JP6754242B2

JP6754242B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6754242B2
Application number: JP2016146539A
Authority: JP
Inventors: 顕治櫻井; 篤史宮武
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: JP2018017555A

Description

本発明は、同軸照明ユニットと面照明ユニットを組み合わせて使用する照明装置に関するものである。

例えば、ワーク表面の異物検査や印字検査等に使用される照明装置として、ワーク側に設けられた発光面からワークを照射する面照明ユニットと、該面照明ユニットに形成された観察孔を通してワークを照射する同軸照明ユニットとを組み合わせて使用する複合型の照明装置がある。
このような複合型の照明装置においては、ワーク表面に生じる影を排除してワーク表面の異物や印字等を精度良く観察するために、ワーク表面にあらゆる方向から均一に光を照射することが求められる。

しかし、従来、面照明ユニットのワーク側の発光面から効率よく光を射出するために、前記観察孔の側周面を光が漏出しないように加工している場合があり、このような場合、ワーク表面に対して観察孔の側周面の方向から届く光だけが弱くなってしまうという問題がある。

この問題を解決するために、特許文献１では、前記観察孔を反ワーク側に向かって拡がる円錐状または角錐状にして、観察孔の側周面が反ワーク側を向くテーパ面となるようにしている。
観察孔をこのような形状にすることで、周囲より暗い観察孔の側周面がワーク側から見えなくなるので、観察孔の側周面に起因するワーク表面への照射ムラについては低減することができる。

しかしながら、特許文献１では面照明ユニットの発光領域が観察孔の部分において厚みが最も薄く外側に向かって徐々に厚みが大きくなった内側部分と、この内側部分の外側に連続して設けられ厚みが一定の外側部分を備えており、この内側部分と外側部分との接続部分が滑らかに接続されていない。
このように前記内側部分と外側部分との接続部分がなめらかに接続されていない場合、この接続部分において明るさが不連続となるので、ワーク表面にあらゆる方向から均一な光を照射することができないという問題がある。

特開２０１０−２６１８３９号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ワーク表面に対してあらゆる方向から均一に光を照射できる照明装置を提供することを目的とするものである。

すなわち本発明に係る照明装置は、中央部に観察孔が形成されており、ワーク側の面から該ワークに対して光を照射する面照明ユニットと、前記観察孔を通して前記ワークに光を照射する同軸照明ユニットとを具備する照明装置であって、前記面照明ユニットが光源からの光をワーク側に導く導光部材を具備しており、該導光部材の発光領域が、前記観察孔の部分において最も厚みが小さく、外側に向かって徐々に厚みが大きくなった内側部分と、該内側部分の外側に該内側部分に連続して設けられた厚みが一定の外側部分とを具備し、前記内側部分と外側部分とが滑らかに接続されていることを特徴とする。

このような照明装置によれば、前記導光部材の内側部分が前記観察孔において最も薄く、外側に向けて徐々に厚みを増す形状であり、さらに前記導光部材の内側部分と外側部分とが滑らかに接続されているので、前記観察孔の側周面及び前記内側領域と外側領域の不連続な接続部分の存在によるワーク表面への照射ムラを低減して、ワーク表面の各位置にあらゆる方向から均一な光を照射できる。

また、厚みが一定の材料から前記導光部材を製造する際には、前記観察孔近傍の前記内側部分だけを切削すれば良いので、切削する体積が小さくて済み、前記導光部材の製造コストを抑えることができる。
そのため、特に、照明装置を大型化する場合においては、前記導光部材の製造コストを大幅に削減することができるので有利である。

前記内側部分の厚み方向の断面形状全体が、反ワーク側又はワーク側に凸な曲面となっているものであれば、前記導光部材について切削する体積をより小さくすることができるので、前記導光部材の製造コストをさらに抑えることができる。

前記断面形状がワーク側に向かってのみ凸な曲面となっているものであれば、ワーク側から見た時に暗い部分をさらに減らすことができる。

前記面照明ユニットがさらにケーシングを具備するものであり、該ケーシングの前記観察孔の反ワーク側に開口部が形成されており、該開口部の部分における前記ケーシングの厚みが前記導光部材の最も薄い部分と同程度に薄い又は、前記開口部の部分において前記ケーシングの厚みが最も薄く、外側に向かって徐々に厚みが大きくなっていれば、前記開口部の側周面における反射等によるワーク表面への照射ムラを抑えることができる。

前記開口部の縁部が前記観察孔の反ワーク側の縁部よりも外側に位置するものであっても、同様に、前記開口の側周面に起因するワーク表面への照射ムラを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る照明装置全体の断面模式図。同実施形態に係る面照明ユニットの厚み方向の断面図。他の実施形態に係る面照明ユニットの導光部材の厚み方向の断面図。他の実施形態に係る面照明ユニットの厚み方向の断面図。

以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
本発明に係る照明装置１は、例えば、製品等のワークＷ表面の異物検査や印字検査等に用いられるものである。
前記照明装置１は、例えば、図１に示すように、中央部に、例えば、カメラ等の観察部Ｍから前記ワークＷを観察するための観察孔２が形成されており、ワークＷ側の面から該ワークＷに対して光を照射する面照明ユニット１１と、前記観察孔２を通して前記ワークＷに光を照射する同軸照明ユニット１２とを具備するものである。

前記面照明ユニット１１は、第１光源部１１１と、前記第１光源部１１１からの光をワークＷ側に射出する円板状の導光部材１１２とを具備するものである。
前記第１光源部１１１は、前記導光部材１１２の側周囲に配置された、例えば、ＬＥＤ等の光源１１１Ａを備えるものである。
前記導光部材１１２は、前記第１光源部１１１から射出された光をその内部又は表面で反射又は拡散させることにより、該導光部材１１２の前記ワークＷ側の面から前記ワークＷに対して光を照射するものである。
該導光部材１１２は、例えば、アクリルやガラス等からなる透明板の反ワークＷ側の面に光を反射する反射部を設け、ワークＷ側の面に光を拡散する拡散部を設けた導光拡散板である。

前記導光部材１１２の中央部には、例えば、直径がおよそ９０ｍｍの円形状の前記観察孔２が形成されている。
前記導光部材１１２のうち、ワークＷに対して光を射出する部分である発光領域１１２Ａは、図１に示すように、前記観察孔２の部分において最も厚みが小さくなっており、外側に向かって徐々に厚みが大きくなっている内側部分１１２Ａ１とこの内側部分１１２Ａ１の外側に連続して設けられ厚みが一定の外側部分１１２Ａ２とを具備する。
前記導光部材１１２は、前記内側部分１１２Ａ１が前記観察孔２の近傍の一部分のみを占めるものであり、該内側部分の外側は厚みが一定の前記外側部分１１２Ａ２となるように構成されている。

前記内側部分１１２Ａ１は、例えば、前記観察部Ｍ側である前記反ワークＷ側が平坦面であり、前記ワークＷ側の面全体がワークＷ側に凸な曲面となっているものである。
前記内側部分１１２Ａ１の最も厚みが小さい部分は、例えば、厚みがおよそ２ｍｍとなるように切削されている。
前記内側部分１１２Ａ１の前記観察孔２側の端から前記外側部分１１２Ａ２との接続部分までのワークＷ側の面は、全体が光を射出する有効発光面となっている。

前記外側部分１１２Ａ２は、その全体が前記内側部分１１２Ａ１の最も厚みが大きい部分と同じ厚みであり、前記内側部分１１２Ａ１との接続部分１１２Ａ３が滑らかにつながるように接続されている。

前記面照明ユニット１１は、さらに前記第１光源部１１１と前記導光部材１１２を保持するケーシング１１３を具備するものである。
前記ケーシング１１３には、前記観察孔２の前記観察部Ｍ側にあたる部分に開口部３が形成されている。
該開口部３における前記ケーシング１１３の厚みは、前記内側部分１１２Ａ１の最も厚みが小さい部分と同程度に薄いものであり、例えば、前記開口部３における前記ケーシング１１３の厚みはおよそ２ｍｍである。

前記同軸照明ユニット１２は、第２光源部１２１と、該第２光源部１２１から射出された光を前記ワークＷに向けて反射するハーフミラー部１２２と、これらを保持する枠体１２３とを具備するものである。

前記第２光源部１２１は、例えば、基板に設定された正方形状のＬＥＤ敷設領域に敷き詰められた複数のＬＥＤ１２１Ａと、光を拡散する拡散板１２１Ｂとを具備するものである。

前記ハーフミラー部１２２は、例えば、前記第２光源部１２１と前記ワークＷとの間に配置され、前記第２光源部１２１からの光をワークＷ側へと導くハーフミラー１２２Ａまたはビームスプリッター等を備えたものである。

前記枠体１２３は、前記同軸照明ユニット１２が前記面照明ユニット１１に形成された観察孔２を通してワークＷに光を照射できる位置に配置されるように前記ケーシング１１３上に固定されている。

このように構成された照明装置１であれば、前記導光部材１１２の発光領域１１２Ａが前記観察孔２の部分において厚みがおよそ２ｍｍと最も小さく外側に向けて徐々に厚みが大きくなった内側部分１１２Ａ１と、該内側部分１１２Ａ１の外側に連続して設けられた厚みが一定の外側部分１１２Ａ２を備えており、前記内側部分１１２Ａ１と外側部分１１２Ａ２とがなめらかに接続されているので、前記観察孔２の側周面及び前記内側領域１１２Ａ１と外側領域１１２Ａ２との接続部分１１２Ａ３に起因するワークＷ表面への照明ムラを低減することができる。

また、前記導光部材１１２において、前記内側部分１１２Ａ１は前記観察孔２近傍の一部分のみを占めるものであり、さらに前記内側部分１１２Ａ１の形状が、前記観察部Ｍ側が平坦で、ワークＷ側の面全体がワーク側に凸な曲面となっているので、厚みが一定の材料から前記導光部材１１２を製造するときに、前記内側部分１１２Ａ１のワークＷ側の一部だけを切削すればよいので、前記導光部材１１２を大きく切削する場合に比べて前記導光部材１１２の製造コストを低く抑えることができる。
特に、前記観察孔２の直径が９０ｍｍ程度の大型の照明装置を製造する場合には、より小さい照明装置を製造する場合よりも製造コストを大きく削減することができるので有利である。

前記開口部３における前記ケーシング１１３の厚みを、前記内側部分１１２Ａ１の最も厚みの小さい部分と同程度に薄いおよそ２ｍｍとしているので、前記開口部３の側周面による反射等によるワークＷ表面への照射ムラを低減することができる。

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、図２に示すように、前記内側部分１１２Ａ１の形状が、例えば、前記観察部Ｍ側の面が平坦で、前記ワークＷ側に凸な形状となっており、前記内側部分１１２Ａ１の厚みが直線的に大きくなっており、前記内側部分１１２Ａ１と外側部分１１２Ａ２との接続部分が滑らかに接続されているものが挙げられる。

このように構成した照明装置１によれば、前記内側部分１１２Ａ１の厚みを調節しやすい。
また、前記観察孔２部分における前記導光部材１１２の厚みを小さくすると、この部分からワークＷ表面に届く光がより明るくなり、厚みを大きくするとこの部分からワークＷ表面に届く光が暗くなる。
そのため、例えば、ワークＷ表面に照射する光のうち同軸照明ユニット１２から照射される光と面照明ユニット１１から照射される光の間に強度の差がある場合、前記内側部分１１２Ａ１の厚みを調節して、前記同軸照明ユニット１２からワークＷ表面に照射される光と面照明ユニット１１からワークＷ表面に照射される光との間に明るさの差が存在することに起因するワークＷ表面への照射ムラを低減することができる。

前記導光部材１１２については、前記内側部分１１２Ａ１の形状が、前記ワークＷ側に凸な形状のものの方がよりワークＷ表面への照射ムラを抑えることができるが、このようなものに限らず、前記内側部分１１２Ａ１の形状が、例えば、図３（ａ）に示すように、前記観察部Ｍ側に凸な形状のものや、図３（ｂ）に示すように、前記ワークＷ側及び観察部Ｍ側の両方に凸な形状のものであっても良い。

図４（ａ）に示すように、前記ケーシング１１３が前記開口部３の部分において最も厚みが小さく、外側に向かって厚みが徐々に大きくなる形状であっても、前記開口部３の側周面による前記ワークＷ表面への照射ムラを低減することができる。
また、図４（ｂ）に示すように、前記ケーシング１１３について、前記開口部３の外縁部３Ｅが前記観察孔２の前記観察部Ｍ側の外縁２Ｅよりも外側にあるものとしても、前記開口部３の側周面による前記ワークＷ表面への照射ムラを低減することができる。
さらに、前述した前記導光部材１１２の様々な形状と前記ケーシング１１３の形状については、前記実施例及び図１、２、及び４に記載された組み合わせに限らず、どのように組み合わせてもかまわない。

前記導光部材１１２は、導光拡散板に限らず、導光板や拡散板などであっても良い。
また前記導光部材１１２は、円板状のものに限らず、矩形状や他の多角形状などでも良い。
また、前記面照明ユニット１１は、ドーム型照明であっても良い。
前記観察孔２の形状についても、円形状のものに限らず、矩形状や他の多角形状のものでも良い。
前記内側部分１１２Ａ１の最も厚みが小さい部分の厚みは、２ｍｍに限らず、より小さくても大きくても良いが、およそ５ｍｍ以下となっていることが好ましい。

前記観察孔２の直径はおよそ９０ｍｍのものに限らず、これより小さいものでも大きいものでも良い。
特に大型の面照明ユニット１１とする場合には、前記導光部材１１２を製造する時に、一定の厚みの材料から、前記観察孔２近傍の内側部分１１２Ａ１だけを切削すればいいので、前記導光部材１１２の製造コストを大幅に削減することができて有利である。
その他、本発明は、前記図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１・・・照明装置
Ｗ・・・ワーク
２・・・観察孔
３・・・開口部
１１・・・面照明ユニット
１２・・・同軸照明ユニット
１１２・・・導光部材
１１２Ａ・・・導光部材の発光領域
１１２Ａ１・・・内側部分
１１２Ａ２・・・外側部分
１１３・・・ケーシング

Claims

中央部に観察孔が形成されており、ワーク側の面から該ワークに対して光を照射する面照明ユニットと、前記観察孔を通して前記ワークに光を照射する同軸照明ユニットとを具備する照明装置であって、
前記面照明ユニットが光源からの光を前記ワーク側へと導く導光部材を具備し、該導光部材の発光領域が、前記観察孔の部分において最も厚みが小さく、外側に向かって徐々に厚みが大きくなった内側部分と、該内側部分の外側に該内側部分に連続して設けられた厚みが一定の外側部分とを具備するものであり、前記内側部分と外側部分とが滑らかに接続されており、
前記導光部材には、前記光源からの光が外側の側周面から入射するようになっており、
前記内側部分が、前記ワーク側に凸な形状になっていることを特徴とする照明装置。
前記内側部分の厚み方向の断面形状全体がワーク側に凸な曲面となっていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記面照明ユニットがさらにケーシングを具備するものであり、該ケーシングの前記観察孔の反ワーク側に開口部が形成されており、前記ケーシングの該開口部の部分における厚みが前記導光部材の最も薄い部分と同程度に薄い又は、前記開口部の部分において前記ケーシングの厚みが最も薄く、外側に向かって徐々に厚みが大きくなっていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の照明装置。
前記面照明ユニットがさらにケーシングを具備するものであり、該ケーシングの前記観察孔の反ワーク側に開口部が形成されており、前記開口部の縁部が前記観察孔の反ワーク側の縁部よりも外側に位置することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の照明装置。