(57)【要約】【課題】表面検査用光源の縞状の発光パターンを明瞭化すること。【解決手段】表面検査用光源は、複数の線状ＬＥＤ光源１と、ルーバーフィルム２と、ルーバ３と、によって構成されている。複数の線状ＬＥＤ光源１がストライプ状に配置されている。ルーバフィルム２は、各線状ＬＥＤ光源１の光放射側に設けられている。ルーバフィルム２は、線状ＬＥＤ光源１の配列のストライプ方向と、ルーバフィルム２のルーバ配列のストライプ方向とが一致するように配置されている。ルーバ３は、ルーバフィルム２の光透過側の表面に設けられている。ルーバ３は、複数の長尺な長方形状の遮光板３０を、所定の姿勢、所定間隔でストライプ状に配列したものである。隣接する遮光板３０の間隔は、ルーバフィルム２のルーバの配列間隔に比べて大きく、かつ、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔以下である。【選択図】図１
2020085619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縞状の明暗の発光パターンを有し、披検査物の表面に光を照射してその反射光を測定するための表面検査用光源であって、
線状の長尺な形状を有し、所定間隔でストライプ状に配列された複数の線状ＬＥＤ光源と、
各前記線状ＬＥＤ光源の光放射側に設けられ、光透過部と遮光部とが交互に配列されたルーバ構造を有し、前記ルーバ構造のストライプ方向が前記線状ＬＥＤ光源の配列のストライプ方向と一致しているルーバフィルムと、
前記ルーバフィルムの光透過側に設けられ、所定間隔でストライプ状に配列された複数の遮光板を有し、前記遮光板のストライプ方向が前記線状ＬＥＤ光源の配列のストライプ方向と一致しているルーバと、
を有し、
前記ルーバの前記遮光板の配列間隔は、前記ルーバフィルムのルーバ配列間隔よりも大きく、かつ、前記線状ＬＥＤ光源の配列間隔以下に設定されている、
ことを特徴とする表面検査用光源。
【請求項２】
前記遮光板は、前記線状ＬＥＤ光源の長尺方向を軸とする円筒状に湾曲している、ことを特徴とする請求項１に記載の表面検査用光源。
【請求項３】
前記遮光板は、黒色であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面検査用光源。
【請求項４】
前記線状ＬＥＤ光源と前記ルーバフィルムとの間、または前記ルーバフィルムと前記ルーバとの間に、偏光フィルムをさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表面検査用光源。
【請求項５】
前記偏光フィルムを透過する光の偏光方向と、前記線状ＬＥＤ光源の長尺方向とが一致するように前記偏光フィルムが配置されている、ことを特徴とする請求項４に記載の表面検査用光源。
【請求項６】
隣接する前記線状ＬＥＤ光源間の位置に、前記遮光板が位置するように前記ルーバの遮光板の配列間隔が設定されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の表面検査用光源。
【請求項７】
前記線状ＬＥＤ光源は、太陽光ＬＥＤを所定間隔で直線状に配列した光源である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の表面検査用光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縞状のパターンに発光する表面検査用光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面が鏡面状の製品、たとえば塗装面や光沢めっき面を有した製品の外観検査を行う場合、光源の発光パターンを明暗の縞状パターンとし、その光源からの光を製品表面に照射して反射光を測定し、反射光のパターンと発光パターンとの相違を検出することにより、製品の表面状態を検査する方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、鋼板表面の凹凸を検出するための光源として、複数のＬＥＤをライン状に配列した線状光源を用いることが記載されている。また、ルーバフィルムを用いることで平行光とすることが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、細長いスリットを所定間隔で平行に設けたスリット板を用いて縞模様のパターンの光源とすることが記載されている。また、スリット板を透過させる光として平行光を用いることが記載され、これにより縞模様のエッジがはっきりすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７１７２１号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２７６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、スリット板によって縞状パターンとする場合、光源と被検査物との距離が短い場合には、縞状パターンの輪郭がぼけずに被検査物まで到達するが、光源と被検査物との距離が長くなると明暗の差が少なくなり、明確な縞状パターンとならない。特許文献２のように、スリット板を透過させる光を平行光とすればこれを抑制できるが、平行光とする具体的な手段は特許文献２には記載されていない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、表面検査用光源の縞状の発光パターンを明瞭化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、縞状の明暗の発光パターンを有し、披検査物の表面に光を照射してその反射光を測定するための表面検査用光源であって、線状の長尺な形状を有し、所定間隔でストライプ状に配列された複数の線状ＬＥＤ光源と、各線状ＬＥＤ光源の光放射側に設けられ、光透過部と遮光部とが交互に配列されたルーバ構造を有し、ルーバ構造のストライプ方向が線状ＬＥＤ光源の配列のストライプ方向と一致しているルーバフィルムと、ルーバフィルムの光透過側に設けられ、所定間隔でストライプ状に配列された複数の遮光板を有し、遮光板のストライプ方向が線状ＬＥＤ光源の配列のストライプ方向と一致しているルーバと、を有し、ルーバの遮光板の配列間隔は、ルーバフィルムのルーバ配列間隔よりも大きく、かつ、線状ＬＥＤ光源の配列間隔以下に設定されている、ことを特徴とする表面検査用光源である。
【０００９】
遮光板は、線状ＬＥＤ光源の長尺方向を軸とする円筒状に湾曲していてもよい。遮光版の物理的強度を高めることができ、また遮光板の変形を抑制して表面検査用光源の発光パターンの変動を抑制することができる。
【００１０】
遮光板は、黒色であることが好ましい。遮光板により光が乱反射することが抑制され、表面検査用光源の縞状の明暗のパターンをより明瞭とすることができる。
【００１１】
線状ＬＥＤ光源とルーバフィルムとの間、またはルーバフィルムとルーバとの間に、偏光フィルムをさらに設けてもよい。被検査物のより細かな表面状態を検査することができるようになる。偏光フィルムを設ける場合、偏光フィルムを透過する光の偏光方向と、線状ＬＥＤ光源の長尺方向とが一致するように偏光フィルムが配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、隣接する線状ＬＥＤ光源間の位置に、遮光板が位置するようにルーバの遮光板の配列間隔が設定されていることが好ましい。ルーバを設けることによる光量の低下を抑制しつつ、表面検査用光源の縞状の明暗パターンを明瞭とすることができる。
【００１３】
線状ＬＥＤ光源は、太陽光ＬＥＤを所定間隔で直線状に配列した光源であることが好ましい。太陽光ＬＥＤを用いることで、日照条件下と同様の状態を再現でき、目視での被検査物の表面状態の検査精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、縞状の明暗パターンを明瞭とすることができ、被検査物が光源から離れていても明暗のエッジ部分がぼやけないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の表面検査用光源の構成を示した図。
【図２】実施例１の表面検査用光源の断面を拡大して示した図。
【図３】実施例１の表面検査用光源の変形例を示した図。
【図４】実施例１の表面検査用光源の変形例を示した図。
【図５】実施例１の表面検査用光源の発光パターンを撮影した写真。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１の表面検査用光源の構成を示した図である。図１（ａ）は、光放射側から見た平面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図１において、ｚ軸正方向は鉛直下方であり、ｘｙ平面は水平面である。また、図２は、実施例１の表面検査用光源の断面を拡大して示した図である。実施例１の表面検査用光源は、縞状の明暗の発光パターンを有した白色光源である。実施例１の表面検査用光源からの光を被検査物に照射してその反射光を測定し、発光パターンと反射光のパターンとの差異を目視やコンピュータによる画像解析で検出することにより、被検査物の表面状態を検査するための光源である。実施例１の表面検査用光源の大きさは、たとえば、（６００〜２４００）ｍｍ×（３００〜１２００）ｍｍの矩形の平板状であり、厚さは５０〜１００ｍｍである。
【００１８】
図１、２のように、実施例１の表面検査用光源は、複数の線状ＬＥＤ光源１と、ルーバフィルム２と、ルーバ３と、によって構成されている。以下、各構成について説明する。
【００１９】
（線状ＬＥＤ光源１について）
線状ＬＥＤ光源１は、直線状の発光パターンを有するＬＥＤ光源である。線状ＬＥＤ光源１の形状は、線状の長尺な形状であり、長尺方向（図１（ａ）中のｘ軸方向）に垂直な断面（ｙｚ平面）は陸上トラック状である。つまり、一対の長尺な長方形の平面１Ａ、１Ｂを有し、その両端は半円筒状となっている。平面１Ａ、１Ｂは、図１（ａ）中、ｘｙ平面と平行である。また、光は平面１Ｂ側から放射される。また、複数の線状ＬＥＤ光源１は、ストライプ状に配置されている。つまり、各線状ＬＥＤ光源１の長尺方向を揃え、短尺方向に所定の間隔を開けて平行に配置されている。また、図１（ｂ）に示すように、各線状ＬＥＤ光源１の平面１Ａは、同一の平面を成すように揃えられて配置されている。
【００２０】
線状ＬＥＤ光源１は、複数のＬＥＤ１０を所定間隔で直線状に配列し、拡散カバー１１で覆った光源である。ＬＥＤ１０の配列は、実施例１では２列としている。しかし、直線状の配列であれば１列であっても複数列であってもよい。拡散カバー１１は、光拡散性を有した透光性の樹脂であり、各ＬＥＤ１０からの点状の発光を拡散し、全体として直線状の発光パターンとするためのものである。
【００２１】
線状ＬＥＤ光源１のＬＥＤ１０は、白色発光のものであれば任意であるが、太陽光ＬＥＤを用いることが好ましい。太陽光ＬＥＤは、複数種の蛍光体を組み合わせ、太陽光のスペクトルを模倣したＬＥＤである。たとえば、日中の昼白色〜昼光色の太陽光の場合、色温度が５０００〜６５００Ｋの太陽光を基準としたときの演色評価数Ｒｆ、ＲｇがそれぞれＲｆ≧９０、９５≦Ｒｇ≦１０５の光を発光するＬＥＤである。太陽光ＬＥＤを用いることで、日照条件下と同様の状態を再現でき、目視での被検査物の表面状態の検査精度を向上させることができる。なお、Ｒｆ、Ｒｇは、北米照明学会による「ＴＭ−３０−１５」で規定される指標である。Ｒｆは色の忠実度を表すパラメータであり、Ｒｆの上限は１００である。Ｒｆが１００に近いほど基準光に近い色であることを示す。また、Ｒｇは色の鮮やかさを表すパラメータであり、１００に近いほど基準光に色の鮮やかさが近いことを示す。
【００２２】
Ｒｆ、Ｒｇが上記範囲の太陽光ＬＥＤは、ピーク波長が４１０〜４２５ｎｍの発光素子と、蛍光ピークが青色（４４５〜４９０ｎｍ）の蛍光体と、蛍光ピークが緑色〜黄色（４９１〜６００ｎｍ）の蛍光体と、蛍光ピークが赤色（６０１〜６７０ｎｍ）の蛍光体とを組み合わせ、蛍光体の種類や濃度などを調整することにより作製することができる。
【００２３】
色温度が５０００〜６５００Ｋの太陽光を基準としたときのＲｆ、Ｒｇのより好ましい範囲は、Ｒｆ≧９５、９７≦Ｒｇ≦１０３であり、さらに好ましくはＲｆ≧９７、９９≦Ｒｇ≦１０２である。
【００２４】
線状ＬＥＤ光源１の大きさは特に限定されないが、線状ＬＥＤ光源１の長尺方向（ｘ軸方向）の長さは、たとえば６００〜２４００ｍｍであり、短尺方向（ｙ軸方向）の長さは、たとえば３０〜１５０ｍｍであり、厚さ（ｚ軸方向の長さ）は、たとえば３０〜１００ｍｍである。また、線状ＬＥＤ光源１の本数は任意であるが、たとえば５〜１０本である。
【００２５】
（ルーバフィルム２について）
ルーバフィルム２は、ルーバ構造を有した樹脂フィルム、つまり、光を透過しない領域（遮光部２ａ）と光を透過する領域（光透過部２ｂ）とが縞状（ストライプ状）に交互に設けられた樹脂フィルムである。ルーバフィルム２のルーバー角は０°に設定されていて、ルーバフィルム２に垂直に光が入射する場合に、ルーバフィルム２を透過する光の光量が最大となるように設定されている。
【００２６】
ルーバフィルム２は、各線状ＬＥＤ光源１の光放射側の平面１Ｂに接して設けられている。また、ルーバフィルム２は１枚のフィルムであり、配列された線状ＬＥＤ光源１全体と大きさをおよそ一致させている。また、ルーバフィルム２は、線状ＬＥＤ光源１の配列のストライプ方向と、ルーバフィルム２のルーバ配列のストライプ方向とが一致するように配置されている。つまり、線状ＬＥＤ光源１の短尺方向と、ルーバフィルム２のルーバの配列方向とが一致するように配置されており、ルーバフィルム２の光透過部２ｂと遮光部２ａは、図１（ａ）中ｙ軸方向に交互に設けられている。
【００２７】
ルーバフィルム２は、各線状ＬＥＤ光源１からの光を平行光とするために設けるものである。ルーバフィルム２のルーバ角が０°で、ルーバの配列方向がｙ軸方向であるため、線状ＬＥＤ光源１からの光のうち、ｚｘ平面に平行な光あるいはｚｘ平面に小さな角度を成す光はルーバフィルム２を透過し、ｚｘ平面に大きな角度を成す光はルーバフィルム２により遮断される。その結果、ルーバフィルム２を透過する光は、およそｚｘ平面に平行な平行光となる。
【００２８】
ルーバフィルム２のルーバの配列間隔Ｌ２（ある光透過部２ｂの中心から隣接する他の光透過部２ｂの中心までの距離）は、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔Ｌ１（ある線状ＬＥＤ光源１の中心から隣接する他の線状ＬＥＤ光源１の中心までの距離）に比べて十分に小さければよい。たとえば、ルーバフィルム２のルーバの配列間隔Ｌ２は、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔Ｌ１の１／１０以下であればよい。このようにルーバフィルム２のルーバの配列間隔Ｌ２を設定すれば、線状ＬＥＤ光源１からの光を十分に平行光とすることができる。より好ましいルーバフィルム２のルーバの配列間隔Ｌ２は、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔Ｌ１の１／２０〜１／３００、さらに好ましくは１／１０１〜１／３００である。
【００２９】
また、ルーバフィルム２の光透過部２ｂと遮光部２ａとを合わせた幅に対する光透過部２ｂの幅の比は、１／５０〜１／２００とすることが好ましい。この範囲であれば、ルーバフィルム２による光量の低減を抑制しつつ、平行光とすることができる。
【００３０】
（ルーバ３について）
ルーバ３は、ルーバフィルム２の光透過側の表面に設けられている。ルーバ３は、複数の長尺な長方形状の遮光板３０を、所定の姿勢、所定間隔でストライプ状に配列したものである。各遮光板３０は、中心軸を一致させて所定間隔で配置され、その中心軸の軸方向が線状ＬＥＤ光源１の配列方向（ｙ軸方向）に一致するように配置されている。ここで中心軸は、遮光板３０の主面中央に垂直な軸である。また、ｙ軸方向から見て各遮光板３０の長辺と短辺が揃うように配置されている。さらに、各遮光板３０の長辺と線状ＬＥＤ光源１の長尺方向（ｘ軸方向）とを揃えて配置されている。
【００３１】
各遮光板３０の一方の長辺は、図１（ｂ）、図２に示すように、ルーバフィルム２の光透過側の面（線状ＬＥＤ光源１配置側とは反対側の面）に、図示しない金具を用いて吊り下げるようにして接続されている。また、隣接する遮光板３０の他方の長辺同士、および隣接する遮光板３０の中央同士は、図示しない金具を用いて連結されている。これにより、各遮光板３０同士の間隔が変動しないように固定し、実施例１の表面検査用光源の発光パターンの変動がないようにしている。
【００３２】
各遮光板３０は、アルミニウムからなる厚さ０．３〜０．５ｍｍの長尺な長方形状の平板である。長辺は線状ＬＥＤ光源１の長尺方向の長さとおよそ一致させている。短辺は２０〜５０ｍｍである。また、各遮光板３０は、線状ＬＥＤ光源１の長尺方向（ｘ軸方向）を軸とする円筒状に湾曲させていて、湾曲方向は各遮光板３０で揃えられている。遮光板３０を湾曲させることにより、遮光板３０の物理的な強度を高めている。また、遮光板の変形などが生じないようにして、実施例１の表面検査用光源の発光パターンの変動を抑制している。湾曲の曲率半径は強度が十分に高められる範囲であれば任意であるが、たとえば４０〜１００ｍｍである。また、実施例１の表面検査用光源の明暗の発光パターンにおける暗部の幅を、遮光板３０の湾曲によって調整してもよい。
【００３３】
このルーバ３によって、ルーバフィルム２からの光のうち、ｚｘ平面に角度を成す光が遮られることで、ルーバ３を透過する光のパターンは縞状の明暗のパターンとなる。ここで、ルーバフィルム２を透過する光は平行光であるため、ルーバ３を通過する光もおよそ平行光である。その結果、縞状の明暗のパターンは明瞭となり、明暗のエッジ部分がはっきりする。したがって、実施例１の表面検査用光源を用いれば、被検査物の表面状態を高精度に検査することができ、たとえば表面の傷、凹凸などを高精細に検出することができる。
【００３４】
また、ルーバ３の厚さ（ｚ軸方向の長さ）を大きくすることなく明暗のパターンを明瞭とすることができ、ルーバ３を設けることによる光量の低下も抑制されている。よって、実施例１の表面検査用光源を薄型とすることができる。
【００３５】
また、各遮光板３０は、黒色に塗装されている。これにより、遮光板３０によって光が乱反射してしまうのを抑制し、より縞状の明暗パターンが明瞭となり、明暗のエッジがはっきりするようにしている。
【００３６】
隣接する遮光板３０の配列間隔Ｌ３（ある遮光板３０の中心から隣接する他の遮光板３０の中心までの距離）は、ルーバフィルム２のルーバの配列間隔Ｌ２に比べて大きく、かつ、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔Ｌ１以下であれば任意である。たとえば、隣接する遮光板３０の配列間隔Ｌ３がルーバフィルム２のルーバの間隔Ｌ２の１０倍以上である。より好ましくは５０〜５００倍、さらに好ましくは２０１〜５００倍である。また、たとえば隣接する遮光板３０の配列間隔Ｌ３は１０〜３０ｍｍである。
【００３７】
また、遮光板３０の配列間隔Ｌ３を、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔Ｌ１の１／ｎ（ここでｎは自然数）とし、隣接する線状ＬＥＤ光源１の間の位置に遮光板３０が配置されるようにすることが好ましい。より好ましくはｎ＝１〜５、さらに好ましくはｎ＝２〜４である。実施例１では、遮光板３０の配列間隔Ｌ３を、線状ＬＥＤ光源１の配列間隔Ｌ１の１／２としてこれを満たすように設定している。このように遮光板３０の配列間隔Ｌ３と配置を設定することで、ルーバ３を設けることによる光量の低下を抑制しつつ、縞状の明暗パターンを明瞭とすることができる。
【００３８】
なお、線状ＬＥＤ光源１とルーバフィルム２との間、あるいは、ルーバフィルム２とルーバ３との間に、偏光フィルム４を設けてもよい（図３、図４参照）。偏光フィルム４を設けて直線偏光とすることにより、被検査物表面の細かな傷などを検出可能となる。この場合、偏光方向（電場の振動方向）は任意でよいが、偏光方向と線状ＬＥＤ光源１の長尺方向（ｘ軸方向）とが一致するように偏光フィルム４を配置することが好ましい。被検査物表面のより細かな傷などを検出可能となる。
【００３９】
図５は、実施例１の表面検査用光源の発光の様子を撮影した写真である。図５のように、発光パターンは明暗の縞状パターンであり、明暗のエッジがはっきりしていることが見て取れる。
【００４０】
以上、実施例１の表面検査用光源によれば、ルーバフィルム２によって平行光とした後、ルーバ３によって遮光して縞状パターンとしているため、縞状の明暗のパターンを明瞭とすることができる。よって、実施例１の表面検査用光源を用いて披検査物の表面を検査すれば、高精細に表面状態を検査することができる。また、披検査物が実施例１の表面検査用光源から離れていても、縞状の明暗のパターンが明瞭となり、明暗のエッジがはっきりしているため、表面状態の検査を良好に行うことができる。
【００４１】
また、ルーバ３の厚さ（ｚ軸方向の長さ）を大きくすることなく明暗のパターンを明瞭にすることができるので、薄型の表面検査用光源を実現することができる。
【００４２】
なお、実施例１の表面検査用光源では、ルーバ３の遮光板３０の配列間隔Ｌ３を一定として、表面検査用光源の発光パターンを縞の間隔が一定のパターンとしているが、縞の間隔は必ずしも一定である必要はなく、増減していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の表面検査用光源は、製品の鏡面状の塗装面やめっき面などの外観検査を行う際の光源として利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：線状ＬＥＤ光源
２：ルーバフィルム
３：ルーバ
４：偏光フィルム
１０：ＬＥＤ
１１：拡散カバー
３０：遮光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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