JP4068588B2 - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば工場等において製品等の対象物に光を照射するものであって、その外観検査や表面に記載された記号読取の際に好適に用いられる光照射装置に関するものである。 The present invention relates to a light irradiation apparatus that irradiates an object such as a product in a factory or the like, and is suitably used for appearance inspection and reading of symbols written on a surface.
従来、例えば製品等の対象物に光を照射して好適な照明環境を作り出した上で、当該対象物をCCDカメラで撮像し、自動外観検査や自動記号読取を行うようにしたシステムが知られている。 Conventionally, for example, a system has been known in which a suitable illumination environment is created by irradiating an object such as a product, and then the object is imaged with a CCD camera to perform automatic appearance inspection and automatic symbol reading. ing.
このようなシステムにおいて、対象物の全面に照明する場合等、カメラ等の観測軸(撮像軸)と同軸方向からも光を照射する必要がある場合、従来は特許文献1に示すような構成で行っている。具体的には、図25に原理図を示すように、カメラ6等の観測軸C上に45°傾斜させて設置したハーフミラ−HMと、その側方から光を照射する光源部A5とを備えた光照射装置A1を用いるようにしている。このような構成によれば、光源部A5から射出された光がハーフミラーHMで反射して前記観測軸Cと同軸方向に進行し、前記対象物Wに照射される。また対象物Wからの光はハーフミラーHMを透過してカメラ6に届くため、対象物の撮像も可能である。
しかしながら、そのような光照射装置A1であると45°に傾斜させたハーフミラーHMを有する関係上、装置全体が特に観測軸C方向に大型化する不都合がある。 However, such a light irradiation apparatus A1 has a disadvantage that the entire apparatus is particularly large in the direction of the observation axis C because of having a half mirror HM inclined at 45 °.
また、このような大型の光照射装置A1が対象物Wとカメラ6との間に介在するため、カメラ6を対象物Wに接近させることができず、例えば前記図24に示すようにドーム型全天照明装置7に設けた観察孔7bから対象物Wを撮像する場合等において視野が狭くなり、小さな領域しか撮像できないという不具合も生じる。 In addition, since such a large light irradiation device A1 is interposed between the object W and the camera 6, the camera 6 cannot be brought close to the object W. For example, as shown in FIG. In the case where the object W is imaged from the observation hole 7b provided in the all-sky illumination device 7, the field of view becomes narrow, and there is a problem that only a small area can be imaged.
さらに、光源部A5から対象物Wへの光路長を、ハーフミラーHMを介在させることから大きくせざるを得ないため、垂直に近い角度でしか対象物Wへ光を照射することができない。そしてこのように平行光に近づきすぎることによって、例えば対象物Wがハンダメッキされた基板のような場合には、表面のわずかな凹凸によって陰影ができるため、この陰影によって読みとるべきアラインメントマークの検出が阻害されたり、あるいは対象物Wが半導体ウェハーのように鏡面状のものである場合には、わずかの傾きで撮像画像が暗くなるため、この結果やはり表面記号の読み取りができなくなるといった検査に不都合が生じる場合がある。 Furthermore, since the optical path length from the light source unit A5 to the object W must be increased because the half mirror HM is interposed, the object W can be irradiated with light only at an angle close to vertical. Since the object W is too close to the parallel light in this manner, for example, in the case of a substrate on which the object W is solder-plated, a shadow can be formed by slight unevenness on the surface. If the object W is obstructed or the object W is mirror-like like a semiconductor wafer, the picked-up image becomes dark with a slight inclination. May occur.
加えて光源部A5から対象物Wへの光路長を大きくせざるを得ないことにより、前述したようにカメラ6を対象物Wにある程度以上接近させられないこととあいまって、光源部A5の発光量を大きくする必要が生じ、熱の問題等が発生し得る。 In addition, since the optical path length from the light source unit A5 to the object W has to be increased, the light emission of the light source unit A5 is combined with the fact that the camera 6 cannot be brought closer to the object W to some extent as described above. There is a need to increase the amount, which can cause heat problems and the like.
そこで本発明は、観測手段による観測軸と同軸方向から対象物に光照射可能なこの種の光照射装置において、その大幅な扁平小型化を可能とし、前記問題点を一挙に解決することをその主たる所期課題とするものである。 Therefore, the present invention is capable of drastically reducing the flatness and size of the light irradiation device of this type capable of irradiating the object from the direction coaxial with the observation axis of the observation means, and solves the above problems all at once. This is the main desired issue.
すなわち本発明にかかる光照射装置は、間に微細な隙間が形成されるように並べ設けた多数の反射部と、前記各反射部に直接的に光を照射可能な位置に設置した光源部とを備え、前記反射部で反射した光を対象物に照射可能に構成するとともに、前記対象物で反射した光を前記隙間を通して反対側に透過可能に構成していることを特徴とする。 That is, the light irradiation apparatus according to the present invention includes a large number of reflective portions arranged side by side so that a fine gap is formed therebetween, and a light source portion installed at a position where light can be directly irradiated to the respective reflective portions. And configured to be able to irradiate the object with the light reflected by the reflecting portion, and to transmit the light reflected by the object to the opposite side through the gap.
このようなものであれば、反射部での反射光によりそのカメラ等の観測軸と同軸方向からの照明が行えるとともに、前記対象物を隙間を介して反対側で目視したりCCDカメラで捉えたりすることにより、当該対象物の検査等を行うことができる。なお、ここで「反射」とは乱反射(散乱)も含む意味である。 If this is the case, the reflected light from the reflecting part can illuminate the observation axis of the camera or the like in the coaxial direction, and the object can be viewed on the opposite side through a gap or captured by a CCD camera. By doing so, the inspection of the object can be performed. Here, “reflection” includes irregular reflection (scattering).
しかして、これら反射部は微細な隙間をあけて例えば平面上に並べ設ければよく、光源部も例えばそれら反射部の周囲に環状に設ければよいため、装置全体を特に観測軸に沿って寸法の小さい扁平なものにできる。 Therefore, these reflecting portions may be provided side by side on a plane with a minute gap, and the light source portion may be provided, for example, in an annular shape around these reflecting portions. Can be flat with small dimensions.
そしてその結果、従来に比べカメラ等の観測手段を対象物に大きく接近させることができ、視野を広げることが可能になる。 As a result, the observation means such as a camera can be made much closer to the object than in the prior art, and the field of view can be expanded.
また、反射部と対象物との距離を近接させることにより、対象物に、より大きな入射角度の光を照射することができるようになる。このことによって、より均一性の高い散乱光で対象物を照明できることとなり、検査等にかかる照明の質を向上させることができる。 Further, by making the distance between the reflecting portion and the object close to each other, the object can be irradiated with light having a larger incident angle. As a result, the object can be illuminated with more uniform scattered light, and the quality of illumination for inspection or the like can be improved.
さらに、光源部からの光が直接的に反射部に到達してそこで反射するため、対象物へ効率よく光源部からの光を伝達することができる。また、このことに加えて前述したようにカメラ等の観測手段を対象物に接近させることができるため、従来のような大きな光量の光源部が必要なくなり、熱の問題が発生しにくく、さらなる小型化も可能となる。ここで「直接的に」とは、途中で反射した光を含まない、という意味で、例えば光源部からガラス等の透明媒体を通過して反射部に到達することも「直接的に」という意味に含まれる。 Furthermore, since the light from the light source unit directly reaches the reflection unit and is reflected there, the light from the light source unit can be efficiently transmitted to the object. In addition to this, since the observation means such as a camera can be brought close to the target object as described above, a light source part with a large light quantity as in the conventional case is not required, a heat problem hardly occurs, and a further compact size. It becomes possible. Here, “directly” means that it does not include light reflected on the way, and for example, “directly” also means that the light source portion passes through a transparent medium such as glass and reaches the reflecting portion. include.
具体的には、前記反射部を扁平板状の透明支持体で支持させる構成が好ましい。 Specifically, a configuration in which the reflecting portion is supported by a flat plate-like transparent support is preferable.
前記反射部を形成するうえでの好適な実施態様としては、反射部を前記透明支持体における照明対象物側の面に設けているものを挙げることができる。 As a preferred embodiment for forming the reflection part, there can be mentioned one in which the reflection part is provided on the surface of the transparent support on the illumination object side.
前記反射部が前記反射面を形成する反射層とその反射層の裏面側に形成した光遮断層とを備えたものであれば、カメラ等で対象物を観測する場合に、反射部で光が乱反射することを防止して検査等を好適に行うことができる。この光遮断層は、全部の光を吸収又は遮断することが望ましいが、一部の光を吸収又は遮断するものでも構わない。 If the reflective part includes a reflective layer that forms the reflective surface and a light blocking layer formed on the back side of the reflective layer, when the object is observed with a camera or the like, light is reflected at the reflective part. Inspection and the like can be suitably performed while preventing irregular reflection. The light blocking layer desirably absorbs or blocks all light, but may absorb or block part of the light.
対象物に均一化されたより強い拡散光を照射できるようにするには、前記反射層に光拡散部材を含有させているものが好ましい。 In order to be able to irradiate the object with a more uniform diffused light, it is preferable that the reflective layer contains a light diffusing member.
扁平化を促進するためには、前記光源部が、環状に並べ設けた複数のLEDを有するものであることが望ましい。 In order to promote flattening, it is desirable that the light source unit has a plurality of LEDs arranged in a ring shape.
対象物を全体から取り囲んでより均一な光を照射できるようにする一態様としては、前記LED群の光射出方向側に配置した多数の透過拡散部をさらに備え、LEDからそれら透過拡散部及び透過拡散部間の隙間を通って光が射出されるように構成しているものを挙げることができる。 As an aspect of surrounding the object from the whole so that more uniform light can be emitted, the LED group further includes a plurality of transmission diffusion portions arranged on the light emission direction side of the LED group. An example of the configuration is such that light is emitted through a gap between the diffusion portions.
観測孔を除く略全天から前記対象物を覆うことが可能な発光面を有した全天照明装置、すなわちいわゆるドーム照明とともに用いる場合には、前記観測孔に前記反射部を配置するように構成すればよい。 When used together with a so-called dome illumination that has a light emitting surface capable of covering the object from almost the whole sky except for the observation hole, the reflector is arranged in the observation hole. do it.
本発明に係る光照射装置は、このように薄型にできることから、前記対象物を撮像するCCDカメラ等の撮像手段に直接的に取り付け可能な構成にすることも考えられる。その場合、撮像手段に取り付けた状態において、前記反射部が撮像手段の撮像面に対応する大きさ及び形状の領域であってその前方に位置するように構成してあるものが好ましい。 Since the light irradiation apparatus according to the present invention can be made thin as described above, it may be considered that the light irradiation apparatus can be directly attached to an imaging means such as a CCD camera for imaging the object. In this case, it is preferable that the reflection unit is a region having a size and a shape corresponding to the imaging surface of the imaging unit and is positioned in front of the imaging unit when attached to the imaging unit.
反射部を同じ形状で規則的に並べると、回折の影響等で干渉縞が生じる場合がある。これを有効に回避するには、前記各反射部間のピッチをランダムに設定して各反射部を非規則的に並べたり、平面視異形状をなし、なおかつ互いに形状の異なるものとしたりすることが望ましい。 If the reflection parts are regularly arranged in the same shape, interference fringes may occur due to the influence of diffraction or the like. In order to effectively avoid this, the pitch between the reflecting portions is set at random, and the reflecting portions are arranged irregularly, or have a different shape in plan view, and different in shape from each other. Is desirable.
前記反射部で光が反射する際の拡散作用を強めるには、前記反射部を覆って光の拡散作用を増加させる透明膜をさらに備えているものが好ましい。このようなものであれば、この透明膜に光が入射する際に屈折し、透明膜が無いものと比べて反射部の表面に対してより垂直に近い角度で光があたって反射するため、その際の拡散作用が増大することになる。またこの透明膜は反射部の保護作用をも営むものとなる。 In order to enhance the diffusing action when light is reflected by the reflecting section, it is preferable to further include a transparent film that covers the reflecting section and increases the diffusing action of light. If this is the case, the light is refracted when incident on the transparent film, and the light is reflected and reflected at an angle closer to the perpendicular to the surface of the reflecting portion than the light without the transparent film. In this case, the diffusion action increases. This transparent film also serves to protect the reflective portion.
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態に係る光照射装置1は、図1〜図4に示すように、環状をなす枠体2と、その枠体2の上端部内周に嵌め込んで保持させた等厚平板状をなす透明支持体3と、その透明支持体3の底面(下面)3aに並べ設けた多数の反射部4と、前記枠体2の下端部内周に周回するように設けた光源部5とを備えており、前記透明支持体3の下面3aを、対象物Wに対向させるように配置して、その対象物Wの表面に光を照射するものである。なおこの説明中で記載される上下は、図面からみた便宜的な方向であり、この光照射装置1の絶対的な設置方向を定めるものではない。 As shown in FIGS. 1 to 4, the light irradiation device 1 according to the present embodiment has an annular frame 2 and an equal-thickness flat plate that is fitted and held in the inner periphery of the upper end of the frame 2. A transparent support 3; a large number of reflecting parts 4 arranged on the bottom surface (lower surface) 3a of the transparent support 3; and a light source part 5 provided so as to circulate around the inner periphery of the lower end of the frame 2. The lower surface 3a of the transparent support 3 is disposed so as to face the object W, and the surface of the object W is irradiated with light. In addition, the upper and lower sides described in this description are convenient directions as seen from the drawings, and do not determine the absolute installation direction of the light irradiation device 1.
各部を詳述する。 Each part will be described in detail.
枠体2は、図1、図2に示すように、平面視正方形の環状をなすもので、枠体本体21とその枠体本体21の下面に取り付けた薄板状の底板22とを備えてなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the frame 2 has a square shape in plan view, and includes a frame main body 21 and a thin plate-like bottom plate 22 attached to the lower surface of the frame main body 21. .
透明支持体3は、平面視四角形の等厚平板状をなすガラス等で形成したものであり、その周縁部を前記枠体本体21の内周上端部に設けた溝部2aに嵌め込んである。 The transparent support 3 is formed of glass or the like having a flat plate shape with a rectangular shape in plan view, and its peripheral edge is fitted into a groove 2 a provided at the upper end of the inner periphery of the frame body 21.
反射部4は、図3、図4に示すように、その一つ一つが非常に小さくしかもミクロンオーダーの極めて薄いものであり、互いの間に微細な隙間Sが形成されるように、前記透明支持体3の周縁部を除く下面3aの略全面に亘って約0.2mm間隔で縦横に並べ設けてある。各反射部4は、平面視少なくともその一部が互いに形状の異なる雲形状のもので、光を乱反射する反射層41とその反射層41の反対象物側の面である上面を覆うとともに透明支持体3の下面3aに直接貼り付けられた光遮断層42とを備えた層構造をなす。なお、図3は模式図であり、反射部の厚みを誇張して表現してある。 As shown in FIGS. 3 and 4, each of the reflecting portions 4 is very small and very thin on the order of microns, and the transparent portion 4 is formed so that a fine gap S is formed between them. They are arranged vertically and horizontally at intervals of about 0.2 mm over substantially the entire lower surface 3a excluding the peripheral edge of the support 3. Each reflection part 4 has a cloud shape in which at least a part thereof is different in shape in plan view, and covers and transparently supports a reflection layer 41 that irregularly reflects light and an upper surface of the reflection layer 41 on the side opposite to the object. A layer structure including a light blocking layer 42 directly attached to the lower surface 3a of the body 3 is formed. Note that FIG. 3 is a schematic diagram in which the thickness of the reflecting portion is exaggerated.
反射層41は、光拡散部材である粒子状の反射フィラ(図示しない)を含有させた例えば白色の顔料で形成したもので、その表面で主として光を反射する。なお、このものは非常に薄いため若干の光透過性を有するが、内部に侵入した光の一部は前記反射フィラで、拡散させて反射する。一方、光遮断層42は、酸化クロム(CrO2)等のつや消し黒色系(例えば茶色や灰色等)素材を用いて形成したもので、この実施形態では、反射率をより向上させる理由から、酸化クロム層421の上面に鏡面状をなすクロム層422をさらに設けた構成にしている。すなわち、前記反射層41内に侵入した光をこのクロム層422の表面で反射するようにしている。 The reflective layer 41 is formed of, for example, a white pigment containing a particulate reflective filler (not shown), which is a light diffusing member, and mainly reflects light on its surface. Although this is very thin and has some light transmittance, a part of the light entering the inside is diffused and reflected by the reflection filler. On the other hand, the light blocking layer 42 is formed using a matte black material (such as brown or gray) such as chromium oxide (CrO2). In this embodiment, the chromium oxide is used for the purpose of further improving the reflectance. The upper surface of the layer 421 is further provided with a mirror-like chrome layer 422. That is, light that has entered the reflective layer 41 is reflected by the surface of the chromium layer 422.
これら反射部4は、例えば図5〜図7に示すような方法で形成している。まず透明支持体3の下面3aをクロム層422及び酸化クロム層421によりこの順で被覆し、さらにその酸化クロム層421の下面をフォトポリマーPPにより覆う。次に前記隙間Sを形成する部位にレーザ光を照射し、その部位のフォトポリマーPPを除去する。そしてレーザ光照射によりフォトポリマーPPが除かれて露出したクロム層422及び酸化クロム層421をエッチングにより除去する。その後フォトポリマーPPを取り除くことによって、まず雲形の光遮断層42のみを形成する。最後に、図示しないが、それら光遮断層42の下面に、印刷技術を利用して前記反射層41を形成するための顔料を塗布することにより反射部4を形成する。なお、印刷等のズレが多少生じても、これを許容するために、この実施形態では反射層41を光遮断層42よりも小さくしている。 These reflecting portions 4 are formed by a method as shown in FIGS. First, the lower surface 3a of the transparent support 3 is covered with the chromium layer 422 and the chromium oxide layer 421 in this order, and the lower surface of the chromium oxide layer 421 is further covered with the photopolymer PP. Next, a laser beam is irradiated to a site where the gap S is formed, and the photopolymer PP at that site is removed. Then, the chromium layer 422 and the chromium oxide layer 421 exposed by removing the photopolymer PP by laser light irradiation are removed by etching. Thereafter, by removing the photopolymer PP, only the cloud-shaped light blocking layer 42 is formed first. Finally, although not shown, the reflective portion 4 is formed by applying a pigment for forming the reflective layer 41 to the lower surfaces of the light blocking layers 42 using a printing technique. In this embodiment, the reflective layer 41 is made smaller than the light blocking layer 42 in order to allow a slight misalignment such as printing.
光源部5は、前記枠体2の下端部内周に沿って環状をなすように等間隔で配置した多数のLED51と、それらLED51を保持する基板52とを備えたものである。そして、前記枠体本体21と底板22とによって形成した光源部保持溝2bに、LED51の光軸をやや上方斜めに向けた姿勢で保持させることにより、LED51から射出された光の少なくとも一部が、直接的に前記反射部4に到達するように構成している。 The light source unit 5 includes a large number of LEDs 51 arranged at equal intervals so as to form an annular shape along the inner periphery of the lower end of the frame body 2, and a substrate 52 that holds the LEDs 51. Then, by holding the light source unit holding groove 2b formed by the frame body 21 and the bottom plate 22 in a posture in which the optical axis of the LED 51 is slightly inclined upward, at least a part of the light emitted from the LED 51 is obtained. It is configured to directly reach the reflecting portion 4.
かかる光照射装置1は、前記透明支持体3の下面3aを対象物Wに対向させるように配置するとともに、透明支持体3の上側に例えばCCDカメラ6等の観測手段を配置して、当該対象物Wの表面検査や記号読取を行う場合に好適に用いることができる。 The light irradiation device 1 is arranged so that the lower surface 3a of the transparent support 3 faces the object W, and an observation means such as a CCD camera 6 is arranged on the upper side of the transparent support 3 to It can be suitably used when performing surface inspection or symbol reading of the object W.
具体的にその作用を以下に説明する。 The operation will be specifically described below.
まず、光源部5から光が照射されると、その光が反射部4の反射層41で乱反射し、均一化された拡散光として対象物Wに照射される。このことにより、対象物Wは一様な光で照明される。 First, when light is irradiated from the light source unit 5, the light is irregularly reflected by the reflection layer 41 of the reflection unit 4, and is irradiated onto the object W as uniformed diffused light. Thus, the object W is illuminated with uniform light.
一方、前記対象物Wで反射した光は、反射部4の間の隙間Sを介して透明支持体3を通過しCCDカメラ6で捕捉される。すなわち、上述のごとく照明された対象物WをCCDカメラ6で撮像し、当該対象物Wの表面検査や記号読取を行うことができる。なお、隙間Sや反射部4の大きさ、あるいはピッチは、CCDカメラ6と反射部4との離間距離、CCDカメラ6と対象物Wとの離間距離等をパラメータとして観測に支障がでない最適なものに定めればよい。例えばCCDカメラ6と反射部4との離間距離が小さい場合には、隙間Sや反射部4の大きさ、あるいはピッチを相応に大きくし、逆の場合は小さく設定すればよい。 On the other hand, the light reflected by the object W passes through the transparent support 3 through the gap S between the reflecting portions 4 and is captured by the CCD camera 6. That is, the object W illuminated as described above can be imaged by the CCD camera 6, and surface inspection and symbol reading of the object W can be performed. It should be noted that the size or pitch of the gap S and the reflection portion 4 is optimal so that observation is not hindered by using the separation distance between the CCD camera 6 and the reflection portion 4, the separation distance between the CCD camera 6 and the object W, etc. as parameters. What is necessary is just to stipulate. For example, when the separation distance between the CCD camera 6 and the reflecting portion 4 is small, the size of the gap S or the reflecting portion 4 or the pitch may be increased correspondingly, and vice versa.
具体的に、CCDカメラ6と対象物Wとの離間距離をD、反射部4間のピッチをP、反射部4と対象物Wとの離間距離をL、対象物Wの観測径をd、CCDカメラ6の焦点深度をB、反射率をδ(ミラーは1.0)とすれば、 Specifically, the distance between the CCD camera 6 and the object W is D, the pitch between the reflecting parts 4 is P, the distance between the reflecting parts 4 and the object W is L, the observation diameter of the object W is d, If the focal depth of the CCD camera 6 is B and the reflectance is δ (mirror is 1.0),
P=a・L・d/(D・B・δ)と表すことができる。 P = a · L · d / (D · B · δ).
ここでaは係数である。 Here, a is a coefficient.
このように本実施形態によれば、反射部4での反射光によりCCDカメラ6の観測軸Cと同軸方向からの照明が行えるとともに、前記対象物Wを隙間Sを介してCCDカメラ6で撮像し、検査等を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the reflected light from the reflecting unit 4 can illuminate the observation axis C of the CCD camera 6 in the coaxial direction, and the object W is imaged by the CCD camera 6 through the gap S. And inspection can be performed.
しかして、これら反射部4が薄板状の透明支持体下面3aに並べ設けてあり、光源部5もLED51を利用してそれら反射部4の周囲に環状に設けてあるため、装置1全体を、観測軸Cに沿った寸法の小さい扁平なものにできる。 Thus, since these reflecting portions 4 are arranged side by side on the thin plate-like transparent support lower surface 3a, and the light source portion 5 is also provided annularly around the reflecting portions 4 using the LEDs 51, the entire apparatus 1 is It can be made flat with a small dimension along the observation axis C.
そしてその結果、従来に比べCCDカメラ6を対象物Wに大きく接近させることができ、その視野を広げることが可能になる。 As a result, the CCD camera 6 can be made much closer to the object W than in the prior art, and the field of view can be expanded.
また、反射部4と対象物Wとの距離を近接させることも可能であるため、対象物Wに、より大きな入射角度の光を照射することができるようになる。そしてこのことによって、より均一性の高い散乱光で対象物Wを照明できることとなり、検査等にかかる照明の質を向上させることができる。 Moreover, since it is also possible to make the distance of the reflection part 4 and the target object W close, the target object W can be irradiated with the light of a larger incident angle. As a result, the object W can be illuminated with more uniform scattered light, and the quality of illumination for inspection or the like can be improved.
さらに、光源部5からの光が直接的に反射部4に到達してそこで反射するため、対象物Wへ効率よく光源部5からの光を伝達することができる。また、このことに加えて前述したようにCCDカメラ6を対象物Wに接近させることができるため、従来のような大きな光量の光源部が必要なくなり、熱の問題が発生しにくく、さらなる小型化も可能となる。 Furthermore, since the light from the light source part 5 reaches | attains the reflection part 4 directly and reflects there, the light from the light source part 5 can be efficiently transmitted to the target object W. In addition to this, since the CCD camera 6 can be brought close to the object W as described above, a light source part having a large light quantity as in the conventional case is not required, and heat problems are unlikely to occur. Is also possible.
特に本実施形態では、光遮断層42により反射部4で光が透過あるいはカメラ6側に乱反射することを防止して検査等を好適に行うことができる。また、反射部4が極めて薄い構造であるため、その側面での光の反射をも防止できる。 In particular, in the present embodiment, the light blocking layer 42 can prevent the light from being transmitted through the reflecting portion 4 or irregularly reflected to the camera 6 side, so that inspection or the like can be suitably performed. Moreover, since the reflection part 4 is a very thin structure, the reflection of the light in the side surface can also be prevented.
加えて、反射部4と対象物Wとの距離を近接させれば、光源部5からでた光の一部が直接対象物Wを照射することとなるので、ローアングル照明をも同時に行うことができる。したがって、従来、2つの光照射装置1を用いてローアングル照明と同軸照明とをそれぞれ行っていたものを、単一の装置で行えることとなる。もちろんLED51は、その光軸がラジアル方向を向くように設置しても構わないし、やや下方に向くようにしても構わない。 In addition, if the distance between the reflection unit 4 and the object W is close, a part of the light emitted from the light source unit 5 directly irradiates the object W, so that low-angle illumination is performed at the same time. Can do. Therefore, what conventionally performed the low-angle illumination and the coaxial illumination using the two light irradiation devices 1 can be performed by a single device. Of course, the LED 51 may be installed such that its optical axis faces the radial direction, or may face slightly downward.
また、通常正方形状の領域で画像処理を行うところ、反射部4を並び設けている領域を四角形にしているため、無駄なく対象物Wの画像を撮像することができる。 In addition, when image processing is normally performed in a square area, since the area where the reflection units 4 are arranged is formed in a square, an image of the object W can be captured without waste.
次に、本発明の第2の実施の形態について以下に説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described below.
本実施形態では図8、図9及び図10に示すように、反射部4を更に小さく薄くし、およそ50umの径と0.1〜0.2umの厚みを有するものにしている。なお、前実施形態同様に雲形状のものでもよいのはもちろんである。具体的にこのものは透明支持体3の下面3aに直接貼り付けられた中間層43と、その中間層42の下面及び側面を覆い光を乱反射する反射層41とを備えた層構造をなす。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 8, 9, and 10, the reflecting portion 4 is made smaller and thinner, and has a diameter of about 50 μm and a thickness of 0.1 to 0.2 μm. Of course, a cloud shape may be used as in the previous embodiment. Specifically, this has a layer structure including an intermediate layer 43 directly attached to the lower surface 3a of the transparent support 3, and a reflective layer 41 that covers the lower surface and side surfaces of the intermediate layer 42 and diffuses and reflects light.
反射層41は例えばニッケル(Ni)やクロム(Cr)などの金属で形成したもので、その表面には荒れた状態とすることで複数の凹凸を設けてあり、主として光を拡散させて反射する。一方、中間層43は導電性の薄膜であるITO膜であり、金属をその表面にメッキ等により被覆できる性質を有する。 The reflective layer 41 is made of a metal such as nickel (Ni) or chromium (Cr), and has a plurality of irregularities on its surface so as to be rough, and mainly diffuses and reflects light. . On the other hand, the intermediate layer 43 is an ITO film which is a conductive thin film, and has a property that a metal can be coated on the surface thereof by plating or the like.
これらの反射部4は、例えば以下に示すように、透明支持体3に貼り付ける。 These reflecting portions 4 are attached to the transparent support 3 as shown below, for example.
まず、図11に示すように透明支持体3の下面3aにスパッタリングや蒸着等の方法でITO膜を被着することで中間層43を形成し、更にその中間層43の下面をフォトポリマーPPにより覆う。次に図12に示すように前記隙間Sを形成する部位にレーザ光等を照射し、その部位のフォトポリマーPPを除去する。そして図13に示すようにフォトポリマーPPが除かれて露出した中間層43をエッチングにより除去し、その後フォトポリマーPPを取り除くことによって、円盤状の中間層43のみを形成する。その後図9に示すようにこれら透明支持体3の下面3aにメッキを行う。このときメッキはガラスには付着せず、ITO膜のみに付着することから、ITO膜の下面及び側面にのみ前記反射層41としてニッケル(Ni)又はクロム(Cr)等の金属の層が形成され、反射部4が生成されることとなる。又、このときITO膜が無く透明支持体3の露出した部分には金属の層は形成されず反射部4間の隙間Sとなる。 First, as shown in FIG. 11, an intermediate layer 43 is formed by depositing an ITO film on the lower surface 3a of the transparent support 3 by a method such as sputtering or vapor deposition. Further, the lower surface of the intermediate layer 43 is made of photopolymer PP. cover. Next, as shown in FIG. 12, the portion where the gap S is formed is irradiated with laser light or the like, and the photopolymer PP at that portion is removed. Then, as shown in FIG. 13, the intermediate layer 43 exposed by removing the photopolymer PP is removed by etching, and then the photopolymer PP is removed, whereby only the disc-shaped intermediate layer 43 is formed. Thereafter, the lower surface 3a of the transparent support 3 is plated as shown in FIG. At this time, since the plating does not adhere to the glass but adheres only to the ITO film, a metal layer such as nickel (Ni) or chromium (Cr) is formed as the reflective layer 41 only on the lower and side surfaces of the ITO film. Thus, the reflection unit 4 is generated. At this time, no metal layer is formed on the exposed portion of the transparent support 3 without the ITO film, and a gap S is formed between the reflecting portions 4.
従ってこのような構成にした本実施形態によれば、前記透明支持体3の下面3aを一様にメッキするだけで、エッチング後に残留した中間層43をなすITO膜の下面及び側面のみにズレなく高い精度で前記反射層41が形成できるだけでなく、更に反射層41を印刷技術を用いて形成する方法で要するような位置合わせ操作も不要となることから省力化にもなる。 Therefore, according to this embodiment having such a configuration, only the lower surface 3a of the transparent support 3 is uniformly plated, and only the lower surface and side surfaces of the ITO film forming the intermediate layer 43 remaining after etching are not displaced. Not only can the reflective layer 41 be formed with a high degree of accuracy, but also an alignment operation that is required in the method of forming the reflective layer 41 using a printing technique is not required, thereby saving labor.
またこのように高い精度で反射層41を形成できることより、より小さな反射部4を形成することが可能となることから、例えば、隙間Sを大きくすることで、対象物Wで反射した光をCCDカメラ6で効率よく捕捉することや、透明支持体3の下面3aにより多くの反射部4を設けることで、均一性の高い散乱光で対象物Wを照明することができる。 In addition, since the reflective layer 41 can be formed with such a high accuracy, a smaller reflective portion 4 can be formed. For example, by increasing the gap S, the light reflected by the object W can be converted into a CCD. The object W can be illuminated with highly uniform scattered light by efficiently capturing with the camera 6 and providing many reflecting portions 4 on the lower surface 3 a of the transparent support 3.
更に加えて、中間層43をなすITO膜は前実施形態にある光遮断層42を形成するクロムに比べ極めて薄くすることが可能であるため、このように形成することでLED51から射出され反射部4の側面で反射した対象物Wに因らない光がCCDカメラ6に入射するのをより完全に防止できる。 In addition, since the ITO film forming the intermediate layer 43 can be made extremely thin as compared with the chrome forming the light blocking layer 42 in the previous embodiment, the ITO film that is emitted from the LED 51 is formed in this way. It is possible to more completely prevent the light that does not depend on the object W reflected on the side surface of 4 from entering the CCD camera 6.
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、図14、図15に示すように、前記光源部5の光射出方向側に、互いの間に微細な隙間SAをあけて配置した多数の透過拡散部4Aをさらに設けても構わない。この透過拡散部4Aは、前記反射部4とは異なり、光を透過拡散させる透過拡散層41Aのみからなる雲形のもので、前記透明支持体3の下方に垂直に配置した薄平板状の第2透明支持体3Aの内面に、前記透過拡散層41Aが内向きとなるように並び設けてある。そしてその隙間SAを通ってLED51からの光の一部が直接射出され、他の光は透過拡散部4Aを通って射出されるように構成している。 For example, as shown in FIGS. 14 and 15, a large number of transmission diffusion parts 4 </ b> A may be further provided on the light emission direction side of the light source part 5 with fine gaps SA therebetween. Unlike the reflection part 4, the transmission diffusion part 4 A is a cloud-shaped part composed of only a transmission diffusion layer 41 A for transmitting and diffusing light, and is a thin flat plate-like second arranged vertically below the transparent support 3. On the inner surface of the transparent support 3A, the transmissive diffusion layer 41A is arranged side by side so as to face inward. A part of the light from the LED 51 is directly emitted through the gap SA, and the other light is emitted through the transmission diffusion portion 4A.
このようにすれば、反射部4及び透過拡散部4Aにより、対象物Wを周囲からほぼ完全に取り囲んで均一照明することが可能になる。 If it does in this way, it will become possible to surround the target object W almost completely from the circumference | surroundings, and to illuminate uniformly by the reflection part 4 and the transmission diffusion part 4A.
また、対象物Wを周囲からほぼ完全に取り囲んで均一照明する他の方式として、図16に示すように、観測孔7bを除く略全天から前記対象物Wを覆うことが可能な半凹球面状の発光面7aを有した全天照明装置(いわゆるドーム照明装置)7とともに用いるようにしてもよい。この場合には、前記観測孔7bの上方に前記反射部4を近接させて臨ませるように光照射装置1を配置する。 In addition, as another method for uniformly illuminating the object W by completely completely surrounding the object W, as shown in FIG. 16, a semi-concave spherical surface capable of covering the object W from substantially the whole sky except the observation hole 7b. You may make it use with the whole sky illuminating device (what is called a dome illuminating device) 7 which has the light-emitting surface 7a of the shape. In this case, the light irradiation device 1 is arranged so that the reflecting section 4 is brought close to the observation hole 7b.
また、透明支持体3そのものを図17に示すように、部分球状乃至半球状のものにしても構わない。 Further, as shown in FIG. 17, the transparent support 3 itself may be partially spherical or hemispherical.
さらに、このように薄型にできることから、図18に示すように、前記CCDカメラ6等の撮像手段に直接的に取り付け可能なように取付部8を備えた構成にしてもよい。その場合、撮像手段6に取り付けた状態において、前記反射部4が撮像手段の撮像面に対応する大きさ及び形状の領域であってその前方に位置するように構成してあるものが好ましい。この例では、透明支持体3を、図示しないが平面視円形状のものにしている。 Further, since it can be made thin as described above, as shown in FIG. 18, a configuration in which an attachment portion 8 is provided so that it can be directly attached to the imaging means such as the CCD camera 6 may be adopted. In that case, it is preferable that the reflection unit 4 is an area having a size and a shape corresponding to the imaging surface of the imaging unit and is located in front of the imaging unit 6 when attached to the imaging unit 6. In this example, the transparent support 3 is circular in plan view although not shown.
加えて、反射部を透明支持体の上面、すなわち反対象物側の面に設けてもよい。その場合でも反射層が対象物側を向くように配置するのはいうまでもない。 In addition, you may provide a reflection part in the upper surface of a transparent support body, ie, the surface by the side of a counter object. Even in such a case, it goes without saying that the reflective layer is disposed so as to face the object side.
また、例えば図19に示すように各反射部4を網目をなすように連続的に設けてシート状にし、これを直接枠体に張設して、透明支持体を有さない構造としてもよいし、図23に示すように反射部4あるいは透過拡散部4Aを等形状にし、なおかつ規則的に等ピッチ配置しても構わない。 Further, for example, as shown in FIG. 19, each reflecting portion 4 may be continuously provided so as to form a mesh and formed into a sheet shape, and this may be directly stretched on the frame to have a structure without a transparent support. However, as shown in FIG. 23, the reflection part 4 or the transmission diffusion part 4A may have an equal shape, and may be regularly arranged at an equal pitch.
さらに反射部のうち中央のものほど光源部から照射される光の強度が弱くなるため、中央の反射部の表面積が最も大きく、端にいくほど小さくなるようにしておけば、対象物においてより均一な強度の光を照射できる。 Furthermore, since the intensity of light emitted from the light source unit becomes weaker in the central part of the reflecting part, the surface area of the central reflecting part is the largest, and if it is made smaller toward the end, it becomes more uniform on the object. It can irradiate light of high intensity.
また、反射部は略等厚なものに限られず、図20、図21に示すように、反射面が湾曲していたり傾いていたりしてもよいし、各反射部毎に反射面の傾きや湾曲度がランダムになっていても構わない。さらに、例えば図22に示すように各反射部が環状をなし、同心円状に配置されていても構わない。 Further, the reflecting portion is not limited to a substantially equal thickness, and as shown in FIGS. 20 and 21, the reflecting surface may be curved or inclined, and the reflecting surface may be inclined or inclined for each reflecting portion. The degree of curvature may be random. Furthermore, for example, as shown in FIG. 22, the reflecting portions may be annular and arranged concentrically.
図24では、透明支持体3に貼り付けた反射部4の表面を樹脂等を素材とした透明膜Fで覆うようにしている。この図では、透明膜Fは反射部4の表面のみならず、透明支持体3の表面3aをも覆うようにしているが、もちろん反射部4の表面のみを覆うようにしても構わない。 In FIG. 24, the surface of the reflecting portion 4 attached to the transparent support 3 is covered with a transparent film F made of resin or the like. In this figure, the transparent film F covers not only the surface of the reflecting portion 4 but also the surface 3a of the transparent support 3, but it goes without saying that only the surface of the reflecting portion 4 may be covered.
このようなものであれば、同図に示すように、この透明膜Fに光が入射する際に屈折し、透明膜が無いものと比べ、反射部4の表面に対してより垂直に近い角度で光があたるため、反射の際の拡散作用が増大することになる。またこの透明膜は反射部の保護作用をも営むものとなる。 If this is the case, as shown in the figure, the light is refracted when light enters the transparent film F, and is closer to the surface of the reflecting portion 4 than the surface without the transparent film. Since the light hits, the diffusion effect at the time of reflection increases. This transparent film also serves to protect the reflective portion.
もちろん、光源部としてLED以外の発光源を利用しても構わない。反射部も雲形に限られないし、その配置も縦横に限られず、隙間さえあければどのような配置態様でも構わない。 Of course, a light source other than the LED may be used as the light source unit. The reflection part is not limited to a cloud shape, and the arrangement is not limited to vertical and horizontal, and any arrangement may be used as long as a gap is provided.
この他に、別の実施形態にある中間層は薄く、ITO膜に限らず例えば透明支持体上に形成可能でメッキが可能な薄膜であれば同様の作用を得ることができる。 In addition, the intermediate layer in another embodiment is thin, and the same effect can be obtained as long as it is not limited to an ITO film but can be formed on a transparent support and can be plated.
また、前記中間層をなす膜が更に透明であり、限定的にメッキを行うことが可能なものであれば、反射部を形成するためにエッチングを行わずとも良いことから反射部の形成作業を省力化することが可能である。 In addition, if the film forming the intermediate layer is more transparent and can be plated in a limited manner, it is not necessary to perform etching to form the reflective portion. It is possible to save labor.
更に、反射部と隙間とを形成する方法として、中間層にメッキを行った後にフォトポリマーを塗布し、エッチングを行うことでメッキに用いた金属と中間層とをを取り除くか、このとき中間層が透明な膜であれば、メッキに用いた金属のみを取り除くようにしても構わない。 Further, as a method of forming the reflection portion and the gap, after plating the intermediate layer, a photopolymer is applied and etching is performed to remove the metal and the intermediate layer used for plating, or at this time, the intermediate layer If is a transparent film, only the metal used for plating may be removed.
その他本発明は、上記図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…光照射装置
3…透明支持体
4…反射部
41…反射層
42…光遮断層
5…光源部
51…LED
6…撮像手段(CCDカメラ)
7…全天照明装置
7a…発光面
7b…観測孔
8…取付部
4A…透過拡散部
S…隙間
W…対象物
F…透明膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light irradiation apparatus 3 ... Transparent support 4 ... Reflection part 41 ... Reflection layer 42 ... Light shielding layer 5 ... Light source part 51 ... LED
6 ... Imaging means (CCD camera)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... All-sky illumination device 7a ... Light-emitting surface 7b ... Observation hole 8 ... Mounting part 4A ... Transmission diffusion part S ... Gap W ... Object F ... Transparent film
Claims (13)
3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12記載の検査用の光照射装置 A transparent film that covers the reflective portion and increases a light diffusion effect is further provided.
3 , 4 , 5 , 6 , 7, 8 , 9 , 10 , 11 or 12 light irradiation apparatus for inspection
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