JP7212219B2

JP7212219B2 - 線状照明装置

Info

Publication number: JP7212219B2
Application number: JP2019000430A
Authority: JP
Inventors: 和幸森
Original assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Current assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2023-01-25
Anticipated expiration: 2039-01-07
Also published as: JP2020109721A

Description

本発明は、例えば画像処理検査等において被検査物を照明するために用いられる線状照明装置に関する。

従来より、ＣＣＤカメラ等による撮像を利用した品質検査が行われており、フィルムやシート状の被検査物を検査する場合はラインセンサカメラを用いる場合が多い。そのため被検査物の表面（照射面）を線状に照らす線状照明装置が利用される。例えば、被検査物がシート状物の場合、被検査物を所定方向に搬送させながら被検査物の表面を線状に照明する。特許文献１に開示の線状照明装置は、光源からの光を集光レンズにより帯状に収束させて照射面（被検査物の表面）に照射させるように構成されている。

特開２０１２－２３８４３６

しかしながら、レンズ等の光学部品はコストが高く、線状照明装置全体のコストが高くなるという問題があった。また、線状照明装置が数メートルもの長さを有する場合には複数個のレンズを長さ方向に連結して用いることになり、レンズの繋ぎ目において均一な照明が難しくなるという問題が発生していた。

本発明は、レンズ等の光学部品を使用しない線状照明装置の提供を目的とする。

本発明にかかる線状照明装置は、基台と、前記基台に搭載された光源ユニットと、前記光源ユニットを覆う遮蔽部材と、を備え、前記光源ユニットは、基板と、前記基板上に第１方向に沿って配列された複数個の光源と、を有し、前記遮蔽部材は、前記基台に装着された基端部と、スリットが設けられた先端部と、前記基端部と前記先端部とを接続する中間部と、を有し、前記第１方向に垂直な第２方向において、前記スリットの幅寸法は前記基端部及び前記中間部の幅寸法よりも小さく、前記スリットは前記第１方向に沿って延びると共に、前記複数個の光源の光軸上に位置し、前記光源から発せられた光の一部は前記スリットを介して外部に照射され、残部は前記遮蔽部材により遮蔽されることを特徴とする。

また、前記第２方向における前記スリットの幅寸法は１．５ｍｍ～３ｍｍであって、前記光源から前記スリットまでの距離は３０ｍｍ～４０ｍｍであることを特徴とする。

また、前記光源の光軸に沿う第３方向におけるスリットの長さ寸法は３ｍｍ～１０ｍｍであることを特徴とする。

また、前記中間部は、前記第２方向における幅寸法が前記先端部に向かうに従い漸減するテーパ形状を有することを特徴とする。

本発明の線状照明装置によれば、光源から発せられた光の一部はスリットを介して外部に照射され、残部は遮蔽部材により遮蔽されるので、レンズ等の高価な光学素子をもちいなくても照射面上に光を線状に照射させることができる。

本発明の実施形態に係る線状照明装置の正面図。図１のＩＩ－ＩＩ線端面図。図１に示す線状照明装置の使用例を示す概略図。実施例と比較例のパラメータを示すテーブル。ワークディスタンスを５０ｍｍとした場合の実施例と比較例の照度を示す図。ワークディスタンスを１００ｍｍとした場合の実施例と比較例の照度を示す図。本発明の変形例を示す図。本発明の他の変形例を示す図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る線状照明装置について説明する。図１及び図２を参照して、本実施形態に係る線状照明装置１は、長手方向Ｄ１（第１方向）に延びる基台２と、光源ユニット３と、拡散板４と、遮蔽部材５と、を備える。基台２の短手方向Ｄ２（第２方向）両側には長手方向Ｄ１に延びる複数枚の放熱フィン２１が設けられ、また基台２の上面（高さ方向Ｄ３（第３方向）における先端側表面）２２の短手方向Ｄ２両端からは一対の支持壁２３が上方（先端側）に起立している。

光源ユニット３は、長手方向Ｄ１に延びて基台２の上面２２に装着される長尺状の基板３１と、基板３１上に長手方向Ｄ１に配列された複数個の光源３２（図２には１個のみ示す）と、を有し、光源３２としては例えばＬＥＤが用いられる。拡散板４は高さ方向Ｄ３に光源ユニット３と間隔を空けて対向するように一対の支持壁２３により支持されている。

遮蔽部材５は、基台２に取り付けられて光源ユニット３及び拡散板４を覆うものであって、短手方向Ｄ２に相互に対向する一対の側壁５１を有し、全体として縦断面逆向き漏斗形状に構成されている。より具体的に、遮蔽部材５は、基台２の一対の支持壁２３の外面に装着された基端部５Ａと、スリットＳ１が設けられた先端部５Ｃと、基端部５Ａと先端部５Ｃとを接続する中間部５Ｂと、を有する。短手方向Ｄ２において、スリットＳ１の幅寸法Ｗ１は基端部５Ａや中間部５Ｂの幅寸法よりも小さく、また中間部５Ｂは先端に向かうに従い幅寸法が漸減する縦断面テーパ状とされている。スリットＳ１は光源３２の光軸Ｃ１上に位置し、長手方向Ｄ１に沿って延びている。遮蔽部材５（側壁５１の内面）の反射率は１０％以下であり、黒色材料からなるのが好ましい。

かかる構成において、各光源３２から発せられた光は拡散板４により長手方向Ｄ１に拡散され、このように拡散された光のうち、一部の光はスリットＳ１を介して照射面（図３に示す被検査物Ｗの表面Ｗｓ）に照射され、残りの光は遮蔽部材５の内面により遮蔽される。換言すると、拡散板４により拡散された光のうち、短手方向Ｄ２において光軸Ｃ１に対する傾斜角度が比較的小さい光のみがスリットＳ１を介して外部に照射され、残りの光は遮蔽部材５により遮蔽される。

このように、遮蔽部材５によって不要な光を遮蔽して一部の光のみをスリットＳ１を介して照射させることで、照射面に照射される光の長手方向Ｄ１への広がりは許容しつつ短手方向Ｄ２における光の広がりを制限して、照射面を線状に均一に照明することができる。

このように、本実施形態によれば、レンズ等の高価な光学部品を用いる必要がないので、線状照明装置１の製造コストを低減できる。また、遮蔽部材５の中間部５Ｂを先端に向かうに従い幅寸法が漸減するテーパ状にしたため、例えば図３に示す様にして線状照明装置１を用いた場合に、被検査物ＷやカメラＭと干渉することなく線状照明装置１を被検査物Ｗの表面Ｗｓ（照射面）に近づけることができる。

即ち、線状照明装置１により被検査物Ｗの表面Ｗｓ上に線状に光が照射され、表面Ｗｓからの反射光がカメラＭで撮像される。このとき、被検査物ＷとスリットＳ１との距離を近づけるほど被検査物Ｗの表面Ｗｓに照射される光量が増して表面Ｗｓを明るく照らせるため、線状照明装置１と被検査物Ｗとの距離は可及的に小さく設定するのが好ましい。この点、上述のように遮蔽部材５の中間部５Ｂをテーパ状にしたため、図３に示す様に線状照明装置１を、その短手方向Ｄ２及び高さ方向Ｄ３が被検査物Ｗの表面Ｗｓに対して傾斜するように斜めに配置することで、線状照明装置１と被検査物Ｗとの距離を小さく設定しても、線状照明装置１は被検査物ＷやカメラＭと干渉しない。

ここで、図２を参照して、高さ方向Ｄ３（光軸Ｃ１方向）における光源３２からスリットＳ１までの距離Ｌ１は３０ｍｍ～４０ｍｍとするのが好ましく、高さ方向Ｄ３におけるスリット２の長さ寸法Ｌ２は３ｍｍ～１０ｍｍとするのが好ましい。距離Ｌ１が長すぎても短すぎても、また寸法Ｌ２が大き過ぎても、照射面（被検査物Ｗの表面Ｗｓ）に照射される光量は大きく低下してしまう。また、寸法Ｌ２が小さすぎると照射面に照射される光の幅（所定方向Ｄ４における幅）が広がってしまい、光を所望するような線状に照射することができなくなる。更に、光源３２から拡散板４までの距離Ｌ３は５ｍｍ～１０ｍｍとするのが好ましい。

また、短手方向Ｄ２におけるスリットＳ１の幅寸法Ｗ１は１．５ｍｍ～３ｍｍとするのが好ましい。スリットＳ１の幅寸法Ｗ１が小さすぎると照射面を十分な光量で照明できず、幅寸法Ｗ１が大きすぎると照射面に照射される光の幅が広がり過ぎてしまうためである。

このように、本実施形態によれば、高価なレンズ等を用いる必要がないので線状照明装置１の製造コストを抑えることができる。また線状照明装置１の長手方向Ｄ１における寸法が長くなってもレンズの継ぎ目等が発生せず、照射面を長手方向Ｄ１において均一に照明できる。
［実施例と比較例］

本実施形態の実施例と比較例１～４に係る線状照明装置を用いて照射面に光を照射した場合の照度を測定した。実施例及び各比較例における寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｗ１は図４のテーブルに示す通りであり、ワーキングディスタンス（光軸Ｃ１方向おけるスリットＳ１から照射面までの距離）を５０ｍｍとした場合の測定結果を図５に、ワーキングディスタンスを１００ｍｍとした場合の測定結果を図６に示す。図５及び図６に示すグラフにおいて、縦軸は照度を、横軸は短手方向Ｄ２における光軸Ｃ１からの距離を示す。なお、遮蔽部材５の基端部５Ａの内寸Ｗ２（図２参照）は何れも３５ｍｍとし、何れの場合も線状照明装置を照射面に対して垂直に（光軸Ｃ１が照射面に対して垂直となるように）設置した。

図５及び図６から理解される通り、実施例の線状照明装置を用いた場合には、狭い範囲を線状に高い照度で照らすことができた。

以上、本発明の実施形態に係る線状照明装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

例えば、上記実施形態においては、中間部５Ｂをテーパ状としたが、必ずしもテーパ状とする必要はなく、例えば図７に示す線状照明装置１０１のように、遮蔽部材５が有する一対の側壁１５１をクランク状とし、短手方向Ｄ２における中間部１０５Ｂの内寸を基端部５Ａの内寸Ｗ２と同一としてもよい。

また、上記実施形態においては、遮蔽部材５を光軸Ｃ１を中心に対称形状としたが必ずしも対称とする必要はなく、例えば図８に示す線状照明装置２０１のように、光軸Ｃ１を中心に非対称とすることもできる。ただしこの場合においてもスリットＳ１は光源３２の光軸Ｃ１上に位置させるのが好ましい。

１，１０１，２０１線状照明装置
２基台
３光源ユニット
４拡散板
５遮蔽部材
５Ａ基端部
５Ｂ中間部
５Ｃ先端部
３２光源
Ｃ１光軸
Ｓ１スリット

Claims

基台と、
前記基台に搭載された光源ユニットと、
前記光源ユニットを覆う遮蔽部材と、
拡散板と、を備え、
前記光源ユニットは、基板と、前記基板上に第１方向に沿って配列された複数個のＬＥＤと、を有し、
前記遮蔽部材は、前記基台に装着された基端部と、スリットが設けられた先端部と、前記基端部と前記先端部とを接続する中間部と、を有し、
前記拡散板は前記ＬＥＤと間隔を空けて対向配置され、
前記第１方向に垂直な第２方向において、前記スリットの幅寸法は前記基端部及び前記中間部の幅寸法よりも小さく、
前記スリットは前記第１方向に沿って延びると共に、前記複数個のＬＥＤの光軸上に位置し、
前記ＬＥＤから発せられた光は前記拡散板により前記第１方向に拡散され、このように拡散された光の一部は前記スリットから外部に照射されて照射面を線状に照明し、残部は前記遮蔽部材により遮蔽されることを特徴とする線状照明装置。
前記遮蔽部材の反射率は１０％以下である請求項１に記載の線状照明装置。
前記中間部は、前記第２方向における幅寸法が前記先端部に向かうに従い漸減するテーパ形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の線状照明装置。
前記遮蔽部材の形状は、前記ＬＥＤの光軸を中心に非対称である請求項３に記載の線状照明装置。