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【発明の名称】 画像処理用照明装置
【発明者】 【氏名】田谷 清隆

【氏名】小川 孝史
【要約】 【課題】シンプルな構造で製作コストを低減できる上、被検査部品が幅広であっても充分の検査精度を期待できる画像処理用照明装置を提供すること。

【構成】複数の発光ダイオードを直線状に配置した線状光源９と、断面形状が円形状の凹面反射面を有し、かつ凹面反射面が線状光源９に対向するように配置した第１のシリンダー状反射鏡１１と、断面形状が円形状の凹面反射面を有し、かつ凹面反射面が第１のシリンダー状反射鏡１１に対向するように配置した第２のシリンダー状反射鏡１６とを備え、線状光源９からの光を第１,第２のシリンダー状反射鏡１１，１６で折り返し反射させて所望の照射部ＦＡに集光するように構成した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードを直線状に配置してなる線状光源と、断面形状が一つの中心を以って描かれる円形状の凹面反射面を有し、かつ凹面反射面が前記線状光源に対向するように配置した第１のシリンダー状反射鏡と、断面形状が一つの中心を以って描かれる円形状の凹面反射面を有し、かつ凹面反射面が第１のシリンダー状反射鏡の凹面反射面に対向するように配置した第２のシリンダー状反射鏡とを具備し、前記線状光源からの光を第１,第２のシリンダー状反射鏡で適宜に反射させて所望の照射部に集光するように構成したことを特徴とする画像処理用照明装置。
【請求項２】
前記第１,第２のシリンダー状反射鏡は、それぞれの凹面反射面における法線が互いに平行となるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の画像処理用照明装置。
【請求項３】
前記線状光源を、移動機構を有する光源支持部に支持してなり、この移動機構を利用して線状光源と第１のシリンダー状反射鏡との対向間隔を調整可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理用照明装置。
【請求項４】
前記第２のシリンダー状反射鏡を、移動機構を有する支持部材に支持してなり、この移動機構を利用して第２のシリンダー状反射鏡を適宜に移動させることにより、第２のシリンダー状反射鏡で反射された反射光の照射面における集光状態を調整可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理用照明装置。
【請求項５】
前記第１，第２のシリンダー状反射鏡は、一方の面に光反射面を形成してなるプレス加工可能な板状部材を、光反射面を保護する保護部材を介してプレス加工することにより、所望の曲率を有する円形状に構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像処理用照明装置。
【請求項６】
前記第１，第２のシリンダー状反射鏡は、プレス加工可能な板状部材をプレス加工により所望の曲率を有する円形状に加工し、そのプレス面に光反射面を形成して構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像処理用照明装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は画像処理用照明装置に関し、特に画像処理により被検査部品の表面状態などを検査する検査システムに適用される画像処理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、例えば幅広なフィルムシート，プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用ガラス基板などの被検査部品に光を照射し、その反射光（或いは透過光）をＣＣＤカメラなどの撮像手段により撮像し、正常な部品の撮像データと比較することによって被検査部品の良否を判定するように構成されている。
このような検査システムに適用される画像処理用照明装置としては、複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼称する）を直線的に配列してなる線状光源と、シリンダー状凹面反射鏡とを用いた画像処理用照明装置が提案され、実用化されている。尚、この照明装置は、特許第３４８１５９９号（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
この照明装置は、例えば図５に示すように、構成されている。同図において、Ｌは複数のＬＥＤを直線状に配置してなる線状光源、Ｍは凹面が反射面に構成されたシリンダー状凹面反射鏡である。反射鏡Ｍの凹面反射面は第１，第２の焦点を有する楕円状（非球面状）に構成されており、第１の焦点部分には線状光源Ｌが配置されている。第２の焦点部分は被検査部品における検査対象部分（照射面ＦＡ）となるように設定されている。
この照明装置によれば、線状光源Ｌから放射された光はシリンダー状凹面反射鏡Ｍで反射され、照射面ＦＡに集光されるために、照射面ＦＡの照度を効果的に高めることができる。従って、照射面ＦＡからの反射光を撮像手段で撮像した場合、充分の輝度レベルが確保できる関係で、被検査部品の表面状態（形態，傷，欠けなど）の検査精度を向上させることができる。
【０００４】
又、特開平８−３０７６１０号公報（特許文献２）には、２枚の反射鏡を用いた画像読取装置が開示されている。
この画像読取装置は、例えば図６に示すように構成されている。同図において、Ｌは複数のＬＥＤを直線状に配置してなる線状光源、Ｍ１は凹面反射面が楕円状に形成されたシリンダー状反射鏡（第１の反射鏡）、Ｍ２は平面状又は曲面状の反射鏡（第２の反射鏡）、ＦＡは原稿などの画像読取面（照射面）、ＣＡはＣＣＤカメラなどの撮像手段である。この装置において、第１の反射鏡Ｍ１の凹面反射面は第１，第２の焦点を有し、第１の焦点部分には線状光源Ｌが配置されており、第２の焦点部分は読取原稿の照射面ＦＡとなるように設定されている。尚、第１の反射鏡Ｍ１と照射面ＦＡとの間には第２の反射鏡Ｍ２が配置されている。
【０００５】
この画像読取装置によれば、線状光源Ｌから放射された光は第１の反射鏡Ｍ１，第２の反射鏡Ｍ２で反射され、読取原稿面の照射面ＦＡに集光されるために、原稿面ＦＡの照度を効果的に高めることができる。従って、原稿面ＦＡからの反射光を撮像手段ＣＡで撮像した場合、充分の輝度レベルが確保できる関係で、原稿の読取精度を高めることができる。
【特許文献１】特許第３４８１５９９号
【特許文献２】特開平８−３０７６１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし乍ら、上述のいずれの装置も、線状光源Ｌからの放射光が入射・反射される反射鏡Ｍ，Ｍ１は、それぞれの凹面反射面が非球面の楕円状に構成されているために、楕円反射面の形成が面倒であり、製作コストが高騰し照明装置も高価になるという問題がある。
又、被検査部品が、例えばその幅が１〜２ｍ程度或いはそれ以上もあるような幅広のフィルムシートやＰＤＰ用マザーガラス板などである場合には、上述の画像処理用照明装置もこれらの非検査部品に対応できるように構成しなければならない。
具体的には、図５に示す照明装置では、被検査部品の幅に対応しうるように、複数の照明装置を直線状に連結しなければならないために、装置全体の価格がより一層に高価になるし、照射面ＦＡにおける光の直線性や光の不連続性などによる被検査部品の検査精度が損なわれるという問題が生ずる。
例えば複数の照明装置を直線状に連結する場合、それぞれの線状光源Ｌを互いに直線的に配置することは難しい。直線性が確保できていない場合には、撮像手段は幅広の被検査部品（照射面ＦＡ）からの反射光を撮像するものの、それの直線性が失われているために、撮像レベルが不均一となり、検査精度が低下するという問題が生ずる。
さらに、複数の照明装置を連結すると、連結部分からは光が放出されなくなるか或いは隣接する装置からの光が配光されるにしても、連結部分に対応する照射面ＦＡにおける集光レベルは非連結部分に比較すると低くなる。このために、全体的には幅方向の照度分布が不均一になり、連結部分に対応する部分における検査精度が低下するという問題が生ずる。
尚、図６に示す画像読取装置を、図５に示す画像処理用照明装置に仮に適用できたとしても、上述と同様の問題が生ずるものである。
かといって、図５に示す楕円状の反射鏡Ｍの長さを幅広の被検査部品に対応できるように単体で構成することも考えられるが、現実には、例えば１〜２ｍ或いはそれ以上もある長い反射鏡を全体に亘って均質な楕円状に形成することは難しく、製作コストがより一層に高価になるのみならず、多様なサイズを有する被検査部品への対応も経済性の観点から難しくなる。
それ故に、本発明の目的は、シンプルな構造で製作コストを低減できる上、被検査部品が幅広であっても充分の検査精度を期待できる画像処理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】
【０００７】
従って、本発明は上述の目的を達成するために、複数の発光ダイオードを直線状に配置してなる線状光源と、断面形状が一つの中心を以って描かれる円形状の凹面反射面を有し、かつ凹面反射面が前記線状光源に対向するように配置した第１のシリンダー状反射鏡と、断面形状が一つの中心を以って描かれる円形状の凹面反射面を有し、かつ凹面反射面が第１のシリンダー状反射鏡の凹面反射面に対向するように配置した第２のシリンダー状反射鏡とを具備し、前記線状光源からの光を第１,第２のシリンダー状反射鏡で適宜に反射させて所望の照射部に集光するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
又、本発明の第２の発明は、第１,第２のシリンダー状反射鏡は、それぞれの凹面反射面における法線が互いに平行となるように配置したことを特徴とする。
【０００９】
又、本発明の第３の発明は、前記線状光源を、移動機構を有する光源支持部に支持してなり、この移動機構を利用して線状光源と第１のシリンダー状反射鏡との対向間隔を調整可能にしたことを特徴とし、第４の発明は、前記第２のシリンダー状反射鏡を、移動機構を有する支持部材に支持してなり、この移動機構を利用して第２のシリンダー状反射鏡を適宜に移動させることにより、第２のシリンダー状反射鏡で反射された反射光の照射面における集光状態を調整可能にしたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の第５の発明は、前記第１，第２のシリンダー状反射鏡は、一方の面に光反射面を形成してなるプレス加工可能な板状部材を、光反射面を保護する保護部材を介してプレス加工することにより、所望の曲率を有する円形状に構成したことを特徴とし、第６の発明は、前記第１，第２のシリンダー状反射鏡は、プレス加工可能な板状部材をプレス加工により所望の曲率を有する円形状に加工し、そのプレス面に光反射面を形成して構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、第１，第２のシリンダー状反射鏡における凹面反射鏡は、断面形状がそれぞれに１つの中心を以って描かれる円形状に形成されているために、従来の楕円状のものに比べて、その製作が極めて容易になり、製作コストも格段に安価になる。
特に、これらのシリンダー状反射鏡は、反射面が楕円状である従来のものでは不可能とされていた単純なプレス加工などによって製作できるために、例えば１〜２ｍ或いはそれ以上に長尺の反射鏡でも経済性を損なうことなく容易に製作することができるし、用途などに応じて反射面の曲率も容易に変更することができる。従って、被検査部品のサイズ（例えば幅）が多様であっても、それらに対応しうる照明装置を適宜に提供できる。
しかも、本発明装置において、第１，第２のシリンダー状反射鏡には連結部分が全くないために、線状光源からの光が第１，第２のシリンダー状反射鏡で反射され、被検査部品に集光された場合、照射面における光の直線性が保たれる上に、明るさも一様に保たれる。従って、検査システムに適用した場合、検査精度の向上が期待できる。
【００１２】
又、線状光源と照射部との間に配置する反射鏡は、円形状に形成された凹面反射面が互いに向き合うように配置される第１，第２のシリンダー状反射鏡からなる２枚の反射鏡によって構成されている関係で、反射鏡を１枚で構成する場合よりも第１，第２のシリンダー状反射鏡における凹面反射面の曲率を小さくすることができる。このために、第１，第２のシリンダー状反射鏡はプレス加工による製作が可能になり、製作が容易になるのみならず、製作コストも低減できる。その上、第１，第２のシリンダー状反射鏡で線状光源からの光が折り返し反射されることから、装置内の空間を有効に利用でき、その分、装置のコンパクト化が可能になる。
特に、第１，第２のシリンダー状反射鏡は、それぞれの凹面反射面における法線を互いに平行となるように配置すれば、線状光源からの光線と第２のシリンダー状反射鏡からの光線を平行にすることができる。このために、シリンダー方向と直交する断面方向の光線の集光状態が光軸に対して対称になり、検査システムに適用した場合、撮像手段による撮像が適切化され、検査精度の向上が期待できる。
さらには、線状光源を支持する支持部材及び／又は第２のシリンダー状反射鏡を支持する支持部材に移動機構を付与すれば、それぞれの光学位置を変えることによって照射面における結像状態（焦点）を簡単に調整することができるし、検査システムに適用した際の、セッティング調整が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の１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はハウジングであって、例えば断面がほぼ樋状（コ字状）の第１のハウジング部２と、断面がほぼ樋状（コ字状）で側部に開口部３ａを有する第２のハウジング部３と、側板４，４とから構成されている。このハウジング１は、例えば第１，第２のハウジング部２，３のそれぞれの先端部分を後述する支持部材などにネジなどによって固定して筒状となし、さらに開口する側端部に側板４，４を固定することによって構成される。５は放熱に必要な表面積が確保できるように構成されたヒートシンクであって、例えばハウジング１の内部における下部片側に固定されている。６はハウジング１の内部に長手方向に沿うように配置された光源支持部であって、例えばアルミニウム，銅などのように熱伝導性に優れた長尺状の部材にてほぼＬ字状に屈曲して構成されている。屈曲部から一方に延びる第１の部分６ａには長孔７が形成されており、屈曲部から他方に延びる第２の部分６ｂには後述する線状光源が配置されている。上述の長孔７は、例えば長手方向の両側部分に形成されており、光源支持部６はこの長孔７及びネジ８（移動機構）を利用してヒートシンク５に図示矢印方向に移動可能なるように熱的，機械的に固定されている。尚、長孔７の数は光源支持部６の長さに応じて適宜に増加できる。
【００１４】
９は複数のＬＥＤ９ａを直線状に配列してなる線状光源であって、光源支持部６の第２の部分６ｂに長手方向に沿うように固定されている。１０は、例えばハウジング１の内部の側部に配置された第１の反射鏡構体であって、例えば凹面反射面が１つの中心を以って描かれる円形状に形成された第１のシリンダー状反射鏡１１と、例えばアルミニウムなど金属製のブロックよりなる支持部材１２と、支持部材１２の上面片側に固定された支持具１３と、支持具１３より離れた部分に固定された支持具１４とから構成されている。特に、第１のシリンダー状反射鏡１１は、その凹面反射面が線状光源９と向き合うように支持部材１２の上面に配置され、支持具１３，１４によって支持されている。尚、第１のシリンダー状反射鏡１１は、その中心径を変更することによって任意の曲率の反射面が得られる。
１５は、例えばハウジング１の内部の上部に配置された第２の反射鏡構体であって、例えば凹面反射面が１つの中心を以って描かれる円形状に形成された第２のシリンダー状反射鏡１６と、ほぼコ字状に形成され、折曲片に長孔１７ａを有する支持部材１７と、支持部材１７の片側に固定された支持具１８とから構成されており、第２のシリンダー状反射鏡１６は、その凹面反射面が第１のシリンダー状反射鏡１１の凹面反射面と向き合うように、支持部材１７に支持具１８を利用して固定されている。特に、図示例では第１,第２のシリンダー状反射鏡１１，１６は、それぞれの凹面反射面の法線が互いに平行となるように配置されているが、平行にならないように配置することも可能である。
上述の支持部材１７における長孔１７ａは長手方向の両側部分に形成されており、第２の反射鏡構体１５は、支持部材１７を光源支持部６に重ね合わせてネジ８及び長孔１７ａ（移動機構）を利用してヒートシンク５に図示矢印方向に移動可能なるように固定されている。尚、長孔１７ａの数は支持部材１７の長さに応じて適宜に増加できる。又、図示例では、第１のシリンダー状反射鏡１１の長さは第２のシリンダー状反射鏡１６の長さとほぼ同一に設定されているが、用途などによっては第２のシリンダー状反射鏡１６の長さよりも短く構成することもできる。さらに、ハウジング１の開口部３ａは図示しない透光性カバーで覆うこともできる。
【００１５】
上述の第１，第２のシリンダー状反射鏡１１，１６は、例えば次のように製作される。例えばアルミニウム，銅などのようにプレス加工しうる板状部材の一方の面に光反射性に優れた金属を被着(例えば蒸着)して反射面を形成して反射鏡素材を製作する。次に、この反射鏡素材の反射面に保護シートを剥離可能なるように装着する。次に、この反射鏡素材をプレス装置にセットし、１つの中心を以って描かれる円形状のプレス面を有するプレス型で保護シートを介してプレス加工する。これによって所望の曲率を有するシリンダー状反射鏡が製作される。尚、プレス加工の際に、反射面が損なわれることはない。この反射鏡における保護シートは照明装置の組み立て前ないし組み立て後に剥離される。
特に、プレス装置のプレス型は円形状に形成されているために、プレス型の製作が容易であり、しかも安価に製作できる。従って、第１，第２のシリンダー状反射鏡１１，１６を簡単に製作できる上、製作コストも低減できる。
尚、第１，第２のシリンダー状反射鏡１１，１６は、予め、板状部材を１つの中心を以って描かれる円形状のプレス面を有するプレス型でプレス加工し、この加工部材の凹面に反射面を形成して製作することも可能である。
【００１６】
次に、本発明にかかる画像処理用照明装置の検査システムへの適用及び動作について図１を参照して説明する。まず、画像処理用照明装置を幅広の被検査部品Ｐの上方位置に、被検査部品Ｐに対して平行となるように配置する。被検査部品Ｐの斜め上方位置には図示しない撮像手段が配置されている。この状態において、線状光源９を動作させると、線状光源９から放射された光は第１のシリンダー状反射鏡１１及び第２のシリンダー状反射鏡１６で反射されて被検査部品Ｐにおける照射部ＦＡに集光される。この際に、照射部ＦＡへの集光状態を、光源支持部６の長孔７，支持部材１７の長孔１７ａ及びネジ８にて構成された移動機構を利用して最適化されるように調整する。調整の完了後に正規に稼動される。
稼動状態において、線状光源９から放射された光は第１のシリンダー状反射鏡１１の凹面反射面で反射され、その反射光は第２のシリンダー状反射鏡１６の凹面反射面で反射され、開口部３ａを介して被検査部品Ｐの照射部ＦＡに集光される。照射部ＦＡにおける表面状態は、常に撮像手段によって撮像されており、この撮像データは正常な状態の撮像データと比較され、被検査部品Ｐの良否が判定される。「不良」と判定されると、直ちに製造ラインから除去されるか、或いは後の工程で除去される。
本発明装置では、被検査部品Ｐの幅全体に亘ってほぼ均一な光が照射されるために、被検査部品Ｐのすべての部分で信頼性の高い検査を行うことができる。
【００１７】
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。例えば第１，第２のシリンダー状反射鏡は支持部材に支持具を利用して固定されているが、接着剤などを利用して固定することも可能である。又、線状光源，第２のシリンダー状反射鏡の移動機構は、光源支持部，支持部材に形成した長孔及びネジによるスライド機構の他、ラックアンドピニオンやガイドレールなどを利用し、手動で移動可能にしたり、或いはステッピングモータなどにより自動的に移動制御したりするように構成することもできる。さらには、図示例では、光源支持部と第２の反射鏡構体における支持部とは共通のネジによって固定されているが、それぞれ独立したネジなどの固定手段によって固定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１実施例を示す側断面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本発明にかかる支持部材に線状光源を配置した状態を示す側面図である。
【図４】本発明にかかる第２の反射鏡構体の側面図である。
【図５】従来例を示す側断面図である。
【図６】他の従来例を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ ハウジング
２ 第１のハウジング部
３ 第２のハウジング部
６ 光源支持部
７ 長孔（移動機構）
８ ネジ（移動機構）
９ 線状光源
１０ 第１の反射鏡構体
１１ 第１のシリンダー状反射鏡
１２ 支持部材
１３ 支持具
１４ 支持具
１５ 第２の反射鏡構体
１６ 第２のシリンダー状反射鏡
１７ 支持部材
１７ａ長孔（移動機構）
１８ 支持具
【出願人】 【識別番号】３０００７４１０１
【氏名又は名称】株式会社イマック
【出願日】 平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【代理人】
【公開番号】 特開２００８−６１０７４（Ｐ２００８−６１０７４Ａ）
【公開日】 平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願番号】 特願２００６−２３７５０３（Ｐ２００６−２３７５０３）