JP6756608B2

JP6756608B2 - ライン光照射装置

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Publication number: JP6756608B2
Application number: JP2016253894A
Authority: JP
Inventors: 一乃大八木
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: JP2018107004A; EP3564657B1; EP3564657A4; WO2018124037A1; EP3564657A1

Description

本発明は、ライン光照射装置に関するものである。

ハロゲン電球等のようにフィラメントを発光させる方式の光源は、波長領域が広く、赤外領域まで高い強度を有する光を射出し、この点において、ＬＥＤよりも優れていることから、現在においても、赤外カメラを用いた異物混入検査や外観検査等において、検査対象に対し赤外光を照射するための光源として使用されている。

従来のライン光照射装置としては、例えば、特許文献１に開示されたライン光照射装置のように、フィラメントを有する発光部からソケットに接続される端子が伸びる複数のハロゲン電球を一列に並べてなる光源列型のものがある。

しかし、前記光源列型のライン光照射装置においては、ハロゲン電球の端子に接続されるソケットが、ハロゲン電球の発光部よりも幅広になっており、ソケットが邪魔になって隣り合うハロゲン電球の発光部を近づけて配置することができず、隣り合う発光部の間に間隔が空き、これにより、ライン光の照度が長手方向に沿って強弱を繰り返し、放射照度分布が不均一な状態になるという問題があった。

一方、このような問題点を解決したものとして、特許文献２に開示されたライン光照射装置のように、ハロゲン電球から射出された光を光ファイバーの一端から入射し、ライン状に揃えられた光ファイバーの他端から射出させるガイド型のものがある。

ところが、前記ガイド型のライン光照射装置においては、ハロゲン電球から射出された光が光ファイバー内で反射を繰り返すことによって減衰されてしまうため、ライン光の強度が低下してしまい、フィラメントを発光させる方式の光源の優れた点を十分に活用できないという問題点があった。

このように、前記従来の２種類のライン光照射装置には、それぞれ一長一短があり、これらの長所のみを兼ね備えたライン光照射装置の開発が待ち望まれていた。

実開昭５６−６０９４９号公報特開２００２−２８８６４４号公報

そこで、本発明は、フィラメントを発光する方式の光源を使用したライン光照射装置において、ライン光の長手方向に沿った照度の均一性を向上させ、かつ、フィラメントから射出された光の強度をなるべく減衰させることなく高い強度を維持した状態で照射することを主たる課題とするものである。

すなわち、本発明に係るライン光照射装置は、フィラメントを有する発光部と、この発光部の後端が接続されるソケットとを具備した光源を複数並べてなる第１光源列及び第２光源列とを備え、少なくとも前記第１光源列の各光源と前記第２光源列の各光源とがそれぞれ異なる姿勢で列方向に沿って交互に配置されており、前記両光源列の各光源のフィラメントが所定方向から視て列方向に平行な直線上又は円弧上に設けられていることを特徴とするものである。

このようなものであれば、一方の光源列に並べられた隣り合う光源の間に形成される隙間に、他方の光源列に並べられた光源が配置された状態となり、これにより、光源の配置間隔を狭くすることができるため、ライン光の長手方向における照度の強弱（ムラ）が抑制される。また、両光源列の各光源のフィラメントが所定方向から視て平行な同一直線上又は同一円弧上に設けられていることから、各光源のフィラメントを繋げた長尺状のフィラメントから射出されるライン光に近いライン光を再現でき、このことによっても、放射照度分布の均一性が高いライン光を得ることができる。なお、各光源から射出される光を減衰させることなくライン光として使用できるため、前記従来の光源列型のライン光照射装置と同様に高強度のライン光を得ることができる。なお、所定方向とは、ライン光の光軸上から光源を視た方向である。

また、前記ライン光照射装置において、前記両光源列の各光源のソケットが、前記フィラメントが並ぶ直線又は円弧を間に挟んでその両側に設けられているものであってもよく、また、前記両光源列の各光源が光源列毎に同一姿勢で設けられ、かつ前記第１光源列の各光源と前記第２光源列の各光源とが正反対の姿勢で設けられているものであってもよい。

このようなものであれば、第１光源列の各光源に接続されるソケットと第２光源列の各光源に接続されるソケットとを離して配置することができるため、設置スペースを容易に確保したり、放熱性を向上させることができる。

また、前記ライン光照射装置において、前記両光源列の各光源の発光部をそれぞれ異なるソケットに接続してもよい。

このようなものであれば、従来から市販されている信頼性が高い安価なソケットをそのまま使用することができ、コストを掛けずに前記本発明の作用効果を得ることができる。

このように構成した本発明に係るライン光照射装置によれば、ライン光の長手方向に沿った照度の強弱が緩和され、かつ、光源から射出された光の対象物に到達するまでの減衰を抑えることができる。これにより、対象物に対して長手方向に沿った照度分布の均一性が高い高強度のライン光を照射することができる。

第１実施形態に係るライン光照射装置を示す平面図である。図１に示すライン光照射装置を示す側面図である。第２実施形態に係るライン光照射装置を示す側面図である。第３実施形態に係るライン光照射装置を示す側面図である。第４実施形態に係るライン光照射装置を示す側面図である。第５実施形態に係るライン光照射装置を示す平面図である。その他の実施形態に係るライン光照射装置を示す側面図である。その他の実施形態に係るライン光照射装置を示す側面図である。

以下に、本発明に係るライン光照射装置を図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係るライン光照射装置１００は、例えば、赤外カメラを使用して異物混入検査や外観検査等を実施する場合に、検査対象に対して赤外光を照射するための光源として使用されるものである。なお、本発明に係るライン光照射装置の用途は、前記検査用の光源に限定されず、その他の用途にも使用でき、また、照射される光の波長も何ら限定されるものではない。

前記ライン光照射装置１００は、図１又は図２に示すように、光源１０をソケット２０に接続してなる光源ユニット３０を複数並べてなる第１光源列Ｌ１及び第２光源列Ｌ２と、両光源列Ｌ１，Ｌ２の各光源１０から射出される光を集光するシリンドリカルレンズ４０（図２参照）とから構成されている。なお、第１光源列Ｌ１及び第２光源列Ｌ２は、平行に配置されている。

光源１０は、ハロゲン電球であり、フィラメント１１を封入した発光部１２と、フィラメント１１の両端から伸びる導入線１３の一端に接続されて発光部１２の外側へ引き出される一対の端子１４とを備えた構成になっている。なお、発光部１２は、少なくともフィラメント封入部がガラスによって形成され、発光部１２の一端には、チップ１５（ガラス融着部）が突出し、発光部１２の他端には、導入線１３及び端子１４の接合部分を挟み込んで封止する扁平状の封止部１６が形成されている。また、フィラメント１１は、一対の端子１４が伸びる方向に垂直に配置される。

ソケット２０は、光源１０から伸びる一対の端子１４が差し込まれる一対の差込口２１を有するブロック状のケース体２２と、ケース体２２から引き出されて図示しない電源に接続される電源コード２３とを備えた構成になっている。そして、ケース体２２は、光源１０の発光部１２よりも幅広に形成されている。なお、電源コード２３から供給された電力がソケット２０を介して一対の端子１４及び一対の導入線１３を通ってフィラメント１１に伝達されることにより、フィラメント１１にジュール熱が発生して発光する。

第１光源列Ｌ１を構成する複数の光源ユニット３０は、一対の端子１４に対して発光部１２、より具体的には発光部１２のチップ１５を第２光源列Ｌ２側に向けた状態になっており、各光源１０が同一姿勢で配置されている。また、第２光源列Ｌ２を構成する複数の光源ユニット３０は、一対の端子１４に対して発光部１２、より具体的には発光部１２のチップ１５を第１光源列Ｌ１側に向けた状態になっており、各光源１０が同一姿勢で配置されている。そして、第１光源列Ｌ１の各光源１０と第２光源列Ｌ２の各光源１０とは、列方向に沿って交互に配置されており、互いに正反対の姿勢で配置されている。これにより、一方の光源列Ｌ１（Ｌ２）の隣り合う光源１０の発光部１２の間に他方の光源列Ｌ２（Ｌ１）の光源１０の発光部１２が設けられる。そして、全ての光源１０のフィラメント１１は、それぞれ伸長方向を列方向に沿わせた状態とし、列方向に伸びる同一直線（図１中、一点鎖線にて示す直線Ｘ）上に設けられている。詳述すると、各光源１０のフィラメント１１は、線材を円筒の表面に沿って螺旋状に成形して形成され、前記直線Ｘがその円筒の両端の開口を通過するように、より好ましくはその円筒の中心軸と重なるように配置される。

また、第１光源列Ｌ１の各ソケット２０と第２光源列Ｌ２の各ソケット２０とは、前記直線Ｘを中心として対向するように配置されている。また、各光源１０の発光部１２は、第１光源列Ｌ１のソケット２０と第２光源列Ｌ２のソケット２０との間に挟まれた状態で配置される。

また、図２に示すように、両光源列Ｌ１，Ｌ２の各光源１０の発光部１２に形成されるチップ１５は、同一平面（図２中、二点鎖線で示す平面Ｙ）上に配置されており、平面Ｙに対して一方側にシリンドリカルレンズ４０が設置されている。シリンドリカルレンズ４０は、平面側が各光源１０側に平面Ｙと平行に、かつ中心軸線が直線Ｘと平行に配置されており、各光源１０から射出される光をライン状に集光させる。従って、ライン光照射装置１００においては、シリンドリカルレンズ４０の設置側がライン光の射出方向となる。なお、光源１０のチップ１５は、発光部１２を密封する際に形成されるものであり、必ずしも同一形状にならず、各光源１０のチップ１５が同一平面に配置されるとは、このような各チップ１５の形状の違いによる同一平面からの僅かなズレをも含む。

このような構成にすることにより、ライン光の射出方向が各光源１０のフィラメント１１からチップ１５へ向かう方向に対して直交する方向になるため、各光源１０のフィラメント１１から出射する光のうちで迷光の原因となるチップ１５を通過する光がライン光の射出方向に届き難くなり、ライン光の光学精度が向上する。

＜第２実施形態＞
本実施形態に係るライン光照射装置２００は、上記ライン光照射装置１００の変形例である。ライン光照射装置２００においては、図３の（ａ）に示すように、各光源１０に対してライン光の照射側とは反対側（平面Ｙに対して他方側）に各光源１０から射出される光を反射するミラー５０を配置した構成になっている。

ミラー５０は、半円弧状の凹曲面を各光源１０側に向けて配置され、凹曲面側の中心線を直線Ｘと平行に設けている。そして、ミラー５０は、各光源１０から射出される光をフィラメント１１を通過させるようにシリンドリカルレンズ４０側（ライン光の射出方向側）へ反射する。なお、ミラー５０は、赤外光の反射率が高いアルミで形成することが好ましい。

このライン光照射装置２００によれば、各光源１０から平面Ｙに対して一方側へ出射される光だけでなく他方側へ出射される光もライン光として利用することができ、ライン光の強度を増すことができる。

なお、ライン光照射装置２００において、図３の（ｂ）に示すように、ミラー５０の凹曲面とは反対側の面に多数のフィン５１を設け、ミラー５０で生じた熱を放熱するヒートシンクの役割を付加してもよい。

＜第３実施形態＞
本実施形態に係るライン光照射装置３００は、上記ライン光照射装置１００の変形例である。ライン光照射装置３００においては、図４に示すように、各光源１０に対してライン光の照射側とは反対側（平面Ｙに対して他方側）に各光源１０から射出される光の反射を防止する反射防止部材６０を配置した構成になっている。なお、反射防止部材６０は、各光源１０側を向く平面に黒鉛塗布による反射防止処理が施されており、反対側の面に多数のフィン６１が設けられており、ヒートシンクの役割も果たしている。

このライン光照射装置３００によれば、反射防止部材６０により、各光源１０からライン光の射出方向とは反対方向に射出された光の反射が防止されるため、迷光が除去され、これにより、光学精度が向上する。

＜第４実施形態＞
本実施形態に係るライン光照射装置４００は、上記ライン光照射装置１００の変形例である。ライン光照射装置４００においては、図５に示すように、各光源１０に対してライン光の照射側（平面Ｙに対して一方側）であって、各光源１０とシリンドリカルレンズ４０との間に、各光源１０のフィラメント１１から射出される光のうちでチップ１５及びその周辺を通過する光がライン光の照射側へ届かないようにする遮蔽部材７０を配置した構成になっている。なお、遮蔽部材７０は、各光源列Ｌ１，Ｌ２に設置される板材からなっており、各板材のチップ１５と対向する部分が各光源１０側に曲げられた形状になっている。

このライン光照射装置４００によれば、遮蔽部材７０によって迷光の要因となる各光源１０のチップ１５及びその周辺を通過する光が除去され、これにより、光学精度を向上させることができる。また、遮蔽部材７０の存在によって配線の損傷も防止することができる。

＜第５実施形態＞
本実施形態に係るライン光照射装置５００は、上記ライン光照射装置１００の変形例である。ライン光照射装置５００においては、図６に示すように、第１光源列及び第２光源列が円形状になっており、これに伴って全ての光源１０のフィラメント１１が同一円（図６中、一点鎖線にて示す円Ｘ）上に設けられている。なお、図示しないが第１光源列及び第２光源列が他の曲線状になっているものであってもよく、この場合には、全ての光源１０のフィラメント１１が同一曲線上に設けられる。

前記各実施形態においては、各光源１０のフィラメント１１から射出される光のうちでチップ１５を通過した光の影響を極力排除するため、両光源列Ｌ１，Ｌ２の各光源１０のチップ１５と両光源列Ｌ１，Ｌ２の各光源１０のフィラメント１１とを同一平面上に設けた姿勢で配置され、かつ、その平面の一方側をライン光の射出方向としているが、図７に示すように、両光源列Ｌ１，Ｌ２の各光源１０のチップ１５を同一平面上に設けると共に両光源列Ｌ１，Ｌ２の各光源１０のフィラメント１１がその平面上に設けられない姿勢で配置し、かつ、その平面の一方側をライン光の射出方向としたものであってもよい。また、両光源列Ｌ１，Ｌ２の光源１０の一部又は全部がそれぞれ異なる姿勢で配置されていてもよい。

前記各実施形態においては、各光源１０から射出される光をシリンドリカルレンズ４０によってライン状に集光しているが、図８に示すように、各光源１０から射出される光を反射鏡８０によって集光するものであってもよい。なお、反射鏡８０は、光源１０に対してライン光の射出方向側に配置されており、曲面状の反射面を有している。

各光源１０のフィラメント１１は、ライン光の光軸上（射出方向側）から視て同一直線上又は同一円弧上に位置付けられていればよく、例えば、光軸と直交する方向から視て多少傾斜した姿勢になっていてもよい。

前記各実施形態において、レンズに対するライン光の射出方向側にバンドパスフィルタを配置し、レンズから出射した光から特定の波長領域の光のみをライン光として使用してもよい。

前記各実施形態においては、各光源１０から射出される光をシリンドリカルレンズ４０によってライン状に集光しているが、各光源１０から射出される光をシリンドリカルレンズ４０によって平行光線にするものであってもよい。

なお、前記各実施形態では、光源としてハロゲン電球を使用したが、光源は、これに限定されず、フィラメントのジュール熱による放射を利用した白熱電球であればよく、クリプトン電球等も使用することができる。また、前記各実施形態では、光源として発光部が端子を介してソケットに接続されたものを使用したが、光源は、これに限定されず、発光部が端子を介さず直接ソケットに接続されているものであってもよい。

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り、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせるなどしても構わない。

１００ライン光照射装置
１０光源
２０ソケット
３０光源ユニット
４０シリンドリカルレンズ
５０ミラー
６０反射防止部材
７０遮蔽部材

Claims

フィラメントを有する発光部と、この発光部の後端が接続されるソケットとを具備した光源を複数並べてなる第１光源列及び第２光源列とを備え、
少なくとも前記第１光源列の各光源と前記第２光源列の各光源とがそれぞれ異なる姿勢で列方向に沿って交互に配置されており、
前記両光源列の各光源のフィラメントが所定方向から視て列方向に平行な直線上又は円弧上に設けられていることを特徴とするライン光照射装置。
前記両光源列の各光源のソケットが、前記フィラメントが並ぶ直線又は円弧を間に挟んでその両側に設けられている請求項１記載のライン光照射装置。
前記両光源列の各光源が光源列毎に同一姿勢で設けられ、かつ前記第１光源列の各光源と前記第２光源列の各光源とが正反対の姿勢で設けられている請求項１又は２のいずれかに記載のライン光照射装置。
前記両光源列の各光源の発光部がそれぞれ異なるソケットに接続されている請求項１乃至３のいずれかに記載のライン光照射装置。