検査用照明装置

【課題】簡単な構成によって被検査物の検査精度を改善できる上、製造コストの低減を図ること。
【解決手段】導光板５のそれぞれの端面部５ｃに光源部８を配置すると共に、導光板５の上面部５ａに断面形状がほぼＶ形状などの凹部６を交差するようなパターンで配置してなり、凹部６の内面部分６ａにハーフミラー的な機能を付与した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば画像処理により被検査物の外観検査などを行う検査システムに適用される検査用照明装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種検査システムは、基本的には導光板及び導光板の端面部に配置された光源部からなる照明装置と、導光板の上方に配置され、照明装置によって照明された被検査物を撮影するＣＣＤ（電荷結合素子）を含むカメラなどからなる撮影部とから構成されている。この検査システムでは、照明装置の下方に配置された被検査物を照明し、その反射光を撮影部により撮影し、予めコンピュータに取り込まれている正常な検査物の撮影データと比較することによって被検査物の良否が判定されている。
【０００３】
このような検査システムは、例えば特開２００３−９８０９３号公報（特許文献１）に示されている。
この検査システムについて図１２〜１４を参照して説明する。同図において、Ｌは例えばアクリル板などよりなる円形の導光板であって、その上面側には複数の反射層Ｒがドット状に形成されており、さらにその上に非反射層ＲＡが、反射層Ｒが覆われるように形成されている。導光板Ｌの端面部には光源部ＦＡが配置されている。この光源部ＦＡは、長尺状のプリント基板に複数の発光ダイオードＦが導光板Ｌの端面部に対向し、光が導光板に導入されるように配置されている。一方、導光板Ｌの上方にはＣＣＤカメラなどの撮影部ＣＡが、導光板Ｌの下方には被検査物Ｗが配置されている。
【０００４】
次に、この検査システムによる被検査物の外観検査方法について説明する。まず、照明装置の光源部ＦＡを点灯動作させると、発光ダイオードＦからの光は、反射層Ｒなどで反射され、図示実線のように、導光板Ｌの下面部側から被検査物Ｗ側に放出されて被検査物Ｗが照明される。被検査物Ｗ側からの反射光は、図示点線のように導光板Ｌを透過して撮影部ＣＡに入射される。尚、この透過光は反射層Ｒ，非反射層ＲＡの形成されていない導光板部分を透過することとなり、反射層Ｒ，非反射層ＲＡは透過しない。
被検査物Ｗは、撮影部ＣＡによって外観状態などが撮影される。撮影に伴う画像データはコンピュータに取り込まれ、予め内蔵されている基準データと比較され、外観状態が適正であるか否かが判定（検査）される。適正と判定された被検査物のみが次工程に送られる。
【特許文献１】特開２００３−９８０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この照明装置によれば、被検査物Ｗに対する照射性の改善によって検査精度の向上が可能になる上、黒色の非反射層ＲＡの存在によって導光板上面での光の乱反射が減少し、撮影部ＣＡによる被検査物Ｗの認識性が向上し、さらには装置の小形化が可能になるなどの効果が期待できる。
しかし乍ら、撮影部ＣＡは、被検査物Ｗを撮影する際に、被検査物Ｗのみならず黒色の非反射層ＲＡをも撮影してしまうために、画像処理する場合、非反射層ＲＡの画像データによって外観検査の判定時に誤判定することがあり、検査精度が損なわれるという問題がある。
例えば透明な包装部材で包装されている被検査物における異物混入検査を行う場合には、実際に異物が混入されていても、その異物の画像データと非反射層ＲＡの画像データとが重なっていると検査結果に誤判定が生ずることがある。又、被検査物の外形状態をシルエットによって検査（外郭に欠けなどがあるか否かを検査）する場合には、被検査物の外郭部分と非反射層ＲＡの画像とが重なっていると、上述同様に誤った判定が行われることがあり、検査の信頼性が損なわれるものである。
さらに、上述の反射層Ｒや非反射層ＲＡは、形状が小さいこともあり、スクリーン印刷，写真印刷などによって形成される関係で、これらの加工コストが高くなるという問題もある。
それ故に、本発明の目的は、簡単な構成によって被検査物の検査精度を改善できる上、製造コストも低減可能な検査用照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は上述の目的を達成するために、底面部に開口部を有するハウジングと、ハウジングに配置された円形状を含む多角形状の導光板と、導光板の端面部に選択的に配置され、導光板に光を導入するための光源部とを具備し、前記導光板の、ハウジングの非開口部側における上面部には複数の凹部が互いに交差するようなパターンに配置されており、かつ凹部の導光板内面部分にはハーフミラー的な作用を呈するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
又、本発明の第２の発明は、前記光源部が、プリント基板に複数の発光ダイオードを一定の間隔にて配置して構成されていることを特徴とし、第３の発明は、前記光源部が、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面部に対向する部分に開口部が形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面部に対向するように配置された発光ダイオードとから構成されていることを特徴とし、第４の発明は、前記光源部が、蛍光ランプのように線状の発光ランプにて構成されていることを特徴とする。
【０００８】
又、本発明の第５の発明は、前記導光板の上面部に形成されている凹部が、断面形状がほぼＶ形状，Ｕ形状，半円形状，角形状などで、かつ溝状に構成されていることを特徴とし、第６の発明は、前記導光板の上面部に形成されている凹部は、それぞれが独立して形成されており、断面形状がほぼＶ形状，Ｕ形状，半円形状，角形状などに構成されていることを特徴とし、第７の発明は、前記導光板の上面部に形成されている凹部の上面部との境界部分にバリ部が形成されていることを特徴とし、第８の発明は、前記導光板の上面部に透明の保護層が、すべての凹部を覆うように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の第９の発明は、前記保護層の上に透明の無反射層が形成されていることを特徴とし、第１０の発明は、前記導光板の上面部側に、ハウジングの開口部と同程度の大きさの開口部を有する不透光性部材よりなるカバーが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明によれば、導光板の上面部には複数の凹部が互いに交差するようなパターンに配置されており、しかも凹部の導光板内面部分がハーフミラー的な作用を呈するように構成されているために、光源部から導光板に入射された光は凹部内面部分による効果的な反射によって下面部方向への光量が増加することになる。このために、被検査物は適正に照明されることになる。一方、被検査物側からの反射光は導光板のほぼ全面部分（凹部を含む）を透過して撮影部側に放出されることになり、従来例のように不所望な黒色のドットの映り込みもないために、被検査物の適切な撮影が可能になって、検査精度を効果的に改善することができる。その上、凹部は、例えばレーザー加工などによって容易に形成できるために、構造が簡素化され、加工コストも低減できるという効果が規定できる。
【００１１】
例えば、導光板に形成された複数の凹部を細長い溝状（導光板の辺の長さに近い程度の長さ）に構成し、それぞれが互いに交差するようなパターンに配置すれば、凹部の導光板内面部分において、光源部からの光をより効率的に下面部側に反射させることができるために、被検査物をより明るく照明することができる。
特に、導光板の上面部における凹部は、それと上面部との境界部分にギザギザ状などのバリ部を積極的に形成すれば、バリ部が導光板に導入された光の反射部としても機能するために、凹部の導光板内面部分の反射と相俟って被検査物の配置される下面部方向への反射光量を増加させることが可能になり、検査精度の改善に一層寄与することになる。
【００１２】
又、導光板は円形状を含む多角形状に構成されており、その端面部には光源部が選択的に配置されているのであるが、特に、すべての端面部に光源部を配置すれば、凹部の導光板内面部分での反射性が一段と向上するために、被検査物の配置される下面部方向への反射光量を増加させることができる。このために、被検査物に対する照明効果が向上し、より高い精度での検査が可能になる。
【００１３】
又、凹部が形成されている導光板の上面部に光透過性の保護層を、すべての凹部が被覆されるように形成すれば、検査システムの稼動時などにおいて凹部への埃などの侵入・堆積による光透過性の低下を防止できるために、被検査物側からの反射光を適切に撮影部方向に透過させることができる。
その上、保護層上に光透過性の無反射層を重ね合わせて形成すれば、導光板の上面部側における不所望な光反射による検査精度の低下を減少できる。
さらに、ハウジングの開口部と同程度の大きさの開口部を有する不透光性部材よりなるカバーを導光板の上面部側に配置すれば、光源部からの光が導光板の上面部端部から漏れる不所望の光を抑制できるのみならず、被検査物側からの反射光のみを適正に撮影部方向に透過させることができ、検査精度の改善に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明装置の第１の実施例について図１〜図４を参照して説明する。同図において、１は後述する導光板及び光源部が収納されるハウジングであって、導光板の形態に対応する構造に構成されている。このハウジング１は、例えばアルミニウム，銅などの金属部材や樹脂材など適宜の部材にてほぼ皿状に形成されており、側面部２と底面部３とを有し、底面部３には後述する導光板からの光が通過するための開口部４が形成されている。
５は円形状を含む多角形状に構成された導光板であって、光導光性に優れた部材が適用されており、アクリルなどが好適するがアクリル以外の部材も適用可能である。この導光板５は上述のハウジング１に収納・配置されている。図示例では、導光板５はほぼ正四角形に形成されており、その上面部５ａには複数の凹部６が、導光板のそれぞれの辺にほぼ平行で、かつ互いに交差するようなパターンで形成されている。図示例では、凹部６は断面形状がほぼＶ形状で、かつ溝状に構成されている。凹部６の形成角度θは導光板内面部分６ａの光反射性の観点からほぼ４５°に設定することが望ましいが、状況に応じてそれ以外の角度に設定することもできる。尚、凹部６の断面形状はＶ形状の他にほぼＵ形状，半円形状，角形状などに構成することもできる。図示例の凹部６はレーザー光によって加工されているが、機械的な切削加工法などを採用することも可能である。又、凹部６の導光板端部からの形成位置Ｌａ，Ｌｂはハウジング１の開口部４における周縁部分と同程度ないし底面部３に隠れる程度が推奨される。又、導光板５のそれぞれの端面部５ｃには一定の間隔で孔状の収納部７が形成されており、後述する発光ダイオードが収納・配置される。
【００１５】
８は光源部であって、導光板５のそれぞれの端面部５ｃに対向するように選択的に配置されている。尚、図示例ではすべての端面部５ｃに配置されている。この光源部８は、例えば導光板５の厚みと同程度ないし小さい目の幅を有し、かつ導光板５の辺の長さと同程度ないし短い目の長さを有する細長いプリント基板９と、プリント基板８に収納部７とほぼ同一の間隔で実装された複数の光源例えば発光ダイオード１０とから構成されている。図示例では、光源部８は導光板５の端面部５ｃに、発光ダイオード１０が導光板５の収納部７に収納されるように配置されている。尚、発光ダイオード１０を収納部７に収納することにより熱的な問題が懸念される場合には、発光ダイオード１０の基板側を収納部７より露呈させるように収納することもできるし、或いは後述する第５の実施例に示す構造を採用することが推奨される。
【００１６】
次に、本発明の照明装置を含む検査システムによる検査方法について図４〜図５を参照して説明する。尚、導光板５における凹部６は、それぞれが互いに交差するパターンの格子状に形成され、かつ凹部内面部分の傾斜角度θがほぼ４５°に形成されたものを前提とする。まず、光源装置８を動作させると、複数の発光ダイオード１０が点灯し、それらから放射される光はそれぞれの端面部５ｃから導光板内に導入される。導光板内で反射を繰り返しながら凹部６の導光板内面部分（傾斜部分）６ａに入射した光は、その入射角度によっても異なるが、図示実線のように、導光板５の下面部５ｂの方向に反射され、ハウジング１の開口部４を通過して下方に出射される。特に、導光板５のすべての端面部５ｃには光源部８が対向して配置されている関係で、四方向から導光板内に導入された光は例えば格子状に形成された凹部内面部分６ａのすべての傾斜面での光反射が可能になる。従って、下面部（５ｂ）側に放出される光量が増加する。
この状態において、図５に示すように、照明装置の下方（導光板５の下面部５ｂ）の所定位置に被検査物Ｗを配置すると、被検査物Ｗは、図示実線方向に放出される光によって照明される。そして、被検査物側からの反射光は、図示点線のように再度導光板５の下面部５ｂに入射され、導光板５を透過して上面部５ａから撮影部ＣＡ側に放出される。この際に、導光板５を透過する光は凹部６を含むほぼすべての部分を透過して撮影部側に放出されるために、撮影部ＣＡでは被検査物Ｗを視認性の高い状態で撮影することができ、鮮明な撮影画像が得られることになる。尚、撮影部側での光量増加については、既に記述したように、下面部５ｂから入射した光が凹部６の内面部分６ａをハーフミラー的に透過しているものと推察される。
撮影部ＣＡで撮影された被検査物Ｗの画像データは、予め、図示しないコンピュータに内蔵された基準データと比較した上で、良否の判定（検査）が行われる。良品と判定された被検査物Ｗは次工程に移送されると同時に、照明装置の下方の所定位置には新たな被検査物が配置され、上述の検査が継続して行われる。
この検査システムによる検査方法によれば、被検査物Ｗが従来例よりも明るく（例えば５０％以上）照明されるために、撮影部ＣＡでの視認性が向上し、検査精度も改善できるものである。
【００１７】
上述の実施例において、導光板５における凹部６は、図４に示すように、その形成深さ，開口幅ｗ，凹部間の間隔（ピッチ間隔）ｄによって被検査物Ｗに対する照明の明るさ，撮影部ＣＡによる視認性や凹部自身の加工性などに深くかかわっていると考えられる。
この点、本発明者は、厚さが５ｍｍのアクリルよりなる導光板５を使用して検討した。まず、凹部６の形成深さについては、導光板５の厚みの５０％までは一応実用に供し得るのであるが、照明効果，加工性に解決すべき課題を有している。しかし乍ら、１０％以下では上述の範囲よりも照明効果，加工性が改善でき望ましく、特に２〜５％以下が推奨される。この推奨範囲では、例えばレーザー加工によって簡単かつ安価に凹部６を形成することができるし、開口幅ｗ，ピッチ間隔ｄを小さく設定できることもあって、加工性はもとより被検査物Ｗの照度を充分に高めることができた。
又、凹部６の幅ｗと凹部のピッチ間隔ｄとの関係は、ｗ：ｄが１：１〜１：９の範囲が被検査物Ｗの照度を充分に高めることができるが、ｗ：ｄが１：１未満になると、凹部の加工性が低下するし、逆に１：９を超えると、凹部の実質的な形成数が減少するために望ましくない。尚、導光板５の中央部分ではピッチ間隔ｄを狭くし、周辺部分では粗くするような対応も可能である。
【実施例】
【００１８】
図６は、本発明にかかる照明装置の第２の実施例を示す要部拡大図である。この実施例の基本的な構成は図１〜図５に示す実施例と同じであり、異なる点は、導光板５の上面部５ａに形成された凹部６の周縁部分にギザギザ状などのバリ部６ｂを積極的に形成したことである。尚、このバリ部６ｂは、例えばレーザー加工時の加工条件などによって形成することができる。
この実施例によれば、バリ部６ｂの内面部分に入射された光は、図示実線のように、下面部５ｂの方向に反射されるのみならず、凹部６の内面部分６ａでの反射と相俟って下面部下方での照度を高めることができる。このために、被検査物を明るく照明でき、検査精度の改善が期待できる。
【００１９】
図７は、本発明にかかる照明装置の第３の実施例を示すものであって、同図（ａ）は導光板の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部断面図である。この実施例の基本的な構成は図１〜図５に示す実施例と同じであり、異なる点は、導光板５の上面部５ａにおける凹部６Ａを、それぞれに独立して形成したことである。尚、凹部６Ａの断面形状は、ほぼＶ形状，Ｕ形状，半円形状などに形成されており、それぞれ独立した凹部６Ａは互いにあたかも交差するようなパターンに形成・配置されている。又、この実施例に第２の実施例を適用することも可能であり、ほぼ同様の効果が期待できる。
【００２０】
図８〜図９は、本発明にかかる照明装置の第４の実施例を示すものであって、図８は照明装置の要部断面図、図９は光源部の構成部品であるケースの展開図である。この実施例の基本的な構成は図１〜図５に示す実施例と同じであり、異なる点は、導光板５の端面部５ｃに配置される光源部８Ａである。具体的には、光源部８Ａが、導光板５の端面部５ｃに配置され、かつ内面に光反射性の付与された箱状のケース１１と、ケース１１の底面部に配置された光源例えば複数の発光ダイオード１０と、複数の発光ダイオード１０を実装するプリント基板９とから構成されていることである。尚、この光源は、発光ダイオードに代えて、蛍光ランプのような線状のランプを適用することも可能である。
この光源部８Ａに適用される箱状のケース１１は、図９に示す展開図のように構成されている。即ち、底面部１２と、底面部１２のそれぞれの辺から一体的に延在する第１の側面部１３，第２の側面部１４，第３の側面部１５，第４の側面部１６と、底面部１２にほぼ等間隔で形成された複数の孔１７とから構成されている。尚、第１，第２の側面部１３，１４の端部には、切り込み１３ａ，１４ａを介してフラップ部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂが形成されている。
このケース１１は、次のように組み立てられる。まず、それぞれの側面部１３，１４，１５，１６を、図９において点線で示す折り目線から同一方向にほぼ直角状に折り曲げる。次に、フラップ部１５ａ，１６ａを第２の側面部１４における両端部の外面部に、フラップ部１５ｂ，１６ｂを第１の側面部１３における両端部の外面部に、それぞれ重ね合わせて接着剤などで固定することにより、ケース１１が完成する。そして、このケース１１おける底面部１２の孔１７には発光ダイオード１０が挿入・配置されている。尚、このケース１１が導光板５の端面部５ｃと対向する部分には開口部が形成されており、発光ダイオード１０からの光が導光板５に効率よく入射されるように構成されている。
この実施例によれば、光源部８Ａにおける箱状のケース１１の内面が光反射性を有するように構成されているために、対向する光源部からの光をケース内面の反射面で反射させ、再度導光板に効率よく導入させることができる。このために、導光板の下面部方向の光量も一段と増加するものである。尚、上述の第２，第３の実施例を適宜に適用することも可能である。
【００２１】
図１０〜図１１は、本発明にかかる照明装置の第５の実施例を示すものであって、図１０は照明装置の平面図、図１１は要部断面図である。この実施例の基本的な構成は図８〜図９（図１〜図５）に示す実施例と同じであり、異なる点は、導光板５の上面部５ａに透光性の保護層１８を、凹部６が覆われるように形成したことと、その上に、透光性の無反射層１９を重ねて形成したことと、さらに、無反射層１９の上に、ハウジング１の開口部４とほぼ同程度の大きさの開口部２１を有する不透光性部材よりなるカバー２０を配置したことである。尚、無反射層１９に凹部６への埃などの侵入・堆積などを防止しうる機能を付与すれば、保護層１８を省略することもできる。
この実施例によれば、凹部６のすべてが保護層１８によって覆われているために、凹部６への埃などの侵入・堆積などを完全に防止できるために、同部分での下面部側からの上面部側への光透過性を損なわれることはない。従って、撮影部での鮮明な画像が得られ、適正な検査性能を維持できる。
又、保護層１８に透光性の無反射層１９を重ねて形成することにより、導光板の上面部側での不所望な光反射を軽減できるために、鮮明な画像が得られ、検査精を一層改善できる。
さらに、導光板５の上面部側には開口部２１を有するカバー２０が配置されているために、導光板５の端縁部分などから漏洩する不所望の光を遮断でき、鮮明な画像が得られるという効果も期待できる。
【００２２】
尚、本発明は何ら上記実施例に制約されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜に変更することが可能である。例えば導光板の凹部はレーザー加工，機械加工の他、成形金型などによって形成することも可能である。又、光源部におけるケースは樹脂材や紙などシート状部材にて形成する他、金属部材を利用し、内面に反射層を吹き付け，蒸着などによって形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】図（ａ）は図１の分解状態を示す平面図、図（ｂ）はハウジングの平面図である。
【図４】図１の要部拡大断面図である。
【図５】本発明装置による被検査物の検査方法を説明するための側断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例を示す要部側断面図である。
【図７】図（ａ）は本発明の第３の実施例を示す平面図、図（ｂ）は同図（ａ）の要部側断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例を示す要部側断面図である。
【図９】図８におけるケースの展開図である。
【図１０】本発明の第５の実施例を示す平面図である。
【図１１】図１０の要部側断面図である。
【図１２】従来例の側断面図である。
【図１３】図１２における導光板の平面図である。
【図１４】図１３の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ハウジング
４開口部
５導光板
５ａ上面部
５ｂ下面部
５ｃ端面部
６凹部
６Ａ凹部
６ａ凹部の内面部分
６ｂバリ部
８光源部
８Ａ光源部
９プリント基板
１０光源（発光ダイオード）
１１ケース
１８保護層
１９無反射層
２０カバー
２１開口部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部に開口部を有するハウジングと、ハウジングに配置された円形状を含む多角形状の導光板と、導光板の端面部に選択的に配置され、導光板に光を導入するための光源部とを具備し、前記導光板の、ハウジングの非開口部側における上面部には複数の凹部が互いに交差するようなパターンに配置されており、かつ凹部の導光板内面部分にはハーフミラー的な作用を呈するように構成されていることを特徴とする検査用照明装置。
【請求項２】
前記光源部は、プリント基板に複数の発光ダイオードを一定の間隔にて配置して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
【請求項３】
前記光源部は、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面部に対向する部分に開口部が形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面部に対向するように配置された発光ダイオードとから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
【請求項４】
前記光源部は、蛍光ランプのように線状の発光ランプにて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
【請求項５】
前記導光板の上面部に形成されている凹部は、断面形状がほぼＶ形状，Ｕ形状，半円形状，角形状などで、かつ溝状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
【請求項６】
前記導光板の上面部に形成されている凹部は、それぞれが独立して形成されており、断面形状がほぼＶ形状，Ｕ形状，半円形状，角形状などに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
【請求項７】
前記導光板の上面部に形成されている凹部の上面部との境界部分にバリ部が形成されていることを特徴とする請求項１，５〜６に記載の検査用照明装置。
【請求項８】
前記導光板の上面部に透明の保護層が、少なくともすべての凹部が覆われるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
【請求項９】
前記保護層の上に透明の無反射層が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の検査用照明装置。
【請求項１０】
前記導光板の上面部側には、ハウジングの開口部と同程度の大きさの開口部を有する不透光性部材よりなるカバーが配置されていることを特徴とする請求項１〜９に記載の検査用照明装置。

【図１】