JP2020176861A

JP2020176861A - 光検査装置

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Publication number: JP2020176861A
Application number: JP2019077550A
Authority: JP
Inventors: 海老原　聡; Satoshi Ebihara; 聡海老原
Original assignee: AI Tec System Co Ltd
Current assignee: AI Tec System Co Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: JP7300152B2

Abstract

【課題】集光レンズ等の光学系を用いることなく、発光体の光量を同時にかつ精度良く検査可能な構造簡単な光検査装置を提供する。【解決手段】並設された複数のＬＥＤ３の光量を検査する光検査装置１０において、一側面が各ＬＥＤ３の並設方向に沿って配置されるとともに、各ＬＥＤ３から該一側面に照射される光が他側面側の空間に実像として結像される板状の光結像プレート１１を有する。これにより、各ＬＥＤ３から照射される光が隣接する他のＬＥＤ３の光に影響されることなく光結像プレート１１の他側面側で実像として結像し、各ＬＥＤ３の光量を精度良く検査することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理用或いは検査用の照明装置に有する発光体の光を検査する光検査装置に関すものである。

一般に、この種の照明装置の発光体としてＬＥＤが多数使用されているが、経年劣化や温度依存によりＬＥＤの光量が変化するという不具合が発生する。このような不具合は、画像処理用の照明装置においては画像の見え方が変化し、また、検査用の照明装置においては検査時間が長くなるという問題点が発生する。

そこで、これらの照明装置においては、光検査装置を用いた光量検査は必要不可欠であり、光量不足が発生したＬＥＤについては交換したり、或いは、交換しないまでも当該ＬＥＤに対する電流値を上げ適正な光量を維持するようメンテナンスしている。

ところで、光検査装置の光量検査において、検査対象のＬＥＤが隣接する他のＬＥＤの光の影響を受けるときは、ＬＥＤの光量を正確に検査することができない。

そこで、検査対象のＬＥＤを囲って他のＬＥＤから遮蔽する光検査装置、或いは、ＬＥＤから照射される光を集光し、その一部を参照光として取り出し、この参照光の光量に基づき各ＬＥＤの光量を検査する光検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−９１４４１号公報

しかしながら、従来の光検査装置は何れも各ＬＥＤから照射される光を集光レンズによって集光するため、ＬＥＤ毎に光学系が必要となり、装置構造が複雑化することはもとより、部品点数が増大しコストが上昇するという問題点を有していた。

一方、ロッドレンズ等で複数のＬＥＤの光をまとめて集光する構造もあるが、隣接するＬＥＤの光の影響を充分に除去できものではないし、また、囲いを用いる装置においてはＬＥＤ毎に囲いが必要となり、装置全体が大型化するという問題点を有していた。

本発明の目的は、集光レンズ等の光学系を用いることなく、各発光体の光を同時にかつ精度の良く検査可能な構造簡単な光検査装置を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため、並設された複数の発光体の光量を検査する光検査装置において、一側面が各発光体の並設方向に沿って配置されるとともに、各発光体から一側面に照射される光が他側面側の空間に実像として結像される板状の光結像手段を有する構造となっている。

本発明によれば、各発光体から照射される光が隣接する他の発光体の光に影響されることなく光結像手段の他側面側で実像として結像できる。

本発明によれば、光結像手段により結像された光に基づき検査できるため、部品点数が少なくかつ構造簡単な光検査装置が実現され、また、各発光体の光量を精度良く検査することができる。

本発明が適用される検査用照明装置の一部省略斜視図本発明に係る光検査装置の構成を示すブロック図本発明に係る光検査装置の結像構造を示す斜視図本発明に係る光検査装置を検査用照明装置に配置した状態を示す一部省略斜視図本発明に係る光検査装置を検査用照明装置に配置した状態を示す正面図本発明に係る光結像手段に対する入射角を説明する示す正面図本発明に係る光結像手段の第１変形例を検査用照明装置に配置した状態を示す正面図本発明に係る光結像手段の第２変形例を検査用照明装置に配置した状態を示す正面図本発明に係る光照明装置の他の実施形態を示す一部省略斜視図

図１乃至図６は本発明に係る光検査装置の一実施形態を示すものである。

図１は光検査対象の照明装置１を示し、本発明に係る光検査装置を説明する便宜のため以下に簡単に説明する。

照明装置１は、コンベア等によって長手方向に移動する長尺物の表面を検査するラインセンサカメラ用のものである。照明装置１の内側にはＬＥＤ基板２が配置され、ＬＥＤ基板２上に多数のＬＥＤ（発光体）３が一列に並設されている。この各ＬＥＤ３から照射された光はロッドレンズ４で集光され、更に、拡散板５を通じて外部に照射されるようになっている。また、ＬＥＤ基板２の下面にはＬＥＤ３で発生した熱を外部に放出する放熱体６が設けられている。

光検査装置１０は、図２に示すように、板状の光結像プレート１１（光結像手段）と受光センサ１２と制御部１３と表示部１４から構成され、ＬＥＤ３の光を光結像プレート１１を通じて受光センサ１２で受光し、この受光した光から制御部１３で光量を測定・判定し、そして、判定データを表示部１４で出力している。なお、制御部１３で判定された光量データは光量補正部１５を通じてＬＥＤ３の出力に反映させている。

以上、光検査装置１０の制御構成を説明したが、光検査装置１０の構成のうち光結像プレート１１以外の構成は、ＬＥＤ３の光量を測定・判定できる構成となっていれば良く、図２に示す構成に限るものではない。また、ＬＥＤ３は紫外線、可視光又は赤外線のいずれの発光波長でもよく、発光波長の種類を問わない。更に、光検査装置１０は光量を測定・判定しているが、受光センサ１２で検出された光の波長及び色温度も測定・判定し光の検査を行うようにしてもよい。

光結像プレート１１は、株式会社アスカネットで製造・販売されている周知の光結像プレートを採用した。アスカネット製の光結像プレート１１の構造は、特許第６４３１４６８号公報に詳細に記載されているが、その構造を図３を参照して説明する。

光結像プレート１１は、互いに当接又は近接して配置された平板状の第１及び第２の光制御パネル１１１，１１２を有している。第１及び第２の光制御パネル１１１，１１２の内部には、それぞれ一方側の面に鏡面形成された帯状の平面光反射部１１１ａ，１１２ａが一定のピッチｐ１で並べて形成され、また、平面光反射部１１１ａ，１１２ａ以外の部分はガラス等の透明部材で形成されている。更に、第１及び第２の光制御パネル１１１，１１２の平面光反射部１１１ａ，１１２ａは互いに直交状態に配置されている。これにより、平面光反射部１１１ａと平面光反射部１１２ａが交差して平面視で多数の正方形の反射枠を形成する構造となる。

このように構成された光結像プレート１１において、第１の光制御パネル１１１の一側面側から照射される光は平面光反射部１１１ａで反射し、更に、この平面光反射部１１１ａに対応する第２の光制御パネル１１２の平面光反射部１１２ａで反射し、第２の光制御パネル１１２の他側面側に第１の光制御パネル１１１側の画像と同一の実像が形成されるよう構成されている。

本発明に係る光検査装置１０は、以上のように構成された光結像プレート１１を用いてＬＥＤ３の光検査することにある。

すなわち、光結像プレート１１の一側面が、図４及び図５に示すように、各ＬＥＤ３の並設方向に沿って配置されている。また、ＬＥＤ３と光結像プレート１１の配置関係は、投影先の光を最適化する入射角となるよう配置する必要があるが、図６に示すように、光結像プレート１１の厚さ寸法ｔ２を１．５ｍｍとし、また、平面反射部１１１ａ，１１２ａのピッチｐ１を０．７８ｍｍとするとき、ＬＥＤ３の光の入射角が４４°以上（図６の角度αを含む）となるよう光結像プレート１１を配置した設計となっている。なお、ＬＥＤ３の光の入射角が４４°未満の場合（図６の角度β）は一方の平面反射部１１２ａで複数回に亘って反射し、結像が不可能となるように設定している。更に、受光センサ１２は光結像プレート１１を基準としてＬＥＤ３と対称の位置に配置されている。

本発明に係る光検査装置１０によれば、ＬＥＤ３から照射された光が、図４及び図５に示すように、光結像プレート１１への入射角と同じ角度で投影先（受光センサ１２）に照射され、受光センサ１２に実像として結像する。ここで、各ＬＥＤ３から照射された光のうち、入射角が４４°以上の光がそれぞれ対応する受光センサ１２に照射されるため、各ＬＥＤ３の光量を正確に検査することができる。

また、光結像プレート１１を一枚設置するのみで各ＬＥＤ３の全てに対応できるため、構造が簡単でかつ割安な光検査装置１０を実現することができる。

更に、図５に示すように、ＬＥＤ３から照射される光のうち入射各４４°以上の光は、ロッドレンズ４等の光学系を通過する光ではないため、ＬＥＤ３の光量検査には集光レンズ等の光学系が不要となる。

更にまた、例えばラインセンサカメラ用の照明装置において、長尺物の表面を検査する光と光量検査用の光を同時にかつ別々に取得できるため、長尺物表面検査と光量検査を同時に行うことができ、これにより、長尺物表面検査の際に一部のＬＥＤ３で光量不良があった場合は不具合ＬＥＤ３を直ちに発見でき、メンテナンスを迅速に行うことができる。

なお、本実施形態では光量に基づき光検査を行っているが、受光された光の波長及び色温度も測定・判定し、光量、波長及び色温度の三者全てに基づき光検査するようにしても良い。

図７は本発明に係る光検査装置１０の第１変形例を示すもので、ＬＥＤ３、光結像プレート１１及び受光センサ１２を照明装置１の内側に配置したものである。なお、その他の構成については同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、照明装置１のケーシング１ａの内側にＬＥＤ基板２を配置する一方、ＬＥＤ基板２上にＬＥＤ３及び受光センサ１２を間隔をおいて設置している。また、ケーシング１ａの内側でＬＥＤ３と受光センサ１２との間に光結像プレート１１を設置している。

この第１変形例に係る光検査装置１０によれば、照明装置１のケーシング１ａの内側に配置され、光検査装置１０全体がコンパクトとなる。

図８は本発明に係る光検査装置１０の第２変形例を示すもので、ＬＥＤ３、光結像プレート１１及び受光センサ１２を照明装置１の内側に配置するとともに、照明装置１の幅方向への大型化を抑制する構造となっている。なお、その他の構成については同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、第１変形例と同様に照明装置１のケーシング１ａの内側にＬＥＤ基板２を配置する一方、ＬＥＤ基板２上にＬＥＤ３及び受光センサ１２を間隔をおいて設置している。また、ケーシング１ａの内側でＬＥＤ３と受光センサ１２との間に光結像プレート１１を設置するとともに、受光センサ１２を間にして光結像プレート１１と反対側には光を反射する反射板１６を設置している。

ここで、光結像プレート１１と反射板１６の設置位置は、ＬＥＤ３から投射された光が光結像プレート１１を通り、更に反射板１６で反射して受光センサ１２に結像するよう考慮した位置となっている。

この第２変形例に係る光検査装置１０によれば、反射板１６に到達した光が光結像プレート１１側に戻るように反射して受光センサ１２に結像するため、光が戻った距離だけ、ＬＥＤ３と受光センサ１２との間隔が短くなる。

これにより、ＬＥＤ３と受光センサ１２との間隔に短くなった分、これらを収容するケーシング１ａの幅寸法を小さくすることができる。

図９は本発明の他の実施形態に係る光検出装置である。前記実施形態ではＬＥＤ３の投影先に受光センサ１２を配置しＬＥＤ３の光量検査を行っている。これに対して、本実施形態では光結像プレート１１の他側面側の空間に投影された実像１７をカメラ１８により撮影し検査する構造となっている。本実施形態においても前記実施形態と同様の作用効果を発揮する。なお、前記実施形態と同一構成部分は同一符号を付している。

なお、各実施形態において、発光体としてＬＥＤ３を掲げて説明したが、光量検査が必要な発光体であればこれに限定されるものでない。また、光結像プレート１１として株式会社アスカネット製の製品を掲げて説明したが、光結像プレート１１の一側面側から照射された光が他側面側で結像する構成を備えているものであれば、プレート構造はもとより、製造会社もこれに限るものではない（特開２０１３−８８６９４号公報を参照）。

１…照明装置、３…ＬＥＤ、１０…光結像装置、１２…受光センサ、１７…実像、１８…１８。

Claims

並設された複数の発光体の光を検査する光検査装置において、
一側面が前記各発光体の並設方向に沿って配置されるとともに、該各発光体から該一側面に照射された光が他側面側に実像として結像される板状の光結像手段を有する
ことを特徴とする光検査装置。
前記光結像手段により結像される位置に光を検出する受光センサを設けた
ことを特徴とする請求項１記載の光検査装置。
前記光結像手段により結像された実像を撮影する撮影手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光検査装置。
前記結像手段は、発光体から照射された光のうち、入射角が４４°以上の照射範囲の照射光を結像するよう設定した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の光検査装置。