JP5437016B2 - 画像処理用照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを撮影し、撮影データを画像処理するときに、ワークの照明に用いる装置に関する。

光沢の強い金属面や、多結晶シリコンウエーハなどのワークの割れ、表面の異物や汚れの検査に際して、ワークに対して適切な照明装置が必要となる。ワークの割れ、表面の異物や汚れを検出し易くするためには、間接光や拡散光を使い、できるだけワークからの反射を抑える手法が用いられる。

間接光や、拡散光を作り出す手法としては、特許文献１に開示されているようなドーム型照明の他に、フラットな拡散板が使われるが、ドーム型照明では形が大きくなりやすくまたフラットな拡散板では充分な拡散効果を出すために拡散板の厚み、大きさとも大きくしなければならい、という欠点がある。

一方、特許文献２は、拡散板と光ファイバとを組み合わせて、線状（ライン状）の照明光を発生させている。しかし、そのような照明装置は、複雑な構成となり、高価格となり簡易な装置に広く利用できない。

特開平０８−３３４４６９号公報 特開０６−２６７３１５号公報

したがって、本発明の解決課題は、コンパクトな構成で、明るく、均一な明るさの拡散光を安価な装置によって得られるようにすることである。

上記課題の下に、本発明は、２枚の拡散板を平行に配置し、２枚の拡散板の間に撮影用の視野空間を形成するとともに、各拡散板の前面に光源を対向させ、各光源からの照射光を対向の拡散板の前面から各拡散板の内部に入射し、各拡散板の内部に入射した照射光を各拡散板の内部で拡散させて拡散光とし、それぞれの拡散光を各拡散板の照射用端面から照明対象に照射している（請求項１）。

さらに、本発明は、各拡散板の光源側に遮光兼用の反射板を拡散板の前面で拡散板の照射用端面寄りの端縁に当接する傾斜状態として設置しておき、各光源からの照射光を対応の反射板で反射させてそれぞれの拡散板の内部に入射させている（請求項２）。

なお、本発明は、各光源を対応の拡散板の照射用端面に対し平行なライン状光源とし、照射用端面の長手方向にわたって照射光を均一に分布させている（請求項３）。

また、本発明は、各拡散板の内部に光拡散粒子を分散させ、光拡散粒子の光拡散機能によって光拡散効果を高めている（請求項４）。

さらに本発明は、各拡散板の裏面および照射用端面以外の端面に、光拡散膜、光反射膜および光拡散反射膜のいずれか１つを形成し、光拡散機能によって光拡散効果を高め、かつ反射機能によって拡散板の光透過を抑制し、光源からの照射光を有効に利用できるようにしている（請求項５）。

本発明によると、光源からの照射光は、拡散板の広い面積の前面から入り、拡散板の内部で拡散して拡散光となり、拡散板の狭い面積の照射用端面からワーク面に線状ないし帯状として照射される。このため、光源の光軸上の照射光と照射用端面からの中心の照明光とが直角方向ないし直角に近い方向となり、拡散板の内部での長い拡散光路により充分な拡散効果が期待できるため、光束に偏りがなく、線状ないし帯状の長手方向で均一な照明光が得られる。さらに、ドーム型照明に比較して、コンパクトで安価な装置が提供できるしたがって、この照明は、Ｘ軸またはＹ軸に平行な線状ないし帯状の照射域を撮影域とするライン型ＣＣＤ用として有効である（請求項１）。

特に、拡散板の前面に、２つの光源があるから、その分、光量が多くなり、一層明るく均一な照明が得られ、しかも、ライン型ＣＣＤなどのカメラが２枚の拡散板の間を視野空間としてワークの面に直角方向から対向するため、撮影域のワークを歪みの少ない状態で撮影ができるようになる（請求項１）。

さらに、反射板が設けられていると、反射板で反射した光も利用できるため、光源の照射光が有効に利用できるほか、反射板の遮光機能によって光源の一部の照射光が直接にワークに照射されなくなるため、撮影域での外部入射光がなくなり、鮮明な撮影が可能となる（請求項２）。

光源が拡散板の端面に対して平行なライン状光源となっているため、照射用端面の長手方向にわたって均一な分布の照明光が得られる（請求項３）。

さらに、光拡散粒子の分散（請求項４）や、光拡散膜、光反射膜の形成によって、光の拡散や反射が用途に応じて適切に制御できる（請求項５）。

本発明の原理的な側面図である。 本発明の画像処理用照明装置の側面図である。 本発明の他の画像処理用照明装置の側面図である。

図１は、本発明に係る画像処理用照明装置１の原理的な構成例を示している。画像処理用照明装置１は、矩形で平坦な拡散板２と光源３とから構成されている。拡散板２は、プラスチック板、特にアクリル樹脂板などによって構成されている。また、光源３は、１または複数のライン光源例えば棒状蛍光ランプ、またはＬＥＤ、白熱電球などの複数の点光源を直線状に配置してライン状光源として構成されている。

そして、拡散板２は、平坦な前面４で光源３と対向しており、拡散板２の４辺のうち、照明対象のワーク１０と対向する辺、例えば下方の辺の照射用端面６は、ワーク１０に対して適当な距離をおき、ワーク面に平行に向き合っている。この結果、拡散板２とワーク１０のワーク面とは側面から見て直角に向き合っているが、この角度は直角に近い角度とすることもできる。

光源３は、その光軸を拡散板２の前面４の中心位置に対して直交しており、拡散板２の上下の辺に対して平行で、かつワーク１０の照射域に対しても平行に設定されている。

ワーク１０に対する照明時に、光源３の照射光は、拡散板２の前面４から拡散板２の内部に入射し、拡散板２の内部で拡散し、均一な拡散光となる。この拡散光は、拡散板２の照射用端面６から出て、ワーク１０の照射域に線状ないし帯状として照射される。この照明の下で、カメラ８、例えばライン型ＣＣＤは、拡散板２の裏面５寄りの上方に設置されており、ワーク１０の線状ないし帯状の照射域を撮影し、画像処理装置１１に画像信号を送る。ここで画像処理装置１１は、画像信号を画像処理し、ワーク１０の割れ、表面の欠陥や汚れなどを検出する。

図１において、光源３からの照射光は、拡散板２の広い面積の前面４から入り、その内部で拡散して拡散光となり、拡散板２の狭い面積の照射用端面６からワーク１０の面に線状ないし帯状として照射される。このように、面積が絞られるため、ドーム型照明に比較して、非常に明るい照明が得られ、しかも、光源３の光軸上の照射光と照射用端面６からの中心の照明光とが直角方向ないし直角に近い方向となり、拡散板２の内部での長い拡散光路により充分な拡散効果が期待できるため、光束の偏りがなく、線状ないし帯状の長手方向で均一な照明光が得られる。さらにドーム型照明に比較して、コンパクトで安価な装置が提供できる。この照明は、Ｘ軸またはＹ軸に平行な線状ないし帯状の照射域を撮影域とするカメラ８、特に、ライン型ＣＣＤ用として有効である。

次に、図２は、２枚の拡散板２を平行に配置して、画像処理用照明装置１を構成した具体的な例を示している。２枚の拡散板２は、ライン型ＣＣＤなどのカメラ８の撮影用の視野空間を形成しながら平行に配置されており、ライン状の光源３は、対応の拡散板２の前面４、すなわち撮影用の視野空間に面しない側の面に対向している。

それぞれの光源３からの照射光は、各拡散板２の前面４から入射し、拡散板２の内部で拡散し、拡散光となって各拡散板２の照射用端面６からワーク１０に線ないし帯状として照射される。

図２の例によると、光量が重畳的に多くなり、一層明るく均一な照明が得られ、しかもライン型ＣＣＤなどのカメラ８が２枚の拡散板２の間を視野空間としてワーク１０の面に直角方向から対向するため、撮影域のワーク１０を歪みの少ない状態で撮影できる。

さらに、図３は、２枚の拡散板２のそれぞれの裾部分に遮光兼用の反射板９を各拡散板２の前面で、それぞれの照射用端面６寄りの端縁に当接する傾斜状態、例えば拡散板２に対して４５度前後の角度で配置して、画像処理用照明装置１を構成した例を示している。遮光兼用の反射板９は、各拡散板２の光源側下辺に、各拡散板２に付属するものとして一体的に取り付けられている。なお、遮光兼用の反射板９は、図１の１枚の拡散板２に一体的に取り付けることもできる。

各光源３からの照射光は、対応の拡散板２の前面４からその内部に直接に入射するか、または反射板９で反射した後、間接的に入射し、各拡散板２の内部で拡散光となる。図３の例でも、図２の例と同様な機能が得られるが、特に、反射板９で反射した光も利用できるため、光源３の照射光が有効に利用でき、しかも、反射板９の遮光機能によって光源３の一部の照射光が直接にワーク１０に照射されなくなるため、撮影域での外部入射光がなくなり、鮮明な撮影が可能となる。

なお、拡散板２の光拡散効果は、拡散板２の内部にアルミニウムなどの光拡散粒子や気泡を分散させるか、または拡散板２の裏面５に光拡散膜、光反射膜または光拡散反射膜を形成することによって高められる。拡散板２の裏面５、あるいは照射用端面６以外の３つの端面７に光反射膜が形成されておれば、拡散板２の内部の拡散光の透過つまり外部への散逸が抑制できるから、照射光の有効利用が一層可能となる。

本発明の画像処理用照明装置１は、ワーク１０の割れ、表面の欠陥や汚れの検出のための画像処理用として開発されたが、上記の検出に限らず、形態観察や計測などの分野にも広く応用できる。

１ 画像処理用照明装置
２ 拡散板
３ 光源
４ 前面
５ 裏面
６ 照射用端面
７ 端面
８ カメラ
９ 反射板
１０ ワーク
１１ 画像処理装置

Claims (5)

1. ２枚の拡散板を平行に配置し、２枚の拡散板の間に撮影用の視野空間を形成するとともに、各拡散板の前面に光源を対向させ、各光源からの照射光を対向の拡散板の前面から各拡散板の内部に入射し、各拡散板の内部に入射した照射光を各拡散板の内部で拡散させて拡散光とし、それぞれの拡散光を各拡散板の照射用端面から照明対象に照射する、ことを特徴とする、画像処理用照明装置。
2. 各拡散板の光源側に遮光兼用の反射板を拡散板の前面で拡散板の照射用端面寄りの端縁に当接する傾斜状態として設置しておき、各光源からの照射光を対応の反射板で反射させてそれぞれの拡散板の内部に入射させる、ことを特徴とする請求項１記載の画像処理用照明装置。
3. 各光源を対応の拡散板の照射用端面に対して平行なライン状光源とする、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理用照明装置。
4. 各拡散板の内部に光拡散粒子を分散させる、ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の画像処理用照明装置。
5. 各拡散板の裏面および照射用端面以外の端面に、光拡散膜、光反射膜および光拡散反射膜のいずれか１つを形成する、ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載の画像処理用照明装置。

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