JP7097264B2 - 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、ワークと撮像装置との間に配置され、ワークで反射した光を撮像装置に向かって通過させるスリットが形成されたものがある。

具体的にこの光照射装置は、光源を収容する一対の筐体が互いに離間して設けられており、これらの筐体の隙間が上述したスリットとして形成されている。これらの筐体は、それぞれの側壁にネジ留めされた連結部材によって連結されており、連結部材に形成されたネジ孔を長孔形状にすることで、一対の筐体の離間距離、すなわちスリット幅を調整できるようにしてある。

しかしながら、このような構成であると、一対の筐体を精度良く位置決めすることが難しく、スリットが所望の幅となるように組み立てていくことが大変である。しかも、一対の筐体を連結するための連結部材やネジ等が必要であり、部品点数が多く、製造コストの増大を招く。

特開２０１７－３２２８９号公報

そこで、本願発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、組み立てが簡単でありながらもスリットを所望の幅にすることができ、しかも部品点数を減らして製造コストの削減を図ることをその主たる課題とするものである。

すなわち本願発明にかかる光照射装置は、光源と、前記光源からの光をワークに射出する光射出領域と、前記光射出領域を隔てるスリットが形成されたスリット構造体とを具備し、前記スリット構造体が、互いに対向して前記スリットを形成する一対のスリット形成板と、前記一対のスリット形成板の同じ側の一端部を支持する第１支持板と、前記一対のスリット形成板の前記一端部とは反対側の他端部を支持する第２支持板とを有し、前記一対のスリット形成板が、前記第１支持板及び前記第２支持板に対して位置決めされてい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、一対のスリット形成板が第１支持板及び第２支持板に対して位置決めされているので、所望の幅のスリットが形成されたスリット構造体を組み込むことで、スリット幅の調整等をすることなく、所望の幅のスリットが形成された光照射装置を簡単に組み立てることができる。
しかも、光源を収容する筐体を分けることなく、スリットを形成することができるので、従来であれば筐体を分けることで必要であった連結部材やネジ等を不要にすることができ、部品点数を減らして製造コストの削減を図れる。

前記スリット構造体が、前記一対のスリット形成板の間隔を調整不能に構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、スリット構造体を予めスリット幅が固定されたものにすることができ、これによる組み立て性の容易化や部品点数の削減を図れる。

前記第１支持板が、前記一対のスリット形成板それぞれの前記一端部が面接触する第１被当接面を有し、前記第２支持板が、前記一対のスリット形成板それぞれの前記他端部が面接触する第２被当接面を有していることが好ましい。
このような構成であれば、第１被当接面や第２被当接面に一対のスリット形成板の端部を当接させることで、一対のスリット形成板を簡単に位置決めすることができる。

具体的な構成としては、前記光源を収容する筐体をさらに具備し、前記筐体において互いに対向する側壁の内面に、前記第１支持板及び前記第２支持板が嵌め込まれる位置決め溝が形成されている構成が挙げられる。
このような構成であれば、位置決め溝に第１支持板及び第２支持板を嵌め込むことで、筐体にスリット構造体を簡単に組み込むことができる。

また、別の構成としては、前記光源を収容する筐体をさらに具備し、前記筐体において互いに対向する側壁の一方が、前記第１被当接面が形成された前記第１支持板であり、前記筐体において互いに対向する側壁の他方が、前記第２被当接面が形成された前記第２支持板である構成が挙げられる。
このような構成であれば、一対の側壁に形成された第１被当接面及び第２被当接面に一対のスリット形成板の端部を当接させることで、一対のスリット形成板を簡単に位置決めすることができ、しかも筐体の側壁を第１支持板や第２支持板として利用することで、部品点数の更なる削減を図れる。

組み立て性のさらなる向上を図るためには、前記互いに対向する側壁それぞれの内面に、前記光射出領域が設けられた発光板をスライド挿入可能なスライド溝が形成されていることが好ましい。

前記一対のスリット形成板が、前記光射出領域からその反対側に向かって離間距離が長くなるように傾いていることが好ましい。
このような構成であれば、スリットが光射出領域からその反対側に向かって徐々に拡がる形状となるので、光射出領域を狭くすることなく、即ち、ワークに照射する光量を低下させることなく、ワークを撮像する方向を変更することができる。

上述したようにスリット形成板を傾けると、光射出領域におけるスリット側に光源からの光が届きにくく、光射出領域の輝度の均一性が低下してしまう。
そこで、前記一対のスリット形成板における対向面の裏面が、前記光源からの光を前記光射出領域に反射させる反射面であることが好ましい。
このような構成であれば、光源からの光の一部をスリット形成板の裏面で反射させて光射出領域のスリット側に向かわせることができるので、光射出領域のスリット側の光量が補われ、光射出領域の輝度の均一性を向上させることができる。

このように構成した本願発明によれば、組み立てが簡単でありながらもスリットを所望の幅にすることができ、しかも部品点数を減らして製造コストの削減を図れる。

本実施形態の光照射装置の全体構成図。 本実施形態の光照射装置の筐体内の構成を示す断面図。 本実施形態の光照射装置の全体構成を示す斜視図。 本実施形態のスリット構造体の構成を示す斜視図。 本実施形態のスリット構造体の組み込み方を示す図。 その他の実施形態のスリット構造体の構成を示す斜視図。 その他の実施形態のスリット構造体の構成を示す斜視図。 その他の実施形態の光射出領域を説明するための図。

以下に本願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２及び図３に示すように、筐体１０と、筐体１０に収容された光源ユニット２０と、ワークＷに対向するように筐体１０に設けられた発光板３０とを備えたものである。

筐体１０は、一面に形成された開口１０ａがワークＷに対向するように配置されるものであり、開口１０ａに対向する底壁１１と、底壁１１の周囲に設けられた側壁１２とを有している。ここでの底壁１１は開口１０ａと平行であり、底壁１１の外面にはヒートシンクなどの放熱部材４０が設けられている。

光源ユニット２０は、図２に示すように、筐体１０の底壁１１に設けられた複数のＬＥＤ光源２１を有するものであり、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。

発光板３０は、ワークＷに対向する光射出領域たる発光面３１からワークＷに向けて光を射出するものであり、筐体１０の開口１０ａを塞ぐように設けられている。具体的に発光板３０は、例えば矩形平板状の透光性を有する拡散板又は導光板であり、ここでは筐体１０の底壁１１と平行に設けられている。

然して、本実施形態の光照射装置１００は、図１～図３に示すように、光射出領域を隔てるスリットＳが形成されたスリット構造体５０を具備してなり、ワークＷで反射した光がこのスリットＳを通過して撮像装置Ｃに向かうように構成されている。

スリット構造体５０は、所望の幅のスリットＳが予め形成されるとともに、そのスリット幅を調整不能に構成されたものである。言い換えれば、スリット構造体５０は、スリットＳの幅を調整するための機構を備えておらず、ここでは筐体１０とは別に予めユニット化されている。なお、スリット構造体５０は、筐体１０の内部空間を２つの空間に仕切っており、それぞれの空間に上述した光源ユニット２０や発光板３０が設けられている。

具体的にスリット構造体５０は、図４に示すように、互いに対向してスリットＳを形成する一対のスリット形成板５１と、一対のスリット形成板５１の同じ側の一端部５１ａを支持する第１支持板５２ａと、一対のスリット形成板５１の一端部５１ａとは反対側の他端部５１ｂを支持する第２支持板５２ｂとを有している。

一対のスリット形成板５１は、例えば長方形などの長尺状をなす平板であり、互いに対向する対向面５１１の間がスリットＳとして形成される。これら一対のスリット形成板５１は、光射出領域たる発光面３１側からその反対側に向かって離間距離が長くなるように傾いている。言い換えれば、一対のスリット形成板５１の対向面５１１の間隔、すなわちスリット幅は、ワークＷ側からその反対側（撮像装置Ｃ側）に向かって徐々に長くなるようにしてあり、スリット形状は、ワークＷ側からその反対側に向かって徐々に拡がるテーパ状としてある。

ここでのスリット形成板５１は反射板であり、各スリット形成板５１における対向面５１１の裏面は、ＬＥＤ光源２１からの光を反射させる反射面５１２である。これらの反射面５１２は、上述した対向面５１１と同様に傾いており、ＬＥＤ光源２１からの光を発光面３１側に反射させるように設けられている。

第１支持板５２ａは、一対のスリット形成板５１における長手方向の一端部５１ａが例えばネジや接着剤等により取り付けられて固定されるものである。つまり、一対のスリット形成板５１の一端部５１ａは、共通の部材である第１支持板５２ａに直接支持された状態で固定されており、一対のスリット形成板５１及び第１支持板５２ａは一体化されている。
具体的に第１支持板５２ａは、スリットＳの拡がり角度に沿った一対の側面５２１を有する例えば三角形状の平板である。これらの側面５２１は、スリット形成板５１の対向面５１１における一端部５１ａ側が当接する第１被当接面５２１として機能し、これらの面を当接させることで、所望の拡がり角度を有するスリットＳが形成される。

第２支持板５２ｂは、第１支持板５２ａと同様の構成を有している。すなわち、第２支持板５２ｂは、一対のスリット形成板５１における長手方向の他端部５１ｂが例えばネジや接着剤等により取り付けられて固定されるものである。つまり、一対のスリット形成板５１の他端部５１ｂは、共通の部材である第２支持板５２ｂに支持された状態で固定されており、一対のスリット形成板５１及び第２支持板５２ｂは一体化されている。
具体的に第２支持板５２ｂは、スリットＳの拡がり角度に沿った一対の側面５２２を有する例えば三角形状の平板である。これらの側面５２２は、スリット形成板５１の対向面５１１における他端部５１ｂ側が当接する第２被当接面５２２として機能し、これらの面を当接させることで、所望の拡がり角度を有するスリットＳが形成される。

このように、一対のスリット形成板５１の一端部５１ａを第１支持板５２ａに固定するとともに、一対のスリット形成板５１の他端部５１ｂを第２支持板５２ｂに固定することで、第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂに対して一対のスリット形成板５１が位置決めさるとともに、これらがユニット化されてなるスリット構造体５０が構成される。

このスリット構造体５０は、筐体１０に組み込まれることで、筐体１０とともに光照射装置１００を構成する。
より具体的に説明すると、図５に示すように、筐体１０の側壁１２のうちスリット構造体５０を長手方向両側から挟み込む一対の側壁１２の内面１２１には、第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂが嵌め込まれる位置決め溝１２ｘが形成されている。この位置決め溝１２ｘは、第１支持板５２ａや第２支持板５２ｂがガタ無く嵌め込まれるものであり、第１支持板５２ａや第２支持板５２ｂの平面視形状と対応する形状である。ここでの位置決め溝１２ｘは例えば頂点部分が光射出領域側を向く三角形状をなし、この位置決め溝１２ｘを形成する一対の側面がスリット構造体５０を位置決めする位置決め面１２２として機能する。ここでは、側壁１２において底壁１１が取り付けられる上面１２３と側壁１２の内面１２１とを切り欠いて三角形状をなす位置決め溝１２ｘを形成してあり、位置決め溝１２ｘの底辺部分から頂点部分に向かってスリット構造体５０をスライド挿入可能に構成してある。これにより、一方の位置決め溝１２ｘに第１支持板５２ａが嵌め込まれるとともに、他方の位置決め溝１２ｘに第２支持板５２ｂが嵌め込まれて、筐体１０に対してスリット構造体５０が位置決めされる。

また、これらの側壁１２の内面１２１には、発光板３０がスライド挿入可能なスライド溝１２ｙが形成されている。具体的にスライド溝１２ｙは、スリットＳの幅方向に沿って形成されており、側壁１２の一方の側面１２４から他方の側面１２４に亘って形成されている。ここでは、位置決め溝１２ｘの光射出領域側の端部、すなわち三角形状をなす位置決め溝１２ｘの頂点部分と、スライド溝１２ｙとが繋がっている。これにより、スリット構造体５０が位置決め溝１２ｘに嵌め込まれた状態において、発光板３０をスライド溝１２ｙにスライド挿入することで、発光板３０をスリット構造体５０に押し当てて位置決めできるように構成されている。

続いて、本実施形態の光照射装置１００に組み立て方について説明する。

まず、筐体１０の側壁１２に形成された位置決め溝１２ｘに第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂを嵌め込む。ここでは、三角形状をなす位置決め溝１２ｘの底辺部分から頂点部分に向かってスリット構造体５０をスライドさせることで、位置決め溝１２ｘに第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂが嵌め込まれて、側壁１２に対してスリット構造体５０が位置決めされる。

次に、一対の発光板３０をスライド溝１２ｙにスライド挿入してスリット構造体５０に対して押し当てる。これにより、一対の発光板３０が位置決めされ、ここでは平面状の光射出領域が形成される。

その後、光源ユニット２０や放熱部材４０が設けられた底壁１１を取り付けるとともに、残りの側壁１２を取り付けることで、光照射装置１００が組み立てられる。

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、一対のスリット形成板５１が第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂに対して位置決めされているので、スリットＳが予め形成されたスリット構造体５０を筐体１０に組み込むことで、スリット幅の調整等をすることなく、所望の幅のスリットＳが形成された光照射装置１００を簡単に組み立てることができる。
しかも、光源ユニット２０を収容する筐体１０を分割することなく、スリットＳを形成することができるので、従来であれば筐体１０を分割することで必要であった連結部材やネジ等を不要にすることができ、部品点数を減らして製造コストの削減を図れる。

また、筐体１０の側壁１２の内面１２１に第１支持板５２ａや第２支持板５２ｂを嵌め込む位置決め溝１２ｘが形成されているので、この位置決め溝１２ｘに第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂを嵌め込むだけで、スリット構造体５０を筐体１０に簡単に取り付けることができるうえ、スリット構造体５０を筐体１０に対して簡単に位置決めすることができる。

さらに、筐体１０の側壁１２の内面１２１に発光板３０をスライド挿入可能なスライド溝１２ｙが形成されているので、筐体１０に対する発光板３０の取り付けも簡単である。しかも、スライド溝１２ｙにスライド挿入した発光板３０をスリット構造体５０に押し当てることで、発光板３０を簡単に位置決めすることができる。

そのうえ、スリットＳをワークＷ側からその反対側（撮像装置Ｃ側）に向かって徐々に拡がるテーパ状にしてあるので、撮像装置Ｃの撮像方向をスリットＳの広がりに応じ変更してワークＷの所定領域を撮像することができる。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に正対させればワークＷ表面で反射した光の正反射成分を除去して撮像することができるし、撮像装置Ｃを傾ければ正反射成分を利用して撮像することができる。

加えて、スリット形成板５１における対向面５１１の裏面が、光源からの光を光射出領域に反射させる反射面５１２にしているので、光源からの光の一部を光射出領域のスリットＳ側に向かわせることができ、光射出領域のスリットＳ側の光量が補われ、光射出領域の輝度の均一性を向上させることができる。

なお、本願発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、一対のスリット形成板５１を支持する第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂを筐体１０の側壁１２に取り付けていたが、図６に示すように、筐体１０の側壁１２に一対のスリット形成板５１を直接取り付けても良い。この場合、互いに対向する側壁１２がスリット形成板５１を支持する第１支持板５２ａ及び第２支持板５２ｂである。
より具体的に説明すると、これらの側壁１２の内面１２１には、前記実施形態と同様、例えば頂点部分が光射出領域側を向く三角形状の溝が形成されており、この溝を形成する一対の側面１２２にスリット形成板５１が当接される。つまり、一方の側壁１２の溝を形成する側面１２２が、一対のスリット形成板５１それぞれの一端部５１ａが面接触する第１被当接面であり、他方の側壁１２の溝を形成する一対の側面１２２が、一対のスリット形成板５１それぞれの他端部５１ｂが面接触する第２被当接面である。
このような構成であれば、部品点数を前記実施形態よりも更に削減することができ、更なる低コスト化を図ることができる。

スリット構造体５０に形成されたスリットＳは、必ずしもテーパ状である必要はなく、例えば図７に示すように、ワーク側からその反対側に向かってスリット幅が一定となるように形成されたスリットＳであっても良い。この場合、筐体１０の側壁１２の内面に形成された位置決め溝１２ｘの幅もワーク側からその反対側に向かって一定であっても良い。
また、図示していないが、スリットＳは、スリットＳの延伸方向から視た断面が左右非対象な形状や、発光面３１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や、発光面３１側からその反対側に向かって段階的に広がる形状などであっても構わない。

光射出領域は平面である必要はなく、例えば図８に示すように、スリットＳからスリットＳの幅方向外側に向かって傾斜させても良い。

前記実施形態における一対のスリット形成板５１は別体であったが、例えば予め矩形状等のスリットＳが形成された平板を例えばスリットＳの幅方向中央で折り曲げることで、一対のスリット形成板５１を一体物として形成しても良い。

前記実施形態のスリット形成板５１は反射板を利用していたが、導光板をスリット形成板５１として用いても良い。この場合、光源ユニット２０を構成するＬＥＤ光源２１の一部から射出された光が、導光板内をスリットＳに沿って進むようにしても良い。

前記実施形態では発光板３０の発光面３１が光射出領域である場合について説明したが、光照射装置１００は、必ずしも発光板３０を備えている必要はなく、この場合の光射出領域は、筐体１０に形成された開口１０ａとなる。

その他、本願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
１０ ・・・筐体
１２ ・・・側壁
２０ ・・・光源ユニット
３０ ・・・発光板
３１ ・・・発光面
Ｓ ・・・スリット
５０ ・・・スリット構造体
５１ ・・・スリット形成板
５１ａ・・・一端部
５１ｂ・・・他端部
５１２・・・反射面
５２ａ・・・第１支持板
５２ｂ・・・第２支持板

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源からの光をワークに射出する発光面と、
   前記発光面を隔てるスリットが形成されたスリット構造体とを具備し、
   前記スリット構造体が、
   互いに対向して前記スリットを形成する一対のスリット形成板と、
   前記一対のスリット形成板の同じ側の一端部を支持する第１支持板と、
   前記一対のスリット形成板の前記一端部とは反対側の他端部を支持する第２支持板とを有し、
   前記一対のスリット形成板が、前記第１支持板及び前記第２支持板に対して位置決めされている、光照射装置。
2. 前記スリット構造体が、前記一対のスリット形成板の間隔を調整不能に構成されている、請求項１記載の光照射装置。
3. 前記第１支持板が、前記一対のスリット形成板それぞれの前記一端部が面接触する第１被当接面を有し、
   前記第２支持板が、前記一対のスリット形成板それぞれの前記他端部が面接触する第２被当接面を有している、請求項１又は２記載の光照射装置。
4. 前記光源を収容する筐体をさらに具備し、
   前記筐体において互いに対向する側壁の内面に、前記第１支持板及び前記第２支持板が嵌め込まれる位置決め溝が形成されている、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の光照射装置。
5. 前記光源を収容する筐体をさらに具備し、
   前記筐体において互いに対向する側壁の一方が、前記第１被当接面が形成された前記第１支持板であり、
   前記筐体において互いに対向する側壁の他方が、前記第２被当接面が形成された前記第２支持板である、請求項３記載の光照射装置。
6. 前記互いに対向する側壁それぞれの内面に、前記発光面を有する発光板がスライド挿入可能なスライド溝が形成されている、請求項４又は５記載の光照射装置。
7. 前記一対のスリット形成板が、前記発光面からその反対側に向かって離間距離が長くなるように傾いている、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. 前記一対のスリット形成板における対向面の裏面が、前記光源からの光を前記発光面に反射させる反射面である、請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の光照射装置。

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