JP5807012B2

JP5807012B2 - 間接照明装置及びそれを用いた物品検査システム

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Publication number: JP5807012B2
Application number: JP2012523920A
Authority: JP
Inventors: 剛九谷
Original assignee: 株式会社イマック
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: JPWO2012005337A1; WO2012005337A1; EP2592328A1

Description

本発明は、間接光を物品に照射する間接照明装置に関し、また、それを用いた物品検査システムに関する。

従来より、工場で生産された物品（製品）の欠陥、外観、文字、記号、位置、寸法、異物付着などを検査するために、物品の形状・構造や検査内容等に合わせた種々の照明装置が用いられてきた。その中には、反射面を備え、照明灯の光を反射面によって反射していろいろな方向から物品を照明する間接照明装置（例えば、特許文献１の図１〜２、特許文献２の図５）も用いられている。

図８〜図１１は、このような間接照明装置の２つの典型的な従来例を示すものである。図８（ａ）及び図９に示す間接照明装置１０１は、略半球状をなしている筺体１０２と、筐体１０２の下部内方に設けられた照明灯１０３と、を備えている。筺体１０２は、内方側に、照明灯１０３が放射する光（直接光）を筺体１０２の中心位置近傍に反射する反射面１０２ａを有している。なお、筺体１０２の天頂部付近は平坦になっている。この筺体１０２の中心位置近傍に物品Ｍが配置されると、反射面１０２ａにより反射されてきた光（間接光）が物品Ｍに照射される。

間接照明装置１０１の筺体１０２の下部内方の照明灯１０３は、円環状に設けられている。筺体１０２の天頂には、検視孔１０２ｃが設けられており、その上方にはカメラＣが設置される。照明灯１０３の光（図において破線で示している。）は、筺体１０２の反射面１０２ａによって反射され、その反射された光（間接光）は、物品Ｍにいろいろな方向から照射される。なお、図においては、２列のＬＥＤが円環状に配置されて照明灯１０３を構成しているものを示している。また、反射面１０２ａは、光が拡散反射するような微細凹凸加工など様々な加工が可能である。

また、図８（ｂ）、図１０、及び図１１に示す間接照明装置１０１’は、略半円筒状をなしている筺体１０２’と、筐体１０２’の下部内方に設けられた照明灯１０３’と、を備えている。筺体１０２’は、内方側に、照明灯１０３’の直接光を筺体１０２’の中心位置近傍に反射する反射面１０２ａ’を有している。また、筺体１０２’は、端部側壁１０２ｂ’、１０２ｂ’を有している。この間接照明装置１０１’は、検査される物品Ｍが長物の場合に好適である。この筺体１０２’の中心位置近傍に物品Ｍが配置されると、反射面１０２ａ’により反射されてきた光（間接光）が物品Ｍに照射される。

間接照明装置１０１’の筺体１０２’の下部内方の照明灯１０３’は、図１０及び図１１に示すように、直線状のものが筺体１０２’の軸線（長尺方向の中心線）に対して対称に設けられている。筺体１０２’の天頂には、検視孔１０２ｃ’が設けられており、その上方にはカメラＣが設置される。筺体１０２’の端部側壁１０２ｂ’、１０２ｂ’には、出入口１０２ｂａ’が設けられている。照明灯１０３’の光（図において破線で示している。）は、筺体１０２’の反射面１０２ａ’によって反射され、その反射された光（間接光）は、物品Ｍにいろいろな方向から照射される。また、反射面１０２ａ’は、光が拡散反射するような微細凹凸加工など様々な加工が可能である。なお、図中の符号１０６’は遮蔽板であり、図１１ではこの遮蔽板１０６’を透過して描いている。

このような間接照明装置は、いろいろな方向から間接光が物品Ｍに照射されるので、物品Ｍの表面における光の映り込みが少ないうえに、陰影が生じ難く、精細な検査がし易くなる。

特開２００４−１２５６４４号公報特開２００７−２３４３４２号公報

しかしながら、現実には、検視孔１０２ｃのために間接光が不均一になり、物品Ｍ上に不要な陰影パターンが視認されることも少なくない。また、検視孔１０２ｃが天頂のみの一箇所であるため、物品Ｍを複数方向から検査することもできない。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、より精細な検査をするために、物品上の不要な陰影パターンを少なくし、かつ、物品を複数方向から検査することが可能な間接照明装置及びそれを用いた物品検査システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の好ましい実施形態に係る間接照明装置は、検視孔を有さない略半球状又は略半円筒状の筺体と、該筐体の下部内方に設けられた照明灯と、を備えてなり、前記筺体は、内方側に、前記照明灯が放射する光を筺体の中心位置近傍に反射する反射面を有しており、該反射面は、天頂部から連続した凹曲面であり、全ての領域がマジックミラー機能を有して形成されている。

好ましくは、前記筺体の反射面と前記照明灯の間には、光拡散体が設けられている。

好ましくは、前記反射面は、マジックミラー機能を有して形成されている領域における反射と透過の割合が場所によって変化している。

好ましくは、前記筺体は、外方側に、反射防止コーティング膜を有している。或いは、好ましくは、前記筺体は、外方側に、多数の凹部を有している。

本発明の好ましい実施形態に係る物品検査システムは、上記の間接照明装置と、該間接照明装置の前記筺体を透過した光を入力して、前記筺体の内方に配置された物品を検査するよう撮像するカメラと、を有してなる。

好ましくは、前記カメラは、前記間接照明装置の前記筺体の周囲を移動して複数方向から前記物品を撮像する、又は、前記間接照明装置の前記筺体の周囲に複数台設置されて前記物品を撮像する。

本発明の間接照明装置及び物品検査システムによれば、照明灯の光を反射する筺体の凹曲面は検視孔を必要としないので、物品上の不要な陰影パターンが極めて少なくなって、より精細な検査が可能になり、かつ、筺体の外側のあらゆる箇所から物品を視認できるので、複数方向から検査することが可能になる。

本発明の２つの実施形態に係る間接照明装置の外観図であって、（ａ）が第１の実施形態に係る間接照明装置１、（ｂ）が第２の実施形態に係る間接照明装置１’である。同上の間接照明装置１の断面図を用いて物品検査システムを示す模式図である。同上の間接照明装置１’の断面図を用いて物品検査システムを示す模式図である。本発明の第３の実施形態に係る間接照明装置１’’の断面図を用いて物品検査システムを示す模式図である。同上の間接照明装置１の筺体２の反射面２ａの変形例を用いた物品検査システムの一部を示す模式図である。同上の間接照明装置１の筺体２の反射面２ａの他の変形例を示す拡大簡略断面図である。同上の間接照明装置１の筺体２の外方側の変形例を示す拡大簡略断面図である。従来の２つの間接照明装置の外観図であって、（ａ）が間接照明装置１０１、（ｂ）が間接照明装置１０１’である。同上の間接照明装置１０１の断面図を用いて物品検査システムを示す模式図である。同上の間接照明装置１０１’断面図を用いて物品検査システムを示す模式図である。同上の間接照明装置１０１’の図１０と直交する面で切断した断面図である。

以下、本発明を実施するための好ましい形態を説明する。本発明の第１の実施形態に係る間接照明装置１は、図１（ａ）及び図２に示すように、筺体２と、筐体２の下部内方に設けられた照明灯３と、を備えている。筺体２は、内方側に、照明灯３が放射する光（直接光）を筺体２の中心位置近傍に反射する反射面２ａを有している。反射面２ａは、天頂部２ａａから連続している。この筺体２の中心位置近傍に物品Ｍが配置されると、反射面２ａにより反射されてきた光（間接光）が物品Ｍに照射される。

筺体２は、外観形状が略半球状（半球状又は半オーバル状など）をなしており、その反射面２ａは、凹曲面となっている。筺体２の反射面２ａは、マジックミラー機能を有して形成されている。すわわち、マジックミラー機能を有した反射面２ａは、照明灯３の直接光の一部を反射し、直接光の残りを透過する。マジックミラー機能を有するための具体的な構造は周知であって、例えば、筐体２において反射面２ａを設ける部分を透明な合成樹脂にて基部を形成し、その内方側に金属薄膜を蒸着するなどして半反射部材を付着させた構造である。また、反射と透過の割合は、半反射部材の種類、表面状態、厚みなどにより、所望のもの（例えば、５０％、５０％程度の割合）を得ることができる。

照明灯３は、筺体２の下部内方に円環状に配設されている。この照明灯３は、蛍光灯やハロゲン灯などが可能であるが、複数のＬＥＤにより構成されるのが最適である。これはＬＥＤが、点灯が早く、チラツキがなく、所望の輝度や放射波長（白色、赤色、青色、緑色、近赤外、近紫外、電球色など）が得やすいからである。また、ＬＥＤは、寿命も長い。なお、図においては、隣接した２列のＬＥＤが円環状に配置されて照明灯３を構成しているものを示しているが、１列又は３列以上に隣接したＬＥＤを円環状に配置することも可能である。

また、図において、符号４はＬＥＤを実装する配線基板、符号５は配線基板４を固定するための台座である。この台座５は、筺体２の中心位置近傍に配置され検査される物品Ｍに照明灯３の強い直接光が当たるのを阻むような形状及び材質になっている。

このような間接照明装置１を用いた物品検査システムでは、カメラＣが筺体２の外側に設置され、筺体２の中心位置近傍に配置された物品Ｍを撮像して検査することができる。すなわち、照明灯３を点灯すると、照明灯３の直接光の一部は、反射面２ａによって反射され、その反射された光（間接光）は物品Ｍにいろいろな方向から照射される。それにより、物品Ｍの表面では、光の映り込みが少なく、陰影が生じ難いうえに、従来例で述べたような検視孔による不要な陰影パターンが生じることもない。物品Ｍから反射された光は、一部が筺体２の反射面２ａを透過していき、カメラＣに入力され画像として捉えられる。このようにして、物品Ｍの検査において、より精細な検査がし易くなる。

また、カメラＣは、筺体２の反射面２ａの天頂部２ａａの外側のみならず、あらゆる箇所に配置することができ、複数方向から物品Ｍを撮像し検査することが可能になる。例えば、カメラＣが筺体２の周囲を自動的に移動して複数方向から物品Ｍを撮像するようにしておけば、様々な物品Ｍの画像を得ることができる。また、筺体２の周囲に、任意の角度、位置、方向に複数台のカメラを設置して物品Ｍを撮像するようにしておけば、同時に複数項目の検査を行うことができる。

なお、照明灯３が放射する光の一部のみが間接光として物品Ｍに照射されるので、同じ照明灯３を用いた場合、従来例に比べ物品Ｍ上の照度が低くなり易い。これに対しては、カメラＣの性能に応じて、照明灯３を光度の高いものにしてもよい。

また、間接照明装置１においては、照明灯３を覆うなどして、筺体２の反射面２ａと照明灯３の間に光を拡散する光拡散体７を設けるのが好ましい。光拡散体７は、周知の材料を用いることができ、例えば、アクリルやポリカボネートを用いることができる。

光拡散体７で照明灯３が放射する光を拡散することにより、間接光をより均一にして、より光の映り込みを少なくし、陰影が生じ難くする。また、筺体２の反射面２ａを光が拡散反射するように加工するのではないので、カメラＣが物品Ｍの画像を捉えるのに問題も生じ難い。

光拡散体７は、照明灯３に用いたＬＥＤが高輝度の場合、特に有効である。個々の高輝度のＬＥＤの素子が複数並んだ照明灯３は、光の強弱のまばら（不均一）が場所により目立つ場合もある。そのため、光拡散体７を設けないと、物体Ｍ上の間接光がまばらになるばかりか、照明灯３のまばらな直接光が筺体２の反射面２ａを透過して外部に放射され、カメラＣに直接入射されることも有り得る。

次に、本発明の第２の実施形態に係る間接照明装置１’を説明する。この間接照明装置１’は、図１（ｂ）及び図３に示すように、筺体２’と、筐体２’の下部内方に設けられた照明灯３’と、を備えている。筺体２’は、内方側に、照明灯３’の直接光を筺体２’の中心位置近傍に反射する反射面２ａ’ を有している。反射面２ａ’は、天頂部２ａａ’から連続している。この筺体２’の中心位置近傍に物品Ｍが配置されると、反射面２ａ’により反射されてきた間接光が物品Ｍに照射される。

筺体２’は、外観形状が略半円筒状をなしており、その反射面２ａ’は、凹曲面となっている。筺体２’の反射面２ａ’は、先の実施形態の反射面２ａと同様のマジックミラー機能を有して形成されている。また、筺体２’には、端部側壁２ｂ’、２ｂ’が設けてあり、その略中央付近に出入口２ｂａ’、２ｂａ’が設けてある。

照明灯３’は、筺体２’の下部内方に、直線状のものが略半円筒状の筺体２’の軸線（長尺方向に延びる中心線）に対して対称に配設されている。そして、この照明灯３’も、先の実施形態の照明灯３と同様に、ＬＥＤで構成するのが最適であり、また、２列以上に隣接したＬＥＤを直線状のものとして配置することも可能である。

また、図において、符号４’はＬＥＤを実装する配線基板、符号５’は配線基板４’を固定するための台座であり、符号６’は筺体２’の中心位置近傍に配置され検査される物品Ｍに照明灯３’の直接光が当たるのを阻む遮蔽板である。

この間接照明装置１’は、間接照明装置１を用いた前述の物品検査システムと同様な物品検査システムを構成することができ、同様な利点を得ることができる。なお、間接照明装置１’では、ベルトコンベア等で運搬されて一方の出入口２ｂａ’から筺体２’の内部に入った物品Ｍは、筺体２’の中心位置近傍で検査され、もう一方の出入口２ｂａ’から外部に出るようになっている。また、間接照明装置１における光拡散体７と同様に、筺体２’の反射面２ａ’と照明灯３’の間に光を拡散する光拡散体７’を設けることが好ましい。

以上の間接照明装置１と間接照明装置１’は、２つの典型的な従来例を発展させたものであるが、本発明はその他の実施形態も可能である。例えば、間接照明装置１の筺体２を変形して略三角錐状などとすることも可能である。また、間接照明装置１’の筺体２’は、端部側壁２ｂ’、２ｂ’に出入口２ｂａ’、２ｂａ’が設けられていないものであっても、端部側壁２ｂ’、２ｂ’自体が設けられていないものであっても構わない。

このようなその他の実施形態の一つとして、本発明の第３の実施形態に係る間接照明装置１’’を説明する。この間接照明装置１’’は、図４に示すように、間接照明装置１’の筺体２’の端部側壁２ｂ’、２ｂ’を設けず、また、略角筒状の半分をなすような外観形状にしたものである。間接照明装置１’’の筺体２’’の反射面２ａ’’は、天頂部２ａａ’’を含む平面となっている。他は、間接照明装置１’と同様である。この間接照明装置１’’は、間接照明装置１’を用いた物品検査システムと同様な物品検査システムを構成することができ、同様な利点を得ることができる。

間接照明装置１（及び１’、１’’）の筐体２（及び２’、２’’）の構造を変形することが可能である。以下、筐体２を代表として説明するが、筐体２’、２’’についても同様である。

筐体２のマジックミラー機能を有した反射面２ａにおける反射と透過の割合を、場所によって変えることが可能である。例えば、筺体２の周辺部よりも天頂部２ａａの近傍の反射率を高くして、筺体２の中心位置に配置された物品Ｍに直上あたりから照射される光の量を増大させることができる。

また、前述の筐体２の反射面２ａは、マジックミラー機能を有して形成されているのが反射面２ａの全ての領域であったが、物品Ｍ上の不要な陰影パターンが問題にならない限りにおいて、筐体２の反射面２ａは、図５に示すように、マジックミラー機能を有して形成されている特定の領域２ａｂが１又は複数設けられるようにし、それ以外はほぼ完全に光を反射する全反射領域２ａｃとすることができる。これは、間接照明装置１は前述のように従来例に比べ物品Ｍ上の照度が低くなり易いので、カメラＣの位置に対応する特定の領域２ａｂのみがマジックミラー機能を有するようにするものである。なお、この場合の反射面２ａの形成方法は、例えば、図５に示すように、透明な合成樹脂の基部２Ａの内方側に半反射部材２Ｂを付着させ、更に全反射部材２Ｃを付着させてスクリーン印刷等により全反射領域２ａｃだけを残すようにする。

また、筐体２の反射面２ａは、マジックミラー機能を有して形成されている領域２ａｄを小領域（カメラＣの光入射面積よりも非常に小さい領域）として多数有るようにし、これらの領域２ａｄが分散して設けられているようにすることができる。マジックミラー機能を有して形成されている領域２ａｄ以外は、ほぼ完全に光を透過する透明領域２ａｅとするか、或いは、ほぼ完全に光を反射する全反射領域２ａｆとすることができる。これにより、反射面２ａにおける反射と透過の割合の調整などが可能である。領域２ａｄ以外を透明領域２ａｅとする場合の形成方法は、例えば、図６（ａ）に示すように、透明な合成樹脂の基部２Ａの内方側に付着させた半反射部材２Ｂをスクリーン印刷等により小領域の領域２ａｄだけを残すようにする。領域２ａｄ以外を全反射領域２ａｆとする場合の形成方法は、例えば、図６（ｂ）に示すように、透明な合成樹脂の基部２Ａの内方側に半反射部材２Ｂを付着させ、更に全反射部材２Ｃを付着させてスクリーン印刷等により全反射領域２ａｆだけを残すようにする。

また、筺体２は、外方側に、反射防止コーティング膜を有するようにすることができる。これは、物品Ｍの画像となる内部からの光を反射せずに透過させるとともに、外光が筐体２に反射してカメラＣに入力されるのを防止するためである。また、内部からの光を反射しないので、反射した光が内方側の半反射部材で再度反射してカメラＣに入力されて起こり得るゴースト現象を防止する。

また、筺体２は、外方側に、多数の凹部２ａｇ（カメラＣの光入射面積よりも非常に幅が小さい。）を有するようにすることができる。これは、上記の反射防止コーティング膜に代えて、外光が筐体２に反射してカメラＣに入力されたときやゴースト現象を軽減するものである。凹部２ａｇは、例えば、図７に示すようなＶ字状（幅方向にＶ字状）の溝が可能であるが、形状は限定されるものではない。

以上、本発明の実施形態に係る間接照明装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、間接照明装置１（又は１’、１’’）のサイズについては、目的の物品Ｍの大きさに応じてさまざまなものが可能である。また、間接照明装置１（又は１’、１’’）を物品検査以外（例えば、ディスプレイ照明）に流用することも可能である。

１間接照明装置
２筺体
２ａ筐体２の反射面
３照明灯
７光拡散体
Ｃカメラ
Ｍ検査される物品

Claims

検視孔を有さない略半球状又は略半円筒状の筺体と、該筐体の下部内方に設けられた照明灯と、を備えてなり、
前記筺体は、内方側に、前記照明灯が放射する光を筺体の中心位置近傍に反射する反射面を有しており、
該反射面は、天頂部から連続した凹曲面であり、全ての領域がマジックミラー機能を有して形成されている、ことを特徴とする間接照明装置。
請求項１に記載の間接照明装置において、
前記筺体の反射面と前記照明灯の間には、光拡散体が設けられていることを特徴とする間接照明装置。
請求項１又は２に記載の間接照明装置において、
前記反射面は、マジックミラー機能を有して形成されている領域における反射と透過の割合が場所によって変化していることを特徴とする間接照明装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の間接照明装置において、
前記筺体は、外方側に、反射防止コーティング膜を有していることを特徴とする間接照明装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の間接照明装置において、
前記筺体は、外方側に、多数の凹部を有していることを特徴とする間接照明装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の間接照明装置と、
該間接照明装置の前記筺体を透過した光を入力して、前記筺体の内方に配置された物品を検査するよう撮像するカメラと、を有してなることを特徴とする物品検査システム。
請求項６に記載の物品検査システムにおいて、
前記カメラは、前記間接照明装置の前記筺体の周囲を移動して複数方向から前記物品を撮像する、又は、前記間接照明装置の前記筺体の周囲に複数台設置されて前記物品を撮像することを特徴とする物品検査システム。