WO2013099981A1 - ライン光照射装置 - Google Patents

ライン光照射装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013099981A1
WO2013099981A1 PCT/JP2012/083717 JP2012083717W WO2013099981A1 WO 2013099981 A1 WO2013099981 A1 WO 2013099981A1 JP 2012083717 W JP2012083717 W JP 2012083717W WO 2013099981 A1 WO2013099981 A1 WO 2013099981A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slit
light
leds
slit member
light irradiation
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/083717
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
板垣　忠司
裕 山上
顕治 櫻井
雄一 鹿野
Original Assignee
シーシーエス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シーシーエス株式会社 filed Critical シーシーエス株式会社
Priority to JP2013511454A priority Critical patent/JP6078826B2/ja
Publication of WO2013099981A1 publication Critical patent/WO2013099981A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G02B19/0066—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED in the form of an LED array
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a line light irradiation apparatus for irradiating a line light to the object to be measured in order to inspect a surface shape such as a three-dimensional shape of the object to be measured.
  • a conventional three-dimensional shape measuring apparatus generates line-shaped slit light using a cylindrical lens and irradiates the object to be measured with the slit light. Then, the three-dimensional shape measuring apparatus captures the bright line generated in the portion irradiated with the slit light from the direction different from the irradiation direction of the slit light, and performs image processing to perform the image processing. The three-dimensional shape is measured.
  • the object to be measured is irradiated with slit light generated from laser light
  • a speckle pattern is formed on the bright line generated in the portion irradiated with the slit light due to the coherence of the laser light.
  • the obtained image includes speckle noise. For this reason, in order to improve the measurement accuracy of the three-dimensional shape of the object to be measured, it is necessary to perform dedicated image processing for removing speckle noise, resulting in a reduction in processing speed.
  • the present invention has been made to solve the above problems all at once, and improves the measurement accuracy by irradiating the object to be measured with line light that does not generate speckle noise and removes speckle noise. Therefore, the main intended task is to make it possible to improve the processing speed of the inspection without the need for image processing.
  • the line light irradiation apparatus is a line light irradiation apparatus that irradiates the measurement object with line light in order to inspect the surface shape of the measurement object, and includes a plurality of LEDs as a light source, The first slit member, the light diffusion member, and the second slit member that are sequentially arranged from the plurality of LED sides, and the plurality of LEDs, the first slit member, the light diffusion member, and the second slit member are accommodated.
  • a plurality of LEDs arranged in a straight line on an LED mounting substrate, and the first slit member is formed along the arrangement direction of the plurality of LEDs.
  • the light diffusing member has a plurality of convex lens portions extending in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs, and the second slit member has the plurality of slits. It has the 2nd slit formed along the sequence direction of LED, and the above-mentioned case is formed in the shape of an approximately rectangular parallelepiped, and emits the line light which passed through the 2nd slit member from one end. It is characterized by that.
  • the line light is generated using the incoherent light emitted from the LED, it is possible to irradiate the object to be measured with line light that does not cause speckle noise. Measurement accuracy can be improved. In addition, it is possible to improve the processing speed of the inspection of the surface shape of the object to be measured by eliminating the need for image processing for removing speckle noise. Furthermore, since the first slit member is provided on the light emission side of the LED mounting substrate, it can be used as a slit light source in relation to the light diffusing member or the like regardless of variations in position due to the mounting accuracy of a plurality of LEDs. .
  • the light diffusion member having a plurality of convex lens portions extending along the direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs is provided on the light transmission side of the first slit member, the light has passed through the first slit.
  • the light intensity distribution in the arrangement direction of the plurality of LEDs in the light can be made uniform.
  • the second slit member is provided on the light transmission side of the light diffusing member, the light diffuses as a light diffusing member in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of LEDs (leaks) and inexpensive light diffusion. Even if a member is used, the line light line width is defined by the second slit member, so that the edge of the line light can be made clear.
  • the collimating lens further includes a collimating lens, and the collimating lens includes the second slit.
  • the light passing through the beam is made parallel. Thereby, it is possible to irradiate bright line light while maintaining parallelism even for a measurement object having a long distance from the line light irradiation device.
  • the second slit member is disposed between the light diffusing member and the collimating lens, unnecessary light incident on the collimating lens can be eliminated.
  • the light diffusing member between the second slit member and the collimating lens, but in this case, the distance between the second slit and the collimating lens becomes large, and the inner surface of the housing There is a possibility that unnecessary light that is reflected by the light enters the collimating lens. Further, since the aberration of the collimating lens increases toward the end, it is necessary to bring the second slit member as close as possible to the collimating lens. Therefore, the light diffusing member is not provided between the second slit member and the collimating lens. In addition, it is conceivable to provide a light diffusing member on the light transmitting side of the collimating lens.
  • the parallelism of the light collimated by the collimating lens deteriorates by passing through the light diffusing member. There is a risk of doing. From the above, it is preferable that the light diffusion member, the second slit member, and the collimating lens are arranged in this order from the upstream side of the optical path.
  • the light intensity distribution in the arrangement direction of the plurality of LEDs in the light emitted from the plurality of LEDs becomes more uneven as the distance from the substrate is closer. Even if the light diffusing member is transmitted in such a large variation state, the effect of uniforming the light intensity distribution is small. For this reason, the light diffusing member and the second slit member are arranged on one end side of the casing, while the LED mounting substrate and the first slit member are arranged on the opposite side of the one end side of the casing.
  • the light diffusing member is disposed at a position where the variation in the light intensity distribution in the arrangement direction of the plurality of LEDs in the light emitted from the plurality of LEDs is reduced, and the light intensity in the arrangement direction of the plurality of LEDs is determined.
  • the distribution can be made more uniform.
  • the members are rattled by the play of the slide groove, and the relative position with respect to the LED or those The relative position between members changes.
  • a measurement error occurs due to the backlash of the first slit member, the second slit member, or the light diffusion member.
  • a fixing member for fixing the first slit member, the second slit member, or the light diffusion member to the casing is provided, and the fixing member is the casing.
  • the light that has passed through the first slit of the first slit member travels while spreading toward the second slit member. For this reason, the amount of light passing through the second slit of the second slit member is reduced.
  • a condensing lens for condensing light emitted from the plurality of LEDs toward the first slit is provided between the plurality of LEDs and the first slit member.
  • the light emitted from the plurality of LEDs is condensed and directed to the first slit, and the ratio of the light incident on the first slit in the light emitted from the plurality of LEDs is increased.
  • the inner surface of the casing is subjected to reflection processing on the left and right inner surfaces facing the arrangement direction of the plurality of LEDs. If it is this, the light which spreads along the sequence direction of several LED can be used effectively.
  • the measurement accuracy is improved by irradiating the object to be measured with line light that does not cause speckle noise, and the image processing for removing speckle noise is not required and the inspection is performed.
  • the processing speed can be improved.
  • the cross-sectional view which shows the internal structure of the line light irradiation apparatus in one Embodiment of this invention.
  • the top view which shows the line light irradiation apparatus of the state which removed the upper cover in the same embodiment.
  • the front view seen from the front side of the line irradiation apparatus of the embodiment.
  • the front view which shows the 1st slit member and fixing member of the embodiment.
  • the expanded sectional view which shows the 1st slit (2nd slit) of the embodiment.
  • the front view which shows the light-diffusion member and fixing member of the embodiment, and the partial expanded sectional view of a light-diffusion member.
  • the front view which shows the modification of a light-diffusion member.
  • the partial expanded sectional view which shows the modification of a light-diffusion member.
  • the schematic diagram which shows the line light irradiation apparatus of deformation
  • the cross-sectional view which shows the internal structure of the line light irradiation apparatus of deformation
  • the cross-sectional view which shows the internal structure of the line light irradiation apparatus of deformation
  • the line light irradiation apparatus 100 irradiates slit light (hereinafter, line light L) to an object to be measured, and indicates a bright line generated in a portion irradiated with the line light L as an irradiation direction of the line light.
  • the present invention is used in a surface shape measuring apparatus that measures the surface shape of the object to be measured by performing image processing by picking up images from different directions.
  • the surface shape is a concept that includes scratches, foreign objects, concave portions, or the like existing on the surface of the measurement object in addition to the whole or a partial three-dimensional shape of the measurement object.
  • this includes a plurality of LEDs 21, a LED array substrate 2 on which the plurality of LEDs are linearly arranged, and a first slit having a first slit 3S.
  • a member 3 a light diffusing member 4, a second slit member 5 having a second slit 5S, a collimating lens 6 for collimating light that has passed through the second slit 5S, an LED array substrate 2,
  • a housing 7 that houses the first slit member 3, the light diffusing member 4, the second slit member 5, and the collimating lens 6, and that emits the line light L transmitted through the collimating lens 6 from one end (front surface). I have.
  • the LED array substrate 2 has a substantially rectangular shape in plan view, and a plurality of LEDs 21 are arranged on a surface of an LED mounting substrate, which is a printed wiring board, in a substantially straight line with the optical axes aligned in a certain direction. It is a machine-mounted one.
  • the LED 21 is a so-called power LED that can continuously pass a current of 200 mA or more.
  • the LED 21 is a surface-mounted type.
  • the LEDs 21 are arranged such that the LED elements are arranged in a substantially straight line at a predetermined interval.
  • the LED array substrate 2 is disposed on the other end side (rear surface side) opposite to the one end side of the housing 7, and a heat sink 8 having a plurality of heat radiation fins F is provided on the back surface of the LED array substrate 2. Is provided.
  • the plurality of heat radiation fins F are formed along the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21.
  • the first slit member 3 is provided on the light emission side of the LED array substrate 2 and has a substantially rectangular shape in a plan view as shown in FIG. 4, and extends along the array direction P of the plurality of LEDs 21.
  • the first slit 3S is formed. As shown in FIG. 5, the first slit 3S is provided so that the optical axis C of the plurality of LEDs 21 arranged on the LED array substrate 2 passes through the center of the slit width W1 of the first slit 3S. .
  • the longitudinal dimension of the first slit 3S along the array direction P of the plurality of LEDs is longer than the width in which the plurality of LEDs 21 are arrayed (the distance between the LEDs 21 at the left and right ends).
  • the slit width of the first slit 3S is, for example, 0.2 mm.
  • the opening end portion forming the first slit 3S is cut out so that the light incident side becomes an inclined surface as shown in FIG. That is, the slit width of the first slit 3S is wide on the light incident side (inlet side) and gradually narrows toward the light passing side (outlet side), and the exit portion is formed by a flat surface.
  • the width of light passing through one slit 3S is defined. As a result, light diffraction and loss can be reduced, so that the light that has passed through the first slit 3S can have a constant width (for example, 0.2 mm) with high accuracy.
  • the first slit member 3 is fixed to the front surface or the rear surface of the fixing member 91 fixed in contact with the lower inner surface and the left and right inner surfaces of the housing 7.
  • the fixing member 91 is substantially U-shaped when viewed from the front.
  • the first slit member 3 has the four corners of the first slit member 3 screwed to the rear surface of the fixing member 91 (that is, the LED array substrate 2 side).
  • the fixing member 91 is fixed to the left and right side walls and / or the lower wall of the housing 7 with screws.
  • the light diffusing member 4 is provided on the light passage side of the first slit member 3 and has a substantially rectangular shape in plan view as shown in FIG. 7, and the light that has passed through the first slit 3S. Is a lenticular lens that makes the light intensity distribution along the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 uniform.
  • the light diffusing member 4 is configured by arranging a plurality of convex lens portions 41 extending in the vertical direction Q orthogonal to the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 (longitudinal direction of the first slit 3S) in the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21. Sheet-like.
  • the convex lens portion 41 has a light emitting surface 41a in a semicircular shape (see a partially enlarged sectional view in FIG. 7), and each convex lens portion 41 is formed over and under the light diffusing member 4 and functions as a cylindrical lens. Demonstrate.
  • the planar view shape of the light diffusing member 4 is the same shape as the planar view shape of the first slit member 3.
  • the light diffusing member 4 is fixed to the front surface or the rear surface of a fixing member 92 fixed in contact with the lower inner surface and the left and right inner surfaces of the housing 7.
  • the fixing member 92 is substantially U-shaped when viewed from the front.
  • the light diffusing member 4 has the four corners of the light diffusing member 4 screwed to the front surface of the fixing member 92 (that is, the side opposite to the LED array substrate 2). Thereby, the light diffusing member 4 is configured to be separated from the LED array substrate 2 as much as possible.
  • the fixing member 92 has substantially the same shape as the fixing member 91.
  • the fixing member 92 is screwed to the left and right side walls and / or the lower wall of the housing 7.
  • the second slit member 5 is provided on the light transmission side of the light diffusing member 4 and has a substantially rectangular shape in a plan view as shown in FIG. 8, along the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21.
  • the second slit 5S is formed.
  • the second slit 5S is configured such that the optical axis C of the plurality of LEDs 21 arranged on the LED array substrate 2 passes through the center of the slit width W2 of the second slit 5S.
  • the longitudinal dimension of the second slit 5S along the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 is, as with the first slit 3S, determined from the width in which the plurality of LEDs 21 are arranged (the distance between the LEDs 21 at the left and right ends). Also long.
  • the slit width of the second slit 5S defines the short direction dimension of the line light L, and is 2 mm, for example.
  • the opening end portion that forms the second slit 5S is also cut out so that the light incident side becomes an inclined surface as in the case of the first slip 3S.
  • the plan view shape of the second slit member 5 is substantially the same shape as the plan view shape of the first slit member 3.
  • the fixing member 93 is screwed to the left and right side walls and / or the lower wall of the housing 7.
  • the second slit member 5 is fixed to the front surface or the rear surface of the fixing member 93 that is fixed in contact with the lower inner surface and the left and right inner surfaces of the housing 7.
  • the fixing member 93 is substantially U-shaped when viewed from the front.
  • the second slit member 5 has the four corners of the second slit member 5 screwed to the rear surface of the fixing member 93 (that is, the LED array substrate 2 side). Accordingly, the second slit member 5 is configured to be as close as possible to the collimating lens 6.
  • the fixing member 93 has substantially the same shape as the fixing member 91, similarly to the fixing member 92.
  • the collimating lens 6 is provided on the light passage side of the second slit member 5, and the cylindrical convex lens 61 and the plurality of LEDs 21 having an equal cross-sectional shape in the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21. It consists of a cylindrical concave lens 62 having an equal cross-sectional shape in the arrangement direction P.
  • the collimating lens 6 collimates the light that has passed through the second slit 5S in the vertical direction Q that is orthogonal to the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21. That is, the light emitted from the collimating lens 6 becomes band-shaped light.
  • the collimating lens 6 is screwed to the housing 7 via a lens fixing member.
  • the housing 7 has a substantially rectangular parallelepiped shape when viewed from the front. Specifically, the housing 7 includes the first slit member 3, the light diffusion member 4, and the second slit member 5. It has a cross-sectional shape substantially similar to the shape in plan view. In the housing 7, the light diffusion member 4, the second slit member 5, and the collimating lens 6 are adjacently arranged in this order on one end side (front side), and the other end side that is the opposite side of the one end side. The LED array substrate 2 and the first slit member 3 are adjacently disposed adjacent to each other (on the rear surface side).
  • the LED array substrate 2 and the first slit member 3 are arranged close to each other, thereby preventing the line light from being distorted due to variations in the position of the LEDs on the LED array substrate 2.
  • the second slit member 5 and the collimating lens 6 close to each other, the light incident on the collimating lens 6 is preferably restricted, and unnecessary light generated by reflection on the inner surface of the housing is collimated. Is prevented from entering. Since the aberration of the collimating lens 6 increases toward the end, the second slit member 5 is made as close as possible to the collimating lens 6.
  • a transparent cover glass (cover member) 10 is provided at one end (front surface) of the housing 7 to prevent dust from entering the housing 7. This cover glass 10 becomes a light emission surface from which the line light L is emitted.
  • the line light L is generated by using the incoherent light emitted from the LED 21, and therefore, the line light that does not generate speckle noise. Since the object to be measured can be irradiated with L, the measurement accuracy can be improved. In addition, it is possible to improve the processing speed of the inspection of the surface shape of the object to be measured by eliminating the need for image processing for removing speckle noise. Furthermore, since the 1st slit member 3 is provided in the light emission side of the LED array board
  • the light diffusion member 4 is provided on the light transmission side of the first slit member 3, the light intensity distribution in the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 in the light that has passed through the first slit 3S is made uniform. Can do.
  • the second slit member 5 is provided between the light diffusing member 4 and the collimating lens 6, unnecessary light incident on the collimating lens 6 can be eliminated.
  • reflection processing may be performed on the left and right inner surfaces facing the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 on the inner surface of the housing 7, and non-reflection processing may be performed on the upper and lower inner surfaces orthogonal to the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21. If it is this, the light inject
  • a lens diffusing plate having a plurality of convex lens portions 41 extending along the vertical direction Q orthogonal to the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 is used. Also good.
  • This lens diffuser diffuses in the arrangement direction P of the plurality of LEDs 21 in the light that has passed through the first slit 3S, and makes the light intensity distribution along the arrangement direction P uniform.
  • the plurality of convex lenses 41 are not limited to those arranged in a staggered pattern, but may be arranged in a lattice pattern (matrix form) or randomly, for example.
  • the convex lens portion 41 of the light diffusing member 4 is not limited to the shape of the light emitting surface 41a being semicircular, and as shown in FIG. It may be a continuous wave shape, or may be a mountain shape such as a triangle as shown in FIG.
  • LEDs having the same wavelength range are used, and LEDs having different wavelength ranges such as red (R) LED, green (G) LED, and blue (B) LED are alternately used as shown in FIG.
  • the LEDs that are linearly arranged and turned on may be configured to be switchable according to the type of the object to be measured. For example, as shown in FIG. 11, when a red (R) LED, a green (G) LED, and a blue (B) LED are alternately arranged, the red (R) LED is turned on, and the green (G) LED You may comprise so that it may switch according to the kind etc. of a to-be-measured object, etc. when turning on and blue (B) LED are turned on.
  • the line light irradiation device 100 may have a condensing lens 11 between the first slit member 3 and the second slit member 5.
  • the condensing lens 11 is provided along the first slit 3S and is a cylindrical lens. Light that passes through the first slit 3S and spreads in the vertical direction Q in the vertical direction Q toward the second slit 5S and passes through the first slit 3S by the condenser lens 11 The ratio of the light incident on the second slit 5S is increased. Thereby, the loss of light generated between the first slit member 3 and the second slit member 5 can be reduced, the light incident on the second slit 5S can be increased, and the brighter line light L can be generated.
  • the object to be measured can be irradiated.
  • the condenser lens 11 is disposed as close as possible to the first slit member 3.
  • the condensing lens 11 can be arranged at a position of about 0 to 5 mm from the first slit member 3.
  • the line light irradiation device 100 may have a configuration in which the condenser lens 12 is provided between the plurality of LEDs 21 and the first slit member 3.
  • This condensing lens 12 is a cylindrical lens provided along the plurality of LEDs 21 so as to cover them. It is conceivable that the condenser lens 12 is made of silicone and has a recess that accommodates the plurality of LEDs 21.
  • the condensing lens 12 condenses the light emitted from the plurality of LEDs 21 and spreading in the up-down direction Q in the up-down direction Q toward the first slit 3S, and the first in the light emitted from the plurality of LEDs 21.
  • the ratio of light incident on the slit 3S is increased. Thereby, the loss of light generated between the plurality of LEDs 21 and the first slit member 3 can be reduced, the light incident on the first slit 3S can be increased, and the brighter line light L can be measured. Can be irradiated.
  • the condenser lens 11 is disposed as close as possible to the plurality of LEDs 21. Note that the plurality of LEDs 21 themselves may have a lens structure that enhances directivity, such as the plurality of LEDs 21 being bullet-type LEDs 21.
  • the line light irradiation device 100 may have both the condenser lens 11 and the condenser lens 12 described above. If this is the case, it is possible to reduce both the light loss that occurs on the incident side of the first slit member 3 and the light loss that occurs on the incident side of the second slit member 5, so that the brighter line light L Can be irradiated to the object to be measured.
  • the measurement accuracy is improved by irradiating the measurement object with line light that does not generate speckle noise, and image processing for removing speckle noise is unnecessary. As a result, the inspection processing speed can be improved.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

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

ライン光照射装置
　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 (9)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
PCT/JP2012/083717 2011-12-27 2012-12-26 ライン光照射装置 WO2013099981A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013511454A JP6078826B2 (ja) 2011-12-27 2012-12-26 ライン光照射装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011284882 2011-12-27
JP2011-284882 2011-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013099981A1 true WO2013099981A1 (ja) 2013-07-04

Family

ID=48697461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/083717 WO2013099981A1 (ja) 2011-12-27 2012-12-26 ライン光照射装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6078826B2 (ja)
WO (1) WO2013099981A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017018101A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 シーシーエス株式会社 光照射装置
WO2017018100A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 シーシーエス株式会社 ライン光照射装置
CN107990215A (zh) * 2017-12-11 2018-05-04 苏州大学 线光源的聚光结构、光源系统及应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01203948A (ja) * 1988-02-10 1989-08-16 Nissan Motor Co Ltd 表面欠陥検査装置
JPH0526634A (ja) * 1991-07-17 1993-02-02 Nissan Motor Co Ltd 断面形状測定方法
JPH1114320A (ja) * 1997-06-26 1999-01-22 Daido Steel Co Ltd 寸法測定装置
JPH11300581A (ja) * 1998-04-21 1999-11-02 Canon Inc スライダ装置およびスライダ装置を用いた工作機械ならびにこの工作機械を用いた回折格子の加工方法
JP2002529711A (ja) * 1998-11-05 2002-09-10 サイバーオプティクス コーポレーション ステレオ映像ライン走査センサを有する電子部品組立装置
JP2002280799A (ja) * 2001-03-21 2002-09-27 Fuji Mach Mfg Co Ltd リード位置検出方法，電気部品装着方法およびリード位置検出装置
JP2004037317A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Murata Mfg Co Ltd 三次元形状測定方法、三次元形状測定装置
JP2008046522A (ja) * 2006-08-21 2008-02-28 Noriji Ooishi 立体像表示装置
WO2010041586A1 (ja) * 2008-10-07 2010-04-15 株式会社オプトデザイン 光源装置およびこの光源装置を用いた照明装置
JP2010114406A (ja) * 2008-10-08 2010-05-20 Sony Corp 照明装置、液晶表示装置、及び照明装置の製造方法
JP2010287339A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Aatec:Kk 光学実験用の光源装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01203948A (ja) * 1988-02-10 1989-08-16 Nissan Motor Co Ltd 表面欠陥検査装置
JPH0526634A (ja) * 1991-07-17 1993-02-02 Nissan Motor Co Ltd 断面形状測定方法
JPH1114320A (ja) * 1997-06-26 1999-01-22 Daido Steel Co Ltd 寸法測定装置
JPH11300581A (ja) * 1998-04-21 1999-11-02 Canon Inc スライダ装置およびスライダ装置を用いた工作機械ならびにこの工作機械を用いた回折格子の加工方法
JP2002529711A (ja) * 1998-11-05 2002-09-10 サイバーオプティクス コーポレーション ステレオ映像ライン走査センサを有する電子部品組立装置
JP2002280799A (ja) * 2001-03-21 2002-09-27 Fuji Mach Mfg Co Ltd リード位置検出方法，電気部品装着方法およびリード位置検出装置
JP2004037317A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Murata Mfg Co Ltd 三次元形状測定方法、三次元形状測定装置
JP2008046522A (ja) * 2006-08-21 2008-02-28 Noriji Ooishi 立体像表示装置
WO2010041586A1 (ja) * 2008-10-07 2010-04-15 株式会社オプトデザイン 光源装置およびこの光源装置を用いた照明装置
JP2010114406A (ja) * 2008-10-08 2010-05-20 Sony Corp 照明装置、液晶表示装置、及び照明装置の製造方法
JP2010287339A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Aatec:Kk 光学実験用の光源装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017018101A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 シーシーエス株式会社 光照射装置
WO2017018100A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 シーシーエス株式会社 ライン光照射装置
JP2017032289A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 シーシーエス株式会社 光照射装置
JP2017032288A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 シーシーエス株式会社 ライン光照射装置
CN107850421A (zh) * 2015-07-29 2018-03-27 Ccs株式会社 线形光照射装置
US10605437B2 (en) 2015-07-29 2020-03-31 Ccs Inc. Light projecting device
CN107990215A (zh) * 2017-12-11 2018-05-04 苏州大学 线光源的聚光结构、光源系统及应用

Also Published As

Publication number Publication date
JP6078826B2 (ja) 2017-02-15
JPWO2013099981A1 (ja) 2015-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10732102B2 (en) Optical test apparatus and optical test method
US10816714B2 (en) Light guide element, light guide unit and illumination device
JP5203289B2 (ja) ライン光源ユニット及び紙葉類の読取装置
JP5783674B2 (ja) 長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置
JP6078826B2 (ja) ライン光照射装置
JP6302242B2 (ja) 照明装置
JP2006332638A (ja) Ｌｅｄ装置
WO2014129549A1 (ja) 画像読取装置
JP5618637B2 (ja) 原稿読取用光源装置
US10488820B2 (en) Digital holographic image-taking apparatus
TWI721720B (zh) 光源裝置及光學檢測系統
US10436715B2 (en) Fluorescence reading device
JP2014215139A (ja) 形状計測装置
JP5421668B2 (ja) 光源ユニット及び紙葉類の読取装置
WO2023248953A1 (ja) 検査装置及び検査用光照射装置
JP4232648B2 (ja) 反射光測定装置
JP2015195082A (ja) 面状光源装置
JP7206736B2 (ja) 計測装置および計測方法
US11150134B2 (en) Spectral information acquisition system, inspection method, and manufacturing method
JP2017054750A (ja) 照明装置およびレンズユニット
WO2024135473A1 (ja) 干渉縞検査装置
CA2758303A1 (en) Banknote verification device
JP2015159446A (ja) 画像読取装置
JP6641316B2 (ja) 照明装置
JP2015159444A (ja) 画像読取装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013511454

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12863017

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12863017

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1