JP2008518230A - 発光ダイ素子を容器に直接合焦させることによる容器検査 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光源が発光構成部品の動作寿命の増大により、照明の均一性の増大、向上した検査の信頼性、及び保守の減少をもたらす、容器の検査方法及び装置を提供する。
【解決手段】容器（１２）の光学検査用装置は、発光ダイ面（１８）を有する少なくとも一つの発光ダイオード（１６）を有する光源（１４）を含む。レンズ或いはミラー（２０，４３）が、発光ダイ面を容器の選択部分に合焦させ、光センサ（２４）が、光源により照明された容器の選択部分の像を受ける。情報処理装置（２８）が、センサで受けた像の関数として容器の照明された部分の商業的変化を検出するために光センサに接続される。像は、容器の選択部分を通る光エネルギーの透過、及び又は容器の選択した部分における光エネルギーの反射、及び又は屈折によって発生させることができる。光源は、単一の発光ダイオードを含んでいてもよいし、或いは発光ダイ面の像が容器で互いに重なり合う及び又は隣接するような方法で容器に合焦された発光ダイ面を有する複数の発光ダイオードを含むようにしてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器の光学特性に影響を及ぼす商業的変化(commercial variations)についての容器の検査に関し、特に、一つ以上のＬＥＤ発光ダイ素子を検査中の容器の部分に直接合焦させることにより容器を検査する方法及び装置に関する。

ガラス瓶やジョッキーのような容器の製造では、様々な種類の異形が容器の側壁、下端、底、肩、頸部、及び又は口部に発生することがある。この技術分野で「商業的変化」と呼ばれる、これらの異形は、容器の商業的許容性に影響を与える。容器の光学特性に影響を及ぼす商業的変化を検出するために電気光学検査技術を採用することが提案されている。基本原理は、光エネルギーを容器に差し向けるように光源を配置し、光源によって照明された容器の部分の像を受け取るように光センサを配置することである。光源は、均一強度のものであってもよいし、或いは、光源の一つ以上の広がりにわたって変化する強度を有するように構成されてもよい。光源によって照明された容器の部分の商業的変化は、センサで受け取られた照明された容器部分の像の光強度の関数として検出される。係る電気光学検査技術は、容器の原点の金型と関連したコードを表す、容器の下端又は底のような、容器の凸凹或いは表面変化を読み取るためにも採用される。米国特許第４，９４５，２２８号、第５，２００，８０１号、及び第６，０２５，９０９号がそれに関する代表的なものである。

容器検査光源は、典型的には、一つ以上の白熱電球、蛍光灯或いはＬＥＤを含む。白熱電球を用いる場合、フィラメントは、典型的には、直接或いは拡散体を通して、容器の照明された部分に合焦される。蛍光電球は、典型的には、無指向性照明を達成するために拡散体と組合せて採用される。これまで採用されたＬＥＤは、発光素子即ちダイの直接合焦を許さないレンズ又は他の合焦光学素子を有する低電力の構成要素である。ＬＥＤは、典型的には、無指向性照明源を提供するために拡散体と組合て用いられる。
米国特許第４，９４５，２２８号 米国特許第５，２００，８０１号 米国特許第６，０２５，９０９号

本発明の一般的な目的は、光源が発光構成部品の動作寿命の増大により、照明の均一性の増大、向上した検査の信頼性、及び保守の減少をもたらす、容器の検査方法及び装置を提供することにある。

本発明の好適な実施形態による、容器の光学的検査装置は、発光ダイ表面を有する少なくとも一つの発光ダイオードを有する光源を含む。レンズ或いはミラーのような、手段が、発光ダイ面を容器の選択された部分に合焦させ、光センサが、光源によって照明された容器の選択部分の像を受ける。情報処理装置が、光センサに接続され、センサで受けた像の関数として容器の照明された部分の商業的変化を検出する。像は、容器の選択部分を通る光エネルギーの透過によって、及び又は、容器の選択部分での光エネルギーの反射及び又は屈折によって発生させることができる。光源は、単一の発光ダイオードを含んでいてもよいし、或いは各々が発光ダイ面を有する複数の発光ダイオードを含んでいてもよい。発光ダイ面は、発光ダイ面の像が容器で互いに重なり合う及び又は互いに隣接するような方法で容器に合焦されるようにしてもよい。

図１は、容器１２の光学検査用装置１０の概略図である。装置１０は、発光ダイ１８を有する少なくとも一つの発光ダイオード１６を有する光源１４を含む。一つ以上のレンズ２０が、ダイ１８の発光面を検査用に選んだ容器１２の部分に直接合焦させる。発光ダイ面を容器に合焦させるためにレンズ２０の代わりに或いはレンズ２０に加えてミラーを採用してもよい。容器１２の照明された部分の中を通って透過され、その部分から反射され、及び／又はその部分によって屈折された光エネルギーは、レンズ系２２を通してカメラ２６の光センサ２４に差し向けられる。レンズ系２２は、カメラ２６の一部であるのがよい。情報処理装置２８が、センサ２４を走査して容器の照明された部分の像を得るためにカメラ２６に接続される。センサ２４は、光感知素子の二次元アレイを有するエリア・アレイ・センサであってもよい。情報処理装置２８は、容器１２の回転増分のような、適当な増分でセンサ２４を走査することができる。

上記したように、容器１２からセンサ２４に差し向けられた光エネルギーを、実行される検査の種類により、検査中の容器１２の照明された部分の中を透過させ、及び又はその部分から反射させ、及び又はその部分によって屈折されることができる。以下の米国特許：第５，２１４，７１３号、第５,２３３,１８６号、第５，２４３，４００号、第５，２９１，２７１号、第５，４６１，２２８号、第５，４６６，９２７号、第５，７５３，９０５号、及び第５，９６９，８１０号は、容器の中を透過させ及び又は容器で屈折された光の関数としての光学容器検査の例証である。以下の米国特許：第４,２３０,２６６号、第４,５８４,４６９号、第４,６４４,１５１号、第４,９４５,２２８号、第５,２００,８０１号、第５,４８９,９８７号、第５,６３７,８６４号、第５,８９６,１９５号、第６,１０４,４８２号、第６,１７５,１０７号、及び第６,２５６,０９５号は、容器から反射された光エネルギーの関数としての容器検査の例証である。

図２は、ＬＥＤ１６の一つの現在好ましい形態を示す。発光ダイ１８は、ベース３２上のヒートシンク３０によって担持される。リード線３４、３６が、ダイ１８との電気接続のために設けられている。非平行光学素子３８（図１）は、ダイ１８の発光面を容器１２に直接合焦させる。一つの現在好ましいＬＥＤ１６は、カリフォルニア州サンノセのLumileds LightingによりLuxeonという呼称で市販され、均等拡散パターンで光エネルギーを送る。

図３は、図１の実施形態の変形例を示し、この例では、発光ダイ面の像が容器で少なくとも部分的に重なり合うような方法で複数のＬＥＤ１６の発光ダイ面１８を一つ以上の関連したレンズ２０（及び又はミラー）によって容器１２の表面に直接合焦させる。この変形例は、十分な明るさの検査光ビームの発生を可能にする。図４及び図５は、複数のＬＥＤ１６がヒートシンク支持体４０に取り付けられている変形例を示す。ＬＥＤ１６の発光ダイ面を、ダイ面の像４２（図５）が互いに隣接して連続直線照明像を容器に形成するような方法でフレネルレンズ或いは他の円筒レンズ４３によって容器１２に合焦させる。図４及び図５のＬＥＤ１６は、同じ又は異なる光透過波長を有してもよいし、像４２の間で重なり合う領域が存在してもよい。適当なレンズ、及び又はミラー及び又は支持体４０のＬＥＤ１６のパターンを用いて他の照明パターンを提供することができる。

一つ以上のＬＥＤの発光ダイ面を合焦することは、明るく容器によく画成された照明像を引き起す。ダイ像（図３〜図５）を積み重ねる能力は、検査中の容器部分の鮮やかで効率的な照明を可能にする。比較的大きい寸法のダイ１８（０．０５インチ×０．０５インチ以上）及びより大きな強度は、白熱電球及び蛍光電球の置換を可能にし、それに対応して、照明の均一性、検査の信頼性が増し保守が減少する。ダイ像（図３〜図５）の積み重ねにより、照明強度を線形的に増大させ、照明パターンをどんな所望の形状にも構成させる。更に、ＬＥＤは、実質的に単色性であり、周囲光のフィルタリングを容易に可能にする。

以上のように、先に示した目的及び目標の全てを完全に満足する容器の検査方法及び装置を開示した。いくつかの現在好ましい実施形態を参照して本発明を開示し、多くの変更及び変形を説明した。他の変更及び変形が、本開示に照してを考慮して当業者に思い浮かぶであろう。本発明は、添付した特許請求の範囲に記載の精神及び広い範囲内に入るような全ての変更及び変形を含むものである。
本発明は、その更なる目的、特徴、効果及び形態と一緒に、以下の説明、特許請求の範囲、及び添付図面から最もよく理解されるであろう。

本発明の一つの現在好ましい実施形態による容器の光学検査用装置の概略図である。 図１の装置の発光ダイオードの正面図である。 図３のシステムの変形の部分概略図である。 本発明の更なる実施形態の部分概略図である。 図４の方向５から見た、図４の照明のパターンの正面図である。

符号の説明

１０ 光学検査用装置
１２ 容器
１４ 光源
１６ ＬＥＤ
１８ 発光ダイ面
２０ レンズ
２２ レンズ・システム
２４ 光センサ
２６ カメラ
２８ 情報処理装置
３８ 非平行光学系

Claims (8)

1. 光源（１４）と、
   前記光源によって照明された容器の選択部分の像を受ける光センサ（２４）と、
   前記光センサに接続され、前記センサで受けた前記像の関数として前記容器の前記照明された部分の商業的変化を検出する情報処理装置（２８）と、を含む容器の光学検査装置において、
   前記光源は、発光ダイ面（１８）を有する少なくとも一つの発光ダイオード（１６）を含み、
   前記装置は、前記発光ダイ面を容器の前記選択部分に合焦させる手段（２０又は４３）を含む、
   ことを特徴とする容器の光学検査装置。
2. 前記光源は、各々発光ダイ面（１８）を有する複数の前記発光ダイオード（１６）を含み、
   前記手段（２０又は４３）は、前記発光ダイオードの全ての前記発光ダイ面を容器の前記選択部分に合焦させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記手段（２０又は４３）は、前記発発光ダイ面の少なくともいくつかの像が容器の前記選択部分で重なり合うようにすることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記手段（２０又は４３）は、前記発発光ダイ面の少なくともいくつかの像が容器の前記選択部分で互いに隣接するようにすることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. （ａ）発光ダイ面（１８）を有する少なくとも一つの発光ダイオード（１６）を含み、発光ダイ面が、ダイオードの外側から直接投影することができる光源（１４）を設ける段階と、
   （ｂ）前記発光ダイ面を容器の選択部分に直接合焦させる段階と、
   （ｃ）容器の前記部分の像を光センサ（２４）に差し向ける段階と、
   （ｄ）前記像の関数として前記容器で商業的変化を検出する段階と、を含むことを特徴とする容器の検査方法。
6. 前記段階（ａ）は、複数の前記発光ダイオード（１６）を設けることを含み、
   前記段階（ｂ）は、前記複数の発光ダイオードの前記発光ダイ面を前記容器の前記選択部分に直接合焦させることを含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記段階（ｂ）は、前記発光ダイ面の少なくともいくつかの像が容器の前記選択部分で重なり合うようにすることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記段階（ｂ）は、前記発発光ダイ面の少なくともいくつかの像が容器の前記選択部分で互いに隣接するようにすることを特徴とする請求項６に記載の方法。

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