方向にも撮像位置（検査位置）が変更可能になる。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係るガラスバルブの検査装置の概略平面図、（ｂ）は、その概略側面図 同実施形態に係るガラスバルブの検査装置で取得される処理画像図 従来の冷陰極放電管の断面図 （ａ）は、従来の冷陰極放電管に用いられるガラスバルブの要部平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は、そのガラスバルブで形成される冷陰極放電管の要部断面図 従来のガラスバルブの検査装置の全体概略図

符号の説明

１ ガラスバルブ
６ 凹状部
９ 光源
１０ 遮光部
１１ 撮像部
１２ 画像処理検査部
１３ 処理画像
１４ 凹状部の画像

Claims (6)

1. 円筒状の外囲器を照射する光源と、照射される外囲器を撮像する撮像部とを備える外囲器の検査装置であって、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するように構成されることを特徴とする外囲器の検査装置。
2. 光源と外囲器との間に、外囲器の外形方向の検査範囲より大きい幅寸法を有する遮光部が配置され、遮光部は、外囲器及び撮像部が対向する方向からの光源の光を規制することにより、外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の外囲器の検査装置。
3. 撮像部で撮像される外囲器の撮像角度を変更可能とすべく、光源及び撮像部と外囲器とを相対的に変位可能に構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の外囲器の検査装置。
4. 撮像部で撮像される外囲器の画像を画像処理により自動で画像検査するにあたって、外囲器の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外するように画像処理する、又は、外囲器の軸線方向に沿う外縁に対応する所定の画像領域を検査から除外して画像検査する画像処理検査部を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の外囲器の検査装置。
5. 光源が平板状に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の外囲器の検査装置。
6. 円筒状の外囲器を光源で照射しつつ、照射される外囲器を撮像部で撮像する外囲器の検査方法であって、外囲器の軸線方向と直交する面において外囲器及び撮像部が対向する方向と交差する方向からの光源の光で、外囲器を照射することを特徴とする外囲器の検査方法。
   

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