JP5783674B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、例えば紙、鋼板等の帯状部材を成形する工程において、コンベア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照明装置に関するものである。

一般に、この種の照明装置としては、所定方向に並設された複数の光源と、各光源の並設方向に延在するように設けられ、各光源からの光を主に各光源の並設方向と直交する方向に集光するロッドレンズとを備え、長尺帯状の検査対象物の上方に配置されるとともに、各光源の光がロッドレンズを通過して検査対象物の所定の位置に線状または帯状に照射されるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２２５５９１号公報

ところで、前記照明装置では、図２１に示すように、各光源１００からの光がロッドレンズ１１０によって各光源１００の並設方向と直交する方向に集光されるので、検査対象物Ｗの前記所定の位置Ｌの照度を効率的に上げることができ、前記所定の位置ＡＲをラインセンサカメラ１２０で撮像して検査対象物Ｗの表面の傷の有無を正確に検査する上で有利である。

一方、図２１に示すように、検査対象物Ｗ上には各光源１００の並設方向に細長く延びる傷Ｋ１や各光源１００の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２が発生し得る。ここで、図２２に示すように、各光源１００の並設方向に細長く延びる傷Ｋ１にロッドレンズ１１０を通過した光が照射される場合、各光源１００の光はロッドレンズ１１０によって各光源１００の並設方向と直交する方向に集光されるので、傷Ｋ１内に陰となる範囲ＳＡが発生し、ラインセンサカメラ１２０によって傷Ｋ１の有無を検知することが可能である。これに対し、図２３に示すように、各光源１００の光はロッドレンズ１１０によって各光源１００の並設方向には集光されないので、例えば各光源１００が各光源１００の並設方向における所定の角度範囲α（中心からの角度範囲）に光を照射するように構成されている場合は、ロッドレンズ１１０を通過した光も前記角度範囲α内で様々な方向に向かって進み、各光源１００の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２内に陰となる範囲が生じ難く、ラインセンサカメラ１２０によって傷Ｋ２の有無の検知精度を向上することが難しいという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検査対象物上に形成されるとともに各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷の検知精度を向上することのできる照明装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、所定方向に並設された複数の光源と、各光源の並設方向に延在するように設けられ、各光源からの光を主に各光源の並設方向と直交する方向に集光する集光レンズとを備え、各光源の光が前記集光レンズを通過して所定の照射位置に線状または帯状に照射される、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において、前記集光レンズと前記所定の照射位置との間に設けられ、集光レンズを通過した光のうち各光源の並設方向における所定の照射角度範囲外の光を前記所定の照射位置に照射されないように遮る遮光手段を備え、前記遮光手段はそれぞれ所定の受入角を有する複数の光ファイバーから構成し、前記所定の照射角度を該所定の受入角とするとともに、該所定の受入角を１５°以下とし、前記複数の光ファイバーの光の入射側である一端が各光源の並設方向に並び、かつ、集光レンズを通過した光の集光位置に並設されるように構成するとともに、集光レンズを通過した光のうち前記受入角内の光が各光ファイバーの一端から光ファイバー内に入り、各光ファイバーの光の出射側である他端から出た光が前記所定の照射位置に照射されるように構成してなる。

これにより、集光レンズを通過した光のうち各光源の並設方向における所定の照射角度範囲外の光が遮光手段によって遮られるので、例えば前記所定の照射角度範囲が１５°に設定されている場合は、各光源が中央から略５０°の光照射範囲に大部分の光を照射するように構成されており、集光レンズを通過した光が各光源の並設方向に光源の光照射範囲と同等の角度範囲内の様々な方向に向かって進む場合でも、所定の照射角度範囲である１５°の範囲以外の光が遮光手段によって遮られ、所定の照射位置には所定の照射角度範囲である１５°内の光だけが照射される。

本発明によれば、例えば遮光手段によって所定の照射角度範囲である１５°の範囲以外の光が遮られ、所定の照射位置には所定の照射角度範囲である１５°内の光だけが照射される。このため、検査対象物上に各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷があり、検査対象物上に遮光手段を通過した光が照射される場合に、検査対象物との相対的な配置角度によってその傷内に影となる範囲を確実に発生させることができるので、検査対象物上に形成されるとともに各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷の検知精度を向上する上で極めて有利である。

本発明の第１実施形態の照明装置の斜視図 照明装置の正面断面図 照明装置の要部正面断面図 照明装置の側面断面図 光ファイバーの斜視図 ＬＥＤの指向特性図 第１実施形態の第１変形例を示す照明装置の側面断面図 本発明の第２実施形態の照明装置の斜視図 照明装置の正面断面図 照明装置の要部正面断面図 第２実施形態の第１変形例を示す照明装置の正面断面図 第２実施形態の第２変形例を示す照明装置の正面断面図 第１実施形態の第２変形例を示す照明装置の要部正面断面図 第２実施形態の第３変形例を示す照明装置の要部正面断面図 第１実施形態の第３変形例を示す照明装置の正面断面図 第２実施形態の第４変形例を示す照明装置の要部正面断面図 本発明の第３実施形態を示す照明装置の正面断面図 照明装置の側面断面図 第３実施形態の変形例を示す照明装置の側面断面図 第２実施形態の第５変形例を示す照明装置の側面断面図 従来の照明装置を用いた検査装置の斜視図 従来の照明装置を用いた検査状態を示す図 従来の照明装置を用いた検査状態を示す図

本発明の第１実施形態の照明装置を図１乃至図６を参照しながら説明する。

この照明装置は、図１に示すようにＸ方向に延びるように形成された略箱状の照明装置本体１と、Ｘ方向に並設された光源としての複数のＬＥＤ２と、各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられた集光レンズとしての第１レンズ１０及び第２レンズ２０と、複数の光ファイバー３０とを備えており、例えば製造工程において鋼板等の長尺帯状の検査対象物Ｗが長手方向に搬送されるコンベアの上方に検査対象物Ｗの幅方向（図１におけるＸ方向）に延在するように設けられ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに線状または帯状に光を照射するように構成されている。尚、以下の説明において水平方向は図１のＸ方向及びＹ方向が含まれる面とし、上下方向はＸ方向及びＹ方向に直交する方向とする。

各ＬＥＤ２は周知の砲弾型のＬＥＤから成るが、周知のチップ型のＬＥＤや他のタイプのＬＥＤを用いることも可能である。各ＬＥＤ２は互いにＸ方向に等間隔をおいて配置され、それぞれ照明装置本体１内に固定されている。

第１レンズ１０は各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられた周知のシリンドリカルレンズから成り、図１及び図４に示すように上面が平面状に形成され、下面が凸状に形成されている。

第２レンズ２０は各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられたシリンドリカルレンズであり、図１及び図４に示すように上面及び下面が凸状に形成されている。

各光ファイバー３０は例えば直径０．２５ｍｍで長さが２０ｍｍの周知の光ファイバーから成り、各光ファイバー３０は所定の受入角θ１（本実施形態では１５°）を有する。受入角θ１は、図５に示すように、光ファイバー３０の中心軸に対する角度であり、光ファイバー３０内に光が入射可能な最大の角度である。また、図２乃至図４に示すように、各光ファイバー３０の上端及び下端は上下方向に延びるように配置され、各光ファイバー３０の上端及び下端は例えば所定の幅ＷＤ（本実施形態では０．５ｍｍ〜１ｍｍ）内、且つ、検査対象物Ｗの幅寸法と略同等の範囲に亘って互いに接するように並設されている。また、各光ファイバー３０の上端及び下端はそれぞれエポキシ樹脂等から成る上部固定ブロック３１及び下部固定ブロック３２によって固定されている。また、各光ファイバー３０の上端のＸ方向位置と下端のＸ方向位置とが互いにずれるように、各光ファイバー３０は上部固定ブロック３１と下部固定ブロック３２との間で互いに交錯している。上部固定ブロック３１と下部固定ブロック３２とは例えばエポキシ樹脂等から成る中間ブロック３３を介して互いに固定されている。

以上のように構成された照明装置において、各ＬＥＤ２によって第１レンズ１０の各ＬＥＤ２側の面に光が照射されると、光は第１レンズ１０内を通過するとともに、第１レンズ１０の各ＬＥＤ２と反対側の面から第２レンズ２０に向かって出る。ここで、第１レンズ１０の各ＬＥＤ２と反対側の面は凸状に形成されているので、各ＬＥＤ２からの光がＹ方向に集光される。また、第１レンズ１０を通過した光は第２レンズ２０の各ＬＥＤ２側の面に照射され、光は第２レンズ２０内を通過するとともに、第２レンズ２０の各ＬＥＤ２と反対側の面から各光ファイバー３０の上端に向かって出る。ここで、第１レンズ１０の各ＬＥＤ２側の面は凸状に形成され、各ＬＥＤ２と反対側の面も凸状に形成されているので、第１レンズ１０からの光がＹ方向に集光される。尚、各光ファイバー３０の上端が配置された範囲に第２レンズ２０からの光が集光されるように構成することが好ましい。

また、各光ファイバー３０の上端に照射された光は、受入角θ１以内の光が各光ファイバー３０の上端から各光ファイバー３０内に入り、各光ファイバー３０の下端から出た光が検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに照射される。また、各光ファイバー３０の下端から出る光の角度θ２も受入角θ１とほぼ等しくなる傾向がある。

ここで、例えば各ＬＥＤ２が図６に示すような指向特性を有する場合、つまり、中央部から略２０°の光照射範囲内の照射量が最も照射量の多い中央部の光の照射量の９０％以上となり、中央部から略４０°の光照射範囲内の照射量が最も照射量の多い中央部の光の照射量の７０％以上となり、また、中央部から略５０°の範囲に大部分の光を照射する指向特性を有する場合、図２及び図３に示すように、各ＬＥＤ２からの光は各レンズ１０，２０によってＸ方向に集光されないので、各光ファイバー３０の上端には様々な角度から光が照射される。ここで、各光ファイバー３０は所定の受入角θ１を有しているので、様々な角度から照射される光のうち受入角θ１内の光だけが各光ファイバー３０内に入り、受入角θ１とほぼ等しい角度θ２の範囲内で各光ファイバー３０の他端から光が出る。また、各ＬＥＤ２からの光は各レンズ１０，２０によってＹ方向に集光されるので、集光された光の角度が各光ファイバー３０の受入角θ１内であれば、各レンズ１０，２０によってＹ方向に集光された光の大部分が各光ファイバー３０内に入り、受入角θ１とほぼ等しい角度θ２の範囲内で各光ファイバー３０の他端から光が出る。即ち、検査対象物Ｗの上面には受入角θ１とほぼ等しい角度θ２の範囲内の光だけが照射されることになる。

このように、本実施形態によれば、各レンズ１０，２０を通過した光のうち各ＬＥＤ２の並設方向における所定の照射角度範囲、例えば受入角θ１と等しい１５°の照射角度範囲外の光が各光ファイバー３０に入らず、換言すれば、所定の照射角度範囲外の光が各光ファイバー３０によって遮られるので、各ＬＥＤ２が中央から略５０°の光照射範囲に大部分の光を照射するように構成されており、各レンズ１０，２０を通過した光が各ＬＥＤ２の並設方向にＬＥＤの光照射範囲と同等の角度範囲内の様々な方向に向かって進む場合でも、所定の照射角度範囲である１５°の範囲以外の光が各光ファイバー３０によって遮られ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに所定の照射角度範囲である１５°内の光だけが照射される。このため、図１に示すように検査対象物Ｗ上に各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２があり、検査対象物Ｗ上に各光ファイバー３０を通過した光が照射される場合に、照明装置と検査対象物Ｗとの相対的な配置角度によってその傷Ｋ２内に影となる範囲を確実に発生させることができるので、検査対象物Ｗ上に形成されるとともに各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２の検知精度を向上する上で極めて有利である。

また、各レンズ１０，２０を通過した段階では、例えば各ＬＥＤ２の真下の部分の照度が最も高くなるとともに、隣り合う２つのＬＥＤ２の中央に対応する部分の照度が最も低くなり、その状態で検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに光が照射されると、所定の照射位置ＡＲに照度のむらが発生する場合がある。これに対し、本実施形態では、各光ファイバー３０の上端の位置と下端の位置とが各ＬＥＤ２の並設方向に互いにずれるように、各光ファイバー３０が上端と下端との間で互いに交錯するように構成されているので、各光ファイバー３０によって照度の高い位置と低い位置とが混合され、所定の照射位置ＡＲの照度のむらを防止することができる。

尚、本実施形態では、全ての光ファイバー３０の上端の位置と下端の位置とが各ＬＥＤ２の並設方向に互いにずれるように構成したものを示したが、各光ファ
イバー３０のうち５０％以上の光ファイバー３０の上端の位置と下端の位置とが各ＬＥＤ２の並設方向に互いにずれるように構成されていれば、各光ファイバー３０によって照度の高い位置と低い位置とが混合され、所定の照射位置ＡＲの照度のむらを防止することができる。

また、本実施形態では、各光ファイバー３０が２０ｍｍの長さを有するものを示したが、各光ファイバー３０として数ｍｍから数ｍの長さのものを使用することが可能である。

尚、本実施形態では、各光ファイバー３０を通過した光が検査対象物Ｗ上に直接照射されるように構成されているが、図７に示すように、各光ファイバー３０の下端から出た光をＹ方向に集光する円柱状のロッドレンズ３５を設けることも可能である。この場合、検査対象物Ｗ上に照射される光のＹ方向への光の広がりをより小さくすることができる。また、ロッドレンズ３５の代わりに単一または複数のシリンドリカルレンズやリニアフレネルレンズを設けることも可能である。

次に、本発明の第２実施形態の照明装置を図８乃至図１０を参照しながら説明する。

この照明装置は、第１実施形態と同様に照明装置本体１、複数のＬＥＤ２、第１レンズ１０及び第２レンズ２０を備えており、複数の光ファイバー３０の代わりに複数の遮光板４０を有する。

本実施形態の場合、各ＬＥＤ２は所定のピッチＰ１（本実施形態では２０ｍｍ）で配置されている。また、各遮光板４０は前記所定のピッチＰ１と同一寸法のピッチＰ２で各ＬＥＤ２の並設方向に並ぶように配置され、各遮光板４０は隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されている。さらに、各遮光板４０は上下方向に延びるように配置され、各レンズ１０，２０を通過した光のうち各ＬＥＤ２の並設方向における所定の照射角度範囲（例えば本実施形態では２０°程度）外の光が検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに照射されないように構成されている。また、各遮光板４０は各ＬＥＤ２の並設方向に延びる一対の板状部材４１によって互いに固定されている。板状部材４１は光を反射し易い部材から形成することも可能である。

具体的には、各遮光板４０の上下方向寸法ｈは数ｍｍ〜数十ｍｍ（本実施形態では４０ｍｍ）であり、黒アルマイト加工されたアルミニウムの薄板から成る。尚、黒アルマイト加工されたアルミニウムの板の他に、光を反射し難く、ＬＥＤ光源からの熱に対する耐熱性を有する板状部材が適している。

以上のように構成された照明装置では、各ＬＥＤ２からの光が各レンズ１０，２０によってＹ方向に集光される。また、各ＬＥＤ２からの光が各レンズ１０，２０によって各板状部材４１の間に集光されるように構成されていることが好ましい。

ここで、各ＬＥＤ２が第１実施形態と同様の指向特性を有する場合、図９及び図１０に示すように、各ＬＥＤ２からの光は各レンズ１０，２０によってＸ方向に集光されないので、各板状部材４１の間には様々な角度から光が照射される。また、各板状部材４１の間にはＬＥＤ２の配置ピッチＰ１と同一のピッチＰ２で各ＬＥＤ２の並設方向に並ぶように複数の遮光板４０が設けられ、各遮光板４０の上下方向寸法ｈと各遮光板４０のピッチＰ２との関係が、Ｐ／ｈ＝ｔａｎ２６．７°となるように構成されているので、様々な角度から照射される光のうち最大でも２６．７°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られる。また、本実施形態では、各遮光板４０は隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されているので、図１０からわかるように、様々な角度から照射される光のうち略２０°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに所定の照射角度範囲である略２０°内の光だけが照射される。

このように、本実施形態によれば、各レンズ１０，２０を通過した光のうち各ＬＥＤ２の並設方向における所定の照射角度範囲、例えば略２０°の照射角度範囲外の光が各遮光板４０によって遮られるので、各ＬＥＤ２が中央から略５０°の光照射範囲に大部分の光を照射するように構成されており、各レンズ１０，２０を通過した光が各ＬＥＤ２の並設方向にＬＥＤ２の光照射範囲と同等の角度範囲内の様々な方向に向かって進む場合でも、所定の照射角度範囲である１５°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに所定の照射角度範囲である略２０°内の光だけが照射される。このため、第１実施形態と同様に検査対象物Ｗ上に各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２があり、検査対象物Ｗ上に各遮光板４０を通過した光が照射される場合に、照明装置と検査対象物Ｗとの相対的な配置角度によってその傷Ｋ２内に影となる範囲を確実に発生させることができるので、検査対象物Ｗ上に形成されるとともに各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２の検知精度を向上する上で極めて有利である。

また、各遮光板４０は黒アルマイト加工されたアルミニウムの薄板のように光を反射し難い板状部材から成るので、照射角度範囲外の光を各遮光板４０によって確実に遮ることができる。

尚、本実施形態では、各遮光板４０がＬＥＤ２のピッチＰと同一のピッチで各ＬＥＤ２の並設方向に並ぶように配置されているものを示した。これに対し、図１１に示すように、各遮光板４０の間にさらに複数の追加遮光板４２を設けることも可能である。また、各追加遮光板４２は各ＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向に位置が揃っている。この場合、前記所定の照射角度は狭くなるが、各ＬＥＤ２からの光のうち真下に向かう光は各追加遮光板４２によって遮られることがないので、各追加遮光板４２を設けても前述と同様の作用効果を達成可能である。

また、本実施形態では、各遮光板４０が隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されているものを示したが、図１２に示すように、各遮光板４０が隣り合う２つのＬＥＤ２に対してＬＥＤの並設方向における略中央に配置されていなくても、前述と同様の効果を達成可能である。尚、各遮光板４０が隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されている方が、各ＬＥＤ２からの光を有効に利用することができるので、高効率化及び高出力化を図る上で好ましい。

尚、第１及び第２実施形態では、集光レンズとして２つのシリンドリカルレンズである第１及び第２レンズ１０，２０を用いるものを示した。これに対し、各レンズ１０，２０を設けずに集光レンズとして単一または複数の円柱形状のロッドレンズやリニアフレネルレンズを設けることも可能である。

尚、第１及び第２実施形態では、集光レンズを通過した光のうち所定の照射角度範囲として１５°や略２０°の範囲以外の光が各光ファイバー３０または各遮光板４０によって遮られるものを示した。これに対し、出願人は、前記所定の照射角度範囲が７．５°以上３０°以下であれば、検査対象物Ｗ上に形成されるとともに各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２の検知精度を向上する上で有利であることを経験から見出した。

尚、第１及び第２実施形態では、検査対象物Ｗの上面に対して各光ファイバー３０の下端側のファイバー軸方向及び各遮光板４０が各ＬＥＤ２の並設方向に傾いていないものを示した。

これに対し、図１３に示すように、各光ファイバー３０の下端側のファイバー軸方向を前記所定の照射位置ＡＲに対して各ＬＥＤ２の並設方向に所定の角度θ３だけ傾けることも可能である。この場合、図１３に示すように、光ファイバー３０からの光の光軸が検査対象物Ｗの上面に対して各ＬＥＤ２の並設方向に角度θ３だけ傾くことになるので、第１実施形態と同様に検査対象物Ｗ上に各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２がある場合に、傷Ｋ２内に影となる範囲をより確実に発生させることができ、傷Ｋ２の検知精度を向上する上でより有利である。

また、図１４に示すように、各遮光板４０を前記所定の照射位置ＡＲに対して各ＬＥＤ２の並設方向に所定の角度θ４だけ傾けて設けることも可能である。この場合、図１４に示すように、前記所定の照射位置ＡＲには各遮光板４０の傾斜方向に沿った光が照射されるので、第１実施形態と同様に検査対象物Ｗ上に各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２がある場合に、傷Ｋ２内に影となる範囲をより確実に発生させることができ、傷Ｋ２の検知精度を向上する上でより有利である。

尚、図１３及び図１４のように各光ファイバー３０の下端側及び各遮光板４０を傾ける場合、その角度θ３及び角度θ４は５°以上であることが好ましく、１０°以上であることがより好ましい。また、角度θ３及び角度θ４は６０°以下であることが好ましい。出願人はこれらの適した角度を経験により見出したが、他の角度であっても前述と同様の作用効果を達成可能である。

尚、第１及び第２の実施形態では、各光ファイバー３０及び各遮光板４０が照明装置本体１の外側に配置されているものを示したが、各光ファイバー３０及び各遮光板４０を照明装置本体１内に設けることも可能である。

また、図１５に示すように、第１実施形態において、各ＬＥＤ２と第１レンズ１０との間に各ＬＥＤ２からの光をＸ方向に集光するための並設方向集光レンズ５０を設けることも可能である。この場合、並設方向集光レンズ５０は各ＬＥＤ２のピッチと同一のピッチを有するレンチキュラーレンズである。これにより、各ＬＥＤ２からの光をＸ方向にも集光することができるので、各ＬＥＤ２からの光を有効に利用することができ、高効率化及び高出力化を図る上で好ましい。尚、レンチキュラーレンズの代わりに各ＬＥＤ２の下方に複数の円板状の凸レンズを設けることも可能である。

また、図１６に示すように、第２実施形態において、各ＬＥＤ２を各遮光板４０の傾斜角度θ４と略等しい角度だけ傾斜させることも可能である。これにより、各ＬＥＤ２からの光をより有効に利用することができ、高効率化及び高出力化を図る上で好ましい。

次に、本発明の第３の実施形態の照明装置を図１７乃至図１８を参照しながら説明する。

この照明装置は、第２実施形態と同様に照明装置本体１、複数のＬＥＤ２、第１レンズ１０及び第２レンズ２０を備えており、複数の遮光板４０を設けずに第２レンズ２０からの光が直接に検査対象物Ｗ上の所定の照射位置ＡＲに線状または帯状に集光されるように構成されている。また、第１実施形態でも説明したように、第１レンズ１０の各ＬＥＤ２側の面は平面状に形成されている。また、第１レンズ１０の各ＬＥＤ２側の面は各ＬＥＤ２において光照射範囲よりも光の照射量を多くした所定の光照射範囲、例えば、図６において、最も照射量の多くなる中央部に対して７０％以上の照射量を有する中央部から略４０°の光照射範囲の光を受光可能に配置されている。

ここで、特開２００７−２２５５９１号公報の図２０に示されている照明装置の場合、集光レンズにおける各ＬＥＤ側の面が各ＬＥＤ側に凸状に形成されているので、例えば中央部から略４０°の角度位置の光が集光レンズの表面で反射する可能性があり、また、中央部から４０°を超えた角度位置の光は集光レンズの表面でほぼ確実に反射すると考えられる。

これに対し、本実施形態では、第１レンズ１０の各ＬＥＤ２側の面が平面状に形成されているので、例えば中央部から略４０°の位置の光が第１レンズ１０の表面で反射することが極力防止され、各ＬＥＤ２からの光を有効に利用することができ、高効率化及び高出力化を図る上で好ましい。

尚、本実施形態では、第１レンズ１０の上面を平面状に形成したものを示したが、図１９に示すように、第１レンズ１０の上面を凹状に形成することも可能であり、この場合でも前述と同様の作用効果を達成可能である。

また、第１レンズ１０の各面及び第２レンズ２０の各面をリニアフレネルレンズから構成することも可能であり、第２レンズ２０を円柱状のロッドレンズから構成することも可能である。

また、図１７に示すように、各ＬＥＤ２を複数のグループ（例えばＧ１〜Ｇ３）に分け、各ＬＥＤ２の光量をグループごとに調整可能に構成することも可能である。例えば、各ＬＥＤ２の並設方向の両端に配置されたグループＧ１の各ＬＥＤ２よりもその内側に配置されたグループ２の各ＬＥＤ２の光量を少なくし、グループ２の各ＬＥＤ２よりもその内側に配置されたグループ３の各ＬＥＤ２の光量を少なくすることが可能である。通常、全てのＬＥＤ２の光量が略等しくなるように設定されているので、このように全てのＬＥＤ２の光量が略等しくなる場合、所定の照射位置ＡＲにおける各ＬＥＤ２の並設方向の中央側は複数のＬＥＤ２からの光が重なり合うので照度が高くなり、各ＬＥＤ２の並設方向の両端側の照度が低くなる。これに対し、各ＬＥＤ２の並設方向の中央側の光量が両端側の光量よりも少なくなるように各ＬＥＤ２の光量を調整すると、所定の照射位置ＡＲにおける各ＬＥＤ２の並設方向の中央側の照度と両端側の照度とを略等しくすることができ、ラインセンサカメラ等による検査を正確に行う上で極めて有利である。

また、第１乃至第３実施形態では、光源として複数のＬＥＤ２を設けたものを示したが、各ＬＥＤ２の位置にそれぞれ図示しない光ファイバーの先端を配置されるように構成し、各光ファイバーによって図示しない光源装置からの光を第１レンズ１０に導くことも可能である。この場合、各光ファイバーの先端がそれぞれ光源として機能し、前述と同様の作用効果を達成可能である。

尚、第２実施形態において、図２０に示すように、第２レンズ２０と複数の遮光板４０の上端との間に各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられ、主に第２レンズ２０からの光を各ＬＥＤ２の並設方向に拡散させる拡散レンズ６０をさらに追加することも可能である。この場合、拡散レンズ６０として、特開２００７−２２５５９１号公報に示されているように透明なポリカーボネイトや透明なポリエステル等の樹脂材料から成るシート状のレンズ基板の上面に複数のレンズ部が設けられたものを使用することも可能であり、周知のレンチキュラーレンズを使用することも可能である。拡散レンズ６０を追加することにより、所定の集光位置ＡＲにおける照度のむらを低減することができ、検査精度の向上を図る上で極めて有利である。

１…照明装置本体、２…ＬＥＤ、１０…第１レンズ、２０…第２レンズ、３０…光ファイバー、３１…上部固定ブロック、３２…下部固定ブロック、３３…中間ブロック、４０…遮光板、４１…板状部材、５０…並設方向集光レンズ、θ１…受入角、θ２…光の角度、ＡＲ…所定の照射位置、Ｋ１…傷、Ｋ２…傷、Ｗ…検査対象物。

Claims (3)

1. 所定方向に並設された複数の光源と、各光源の並設方向に延在するように設けられ、各光源からの光を主に各光源の並設方向と直交する方向に集光する集光レンズとを備え、各光源の光が前記集光レンズを通過して所定の照射位置に線状または帯状に照射される、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において、
   前記集光レンズと前記所定の照射位置との間に設けられ、集光レンズを通過した光のうち各光源の並設方向における所定の照射角度範囲外の光を前記所定の照射位置に照射されないように遮る遮光手段を備え、
   前記遮光手段はそれぞれ所定の受入角を有する複数の光ファイバーから構成し、
   前記所定の照射角度を該所定の受入角とするとともに、該所定の受入角を１５°以下とし、
   前記複数の光ファイバーの光の入射側である一端が各光源の並設方向に並び、かつ、集光レンズを通過した光の集光位置に並設されるように構成するとともに、集光レンズを通過した光のうち前記受入角内の光が各光ファイバーの一端から光ファイバー内に入り、各光ファイバーの光の出射側である他端から出た光が前記所定の照射位置に照射されるように構成した
   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。
2. 前記各光ファイバーの一端の位置と下端の位置とが各光源の並設方向に互いにずれるように、各光ファイバーが上端と下端の間で互いに交錯するように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の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。
3. 前記各光ファイバーの他端側を、ファイバー軸方向が前記所定の照射位置に対して各光源の並設方向に所定の角度だけ傾斜するように配置した
   ことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の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。

Images