JPWO2019111821A1 - 検査用照明装置 - Google Patents

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Abstract

複数の色の光で検査でき、構造が簡単な検査用照明装置を提供する。本願の検査用照明装置１は、ハウジング２と、ハウジング２内に配置された４つの光源部３と、光源部３で発光された光を導き、４つの端面部４ａを有する導光板４と、導光板４の上面４ｂに形成されており、導光板４の下面４ｃに向けて光を反射させる反射部４Ａと、を備え、光源部３の各々は、導光板４の端面部４ａごとに設けられ、１つの色の光を発光可能であって独立に調光制御され、４つの光源部３は、全体で少なくとも２つ以上の色の光を発光可能である。

Description

本発明は、物品を検査するために物品に光を照射する検査用照明装置に関するものである。
従来より、物品に光を照射し、その反射光を撮影して物品を検査することが行われている。物品に傷や汚れなどの欠陥があれば、他の部分との反射光の差異によって欠陥を検出することができる。例えば、下記の特許文献１はＬＥＤの発光した光を導光板の端面部から導入して下方に置かれた物品に照射し、その物品の反射光を導光板の上方にあるカメラで撮影するものである。導光板の上面部にＶ字形状の凹部があり、凹部により下方にある物品に光を反射させている。また凹部が無い領域も設け、カメラで物品の反射光を受光しやすくしている。
特開２０１６−１３６１２４号公報
しかし、検査する物品やその欠陥が多種多様になる場合があり、複数の色の光で検査することが望まれる場合がある。複数の色の光で検査する場合に、光の色が増えた分の装置構造の複雑化はできるだけ避ける必要がある。
本発明の目的は、複数の色の光で検査でき、構造が簡単な検査用照明装置を提供することにある。
本発明の検査用照明装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置された４つの光源部と、前記光源部で発光された光を導き、４つの端面部を有する導光板と、前記導光板の上面に形成されており、導光板の下面に向けて光を反射させる反射部と、を備え、前記光源部の各々は、前記端面部ごとに設けられ、１つの色の光を発光可能であって独立に調光制御され、前記４つの光源部は、全体で少なくとも２つ以上の色の光を発光可能であることを特徴とする。前記光源部の各々は、相互の結線がなく、独立に前記ハウジング内に取り付けられることが可能である。
本発明の検査用照明装置によれば、４つの光源部全体で複数の色の光を発光するため、複数の色の光で検査できる。各光源部が１つの色の光を発光し独立しているので、構造が簡単なものとなる。
本願の検査用照明装置の構造を示す断面図である。 本願の検査用照明装置の構造を示す平面図である。 本願の検査用照明装置における光の様子を示す説明図である。 本願の検査用照明装置における１つの光源部の回路構成を示す図である。 本願の検査用照明装置における発光素子を砲弾型にした場合の断面図である。 本願の検査用照明装置における発光素子を砲弾型にした場合の平面図である。 本願の検査用照明装置における反射部を示す平面図である。 本願の検査用照明装置における反射部を示す側面図である。 本願の検査用照明装置における導光板の上面および反射部で光が反射される様子を示す説明図である。
本発明の実施形態に係る検査用照明装置について図面を使用して説明する。
本発明の実施形態に係る検査用照明装置１は、図１と図２に示すように、ハウジング２、４つの光源部３、導光板４、光透過板５を備える。検査用照明装置１は、図３に示すように、導光板４の端面部４ａから光源部３が発する光Ｌ１を導入し、後述する反射部４Ａで反射して導光板４の下方に位置する物品Ｍに光Ｌ１を照射し、その物品Ｍからの反射光Ｌ２が導光板４（及び光透過板５）を通過してその上方に配置されたカメラＣに入射することによって物品Ｍを撮影し検査するものである。物品Ｍは、コンベヤや載置台等の上に載置されている。なお、図１は、図２におけるＡ−Ａで示す位置で切断した断面図である。図２においては、ハウジング２の後述する上壁２ｃは透かして描いている。また、図２においては、導光板４と光透過板５は重なって見えている。また、図２においては、後述する光透過板取り付け部材５Ａは省略している。
ハウジング２は、４つの光源部３、導光板４、光透過板５を内部に配置して支持するものである。ハウジング２は、底壁２ａと、この底壁２ａに連設される周壁２ｂと、この周壁２ｂに連設される上壁２ｃとを有している。周壁２ｂは４辺あり、ハウジング２の外周は四角形になっている（図２参照）。底壁２ａと上壁２ｃにはそれぞれ、光が通過できるように、開口部２ａａ、２ｃａが設けられている。ハウジング２は、アルミニウムや銅などの金属材または樹脂材などで形成される。ハウジング２は、図示は省略するが、上下２枚に分かれ、それらが嵌め合わされネジ等で固定されたものとすることができる。
後述するように導光板４は平面視で四角形になっており（図２参照）、４つの端面部４ａを有する。その各端面部４ａに対して１つの光源部３が設けられている。光源部３は、図４に示すように、複数の発光素子３１を備える。発光素子３１は、細長いプリント基板３２に実装されている（図２参照）。発光素子３１は、図１及び図２に示すような表面実装型のＬＥＤ（発光ダイオード）でも良いし、あるいは図５及び図６に示すような砲弾型のＬＥＤでもよい。なお、図５は、図６におけるＡ−Ａで示す位置で切断した断面図である。
複数の発光素子３１は、所定数が電流制限用の抵抗３１Ａとともに直列に接続され、その直列体が所定列だけ並列に接続される。発光素子３１の数は、特に限定されるものではなく、所望の仕様に応じて決定される。
１つの光源部３に対して１つの配線ケーブル３３が設けられている（図２参照）。光源部３のプラス端子３４とマイナス端子３５（図４参照）は、配線ケーブル３３を介して調光電源装置（図示省略）に接続される。光源部３は、プラス端子３４に調光電源装置からの調光制御の電流（例えば、ＰＷＭ電流）が入力され、その電流が複数の発光素子３１を流れてマイナス端子３５から調光電源装置に出力される。こうして、４つの光源部３の各々は、独立に調光制御される。
このように、光源部３は、端子（プラス端子３４とマイナス端子３５）が２つしかなく、また、他の光源部３との相互の結線がなく、各光源部３は独立しており、簡単な構造である。１つの光源部３が故障したときは、その光源部３のみを取り換えるだけでよく、保守も簡単である。
４つの光源部３は、それぞれが独立してハウジング２内に取り付けられている。光源部３のハウジング２内への取り付け方は、特に限定されるものではないが、シリコーン樹脂などで形成された熱伝導シート３６をハウジング２の内側に設け、熱伝導シート３６で光源部３を導光板４に向かって押し付けるようにして取り付けるのが好ましい。そうすると、簡単に光源部３を取り付けられるとともに、熱伝導シート３６により発光素子３１で発生した熱を効率良くハウジング２に熱伝導させて放熱することができる。
１つの光源部３で発光する光の色は、１つの色になっている。そのため、各光源部３は１枚のプリント基板３２に実装されている発光素子３１はすべて同じ色を発光する。なお、光とは可視光の他に赤外光、紫外光も含むものとし、１つの色（同じ色）とは波長が実質的同一とみなすことができるものをいうとする。１つの光源部３が１つの色のみを発光するため、調光制御が簡単になる。
４つの光源部３は、全体で少なくとも２つ以上の色の光を発光可能である。例えば、２つの対向する光源部３に１つの色（例えば、白色）の発光素子３１を複数実装し、残り２つの対向する光源部３に１つの色（例えば、赤外色）の発光素子３１を複数実装する。調光電源装置は、光源部３ごとに調光制御する。また、例えば、１つの光源部３に１つの色（例えば、白色）の発光素子３１を複数実装し、残り３つの光源部３に１つの色（例えば、赤外色）の発光素子３１を複数実装する。調光電源装置は、光源部３ごとに調光制御する。また、例えば、１つの光源部３に１つの色（例えば、赤色）の発光素子３１を複数実装し、もう１つの光源部３に１つの色（例えば、緑色）の発光素子３１を複数実装し、もう１つの光源部３に１つの色（例えば、青色）の発光素子３１を複数実装し、残り１つの光源部３に１つの色（例えば、赤外色）の発光素子３１を複数実装する。調光電源装置は、光源部３ごとに調光制御する。
このようすると、１台のカメラＣで光の色を変えて検査することができる。つまり、１つの色の光で検出されにくかった物品Ｍの欠陥が、他の色の光によって検出されることができる。例えば、後述するようにコンベヤ等の上に載置されて流れてくる物品Ｍを、光の色をすばやく変えて２以上の色の光で検査したり、何種類かの物品Ｍを検査する場合に物品Ｍの種類に応じた色の光に切り替えて検査したりすることができる。また、異なる色の光を発光する２以上の光源部３を同時に発光させて混色させ、所望の色の光を作り出すこともできる。
導光板４は板体であり、ハウジング２の内側に配置されている。導光板４は、所定の屈折率を有し導光性に優れた部材が用いられ、透明なアクリルなどの樹脂材が適用される。
導光板４は、四角形になっている。導光板４の大きさや厚みは特に限定されないが、たとえば、一辺の長さが１０〜２０ｃｍ程度、厚みが５ｍｍ程度のものを用いることができる。なお、図１、図２に示した発光素子３１が表面実装型のＬＥＤの例では、導光板４の端面部４ａは平坦である。図５、図６に示した発光素子３１が砲弾型のＬＥＤの例では、導光板４の端面部４ａには発光素子３１を収納する収納穴４ａａが一定の間隔で設けられているが、導光板４の端面部４ａを平坦にして（収納穴４ａａを設けずに）、それに発光素子３１を近接または密着させることも可能である。
導光板４の上面４ｂには、図７、図８に示すように、複数の反射部４Ａが二次元配列で形成されている。反射部４Ａは、構造は半球状かつ透明の半球状体とすることができる。ここで、半球状とは、図８に示すように、その表面の中心（平面視中心）から離れるにしたがって滑らかに高さが下がるものを言い、半楕円体形状なども含まれる。透明とは、白色などの色付けがされていないものを言う。半球状体の反射部４Ａは、紫外線硬化インクを用いたインクジェット印刷により形成することができる。紫外線硬化インクは、たとえばアクリル樹脂系の透明インクとすることができる。
半球状体の反射部４Ａのサイズは、限定されるものではないが、たとえば直径Ｄが約２０〜１００μｍ、高さＨが約１０〜４０μｍとすることができる。半球状体の反射部４Ａの間隔（ピッチ）Ｐは、反射部４Ａのサイズなどに応じて決められるが、たとえば約１００〜３００μｍとすることができる。半球状体の反射部４Ａのサイズや間隔Ｐなどを場所に応じて変えるようにしてもよい。
なお、反射部４Ａは、半球状体に限定されない。光が良好に反射されるのであれば、種々の形状の突起や特許文献１に示したような凹部（又は溝）であってもよい。
導光板４の端面部４ａから導光板４の内部に発光素子３１の光Ｌ１が入射される。導光板４は、複数の反射部４Ａによって、入射された光を下面４ｃの下方に置かれた物品Ｍに照射すべく、物品Ｍに向けて反射することができる。詳細には、光源部３から導入された光は、導光板４の空気との屈折率の差異により、導光板４の外部に出ようとすると、界面（導光板４の上面４ｂおよび下面４ｃ）への入射角度が臨界角（たとえば３５〜４０°）よりも小さければ一部が透過し残りが反射し、図９の矢印付き破線で示すように、臨界角よりも大きければ全部反射する。入射角度が臨界角よりも大きい光は、反射を繰り返して、導光板４の中央部分を含めた広い範囲に到達する。反射部４Ａに入った光は、例えば反射部４Ａが半球状体の場合、反射部４Ａと空気との屈折率の差異により、図９の矢印付き実線で示すように、反射部４Ａから外部に出ようとすると、界面（半球状の反射部４Ａの表面）への入射角度が臨界角（たとえば３５〜４０°）よりも小さければ一部が透過し残りが反射し、臨界角よりも大きければ全部が反射する。反射部４Ａにより導光板４の下面４ｃに向けて反射された光は、導光板４の下面４ｃから出射される。反射部４Ａの表面は曲面であるので、様々な方向から物品Ｍに向かうことになる。なお、物品Ｍからの反射光Ｌ２は、導光板４の下面４ｃから入射し、その上面４ｂまたは反射部４Ａを通過し大部分が上方に出射する。
光透過板５は複数の反射部４Ａの上方に隙間をあけて配置されている。光透過板５は、光を良好に透過される部材が用いられ、通常、透明なアクリルなどの樹脂材が適用される。光透過板５は、導光板４に直接あるいは場合によってはハウジング２または光源部３に取り付けられることによって、ハウジング２内に固定されている。この取り付けは、光透過板取り付け部材５Ａによってなされ、その取り付け部材５Ａは前記隙間があくような厚さの部材（たとえば両面テープなど）を使用する。このような光透過板５は、複数の反射部４Ａと隙間をあけて配置されているので、その隙間には空気が存在し、複数の反射部４Ａ及び導光板４と空気の界面を保護して特性を確保することができる。
なお、光透過板５は、複数の反射部４Ａと空気との界面を保護して特性を確保することができるならば、省略または他の手段による代替が可能である。
カメラＣはＣＣＤやＣＭＯＳの受光素子を備え、撮影画像をディジタルデータに変換するものである。ディジタルデータはコンピュータで画像処理され、欠陥を検出するために使用される。
以上のように、本願の検査用照明装置１は、物品Ｍに複数の色の光を照射して、複数の色の光での検査を１台のカメラででき、価格を低く抑えながら種々の検査が可能である。さらに、各光源部３が１つの色の光を発光し独立しているので、構造が簡単であり、配線等が単純であり、また、各光源部３を独立して保守することもできる。
以上、本発明の実施形態に係る検査用照明装置について説明したが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
１：検査用照明装置
２：ハウジング
２ａ：下壁
２ｂ：周壁
２ｃ：上壁
２ａａ、２ｃａ：開口部
３：光源部
３１：発光素子
３１Ａ：抵抗
３２：プリント基板
３３：配線ケーブル
３４：プラス端子
３５：マイナス端子
３６：熱伝導シート
４：導光板
４ａ：端面部
４ａａ：収納穴
４ｂ：上面
４ｃ：下面
４Ａ：反射部
５：光透過板
５Ａ：光透過板取り付け用の部材
Ｃ：カメラ
Ｍ：物品

Claims (2)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された４つの光源部と、
    前記光源部で発光された光を導き、４つの端面部を有する導光板と、
    前記導光板の上面に形成されており、導光板の下面に向けて光を反射させる反射部と、
    を備え、
    前記光源部の各々は、前記端面部ごとに設けられ、１つの色の光を発光可能であって独立に調光制御され、
    前記４つの光源部は、全体で少なくとも２つ以上の色の光を発光可能であることを特徴とする検査用照明装置。
  2. 請求項１に記載の検査用照明装置において、
    前記光源部の各々は、相互の結線がなく、独立に前記ハウジング内に取り付けられていることを特徴とする検査用照明装置。
JP2019558188A 2017-12-04 2018-11-30 検査用照明装置 Active JP6775264B2 (ja)

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