JP4496947B2 - ライン照明用直管式光源灯 - Google Patents

Description

本発明は、白色ライト等の可視光照明用蛍光灯やブラックライト等の紫外光照明用蛍光灯等の直管式光源灯において、検査装置や撮像装置等の直線状のライン照明に用いるライン照明用直管式光源灯に関するものである。

検査装置や撮像装置等による各種物品の検査や撮影等において、物品に直線状の照明光を照射するためのライン照明に用いるライン光源（輝線状の光源）としては、従来から直管式の白色ライト等の可視光照明用の蛍光灯や、直管式の紫外光照明用のブラックライト等が、所定の方向性を持たない（等方性の）拡散光を発生する最も手頃な光源として用いられている。

しかしながら、このようなライン照明（直線状の照明）に用いるライン光源であって、拡散光ではない所定の方向性（異方性）を持つ、例えば平行光（即ち、被検査体に対して向かう方向が平行な光）を必要とするような場合には、照明光量不足が発生し、その光量不足を補うために、ファイバー状（ライン状）のライトガイドとプレート状のライトガイドを用いて形成されるライン状光源を用いるのが一般的である。

また、光量不足だけを補うのであれば、反射板等を用いて多少の光量を稼ぐ程度のことは可能であるが、その光量の補充効果は２倍にもならないものである。

以下に本発明の技術に関する公知の特許文献を記載する。
特開平９−２４４１５８号公報 特開２００３−２３２７４７号公報

ライン光源において、平行光の照明が必要な場合には、従来のようにファイバーを使ったライン状のライトガイドを用い、被写体に向かい平行光を当てて撮像を行う。また、光量が不足している場合（撮影スピードが速い時）などは、元の光源の光量を増加させるなどして、不足をカバーすることができる。

しかしながら、光量を増加させるために光源の台数が増えたり、またライン状ライトガイド自体の価格も高価であり、また、直管式の蛍光灯を用いてライン状の平行光照明を行おうとすれば、蛍光灯の場合は、ほとんどが拡散光であり、直管式の蛍光灯の円形横断面の全周方向に散乱しており、被写体を照射する光束は、ほんの一部でしかない。

また、反射板等を利用して光量を稼ごうとしても、散乱光が多く、反射から来る平行光は蛍光灯自体が邪魔して、効率良く被写体に当たらない。本発明の課題は、このような上記不都合を解消することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、透明ガラス製円筒状直管の両端部に電極を備え、その直管の内面に蛍光発光層を備えた直管式光源灯において、円筒状直管１の円周内面に該直管１の円周約６０°毎の分割で光反射性遮光材料を適用して所定幅の反射性遮光部３と透
光部４とを交互に設け、該直管１の円周内面全面に該遮光層３上より蛍光塗料を塗布して蛍光発光層２を設け、透光部４から出射する３方向の光のうち２方向の光を楕円反射板５にてライン状に集光させ他の１方向の光を収光レンズにてライン状に集光させて、該３方向の光を１つのライン状の光束として集光させたことを特徴とするライン照明用直管式光源灯である。

本発明の請求項２に係る発明は、透明ガラス製円筒状直管の両端部に電極を備え、その直管の内面に蛍光発光層を備えた直管式光源灯において、円筒状直管１の円周内面の全面に紫外光域に分光透過率のピークを有する紫外光透過膜層７を設け、該紫外光透過膜層７の円周内面側に該直管１の円周約６０°毎の分割で光反射性遮光材料を適用して所定幅の反射性遮光部３と透光部４とを交互に設け、該直管１の円周内面全面に該遮光層３上より蛍光塗料を塗布して蛍光発光層２を設け、透光部４から出射する３方向の光のうち２方向の光を楕円反射板５にてライン状に集光させ他の１方向の光を収光レンズにてライン状に集光させて、該３方向の光を１つのライン状の光束として集光させたことを特徴とするライン照明用直管式光源灯である。

本発明のライン照明用直管式光源灯によれば、ガラス製円筒状直管１の円周内面に、該直管１の円周約６０°毎の分割で光反射性遮光材料を適用して所定幅の反射性遮光部３と透光部４とを交互に設け、該直管１の円周内面全面に、該遮光層３上より蛍光塗料を塗布して蛍光発光層２を設けた光源灯であり、１２０°毎の３個所の前記透光部４から出射する３方向の光のうち、２方向の光を楕円反射板（又は反射鏡）５にてライン状に集光させて、他の１方向の光を収光レンズにてライン状に集光させて、該３方向の光を１つのライン状の光束として集光させるようにしたので、蛍光発光層２で発光した光は円筒状直管１の全周３６０°方向には散乱せずに、１２０°毎の３個所の前記透光部４から出射する３方向の光を、光利得良く、効率的に、１つのライン状の照明用の光束として集光させることができ、被検査体や被写体に対する照度の高い、可視光又は紫外光によるライン照明を実現することができるものであり、ファイバーを使った従来のようなラインライトガイドに依存することなく安価で照度の高いライン照明用光源灯を提供できる。

以下に、本発明の実施の形態を、図を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａの一実施の形態を示し、照明光学系の側面図であり、図２は、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａの他の実施の形態を示し、照明光学系の側面図であり、図３は、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａを検査装置の検査手段Ｂのライン照明用光源灯として配置した場合の全体斜視図である。

図１に示すように、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａは、透明ガラス製の円筒状直管１の両端部（図面の表裏方向の両端部）に点灯用のフィラメント対向電極部８、８及び密封用口金部（図３参照）を備え、その直管１の内面には蛍光発光層を備え、その直管１の管内にはアルゴンガスと水銀蒸気ガスとを封入した直管式光源灯である。

前記円筒状直管１の円周内面には、該直管１の横断方向の円周約６０°毎の分割で、例えば、隠蔽性のある白色塗料、白色インキ等の光反射性遮光塗料を塗り分けして（又は隠蔽性のアルミ等の金属蒸着膜等を成膜して）、所定幅の反射性遮光部３と透光部４とが交互に設けられており、それぞれ反射性遮光部３と透光部４とは１２０°毎に形成されている。

前記円筒状直管１の円周内面全面には、該遮光層３上より蛍光塗料（蛍光染料をバイン
ダー樹脂（塗料）中に混合したもの）を塗布して、蛍光発光層２が設けられていて、図３に示す直管１の両端部の対向電極部８、８より直管１内に所定の電圧を付加することにより、蛍光発光層２は蛍光を発光する。なお、円筒状直管１の内面は、平滑面であってもよいし、微細な凹凸状の光拡散面を呈していてもよい。

本発明のライン照明用直管式光源灯Ａは、図１に示すように、１２０°毎に形成された３個所の透光部４のうちの少なくとも１個所の透光部４は、照明すべき被検査体Ｃ（又は被写体）に対向してＺ方向に向いている。

そして本発明のライン照明用直管式光源灯Ａは、所定の電圧の付加により、直管１内周面の全面に設けた蛍光発光層２にて蛍光を発光し、直管１の外方に３個所の透光部４から直接に蛍光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を出射するとともに、３個所の反射性遮光部３上の蛍光発光層２にて発光した蛍光も、直管１の外方に３個所の透光部４から直接に蛍光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を出射するとともに、反射性遮光部３にて反射して３個所の透光部４から直管１の外方に蛍光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を出射する。

図１に示すように、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａの３個所の透光部４から出射した３方向の蛍光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 のうち、２方向の蛍光Ｌ1 、Ｌ2 は、半楕円形状の楕円反射板５（又は楕円反射鏡）によって、その反射板５の内面にて反射させ、被検査体Ｃ（又は被写体）面のＹ方向に、所定のライン照明幅にてライン状に集光させ、他の１方向の光Ｌ3 は、収光レンズ６によって、被検査体Ｃ（又は被写体）面のＹ方向に、所定のライン照明幅にてライン状に集光させて、該３方向の光Ｌ、Ｌ2 、Ｌ3 を、Ｙ方向の１つのライン状の所定幅の集光光束Ｌとして被検査体Ｃ（又は被写体）面に集光させて、Ｙ方向の直線状のライン照明を行うものである。

本発明のライン照明用直管式光源灯Ａの他の実施の形態としては、図２に示すように円筒状直管１の円周内面の全面に、紫外光域に分光透過率のピークを有する紫外光透過膜層７が設けられていて、該紫外光透過膜層７の円周内面側には、該直管１の円周約６０°毎の分割で光反射性塗料を塗り分けて、所定幅の反射性遮光部３と透光部４とが交互に設けられているものであり、該直管１の円周内面全面には、該遮光層３上より蛍光塗料を塗布して蛍光発光層２が設けられているものである。

そして、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａは、所定の電圧の付加により、直管１内周面の全面に設けた蛍光発光層２にて蛍光を発光し、直管１の外方に３個所の透光部４から直接に紫外光透過膜層７を介して紫外光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を出射するとともに、３個所の反射性遮光部３上の蛍光発光層２にて発光した蛍光も、直管１の外方に３個所の透光部４から直接に紫外光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を出射するとともに、反射性遮光部３にて反射して３個所の透光部４から直管１の外方に紫外光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 を出射する。

図２に示すように、本発明のライン照明用直管式光源灯Ａの３個所の透光部４から出射した３方向の紫外光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 のうち、２方向の紫外光Ｌ1 、Ｌ2 は、楕円反射板５によって、被検査体Ｃ（又は被写体）面のＹ方向にライン状に集光させ、他の１方向の紫外光Ｌ3 は、収光レンズ６によって、被検査体Ｃ（又は被写体）面のＹ方向にライン状に集光させて、該３方向の紫外光Ｌ、Ｌ2 、Ｌ3 を、Ｙ方向の１つのライン状の所定幅の集光紫外光束Ｌとして被検査体Ｃ（又は被写体）面に集光させて、Ｙ方向の直線状のライン照明を行うものである。

図３に示すように、例えば、本発明の上記ライン照明用直管式光源灯Ａは、検査装置のリニア型（ライン型）又はエリア型のＣＣＤカメラ９等の検査手段ＢのＹ方向のライン照明用の光源灯として使用する。

検査装置の検査手段Ｂは、印刷シート等の被検査体Ｃ（又は被写体）の所定の検査面を検査手段による検査位置（ＣＣＤカメラ９の焦点の合う被写体距離相当部）として設定して、印刷シート等の被検査体Ｃ（又は被写体）を送行させながら被検査体ＣをＣＣＤカメラ９等により撮影しながら被検査体Ｃの状態（異物、欠陥等）の検査を行う。

本発明の光源灯Ａは、図３に示すように、検査装置の検査手段による前記検査位置（ＣＣＤカメラ９の焦点の合う被写体距離相当部）に、Ｙ方向の集光光束Ｌを整合させて、ライン照明を行い、被検査体Ｃの状態の検査を行う。

本発明の光源灯Ａは、図１、図２に示すように、楕円反射板５の２つの楕円焦点ｆ1 、ｆ2 のうち、反射板５に近い方の焦点ｆ1 を中心とした位置に配置され、この光源灯Ａの反射板５の方向に向いた２つの透光部４、４からの蛍光Ｌ1 、Ｌ2 が反射板５の反射面（楕円反射板の内面）にて反射され、楕円反射板５のもう１つの焦点ｆ2 に集光するようになっている。

また、反射板５と反対方向に向いた蛍光Ｌ3 は、収光レンズ６で集光され、前記蛍光Ｌ1 、Ｌ2 の集光する焦点ｆ2 と同じ楕円反射板５のもう１つの焦点ｆ2 に集光する。なお、この時にレンズ６の特性は、楕円反射板５の前記蛍光Ｌ1 、Ｌ2 の集光する焦点ｆ2 に集光するように組み合わされている。なお、蛍光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 による集光光束Ｌの被検査体Ｃ（又は被写体）面に対するライン照明幅は、楕円反射板５のもう１つの焦点ｆ2 と被検査体Ｃ（又は被写体）面との離間距離を調整することにより、適宜に変更可能である。

このようにすることにより、本発明の光源灯Ａから発する放射状の平行光（蛍光）の多くは、楕円反射板５と、収光レンズ６を通して、蛍光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 による集光光束Ｌとして、所定のライン照明幅にて一線に集中するようになり、この線を用いて被写体Ｃを撮像すれば、通常の蛍光灯の光で撮像するよりも明るい画像を撮ることができる。

本発明のライン照明用直管式光源灯の一実施の形態を説明する概要側面図。 本発明のライン照明用直管式光源灯の他の実施の形態を説明する概要側面図。 本発明のライン照明用直管式光源灯を用いた検査装置（又は撮影装置）の一例を説明する全体斜視図。

符号の説明

Ａ…ライン照明用直管式光源灯
Ｂ…検査装置（撮影装置）
Ｃ…被検査体（被写体）
Ｌ…集光光束
Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 …蛍光
ｆ1 …第１焦点
ｆ2 …第２焦点
１…ガラス製の円筒状直管
２…蛍光発光層
３…反射性遮光層
４…透光部
５…楕円反射板
６…収光レンズ
７…紫外光透過層
８…対向電極部
９…検査手段

Claims (2)

1. 透明ガラス製円筒状直管の両端部に電極を備え、その直管の内面に蛍光発光層を備えた直管式光源灯において、円筒状直管１の円周内面に、該直管１の円周約６０°毎の分割で光反射性遮光材料を適用して所定幅の反射性遮光部３と透光部４とを交互に設け、該直管１の円周内面全面に、該遮光層３上より蛍光塗料を塗布して蛍光発光層２を設け、透光部４から出射する３方向の光のうち２方向の光を楕円反射板５にてライン状に集光させ他の１方向の光を収光レンズにてライン状に集光させて、該３方向の光を１つのライン状の光束として集光させたことを特徴とするライン照明用直管式光源灯。
2. 透明ガラス製円筒状直管の両端部に電極を備え、その直管の内面に蛍光発光層を備えた直管式光源灯において、円筒状直管１の円周内面の全面に紫外光域に分光透過率のピークを有する紫外光透過膜層７を設け、該紫外光透過膜層７の円周内面側に、該直管１の円周約６０°毎の分割で光反射性遮光材料を適用して所定幅の反射性遮光部３と透光部４とを交互に設け、該直管１の円周内面全面に、該遮光層３上より蛍光塗料を塗布して蛍光発光層２を設け、透光部４から出射する３方向の光のうち２方向の光を楕円反射板５にてライン状に集光させ他の１方向の光を収光レンズにてライン状に集光させて、該３方向の光を１つのライン状の光束として集光させたことを特徴とするライン照明用直管式光源灯。

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