JP6528170B2 - ライン光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば工場等において製品等の対象物（ワーク）にライン状の光を照射するものであって、その外観検査などに好適に用いられるライン光照射装置に関する。

この種のライン光照射装置としては、例えば特許文献１に示すように、長手方向に延びるケーシングの内部に、当該長手方向に沿って複数のＬＥＤを収容するとともに、当該複数のＬＥＤから出た光を受けてライン状の光を射出するロッドレンズを収容したものがある。なお、前記ケーシングの基端部には、ＬＥＤから生じる熱を放熱するための放熱フィンが形成されている。

また、前記ライン光照射装置は、レンズから射出されたライン光の光軸がケーシングの幅方向中心を通るように構成されている。つまり、ライン光の光軸に対してケーシングの構成が略対称形状となるように構成されている。

このライン光照射装置を用いて、例えばシート材や平板状ワーク等の外観検査を行う場合には、そのワーク面に直交する方向に対して傾斜した方向からライン状の光を照射するとともに、前記ワーク面に直交する方向から撮像装置により前記ワーク面を撮像する。

近年では、外観検査の高速化（例えば高速ライン検査）に伴い、撮像装置のシャッタスピードが高速化しているため、前記ワーク面に照射されるライン光の照度（光量）を増大させる必要がある。このためには、ライン光照射装置とワーク面との距離を小さくすることが考えられる。

しかしながら、図６に示すように、従来のライン光照射装置をワーク面に近づけると、ライン光照射装置のケーシングが撮像装置の視野を遮ってしまい、適切なワーク画像を取得することができない。あるいは、ライン光照射装置のケーシングがワークや搬送機構等に接触して外観検査を阻害してしまう。

特許第５３２２０１４号

そこで、本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、撮像装置の視野を遮ることなくワークに無理なく近づけることができるライン光照射装置を提供することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明にかかるライン光照射装置は、長手方向に延びるケーシングと、前記ケーシング内に前記長手方向に沿って設けられた複数のＬＥＤと、前記ケーシング内において前記複数のＬＥＤの光射出側に前記長手方向に沿って設けられた長尺状の光学部材とを備え、前記ケーシングが、光射出側となる先端部に前記長手方向に延びる一対の側壁を有するとともに、前記先端部とは反対側の基端部に放熱フィンを有しており、前記複数のＬＥＤ及び前記光学部材が、前記基端部の前記長手方向に直交する幅方向の中心に対して前記一対の側壁のうち一方の側壁側に寄って配置されており、前記一対の側壁のうち他方の側壁の先端部側外面が基端部側外面よりも前記一方の側壁側に位置して、前記ケーシングの先端部の幅方向寸法が前記ケーシングの基端部の幅方向寸法よりも小さく構成されていることを特徴とする。

このようなライン光照射装置であれば、複数のＬＥＤ及び光学部材が、基端部の幅方向中心に対して一方の側壁側に寄って配置されるとともに、他方の側壁の基端部側外面よりも先端部側外面が一方の側壁側に位置してケーシングの基端部の幅方向寸法よりもケーシングの先端部の幅方向寸法が小さく構成されているので、撮像装置の視野を遮ることなくワークに無理なく近づけることができる。また、ケーシングの基端部よりもケーシングの先端部の幅方向寸法が小さいので、基端部の放熱フィンのサイズに制約を与えず、十分な放熱性能を確保しながら当該ライン光照射装置の配置の柔軟性を高めることができる。
なお、当該ライン光照射装置を配置するに当たっては、一方の側壁がワーク側となるように傾斜させて配置しても良いし、その逆であっても良い。また、光学部材としては、例えば、ロッドレンズやシリンドリカルレンズといった集光レンズの他、反射板などが挙げられる。

前記ケーシングにおいて前記一方の側壁側の外面が前記先端部から前記基端部に亘って略同一平面状に形成されていることが望ましい。
この構成であれば、ケーシングの一方の側壁をワーク側にして傾斜配置した場合に、ケーシングとワークとの接触を好適に防ぐことができ、ワークに対するローアングル照明を無理なく行うことができる。

前記他方の側壁が、前記ケーシングのその他の部分と着脱可能に構成されており、前記他方の側壁を前記ケーシングのその他の部分に取り付けることによって、前記光学部材が前記一対の側壁間に保持されることが望ましい。
この構成であれば、他方の側壁をケーシングのその他の部分に取り付けることにより光学部材を固定することができ、ライン光照射装置の組み立てを容易にすることができる。

前記複数のＬＥＤが、ＬＥＤ基板に搭載されており、前記光学部材及び前記ＬＥＤ基板が、前記一方の側壁側の内面に当接して位置決めされることが望ましい。
この構成であれば、複数のＬＥＤ及び光学部材を位置決めすると同時に一方の側壁側に寄せて配置する構成とすることができる。

光学部材から射出されるライン光の照度分布を均一化するために、ケーシングに拡散板を設ける場合があるが、このとき、ＬＥＤからの熱が拡散板に伝わると、当該拡散板が熱変形してしまう恐れがある。このため、拡散板は、断熱部材を介してケーシングに設けられることが望ましい。

このように構成した本発明によれば、撮像装置の視野を遮ることなくワークに無理なく近づけることができるライン光照射装置を提供することができる。

本実施形態のライン光照射装置を用いた検査システムを示す模式図。 同実施形態のライン光照射装置を示す斜視図。 同実施形態のライン光照射装置を示す縦断面図。 変形実施形態のライン光照射装置を示す模式図。 変形実施形態のライン光照射装置を示す縦断面図。 従来のライン光照射装置を用いた検査システムを示す模式図。

以下に本発明に係るライン光照射装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係るライン光照射装置１は、図１に示すように、例えば検査物（ワーク）Ｗの被照射面Ｗ１にライン状の光を照射するものであり、ラインセンサ等の撮像装置５で前記被照射面Ｗ１を撮影し、得られた画像データを、画像処理装置（図示しない）で取り込んで例えば傷や汚れ等の欠陥の有無、液体中の異物又はマーク検査等の自動検査を行う製品検査システム等に用いられる。なお、ライン状の光の照射幅は、用途に応じ適宜設定されるものであって、用途に応じたものである限り、太くても細くても良い。

図１のライン光照射装置１は、前記被照射面Ｗ１に直交する方向（本実施形態では鉛直方向）に対して傾斜した方向からライン状の光を照射するように配置されており、撮像装置５は、その撮像軸が前記被照射面に直交して配置されている。なお、本実施形態のワークＷは、所定の搬送方向に沿って搬送されるものである。

具体的にライン光照射装置１は、図２及び図３に示すように、長手方向に延びる金属製のケーシング２と、このケーシング２内に前記長手方向に沿って設けられた複数のＬＥＤ３と、前記ケーシング２内において前記複数のＬＥＤ３の光射出側に前記長手方向に沿って設けられた棒状のロッドレンズ４とを備えている。なお、本実施形態の複数のＬＥＤ３は、単一のＬＥＤ基板３１に列状に搭載されている。

ケーシング２は、特に図３に示すように、ＬＥＤ基板３１及びロッドレンズ４を収容する長手方向に延びる収容空間２Ｓを有するものであり、先端面にライン状の光を射出する光射出部２Ｘが形成されている。

このケーシング２は、光射出側に位置する先端部２Ａに長手方向に延びる一対の側壁２１，２２を有するとともに、先端部２Ａとは反対側の基板部２Ｂに長手方向に延びる放熱フィン２３を有する。なお、以下において、一対の側壁２１、２２のうち一方の側壁を左側壁２１とし、他方の側壁を右側壁２２とする。

また、左側壁２１と基端部２Ｂとは一体形成されており、左側壁２１側の外面（左側面）は、前記先端部２Ａから基板部２Ｂに亘って略同一平面状に形成されている。一方、前記右側壁２２は、ケーシング２のその他の部分と着脱可能に構成されている。本実施形態では、右側壁２２が基端部２Ｂに対して着脱可能にねじ固定される構成としてある。

さらに、ケーシング２の長手方向一端部には、複数のＬＥＤ３に給電するための給電コネクタＣＮが設けられたブロック体２４が固定されており、ケーシング２の長手方向他端部には、一対の側壁２１、２２の間に形成される収容空間２Ｓの長手方向他端の開口を塞ぐ閉塞板２５が固定されている。

そして、右側壁２２を基端部２Ｂに取り付けることによって、ロッドレンズ４が左側壁２１及び右側壁２２の間に保持される構成としてある（図３参照）。具体的には、左側壁２１の内面にロッドレンズ４の外側周面の周方向一部が接触するＶ溝２１１が形成してあり、右側壁２２を基端部２Ｂに取り付けることによって、ロッドレンズ４が前記Ｖ溝２１１に嵌って、左側壁２１に対して左右方向及び上下方向が位置決めされる。また、右側壁２２の内面には、左側壁２１との間でガタ無く固定するためにロッドレンズ４の外周面の一部に接触する弾性部材２２１が設けられている。

また、前記ＬＥＤ基板３１は、収容空間２Ｓを形成する底面に取り付けられる。このとき、ＬＥＤ基板３１の長手方向に沿った左側側面を左側壁２１の内面に接触させることにより、左側壁２１に対して左右方向に位置決めされる。

このように、ロッドレンズ４及びＬＥＤ基板３１は、左側壁２１を基準にして位置決めされ、左側壁２１に対して位置決めされた状態で、ロッドレンズ４とＬＥＤ基板３１上のＬＥＤ３とが位置決めされる。

また、ケーシング２の光射出部２Ｘには、ロッドレンズ４から射出されたライン光の照度分布を均一化するために拡散板２６が設けられている。この拡散板２６は、ロッドレンズ４の光射出側前方（上部）に設けられており、拡散板２６の光射出側面（上面）には、保護カバー２７が設けられている。そして、この拡散板２６は、ケーシング２の一対の側壁２１、２２に樹脂等からなる断熱部材２８を介して設けられている。

しかして本実施形態のライン光照射装置１では、図３に示すように、複数のＬＥＤ３及びロッドレンズ４が、基端部２Ｂの長手方向に直交する幅方向の中心に対して左側壁２１側に寄って配置されている。つまり、ロッドレンズ４から射出される光の光軸２Ｃが、基端部２Ｂの幅方向の中心に対して左側に寄って配置されている。

また、右側壁２２の先端部側外面が、右側壁２２の基端部側外面よりも左側壁２１側に位置することにより、ケーシング２の先端部２Ａの幅方向寸法Ｗ１が、ケーシング２の基端部２Ｂの幅方向寸法Ｗ２よりも小さく構成されている。

具体的には、右側壁２２が、断面視において、基端部２Ｂの幅方向内側に階段状に屈曲した形状をなすものであり、その基端部２Ｂ側部分が基端部２Ｂの長手方向右辺部に沿うとともに、その先端部２Ａ側部分が幅方向内側に位置している。なお、この先端部２Ａ側部分の内面に前記弾性部材２２１が設けられている。

この構成により、本実施形態のケーシング２の幅寸法が、長手方向から視て、ケーシング２の左側壁２１側の外面（左側面）を基準にして、基端部２Ｂから先端部２Ａに向かって段階的（図３等では２段階）に小さくなるように構成されている。つまり、前記ケーシング２は、先端部２Ａの右側部分の一部が切り欠かれた形状をなし、当該先端部２Ａの右側部分に長手方向の一端から他端に亘って凹部を有する形状をなす。

次に本実施形態のライン光照射装置１を用いてワークＷに斜め方向からライン光を照射する場合の配置例について説明する。
本実施形態のライン光照射装置１において、左側壁２１を下側（ワークＷ側）とし、右側壁２２をワークＷ側とは反対側としてワークＷに対して傾斜して配置する。このように配置することで、ロッドレンズ４から射出されるライン光の光軸２Ｃは、ケーシング２の基端部２Ｂの幅方向中心に対してワークＷ側に寄った状態となり、ワークＷの被照射面Ｗ１と光射出部２Ｘとの距離を可及的に近づけることができる。また、ケーシング２の先端部２Ａの右側壁２２の形状が撮像装置５の撮像軸５Ｃを遮らないように構成されているので、光射出部２Ｘを被照射面Ｗ１に近づけても適切な画像を取得することができる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態のライン光照射装置１によれば、複数のＬＥＤ３及びロッドレンズ４が左側壁２１側に寄って配置されるとともに、右側壁２２の先端部２Ａ側外面が基端部２Ｂ側外面よりも左側壁２１側に位置しているので、撮像装置５の視野を遮ることなくワークＷに近づけることができる。

また、ケーシング２の先端部２Ａの幅方向寸法が基端部２Ｂの幅方向寸法よりも小さく構成されているので、基端部２Ｂの放熱フィン２３のサイズに制約を与えず、放熱性能を十分に発揮できるサイズにすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、ケーシング２の幅寸法が、図４（Ａ）に示すように、ケーシング２の左側壁２１側の外面（左側面）を基準にして、基端部２Ｂから先端部２Ａに向かって連続的に小さくなるように構成しても良い。

また、前記実施形態では、ケーシング２の左側壁２１側の外面が略同一平面状に形成されているが、図４（Ｂ）に示すようにケーシング２の左側壁２１の外面が、基端部２Ｂの左側面よりも幅方向内側に位置するように構成しても良い。

さらに、前記実施形態では、光学部材としてロッドレンズ４を用いた例を示したがその他シリンドリカルレンズ等の集光レンズを用いても良い。

その上、図５に示すように、光学部材として反射板６を用いても良い。この反射板６は、左側壁２１及び右側壁２２のそれぞれに設けられており、ＬＥＤ３から射出された光を反射して光射出部２Ｘに導くものである。反射板６の反射面形状としては、図５のように断面湾曲形状をなすものの他、断面直線状をなすものであっても良い。

その上、前記実施形態では、先端部２Ａの左側壁２１がワークＷ側を向くように傾斜配置されているが、先端部２Ａの右側壁２２がワーク側を向くように傾斜配置されたものであっても同様の効果を奏する。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１・・・ライン光照射装置
２・・・ケーシング
３・・・ＬＥＤ
３１・・・ＬＥＤ基板
４・・・ロッドレンズ
２Ａ・・・先端部
２１、２２・・・一対の側壁
２Ｂ・・・基端部
２３・・・放熱フィン
２６・・・拡散板
２８・・・断熱部材
Ｗ１・・・先端部の幅方向寸法
Ｗ２・・・基端部の幅方向寸法

Claims (5)

1. 長手方向に延びるケーシングと、
   前記ケーシング内に前記長手方向に沿って設けられた複数のＬＥＤと、
   前記ケーシング内において前記複数のＬＥＤの光射出側に前記長手方向に沿って設けられた長尺状の光学部材とを備え、
   前記ケーシングが、光射出側となる先端部に前記長手方向に延びる一対の側壁を有するとともに、前記先端部とは反対側の基端部に放熱フィンを有しており、
   前記複数のＬＥＤ及び前記光学部材が、前記基端部の前記長手方向に直交する幅方向の中心に対して前記一対の側壁のうち一方の側壁側に寄って配置されており、
   前記一対の側壁のうち他方の側壁の先端部側外面が基端部側外面よりも前記一方の側壁側に位置して、前記ケーシングの先端部の幅方向寸法が前記ケーシングの基端部の幅方向寸法よりも小さく構成されており、
   前記光学部材が、前記ケーシングの先端部を構成する前記一対の側壁間に配置されているライン光照射装置。
2. 前記ケーシングにおいて前記一方の側壁側の外面が前記先端部から前記基端部に亘って略同一平面状に形成されている請求項１記載のライン光照射装置。
3. 前記他方の側壁が、前記ケーシングのその他の部分と着脱可能に構成されており、
   前記他方の側壁を前記ケーシングのその他の部分に取り付けることによって、前記光学部材が前記一対の側壁間に保持される請求項１又は２記載のライン光照射装置。
4. 前記複数のＬＥＤが、ＬＥＤ基板に搭載されており、
   前記光学部材及び前記ＬＥＤ基板が、前記一方の側壁側の内面に当接して位置決めされる請求項１乃至３の何れか一項に記載のライン光照射装置。
5. 前記ケーシングに断熱部材を介して拡散板が設けられている請求項１乃至４の何れか一項に記載のライン光照射装置。