JPWO2013099981A1

JPWO2013099981A1 - ライン光照射装置

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Publication number: JPWO2013099981A1
Application number: JP2013511454A
Authority: JP
Inventors: 板垣　忠司; 忠司板垣; 裕山上; 顕治櫻井; 雄一鹿野
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2015-05-11
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP6078826B2; WO2013099981A1

Abstract

本発明は、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させるものであり、複数のＬＥＤ２１が直線状に配列されたＬＥＤ配列基板２と、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿って形成された第１のスリット３Ｓを有する第１のスリット部材３と、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに直交する方向Ｑに沿って延びる複数のシリンドリカルレンズ４１を前記複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに並べて構成されるレンチキュラーレンズ４と、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿って形成された第２のスリット５Ｓを有する第２のスリット部材５と、これらを収容してライン光を一端から射出する筐体７とを備える。

Description

本発明は、被計測物の三次元形状などの表面形状を検査するために当該被計測物にライン光を照射するライン光照射装置に関するものである。

従来の三次元形状計測装置は、特許文献１に示すように、レーザ光をシリンドリカルレンズを用いてライン状のスリット光を生成し、当該スリット光を被計測物に照射している。そして、この三次元形状計測装置は、当該スリット光が照射された部分に生じる輝線を前記スリット光の照射方向とは異なる方向から撮像手段で撮像して画像処理を行うことにより、前記被計測物の三次元形状を計測している。

しかしながら、レーザ光から生成したスリット光を被計測物に照射すると、当該スリット光が照射された部分に生じる輝線にレーザ光のコヒーレンス性からスペックルパターンが形成されてしまい、この輝線を撮像して得られる画像にはスペックルノイズが含まれてしまう。このため、被計測物の三次元形状の計測精度を向上させるためには、スペックルノイズを除去する専用の画像処理を行う必要があり、処理速度の低下を招いている。

特開２００１−３２４３１３号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させることを可能にすることをその主たる所期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、被計測物の表面形状を検査するために当該被計測物にライン光を照射するライン光照射装置であって、光源として複数のＬＥＤを備えるとともに、前記複数のＬＥＤ側から順に配置される第１のスリット部材、光拡散部材及び第２のスリット部材を有し、これら複数のＬＥＤ、第１のスリット部材、光拡散部材及び第２のスリット部材を収容する筐体を備えており、前記複数のＬＥＤが、ＬＥＤ搭載基板上に直線状に配列されており、前記第１のスリット部材が、前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って形成された第１のスリットを有しており、前記光拡散部材が、前記複数のＬＥＤの配列方向に直交する方向に沿って延びる複数の凸レンズ部を有しており、前記第２のスリット部材が、前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って形成された第２のスリットを有しており、前記筐体が、概略直方体に形成され、前記第２のスリット部材を通過したライン光を一端から射出するものであることを特徴とする。

このようなものであれば、ＬＥＤから射出されたインコヒーレントな光を用いてライン光を生成していることから、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することができるので、計測精度を向上させることができる。また、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として被計測物の表面形状の検査の処理速度を向上させることができる。さらに、ＬＥＤ搭載基板の光射出側に第１のスリット部材を設けているので、複数のＬＥＤの取り付け精度などによる位置のばらつきに関わらず光拡散部材等との関係でスリット光源とすることができる。その上、第１のスリット部材の光透過側に、複数のＬＥＤの配列方向に直交する方向に沿って延びる複数の凸レンズ部を有する光拡散部材を設けているので、第１のスリットを通過した光における複数のＬＥＤの配列方向における光強度分布を均一化することができる。また、光拡散部材の光透過側に第２のスリット部材を設けているので、光拡散部材として複数のＬＥＤの配列方向に直交する方向に光が広がってしまう（漏れてしまう）安価な光拡散部材を用いたとしても、第２のスリット部材でライン光の線幅を規定しているので、ライン光のエッジを明瞭にすることができる。

ライン光照射装置と被計測物との距離が短い場合には、第２のスリット部材を通過したライン光は平行度が保たれて被計測物に照射されることから計測精度上の問題は生じない。一方で、ライン光照射装置と被計測物との距離が長くなると、第２のスリット部材を通過したライン光は徐々に広がってしまい平行度が劣化してライン光が暗くなってしまう。このため、前記複数のＬＥＤ側から順に配置される第１のスリット部材、光拡散部材、第２のスリット部材に加えてさらに平行化レンズを有し、前記平行化レンズが、前記第２のスリットを通過した光を平行化するものであることが望ましい。これにより、ライン光照射装置との距離が長い被計測物に対しても平行度が保たれて明るいライン光を照射することができる。また、光拡散部材及び平行化レンズの間に第２のスリット部材が配置される構成となることから、平行化レンズに入射する不必要な光を排除することができる。

なお、光拡散部材を第２のスリット部材及び平行化レンズの間に配置することが考えられるが、この場合には、第２のスリット及び平行化レンズの距離が大きくなってしまい、筐体内面に反射して生じる不必要な光が平行化レンズに入射してしまう恐れがある。また、平行化レンズは端に行くほど収差が大きくなるため第２のスリット部材を平行化レンズに可及的に近づける必要がある。これらのことから、光拡散部材を第２のスリット部材及び平行化レンズの間に設けない構成としている。その他、光拡散部材を平行化レンズの光透過側に設けることも考えられるが、この場合には、平行化レンズにより平行化された光が光拡散部材を通過することで、その平行度が劣化してしまう恐れがある。以上から、前記光拡散部材、前記第２のスリット部材及び前記平行化レンズを光路上流側からこの順に配置することが好ましい。

ＬＥＤ搭載基板には複数のＬＥＤが間欠的に配置されることから、当該複数のＬＥＤから射出された光における複数のＬＥＤの配列方向の光強度分布は基板に近づくほどバラつきが大きくなる。このようなバラつきが大きい状態で光拡散部材を透過させたとしても光強度分布を均一化させる効果が薄い。このため、前記光拡散部材及び前記第２のスリット部材が前記筐体の一端側に配置される一方、前記ＬＥＤ搭載基板及び前記第１のスリット部材が前記筐体の一端側の対向側に配置されていることが望ましい。これならば、複数のＬＥＤから射出された光における複数のＬＥＤの配列方向の光強度分布のバラつきが小さくなった位置に光拡散部材を配置することになり、複数のＬＥＤの配列方向の光強度分布をより一層均一化することができる。

第１のスリット部材、第２のスリット部材又は光拡散部材を筐体に設けたスライド溝等にスライド固定するものにおいては、スライド溝の遊びによりそれら部材がガタついてしまい、ＬＥＤに対する相対位置或いはそれら部材間同士の相対位置が変化してしまう。このような構成のライン光照射装置から射出されるライン光を用いて計測すると、第１のスリット部材、第２のスリット部材又は光拡散部材のガタつきによって計測誤差となってしまう。この問題を解決するためには、前記第１のスリット部材、前記第２のスリット部材又は前記光拡散部材を前記筐体に固定するための固定部材を有し、前記固定部材が、前記筐体の左右内面と上下内面の一方とに接触して固定される概略コの字形状をなすものであり、前記固定部材の前面又は後面に前記第１のスリット部材、前記第２のスリット部材又は前記光拡散部材が固定されることが望ましい。

第１のスリット部材の第１のスリットを通過した光は、第２のスリット部材に向けて広がりながら進むことになる。このため、第２のスリット部材の第２のスリットを通過する光量が減少してしまう。この問題を解決するためには、前記第１のスリット部材及び前記第２のスリット部材の間に、前記第１のスリット部材を通過した光を前記第２のスリットに向けて集光する集光レンズが設けられていることが望ましい。これならば、前記第１のスリット部材の第１のスリットを通過し拡散する光を集光して前記第２のスリットに向かわせ、前記第１のスリットを通過した光における前記第２のスリットに入射する光の割合を増大させることができる。したがって、前記第２のスリット部材の入射側において損失する光の割合を低減させ、前記第２のスリットを通過する光量が増大するので、より明るいライン光を被計測物に照射することができる。

前記複数のＬＥＤ及び前記第１のスリット部材の間に、前記複数のＬＥＤから射出された光を前記第１のスリットに向けて集光する集光レンズが設けられていることが望ましい。これならば、前記複数のＬＥＤから射出された光を集光して前記第１のスリットに向かわせ、前記複数のＬＥＤから射出された光における前記第１のスリットに入射する光の割合を増大させることができる。したがって、前記第１のスリット部材の入射側において損失する光の割合を低減させ、前記第１のスリットを通過する光量が増大するので、より明るいライン光を被計測物に照射することができる。

複数のＬＥＤから射出された光を可及的に有効に活用するためには、前記筐体の内面において前記複数のＬＥＤの配列方向に対向する左右内面に反射加工が施されている。これならば、複数のＬＥＤの配列方向に沿って広がる光を有効活用することができる。

複数のＬＥＤから射出された光が筐体の内面により反射して不要な光となることを防止するためには、前記筐体の内面において前記複数のＬＥＤの配列方向と直交する上下内面に無反射加工が施されていることが望ましい。これならば、複数のＬＥＤの配列方向に直交する上下方向に広がる光が不要な光となることを防止することができる。また、前記筐体の内面全体に無反射加工が施されているものであっても良い。

このように構成した本発明によれば、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させることができる。

本発明の一実施形態におけるライン光照射装置の内部構造を示す横断面図。同実施形態における上カバーを外した状態のライン光照射装置を示す平面図。同実施形態のライン照射装置の前面側から見た正面図。同実施形態の第１のスリット部材及び固定部材を示す正面図。同実施形態の第１のスリット（第２のスリット）を示す拡大断面図。同実施形態の固定部材の斜視図。同実施形態の光拡散部材及び固定部材を示す正面図及び光拡散部材の部分拡大断面図。同実施形態の第２のスリット部材及び固定部材を示す正面図。光拡散部材の変形例を示す正面図。光拡散部材の変形例を示す部分拡大断面図。変形実施形態のライン光照射装置を示す模式図。変形実施形態のライン光照射装置の内部構造を示す横断面図。変形実施形態のライン光照射装置の内部構造を示す横断面図。

１００・・・ライン光照射装置
２・・・ＬＥＤ配列基板
２１・・・ＬＥＤ
Ｐ・・・複数のＬＥＤ２１の配列方向
Ｑ・・・配列方向に直交する方向
３・・・第１のスリット部材
３Ｓ・・・第１のスリット
４・・・光拡散部材（レンチキュラーレンズ）
４１・・・凸レンズ部
５・・・第２のスリット部材
５Ｓ・・・第２のスリット
６・・・平行化レンズ
７・・・筐体
８・・・ヒートシンク
９１・・・固定部材
９２・・・固定部材
９３・・・固定部材

以下に本発明に係るライン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。

本実施形態に係るライン光照射装置１００は、被計測物にスリット光（以下、ライン光Ｌ）を照射して当該ライン光Ｌが照射された部分に生じる輝線を前記ライン光の照射方向とは異なる方向から撮像手段で撮像して画像処理を行うことにより、前記被計測物の表面形状を計測する表面形状計測装置に用いられるものである。なお、表面形状としては、被計測物の全体又は一部の三次元形状の他、被計測物の表面上に存在する傷、異物又は凹部等を含む概念である。

具体的にこのものは、図１〜図３に示すように、複数のＬＥＤ２１と、当該複数のＬＥＤが直線状に配列されたＬＥＤ配列基板２と、第１のスリット３Ｓを有する第１のスリット部材３と、光拡散部材４と、第２のスリット５Ｓを有する第２のスリット部材５と、この第２のスリット５Ｓを通過した光を平行化する平行化レンズ６と、ＬＥＤ配列基板２、第１のスリット部材３、光拡散部材４、第２のスリット部材５及び平行化レンズ６を収容し、平行化レンズ６を透過したライン光Ｌを一端（前面）から射出する筐体７とを備えている。

ＬＥＤ配列基板２は、平面視において概略矩形状をなすものであり、プリント配線基板であるＬＥＤ搭載基板の表面に、複数のＬＥＤ２１を、光軸を一定方向に揃えて略直線状に１列に機械実装したものである。ＬＥＤ２１は、連続して２００ｍＡ以上の電流を流すことが可能ないわゆるパワーＬＥＤと称されるもので、この実施形態では表面実装型のものである。かかるＬＥＤ２１は、例えば、ＬＥＤ素子が所定の間隔で略直線１列に並ぶように配置される。

このＬＥＤ配列基板２は、筐体７の一端側の対向側である他端側（後面側）に配置されており、ＬＥＤ配列基板２の裏面には、複数の放熱フィンＦを有するヒートシンク８が設けられている。複数の放熱フィンＦは、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿って形成されている。

第１のスリット部材３は、ＬＥＤ配列基板２の光射出側に設けられており、図４に示すように、平面視において概略矩形状をなすものであり、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿って形成された第１のスリット３Ｓを有する。この第１のスリット３Ｓは、図５に示すように、ＬＥＤ配列基板２に配列された複数のＬＥＤ２１の光軸Ｃが第１のスリット３Ｓのスリット幅Ｗ１の中心を通るように設けられている。第１のスリット３Ｓの前記複数のＬＥＤの配列方向Ｐに沿った長手方向寸法は、複数のＬＥＤ２１が配列された幅（左右両端のＬＥＤ２１間の距離）よりも長い。また、第１のスリット３Ｓのスリット幅は、例えば０．２ｍｍである。

また、第１のスリット３Ｓを形成する開口端部は、図５に示すように、光入射側が傾斜面となるように切り欠かれている。つまり、第１のスリット３Ｓのスリット幅は、光入射側（入口側）が広く、光通過側（出口側）に行くに従ってして徐々に狭くなり、出口部分が平面により形成されており、第１のスリット３Ｓを通過した光の幅を規定する。これにより光の回折及びロスを軽減できるので、第１のスリット３Ｓを通過した光を精度の良い一定幅（例えば０．２ｍｍ）とすることができる。

この第１のスリット部材３は、図４及び図６に示すように、筐体７の下内面、左右内面に接触して固定される固定部材９１の前面又は後面に固定される。この固定部材９１は、正面視において概略コの字形状をなすものである。本実施形態では、第１のスリット部材３は、固定部材９１の後面（つまりＬＥＤ配列基板２側）に第１のスリット部材３の四隅がそれぞれねじ固定される。また、固定部材９１は筐体７の左右側壁及び／又は下壁にねじ固定される。

光拡散部材４は、第１のスリット部材３の光通過側に設けられており、図７に示すように、平面視において概略矩形状をなすものであり、第１のスリット３Ｓを通過した光における複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿った光強度分布を均一するレンチキュラーレンズである。この光拡散部材４は、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐ（第１のスリット３Ｓの長手方向）に直交する上下方向Ｑに沿って延びる複数の凸レンズ部４１を複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに並べて構成されるシート状のものである。凸レンズ部４１は光射出面４１ａが半円状であり（図７の部分拡大断面図参照）、各凸レンズ部４１は光拡散部材４の上下に亘って形成されており、シリンドリカルレンズとしての機能を発揮する。なお、この光拡散部材４の平面視形状は、前記第１のスリット部材３の平面視形状と同一形状である。

この光拡散部材４は、図７に示すように、筐体７の下内面、左右内面に接触して固定される固定部材９２の前面又は後面に固定される。この固定部材９２は、正面視において概略コの字形状をなすものである。本実施形態では、光拡散部材４は、固定部材９２の前面（つまりＬＥＤ配列基板２とは反対側）に光拡散部材４の四隅がそれぞれねじ固定される。これにより、光拡散部材４をＬＥＤ配列基板２から可及的に離すように構成している。なお、固定部材９２は、前記固定部材９１と略同一形状である。また、固定部材９２は筐体７の左右側壁及び／又は下壁にねじ固定される。

第２のスリット部材５は、光拡散部材４の光透過側に設けられており、図８に示すように、平面視において概略矩形状をなすものであり、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿って形成された第２のスリット５Ｓを有する。この第２のスリット５Ｓは、前記ＬＥＤ配列基板２に配列された複数のＬＥＤ２１の光軸Ｃが第２のスリット５Ｓのスリット幅Ｗ２の中心を通るように構成されている。第２のスリット５Ｓの前記複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに沿った長手方向寸法は、前記第１のスリット３Ｓと同様に、複数のＬＥＤ２１が配列された幅（左右両端のＬＥＤ２１間の距離）よりも長い。また、第２のスリット５Ｓのスリット幅は、ライン光Ｌの短手方向寸法を規定するものであり、例えば２ｍｍである。第２のスリット５Ｓを形成する開口端部も、図５に示すように、前記第１のスリッ３Ｓと同様に、光入射側が傾斜面となるように切り欠かれている。なお、第２のスリット部材５の平面視形状は、前記第１のスリット部材３の平面視形状と略同一形状である。また、固定部材９３は筐体７の左右側壁及び／又は下壁にねじ固定される。

この第２のスリット部材５は、図８に示すように、筐体７の下内面、左右内面に接触して固定される固定部材９３の前面又は後面に固定される。この固定部材９３は、正面視において概略コの字形状をなすものである。本実施形態では、第２のスリット部材５は、固定部材９３の後面（つまりＬＥＤ配列基板２側）に第２のスリット部材５の四隅がそれぞれねじ固定される。これにより、第２のスリット部材５を平行化レンズ６に可及的に近づけるように構成している。なお、固定部材９３は、前記固定部材９２と同様に、前記固定部材９１と略同一形状である。

平行化レンズ６は、図１に示すように、第２のスリット部材５の光通過側に設けられており、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに等断面形状をなすシリンドリカル凸レンズ６１及び複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに等断面形状をなすシリンドリカル凹レンズ６２からなる。この平行化レンズ６は、第２のスリット５Ｓを通過した光を、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに直交する上下方向Ｑに亘って平行化する。つまり、平行化レンズ６から射出される光は帯状の光となる。なお、平行化レンズ６は、レンズ固定部材を介して筐体７にねじ固定される。

筐体７は、図３に示すように、正面視において横長の概略直方体形状をなすものであり、具体的には、第１のスリット部材３、光拡散部材４及び第２のスリット部材５の平面視形状と略相似形の横断面形状を有するものである。この筐体７において、その一端側（前面側）に光拡散部材４、第２のスリット部材５及び平行化レンズ６がこの順に隣接して近接配置され、一端側の対向側である他端側（後面側）にＬＥＤ配列基板２及び第１のスリット部材３が隣接して近接配置される。ここで、ＬＥＤ配列基板２及び第１のスリット部材３が近接配置することにより、ＬＥＤ配列基板２上でのＬＥＤの位置のばらつきによりライン光が歪むことを防止している。第２のスリット部材５及び平行化レンズ６を近接配置することにより、平行化レンズ６に入射する光を好適に制限するとともに、筐体内面に反射して生じる不必要な光が平行化レンズ６に入射してしまうことを防止している。平行化レンズ６は端に行くほど収差が大きくなるため第２のスリット部材５を平行化レンズ６に可及的に近づける構成としている。また、筐体７の一端（前面）には、透明なカバーガラス（カバー部材）１０が設けられており、筐体７内に粉塵が侵入することを防止している。このカバーガラス１０がライン光Ｌを射出する光射出面となる。

このように構成した本実施形態に係るライン光照射装置１００によれば、ＬＥＤ２１から射出されたインコヒーレントな光を用いてライン光Ｌを生成していることから、スペックルノイズが生じないライン光Ｌを被計測物に照射することができるので、計測精度を向上させることができる。また、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として被計測物の表面形状の検査の処理速度を向上させることができる。さらに、ＬＥＤ配列基板２の光射出側に第１のスリット部材３を設けているので、光拡散部材４等との関係でスリット光源とすることができる。その上、第１のスリット部材３の光透過側に光拡散部材４を設けているので、第１のスリット３Ｓを通過した光における複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐにおける光強度分布を均一化することができる。加えて、光拡散部材４及び平行化レンズ６の間に第２のスリット部材５を設けているので、平行化レンズ６に入射する不要な光を排除することができる。

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、筐体７の内面において複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに対向する左右内面に反射加工が施し、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐと直交する上下内面に無反射加工を施しても良い。これならば、不要な光を可及的に低減しつつも、複数のＬＥＤから射出される光を可及的に用いることができる。また、筐体７の内面全体に無反射加工を施しても良い。

光拡散部材４としては、レンチキュラーレンズの他に、図９に示すように、複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに直交する上下方向Ｑに沿って延びる複数の凸レンズ部４１を有するレンズ拡散板を用いても良い。このレンズ拡散板は、第１のスリット３Ｓを通過した光における複数のＬＥＤ２１の配列方向Ｐに拡散して配列方向Ｐに沿った光強度分布を均一するものである。複数の凸レンズ４１は、図９に示すように、千鳥模様状に配置したものに限られず、その他、例えば格子模様状（マトリックス状）又はランダムに配置したものであっても良い。

また、光拡散部材４の凸レンズ部４１としては、光射出面４１ａの形状が半円状であるものに限られず、図１０（Ａ）に示すように、隣接する凸レンズ部４１の光射出面と連続した波形状をなすものであっても良いし、図１０（Ｂ）に示すように、三角形状等の山形をなすものであっても良い。

さらに、複数のＬＥＤとしては、同一波長域のものを用いる他、図１１に示すように、赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ及び青色（Ｂ）ＬＥＤ等の波長域の異なるＬＥＤを交互に直線状に配列し、点灯させるＬＥＤを被計測物の種類等に応じて切り替え可能に構成しても良い。例えば、図１１に示すように、赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ及び青色（Ｂ）ＬＥＤを交互に配列した場合に、赤色（Ｒ）ＬＥＤを点灯させる場合と、緑色（Ｇ）ＬＥＤを点灯させる場合と、青色（Ｂ）ＬＥＤを点灯させる場合とを被計測物の種類等に応じて切り替えるように構成しても良い。従来のレーザ光源を用いた場合には、ＲＧＢ毎にスリットを用意する必要があり装置が大型化してしまう問題があったが、これならば、共通のスリット（第１のスリット）を用いることができるので、装置を小型化することが可能となる。

加えて、ライン光照射装置１００が、図１２に示すように、第１のスリット部材３及び第２のスリット部材５の間に集光レンズ１１を有する構成でも良い。
この集光レンズ１１は、第１のスリット３Ｓに沿って設けられており、シリンドリカルレンズである。この集光レンズ１１により、第１のスリット３Ｓを通過し、上下方向Ｑに広がる光を第２のスリット５Ｓに向かうように上下方向Ｑに集光して、第１のスリット３Ｓを通過した光における第２のスリット５Ｓに入射する光の割合を増大させる。これにより、第１のスリット部材３及び第２のスリット部材５の間で生じる光の損失を低減して、第２のスリット５Ｓに入射する光を増大させることができ、より明るいライン光Ｌを被計測物に照射することができる。
また、ライン光Ｌの光量低下を防止するとともに、ライン光Ｌのエッジを明瞭にするためには、集光レンズ１１を第１のスリット部材３にできるだけ近づけて配置していることが好ましい。例えば、集光レンズ１１を第１のスリット部材３から０〜５ｍｍ程度の位置に配置することが考えられる。

さらに加えて、ライン光照射装置１００が、図１３に示すように、複数のＬＥＤ２１及び第１のスリット部材３の間に集光レンズ１２を有する構成でも良い。
この集光レンズ１２は、複数のＬＥＤ２１に沿ってそれらを覆うように設けられたシリンドリカルレンズである。この集光レンズ１２は、複数のＬＥＤ２１を収容する凹部を備えたシリコーン製のものとすることが考えられる。この集光レンズ１２により、複数のＬＥＤ２１から射出されて上下方向Ｑに広がる光を第１のスリット３Ｓに向かうように上下方向Ｑに集光して、複数のＬＥＤ２１から射出された光における第１のスリット３Ｓに入射する光の割合を増大させるものである。これにより、複数のＬＥＤ２１及び第１のスリット部材３の間で生じる光の損失を低減して、第１のスリット３Ｓに入射する光を増大させることができ、より明るいライン光Ｌを被計測物に照射することができる。
また、ライン光Ｌの光量低下を防止するためには、集光レンズ１１を複数のＬＥＤ２１にできるだけ近づけて配置していることが好ましい。なお、複数のＬＥＤ２１を砲弾型のＬＥＤ２１にするなど、複数のＬＥＤ２１自体が指向性を高めるレンズ構造を有するものでも良い。

また、ライン光照射装置１００が、前述した集光レンズ１１及び集光レンズ１２の両方を有する構成でも良い。これならば、第１のスリット部材３の入射側において生じる光の損失、及び、第２のスリット部材５の入射側において生じる光の損失の両方を低減することができるので、より明るいライン光Lを被計測物に照射することができる。

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のは言うまでもない。

このように本発明のライン光照射装置によれば、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させることができる。

Claims

被計測物の表面形状を検査するために当該被計測物にライン光を照射するライン光照射装置であって、
光源として複数のＬＥＤを備えるとともに、
前記複数のＬＥＤ側から順に配置される第１のスリット部材、光拡散部材及び第２のスリット部材を有し、これら複数のＬＥＤ、第１のスリット部材、光拡散部材及び第２のスリット部材を収容する筐体を備えており、
前記複数のＬＥＤが、ＬＥＤ搭載基板上に直線状に配列されており、
前記第１のスリット部材が、前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って形成された第１のスリットを有しており、
前記光拡散部材が、前記複数のＬＥＤの配列方向に直交する方向に沿って延びる複数の凸レンズ部を有しており、
前記第２のスリット部材が、前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って形成された第２のスリットを有しており、
前記筐体が、概略直方体に形成され、前記第２のスリット部材を通過したライン光を一端から射出するものであるライン光照射装置。
前記複数のＬＥＤ側から順に配置される第１のスリット部材、光拡散部材、第２のスリット部材に加えてさらに平行化レンズを有し、
前記平行化レンズが、前記第２のスリットを通過した光を平行化するものである請求項１記載のライン光照射装置。
前記光拡散部材及び前記第２のスリット部材が前記筐体の一端側に配置される一方、前記ＬＥＤ搭載基板及び前記第１のスリット部材が前記筐体の一端側の対向側に配置されている請求項１記載のライン光照射装置。
前記第１のスリット部材、前記第２のスリット部材又は前記光拡散部材を前記筐体に固定するための固定部材を有し、
前記固定部材が、前記筐体の左右内面と上下内面の一方とに接触して固定される概略コの字形状をなすものであり、
前記固定部材の前面又は後面に前記第１のスリット部材、前記第２のスリット部材又は前記光拡散部材が固定される請求項１記載のライン光照射装置。
前記第１のスリット部材及び前記第２のスリット部材の間に、前記第１のスリットを通過した光を前記第２のスリットに向けて集光する集光レンズが設けられている請求項１記載のライン光照射装置。
前記複数のＬＥＤ及び前記第１のスリット部材の間に、前記複数のＬＥＤから射出された光を前記第１のスリットに向けて集光する集光レンズが設けられている請求項１記載のライン光照射装置。
前記筐体の内面において前記複数のＬＥＤの配列方向に対向する左右内面に反射加工が施されている請求項１記載のライン光照射装置。
前記筐体の内面において前記複数のＬＥＤの配列方向と直交する上下内面に無反射加工が施されている請求項１記載のライン光照射装置。
前記筐体の内面全体に無反射加工が施されている請求項１記載のライン光照射装置。