KR20040038219A - 라인 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라인 조명 장치에 관한 것으로서, 빛을 전달하는 광원부와 상기 광원부에 의해 전달된 빛이 설정된 너비와 폭을 가지는 조사면 내에 균일한 밝기를 가지도록 하는 렌즈부를 포함하여 구성되고, 상기 렌즈부를 상기 광원부에 의해 전달된 빛을 빛의 중첩을 이용하여 너비 방향으로 퍼져나가는 것을 방지하는 제 1 렌즈부와 상기 제 1 렌즈부와 직교하도록 배치되어 상기 제 1 렌즈부를 통과한 빛을 빛의 중첩을 이용하여 폭 방향으로 퍼져 나가는 것을 방지하는 제 2 렌즈부에 상기 광원부에 의해 전달된 빛의 밝기가 정규 분포를 가지지 않고 상기 조사면 내에서 균일한 밝기를 가지도록 하는 효과가 있다.

Description

라인 조명 장치{ Linear lighting device }

본 발명은 라인 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 라인 센서를 이용하여 화상 검사를 수행할 경우 상기 라인 조명에 의한 조사면 내의 빛의 밝기를 균일하게 하는 라인 조명 장치에 관한 것이다.

라인 센서를 이용하여 화상 검사를 수행할 경우 상 기 라인 센서의 특성상 라인 조명 장치가 요구되는데, 이러한 라인 조명 장치는 그에 따른 조사면 내의 밝기가 균일해야만 정확한 화상 검사가 이루어진다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 라인 조명 장치의 구조가 도시된 구성도로써, 빛을 전달하는 광원부(2)와, 상기 광원부(2)에 의해 전달된 빛을 통해 라인 형태의 조사면을 생성하는 반원통형 렌즈(4)와, 상기 반원통형 렌즈(4)를 통과한 빛을 집광하는 집광부(6)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 광원부(2)는 빛이 전달될 수 있는 광섬유등으로 이루어지고, 상기 반원통형 렌즈(4)는 라인 형태의 조사면을 생성하기 위하여 너비 방향(Y)의 길이가 폭 방향(X)의 길이보다 긴 반원통의 형상으로 이루어지게 된다.

상기와 같은 라인 조명 장치는 도 2 에 도시된 바와 같이, 라인 조명 장치(10)와의 거리가 멀어질수록 폭 방향(X)으로는 좁은 조사폭을 가질 수 있으나, 너비 방향(Y)으로는 상기에서 설명된 반원통형 렌즈(4)의 특성상 거리가 멀어짐에 따라 조사 너비가 넓어지게 되므로 상기 라인 조명 장치(10)와의 거리가 멀어질수록 넓은 조사면적(A)을 가지게 된다.

이때, 상기 조사면적(A)이 넓어질수록 그에 따른 빛의 밝기는 정규 분포를 따르며 저하되는데, 예를 들어 상기 반원통형 렌즈(4)의 너비 길이가 180mm 인 경우 도 3 에 도시된 바와 같이, 대상물로부터 상기 반원통형 렌즈(4)의 중심으로부터 거리가 50mm 까지는 빛의 밝기(12)가 균일성을 유지하게 되나, 그 이상의 100mm 에서는 빛의 밝기(12)가 정규 분포를 따름을 알 수 있다.

따라서, 상기 반원통형 렌즈(4)를 사용하여 빛의 밝기를 균일하게 하기 위해서는 대상물로부터 반원통형 렌즈(4)까지의 거리를 최소화하거나 검사하려는 대상물의 설정된 길이(Field Of View, 이하 FOV라 함)보다 수 배가 더 긴 반원통형 렌즈를 사용하여 조사면적중 빛의 밝기가 균일한 중간 영역을 사용하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 라인 조명 장치는 상기 반원통형 렌즈(4)의 길이를 증가시키는데 한계가 있으며, 대상물의 거리가 멀어짐에 따라 빛의 밝기가 정규분포에 따르기 때문에 빛의 밝기가 균일하여야 하는 화상 검사에 있어서 문턱값(threshold) 설정등의 적용할 경우 그 설정이 난해하며 전체 시스템의 강건성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 소형화가 용이하면서도 다양한 초점거리에 빛의 밝기가 균일한 조사면을 형성할 수 있을뿐만 아니라, 대상물의 화상 검사시 전체 시스템의 강건성을 확보할수 있는 라인 조명 장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 라인 조명 장치가 도시된 구성도,

도 2 는 종래의 기술에 따른 라인 조명 장치에서 초점 거리에 따른 조사면의 크기가 도시된 구성도,

도 3 은 종래의 기술에 따른 라인 조명 장치에서 초점 거리에 따른 빛의 밝기가 도시된 그래프,

도 4 는 본 발명에 따른 제 1 라인 조명 장치가 도시된 구성도,

도 5 는 본 발명에 따른 제 2 라인 조명 장치에서 초점 거리에 따른 빛의 밝기가 도시된 그래프,

도 6 는 본 발명에 따른 제 2 라인 조명 장치가 도시된 구성도,

도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 따른 제 2 라인 조명 장치에서 초점 거리에 따른 빛의 밝기가 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

30 : 광원부40 : 렌즈부

41 : 제 1 렌즈부42 : 제 2 렌즈부

50 : 집광부

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 라인 조명 장치의 특징에 따르면, 빛이 방출되는 광원부와, 상기 광원부의 빛이 설정된 너비와 폭을 가지는 조사면 내에서 균일한 밝기를 가지도록 하는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 통과한 빛이 외부로 퍼져나가는 것을 방지하는 집광부를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 라인 조명 장치는 도 4 에 도시된 바와 같이, 빛을 전달하는 광원부(30)와, 상기 광원부(30)에 의해 전달된 빛이 설정된 너비와 폭을 가지는 면에 균일한 밝기를 가지며 조사되도록 하는 렌즈부(40)와, 상기 렌즈부(40)를 통과한 빛을 집광하는 집광부(50)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 광원부(30)는 빛을 전달할 수 있는 광섬유등으로 형성되어 상기 렌즈부(40)까지 빛이 전달될 수 있도록 한다.

또한, 상기 렌즈부(40)는 상기 광원부(30)의 빛이 너비 방향(Y)으로 퍼지는 것을 제한하는 제 1 렌즈부(41)와, 상기 제 1 렌즈부(41)와 직교되도록 배치되어 상기 제 1 렌즈부(41)를 통과한 빛이 폭 방향(X)으로 퍼지는 것을 제한하는 제 2 렌즈부(42)로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 렌즈부(41)는 상기 광원부(30)의 빛이 전달될 수 있도록 너비 방향(Y)을 따라 굴곡되게 형성되는 다수개의 반원통형 렌즈로 이루어지고, 상기 제 2 렌즈부(42)는 상기 제 1 렌즈부(42)를 통과한 빛이 전달될 수 있도록 폭 방향(X)으로 형성되는 단일 반원통형 렌즈로 이루어진다.

여기서, 상기 제 1 렌즈부(41)의 다수개의 반원통형 렌즈는 도 5 에 도시된 바와 같이, 그 각각이 빛의 밝기(72)가 상기에서 설명된 정규 분포를 따르며 조사되고, 상기 조사되는 빛이 중첩되어 조사면 내에서 너비 방향(Y)으로 균일한 빛의 밝기(73)를 가질 수 있게 되어, 기존의 단일 반원통형 렌즈를 사용할 경우 정규 분포를 따르는 빛의 밝기(71)에 비하여 균일한 빛의 밝기를 구현할 수 있다.

즉, 상기 제 1 렌즈부(41)는 상기 광원부(30)에 의해 전달된 너비 방향(Y)으로 퍼져 나가려는 빛을 제한하는 것이고, 상기 제 2 렌즈부(42)는 상기 제 1 렌즈부(41)를 통과한 빛이 폭 방향(X)으로 퍼져 나가는 것을 제한하게 되어 설정된 조사면적을 가질 수 있도록 하여 상기 라인 조명 장치의 소형화가 용이해지는 것이다.

한편, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 렌즈부(42)를 모두 단일 반원통형 렌즈가 아닌 다수개의 반원통형 렌즈로 형성할 수 있는데, 이와 같이 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(41, 42)에 모두 다수개의 반원통형 렌즈를 사용하게 되면, 상기 제 2 렌즈부(42)는 상기 제 1 렌즈부(41)와 마찬가지로 상기 제 2 렌즈부(42)를 이루고 있는 다수개의 반원통형 렌즈에서 각각 빛의 밝기가 정규 분포를 따르고, 그 빛이 서로 중첩되어 폭 방향(X)으로 빛의 밝기가 균일해지는 것이다.

즉, 상기 제 1 렌즈부(41)를 통과하는 빛은 도 7a 에 도시된 바와 같이, 단일 반원통형 렌즈를 사용할 경우에 정규 분포를 따르는 빛의 밝기(81)에 비하여 상기 제 1 렌즈부(41)의 너비 방향(Y)으로 배열된 다수개의 반원통형 렌즈에서 그 빛의 밝기(82)가 정규 분포를 따르고, 그 빛이 서로 중첩되어 균일한 빛의 밝기(83)를 가지게 되는 동시에 상기 제 1 렌즈부(41)를 통과한 빛이 제 2 렌즈부(42)를 통과하면서 도 7b 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 렌즈부(42)를 단일 반원통형 렌즈를 사용할 경우 정규 분포를 따르는 빛의 밝기(91)에 비하여 상기 제 2 렌즈부(42) 다수개의 원통형 렌즈에서 그 밝기(92)가 정규 분포를 따르며 각각 방출되는 빛이 중첩되어 균일한 빛을 밝기(93)를 가지게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 라인 조명 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 라인 조명 장치는 먼저, 광섬유등 빛을 전달할 수 있는 광원부(30)에 의해 상기 제 1 렌즈부(41)에 빛이 전달된다.

상기 제 1 렌즈부(41)에 전달된 빛은 상기 제 1 렌즈부(41)의 다수개의 반원통형 렌즈에 의해 통과하면서 빛의 밝기가 정규 분포를 따르게 되고, 그 빛이 서로 중첩되어 너비 방향(Y)으로 균일한 밝기를 가지게 되는 동시에 너비 방향(Y)으로 빛이 퍼지는 것이 제한된다.

한편, 상기 제 1 렌즈부(41)를 통과한 빛은 상기 제 2 렌즈부(42)에 전달되고, 상기 제 2 렌즈부(42)에서 폭 방향(X)으로 퍼져 나가려는 빛이 제한되는 동시에 폭 방향(X)으로 균일한 밝기를 가지게 된다.

따라서, 상기 제 1 렌즈부(41) 및 제 2 렌즈부(42)에서 설정된 너비와 폭에 부합되도록 빛이 방출되어 그에 따른 조사면을 가지게 되는 동시에 상기 제 1 렌즈부(41) 및 제 2 렌즈부(42)에서 다수개의 반원통형 렌즈에서 정규 분포를 따르면서 방출되는 빛이 빛의 중첩에 의해 균일한 빛의 밝기를 가지게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 라인 조명 장치를 빛을 전달하는 광원부와 상기 광원부에 의해 전달된 빛이 설정된 너비와 폭을 가지는 조사면 내에 균일한 밝기를 가지도록 하는 렌즈부를 포함하여 구성되고, 상기 렌즈부를 상기 광원부에 의해 전달된 빛을 빛의 중첩을 이용하여 너비 방향으로 퍼져나가는 것을 방지하는 제 1 렌즈부와 상기 제 1 렌즈부와 직교하도록 배치되어 상기 제 1 렌즈부를 통과한 빛을 빛의 중첩을 이용하여 폭 방향으로 퍼져 나가는 것을 방지하는 제 2 렌즈부에 상기 광원부에 의해 전달된 빛의 밝기가 정규 분포를 가지지 않고 상기 조사면 내에서 균일한 밝기를 가지도록 하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 빛이 전달되도록 하는 광원부와,

   상기 광원부에 의해 전달된 빛이 설정된 너비와 폭을 가지는 조사면 내에서 균일한 밝기를 가지도록 하는 렌즈부와,

   상기 렌즈부를 통과한 빛이 외부로 퍼져나가는 것을 방지하는 집광부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈부는 상기 광원부의 빛이 너비 방향으로 퍼지는 것을 제한하는 제 1 렌즈부와, 상기 제 1 렌즈부와 직교되도록 배치되어 상기 제 1 렌즈부를 통과한 빛이 폭 방향으로 퍼지는 것을 제한하는 제 2 렌즈부로 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 렌즈부와 제 2 렌즈부는 동일한 크기 형성되고, 상기 너비가 폭보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 렌즈부는 상기 광원부의 전달될 수 있도록 너비 방향을 따라 굴곡되게 형성되는 다수개의 반원통형 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 렌즈부는 상기 제 1 렌즈부를 통과한 빛이 전달될 수 있도록 폭 방향을 따라 굴곡되게 형성되는 반원통형 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 렌즈부는 다수개의 반원통형 렌즈로부터 그 밝기가 정규 분포를 따르며 방출되는 빛이 서로 중첩되어 너비 방향을 따라 균일한 밝기의 빛이 방출되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 렌즈부는 다수개의 반원통형 렌즈로부터 그 밝기가 정규 분포를 따르며 방출되는 빛이 서로 중첩되어 폭 방향을 따라 균일한 밝기의 빛이 방출되는 것을 특징으로 하는 라인 조명 장치.