JP4170451B2

JP4170451B2 - Linear lighting device

Info

Publication number: JP4170451B2
Application number: JP20033298A
Authority: JP
Inventors: 宏樹大塚; 博川井; 等蒲生; 忠司板垣
Original assignee: Iwasaki Denki KK; Toshiba Solutions Corp
Current assignee: Iwasaki Denki KK; Toshiba Digital Solutions Corp
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: JP2000030516A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状に光を照射する線状照明装置に関して、特に、画像処理装置に使用されるラインセンサカメラの線状撮像領域を高照度に、且つ照度分布を均一に照明することができる線状照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シート状物体（フィルム、織物、不織布、金属薄板等）等のワークをラインセンサカメラで撮像し、得られた画像信号に基づいて、ワークの明暗欠陥や微小欠陥を検査するようにした画像処理検査装置が知られている。
【０００３】
例えば、図９は従来の画像処理検査装置を示している。この画像処理検査装置は、一定幅を有し、一方向に移動するシート状物体３１を撮像するラインセンサカメラ３２と、カメラ３２の撮像領域を照光する照明装置３３，３４と、カメラ３２により撮像された撮像データを処理して、欠陥を検出する画像処理装置３５とを備えている。
【０００４】
ラインセンサカメラ３２は、ライン上に配列された例えば１０２４個の受光素子（ＣＣＤ）から構成され、そして、シート状物体３１の幅方向Ｗの中央部上方において、シート状物体３１の幅方向に対してカメラ３２のラインが平行となるように配置されている。
また、照明装置３３，３４はカメラ３２を挟んで対称位置に２つ設けられ、それぞれが線状の撮像領域Ｒを照光する。
【０００５】
このような画像検査装置において、照明装置には、次のようなラインセンサカメラ３２の使用条件を満たすものが要求される。
（１）ラインセンサカメラを構成するＣＣＤの電荷蓄積時間が数百μ秒以内という短時間であるため、撮像領域において高照度が得られること。
（２）ラインセンサカメラは被撮像体の照度分布に比例した映像を出力するので撮像領域において、照明による照度むらが少ない一様な照度が得られること。（３）被撮像体表面の凹凸や振動により照明装置から被撮像体までの距離に小さな変動が生じても安定した略一定の照度が得られること。
（４）光源ランプには寿命があるので、ランプ交換が容易であること。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、上述した照明装置においては、直管型の蛍光灯の使用が望まれている。蛍光灯は取り扱いが容易で、低コストであり、寿命も２０００時間以上という長い寿命を有する。
しかしながら、蛍光灯は光量が少なく、ラインセンサカメラにおいては、光量不足（照度不足）が生じる。この為、従来では、照明装置としてメタルハライドランプや石英ロッドを使った照明装置を構成する必要があった。しかし、これらは価格が高く、またランニングコストも高く、さらには、色の制限、発熱量が大きい等の種々の問題点がある。一方、蛍光灯の光量不足を解消するため、図９に示したように、照明装置を２つ（複数）用いることも行われているが、この場合も複数分のコストがかかって高コストになると共に、さらに使用スペースが大きくなるという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、一つの直管型の蛍光灯を使用しても、高い照度を一様に線状に得ることができ、簡易な構成で、かつ低コスト化を実現できる線状照明装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係る線状照明装置は、線状光源（実施の形態においては直管蛍光灯１）と、前記線状光源を覆う開口部を有し、該開口部の前記線状光源の長さ方向に直交する断面形状が二次曲線を有し、前記開口部先端が第１次焦点位置より外側に位置して、前記線状光源の光を線状に集光させる反射体（実施の形態においては反射体２）と、前記反射体により集光される集光領域の照度分布を前記線状光源の長さ方向にわたって一様化するための補助反射体（実施の形態においては補助反射体３）とを備えてなるものである。
【０００９】
このような構成において、反射体は線状光源の光を線状の集光領域に集光させることができて高い照度を得ることができる。この場合、開口部の先端が第１次焦点より外側に位置しているため、線状光源より照射される光（光量）をより多く集光して、線状光源より発光される光量の照射面（例えば撮像領域）に対する照度寄与率を高めることができる。更に、補助反射体は、線状に集光する光量を一様化するため、線状領域において一様な照度を得ることができ、例えば本発明をラインセンサ用の照明に適用した場合は、ラインセンサの長さ方向に生じる背景明度の変動を防止することができ、信頼性ある検査を行うことができる。また、本発明によれば、開口部より線状光源の着脱作業が容易であり、その交換作業が容易となる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る線状照明装置は、線状光源（直管蛍光灯１）と、前記線状光源を覆う開口部２ａを有し、該開口部の前記線状光源の長さ方向に直交する断面形状が楕円形状を有する反射体２であって、該反射体の第１次焦点位置に前記線状光源を支持して、該反射体の第２次焦点位置に前記線状光源の光を線状に集光させる反射体２と、前記反射体により集光される集光領域の照度分布を前記線状光源の長さ方向にわたって一様化するための補助反射体３とを備えてなるものである。
【００１１】
このような構成において、線状光源は楕円の第１次焦点に置かれてその光が第２次焦点に集光されるので、該集光領域を例えば撮像領域とすることにより、一つの直管蛍光灯を用いたとしても高い照度を得ることができる。また、補助反射体によって、一様な照度分布を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る線状照明装置は、請求項１又は請求項２に記載の線状照明装置において、前記補助反射体は、前記線状光源の長さ方向に沿って所定長さを有し、且つその両端が中央部に対して、前記線状光源に近づくように傾斜する反射面３ａ，３ｂを有し、前記線状光源に沿って複数設けられているものである。
【００１３】
上記補助反射体が無い場合には、線状光源より開口部内方における楕円頂点方向に照射された光は、第２次焦点の中央部に集光する。その結果、線状でほぼ対称の照度分布をもち、特に中央部の照度が高くなる。
上記のような補助反射体により線状光源端部方向へ反射される光線群が増加し中央部へ集光されていた光を左右に振り分けることができて、中央部の照度が高くなり過ぎるのを防止でき、線状の集光領域における照度を一様化できる。
なお、請求項３においては、補助反射体の形状を逆Ｖ字状に限定したが、請求項１または請求項２の補助反射体はＶ字状でもよく、或いはその他、水平板、曲率半径の小さな曲面状等、要は光を左右に一様に振り分け、撮像領域を一様な照度にするものをすべて含む概念である。
【００１４】
更に、この発明の実施の形態においては、補助反射体は線状光源の長さ方向中央部に対応する位置に１つ設けられているが、複数を並べて設けるようにしてもよい。また、それぞれの傾斜角度や長さを異ならせても上述したような、作用効果を得られることは明白である。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係る線状照明装置は、請求項１又は請求項２に記載の線状照明装置において、前記補助反射体は、前記線状光源の長さ方向における両端部近傍に設けられ、前記線状光源からの光を下方に反射させる反射プレート２ｂで構成されるものである。
【００１６】
このような、反射プレートによれば、線状光源からその長さ方向について、集光領域外方へ漏れる光を線状の集光領域の両端部に集光させることができる。従って、該両端部に集光される光量を増やすことができて、集光領域両端部の照度を高めることができ、その照度の一様化を達成できる。
【００１７】
また、本発明の請求項５に係る線状照明装置は、請求項１乃至請求４のいずれかに記載の線状照明装置において、前記線状光源は可視領域から紫外領域の波長領域内（３００ｎｍ〜７８０ｎｍ）の光を照射するものである。
【００１８】
このような構成によれば、可視光の他に紫外光も高い照度に集光できるため、例えば、この線状照明装置をブラックライト照射用に用いることにより、可視光、近赤外光の照射によっては認識できない、例えばシート状物体の基材、塗膜部分に含まれる蛍光塗料との蛍光反応を盛んに生じさせることもできるので、これをラインセンサカメラにより撮像して、画像処理を行わせることも可能となる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る線状照明装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の線状照明装置において、該線状照明装置は、移動するワークをラインセンサカメラにおいて撮像し、該ラインセンサカメラの撮像信号を用いて、画像処理を行う画像処理検査装置に使用される照明装置であって、前記ラインセンサカメラの撮像領域を照明するラインセンサ用の照明装置としたものである。
【００２０】
上述したように、本発明に係る線状照明装置は、上述したラインセンサカメラの使用条件を十分に満たすことができるので、該線状照明装置を画像処理検査装置に使用した場合に、信頼性の高い画像処理結果を得ることができ、検査の信頼性を向上させることができる。なお、請求項１乃至請求項６に記載の線状照明装置は、画像処理検査装置の使用に限定されることはなく、例えばインクあるいは塗料の硬化用にも用いられる。
【００２１】
更に、本発明は、線状光源と、前記線状光源を覆う開口部を有し、該開口部の前記線状光源の長さ方向に直交する断面形状が二次曲線を有し、前記開口部先端が第１次焦点位置より外側に位置して、前記線状光源の光を線状に集光させる反射体とを備えてなる線状照明装置であって、移動するワークをラインセンサカメラにおいて撮像し、該ラインセンサカメラの撮像信号を用いて、画像処理検査を行う画像処理検査装置に使用され、前記ラインセンサカメラの撮像領域を照明するラインセンサ用の照明装置である。
【００２２】
このような反射体と線状光源によれば、極めて高い照度を得ることができ、また撮像面と光源との距離にワークの振動、凹凸等による変動が生じても、撮像面をほぼ一定の照度に維持でき、経時的にも安定した照度を得ることができる。したがって、本線状照明装置により、極めて高い照度が得られる撮像領域をラインセンサカメラの撮像領域に設定できるような、画像処理検査装置においては、精度が高く、信頼性の高い画像処理検査を行うことができる。また、低コスト、ランプ交換作業の容易性、設置スペースの削減をも図り得る。
【００２３】
なお、以上の構成において、反射体や補助反射体の反射率は高いものが望まれ、例えば実施の形態では、反射特性が９０%以上のものが使用されている。この反射体は、例えばアルミニウム金属、或いはアルミニウム金属表面にガラス薄膜や銀のコーティングを施したものなどが使用され得る。また、線状光源としては、例えば、８φ，２５．５φ，３８φなどの直径を有する一般の直管蛍光灯が使用され得る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における線状照明装置を示す正面図、図２は同側面図である。また、図１は図２のＢ−Ｂ断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
この線状照明装置は、直管蛍光灯１と、この直管蛍光灯１を覆う反射体２と、この反射体２に取り付けられた補助反射体３と、直管蛍光灯１及び反射体２を固定支持するためのケース４と、ケース４の前面に付設されたガラス板５とを備えている。
【００２５】
ケース４は一側面が開放された断面四角形状をなし、直管蛍光灯１はその両端がアダプタ６を介してケース４の底面部４ａに支持される。ここで直管蛍光灯１にはφ２５．５ｍｍ、長さが１１９８ｍｍ、消費電力４０Ｗ程度のものが使用されている。
【００２６】
反射体２は直管蛍光灯１の長さ方向に直交する断面形状が二次曲線の一つである楕円形状の開口部２ａを有し、直管蛍光灯１はこの開口部２ａ内における第１次焦点上に直管蛍光灯の中心軸が重なるように支持されている。この反射体２の第２次焦点は、例えば、図１では図示しないラインセンサカメラの撮像領域（図９のＲ）に一致する。また、この反射体２においては、開口部２ａの先端が第１次焦点より外側に位置して、直管蛍光灯１より照射される光（光量）をより多く集光して、直管蛍光灯１より発光される光量の照射面（撮像領域）に対する照度寄与率を高めるよう構成されている。
【００２７】
また、反射体２の長さ方向（図１の左右方向）両端部には、直管蛍光灯１より該両端部に進行してきた光を下方に反射させるため、直管蛍光灯１の軸線に対して直交する垂直線ｍと所定角度αをなすように傾斜した反射板２ｂが形成されている。
【００２８】
なお、この反射板２ｂは、板状反射面に代わり、図示しない曲面状の反射面を有するように構成されてもよい。また、更にこの反射板は図示しない垂直線とのなす角度の大きい上段反射板と上記所定角度の小さい下段反射板とからなる２段状或いは多段状に構成されるようにしてもよい。
【００２９】
このように、直管蛍光灯１を楕円形状の反射体２内における第１次焦点に置くことにより、また、開口部２ａの先端を第１次焦点より外側に位置させることにより、更に、反射板２ｂを設けることにより、図３の表に示されるように、第２次焦点上には極めて高い照度あるいは図３最右表に示す単位電力当りの照度を得ることができる。
なお、図３の表においては、蛍光灯の他、ＵＶ光についても併せて示している。このＵＶについては、更に図４により、従来のＵＶ照明装置に比較して極めて高い照度が得られることが示されている。図４における横軸は照明装置の一方の端部（ユニット端）からの距離を示している。
【００３０】
図１に戻り、直管蛍光灯１の長さ方向中央部付近における反射体２の開口部２ａ内の天井側（頂部付近）には、補助反射体３が設けられる。この補助反射体３は図１に示されるように正面視において、所定長さ（例えば、蛍光灯長さ１１９８ｍｍに対して２４０ｍｍ×２）を有し、その中央部に対して両端が蛍光灯１側に接近する２つの反射面３ａ，３ｂが形成された逆Ｖ字状をなしている。
【００３１】
実施の形態における補助反射体３は、その中央部３ｃが直管蛍光灯１の長さ方向中央部において、反射体２の頂点（開口部天井）部分と略同じ高さとなるよう取り付けられている。また、各反斜面３ａ，３ｂの水平面となす角度は約３°とされ、補助反射体３の幅（紙面垂直方向の長さ）は約４０ｍｍとなっている。これら値は一例であり、これら値は本発明の効果が得られる範囲において他の値を取り得ることは明白である。
上述の反射体２、補助反射体３、反射板２ｂはアルミ板より形成されている。このアルミ板表面には、ガラス薄膜のコーテイングや銀メッキを行って、反射特性をさらに高めることもできる。
【００３２】
図５は実施の形態１の作用を示す説明図である。
図５は縦軸に照度の最高値に対する割合％（相対照度）を示し、横軸に照明装置端部からの距離を示している。図５において、点線は補助反射体３が設けられていない場合を示し、実線は補助反射体３が反射体２に対し傾斜角度約３°で設けられている場合を示している。補助反射体３が無い場合は、直管蛍光灯の長さ方向中央部において最高照度が若干高くなるが、両端部近傍で照度低下の程度が大きく、高い照度（最高照度から８０％）を維持できる範囲が狭くなる。一方、補助反射体がある場合は、両端部近傍で照度が中央部よりも若干高くなり、照度を最高値から８０％の値に維持できる範囲が７５０ｍｍから９００ｍｍに広げられている。
【００３３】
したがって、かかる照明装置を画像処理検査装置におけるラインセンサ用の照明装置として使用すれば、照度の一様な部分を広げられるので、シート状物体の渡り方向における明暗変動を防止でき、良好な画像信号を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２における線状照明装置を示す正面図、図７は同側面図である。これらの図において、図１や図２と同一符号は同一又は相当物を示しおり、ここでの説明を省略する。
実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、補助反射体３Ａがケース４の天井側に取り付けられ、直管蛍光灯１側からその補助反射体３が臨めるように、反射体２の天井に開口する共に、反射体の傾斜角度を約３°から約５°にした点である。
そして、このような構成によっても、実施の形態１とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００３５】
図８は実施の形態１や実施の形態２で示した照明装置を用いた画像検査装置における４種の観測系を示す概略図である。
図８において，１０Ａ，１０Ｂはそれぞれ２５．５φの直管蛍光灯を示し、１１Ａ，１１Ｂはそれぞれ８φの直管蛍光灯を示している。また、１２は１０Ａ，１１Ａの蛍光灯に対する反射体（楕円形状）を示し、１３は１０Ｂ，１１Ｂの蛍光灯に対する反射体を示している。
これら開口部の楕円形状は以下の通りである。
【００３６】
【表１】

【００３７】
以上の構成において、上記系における、各蛍光灯の直径をＡ、シート状物体表面より上方に置かれたラインセンサカメラの視野の半分の距離をＬ１、各反射体の開口部先端とシート状物体の撮像面までの距離をＬ２、照明入射角度をθ、開口部の径をＤとした場合に、４種の系はそれぞれ次式の関係を満たしている。
【００３８】
【数１】
０<θ≦４５°
Ｄ＝２×（Ｌ２×ｔａｎθ−Ｌ１／ｃｏｓθ）
【００３９】
このような設置方法によれば、照明装置光源から撮像面までの距離変動に対してほぼ一定の照度を維持させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、一つの直管型の蛍光灯を使用して高い照度を一様に線状に得ることができ、簡易な構成で、かつ低コスト化を実現できる線状照明装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す側面図である。
【図３】本発明により得られる照度を従来品と比較において示す図である。
【図４】本発明をＵＶ光に適用した場合のＵＶ強度を示す図である。
【図５】実施の形態１の動作を示す図である。
【図６】実施の形態２を示す正面図である。
【図７】実施の形態２を示す側面図である。
【図８】画像処理検査装置に本発明を適用した場合の照明系を示す図である。
【図９】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
１直管蛍光灯
２反射体
２ａ開口部
２ｂ反射板
３，３Ａ補助反射体
３１シート状物体（ワーク）
３２ラインセンサカメラ
Ｒ線状撮像領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear illumination device that irradiates light linearly, and in particular, can illuminate a linear imaging region of a line sensor camera used in an image processing device with high illuminance and uniformly illuminance distribution. The present invention relates to a linear illumination device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a workpiece such as a sheet-like object (film, woven fabric, non-woven fabric, metal thin plate, etc.) is imaged with a line sensor camera, and based on the obtained image signal, light and dark defects and micro defects are inspected. An image processing inspection apparatus is known.
[0003]
For example, FIG. 9 shows a conventional image processing inspection apparatus. This image processing inspection apparatus has a fixed width, a line sensor camera 32 that images a sheet-like object 31 that moves in one direction, illumination devices 33 and 34 that illuminate an imaging area of the camera 32, and an image captured by the camera 32. And an image processing device 35 for processing the captured image data to detect defects.
[0004]
The line sensor camera 32 is composed of, for example, 1024 light receiving elements (CCDs) arranged on a line, and is above the center of the sheet-like object 31 in the width direction W with respect to the width direction of the sheet-like object 31. The lines of the camera 32 are arranged in parallel.
Two illumination devices 33 and 34 are provided at symmetrical positions with the camera 32 in between, and each illuminates the linear imaging region R.
[0005]
In such an image inspection apparatus, the illumination apparatus is required to satisfy the following usage conditions of the line sensor camera 32.
(1) Since the charge accumulation time of the CCD constituting the line sensor camera is a short time of several hundred μs or less, high illuminance can be obtained in the imaging region.
(2) Since the line sensor camera outputs an image proportional to the illuminance distribution of the object to be imaged, uniform illuminance with little illuminance unevenness due to illumination can be obtained in the imaging region. (3) Stable and substantially constant illuminance can be obtained even if a small fluctuation occurs in the distance from the illumination device to the imaging target due to unevenness or vibration of the imaging target surface.
(4) Since the light source lamp has a lifetime, it should be easy to replace the lamp.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, in the above-described illumination device, it is desired to use a straight tube fluorescent lamp. Fluorescent lamps are easy to handle, low in cost, and have a long life of 2000 hours or more.
However, the fluorescent lamp has a small amount of light, and the line sensor camera has insufficient light amount (insufficient illumination). For this reason, conventionally, it has been necessary to construct an illumination device using a metal halide lamp or a quartz rod as the illumination device. However, these are expensive and have a high running cost, and further have various problems such as color limitations and a large calorific value. On the other hand, as shown in FIG. 9, two (plural) lighting devices are also used to solve the shortage of light quantity of the fluorescent lamp. In addition, there is a problem that the use space is further increased.
[0007]
Therefore, the present invention has been made to solve such a conventional problem, and even if one straight tube type fluorescent lamp is used, a high illuminance can be obtained uniformly in a linear shape. An object of the present invention is to provide a linear illumination device that has a simple configuration and can realize cost reduction.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a linear illumination device according to claim 1 of the present invention has a linear light source (straight tube fluorescent lamp 1 in the embodiment) and an opening that covers the linear light source. The cross-sectional shape of the opening perpendicular to the length direction of the linear light source has a quadratic curve, and the tip of the opening is located outside the primary focal position, and the light from the linear light source is For uniformizing the illuminance distribution in the lengthwise direction of the linear light source with a reflector (reflector 2 in the embodiment) for condensing linearly and the condensing region collected by the reflector And an auxiliary reflector (in the embodiment, the auxiliary reflector 3).
[0009]
In such a configuration, the reflector can collect the light from the linear light source in the linear condensing region and obtain high illuminance. In this case, since the tip of the opening is located outside the primary focus, more light (light quantity) emitted from the linear light source is collected, and irradiation of the light quantity emitted from the linear light source is performed. The illuminance contribution ratio with respect to the surface (for example, the imaging region) can be increased. Furthermore, since the auxiliary reflector uniformizes the amount of light collected linearly, it is possible to obtain uniform illuminance in the linear region. For example, when the present invention is applied to illumination for a line sensor, It is possible to prevent fluctuations in background brightness that occur in the length direction of the line sensor, and to perform a reliable inspection. Moreover, according to this invention, the attachment or detachment operation | work of a linear light source is easy from an opening part, The replacement | exchange operation | work becomes easy.
[0010]
A linear illumination device according to claim 2 of the present invention includes a linear light source (straight tube fluorescent lamp 1) and an opening 2a that covers the linear light source, and the linear light source in the opening is A reflector 2 having an elliptical cross-sectional shape perpendicular to the length direction, wherein the linear light source is supported at a primary focal position of the reflector, and the secondary focal position of the reflector is A reflector 2 for condensing the light of the linear light source in a linear form, and an auxiliary reflector for making uniform the illuminance distribution of the condensing region collected by the reflector over the length direction of the linear light source 3.
[0011]
In such a configuration, the linear light source is placed at the primary focal point of the ellipse and the light is condensed at the secondary focal point. Even if a tube fluorescent lamp is used, high illuminance can be obtained. Moreover, a uniform illuminance distribution can be obtained by the auxiliary reflector.
[0012]
The linear illumination device according to claim 3 of the present invention is the linear illumination device according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary reflector is predetermined along the length direction of the linear light source. It has a length, and both ends thereof have reflection surfaces 3a and 3b that are inclined with respect to the central portion so as to approach the linear light source, and a plurality of reflective surfaces are provided along the linear light source. .
[0013]
In the absence of the auxiliary reflector, the light emitted from the linear light source in the direction of the ellipse inside the opening is condensed at the center of the secondary focus. As a result, it has a linear and substantially symmetrical illuminance distribution, and particularly the illuminance at the center is increased.
The number of light rays reflected toward the end of the linear light source increases by the auxiliary reflector as described above, and the light focused on the central part can be distributed to the left and right, and the illuminance at the central part becomes too high. Can be prevented, and the illuminance in the linear condensing region can be made uniform.
In claim 3, the shape of the auxiliary reflector is limited to an inverted V shape. However, the auxiliary reflector of claim 1 or claim 2 may be V-shaped, or a horizontal plate, a radius of curvature. It is a concept that includes everything that distributes light evenly to the left and right and makes the imaging region uniform illuminance, such as a small curved surface.
[0014]
Furthermore, in the embodiment of the present invention, one auxiliary reflector is provided at a position corresponding to the central portion in the length direction of the linear light source, but a plurality of auxiliary reflectors may be provided side by side. In addition, it is obvious that the above-described effects can be obtained even when the inclination angles and lengths are different.
[0015]
The linear illumination device according to claim 4 of the present invention is the linear illumination device according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary reflector is in the vicinity of both ends in the length direction of the linear light source. And a reflection plate 2b that reflects light from the linear light source downward.
[0016]
According to such a reflection plate, light that leaks from the linear light source to the outside of the condensing region in the length direction can be condensed at both ends of the linear condensing region. Accordingly, the amount of light collected at both ends can be increased, the illuminance at both ends of the light collection region can be increased, and the illuminance can be made uniform.
[0017]
The linear illumination device according to claim 5 of the present invention is the linear illumination device according to any one of claims 1 to 4, wherein the linear light source is in a wavelength region (300 nm) from a visible region to an ultraviolet region. ˜780 nm).
[0018]
According to such a configuration, since ultraviolet light as well as visible light can be condensed with high illuminance, for example, by using this linear illumination device for black light irradiation, irradiation with visible light and near infrared light is possible. For example, it is possible to actively generate a fluorescent reaction with a fluorescent paint contained in a base material of a sheet-like object or a coating film part, and this is imaged by a line sensor camera to perform image processing. It is also possible.
[0019]
A linear illumination device according to a sixth aspect of the present invention is the linear illumination device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the linear illumination device moves a moving workpiece in a line sensor camera. An illumination device for use in an image processing inspection apparatus that picks up an image and performs image processing using an imaging signal of the line sensor camera, wherein the illumination device is used for a line sensor that illuminates an imaging region of the line sensor camera. Is.
[0020]
As described above, the linear illumination device according to the present invention can sufficiently satisfy the use conditions of the above-described line sensor camera. Therefore, when the linear illumination device is used in an image processing inspection apparatus, reliability is improved. High image processing results can be obtained, and the reliability of inspection can be improved. The linear illumination device according to any one of claims 1 to 6 is not limited to the use of an image processing inspection device, and is used for curing ink or paint, for example.
[0021]
Furthermore, the present invention includes a linear light source and an opening that covers the linear light source, and a cross-sectional shape of the opening perpendicular to the length direction of the linear light source has a quadratic curve, and the opening A linear illuminating device including a reflector whose front end is positioned outside the primary focal position and condenses the light from the linear light source in a linear fashion, wherein the moving workpiece is a line sensor camera This is an illumination device for a line sensor that is used in an image processing inspection apparatus that performs image processing and performs image processing inspection using an imaging signal of the line sensor camera, and illuminates an imaging region of the line sensor camera.
[0022]
According to such a reflector and a linear light source, extremely high illuminance can be obtained, and even if the distance between the imaging surface and the light source varies due to workpiece vibration, unevenness, etc., the imaging surface is almost constant. Illuminance can be maintained, and stable illuminance can be obtained over time. Therefore, an image processing inspection apparatus capable of setting an imaging area where extremely high illuminance can be obtained as the imaging area of the line sensor camera by the main line illumination device is to perform highly accurate and reliable image processing inspection. Can do. Further, the cost can be reduced, the lamp can be easily replaced, and the installation space can be reduced.
[0023]
In the above configuration, it is desired that the reflector and the auxiliary reflector have a high reflectance. For example, in the embodiment, a reflector having a reflection characteristic of 90% or more is used. As this reflector, for example, aluminum metal, or a surface of the aluminum metal coated with a glass thin film or silver can be used. As the linear light source, for example, a general straight tube fluorescent lamp having a diameter of 8φ, 25.5φ, 38φ or the like can be used.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a front view showing a linear illumination device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a side view thereof. 1 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
This linear illumination device includes a straight tube fluorescent lamp 1, a reflector 2 covering the straight tube fluorescent lamp 1, an auxiliary reflector 3 attached to the reflector 2, a straight tube fluorescent lamp 1 and a reflector 2 And a glass plate 5 attached to the front surface of the case 4.
[0025]
The case 4 has a quadrangular cross-section with one side open, and both ends of the straight tube fluorescent lamp 1 are supported by the bottom surface portion 4 a of the case 4 via the adapter 6. Here, a straight tube fluorescent lamp 1 having a diameter of 25.5 mm, a length of 1198 mm, and a power consumption of about 40 W is used.
[0026]
The reflector 2 has an elliptical opening 2a whose cross-sectional shape orthogonal to the length direction of the straight tube fluorescent lamp 1 is one of the quadratic curves, and the straight tube fluorescent lamp 1 has a second shape in the opening 2a. It is supported such that the central axis of the straight tube fluorescent lamp overlaps with the primary focal point. The secondary focus of the reflector 2 coincides with, for example, an imaging region (R in FIG. 9) of a line sensor camera not shown in FIG. Moreover, in this reflector 2, the front-end | tip of the opening part 2a is located outside a primary focus, and more light (light quantity) irradiated from the straight tube fluorescent lamp 1 is condensed, and straight tube fluorescence is collected. The illumination contribution ratio to the irradiation surface (imaging region) of the amount of light emitted from the lamp 1 is increased.
[0027]
In addition, at both ends of the reflector 2 in the length direction (left and right direction in FIG. 1), the light that has traveled to both ends from the straight tube fluorescent lamp 1 is reflected downward. A reflecting plate 2b that is inclined so as to form a predetermined angle α with a perpendicular line m orthogonal thereto is formed.
[0028]
The reflecting plate 2b may be configured to have a curved reflecting surface (not shown) instead of the plate-like reflecting surface. Further, the reflecting plate may be configured in a two-stage shape or a multi-stage shape including an upper reflecting plate having a large angle with a vertical line (not shown) and a lower reflecting plate having a small predetermined angle.
[0029]
Thus, by placing the straight tube fluorescent lamp 1 at the primary focal point in the elliptical reflector 2, and by positioning the tip of the opening 2a outside the primary focal point, the reflection is further improved. By providing the plate 2b, as shown in the table of FIG. 3, extremely high illuminance or illuminance per unit power shown in the rightmost table of FIG. 3 can be obtained on the secondary focus.
In the table of FIG. 3, UV light is also shown in addition to the fluorescent lamp. As for this UV, it is further shown in FIG. 4 that an extremely high illuminance can be obtained as compared with the conventional UV illumination apparatus. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the distance from one end (unit end) of the lighting device.
[0030]
Returning to FIG. 1, the auxiliary reflector 3 is provided on the ceiling side (near the top) in the opening 2 a of the reflector 2 in the vicinity of the central portion in the length direction of the straight tube fluorescent lamp 1. As shown in FIG. 1, the auxiliary reflector 3 has a predetermined length (for example, 240 mm × 2 with respect to a fluorescent lamp length of 1198 mm) in a front view, and both ends of the auxiliary reflector 3 with respect to the central portion thereof are fluorescent lamps 1. It has an inverted V shape in which two reflecting surfaces 3a and 3b approaching the side are formed.
[0031]
The auxiliary reflector 3 in the embodiment is attached so that the central portion 3c thereof is substantially the same height as the apex (opening ceiling) portion of the reflector 2 at the central portion in the length direction of the straight tube fluorescent lamp 1. . Further, the angle between the anti-slope 3a and 3b and the horizontal plane is about 3 °, and the width of the auxiliary reflector 3 (the length in the direction perpendicular to the paper surface) is about 40 mm. These values are examples, and it is obvious that these values can take other values within the range where the effects of the present invention can be obtained.
The above-described reflector 2, auxiliary reflector 3, and reflector 2b are formed of an aluminum plate. The surface of the aluminum plate can be coated with a glass thin film or silver-plated to further improve the reflection characteristics.
[0032]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the first embodiment.
In FIG. 5, the vertical axis indicates the percentage (relative illuminance) relative to the maximum value of illuminance, and the horizontal axis indicates the distance from the end of the illumination device. In FIG. 5, the dotted line shows the case where the auxiliary reflector 3 is not provided, and the solid line shows the case where the auxiliary reflector 3 is provided at an inclination angle of about 3 ° with respect to the reflector 2. Without the auxiliary reflector 3, the maximum illuminance is slightly higher at the central portion in the length direction of the straight tube fluorescent lamp, but the degree of decrease in illuminance is large near both ends, and high illuminance (80% from the maximum illuminance) is maintained. The range that can be reduced. On the other hand, when there is an auxiliary reflector, the illuminance is slightly higher in the vicinity of both end portions than in the central portion, and the range in which the illuminance can be maintained from the maximum value to 80% is expanded from 750 mm to 900 mm.
[0033]
Therefore, if such an illuminating device is used as an illuminating device for a line sensor in an image processing inspection apparatus, a uniform portion of illuminance can be widened, so that it is possible to prevent variations in light and darkness in the crossing direction of a sheet-like object, and a good image signal Can be obtained.
[0034]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a front view showing a linear illumination device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 is a side view thereof. In these drawings, the same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG. 2 indicate the same or equivalent parts, and the description thereof is omitted here.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the auxiliary reflector 3A is attached to the ceiling side of the case 4 so that the auxiliary reflector 3 can be seen from the straight tube fluorescent lamp 1 side. The angle of inclination of the reflector is about 3 ° to about 5 °.
Even with such a configuration, it is possible to obtain substantially the same effect as in the first embodiment.
[0035]
FIG. 8 is a schematic diagram showing four types of observation systems in the image inspection apparatus using the illumination device shown in the first embodiment or the second embodiment.
In FIG. 8, 10A and 10B each indicate a 25.5φ straight tube fluorescent lamp, and 11A and 11B each indicate an 8φ straight tube fluorescent lamp. Reference numeral 12 denotes a reflector (elliptical shape) for fluorescent lamps 10A and 11A, and 13 denotes a reflector for fluorescent lamps 10B and 11B.
The oval shapes of these openings are as follows.
[0036]
[Table 1]

[0037]
In the above configuration, the diameter of each fluorescent lamp in the above system is A, the distance of half of the field of view of the line sensor camera placed above the surface of the sheet-like object is L1, the opening end of each reflector and the sheet-like object When the distance to the image pickup surface is L2, the illumination incident angle is θ, and the diameter of the opening is D, the four systems each satisfy the relationship of the following equations.
[0038]
[Expression 1]
0 <θ ≦ 45 °
D = 2 × (L2 × tan θ−L1 / cos θ)
[0039]
According to such an installation method, it is possible to maintain a substantially constant illuminance with respect to a change in distance from the illumination device light source to the imaging surface.
[0040]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to obtain a high illuminance uniformly in a linear shape using a single straight tube type fluorescent lamp, with a simple configuration and low cost. There is an effect that it is possible to obtain a linear illumination device capable of realizing the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the illuminance obtained by the present invention in comparison with a conventional product.
FIG. 4 is a diagram showing UV intensity when the present invention is applied to UV light.
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the first embodiment.
FIG. 6 is a front view showing a second embodiment.
FIG. 7 is a side view showing the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing an illumination system when the present invention is applied to an image processing inspection apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Straight tube fluorescent lamp 2 Reflector 2a Opening part 2b Reflector 3,3A Auxiliary reflector 31 Sheet-like object (work)
32 Line sensor camera R Linear imaging area

Claims

A linear light source and an opening covering the linear light source, a cross-sectional shape perpendicular to the length direction of the linear light source of the opening has a quadratic curve, and the tip of the opening is primary An illuminance distribution of the condensing region collected by the reflector, which is located outside the focal position and linearly collects the light of the linear light source, and extends in the length direction of the linear light source. An auxiliary reflector for uniformization,
The auxiliary reflector has a predetermined length along the length direction of the linear light source, and both ends of the auxiliary reflector have a reflecting surface inclined so as to approach the linear light source with respect to the central portion. An angle formed with the horizontal plane of each inclined reflecting surface provided in the shape of a letter , the central portion being provided at substantially the same height as the apex portion of the reflector at the longitudinal central portion of the linear light source Is a linear illuminating device characterized by being about 3 °.

A reflector having a linear light source and an opening covering the linear light source, the cross-sectional shape of the opening orthogonal to the length direction of the linear light source having an elliptical shape, A reflector that supports the linear light source at a primary focal position and condenses light of the linear light source in a linear form at a secondary focal position of the reflector, and a collector that is condensed by the reflector. An auxiliary reflector for making the illuminance distribution of the light region uniform over the length direction of the linear light source,
The auxiliary reflector has a predetermined length along the length direction of the linear light source, and both ends of the auxiliary reflector have a reflecting surface inclined so as to approach the linear light source with respect to the central portion. An angle formed with the horizontal plane of each inclined reflecting surface provided in the shape of a letter , the central portion being provided at substantially the same height as the apex portion of the reflector at the longitudinal central portion of the linear light source Is a linear illuminating device characterized by being about 3 °.

3. The linear illumination device according to claim 1, wherein the reflector includes a reflection plate that reflects light from the linear light source downward in the vicinity of both ends in the length direction of the linear light source. A linear illumination device having the same .

The linear illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the linear light source irradiates light in a wavelength region from a visible region to an ultraviolet region.

5. The linear illumination device according to claim 1, wherein the linear illumination device images a moving workpiece with a line sensor camera, and performs image processing using an imaging signal of the line sensor camera. A linear illumination device that is an illumination device used in an image processing inspection apparatus that performs an inspection, and is an illumination device for a line sensor that illuminates an imaging region of the line sensor camera.