JP2020085786A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】明暗パターンのコントラストを強くできるとともに、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様を形成する。【解決手段】上面に光射出口を有する平面視矩形状の小室１０が横方向及び縦方向にマトリクス状に整列させており、小室１０それぞれにおいて横方向の中心線Ｌ１上に第１のＬＥＤ２が配置され、縦方向の中心線Ｌ２上に第２のＬＥＤ３が配置されており、第１のＬＥＤ２又は第２のＬＥＤ３を選択的に点灯させることによって、横方向又は縦方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを少なくとも形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

従来、シート状や平板状をなすワークの表面検査やその平面度（変形）を検査する表面検査システムがある。この表面検査システムは、特許文献１に示すように、明部と暗部とが交互に繰返される明暗パターンをワークに投影し、そのワークを撮像装置で撮像し、それによって得られた画像データを用いて、ワークの表面検査等を行うものである。上記の明暗パターンは、光源とワークとの間に設けられたスリット部材により形成されている。このスリット部材は、樹脂からなる透光性を有する基材に遮光領域部を設けることにより、帯状の透光部分と帯状の遮光部分とが交互に形成される。

しかしながら、上記のように光源からの光を一部遮ることによって明暗パターンを形成するものでは、光源の光を有効に活用することができず、光量低下の要因となってしまい、明暗パターンのコントラストが弱くなってしまう。そうすると、撮像装置により得られた画像データを用いて表面検査等を行う場合にその精度を向上させることが難しくなってしまう。

特開２０１３−１４００５０号公報

そこで本発明は、明暗パターンのコントラストを強くできるとともに、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様を形成することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る照明装置は、上面に光射出口を有する平面視矩形状の小室が横方向及び縦方向にマトリクス状に整列させており、前記小室それぞれにおいて横方向の中心線上に第１のＬＥＤが配置され、縦方向の中心線上に第２のＬＥＤが配置されており、前記第１のＬＥＤ又は前記第２のＬＥＤを選択的に点灯させることによって、横方向又は縦方向に沿った直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を少なくとも形成することを特徴とする。

このような照明装置であれば、小室において横方向の中心線上に第１のＬＥＤを配置しているので、小室における光射出口の光量分布が横方向に対称となるように光らせることができる。また、小室において縦方向の中心線上に第２のＬＥＤを配置しているので、光射出口の光量分布が縦方向に対称となるように光らせることができる。その結果、直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を形成する場合に１列の明部における短手方向の光量分布の非対称性を無くすことができ、これにより、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様を形成することができる。また、必要なＬＥＤのみを選択的に光らせる構成としているので、光源からの光を一部遮ることによって明暗パターンを形成する構成に比べて、光源の光を有効に活用することができ、光量低下を低減することができる。さらに、縞模様を形成するＬＥＤが直線上に配置されていることから、それらの回路構成を簡単にすることができる。

ここで、明部と暗部とのコントラストをより一層強くするためには、小室の内側面が反射面とされていることが望ましい。

横方向の縞模様を形成した場合と縦方向の縞模様を形成した場合とで光射出口の光量分布を同じにしたり、縞模様の間隔を同じにしたりするためには、前記小室は平面視正方形状であることが望ましい。

このとき、前記小室に配置される前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤとは同数であることが望ましい。

明部の長手方向における光量ムラを低減するためには、前記横方向の中心線上にある複数の前記第１のＬＥＤは互いに等間隔に配置されており、前記縦方向の中心線上にある複数の前記第２のＬＥＤは互いに等間隔に配置されていることが望ましい。

前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤは平面視正方形状をなすものであり、前記第１のＬＥＤの一方の対角線が前記横方向の中心線上に位置するように配置され、前記第２のＬＥＤの一方の対角線が前記縦方向の中心線上に位置するように配置されていることが望ましい。

また、本発明に係る照明装置は、上面に光射出口を有する平面視矩形状の小室が横方向及び縦方向にマトリクス状に整列させており、縦方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤが、前記縦方向に並んだ複数の小室における横方向の中心線から等距離となるように千鳥状に設けられており、横方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤが、前記横方向に並んだ複数の小室における縦方向の中心線から等距離となるように千鳥状に設けられており、前記複数のＬＥＤを選択的に点灯させることによって、行方向又は列方向に沿った直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を少なくとも形成することを特徴とする。

このような照明装置であれば、縦方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤが、縦方向に並んだ複数の小室における横方向の中心線から等距離となるように千鳥状に設けられているので、縦方向に沿った直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を形成する場合に、明部を全体的に均一にできる。また、横方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤが、横方向に並んだ複数の小室における縦方向の中心線から等距離となるように千鳥状に設けられているので、横方向に沿った直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を形成する場合に、明部を全体的に均一にできる。その結果、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様を形成することができる。

このように構成した本発明によれば、明暗パターンのコントラストを強くできるとともに、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様を形成することができる。

本実施形態の照明装置の使用方法を示す斜視図である。 同実施形態の照明装置の平面図である。 同実施形態の照明装置の断面図である。 同実施形態の小室におけるＬＥＤの配置態様を説明するための図である。 同実施形態の照明装置の回路構成の一例を示す図である。 同実施形態の照明装置の照明態様を示す模式図である。 同実施形態の照明装置の照明態様を示す模式図である。 変形実施形態の照明装置の平面図である。 変形実施形態の照明装置の平面図である。 変形実施形態の照明装置の平面図である。

以下、本発明に係る照明装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の照明装置１００は、図１に示すように、シート状や平板状をなすワークＷの表面検査やその平面度を検査する表面検査システムＺに用いられるものである。この表面検査システムＺは、直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様（明暗パターン）ＰでワークＷを照明する照明装置１００と、当該照明装置１００により照明されたワークＷを撮像する撮像装置２００と、撮像装置２００により得られた画像データを処理する処理装置３００とを備えている。なお、図１の表面検査システムＺは、ワークＷで反射した光を撮像する反射型のものであったが、ワークＷが光透過性を有するものである場合には、ワークＷを透過した光を撮像する透過型のものであっても良い。

具体的に照明装置１００は、図２及び図３に示すように、上面に光射出口を有するとともに内側面が反射面とされた平面視矩形状の小室１０が横方向及び縦方向にマトリクス状に整列させている。そして、これら小室それぞれに第１のＬＥＤ２と第２のＬＥＤ３が設けられている。

本実施形態の小室１０は、平面視において正方形状をなすものであり、上面全体が平面視において正方形状の光射出口を有する。この小室１０は、照明装置１００の概略直方体形状をなす筐体４の内部空間を縦横に格子状に設けられた複数の仕切り壁５で仕切ることにより形成される。この仕切り壁５の両面は反射面とされている。また、筐体４の上面開口部には、小室１０の光射出口を覆うように拡散板６が設けられている。

第１のＬＥＤ２は、図４に示すように、小室１０それぞれにおいて横方向の中心線Ｌ１上に配置されており、第２のＬＥＤ３は、縦方向の中心線Ｌ２上に配置されている。なお、横方向の中心線Ｌ１は、小室１０の横方向における中心を通る線であり、縦方向の中心線Ｌ２は、小室の縦方向における中心を通る線である。ここで、各ＬＥＤ２、３が中心線Ｌ１、Ｌ２上に配置されることには、ＬＥＤ２、３の発光中心（例えば発光面の中心）が中心線Ｌ１、Ｌ２上に位置していることに限られず、第１のＬＥＤ２の場合には、小室１０の光射出口における横方向の光量分布が中心線Ｌ１に対して略対称となる程度の位置であればよく、第２のＬＥＤ３の場合には、小室１０の光射出口における縦方向光量分布が中心線Ｌ２に対して略対称となる程度の位置であれば良い。

本実施形態では、第１のＬＥＤ２及び第２のＬＥＤ３は平面視正方形状をなすものであり、第１のＬＥＤ２の一方の対角線が横方向の中心線Ｌ１上に位置するように配置され、第２のＬＥＤ３の一方の対角線が縦方向の中心線Ｌ２上に位置するように配置されている。

各小室１０に配置される第１のＬＥＤ２及び第２のＬＥＤ３は同数であり、本実施形態では２つであるが、これに限られない。なお、第１のＬＥＤ２と第２のＬＥＤ３とはタイプが同じものであり、例えばＬＥＤチップそのものであってもよいし、表面実装型又は砲弾型のＬＥＤパッケージであってもよいし、多数のＬＥＤチップを金属基板などに実装したＣＯＢ型（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）であっても良い。

また、縦方向に並ぶ複数の小室１０において、横方向の中心線Ｌ１上にある複数の第１のＬＥＤ２は、互いに等間隔に配置されている。横方向に並ぶ複数の小室１０において、縦方向の中心線Ｌ２上にある複数の第２のＬＥＤ３は、互いに等間隔に配置されている。さらに本実施形態では、第１のＬＥＤ２の配置間隔と第２のＬＥＤ３の配置間隔とが同じとされている。

ここで、照明装置１００の回路構成の一例を図５に示す。

縦方向に配列された複数の第１のＬＥＤ２は互いに直列接続されている。そして、縦方向に配列された複数の第１のＬＥＤ２の直列回路部２０は、その他の第１のＬＥＤ２の直列回路部２０と並列に接続されている。具体的には、第１のＬＥＤ２の直列接続部２０は２つの回路部に分けられており、互いに隣接する直列接続部２０が別の回路部となるように接続されている。図５において、左側から第１、第２、・・・、第８の直列回路部２０とすると、第１、第３、第５、第７の直列回路部２０が並列接続されて１つの回路部とされており、第２、第４、第６、第８の直列回路部２０が並列接続されて１つの回路部とされている。２つの回路部はそれぞれ電源接続端子ＣＨ１、ＣＨ２を有している。

また、横方向に配列された複数の第２のＬＥＤ３は互いに直列接続されている。そして、横方向に配列された複数の第２のＬＥＤ３の直列回路部３０は、その他の第２のＬＥＤ３の直列回路部３０と並列に接続されている。具体的には、第２のＬＥＤ３の直列接続部３０は２つの回路部に分けられており、互いに隣接する直列接続部３０が別の回路部となるように接続されている。図５において、上側の直列回路部３０から第１、第２、・・・、第８の直列回路部３０とすると、第１、第３、第５、第７の直列回路部３０が並列接続されて１つの回路部とされており、第２、第４、第６、第８の直列回路部３０が並列接続されて１つの回路部とされている。２つの回路部はそれぞれ電源接続端子ＣＨ３、ＣＨ４を有している。

次にこのように構成した照明装置１００の照明態様について説明する。

本実施形態の照明装置１００は、第１のＬＥＤ２又は第２のＬＥＤ３を選択的に点灯させることによって、横方向又は縦方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを少なくとも形成する。

具体的には、図６に示すように、第１のＬＥＤ２の直列接続部２０のうち、一方のチャネル（ＣＨ１又はＣＨ２）に給電することによって、縦方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを形成する。ここで、ＣＨ１とＣＨ２とを切り替えることによって明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが反転する。

また、図７に示すように、第２のＬＥＤ３の直列接続部３０のうち、一方のチャネル（ＣＨ３又はＣＨ４）に給電することによって、横方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを形成する。ここで、ＣＨ３とＣＨ４とを切り替えることによって明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが反転する。

なお、これらの照明態様の切り替えは、例えば、各電源接続端子ＣＨ１〜ＣＨ４が設けられた電源ケーブル７に対して給電する電源接続端子ＣＨ１〜ＣＨ４を切り替えることにより行われる。例えば電源装置（不図示）に接続する電源接続端子ＣＨ１〜ＣＨ４を切り替えることによって行ってもよいし、全ての電源接続端子ＣＨ１〜ＣＨ４を電源装置に接続しておき、電源装置側で給電する電源接続端子を切り替えるようにしても良い。その他、照明装置側に切り替えスイッチを設けておき、当該切り替えスイッチにより切り替えるように構成しても良い。

このように構成した本実施形態の照明装置１００によれば、内側面が反射面とされた小室１０において横方向の中心線Ｌ１上に第１のＬＥＤ２を配置しているので、縦方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを形成する場合に、光射出口を均一に光らせることができる。このとき、光射出口の光量分布が横方向に対称となる（図６参照）。また、内側面が反射面とされた小室１０において縦方向の中心線Ｌ２上に第２のＬＥＤ３を配置しているので、横方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを形成する場合に、光射出口を均一に光らせることができる。このとき、光射出口の光量分布が縦方向に対称となる（図７参照）。その結果、直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を形成する場合に１列の明部における短手方向の光量分布の非対称性を無くすことができ、これにより、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様Ｐを形成することができる。また、必要なＬＥＤ３のみを選択的に光らせる構成としているので、光源からの光を一部遮ることによって明暗パターンを形成する構成に比べて、光源の光を有効に活用することができ、光量低下を低減することができる。さらに、縞模様Ｐを形成する第１のＬＥＤ２及び第２のＬＥＤ３がそれぞれ直線上に配置されていることから、それらの回路構成を簡単にすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、小室１０に配置される第１のＬＥＤ２の個数及びその配置パターン、第２のＬＥＤ３の個数及びその配置パターンは、前記実施形態の他、図８等に示すように、種々変更可能である。図８は、第１のＬＥＤ２と第２のＬＥＤ３の数が異なる例であり、第１のＬＥＤ２が２個配置され、第２のＬＥＤ３が３個配置されている。この例において、第２のＬＥＤ３の１つは、縦方向の中心線Ｌ２上だけでなく横方向の中心線Ｌ１上にも設けられているが、これに限られない。また、第１のＬＥＤ２又は第２のＬＥＤ３は１個であってもよいし、３個以上であっても良い。

また、前記実施形態の小室１０は平面視正方形状であったが、図９に示すように平面視長方形状であっても良い。この場合、第１のＬＥＤ２の配置パターンと第２のＬＥＤ３の配置パターンは回転対称であってもよいし、そうでなくても良い。また、個数も同数であっても良いし異なる数であっても良い。

さらに、図１０に示すように、縦方向に並んだ複数の小室１０に配置された複数のＬＥＤ２が、縦方向に並んだ複数の小室１０における横方向の中心線Ｌ１から等距離となるように千鳥状に設けられており、横方向に並んだ複数の小室１０に配置された複数のＬＥＤ３が、横方向に並んだ複数の小室１０における縦方向の中心線Ｌ２から等距離となるように千鳥状に設けられたものであっても良い。このような配置であっても、複数のＬＥＤ２、３を選択的に点灯させることによって、行方向又は列方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様Ｐを形成することができる。

この照明装置１００であれば、縦方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤ２が、縦方向に並んだ複数の小室１０における横方向の中心線Ｌ１から等距離となるように千鳥状に設けられているので、縦方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様を形成する場合に、明部Ｐ１を全体的に均一にできる。また、横方向に並んだ複数の小室１０に配置された複数のＬＥＤ３が、横方向に並んだ複数の小室１０における縦方向の中心線Ｌ２から等距離となるように千鳥状に設けられているので、横方向に沿った直線状の明部Ｐ１と暗部Ｐ２とが交互に繰り返す縞模様を形成する場合に、明部Ｐ１を全体的に均一にできる。その結果、理想的な矩形波又は理想的な正弦波に近い縞模様を形成することができる。

照明装置１００の点灯パターンは、前記実施形態のように等間隔で周期的に明部と暗部とが交互に繰り返す構成に限られず、例えばユーザ等の設定により、第１のＬＥＤ２の全数及び第２のＬＥＤ３の全数を点灯させてもよいし、互いに隣接するＬＥＤ列を同時に点灯又は消灯させることによって、明部又は暗部の幅を変更するようにしても良い。

前記実施形態では、小室の内側面を反射面としているが、反射面でなくても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・照明装置
１０ ・・・小室
Ｌ１ ・・・横方向の中心線
２ ・・・第１のＬＥＤ
Ｌ２ ・・・縦方向の中心線
３ ・・・第２のＬＥＤ
Ｐ１ ・・・明部
Ｐ２ ・・・暗部

Claims (6)

1. 上面に光射出口を有する平面視矩形状の小室が横方向及び縦方向にマトリクス状に整列させており、
   前記小室それぞれにおいて横方向の中心線上に第１のＬＥＤが配置され、縦方向の中心線上に第２のＬＥＤが配置されており、
   前記第１のＬＥＤ又は前記第２のＬＥＤを選択的に点灯させることによって、横方向又は縦方向に沿った直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を少なくとも形成する照明装置。
2. 前記小室は平面視正方形状である、請求項１記載の照明装置。
3. 前記小室に配置される前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤとは同数である、請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記横方向の中心線上にある複数の前記第１のＬＥＤは互いに等間隔に配置されており、
   前記縦方向の中心線上にある複数の前記第２のＬＥＤは互いに等間隔に配置されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
5. 前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤは平面視正方形状をなすものであり、
   前記第１のＬＥＤの一方の対角線が前記横方向の中心線上に位置するように配置され、
   前記第２のＬＥＤの一方の対角線が前記縦方向の中心線上に位置するように配置されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
6. 上面に光射出口を有する平面視矩形状の小室が横方向及び縦方向にマトリクス状に整列させており、
   縦方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤが、前記縦方向に並んだ複数の小室における横方向の中心線から等距離となるように千鳥状に設けられており、
   横方向に並んだ複数の小室に配置された複数のＬＥＤが、前記横方向に並んだ複数の小室における縦方向の中心線から等距離となるように千鳥状に設けられており、
   前記複数のＬＥＤを選択的に点灯させることによって、行方向又は列方向に沿った直線状の明部と暗部とが交互に繰り返す縞模様を少なくとも形成する照明装置。