JP6632243B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば製品等のワークに光を照射し、傷の有無やマーク読み取り等の検査を行うために用いられる光照射装置に関するものである。

この種の光照射装置としては、特許文献１に示すように、ワークとワークを撮像する撮像装置との間に配置され、ワークに対向する発光面から光を射出するように構成されたものがある。

より具体的にこのものは、前記発光面を有した発光板を具備し、この発光板に複数のスリットを形成することで、これらのスリットを介して前記撮像装置が異なる方向からワーク表面を撮像できるように構成されている。

しかしながら、上述した構成では、発光板に複数のスリットが形成されているので、単一のスリットが形成されている構成に比べて発光面の面積が小さくなり、ワークに照射される光の光量が低減してしまい、検査精度や検査速度の低下を招来するという問題が生じる。

特開２０１１−６９６５１号公報

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、ワークに照射する光量を低減させることなく、複数の方向からワーク表面を撮像することを可能とする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光照射装置は、ワークに対向する発光面を具備し、前記ワークで反射した光を発光面側からその反対側に向かって通過させるスリットが形成された光照射装置であって、前記スリットが、発光面側からその反対側に向かって徐々に幅が広がる形状であることを特徴とするものである。

このような光照射装置であれば、ワークで反射した光を発光面側からその反対側に向かって通過させるスリットが発光面側からその反対側に向かって徐々に幅が広がる形状であるので、スリットの形成による発光面の減少を可及的に抑えることができ、ワークに照射する光量を低減させることなく、スリットの拡がりに応じてワーク表面を撮像する方向を変更することができる。
これにより、例えばワーク表面の荒れ状態や傷の種類などにより、撮像装置をワークに正対させて、ワーク表面で反射した光の正反射成分を除去して撮像したり、撮像装置を傾けて、前記正反射成分を利用して撮像したりすることができる。
なお、スリットの形状としては、発光面側の開口幅がその反対面側の開口幅よりも徐々に狭くなる形状であればどのような形状でも良く、その一例としては、発光面側と反対側に拡開したテーパ形状が挙げられる。

発光面の具体的な実施態様としては、平面が挙げられ、平面であれば、発光面をワークに近づけることができ、ワークに照射する光の照度を上げることができる。

発光面に照射する光の光量を増加させるためには、前記発光面に対して前記ワークと反対側に設けられた複数のＬＥＤ光源をさらに具備することが好ましい。

上述したスリットを形成するための具体的な実施態様としては、前記発光面が形成された発光板と、前記発光板により閉塞された開口を有し、該開口に対向して設けられた複数のＬＥＤ光源を収容するとともに、互いに対向して設けられた一対のケーシングとをさらに具備し、前記一対のケーシングの互いに対向する対向面によって前記スリットが形成されている構成が挙げられる。

また、発光面からムラのない光を射出するためには、以下の構成が好ましい。
前記開口が概略矩形状をなし、前記開口を形成する前記ケーシングの側壁のうち、スリット側の側壁及び反スリット側の側壁の内面に、前記ＬＥＤ光源の光を前記開口に向けて反射する反射部材が設けられており、スリット側の前記反射部材が、反スリット側の前記反射部材よりも反射面の面積が大きい構成。
前記複数のＬＥＤ光源が、スリットを間に挟んでその両側に設けられるとともに、スリット側の方が反スリット側よりも密に配置されている構成。
スリットを間に挟んでその両側に前記発光板に対向して設けられるとともに、前記複数のＬＥＤ光源が搭載されたＬＥＤ基板をさらに具備し、前記ＬＥＤ基板が、スリット側の方が反スリット側よりも前記発光板から離間するように傾斜して配置されている構成。
これらの構成であれば、ＬＥＤ光源からの光が発光板のスリット側から反スリット側に亘って全体に均一に行き届くので、例えば発光面におけるスリット側の一部がその他の部分に比べて暗くなることを防ぐことができる。

また、前記発光板に対向する前記ケーシングの底壁が、スリット側の方が反スリット側よりも前記発光板から離間するように傾いており、前記底壁の内面に前記ＬＥＤ基板が設けられるとともに、前記底壁の外面に放熱部材が設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、底壁をスリット側の方が反スリット側よりも前記発光板から離間するように傾けているので、放熱部材をスリットと重ならないように配置することができ、放熱部材が光の妨げとなることを防ぐことができる。

撮像可能な領域を変更できるようにするためには、前記一対のケーシングを連結する連結部材をさらに具備し、前記連結部材が、前記一対のケーシングの離間距離を変更して前記スリットの幅を変更するスリット幅変更機構を有していることが好ましい。

このように構成した本発明によれば、ワークに照射する光量を低減させることなく、複数の方向からワーク表面を撮像することができる。

本実施形態の光照射装置の構成を示す側面図。 同実施形態の光照射装置の構成を示す斜視図。 同実施形態の光照射装置の構成を示す断面図。 同実施形態のスリット幅変更機構の構成を示す模式図。 その他の実施形態における光照射装置の構成を示す概略図。 その他の実施形態における光照射装置の構成を示す概略図。 その他の実施形態におけるスリットの形状を示す模式図。 その他の実施形態における発光板の構成を示す断面図。

以下に本発明に係る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。

本実施形態に係る光照射装置１００は、図１に示すように、ワークＷ（検査物）に光を照射するものであり、例えば、ラインセンサカメラと称される撮像装置Ｃによって前記ワークＷの所定領域を撮影し、得られた画像データを画像処理装置（図示しない）で取り込んで傷等の有無の表面検査を行う製品検査システムＸ等に用いられる。
なお、本実施形態におけるワークＷは、例えば、所定方向に一定速度で流れていく紙やフィルム等の連続物や、コンベアに載置されて連続して搬送されるカットフィルムやカット硝子等の個別品である。

この光照射装置１００は、ワークＷと撮像装置Ｃとの間に配置されるものであり、具体的には図１〜図３に示すように、ワークＷに対向する発光面１１を有した発光板１０と、発光板１０により閉塞された開口２１を有するケーシング２０と、ケーシング２０内に収容された光源ユニット３０とを具備する。

発光板１０は、図１〜図３に示すように、後述する光源ユニット３０からの光が裏面１２（発光面１１と反対側の面）に照射されるとともに、発光面１１からワークＷに向かって光を射出するものである。

本実施形態の発光板１０は、透光性を有する例えば矩形平板状の拡散板で、前記発光面１１は平面であり、一対の発光板要素１４から構成されている。

前記各発光板要素１４は、特に図３に示すように、同一平面状に互いに離間して配置され、これらの間にワークＷで反射した光の一部が発光面１１側からその反対側に向かって通過する空間を形成するものであり、ここでは、互いに同一形状である。本実施形態では、各発光板要素１４における一側面１４１が、発光面１１の面積が裏面１２の面積よりも大きくなるように傾斜しており、これらの一側面１４１が互いに対向するように各発光板要素１４が配置されている。

ケーシング２０は、図１〜図３に示すように、前記発光板１０に閉塞される開口２１を有し、前記発光板１０がワークＷに対向するように配置されている。本実施形態では、長尺状をなす一対のケーシング２０が、互いに離間して並設されており、一方のケーシング２０の開口２１に一方の発光板要素１４が設けられ、他方のケーシング２０の開口２１に他方の発光板要素１４が設けられている。
なお、各発光板要素１４の発光面１１における外周部には、当該各発光板要素１４をケーシング２０に固定する板金Ｍ１が設けられている。

上述した構成により、前記一対のケーシング２０の間には、ワークＷで反射した光が発光面１１側からその反対側に向かって通過するスリットＳが形成されており、このスリットＳを介して、前記撮像装置ＣがワークＷの所定領域を撮像することができる。

より具体的に各ケーシング２０は、長手方向に延びる概略矩形状の底壁２２と、底壁２２の長手方向両辺に設けられた側壁（以下、短側壁２３ともいう）と、底壁２２の幅方向両辺に設けられた側壁（以下、長側壁２４ともいう）とを有し、これらの各側壁２３、２４によって概略矩形状の開口２１が前記底壁２２に対向して形成されている。

前記底壁２２は、その内面に後述する光源ユニット３０が設けられるとともに、外面にヒートシンクなどの放熱部材５０が例えばネジ等を用いて取り付けられており、本実施形態では、スリットＳ側の方が反スリット側よりも発光板要素１４から離間するように傾いている。

前記短側壁２３のうち、一方のケーシング２０における長手方向の一端側に設けられた短側壁２３と、他方のケーシング２０における長手方向の一端側に設けられた短側壁２３とは、共通の連結部材４０に固定されて連結されている。また、一方のケーシング２０における長手方向の他端側に設けられた短側壁２３と、他方のケーシング２０における長手方向の他端側に設けられた短側壁２３とは、共通の連結部材４０に固定されて連結されている。
前記連結部材４０は、例えば平板状をなし、厚み方向に貫通して形成された複数の貫通孔４１を有するものであり、これらの貫通孔４１に挿通されたボルト等の締結具Ｂによって前記短側壁２３が固定されている。

前記長側壁２４のうちスリットＳ側の長側壁２４（以下、スリット側側壁２４ａともいう）は、特に図３に示すように、互いに対向するとともに、これらの間に、発光面１１側からその反対側に向かって徐々に幅が広がるテーパ状のスリットＳを形成するものである。
より詳細には、前記各スリット側側壁２４ａは、ワークＷ側から撮像装置Ｃ側に向かって徐々に離間距離が長くなるように傾斜しており、これにより一対のケーシング２０の対向面２５が、発光面１１側からその反対側に向かって拡開している。
ここでは、前記対向面２５の拡がり角度は、上述した一対の発光板要素１４の一側面１４１の拡がり角度と略等しくなるように設定されており、この拡がり角度の範囲内で撮像装置Ｃの撮像方向を変更できるようにしている。
具体的に本実施形態の前記スリット側側壁２４ａは、反射部材２４１（以下、第１反射板２４１ともいう）と、前記第１反射板２４１をケーシング２０に固定する板金Ｍ２とから構成されており、前記板金Ｍ２が底壁２２にネジ止めされている。

前記長側壁２４のうち前記スリット側側壁２４ａの反対側の長側壁２４（以下、反スリット側側壁２４ｂともいう）は、前記スリット側側壁２４ａと平行に設けられており、その内面には反射部材２４２（以下、第２反射板２４２ともいう）が設けられている。前記第２反射板２４２は、前記反スリット側側壁２４ｂの内面の一部を覆うように設けられており、前記第１反射板２４１よりも面積の小さいものである。

光源ユニット３０は、発光板１０の裏面１２に光を照射するものであり、図３に示すように、上述した各ケーシング２０内それぞれに収容されるとともに、前記発光面１１に対してワークＷの反対側に設けられている。
なお、各光源ユニット３０は、図示しない制御部から送信されるＯＮ／ＯＦＦ信号や光量信号などの制御信号に基づいて調光制御されるものであり、ここでは、それぞれを独立して制御できるように構成されている。

具体的に各光源ユニット３０は、発光板要素１４に対向して設けられたＬＥＤ基板３１と、ＬＥＤ基板３１に搭載された複数のＬＥＤ光源３２とを有するものである。

前記ＬＥＤ基板３１は、前記底壁２２に例えばネジ止めされており、これにより底壁２２と同様、スリットＳ側の方が反スリット側よりも発光板要素１４から離間するように傾いている。

前記ＬＥＤ光源３２は、前記ＬＥＤ基板３１の長手方向及び幅方向に沿って多数敷設されており、ここでは、スリットＳ側の方が反スリット側よりも密に配置されている。
なお、密に配置するための具体的な実施態様としては、例えば前記幅方向に沿って設けられた各ＬＥＤ光源３２の離間距離をスリットＳ側の方が反スリット側よりも短くする態様や、等間隔に配列された複数のＬＥＤ光源３２を全体的にＬＥＤ基板３１のスリットＳ側に寄せる態様などが挙げられる。

さらに、本実施形態の光照射装置１００は、上述したスリットＳの幅寸法を変更するスリット幅変更機構６０を具備している。
具体的にこのスリット幅変更機構６０は、上述した短側壁２３又は連結部材４０の一方に形成された前記スリットＳの幅方向に沿って延びるスライド溝６１と、前記短側壁２３又は連結部材４０の他方に固定されて前記スライド溝６１内をスライド移動する摺動体６２とから構成されている。
本実施形態では、前記スライド溝６１は、前記連結部材４０に形成された貫通孔４１であり、前記摺動体６２は、ボルトなどの締結具Ｂであり、図４に示すように、前記締結具Ｂを貫通孔４１に沿ってスライド移動させることにより、スリット幅を所定範囲内において変更することができる。

このように構成された本実施形態の光照射装置１００によれば、ワークＷで反射した光を発光面１１側からその反対側に向かって通過させるスリットＳが、発光面１１側からその反対側に向かって徐々に幅が拡がるテーパ状をなすので、スリットＳの形成による発光面１１の減少を可及的に抑えることができ、ワークＷに照射する光量を低減させることなく、スリットＳの拡がりに応じてワークＷ表面を撮像する方向を変更することができる。
これにより、例えばワークＷ表面の荒れ状態や傷の種類などに応じて、撮像装置ＣをワークＷに正対させることで、ワークＷ表面で反射した光のうち正反射成分を除去して撮像したり、撮像装置Ｃを傾けることで、前記正反射成分を利用して撮像したりすることができる。なお、ワークＷ表面に光沢がある場合は、撮像装置ＣをワークＷに正対させると撮像装置Ｃ自身が写りこんでしまうことから、撮像装置Ｃを傾けてワークＷ表面を撮像することが好ましい。

また、発光面１１が平面であるので、発光面１１をワークＷに近づけることができ、ワークＷに高い照度の光を照射することができる。

さらに、ＬＥＤ基板３１が、スリットＳ側の方が反スリット側よりも発光板要素１４から離間するように傾いており、このＬＥＤ基板３１に搭載された複数のＬＥＤ光源３２が、スリットＳ側の方が反スリット側よりも密に配置されているので、ＬＥＤ光源３２からの光が発光板１０のスリットＳ側から反スリット側に亘って全体に均一に行き届く。これにより、例えば発光面１１のスリットＳ側の一部が他の部分に比べて暗くなることなどを防ぐことができ、発光面１１からムラのない光を射出することができる。
かかる作用効果は、第１反射板２４１が、第２反射板２４２よりも大きいことからも奏し得る作用効果である。

加えて、底壁２２が、スリットＳ側の方が反スリット側よりも発光板要素１４から離間するように傾いているので、この底壁２２の外面に設けられた放熱部材５０をスリットＳに重ならないように配置させることができ、スリットＳを通過する光は放熱部材５０によって遮られない。これにより、放熱部材５０がワークＷの撮像を阻害することを防ぐことができる。

さらに加えて、一対の発光板要素１４が互いに同一形状であるので、製造コストを低減することができる。

そのうえ、スリット幅変更機構６０によりスリット幅を変更することができるので、ワークＷ表面における撮像可能な領域を変更することができ、種々の傷や欠陥に対応して検査を行うことができる。

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、前記実施形態では、発光板１０が平板状をなすものであり、その発光面１１が平面であったが、図５に示すように、発光板１０が例えば半円筒形状をなし、発光面１１がスリットＳの延伸方向から視てワークＷと反対方向に湾曲した曲面であっても良い。

また、前記実施形態のスリットＳは、一対のケーシング２０の対向面２５によって形成されていたが、図６に示すように、スリットＳは、１枚の発光板１０の中央部に厚み方向に貫通して形成されたものであっても構わない。

さらに、発光板１０は、図６に示すように、例えば平面視概略正方形状をなし、内部に複数のＬＥＤ光源３２を有したものであっても良い。このような構成であれば、前記実施形態におけるケーシング２０を不要にすることができ、装置全体を厚み方向によりコンパクト化することができる。
なお、発光板１０の形状は、例えば平面視概略長方形状や平面視円盤形状など、種々変更して構わない。

加えて、スリットＳは、図７の上段に示すように、スリットＳの延伸方向から視て左右非対象な形状や、図７の下段に示すように、発光面１１側からその反対側に向かって湾曲しながら徐々に幅が広がる形状であっても構わないし、図示していないが、スリットＳの延伸方向から視て階段状のものであっても構わない。

さらに加えて、発光板１０を構成する各発光板要素１４は、図８に示すように、一側面１４１に段部１５が形成されたものであっても良い。
このようなものであれば、第１反射板２４１を、例えば両面テープなどの接着部材を介して前記段部１５に押し当てて固定することができ、第１反射板２４１の取り付けを容易に行うことができる。
なお、図８に示す構成では、板金Ｍ２の発光面側端部Ｐは、第１反射板２４１の発光面側端部Ｑよりも発光面１１から離れており、第１反射板２４１の発光面側端部Ｑが露出している。

そのうえ、前記実施形態の発光板要素１４は、一側面１４１が傾斜した構成であったが、特に発光板要素１４の厚み寸法が小さい場合など、発光板要素１４の一側面１４１は、必ずしも傾斜させる必要はない。

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。

１００・・・光照射装置
Ｓ ・・・スリット
１０ ・・・発光板
１１ ・・・発光面
１４ ・・・発光板要素
２０ ・・・ケーシング
２１ ・・・開口
２５ ・・・対向面
３２ ・・・ＬＥＤ光源
Ｃ ・・・撮像装置
Ｗ ・・・ワーク

Claims (10)

1. ワークに対向する発光面を具備し、前記ワークで反射した光を発光面側からその反対側に向かって通過させるスリットが形成された光照射装置であって、
   前記スリットが、発光面側からその反対側に向かって徐々に幅が広がる形状であり、
   前記発光面が平面であり、
   前記発光面が形成された発光板と、
   前記発光板により閉塞された開口を有し、該開口に対向して設けられた複数のＬＥＤ光源を収容するとともに、互いに対向して設けられた一対のケーシングとをさらに具備し、
   前記一対のケーシングの互いに対向する対向面によって前記スリットが形成されており、
   前記一対のケーシングの開口を閉塞する前記発光板それぞれの前記発光面が、同一平面状に配置されていることを特徴とする光照射装置。
2. 前記発光面に対して前記ワークと反対側に設けられた複数のＬＥＤ光源をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
3. 前記開口が概略矩形状をなし、
   前記開口を形成する前記ケーシングの側壁のうち、スリット側の側壁及び反スリット側の側壁の内面に、前記ＬＥＤ光源の光を前記開口に向けて反射する反射部材が設けられており、
   スリット側の前記反射部材が、反スリット側の前記反射部材よりも反射面の面積が大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の光照射装置。
4. 前記複数のＬＥＤ光源が、前記スリットを間に挟んでその両側に設けられるとともに、スリット側の方が反スリット側よりも密に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光照射装置。
5. 前記スリットを間に挟んでその両側に前記発光板に対向して設けられるとともに、前記複数のＬＥＤ光源が搭載されたＬＥＤ基板をさらに具備し、
   前記ＬＥＤ基板が、スリット側の方が反スリット側よりも前記発光板から離間するように傾斜して配置されていることを特徴とする請求項２記載の光照射装置。
6. 前記発光板に対向する前記ケーシングの底壁が、スリット側の方が反スリット側よりも前記発光板から離間するように傾いており、
   前記底壁の内面に前記ＬＥＤ基板が設けられるとともに、前記底壁の外面に放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項５記載の光照射装置。
7. 前記一対のケーシングを連結する連結部材をさらに具備し、
   前記連結部材が、前記一対のケーシングの離間距離を変更して前記スリットの幅を変更するスリット幅変更機構を有していることを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の光照射装置。
8. ワークに対向する発光面を具備し、前記ワークで反射した光を発光面側からその反対側に向かって通過させるスリットが形成された光照射装置であって、
   前記スリットが、発光面側からその反対側に向かって徐々に幅が広がる形状であり、
   前記発光面が平面であり、
   前記発光面が形成された発光板と、
   前記発光板により閉塞された開口を有し、該開口に対向して設けられた複数のＬＥＤ光源を収容するとともに、互いに対向して設けられた一対のケーシングとをさらに具備し、
   前記一対のケーシングの互いに対向する対向面によって前記スリットが形成されており、
   前記開口が概略矩形状をなし、
   前記開口を形成する前記ケーシングの側壁のうち、スリット側の側壁及び反スリット側の側壁の内面に、前記ＬＥＤ光源の光を前記開口に向けて反射する反射部材が設けられており、
   スリット側の前記反射部材が、反スリット側の前記反射部材よりも反射面の面積が大きいことを特徴とする光照射装置。
9. ワークに対向する発光面を具備し、前記ワークで反射した光を発光面側からその反対側に向かって通過させるスリットが形成された光照射装置であって、
   前記スリットが、発光面側からその反対側に向かって徐々に幅が広がる形状であり、
   前記発光面が形成された発光板と、
   前記発光板により閉塞された開口を有し、該開口に対向して設けられた複数のＬＥＤ光源を収容するとともに、互いに対向して設けられた一対のケーシングとをさらに具備し、
   前記一対のケーシングの互いに対向する対向面によって前記スリットが形成されており、
   前記スリットを間に挟んでその両側に前記発光板に対向して設けられるとともに、前記複数のＬＥＤ光源が搭載されたＬＥＤ基板をさらに具備し、
   前記ＬＥＤ基板が、スリット側の方が反スリット側よりも前記発光板から離間するように傾斜して配置されていることを特徴とする光照射装置。
10. ワークに対向する発光面を具備し、前記ワークで反射した光を発光面側からその反対側に向かって通過させるスリットが形成された光照射装置であって、
    前記スリットが、発光面側からその反対側に向かって徐々に幅が広がる形状であり、
    前記発光面が形成された発光板と、
    前記発光板により閉塞された開口を有し、該開口に対向して設けられた複数のＬＥＤ光源を収容するとともに、互いに対向して設けられた一対のケーシングとをさらに具備し、
    前記一対のケーシングの互いに対向する対向面によって前記スリットが形成されており、
    前記一対のケーシングを連結する連結部材をさらに具備し、
    前記連結部材が、前記一対のケーシングの離間距離を変更して前記スリットの幅を変更するスリット幅変更機構を有していることを特徴とする光照射装置。