TW202016587A - 照明裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種照明裝置，其能夠於具有透鏡效果之透光性工件之觀察或攝像、檢查等之中，照射兼具充分之光量與均勻性之照明光。 本發明之照明裝置之特徵在於：其對具有透鏡效果之透光性工件照射照明光，且具備： 光源； 光出射部，其引導自光源放射之光，並出射特定擴散角之光束； 聚光透鏡部，其將特定擴散角之光束轉換為平行之光束；及 擴散板，其藉由使平行之光束通過而將其轉換為行進方向隨機之照明光。

Description

照明裝置

本發明係關於一種照射用於具有透鏡效果之透光性工件之觀察或攝像、檢查等的照明光之照明裝置。

一直以來，於製品完成後或製造過程中，為了檢查該製品是否存在損傷或污漬而使用有照射照明光之照明裝置。

作為朝向成為觀察或攝像、檢查等之對象之基板等(稱為工件)照射觀察、攝像等所需之照明光之形態，已知有如下形態：利用將被稱作光導之光纖束集而得之導光構件，引導自收納有成為光源之燈之殼體(所謂之燈箱)放射之光。

而且，已知有於光導之出射部配置透鏡，使出射光平行光化之方式(例如專利文獻1)。

又，已知有將構成光導之光纖之出射端扁平地排列而配置，藉由通過透光板及擴散板之光等獲得平面照明之方式(例如專利文獻2)。

再者，使用專利文獻1、2之何種方式之照明係根據進行觀察等之工件之表面狀態或工作距離、觀察倍率或應發現之損傷或污漬等，適當選擇而採用。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利實開平6-33239號公報 [專利文獻2]日本專利實開平6-21002號公報

[本發明所欲解決之問題]

當欲對具有透鏡效果之透光性工件進行觀察或攝像、檢查等時，就專利文獻1之方式(即平行光)而言，因透鏡效果而導致通過透光性工件之觀察光偏倚，無法獲得均勻之光量分佈。因此，於先前技術中，產生如下問題：無法獲得用於發現或檢測損傷或污漬等之適當之光量分佈，無法進行所希望之觀察或檢查等。

又，就專利文獻2之方式(即單純之擴散光)而言，有如下問題：無法獲得充分之光量，而無法進行所希望之觀察和檢查等。 因此，本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種照明裝置，該照明裝置能夠於具有透鏡效果之透光性工件之觀察或攝像、檢查等中照射兼具充分之光量與均勻性之照明光。 [解決問題之技術手段]

為了解決以上問題，本發明之一態樣之特徵在於： 其係對具有透鏡效果之透光性工件照射照明光之照明裝置，且具備： 光源； 光出射部，其引導自光源放射之光，並出射特定擴散角之光束； 聚光透鏡部，其將特定擴散角之光束轉換為平行之光束；及 擴散板，其藉由使平行之光束通過而將其轉換為行進方向隨機之照明光。

根據上述照明裝置，通過擴散板之光由於行進方向隨機地擴散，故而能夠於對具有透鏡效果之透光性工件進行觀察等時，減輕觀察光之偏倚。又，由於在即將要通過擴散板之前係以平行之光束被引導，故而能夠以充分之光量均勻地照射整個視野。 [發明之效果]

本發明能夠於對具有透鏡效果之透光性工件之觀察或攝像、檢查等之中，照射兼具充分之光量與均勻性之照明光。

以下，使用附圖對用以實施本發明之形態進行說明。

再者，於以下之說明中，將正交座標系統之三軸設為X、Y、Z，將水平方向表示為X方向、Y方向，將與XY平面垂直之方向(即重力方向)表示為Z方向。又，Z方向係將與重力相反之方向表示為上，將重力作用之方向表示為下。又，將以Z方向為中心軸旋轉之方向設為θ方向。

圖1係表示實現本發明之形態之一例之整體構成的概略圖。圖1中表示本發明之照明裝置1以及組裝有該照明裝置1之檢查裝置K之概略圖。

檢查裝置K檢查於具有透鏡效果之透光性工件(簡稱為工件W)之正面或背面、內部等是否存在損傷、異物、污漬及氣泡等。工件W包含薄板狀之矽或玻璃、樹脂等，且於表面以特定之圖案成膜或經蝕刻加工等，或者經加工為特定之表面形狀，或者積層具有功能性之材料。具體而言，檢查裝置K具備照明裝置1、攝像部C、工件保持部H、相對移動部M及電腦CN等。

照明裝置1對工件W照射照明光。具體而言，照明裝置1具備光源2、光出射部3、聚光透鏡部4、擴散板5及殼體10等。

光源2發出觀察或攝像、檢查等所需之光。 具體而言，作為光源2，可例示當自外部施加電流、電壓時，發出為人眼或攝像部C之感度波長之可見光區域之光的光源。更具體而言，作為光源2，除可例示氙氣燈或金屬鹵素燈、鹵素燈、螢光燈、LED(Light-emitting Diode，發光二極體)照明之外，亦可例示發出特定波長之光之雷射二極體等。

光出射部3引導自光源放射之光，並出射特定擴散角之光束L1。具體而言，光出射部3具備將多根光纖束集而得之光導部30、及反射鏡32等。光導部30係當向入射端入射光時，使光於光纖內部反覆進行多重反射，而自出射端31出射特定擴散角之光束L1。

聚光透鏡部4將特定擴散角之光束L1轉換為平行之光束L2。具體而言，聚光透鏡部4包含平凸透鏡、非球面凸透鏡及組合透鏡等。

反射鏡32改變平行之光束L2之方向。具體而言，反射鏡32配置於傾斜45度之方向上，構成為將自X方向照射之平行之光束L2轉換為向Z方向照射之平行之光束L3。

擴散板5係藉由使平行之光束L3通過，而將其轉換為行進方向隨機之照明光4。進而，擴散板5與工件W隔開特定距離d而配置。更具體而言，擴散板5係對透明之玻璃板或白色半透明之塑膠樹脂之正面及/或背面預先實施磨砂玻璃狀之凹凸處理，從而具有使入射之光之行進方向隨機地擴散後出射之特性(所謂之擴散性)。

因此，照射至工件W之光L5中將會包含來自各種方向之光，即便於工件W中包含具有透鏡效果之部位，亦可獲得強弱無偏倚(即具有均勻性)之觀察光L。

殼體10將光出射部3、聚光透鏡部4及擴散板5之各部以特定之位置關係固定。具體而言，殼體10配置於工件W之下方。更具體而言，殼體10由上表面及側面之一部分打開之箱體構成。於殼體10之側面之開口部安裝有光出射部3，於殼體10之上表面之開口部安裝有擴散板5。又，於殼體10之內部安裝有聚光透鏡部4及反射鏡32。

攝像部C對工件W進行拍攝。具體而言，攝像部C拍攝包含對工件W設定之檢查區域R之圖像，並向外部設備輸出圖像。更具體而言，攝像部C具備攝像機C1及透鏡C2等。

攝像機C1具備CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)等攝像元件(所謂之影像感測器)C3，可將觀察光L經過透鏡C2等成像於攝像元件之視野F內之像以影像信號或圖像資料之形式輸出至外部設備。具體而言，由攝像機C1拍攝之圖像被輸出至電腦CN。更具體而言，攝像部C以自上方俯視工件W之方式配置，工件W與透鏡C2隔開特定之作動距離WD，配置於與照明裝置1之擴散板5對向之位置。

工件保持部H將工件W以特定之姿勢保持。具體而言，工件保持部H具備工件載置台H1及吸引機構(未圖示)。

工件載置台H1與工件W之外周部之下表面或側面接觸，並且使摩擦力或吸引力等作用於該外周部，藉此將工件W以特定之姿勢保持。具體而言，工件載置台H1可例示固持吸盤機構等，該固持吸盤機構於以上表面水平之方式配置之板狀構件之上表面設置有吸引用之槽或孔，且具備經由切換閥等與吸引機構連接之構成(所謂之負壓吸附板)或靜電吸附板、及開閉機構。

相對移動部M使攝像部C與工件保持部H相對移動，而變更利用攝像部C進行拍攝之工件W之位置。具體而言，相對移動部M構成為於使照明部2與攝像部C對向配置之狀態下，使其等與保持工件W之工件載置台H1相對移動。更具體而言，相對移動部M具備未圖示之X軸平台、Y軸平台及θ軸平台。

X軸平台係使工件載置台H1朝X方向移動或使工件載置台H1於特定位置靜止者，且安裝於裝置框架(未圖示)之上。

Y軸平台係使工件載置台H1朝Y方向移動或使工件載置台H1於特定位置靜止者，且安裝於X軸平台。

θ軸平台係使工件載置台H1旋轉或使工件載置台H1以特定角度靜止者，且安裝於Y軸平台。

而且，X軸平台、Y軸平台、θ軸平台與控制部(未圖示)連接，基於自控制部輸出之控制信號，以特定之速度移動、旋轉，或者於特定之位置、角度靜止。

電腦部CN控制照明裝置1之點亮/熄滅，或者調節照明光之強度，或者控制攝像部C或工件保持部H、相對移動部M等。具體而言，電腦部CN當自所連接之外部設備被輸入信號或資料時，按照預先登錄之程式進行處理，並將處理結果輸出至外部設備。更具體而言，電腦部CN具備輸入輸出裝置、記憶裝置、圖像處理裝置及運算處理裝置等硬體、及執行程式等(軟體)。

而且，電腦部CN被編程為：當被輸入與自攝像部C之攝像機C1輸出之圖像對應之影像信號(類比信號)或圖像資料(數位信號)時，對該圖像進行特定之圖像處理等，且進行特定之檢查。

圖2係表示實現本發明之形態之一例之主要部分的剖視圖。圖2中示出通過工件W之照明光及觀察光L之軌跡。

觀察光L係由攝像部C之攝像機C1拍攝之光束，且包含通過工件W之具有透鏡效果之部位Sd之光束Ld、及通過不具有透鏡效果之部位Sf之光束Lf。

於未應用本發明之情形時，自工件W之下方朝向垂直上方照射之光束(即僅平行光)中的通過不具有透鏡效果之部位Sf之光束Lf到達攝像部C。另一方面，通過具有透鏡效果之部位Sd之光束成為如虛線所示之通過焦點位置Fp之光束，且成為未到達攝像部C或偏倚之光。因此，於攝像部C中，無法獲得均勻之光量分佈。而且，無法獲得用以發現或檢測損傷或污漬等之適當之光量分佈，而無法進行所希望之觀察或檢查等。

根據本發明之照明裝置1，由於成為如上所述之構成，故而自工件W之下方朝向上方照射之照明光L5係行進方向隨機之光束。因此，實線所示之光束乃通過具有透鏡效果之部位Sd或不具有透鏡效果之部位Sf，到達攝像部C。而且，能夠於觀察工件W等時，減輕觀察光L之偏倚。又，自光源引導之照明光由於在即將要通過擴散板5之前係以平行之光束L2、L3被引導，故而能夠以充分之光量均勻地照射整個視野F。

再者，於上文中例示有工件W之上表面形成為如凸透鏡之形狀之構成，但即便下表面或上下表面均為如凸透鏡之形狀，亦可應用本發明。又，上表面及/或下表面亦可為如凹透鏡之形狀。

[其他形態] 再者，於上文中，例示有將本發明之照明裝置1組裝至檢查裝置K之形態。若為此種形態，則能夠減輕觀察光L之偏倚並進行自動檢查，故而較佳。但，就實現本發明之方面而言，並非必須組裝至檢查裝置K，亦可為利用工件保持台H保持工件W，且人以目視進行觀察或檢查(無攝像部C)之形態。或者，亦可為人利用手保持工件W，以目視進行觀察或檢查(無攝像部C、工件保持台H及相對移動部M等)之形態。

[其他形態] 再者，於上文中，例示有於照明裝置1之殼體10之上表面之開口部安裝有擴散板5之形態。但，擴散板5並不限定於固定於殼體10之形態，亦可為以能夠於上下方向上移動之方式安裝之形態。

具體而言，設為於照明裝置1之殼體10具備擴散板距離調節部7之構成。 擴散板距離調節部7調整工件W與擴散板5之距離d。 具體而言，擴散板距離調節部7構成為具備致動器，該致動器具有於上下方向上進行位置變更之可動部。而且，設為經由安裝配件等將擴散板5安裝於可動部之構成。

致動器基於來自外部之控制信號，變更上下方向之位置，且於特定之位置靜止。具體而言，致動器可例示具備滾珠螺桿及步進馬達之平台機構，或氣壓缸等，且可例示如下構成：基於來自電腦CN之控制信號或由切換SW或電位計等引起之電信號之變化等，控制可動部之上下方向之位置。

根據此種形態，可於將光出射部3與聚光透鏡部4固定之狀態下變更工件W與擴散板5之距離d，因此可設定為適於工件W之曲率之距離d，而較佳。

[變化例] 再者，於上文中，例示有光出射部3具備將多根光纖束集而得之光導部30之構成。若為此種構成，則容易使殼體10適當移動或者安裝於檢查裝置K等，故而較佳。

但，就實現本發明之方面而言，並不限定於光出射部3具備光導部30之構成，亦可為於自收納有光源2之燈箱出射光之部位(即相當於光出射部3)安裝有聚光透鏡4之構成。

1:照明裝置 2:光源 3:光出射部 4:聚光透鏡部 5:擴散板 7:擴散板距離調節部 10:殼體 30:光導 31:出射端 32:反射鏡 C:攝像部 C1:攝像機 C2:透鏡 C3:攝像元件 CN:控制部 d:距離 F:視野 Fp:焦點位置 H:工件保持部 H1:工件載置台 K:檢查裝置 L:觀察光 L1:特定擴散角之光束 L2:平行之光束 L3:平行之光束 L4:行進方向隨機之照明光 L5:照明光之一部分光束(某成分之光束) Ld:光束 Lf:光束 M:相對移動部 R:檢查區域 Sd:具有透鏡效果之部位 Sf:不具有透鏡效果之部位 W:透光性工件 WD:作動距離

圖1係表示實現本發明之形態之一例之整體構成的概略圖。 圖2係表示實現本發明之形態之一例之主要部分的剖視圖。

1:照明裝置

2:光源

3:光出射部

4:聚光透鏡部

5:擴散板

7:擴散板距離調節部

10:殼體

30:光導

31:出射端

32:反射鏡

C:攝像部

C1:攝像機

C2:透鏡

C3:攝像元件

CN:控制部

d:距離

F:視野

H:工件保持部

H1:工件載置台

K:檢查裝置

L:觀察光

L1:特定擴散角之光束

L2:平行之光束

L3:平行之光束

L4:行進方向隨機之照明光

L5:照明光之一部分光束(某成分之光束)

M:相對移動部

R:檢查區域

W:透光性工件

WD:作動距離

Claims (4)

1. 一種照明裝置，其對具有透鏡效果之透光性工件照射照明光，且具備： 光源； 光出射部，其引導自上述光源放射之光，並出射特定擴散角之光束； 聚光透鏡部，其將上述特定擴散角之光束轉換為平行之光束；及 擴散板，其藉由使上述平行之光束通過而將其轉換為行進方向隨機之照明光。
2. 如請求項1之照明裝置，其具備保持上述透光性工件之工件保持部，且 上述透光性工件與上述擴散板隔開特定距離而配置。
3. 如請求項2之照明裝置，其具備擴散板距離調節部，該擴散板距離調節部調整上述透光性工件與上述擴散板之上述距離。
4. 如請求項1至3中任一項之照明裝置，其中光出射部具備將多根光纖束集而得之光導部。

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