TW202413883A - 線狀光照射裝置、及使用它之光學特性判定裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種線狀光照射裝置，其能夠以簡易方法將發射相互不同的波長之光的複數個LED加以組合而只合成為所需要的波長帶之光，而且能夠有效率地照射線狀光。線狀光照射裝置100為由複數個光源120並排排列配置而成之光源構件110、及表面為圓弧狀且沿著各光源120所並排排列的方向延伸配置的部分聚光透鏡132所構成。在各光源120分別配置有複數個光源元件124，在被配置於各個光源120的各光源元件124之中，由至少一個光源元件124所發射的光之峯波長為不同於其他的光源元件124所發射的光之峯波長，而且主要以部分聚光透鏡132將與各光源120所並排排列的方向呈正交的方向之光予以聚光。

Description

線狀光照射裝置、及使用它之光學特性判定裝置

本發明係關於一種在判定例如物體的光學特性時對於該物體照射線狀光之線狀光照射裝置、以及使用它之光學特性判定裝置。

為了判定物體之光學特性，已知有對於該物體照射光並分析被物體所反射的反射光之手法。舉例來說，例如，經由分析反射光的波長與光量之間的關係而得到物體的光學特性有關之資訊的手法。

於諸如此類的分析上所使用的光，從可由反射光得到較多的資訊而且可提高精度的事由來看，它較佳為一種波長帶寬的(寬廣的)光。因此，自過往以來，多半是一直使用一種鹵素光源來做該光的光源(例如，專利文獻1)。

另一方面，與鹵素光源對比之下，LED光源具有能量消耗率小且壽命長之優點。因此，在上述的手法中，一直持續地試著使用LED光源來代替鹵素光源。

例如，可以考慮：將發射出相互不同的波長之光的複數個LED加以組合，經由使用光纖維或複數個透鏡將來自該等LED之光予以合成而發射出波長帶寬廣的光之方法。

或者，也可以考慮：經由將來自LED光源的光照射在複數個種類的螢光體而投射出波長帶寬廣的光之方法。 〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕　特開2019-144118號公報

〔發明所欲解決的課題〕

然而，在將自發射出相互不同的波長的光之複數個LED而來的光加以合成的情況，將會有光照射裝置變為複雜且大的問題。

又，在將來自LED光源的光照射在複數個種類的螢光體之情況，將會有從光照射裝置所發射的光之強度降低之虞的問題。

本發明是鑑於上述的問題而完成者，其目的在於提供一種線狀光照射裝置、及使用它之光學特性判定裝置，其為能夠以簡便な方法將發射出相互不同的波長之光的複數個LED加以組合而只合成為所需要的波長帶之光，而且能夠有效率地照射線狀光。 〔用以解決課題之手段〕

根據本發明之一觀點可提供一種線狀光照射裝置，其為具備： 光源構件，其為由複數個光源並排排列配置而成； 表面為圓弧狀的部分聚光透鏡，其為沿著前述各光源所並排排列的方向延伸配置；其中 在前述各光源中分別配置有複數個光源元件； 被配置在各個前述光源的前述各光源元件之中，由至少一個前述光源元件所發射的光之峯波長為不同於由其他的前述光源元件所發射的光之峯波長； 前述部分聚光透鏡主要是用於將與前述各光源所並排排列的方向呈正交的方向之光予以聚光。

比較合適者是更進一步具備： 導光板，其具有透光性、且由與前述部分聚光透鏡之延伸方向呈正交的平面所決定的斷面形狀為矩形狀； 從前述光源元件發射而透過前述部分聚光透鏡的光為從前述導光板的頂面進入前述導光板內。

更為合適者是： 分別被配置在相互鄰接的前述光源之發射出相同的峯波長之光的複數個前述光源元件彼此之間為相互串聯電性連接。

根據本發明之另一觀點，可以提供一種光學特性判定裝置，其係具備： 上述的線狀光照射裝置； 台座，其為用於載置測定對象之物品； 受光裝置，其為用於接收由前述線狀光照射裝置所發射而被前述物品所反射的光。 〔發明效果〕

根據本發明有關的線狀光照射裝置，從各光源所發射的光在部分聚光透鏡內混合而能夠只合成所需要的波長帶之光。又，在由各光源所發射的光之中，在部分聚光透鏡延伸的方向擴散之光不會因此而聚光，相反地，因為與在部分聚光透鏡延伸的方向呈正交的方向擴散之光是在部分聚光透鏡內被聚光，所以，從部分聚光透鏡所發射出的光就會成為線狀光。

藉此，能夠提供一種線狀光照射裝置、及使用它之光學特性判定裝置，其為能夠以簡便的方法將發射出相互不同的波長之光的複數個光源元件加以組合而只合成為所需要的波長帶之光，而且能夠有效率地照射線狀光。

(光學特性判定裝置10之構成)

以下，說明本發明所適用的實施形態有關之光學特性判定裝置10。在一例子中，可用來做為膜厚測定裝置使用的光學特性判定裝置10，如圖1所示，大致上是具備有：線狀光照射裝置100、台座12、及受光裝置14。

線狀光照射裝置100是一種用來照射用以判定物體的光學特性(在本實施形態中為「膜厚」)之線狀光的裝置。如圖2所示，在本實施形態中，大致上是具備有：光源模組102、透鏡單元104、及支撐具106。

光源模組102，如圖3所示，具有：光源模組本體108、發射光之光源構件110、及供電構件112。

光源模組本體108為一種具有用來安裝光源構件110或供電構件112的內部空間114之約略長方體狀的構件。再者，光源模組本體108的材質，雖然可以考慮鋁或銅，然而，當是沒有特別限定。

光源構件110是以複數(在本實施形態中是3個)個光源120所構成；各光源120為被配置而排列成一列。

各光源120，如圖4所示，具有：基板122、在基板122的表面所實裝配置的複數個光源元件124、用於供電至各光源元件124的複數個供電端子126。

在本實施形態中，在一個光源120使用16個LED來做為光源元件124。各光源元件124為被配置成排列於相同的一列，其與各光源120排列成一列的方向呈約略平行。當然，在一個光源120所配置的光源元件124的數量是不限定於此而已，又，各光源元件124的配置態樣也是沒有特別限定的。

又，在本實施形態中是設定成：從在一個光源120配置的16個光源元件124所發射的光之峯波長皆是全部相互不同。再者，從至少一個光源元件124所發射的光之峯波長也可以是不同於從其他的光源元件124所發射的光之峯波長。

返回圖3；供電構件112是一種用來將適合於各光源元件124之發光的從外部的電源裝置(未圖示)而來的電壓/電流供電到光源元件124之構件。在本實施形態中，如圖5所示，相互鄰接的光源120上分別配置之發射出相同的峯波長的光之複數個光源元件124彼此之間是相互串聯地電性連接。藉此，從供電構件112供給到發射出相同的峯波長的光之複數個光源元件124的群組之電力能夠依據每個群組毎進行調整，所以，能夠調整從線狀光照射裝置100所發射的光(來自各光源元件124之合成光)中之合成波長的平衡。再者，在圖5中只描繪：供電給1號至4號的光源元件124的正配線、負配線。

透鏡單元104，如圖6所示，具有透鏡單元本體130、部分聚光透鏡132、及導光板133。

透鏡單元本體130是一種具有用於收納部分聚光透鏡132的收容溝134之約略長方體狀的構件。又，光源模組本體108的下面係形成為：可與透鏡單元本體130的上面一起組合。再者，透鏡單元本體130的材質，雖然是可以考慮鋁或聚碳酸酯等之樹脂然而，當是沒有特別限定。

部分聚光透鏡132是一種沿著各光源120所並排排列的方向延伸配置的圓柱狀之透鏡，例如，可以丙烯酸酯或石英玻璃來形成。在本實施形態中，雖然是配合光源120的數量(3個)而使用3個部分聚光透鏡132，然而，也可以使用1支長條狀的部分聚光透鏡132。

又，較佳者是將該部分聚光透鏡132配置成：各光源元件124係位於部分聚光透鏡132的焦點位置。具體而言，將各光源元件124配置成位於：從部分聚光透鏡132的表面起算成為該部分聚光透鏡132的半徑d的一半之距離(d／2)的位置。

導光板133是一種由與與部分聚光透鏡132延伸方向呈正交的平面所決定的斷面形狀為矩形狀，且具有透光性之板材；例如，可以丙烯酸酯或石英玻璃來形成。由光源元件124所發射而透過部分聚光透鏡132的光係從導光板133的頂面136而入射到該導光板133內。

返回圖2；支撐具106為一種用於將在安裝於透鏡單元104及該透鏡單元104的狀態下之光源模組102支撐保持於預定的位置之構件，在本實施形態中，具備有一對支撐構件140。

支撐構件140為具有支撐本體142、支撐脚體144、支撐銷146、及角度保持銷148。

支撐本體142為於垂直方向延伸的板材；在下部形成有可供支撐銷146插通的支撐銷插通孔150。又，在支撐本體142的上部形成有可供角度保持銷148插通/滑動的角度保持銷插通/滑動孔152。

支撐脚體144是一種由支撐本體142的下端邊緣起朝水平外向延伸的構件。

支撐銷146係一種在插通被形成於支撐本體142的支撐銷插通孔150之後，可被嵌入到被形成於透鏡單元104中之透鏡單元本體130的側面的支撐銷嵌合孔(未圖示)的構件。藉由支撐銷146，使得透鏡單元104被支撐成能夠相對於支撐構件140進行轉動。

角度保持銷148係一種在插通被形成於支撐本體142的角度保持銷插通/滑動孔152之後，可被嵌入到被形成於導光板133的側面之角度保持銷嵌合孔(未圖示)的構件。藉由角度保持銷148，使得透鏡單元104能夠被固定在相對於支撐構件140而言成為預定角度的位置。

其　次，返回圖1；台座12為一種用於載置測定對象之物品X的裝置。在本實施形態中，台座12為預定的方向上移動。藉此，於台座12載置的物品X全體可為由線狀光照射裝置100而來的光所掃描照射。

受光裝置14係一種用於接收：從線狀光照射裝置100所發射而被物品X所反射的光之裝置。 (線狀光照射裝置100之特徴)

根據本實施形態有關的線狀光照射裝置100，如圖7所示，由各光源120所發射的光，由於是在部分聚光透鏡132內混合，因此能夠只合成所需要的波長帶的光。又，在由各光源120所發射的光之中，於部分聚光透鏡132的延伸方向擴散的光不的因此而聚光，相反地，在與部分聚光透鏡132的延伸方向呈正交的方向擴散的光，由於是在該部分聚光透鏡132內聚光，所以，從部分聚光透鏡132所射出的光就成為線狀光。

藉此，能夠提供一種線狀光照射裝置100、及使用它之光學特性判定裝置10，其為能夠以簡便的方法，將發射出相互不同的波長的光之複數個光源元件124加以組合而只合成為所需要的波長帶之光、而且，能夠有效率地照射線狀光。

又，從光源元件124所發射而透過部分聚光透鏡132的光係成為：從導光板133的頂面136而入射到該導光板133內。因此，入射到導光板133內之光，由於是在該導光板133內反射，因此，在由各光源元件124所發射的峯波長不相同的光，主要是在更進一步地良好混合的狀態下而從導光板133的底面138射出。

在使用線狀光照射裝置100之測定對象的物品X為立體形狀的情況下，由於從線狀光照射裝置100到物品X中之各部分為止的距離不是一定值，所以，當不使用在峯波長不相同的光沒有充分混合的狀態下之光時、雖然以該光進行物品X之光學特性判定將會有產生偏差(變異)之虞，然而，經由使用如上所述之導光板133就能夠解消此種疑慮。

另外，在本實施形態有關的線狀光照射裝置100中，由於光源模組102及透鏡單元104是能夠分離的，所以，在因為壽命等之原因而更換光源120的情況下，由於能夠只更換光源模組102，所以於經濟上是有利的。

又，在本實施形態有關的線狀光照射裝置100中，由於能夠調整支撐具106相對於光源模組102及透鏡單元104的角度，所以，能夠正確地調整照射在物品X上之光的角度，能夠進行調整而使反射的光正確入射到接收它之受光裝置14。 (變形例1)

在上述的實施形態中，雖然是使用LED來做為光源元件124使用，然而，也可以使用ＬＤ(雷射二極管)等來代替它。 (變形例2)

在上述的實施形態中，雖然是使用圓柱狀的透鏡來做為部分聚光透鏡132，然而，部分聚光透鏡132並未限定於此而已，也可以是表面為圓弧狀。例如，也可以使用斷面為半圓形的圓柱(cylinder)透鏡(圖8参照)。 (變形例3)

如圖9所示，在光源120與部分聚光透鏡132之間，可以進一步設置：將來自各光源120的光廣布(擴散)於該各光源120所並排排列的方向的擴散透鏡160。藉由設置諸如此類的擴散透鏡160，能夠發射出寬度更為細微且長度長的線狀光。

本次所揭示的實施形態中的全部觀點皆為例示，所以當然不應視為限制。本發明的範圍不是上述説明而已，而是申請專利範圍中所示者，且意圖包含與申請專利範圍均等的意思及範圍內之全部變更。

10:光學特性判定裝置 12:台座 14:受光裝置 100:線狀光照射裝置 102:光源模組 104:透鏡單元 106:支撐具 108:光源模組本體 110:光源構件 112:供電構件 114:內部空間 120:光源 122:基板 124:光源元件 126:供電端子 130:透鏡單元本體 132:部分聚光透鏡 133:導光板 134:收容溝 136:(導光板133的)頂面 138:(導光板133的)底面 140:支撐構件 142:支撐本體 144:支撐脚體 146:支撐銷 148:角度保持銷 150:支撐銷插通孔 152:角度保持銷插通/滑動孔 160:擴散透鏡 X:物品

圖1為顯示本發明所適用的實施形態有關的光學特性判定裝置10之圖。 圖2為顯示本發明所適用的實施形態有關的線狀光照射裝置100之(a)正面圖、(b)側面圖。 圖3為顯示光源模組102之斜視圖。 圖4為顯示光源120之正面圖。 圖5為顯示光源120中之各光源元件124彼此之間的連接狀態之圖。 圖6為顯示透鏡單元104之斜視圖。 圖7為顯示由各光源120所發射的光為透過部分聚光透鏡132及導光板133時之經過路徑的圖。 圖8為顯示變形例2有關的部分聚光透鏡132之圖。 圖9為顯示變形例3有關的光源120/部分聚光透鏡132/擴散透鏡160/導光板133之圖。

100:線狀光照射裝置

102:光源模組

104:透鏡單元

106:支撐具

133:導光板

140:支撐構件

142:支撐本體

144:支撐脚體

146:支撐銷

148:角度保持銷

150:支撐銷插通孔

152:角度保持銷插通/滑動孔

Claims (4)

1. 一種線狀光照射裝置，其係具備： 光源構件，其配置有並排排列的複數個光源；以及 表面為圓弧狀的部分聚光透鏡，其為沿著前述各光源並排排列的方向延伸配置；其中 於前述各光源，分別配置有複數個光源元件； 在被配置於各個前述光源的前述各光源元件之中，由至少一個前述光源元件所發射的光之峯波長為不同於由其他的前述光源元件所發射的光之峯波長； 前述部分聚光透鏡主要是將與前述各光源所並排排列的方向呈正交的方向之光予以聚光。
2. 如請求項1所記載之線狀光照射裝置，其中進一步具備： 導光板，其具有透光性，且由與前述部分聚光透鏡之延伸的方向呈正交的平面所決定之斷面形狀為矩形狀； 由前述光源元件發射而透過前述部分聚光透鏡的光為由前述導光板的頂面進入到前述導光板內。
3. 如請求項1所記載之光照射裝置，其中分別配置於相互鄰接的前述光源之發射出相同的峯波長之光的複數個前述光源元件彼此之間為相互串聯電性連接。
4. 一種光學特性判定裝置，其係具備： 如請求項1至3中任一項所載之線狀光照射裝置； 台座，其為用於載置測定對象之物品； 受光裝置；其為用於接收由前述線狀光照射裝置所發射而被前述物品所反射之光。