JP2003107006A

JP2003107006A - 照明方法及び照明装置

Info

Publication number: JP2003107006A
Application number: JP2001305321A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Kakizaki; 隆道柿崎; Masayoshi Yamada; 雅義山田
Original assignee: HAYASHI WATCH-WORKS CO Ltd; Tokyo Weld Co Ltd
Current assignee: HAYASHI WATCH-WORKS CO Ltd; Tokyo Weld Co Ltd
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品のような被測定物の外観検査を行う
際に使用する照明方法であって、被測定物の外縁部と中
央部との照度の差を解消し、被測定物の検査面全体にわ
たって実質的に均一な照明を行うことができる照明方法
を提供すること。【解決手段】照明方法は、リング状光源から発せられ
たリング状光線（１２）を、外周の入射面（３ａ）と内
周の出射面（３ｂ）とを有する中空体（３）の入射面に
導いて中空体を透過させ、中空体の実質的な軸線上、か
つ、中空体の下方に設けられた定置箇所（Ｃ）にある被
照射物に被照射物の上方から照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明方法及び照明装
置に関し、例えば、電子部品の欠陥の有無を検査する
際、電子部品を照射するのに適する照明方法と、照明装
置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を検査するのに使用する従来の
照明装置として、側面状態の図４及び図５に示すものが
ある。図４の照明装置では、２つのライトガイド２０か
ら発せられた光線を基板２３上の電子部品２１に照射
し、ＣＣＤカメラ２２で電子部品２１の画像データを取
り込む。一方、図５の照明装置では、リングライト２４
から発せられた光線を、光拡散板２５を透過させて基板
２３上の電子部品２１に照射し、ＣＣＤカメラ２２で電
子部品２１の画像データを取り込む。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した照明装置
は、２つのライトガイド２０を電子部品２１の両側部に
配置し、斜め上方から電子部品２１を照射する。この照
明装置では、ライトガイド２０に近いほど照度が高いこ
とから、電子部品２１の外縁部と中央部では照度に差が
生ずる上、電子部品２１の凹凸部の陰影が一方向へ延び
るという問題があった。

【０００４】図５に示した照明装置は、光拡散板２５に
よって光の拡散を図っているが、リング状の明暗部が現
れるため、電子部品２１の外縁部と中央部では照度に差
が生ずるという問題があった。このような照度の差が生
ずると、正常な電子部品であっても欠陥品と判定される
おそれがある。

【０００５】本発明は、前記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、電子部品のような被測定物の
外観検査を行う際に使用する照明方法及び照明装置であ
って、被測定物の外縁部と中央部との照度の差を解消
し、被測定物の検査面全体にわたって実質的に均一な照
明を行うことができる、照明方法及び照明装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため次の構成とした。請求項１に係る発明の要旨
は、リング状光源から発せられたリング状光線を、外周
の入射面と内周の出射面とを有する中空体の前記入射面
に導いて中空体を透過させ、前記中空体の実質的な中心
軸線上、かつ、前記中空体の外部に設けられた定置箇所
にある被照射物に照射することを特徴とする、照明方法
に存する。請求項２に係る発明の要旨は、リング状光源
と、このリング状光源から発せられたリング状光線を透
過させて拡散する光拡散手段であって被照射物の定置箇
所を取り囲むように照射する光拡散手段と、この光拡散
手段を取り囲んで配置され、前記リング状光線を反射さ
せて前記光拡散手段に導く反射手段とを備えることを特
徴とする、照明装置に存する。請求項３に係る発明の要
旨は、前記光拡散手段は、外周の入射面と、この入射面
の形状とは異なる形状を有する内周の出射面とを備える
中空体からなることを特徴とする、請求項２に記載の照
明装置に存する。請求項４に係る発明の要旨は、前記光
拡散手段は、外周の入射面と、内周の出射面とを備える
中空体からなり、前記入射面及び前記出射面の形状は、
前記出射面から出た光線が前記被照射物に実質的に均一
に到達するように、光の屈折に基づいて決定されること
を特徴とする、請求項２又は３に記載の照明装置に存す
る。請求項５に係る発明の要旨は、前記光拡散手段の前
記入射面は円錐又は円錐台形状であり、前記光拡散手段
の前記出射面は、球面とこの球面に連なる円筒面とを有
する形状であることを特徴とする、請求項３又は４に記
載の照明装置に存する。請求項６に係る発明の要旨は、
前記光拡散手段の前記入射面は、球面とこの球面に連な
る円筒面とを有する形状であり、前記光拡散手段の前記
出射面は、前記入射面とは異なる曲率の、球面とこの球
面に連なる円筒面とを有する形状であることを特徴とす
る、請求項３又は４に記載の照明装置に存する。請求項
７に係る発明の要旨は、前記光拡散手段は、半透明な乳
白色の樹脂で作られたことを特徴とする、請求項２ない
し６のいずれかに記載の照明装置に存する。請求項８に
係る発明の要旨は、前記光拡散手段は、光拡散加工を施
したガラスで作られていることを特徴とする、請求項２
ないし６のいずれかに記載の照明装置に存する。請求項
９に係る発明の要旨は、前記反射手段は、前記光拡散手
段を取り囲む円筒を有し、この円筒の内面が鏡面状に形
成されたことを特徴とする、請求項２ないし８のいずれ
かに記載の照明装置に存する。請求項１０に係る発明の
要旨は、前記リング状光源は、光ファイバをリング状に
配列したものであることを特徴とする、請求項２ないし
９のいずれかに記載の照明装置に存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る照明方法は、被照射
物の周囲から均一に照明光を照射し、前記被照射物の真
上、真下、真横、その他の任意の向きから被照射物を観
察、測定その他の検査をする場合に用いられる照明方法
である。この照明方法は、断面状態を示す図１及び図３
と、光の屈折を示す図２とを参照すると、リング状光源
５ａから発せられ、空気中を通過するリング状光線１２
を、外周の入射面３ａと内周の出射面３ｂとを有する、
横断面が円形を呈する中空体３の入射面３ａに導いて中
空体３を透過させる。その後、出射面３ｂから出て空気
中を通過する拡散された光線を、被照射物の例えば測定
に用いられる定置箇所Ｃにある被照射物に、被照射物を
取り囲むように周囲から均一に照射する。定置箇所Ｃ
は、中空体３の実質的な軸線上、かつ、中空体３の外部
に設けられている。定置箇所Ｃにある被照射物は、中空
体３の孔３ｄを通して観察、測定その他の検査をされ
る。

【０００８】空気中を通過するリング状光線１２は、中
空体３に入射するとき屈折し、さらに中空体３から空気
中へ出るとき、つまり出射するとき屈折する。そこで、
屈折した光線が定置箇所Ｃに到達するように中空体３の
形状や厚み、材質などを選定しておけば、リング状光線
１２は拡散した状態で実質的に均一に定置箇所Ｃに到達
する。

【０００９】図５に示した光拡散板２５は平板であり、
電子部品２１の上方に位置する。一方、光源はリングラ
イト２４であり、被照射物の外周上方から被照射物に照
射するように配置されている。しかしながら、光拡散板
２５への照射光はリングライト２４そのものの光であ
り、均一化されていないので、リング状の明暗は除去し
きれない。これに対して、本発明に係る照明方法では、
リング状光線１２が拡散機能を有する中空体３の周囲か
ら、図において中空体３の下方に万遍なく照射されるこ
とから、拡散した光線を中空体３の下方に設けた定置箇
所Ｃにある被照射物に均一に照射できる。

【００１０】本発明に係る照明装置１は、リング状光源
５ａと、リング状光源５ａから発せられたリング状光線
１２を透過させて拡散し、被照射物の定置箇所Ｃを取り
囲むように、被照射物の周囲から均一に照射する光拡散
手段３と、光拡散手段３を取り囲んで配置され、リング
状光線１２を反射させて光拡散手段３に導く反射手段４
とを備える。図３では、リング状光線１２は、反射屈折
を示すため、一点からの放射として示してあるが、実際
には、光拡散手段３を取り巻く厚さｈのリング状光源５
ａの端面５ｂの全面から放射される。

【００１１】図示の実施形態では、リング状光源５ａ
は、光ファイバ束５を個々のファイバに、又は複数本ま
とめたファイバに分離したものをリング状に均等に配列
し、成形して作られている。光ファイバ束５はフレキシ
ブルチューブ６によって保護され、一方の端部がフレー
ム２内に導かれ、フレーム２内でファイバに分離されて
いる。光ファイバ束５の他方の端部を電球のような光源
で照射すると、リング状光線１２が発せられる。

【００１２】光拡散手段３は、外周の入射面３ａと、入
射面３ａの形状とは異なる形状を有する内周の出射面３
ｂとを備える中空体からなる。この中空体３は、一定の
形状のテンプレートを、そのテンプレートの一片から間
隔をおいた軸線の回りに回転して得られる、いわゆる回
転体である。図１に示した実施形態では、円筒体３ｃが
光拡散手段３に連結され、上方へ延びている。円筒体３
ｃの孔３ｄは、図示しないＣＣＤカメラなどによる、観
察、測定その他の検査をする際に使用する。

【００１３】中空体３の入射面３ａ及び出射面３ｂの形
状は、出射面３ｂから出る、拡散された光線が被照射物
に実質的に均一に到達するように、光の屈折に基づいて
決定される。

【００１４】図２に示すように、空気中を通過したリン
グ状光線１２（図２を参照した説明では、単に光線１２
という。）を透明又は半透明の板材１１の入射面１３に
照射すると、光線１２は入射面１３で屈折し、光線１２
ａとなって板材１１の内部を進行する。入射面１３の法
線１５と光線１２とのなす角度、つまり入射角をθ１と
し、法線１５と屈折した光線１２ａとのなす角度、つま
り屈折角をθ２とすると、ｎ＝(ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ
２）が屈折率として定義される。また、板材１１の内部
を進行する光線１２ａと出射面１４の法線１６とのなす
角度をθ４とし、出射面１４から空気中に出た光線１２
ｂと法線１６とのなす角度をθ３とし、ｎ′=(ｓｉｎθ
３／ｓｉｎθ４)とすると、ｎ＝ｎ′の関係が成り立
つ。したがって、板材１１の入射面１３と出射面１４と
が平行であれば、板材１１を透過して再び空気中へ出る
光線１２ｂは、入射した光線１２に対して光軸がずれた
平行光線となり、入射面１３と出射面１４とが非平行で
あれば、光線１２ｂは光線１２に対して光軸がずれた非
平行光線となる。これに基づいて、中空体３の種々の点
における光線１２ｂが、中空体３の実質的な中心軸線
上、かつ、中空体３の外部に設けた定置箇所Ｃ（図示で
は下方に設けた定置箇所Ｃ）に周囲から均一に照射する
ように、中空体３の入射面３ａと出射面３ｂの形状を定
める。

【００１５】図１及び図３に示した実施形態では、光拡
散手段である中空体３の入射面３ａは円錐又は円錐台形
状であり、中空体３の出射面３ｂは、中心Ｏを持つ球面
とこの球面に連なる円筒面とを有する形状である。この
ように、入射面３ａと出射面３ｂとの形状を異ならせる
ことによって、それぞれの法線は一部を除いて非平行と
なり、しかも出射面３ｂに球面を設けたことによって、
球面における法線１０同士も非平行となるため、リング
状光線１２は中空体３を透過して実質的に均一に拡散さ
れる。

【００１６】光拡散手段である中空体３は、半透明な乳
白色の樹脂又は光拡散加工を施したガラスで作ることが
できる。中空体３をこのような材料で作ると、中空体３
を透過するリング状光線１２の乱反射が起こりやすくな
り、拡散を均一化しやすい。

【００１７】反射手段４は円筒状のもので、光拡散手段
である中空体３を取り囲む円筒の内面４ａを有し、この
内面４ａが鏡面状に形成されている。

【００１８】リング状光源５ａから発せられたリング状
光線１２のうち光拡散手段３に直接入射しない光線や、
光拡散手段３で反射した光線などをそのまま逃がしてし
まうと照明効率が低下する。そこで、反射手段４によっ
てこのような光線を反射させ、光拡散手段３に導くこと
により、照明効率を高めることができる。

【００１９】前述の実施形態に代えて、次のような実施
も可能である。すなわち、光拡散手段である中空体３の
入射面３ａを、球面とこの球面に連なる円筒面とを有す
る形状とし、出射面３ｂを、入射面３ａとは異なる曲率
の、球面とこの球面に連なる円筒面とを有する形状とし
たり、入射面３ａを、球面とこの球面に連なる円筒面と
を有する形状とし、出射面３ｂを円錐形又は円錐台形状
としたりすることができる。要するに、光拡散手段であ
る中空体の入射面３ａ及び出射面３ｂは、入射面３ａの
形状に合わせて出射面３ｂの形状を選定し、リング状光
線１２が結果的に均一に拡散するように作ることができ
る。

【００２０】中空体３の材料は、乱反射を起こしやす
い、半透明で乳白色の樹脂材の他、拡散効果を持たせた
擦りガラスや白色ガラスのような、光を拡散して透過で
きるものを選ぶことができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、リング状光線を光拡散
手段において屈折させて拡散するため、実質的に均一な
照射が得られる。加えて、光拡散手段の材料を選定する
ことによって、照射のより一層の均一化を図ることがで
きる。また、本発明の照明装置によれば、光拡散手段に
直接入射できない光線を反射手段によって反射させ、光
拡散手段に導くため、照明効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照明装置を示す、一部を断面とし
た側面図である。

【図２】光の屈折を示す模式図である。

【図３】リング状光線が光拡散手段において屈折しなが
ら拡散する状態を示した断面模式図で、リング状光線は
片側のみに示してある。

【図４】従来の照明装置の概略を示す正面図である。

【図５】従来の別の照明装置の概略を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１照明装置２フレーム３光拡散手段（中空体）３ａ入射面３ｂ出射面３ｃ円筒体３ｄ孔４反射手段４ａ内面５光ファイバ束５ａリング状光源５ｂ端面６フレキシブルチューブ１０，１５，１６法線１１板材１２リング状光線１２ａ，１２ｂ光線１３入射面１４出射面２０ライトガイド２１電子部品２２ＣＣＤカメラ２３基板２４リングライト２５光拡散板Ｃ定置箇所Ｏ中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田雅義東京都豊島区北大塚１−28−３林時計工業株式会社内Ｆターム(参考） 2G051 AA61 AA65 AB02 AB14 BA01 BA02 BB02 BB17 CA03 CA04 CA11 2H038 AA54 BA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リング状光源から発せられたリング状光
線を、外周の入射面と内周の出射面とを有する中空体の
前記入射面に導いて中空体を透過させ、前記中空体の実
質的な中心軸線上、かつ、前記中空体の外部に設けられ
た定置箇所にある被照射物に照射することを特徴とす
る、照明方法。
【請求項２】リング状光源と、このリング状光源から発せられたリング状光線を透過さ
せて拡散する光拡散手段であって被照射物の定置箇所を
取り囲むように照射する光拡散手段と、この光拡散手段を取り囲んで配置され、前記リング状光
線を反射させて前記光拡散手段に導く反射手段とを備え
ることを特徴とする、照明装置。
【請求項３】前記光拡散手段は、外周の入射面と、こ
の入射面の形状とは異なる形状を有する内周の出射面と
を備える中空体からなることを特徴とする、請求項２に
記載の照明装置。
【請求項４】前記光拡散手段は、外周の入射面と、内
周の出射面とを備える中空体からなり、前記入射面及び
前記出射面の形状は、前記出射面から出た光線が前記被
照射物に実質的に均一に到達するように、光の屈折に基
づいて決定されることを特徴とする、請求項２又は３に
記載の照明装置。
【請求項５】前記光拡散手段の前記入射面は円錐又は
円錐台形状であり、前記光拡散手段の前記出射面は、球
面とこの球面に連なる円筒面とを有する形状であること
を特徴とする、請求項３又は４に記載の照明装置。
【請求項６】前記光拡散手段の前記入射面は、球面と
この球面に連なる円筒面とを有する形状であり、前記光
拡散手段の前記出射面は、前記入射面とは異なる曲率
の、球面とこの球面に連なる円筒面とを有する形状であ
ることを特徴とする、請求項３又は４に記載の照明装
置。
【請求項７】前記光拡散手段は、半透明な乳白色の樹
脂で作られたことを特徴とする、請求項２ないし６のい
ずれかに記載の照明装置。
【請求項８】前記光拡散手段は、光拡散加工を施した
ガラスで作られていることを特徴とする、請求項２ない
し６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】前記反射手段は、前記光拡散手段を取り
囲む円筒を有し、この円筒の内面が鏡面状に形成された
ことを特徴とする、請求項２ないし８のいずれかに記載
の照明装置。
【請求項１０】前記リング状光源は、光ファイバをリ
ング状に配列したものであることを特徴とする、請求項
２ないし９のいずれかに記載の照明装置。