JPH0652243B2 - 検査用照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は検査用照明装置、特に被検査面上に線光源像を
投影し被検査面の欠陥を検査する装置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来より、被検査面上に複数列の線光源像を投影する検
査用照明装置が周知であり、被検査面上の輝度コントラ
ストや線光源像の乱れを利用して表面欠陥を検査するこ
とができることから、例えば自動車ボディーの塗装面の
欠陥検査あるいはその他の用途に巾広く用いられてい
る。

第６図には、自動車の塗装面検査用に用いられる従来の
検査用照明装置が示され（特開昭５６−１３２５０
９）、この従来装置は、ドーム型をした検査ブース１０
と、その検査ブース内に自動車１００を低速で搬入する
コンベアライン１２と、を備えている。

そして、検査ブース１０の内壁面には、複数列の線光源
１４が等間隔に設けられており、更に各線光源１４の両
側には一対の反射鏡１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ設けられ
ている。通常、前記線光源１４は棒状の螢光ランプを用
いて形成されており、また各反射鏡１６は、検査ブース
内壁面に対し４５度の角度をもって取付け固定されてい
る。

従って、自動車１００が検査ブース１０内に搬入される
毎に、その被検査面１１０上には各線光源１４及び反射
鏡１６から複数の線光源像１８が直接及び間接にしかも
等間隔で投影されることになる。

従って、検査員はこのような複数の線光源像１８が投影
された被検査面１１０を観察することにより、その輝度
コントラストや線光源像１８の乱れを利用して、被検査
面のブツ、傷、たれ等の欠陥を検査することが可能とな
る。

しかし、このような装置を用いて欠陥を検出できる範囲
は、被検査面１１０上に投影された線光源像１８の中あ
るいはその周囲に限られ、特に検査対象となる欠陥が小
さな場合には、欠陥の検出可能範囲は更に狭いものとな
る。

従って、被検査面１１０上の欠陥検査を精度良く行おう
とする場合には、被検査面１１０に対し多数の線光源像
を狭い間隔で投影することが必要となる。

また、より欠陥検査の精度を向上させるために、更に
は、検査員の目の疲労を軽減さるために、線光源像を等
間隔に投影することが望ましい。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような従来装置では、１つの線光源１４と
その両側に位置する一対の反射鏡１６Ａ，１６Ｂを用い
て合計３個の線光源像１８しか投影することができな
い。このため、検査ブース１０の内壁面に多くの線光源
１４及び反射鏡１６を設けなければならず、装置全体の
イニシャルコスト及びランニングコストが高価なものと
なり、また周囲が明るくなりすぎ、被検査面上における
輝度コントラストが低下し、しかも検査員の目の疲労を
招き易いという問題があった。

特に、検査対象の塗装欠陥が小さな場合や、人間の目の
有効視野の限界（周辺視）に近いところで欠陥を瞬間的
に見付けることが要求される場合などの、被検査面１１
０上に投影する線光源像１８の間隔を更に狭いものとし
なければならず、検査ブース内壁面に更に多くの線光源
１４及び反射鏡１６を設けなければならないという問題
があった。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、線光源及び反射鏡の数を増やすこと
なく多くの線光源像を投影することが可能な検査用照明
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明は、被検査面上に複数
列の線光源像を投影し被検査面の欠陥検査を行う装置に
おいて、 被検査面上に線光源像を直接像として投影する複数列の
線光源と、 各線光源の周囲に被検査面と対向するよう設けられ、線
光源像を反射間接像として投影するＶ字形反射鏡と、 を含み、前記Ｖ字形反射鏡は、その交差角が９０度未満
に設定され、直接像の両側に少なくとも４個以上の反射
間接像を投影するよう形成されたことを特徴とする。

着目点 次に本発明の着目点を従来装置と対比しながら簡単に説
明する。

（イ）従来装置 第２図には、従来の検査用照明装置の原理図が示されて
おり、この装置は、線光源１４の両側に一対の反射鏡１
６Ａ，１６Ｂを設け、これら各反射鏡１６Ａ，１６Ｂを
検査ブース１０に対し４５度の角度をもって取付固定し
ている。

従って、これら各反射鏡１６は、被検査面１１０上にそ
れぞれ１個の反射間接像１８しか投影することができ
ず、この結果、線光源１４及びこれら一対の反射鏡１６
Ａ，１６Ｂを用いても、単に合計３個の線光源像１８を
被検査面１１０上に投影することができるにすぎなかっ
た。

すなわち、各反射鏡１６を用いて線光源１４からの光を
多重反射し被検査面１１０上に投影するためには、線光
源１４から反射鏡１６へ下ろした垂線２００より内側に
向う光線３００を利用する必要がある。しかし、この従
来装置ではこの光線３００を反射すべき部分に、反射鏡
１６ではなく検査ブース内壁面があるため、このような
多重反射を用いた線光源像を投影することができなかっ
た。

（ロ）本発明 第１図には、本発明の原理図が示されており、本発明の
特徴的事項は、頂点の交差角が９０度未満の略Ｖ字形反
射鏡２０を用いたことにある。

このようにすることにより、線光源１４からＶ字形反射
鏡２０の各反射面２２Ａ，２２Ｂに下ろした垂線２００
より内側に向う光線３００は、２つの反射面２２Ａ及び
２２Ｂで多重反射され被検査面１１０上に投影されるこ
とになる。

従って、本発明によれば、被検査面１１０上に、線光源
の直接像１８−１と、この直接像１８−１の両側に少な
くとも４個以上の反射間接像１８−２，１８−３を投影
することができ、この結果、１組の線光源１４及びＶ字
形反射鏡２０から合計５個以上の線光源像１８を投影す
ることが可能となる。

なお、本発明者らの幾何光学的理論検討と実験によれ
ば、直接像の両側に反射間接像を、４，６，８個投影す
るためには、Ｖ字形反射鏡２０の交差角２αをそれぞれ
（１）〜（３）式を満たすよう設定すればよいことが確
認された。

６０゜＜２α＜９０°…(1) ４５°＜２α＜６０°…(2) ３７．５°＜２α＜４５°…(3) ［作用］ 次に、本発明の作用を第３図に基づき説明する。

本発明の装置は、頂点の交差角２αが９０度未満のＶ字
形反射鏡２０を各線光源１４の周囲に、被検査面１１０
と対向するよう設置されている。

従って、各線光源１４からは被検査面１１０上にその直
接像１８−１が投影される。

また、線光源１４から各反射面２２Ａ，２２Ｂに下ろし
た垂線２００より外側に向かう光４００は、各反射面２
２Ａ及び２２Ｂにより１回反射された後、被検査面１１
０上に反射間接像１８−２Ａ，１８−２Ｂとして投影さ
れる。

更に、各線光源１４から垂線２００の内側に向かった光
３００は、各反射面２２Ａ，２２Ｂによりそれぞれ多重
反射され、被検査面１１０上に反射間接像１８−３Ａ，
１８−３Ｂとして投影される。

この多重反射によって投影される反射間接像１８−３の
個数は、Ｖ字形反射鏡２０の交差角２αを前記第１式〜
第３式に対応して設定すれば、それぞれ２個，４個、６
個となる。

従って、本発明の装置によれば、Ｖ字形反射鏡２０の交
差角２αを６０度から９０度の範囲に設定すると、１組
の線光源１４及びＶ字形反射鏡２０を用いて合計５個の
線光源像１８を投影することができる。

またＶ字形反射鏡２０の交差角２αを、４５度〜６０度
の範囲に設定すると、一組の線光源１４及びＶ字形反射
鏡２０から合計７個の線光源像１８を投影することがで
きる。

更に、交差角２αを３７．５度〜４５度の範囲に設定す
れば、一組の線光源１４及びＶ字形反射鏡２０を用いて
合計９個の線光源像１８を投影することができる。

このように、本発明によれば、一組の線光源１４及びＶ
字形反射鏡２０を用いて少なくとも５個以上の線光源像
を投影することができるため、従来装置に比し、使用す
る線光源１４及び反射鏡２０の個数を大巾に少なくする
ことが可能となる。

この結果、本発明によれば、装置全体のイニシャルコス
ト及びランニングコストを低減することができ、しかも
線光源の数を少なくとすることにより、周囲を適切な明
るさに保ち、検査員の目の疲労を大巾に低減することが
可能となる。

また、この種の検査装置、すなわち被検査面１１０に線
光源像１８を投影し、輝度コントラストや線光源像１８
の乱れを利用して欠陥を検出する装置では、照度（明る
さ）の大きいことは要求されないので、光源の減少は欠
陥の検査になんら支障を与えることはない。むしろ、本
発明のように使用する線光源１４の数が少なくなること
により、被検査面１１０上において線光源像１８の写っ
てない背景部分の輝度が下がるため、欠陥の輝度コント
ラストが上がりこれを容易に検出することが可能とな
る。

なお、輝度コントラスト、すなわち各線光源像１８中の
被検査面１１０の正常箇所と欠陥箇所との見え方（明る
さ）の差により欠陥を検出するので、各線光源像１８間
の輝度は同じである必要はない。従って、本発明のよう
に、多重反射させることにより線光源１４から被検査面
１１０までの光路長が異なっていたとしてもかまわな
い。ただ、通常、検査用照明装置と被検査面１１０との
間隔は２ｍ前後に設定されているので、前記光路長の差
は無視できる。従って、各線光源像１８間の輝度はほぼ
同じである。

線光源像の間隔 また、このような装置を用いて、被検査面１１０の検査
を更に良好に行うためには、被検査面１１０上に線光源
像１８を等間隔に投影することが好ましい。これは、各
線光源像１８の間隔が一定でないと、欠陥の見易さが変
化し、検査員の目の疲労を招くからである。

本発明者等は、このような観点にたって幾何光学的な理
論検討及び実験を行ったところ、次の４つの条件を満足
するように線光源１４及びＶ字形反射鏡２０を形成すれ
ば、線光源像１８の間隔を一定にできることが確認され
た。

Ｖ字形反射鏡２０の交差角２αの２等分線５００上に
線光源１４を配置する。

Ｖ字形反射鏡２０を被検査面１１０に正対するように
設置する。

線光源１４からＶ字形反射鏡２０の各反射面２２Ａ及
び２２Ｂに下ろした垂線２００の足Ｑと、２回目の多重
反射点とを一致させる。

次の条件を満足するようα及びβを設定する。

３α＋β＝１８０゜…(4) 但し、β＝９０゜−（一回目の反射角） 従って、本発明によれば、各線光源１４及びＶ字形反射
鏡２０を前記〜を満足するように形成することによ
り、被検査面１１０上に線光源像１８を等間隔に投影す
ることができ、検査員の目の疲労を招くことなく欠陥の
検査を良好に行うことが可能となる。

次に、線光源１４及びＶ字形反射鏡２０を前記〜の
条件を満足するように設計した場合の作用を説明する。

まず、線光源１４は、Ｖ字形反射鏡２０の頂角２αの２
等分線５００上にあるため、線光源１４からの直接像１
８−１は２等分線５００が被検査面１１０と直交する点
Ｓが投影される。

また、線光源１４からＶ字形反射鏡２０に下ろした垂線
２００と各反射面２２Ａ及び２２Ｂとがそれぞれ交差す
る点をＱとすると、このＱより外側の領域において、線
光源１４から角度αで各反射面２２Ａ，２２Ｂに入射す
る光４００は、反射面２２Ａ及び２２Ｂ上のＲ点におい
て１回反射して２等分線と平行な方向に進み、その反射
間接像１８−２を被検査面１１０と直交する位置Ｕに投
影する。

また、Ｑより内側の領域において、線光源１４から各反
射面２２Ａ及び２２Ｂへ角度βで入射する光３００は、
各反射面２２Ａ，２２ＢのＰ点において一回目の反射を
して反射面２２Ｂ、２２Ａの点Ｑに角度αで入射する。
そして、ここで２回目の反射をして２等分線と平行方向
に進み、その反射間接像１８−３を被検査面１１０と直
交する位置Ｔに投影する。

ここにおいて、第３図に示す光学系を幾何学的に検討し
てみると、三角形ＯＡＲは２等辺三角形であり、ＯＱは
その頂点から下ろした垂線２００である。

従って、ＡＱ＝ＡＲの関係が成立し、ＵＴ＝ＴＳとなる
ことが理解される。

以上説明したように、線光源１４及びＶ字形反射鏡２０
を前記〜の条件を満足するよう設計すれば、被検査
面１１０上に複数の線光源像１８を等間隔に投影するこ
とができる。

検査用照明装置の設計 次に、本発明の装置の設計に必要な各寸法の関係式を簡
単に説明する。

例えば、１組の線光源１４及びＶ字形反射鏡２０を用
い、被検査面１１０上にｄの間隔で５個の線光源像１８
を投影する照明装置を設計する場合を例にとると、前記
投影間隔ｄと、Ｖ字形反射鏡２０の交差角２αと、各反
射面２２Ａ，２２Ｂの一辺の長さｌ_Ｍ，Ｖ字形反射鏡２
０の頂点Ａから線光源１４までの距離ｌ_Ｓの間には次の
ような関係が成立する。

すなわち、第３図に示す光学系では、 ∠ＡＱＨ＝∠ＡＯＱ＝π／２−α であるから、 ＡＱ＝ＱＲ＝ｄ／cos（π／２−α） ＡＨ＝ｄtan（π／２−α） ＯＨ＝ｄ／tan（π／２−α） の関係が成立する。

従って、前記ｌ_Ｓ及びｌ_ＭはＶ字形反射鏡２０の交差角
２αと線光源像１８の投影間隔ｄを用いて次式で表わさ
れることが理解される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各線光源の周囲
に、被検査面に対向して頂点の交差角が９０度未満のＶ
字形反射鏡を設けることにより、一組の線光源及びＶ字
形反射鏡から少なくとも５個以上の線光源像を被検査面
上に投影することができるため、従来装置に比し使用す
る線光源及び反射鏡の数を大巾に少なくすることが可能
となる。

次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第４図及び第５図には本発明に係る検査用照明装置の好
適な一例が示されており、第４図は本発明の照明装置を
検査ブース内壁面に取付けた場合の断面説明図、第５図
はその正面説明図である。

本実施例の検査用照明装置は、一組の線光源１４及びＶ
字形反射鏡２０を含む複数の照明器具３０を、検査ブー
ス１０の内壁面に複数列にわたり等間隔で取付けること
により形成されている。

ここにおいて、線光源１４は、棒状の螢光ランプを用い
て形成されており、各螢光ランプの両端は、ステー３２
のソケットに取付けられている。また、前記各ステー３
２は蛍光燈の点灯装置を内蔵した器具３４の両端に固定
されている。

また、前記Ｖ字形反射鏡２０は、２枚の平面鏡３６Ａ及
び３６Ｂを金具３８Ａ及び３８Ｂを用いて器具３４にほ
ぼＶ字形に取付けることにより形成されている。

そして、このように線光源１４及びＶ字形反射鏡２０が
取付け固定された器具３４は、ボルト４０を用い、検査
ブース１０の内壁面に取付け固定されている。

本実施例において、これら各照明器具３０は、それぞれ
自動車１００のボディー側面の被検査面１１０に対しｄ
＝１００mmの間隔で５個の線光源が（蛍光燈像）１８を
投影するよう設計されている。

すなわち、各照明装置３０から５個の線光源像を投影す
るためには、Ｖ字形反射鏡２０の交差角２αを前記第１
式の範囲内に設定することが必要であり、このため実施
例の装置では、Ｖ字形反射鏡２０の交差角を２α＝７５
度に設定している。

また、このようにｄ及び２αの値を設定すると、前記第
５式より、ｌ_Ｓ＝２０７mm、ｌ_Ｍ＝３２８．６mmが求め
られる。

従って、実施例の装置では、２枚の平面鏡３６Ａ及び３
６Ｂのなす角２αの２等分線上であって、しかも２枚の
平面鏡３６Ａ及び３６Ｂ上の仮想交点Ａからの距離が２
０７mmのポイントに線光源１４が位置するよう、各ステ
ー３２の長さが設計されている。

また、各平面鏡３６Ａ及び３６Ｂは仮想交点Ａから両端
までの長さが３２８．６mm以上となるように設計されて
いる。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作用を説明す
る。

まず、本実施例の装置では、線光源１４がＶ字形反射鏡
２０の頂角の２等分線５００上にある。従って、この線
光源１４の直接像１８−１は、この２等分線５００が自
動車１００の被検査面１１０と交わる点に投影されるこ
とになる。

また、線光源１４から各平面鏡３６Ａ及び３６Ｂに下し
た垂線２００（第４図には図示せず）より外側（被検査
面１１０に近い方）に向う光線のうち、平面鏡３６Ａ及
び３６Ｂにα＝３７．５度で入射する光線４００は、各
平面鏡３６Ａ及び３６Ｂで１回反射をして前記２等分線
５００と平行に進む。そして、被検査面１１０上の直接
像１８−１から２００mm離れた位置に反射間接像１８−
２Ａ，１８−２Ｂを投影することになる。

また、前記垂線２００より内側（検査ブース１０の壁面
に近い方）に向う光線のうち、平面鏡３６Ａ及び３６Ｂ
にβ＝６７．５度の角度で入射する光線３００は、その
平面鏡３６で１回目の反射をして他方の平面鏡３６にα
＝３７．５度で入射し、ここで２回目の反射をして前記
２等分線５００と平行な方向に進む。そして、被検査面
１１０上の前記直接像１８−１から１００mm離れた位置
に反射間接像１８−３を投影することになる。

このようにして本実施例の装置によれば、各照明器具３
０から５個の線光源像１８を１００mmの間隔で被検査面
１１０上に投影することができる。従って、各線光源１
４の間隔が５００mmとなるよう照明装置３０を複数列検
査ブース内壁面に取付けることにより、被検査面１１０
上に複数の線光源１８をそれぞれ１００mmの間隔で投影
することができる。

以上説明したように、本実施例の装置では１本の線光源
１４から合計５本の線光源像と投影することができるこ
とから、装置全体で使用する線光源１４の数を、反射鏡
を用いない従来の照明装置に比べて５分１、反射鏡を使
う第６図に示すような照明装置に比べて５分の３まで少
なくすることができる。

なお、前記実施例においては、各照明器具３０から５本
の線光源像１８を投影する場合を例にとり説明したが、
本発明はこれらに限らず、例えば前記実施例と同じ構成
で、Ｖ字形反射鏡２０の交差角を２α＝５５度に設定
し、前記頂角２αの２等分線上でかつＶ字形反射鏡２０
の仮想交点Ｑから７００mmのポイントに線光源１４が位
置するようステー３２の長さを設定し、また仮想交点Ｑ
から各平面鏡３６Ａ及び３６Ｂの両端までの長さを１０
００mm以上となるように設定することにより、１個の照
明器具３０から合計７個の線光源像１８を同様に投影す
ることができる。

従って、装置全体で使用する線光源１４の数を、従来の
反射鏡を使わない照明装置に比べて７分の１、反射鏡を
使う第６図に示す照明装置に比べて７分の３まで少なく
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る検査用照明装置の原理説明図、 第２図は従来の検査用照明装置の原理説明図、 第３図は本発明の検査用照明装置の作用説明図、 第４図及び第５図は本発明の検査用照明装置の好適な一
例を示す説明図、 第６図は自動車の被検査面検査用の照明装置の一例を示
す説明図である。 １４…線光源 ２０…Ｖ字形反射鏡 ２２Ａ及び２２Ｂ…反射面 ３０…照明器具 １１０…被検査面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査面上に複数列の線光源像を投影し被
   検査面の欠陥検査を行う装置において、 被検査面上に線光源像を直接像として投影する複数列の
   線光源と、 各線光源の周囲に被検査面と対向するよう設けられ、線
   光源像を反射間接像として投影するＶ字形反射鏡と、 を含み、前記Ｖ字形反射鏡は、その交差角が９０度未満
   に設定され、直接像の両側に少なくとも４個以上の反射
   間接像を投影するよう形成され、 更に、前記反射間接像には２個以上の多重反射により投
   影される反射間接像が含まれることを特徴とする検査用
   照明装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲（１）記載の装置におい
   て、 前記Ｖ字形反射鏡は、その交差角が６０度〜９０度の範
   囲に設定され、直接像の両側に４個の反射間接像を投影
   することを特徴とする検査用照明装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲（１）記載の装置におい
   て、 前記Ｖ字形反射鏡は、その交差角が４５度〜６０度の範
   囲内に設定され、直接像の両側に６個の反射間接像を投
   影することを特徴とする検査用照明装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲（１）記載の装置におい
   て、 前記Ｖ字形反射鏡は、その交差角が３７．５度〜４５度
   の範囲に設定され、直接像の両側に８個の反射間接像を
   投影することを特徴とする検査用照明装置。