JP2020068160A - Ｏｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケラレの発生を抑制することができるＯＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】検査用のＯＬＥＤ照明装置１００は、有機発光層３と、アノード電極またはカソード電極の一方である透明電極２と、有機発光層３が生成した光Ｌが、透明電極２を介して、検査対象３００に照射され、検査対象３００で反射されることにより発生する反射光ＲＬを通過させる貫通孔６を有しており、アノード電極またはカソード電極の他方である反射電極４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、検査用のＯＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明の用途として、製品の検査用照明がある。ここでの製品は、例えば、半導体、電子・電気部品、ＦＰＤ関連、搬送・ロボット、鉄・金属部品、紙・フィルム・ガラス、自動車、ゴム・樹脂・プラスチック製品、食品、薬品、容器、包装、医療機器である。例えば、マシンビジョン（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ）を用いて、これらを検査するときに、照明として、ＬＥＤ照明、または、ＯＬＥＤ照明が用いられることがある。

製品の製造分野において、マシンビジョンは、照明されている検査対象（製品）をカメラで撮影し、撮影された画像に対して所定の画像処理をして、製品を検査する。鏡面反射する検査対象の場合、撮影された画像にカメラの像が写り込むことにより、検査精度が低下することがある。

カメラの像の写り込みを抑制するために、例えば、特許文献１は、キャリア材料上にスポット溶接で形成された溶接部の画像を評価する装置に関し、ＬＥＤ環によって照明されているキャリア材料に対するカメラ撮影において、微小な貫通孔を有するピンホールレンズを介して撮影する技術を開示している。この装置によれば、撮影された画像に写り込むカメラの像が微小になるため、検査精度の低下を抑制できる。

しかし、この装置では、カメラに取り込まれる光が、微小な貫通孔を通過した光のみに制限されるため、撮影された画像にケラレ（視野の欠け）が生じる。

特表２００９−５３８７３７号公報

本発明者は、ＯＬＥＤ照明装置で照明された検査対象の画像にケラレが発生することを抑制できる技術を検討した。

本発明の目的は、ケラレの発生を抑制することができるＯＬＥＤ照明装置を提供することである。

本発明に係るＯＬＥＤ照明装置は、有機発光層と、アノード電極またはカソード電極の一方である透明電極と、前記有機発光層が生成した光が、前記透明電極を介して、検査対象に照射され、前記検査対象で反射されることにより発生する反射光を通過させる貫通孔を有しており、前記アノード電極または前記カソード電極の他方である反射電極と、を備える。

貫通孔を通過した反射光の像が検査対象の像となる。貫通孔の開口面積が大きければ、検査対象が鏡面反射する場合、貫通孔の像が画像に写り込む。よって、貫通孔の開口面積は小さくする必要がある。一方、貫通孔のアスペクト比（貫通孔の深さ／直径）が大きくなると、画像に大きなケラレが発生する。ＯＬＥＤの反射電極は、薄くすることができるので、反射電極に形成された貫通孔の開口面積が小さくても、貫通孔のアスペクト比が大きくなることはない。従って、本発明に係るＯＬＥＤ照明装置によれば、ケラレの発生を抑制することができる。

本発明に係るＯＬＥＤ照明装置によれば、貫通孔の開口面積を小さくできるが、有機発光層の発光波長に対して、開口面積が小さすぎると、反射光の回折による影響が大きくなり、反射光の像の解像度が低下する。貫通孔の開口面積が大きいと、上述した問題が発生する。これらを考慮すると、貫通孔の平面形状が円形の場合、直径のサイズは、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。

上記構成において、前記反射電極は、１つまたは複数の前記検査対象で反射された前記反射光を通過させる複数の前記貫通孔を有する。

複数の貫通孔は、二次元的に配置されてもよいし、ライン状に配置されてもよい。複数の貫通孔は、１つの検査対象で反射された反射光を通過させてもよいし、複数の検査対象で反射された反射光を通過させてもよい。後者は、撮影された画像に、複数の検査対象が写る。貫通孔の数と検査対象の数とは同じでもよいし、異なっていてもよい。

貫通孔を通過した反射光の光量が少ないと、反射光の像が暗くなる。貫通孔の開口面積を大きくすれば、反射光の像は明るくなるが、上述したように、貫通孔の像が画像に写り込む。複数の貫通孔にすることにより、反射光の像を明るくしつつ、かつ、複数の貫通孔の像が画像に写り込むことを防止できる。

貫通孔が一つの場合、撮影範囲が狭くなる。このため、カメラの光軸が貫通孔を通るように、カメラと貫通孔とを位置決めする必要がある。カメラの光軸が貫通孔を通らないと、カメラの撮影範囲に検査対象が入らない、または、検査対象の一部しか入らない可能性があるからである。貫通孔が複数の場合、撮影範囲が広くなる。このため、カメラの光軸がいずれの貫通孔を通らなくても、カメラは、検査対象の全体の画像を撮影することが可能となる。

上記構成において、前記反射電極において、複数の前記貫通孔が二次元的に配置されている。

この構成によれば、カメラの撮像素子が二次元撮像素子の場合の照明にすることができる。

上記構成において、複数の前記貫通孔が二次元的に配置される、前記反射電極上の配置領域において、前記配置領域の中心から離れるに従って、前記貫通孔の密度が大きくされている。

配置領域の中心軸とカメラの光軸とを一致させたとき、配置領域の中心から離れるに従って、反射光のうちカメラに取り込まれる照明の光量が少なくなる。このため、配置領域の全体において、貫通孔の密度が同じ場合、配置領域の中心（つまり、撮影範囲の中心）から離れるに従って、撮影画像が暗くなる。この構成によれば、配置領域の中心から離れるに従って、貫通孔の密度が大きくされている。従って、配置領域の中心から離れるに従って、照明が暗くなることを防止でき、均一な照明を実現することができる。

上記構成において、複数の前記貫通孔が二次元的に配置される、前記反射電極上の配置領域において、前記配置領域の中心から離れるに従って、前記貫通孔の開口面積が大きくされている。

配置領域の中心軸とカメラの光軸とを一致させたとき、配置領域の中心から離れるに従って、反射光のうちカメラに取り込まれる照明の光量が少なくなる。このため、複数の貫通孔の開口面積が同じ場合、配置領域の中心（つまり、撮影範囲の中心）から離れるに従って、撮影画像が暗くなる。この構成によれば、配置領域の中心から離れるに従って、貫通孔の開口面積が大きくされている。従って、配置領域の中心から離れるに従って、照明が暗くなることを防止でき、均一な照明を実現できる。

上記構成において、前記有機発光層は、前記貫通孔と対向する部分が残されている。

貫通孔と対向する有機発光層の部分が発光すると、反射光に加えて、この発光による光が直接、貫通孔を通過し、カメラに取り込まれるため、反射光の像（検査対象の像）が不鮮明になる。よって、貫通孔と対向する有機発光層の部分が発光する場合、この部分は除去することが好ましい。しかし、貫通孔と対向する有機発光層の部分には、反射電極がないので、この部分は発光しない。この部分を除去せずに残しても、反射光の像（検査対象の像）が不鮮明になることはない。

本発明によれば、ケラレの発生を抑制することができる。

カメラと、第１実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置と、検査対象との位置関係をＯＬＥＤ照明装置の側面側から見た模式図である。 図１に示すＯＬＥＤ照明装置をカメラ側から見た平面模式図である。 貫通孔の平面形状について、いくつかの例を示す模式図である。 カメラと、第２実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置と、検査対象との位置関係をＯＬＥＤ照明装置の側面側から見た模式図である。 図４に示すＯＬＥＤ照明装置をカメラ側から見た平面模式図である。 複数の貫通孔が二次元的に配置される領域（配置領域）の形状について、いくつかの例を示す模式図である。 複数の貫通孔の配置パターンについて、いくつかの例を示す模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。本明細書において、個別の構成を指す場合にはハイフンを付した参照符号（例えば、貫通孔６−１）で示し、総称する場合にはハイフンを省略した参照符号（例えば、貫通孔６）で示す。

実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置は、検査用の照明であり、検査対象に対して広範囲に照射するために、面発光する。実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置は、平面視にて、例えば多角形形状や円形形状等の任意の形状であってよいが、実施形態では、平面視にて矩形形状である。実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置は、用途に応じて単色であってもよく、あるいは、白色であってもよい。実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置は、１対の第１および第２電極間に有機発光層を備え、第１および第２電極に電力が供給されると、有機発光層における電子と正孔との再結合により発光する。

図１は、カメラ２００と、第１実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置１００と、検査対象３００との位置関係をＯＬＥＤ照明装置１００の側面側から見た模式図である。ＯＬＥＤ照明装置１００は、断面模式図で示され、カメラ２００と検査対象３００は、側面模式図で示されている。図２は、図１に示すＯＬＥＤ照明装置１００をカメラ２００側から見た平面模式図である。図１を参照して、第１実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置１００は、第１のガラス基板１と、透明電極２と、有機発光層３と、反射電極４と、第２のガラス基板５と、を備える。

第１のガラス基板１は、その上に形成される、透明電極２、有機発光層３、および、反射電極４を支持する支持部材であり、有機発光層３で発光される光Ｌを透過する。ＯＬＥＤ照明装置１００は、平面視にて矩形形状を有するので、第１のガラス基板１は、矩形形状を有する板状の部材である。

透明電極２は、上記第１および第２電極の一方であり、アノード電極（＋電極）である。透明電極２は、第１のガラス基板１の一方主面上に面状で積層される。有機発光層３で発光された光Ｌは、透明電極２側から放射されるので、透明電極２は、有機発光層３で発光される光Ｌを少なくとも透過する、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透明な導電性を有する化合物で形成される。

反射電極４は、上記第１および第２電極の他方であり、カソード電極（−電極）である。反射電極４は、有機発光層３を介して透明電極２と対向するように、有機発光層３上に面状で積層される。反射電極４は、有機発光層３で発光された光Ｌを透明電極２側へ反射させるために、有機発光層３で発光される光Ｌを少なくとも反射する、例えば銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属（合金を含む）で形成される。反射電極４の厚み（例えば、０．１μｍ）と貫通孔６の径（例えば、０．１〜１ｍｍ）との実際の寸法比率によれば、反射電極４の厚みは、略ゼロと見なせる程度に薄い。図１および後で説明する図４では、反射電極４を図示するために、実際の寸法比率よりも、反射電極４の厚みを大きくしている。

有機発光層３は、透明電極２上に面状で積層され、透明電極２および反射電極４によって給電されると、発光する部材である。有機発光層３は、一例では、正孔注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）／正孔輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ）／発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒ）／電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ）／電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）により構成される。有機発光層３として、上記の他に、例えば発光層／電子輸送層により構成されるもの、正孔輸送層／発光層／電子輸送層により構成されるもの、正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層により構成されるもの、正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／バッファー層により構成されるもの、バッファー層／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／バッファー層により構成されるものが挙げられる。なお、光量を増加させるために、有機発光層３が多層化されても良い。

透明電極２がアノード電極であり、反射電極４がカソード電極であるが、逆でもよい。すなわち、透明電極２がカソード電極であり、反射電極４がアノード電極でもよい。

第２のガラス基板５は、反射電極４上に配置され、矩形形状を有する板状の部材である。第２のガラス基板５は、有機発光層３で発光される光Ｌを透過する。第１のガラス基板１の縁および第２のガラス基板５の縁は、透明電極２、有機発光層３および反射電極４により構成される構造体が形成されておらず、露出している。第１のガラス基板１と第２のガラス基板５とでその構造体を挟んだ状態で、例えば、真空貼り付け技術によって、第２のガラス基板５がその構造体および第１のガラス基板１に貼り付けられる。これにより、有機発光層３を封止することができる。なお。第２のガラス基板５の替わりに、上記構造体を覆う封止層によって、有機発光層３を封止してもよい。

図１および図２を参照して、反射電極４は、反射電極４の厚み方向に延びる、１つの貫通孔６を有する。貫通孔６は、例えば、反射電極４をレーザパターニングすることによって形成される。貫通孔６の平面形状は、例えば、円形である。この円の直径は、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。

有機発光層３は、貫通孔６と対向する部分が残されているが、この部分が除去されていてもよい。

カメラ２００は、第２のガラス基板５側に配置され、その光軸ＡＸが貫通孔６を通過している。検査対象３００は、第１のガラス基板１側に位置し、検査対象３００の中心と貫通孔６と対向している。有機発光層３が生成した光Ｌは、透明電極２側および反射電極４側へ向けて進む。透明電極２側へ進む光Ｌは、透明電極２および第１のガラス基板１を通過し、検査対象３００を照明する。反射電極４側へ進む光Ｌは、反射電極４で反射され、有機発光層３、透明電極２および第１のガラス基板１を通過し、検査対象３００を照明する。

検査対象３００を照明する光Ｌは、検査対象３００で反射され、反射光ＲＬとなる。反射光ＲＬの一部は、第１のガラス基板１、透明電極２、有機発光層３、貫通孔６および第２のガラス基板５を通過し、カメラ２００に備えられる二次元撮像素子２０１上で結像される。これにより、カメラ２００は、検査対象３００の画像を撮影することができる。

貫通孔６を通過した反射光ＲＬの像が検査対象３００の像となる。貫通孔６の開口面積が大きければ、検査対象３００が鏡面反射する場合、貫通孔６の像が画像に写り込む。よって、貫通孔６の開口面積は小さくする必要がある。一方、貫通孔６のアスペクト比（貫通孔６の深さ／直径）が大きくなると、画像に大きなケラレが発生する。反射電極４の厚みは、０．１μｍ程度であり、無視できるほど薄い。よって、反射電極４に形成された貫通孔６の開口面積が小さくても、貫通孔６のアスペクト比が大きくなることはない。従って、第１実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置１００によれば、ケラレの発生を抑制することができる。

図３は、貫通孔６の平面形状について、いくつかの例を示す模式図である。貫通孔６−１の平面形状は 真円であり、貫通孔６−２の平面形状は、楕円であり、貫通孔６−３の平面形状は、矩形であり、貫通孔６−４の平面形状は、Ｘ字形（クロス形状）である。

貫通孔６−１は、その平面形状が真円なので、貫通孔６−１の形成が容易である。

貫通孔６−２は、その平面形状の縦横比を、二次元撮像素子２０１（図１）の縦横比と同じまたは略同じにすれば、画像に発生するケラレの面積を小さくすることができる。貫通孔６−３，６−４についても同様である。

第２実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置について、第１実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置１００との相違点を主に説明する。第２実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置は、反射電極４に複数の貫通孔６が形成されている。図４は、カメラ２００と、第２実施形態に係るＯＬＥＤ照明装置１００ａと、検査対象３００との位置関係をＯＬＥＤ照明装置１００ａの側面側から見た模式図である。ＯＬＥＤ照明装置１００ａは、断面模式図で示され、カメラ２００と検査対象３００は、側面模式図で示されている。図５は、図４に示すＯＬＥＤ照明装置１００ａをカメラ２００側から見た平面模式図である。

図４および図５を参照して、反射電極４は、二次元的に配置された複数の貫通孔６を有する。貫通孔６の数が９を例にして説明するが、これに限定されない。複数の貫通孔６は、１つの検査対象３００で反射された反射光ＲＬを通過させる。貫通孔６の数が９の場合を例に説明する。１つの検査対象３００で反射された反射光ＲＬが、９個の貫通孔６のそれぞれを通過する。第１の検査対象３００で反射された反射光ＲＬが第１の貫通孔６を通過し、第２の検査対象３００で反射された反射光ＲＬが第２の貫通孔６を通過し、・・・、第９の検査対象３００で反射された反射光ＲＬが第９の貫通孔６を通過するのではない。

貫通孔６を通過した反射光ＲＬの光量が少ないと、反射光ＲＬの像が暗くなる。貫通孔６の開口面積を大きくすれば、反射光ＲＬの像は明るくなるが、貫通孔６の像が画像に写り込む。複数の貫通孔６にすることにより、反射光ＲＬの像が明るくしつつ、かつ、複数の貫通孔６の像が画像に写り込むことを防止できる。

貫通孔６が一つの場合、撮影範囲が狭くなる。このため、カメラ２００の光軸ＡＸが貫通孔６を通るように、カメラ２００と貫通孔６とを位置決めする必要がある。カメラ２００の光軸ＡＸが貫通孔６を通らないと、カメラ２００の撮影範囲に検査対象３００が入らない、または、検査対象３００の一部しか入らない可能性があるからである。貫通孔６が複数の場合、撮影範囲が広くなる。このため、カメラ２００の光軸ＡＸがいずれの貫通孔６を通らなくても、カメラ２００は、検査対象３００の全体の画像を撮影することが可能となる。

複数の貫通孔６は、二次元的に配置されている。図６は、複数の貫通孔６が二次元的に配置される領域（配置領域７）の形状について、いくつかの例を示す模式図である。貫通孔６の平面形状が真円を例にして説明するが、楕円、矩形、Ｘ字形等でもよい。配置領域７を規定する線（二点鎖線）は、仮想の線であり、実際に存在する線ではない。配置領域７−１の形状は、真円であり、配置領域７−２の形状は、楕円であり、配置領域７−３の形状は、矩形であり、配置領域７−４の形状は、Ｘ字形である。

配置領域７−２は、その平面形状の縦横比を、二次元撮像素子２０１（図４）の縦横比と同じまたは略同じにすれば、画像に発生するケラレの面積を小さくすることができる。配置領域７−３，７−４についても同様である。

図７は、複数の貫通孔６の配置パターン８について、いくつかの例を示す模式図である。貫通孔６の平面形状が真円を例にして説明するが、楕円、矩形、Ｘ字形等でもよい。配置パターン８−１は、配置領域７に複数の貫通孔６が定周期で配置されている。配置パターン８−１によれば、複数の貫通孔６のそれぞれの配置位置を決めるのが簡単である。

配置パターン８−２は、配置領域７に複数の貫通孔６が千鳥配置されている。上述したように、配置領域７の平面形状の縦横比を、二次元撮像素子２０１（図４）の縦横比と同じまたは略同じにすれば、画像に発生するケラレの面積を小さくすることができる。配置パターン８−２は、このような配置領域７において、複数の貫通孔６を効率的に配置することができる。

配置パターン８−３は、配置領域７に複数の貫通孔６がランダムに配置されている。

配置パターン８−４は、配置領域７の中心から離れるに従って、貫通孔６の密度が大きくされている。配置領域７の中心軸とカメラ２００の光軸ＡＸとを一致させたとき、配置領域７の中心から離れるに従って、反射光ＲＬのうちカメラ２００に取り込まれる照明の光量が少なくなる。このため、配置領域７の全体において、貫通孔６の密度が同じ場合、配置領域７の中心（つまり、撮影範囲の中心）から離れるに従って、撮影画像が暗くなる。配置パターン８−４によれば、配置領域７の中心から離れるに従って、貫通孔６の密度が大きくされている。従って、配置領域７の中心から離れるに従って、照明が暗くなることを防止でき、均一な照明を実現することができる。

配置パターン８−５は、配置領域７の中心から離れるに従って、貫通孔６の開口面積が大きくされている。配置領域７の中心軸とカメラ２００の光軸ＡＸとを一致させたとき、配置領域７の中心から離れるに従って、反射光ＲＬのうちカメラ２００に取り込まれる照明の光量が少なくなる。このため、複数の貫通孔６の開口面積が同じ場合、配置領域７の中心（つまり、撮影範囲の中心）から離れるに従って、撮影画像が暗くなる。配置パターン８−５によれば、配置領域７の中心から離れるに従って、貫通孔６の開口面積が大きくされている。従って、配置領域７の中心から離れるに従って、照明が暗くなることを防止でき、均一な照明を実現できる。

１ 第１のガラス基板
２ 透明電極
３ 有機発光層
４ 反射電極
５ 第２のガラス基板
６（６−１〜６−４） 貫通孔
７（７−１〜７−４） 配置領域
８（８−１〜８−５） 配置パターン
１００，１００ａ ＯＬＥＤ照明装置
２００ カメラ
２０１ 二次元撮像素子
３００ 検査対象
ＡＸ 光軸
Ｌ 光
ＲＬ 反射光

Claims (6)

1. 有機発光層と、
   アノード電極またはカソード電極の一方である透明電極と、
   前記有機発光層が生成した光が、前記透明電極を介して、検査対象に照射され、前記検査対象で反射されることにより発生する反射光を通過させる貫通孔を有しており、前記アノード電極または前記カソード電極の他方である反射電極と、
   を備える、検査用のＯＬＥＤ照明装置。
2. 前記反射電極は、１つまたは複数の前記検査対象で反射された前記反射光を通過させる複数の前記貫通孔を有する、請求項１に記載のＯＬＥＤ照明装置。
3. 前記反射電極において、複数の前記貫通孔が二次元的に配置されている、請求項２に記載のＯＬＥＤ照明装置。
4. 複数の前記貫通孔が二次元的に配置される、前記反射電極上の配置領域において、前記配置領域の中心から離れるに従って、前記貫通孔の密度が大きくされている、請求項３に記載のＯＬＥＤ照明装置。
5. 複数の前記貫通孔が二次元的に配置される、前記反射電極上の配置領域において、前記配置領域の中心から離れるに従って、前記貫通孔の開口面積が大きくされている、請求項３に記載のＯＬＥＤ照明装置。
6. 前記有機発光層は、前記貫通孔と対向する部分が残されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ照明装置。

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