(57)【要約】【課題】従来の照明装置よりも簡便な方法で照射光を調整でき、検査対象物、キズ、異物などの状態・形状に応じた光を照射できる照明装置を提供することにある。【解決手段】発光部を有する照明モジュールを作製し、照明モジュール同士を連結して照明装置を構成する。照明モジュールを連結する連結機構には、照明モジュール同士を着脱可能に連結するもの、照明モジュールの相対的な位置関係を変更できるものを使用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、発光部を搭載するユニット部から構成される照明モジュールであって、該ユニット部には、他の照明モジュールと互いに連結可能な連結機構が設けられていることを特徴とする照明モジュール。
【請求項２】
該連結機構が該ユニット部に複数設けられ、複数の他の照明モジュールと互いに連結可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項３】
該連結機構は、該照明モジュール同士を着脱可能に連結できることを特徴とする、請求項１または２に記載の照明モジュール。
【請求項４】
該連結機構は、該照明モジュールの相対的な位置関係を変更可能に該照明モジュール同士を連結することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項５】
該発光部は、該ユニット部に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の照明モジュールを、該連結機構によって複数連結して構成された照明装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項に記載の照明モジュールと連結可能な連結機構を複数有する連結部材に、複数の該照明モジュールを連結して構成された照明装置。
【請求項８】
該連結部材は、連結機構が円周状に並んでいることを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明モジュールに関し、特に画像処理検査装置に使用される照明装置用途として好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品等の検査工程では、検査対象物に照射光を当て、その反射光や透過光をカメラなどで捉える、いわゆる画像処理検査装置が使用されている。
この装置では、検査対象物中のキズや異物から発せられる散乱光を捉えて、キズや異物を検出している。
【０００３】
このような画像処理検査装置の一例として、特許文献１に記載されたものなどが知られている。
特許文献１では、検査対象物を中心として複数の光源を半球面形状に配置することであらゆる方向から検査対象物に光を照射し、検査対象物の表面に凹凸があっても十分な反射光を得ることができ、精度の高い検査を可能にしている。
【０００４】
特許文献１に記載されたような、複数の光源を半球面形状に配置した照明装置は、種々の変形例が提案されている。
例えば特許文献２には、検査対象に複数の色を照射することで精度を高めた半球面形状照明装置が、特許文献３には面光源を環状に配置することで、半球面形状照明装置と同様にあらゆる方向から検査対象物に光を照射する照明装置が提案されている。
【０００５】
以上のような、半球面形状照明装置やこれに類する照明装置は高い検査精度を得ることができるが、検査対象となる工業製品は多種多様な形状が存在し、発生するキズや異物についても、形状、大きさ、発生箇所など、様々な状態が存在する。
【０００６】
キズや異物の状態によって効果的な光の照射方法は異なるため、検査精度の高い照明装置であっても、特定の工業製品の検査の際には十分な検査ができない場合が存在する。
そのような場合は、工業製品の形状や、キズ、異物の発生状況に適した照射光が得られるよう、照射角度や光の波長を調整することになるが、都度検査対象に適した照明装置を設計、製造するのは時間的・金銭的に不経済である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９１３８号公報
【特許文献２】特開２００７−６４８０１号公報
【特許文献３】特開２００９−２４４０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来の照明装置よりも簡便な方法で照射光を調整でき、検査対象物、キズ、異物などの状態・形状に応じた光を照射できる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】
【０００９】
発明者は、照明装置の構造を鋭意検討した結果、発光部を有する照明モジュールを作製し、照明モジュール同士を連結して照明装置を構成することで、上記の課題を解決できることを見出した。
【００１０】
本発明は、発光部と、発光部を搭載するユニット部から構成される照明モジュール、及びこの照明モジュールを使用して構成された照明装置であって、ユニット部には、他の照明モジュールと互いに連結可能な連結機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の照明モジュールにおいては、照明モジュール同士を着脱可能に連結する連結機構を使用しても良い。
【００１２】
さらに、本発明の照明モジュールにおいては、照明モジュールの相対的な位置関係を変更できるように照明モジュール同士を連結する連結機構を使用しても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の照明装置は、以下に示す優れた効果を有する。
・照明モジュールを連結して照明装置を構成することで、専用の照明装置を設計することなく、検査対象物に対応した照明装置を簡便に得ることができる。
・照明モジュール同士を着脱可能に連結することで、検査対象物の大きさに応じて、照明装置を大型化、小型化できる。
・照明モジュールの相対的な位置関係を変更可能に照明モジュール同士を連結することで、検査対象物に応じて、光の照射状態を調整できる。
・発光部がユニット部に対して着脱可能に設けられていることで、検査対象物に応じた発光部を選択でき、照射波長等を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の照明モジュールの一例である。
【図２】本発明の照明モジュールを連結して構成した照明装置である。
【図３】照明モジュールを回動可能に連結して構成した直線状照明装置である。
【図４】照明モジュールを回動可能に連結して構成した半円状照明装置である。
【図５】照明モジュールを回動可能に連結して構成した三角波状照明装置である。
【図６】照明モジュールを回転可能に連結して構成した照明装置の一例である。
【図７】照明モジュールをスライド移動可能に連結して構成した照明装置の一例である。
【図８】本発明の一例であり、発光ダイオードを実装したプリント基板を発光部としたものである。
【図９】照明モジュールへの光学部材の設け方の一例である。
【図１０】照明モジュールへの光学部材の設け方の別の態様である。
【図１１】照明モジュールへのヒートシンクの設け方の一例である。
【図１２】照明モジュールへのヒートシンクの設け方の別の態様である。
【図１３】連結部材を使用した本発明の照明装置の例である。
【図１４】本発明の照明装置の第１の実施形態である。
【図１５】本発明の照明装置の第２の実施形態である。
【図１６】本発明の照明装置の第３の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の照明モジュールについて図１を参照しながら述べる。
図１において、１は本発明の照明モジュール、２は発光部、３はユニット部、４（４ａ、４ｂ）は連結機構である。
本発明で特徴的なことは、ユニット部３に発光部２を搭載して構成された照明モジュール１において、ユニット部３に、他の照明モジュールと互いに連結可能な連結機構４が設けられていることである。
【００１６】
すなわち、連結機構４を介して、図２に示したように、照明モジュール１同士を連結することで、検査対象物に適した照明装置５を得ることができる。
照明モジュール１を必要数連結できるようにするため、原則として連結機構４はユニット部３に複数設け、通常は図１に示したように、ユニット部３の両端に連結機構４を設ければ良い。
【００１７】
図１に記載の連結機構は、図２に示したように照明モジュール同士を直線状に連結することを意図した連結機構であるが、具体的な照明モジュールの連結の態様はこれに限定されるものではなく、照明モジュール同士を積層して連結する、ある照明モジュールに対し別の照明モジュールを垂直に連結する、といった態様にしても良い。
【００１８】
本発明に使用される連結機構４は特に限定されないが、照明モジュール１同士を着脱可能に連結できるものが好ましい。このような連結機構４を用いることで、照明モジュール１の数の増減が可能となり、検査対象物の大きさに応じて照明装置５を大型化、小型化できる。
特許文献１に記載されたような従来の照明装置であれば、対象物の大きさに応じた照明装置を設計する必要があり、特に検査対象が大型化する場合は新たに照明装置を設計する必要があるが、本発明では照明モジュール１の追加により大型化できるため、新たな検査対象物への対応が経済的、かつ素早く行うことができる。
【００１９】
着脱可能な連結機構４としては図１に示した突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続の他、市販の各種コネクタによる嵌合接続、ボールジョイントによる接続などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、他の連結機構も使用ことができる。。
照明モジュールの相対的な位置関係を変更可能に照明モジュール同士を連結することで、検査対象物に応じて、光の照射状態を調整できる。
【００２０】
加えて、連結機構４は、照明モジュール１の相対的な位置関係を変更可能に照明モジュール１同士を連結するものが好ましい。このような連結機構４を用いることで、照明モジュール間の位置関係を調整可能となり、検査対象に応じた最適な照射光を得ることができる。
特許文献１に記載された従来の照明装置であれば、対象物に応じた最適な照射角度をある程度把握した上で照明装置を設計する必要があり、検査対象が変化した場合は新たに適切な照射角度が得られる照明装置を設計する必要があるが、本発明では照明モジュール１の位置関係の調整により対応できるため、新たな検査対象物への対応が経済的、かつ素早く行うことができる。
【００２１】
図３は、照明モジュール１の相対的な位置関係を変更可能に照明モジュール１を６個連結して構成した照明装置５であり、連結機構４として突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続を使用し、照明モジュール１同士が回動可能に連結されている。この照明装置５は照明モジュール１を回動させることによって、図３に示した直線状照明装置、図４に示した半円状照明装置、図５に示した三角波状照明装置（斜光照明装置）として、それぞれ使用することができ、１台の照明装置５で種々の照明装置の態様を取ることが可能である。
【００２２】
照明モジュール１の相対的な位置関係の変更の具体例としては、図３〜５に示した回動の他に、図６に示した回転方向、図７に示したスライド方向などが挙げられる。照射角度の変更を主目的として、照明モジュール１の相対的な位置関係を変更できるようにする場合は、図３〜５に示したように折り畳み方向へ回動可能に構成すれば良い。
【００２３】
回動可能な連結機構４の具体例としては図１に示した突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続、図６に示したボールジョイントによる接続の他、蝶番による連結などが挙げられる。
【００２４】
スライド方向に移動可能な連結機構４の具体例としては、図１に示した突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続などが挙げられる。
【００２５】
着脱可能、相対的な位置関係が変更可能を両立させることを考慮した場合、本発明で特に好ましく利用できる連結機構は、図１に示した突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続、図６に示したボールジョイントによる接続である。
突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続は回動とスライド方向への移動とが可能、ボールジョイントによる接続は回動と回転とが可能という点でも、本発明にとって好ましい。
【００２６】
発光部２としては、発光ダイオードに代表される各種の発光素子を発光部２として、図１のように直接ユニット部３に設ける図１の態様や、図８のように発光ダイオード２ａを実装したプリント基板１０を発光部２としてユニット部３に設ける態様が挙げられる。
【００２７】
発光部２には、図１に示したように、電源供給部７を介して電源ケーブル８から駆動電流が供給される。図１に示した発光部２への駆動電流供給手段は一例であり、他の駆動電流供給手段を適宜選択して利用できる。
図１では照明モジュール１に電源ケーブル８を接続した態様を示しており、この照明モジュール１を使用した図２、３等の各照明モジュール１は電気的に独立しているが、本発明はこの態様に限定されず、各照明モジュール１を電気的に接続して駆動電流を供給するように構成しても良い。
【００２８】
また、本発明において発光部２は、ユニット部３に対して着脱可能に設けても良い。発光部２をユニット部３に対して着脱可能に設けることで、照明モジュール１を使用して照明装置５を形成した際、一部の発光部２に故障が発生しても、発光部２を交換することで修理可能であるとともに、検査対象に応じて一部の発光部２に使用する発光素子の種類や数を変更することも可能であり、例えば一部の発光部２の照射波長を変更し、検査対象に複数の波長の光を照射して検査精度を上げると言った利用方法が可能となる。
【００２９】
図８の場合は、プリント基板１０をユニット部３に対して着脱可能に設けることで、発光部２をユニット部３に対して着脱可能とすることができる。
他にも、着脱可能な電気コネクタを使用し、発光部２とユニット部３にそれぞれ電気コネクタを設け、電気コネクタを介して発光部２をユニット部３に設ける態様、ねじ止めによる固定など、着脱可能とすることを意図した固定方法を適宜選択して使用すれば良い。
【００３０】
本発明においては、照明モジュール１によって発光状態の制御を変えてもよく、例えば、一部の照明モジュール１では発光部２が常時点灯、一部の照明モジュール１では発光部２が低速で点滅、一部の照明モジュール１では発光部２が高速で点滅、といった制御をしても良い。
【００３１】
発光部２から照射された光は、直接検査対象に対して照射する他、レンズや拡散板に代表される光学部材を透過し、集光や均一化といった光学処理を受けた上で検査対象へ照射しても良い。図９は照明モジュール１に光学部材９を設けた場合の一例である。本発明において照明モジュール１に光学部材９を設ける際は、発光部２、もしくはユニット部３に光学部材設置部６を設け、この光学部材設置部６を介して光学部材９を設ける方法が挙げられる。図１、９では一例として、ユニット部３に六角形状の支柱を光学部材設置部６として設けた場合を示しており、図９では、光学部材９は光学部材設置部６に支持された状態で、ネジで固定されている。
【００３２】
光学部材設置部６の設け方は、図１、９のような支柱として設ける他に、図１０に示したように、光学部材９を挟持固定する溝を有するフレームとして設けるなど、種々の態様を採用することができる。
【００３３】
ユニット部３の形状は、連結して使用されることを考慮すると、取扱いが容易な矩形状平板が好ましいが、この形状に限定されることはなく、照明装置５の使用目的、検査対象物に応じて適宜変更しても良い。例えば三角形、円形、扇形と言った形状が挙げられる。
【００３４】
加えて、本発明の照明モジュール１を使用して照明装置５を構成する場合、必ずしも全ての照明モジュール１を統一する必要はなく、異なる形状、大きさの照明モジュール１を組み合わせて照明装置５を構成しても良い。
例えば、小型の照明モジュールを連結した照明装置と、大型の照明モジュールを連結した照明装置とを連結し、場所によって単位面積あたりの発光部の数を変化させた照明装置５として使用することもできる。
【００３５】
ユニット部３の材料は、発光部２が発熱する場合があることを考慮して、アルミニウムなど熱伝導性に優れた材料を適宜選択して利用すれば良い。
また、ユニット部３には、発光部２から発生する熱の放熱を促すために、ヒートシンク１１を設けても良い。
ヒートシンク１１の設け方としては、図１１に示したように、ユニット部３において発光部２が設けられた面の反対側に別体のヒートシンク１１を設けた態様や、図１２に示したように、ユニット部３を構成する平板をＬ字型に折り曲げ、折り曲げた部分をヒートシンク１１（放熱フィン）として利用する態様、あるいはヒートシンク１１自体をユニット部３として利用する態様などが挙げられる。
【００３６】
本発明の照明モジュール１は、照明モジュール１同士を連結機構４によって複数連結することで照明装置５を構成することを意図したものであるが、照明モジュール１のみを連結して照明装置５を構成する場合のみを意図したものでなく、以下に述べるような連結部材１２も併用して照明装置５を構成しても良い。
【００３７】
図１３において、１２は連結部材である。連結部材１２は正方形をしており、正方形の各辺には照明モジュール１と連結可能な連結機構が設けられている。
連結部材１２に設けられたそれぞれの連結機構に、本発明の照明モジュール１を連結することで、図１３に示したような、対象物に対して４方向から光を照射することが可能な照明装置５を得ることができる。
【００３８】
連結部材１２に設ける連結機構は、原則として、ユニット部３に設けた連結機構４と同種のものとすれば良く、照明モジュール１を着脱可能、相対的な位置関係を変更可能に連結するものでも良い。
【００３９】
連結部材１２の形状は特に限定されない。図１３に示した正方形、後述する図１４に示した円形の他、三角形や長方形など種々の形状を採用することができる。また、連結部材１２には、検査対象物をカメラで観察することを想定し、観察のための開口部１３を設けても良い。
【００４０】
以下、本発明の照明モジュールを使用した照明装置の実施の形態について述べる。
【００４１】
第１の実施形態として図１４を示す。図１４は中心に開口部１３が設けられ、その周囲に連結機構が円周状に並んだ連結部材１２に照明モジュール１を連結して構成した照明装置５である。連結機構としては、突起４ａと受け孔４ｂによる嵌合接続を使用している。
この第１の実施形態の照明装置５は、照射角度の調整が可能な半球面状照明装置として、検査装置用照明として好適に利用できる。
また、全ての照明モジュール１を連結部材１２に対して垂直にした状態とすることで、円筒状照明装置としても利用できる。
【００４２】
第１の実施形態の照明装置５は、通常は検査対象物に応じた照射角度に設定した状態で固定し、検査対象が変更された際は都度角度を調整して使用することができるが、照明モジュール１同士が回動可能に連結されていることを利用して、電子制御によって角度を調整できるように構成しても良い。
【００４３】
例えば、サーボモータによる角度調整機構と組合せることで、検査物の時間変化に伴って角度を微調整するよう構成したり、予め検査対象に応じた照射角度を複数パターン設定しておき、対象物に応じて設定を呼び出し、所定の照射角度としたりといった利用方法も可能である。
【００４４】
第２の実施形態として図１５を示す。図１５は図１４と同様、中心に開口部１３が設けられ、その周囲に連結機構が円周状に並んだ連結部材１２に照明モジュール１を連結して構成した照明装置で５あるが、連結機構としてボールジョイントによる接続を使用しており、照明モジュール１の形状は長尺状となっている。
この第２の実施形態の照明装置５は、照射角度の調整が可能な半球面状照明装置として、検査装置用照明として好適に利用できる。
加えて、連結機構としてボールジョイントを使用しているため、回動方向と回転方向の両方に対して照射角度の調整が可能であり、検査対象物に応じた照射光をきめ細かく調整できる。
具体的には、検査対象物の表面に対して平行に近い角度で光を照射することも可能となり、検査対象物の表面に対して垂直に近い角度で照射された光では検出が困難な、浅いキズや薄膜状の異物の検出に有用である。
【００４５】
第３の実施形態として図１６を示す。図１６は図１５と同様の、連結機構としてボールジョイントを有する長尺状の照明モジュール１を、環状に連結して構成した照明装置５である。
図１６の照明装置５は検査装置用照明の他、顕微鏡用照明としても好適に利用でき、対物レンズと観察対象間の距離に応じて、照射位置、照射角度を容易に調整できる。
【００４６】
図１６の照明装置５として特筆すべき点は、図１５と同じ照明モジュール１を使用して構成されている点であり、同形状の照明モジュール１が複数個あれば、組み替えることによって半球面状照明装置としても、環状照明装置としても利用することができる。
加えて、図１６の照明装置５は、連結を１箇所解除し、照明モジュール１を直線状に並べ直すことで、直線状照明装置としても利用できる。
【００４７】
以上述べた実施例は本発明の一例であり、照明モジュールを連結して照明装置を構成するという本発明の技術的思想の範囲内において、他の態様を取っても良い。
例えば、検査対象の大きさ、種類に応じて発光部に使用される発光素子の数を増減したり、使用するレンズを変更したりするなど、種々の変更が可能である。
加えて、放熱構造や電源装置なども、公知のものから適宜選択して利用すれば良い。
【００４８】
照明モジュールの連結方法についても、以上述べたものに限定されない。
例えば、図４の半円状照明装置に照明モジュールを追加して環状に連結し、検査対象物の全周にわたって光を照射する環状照明や、逆に発光部２を環の外周に向けて、管状部材の内周面を検査するための環状照明としても使用できる。
他には、図１４に示した半球面状照明装置を２つ用意し、照明モジュールの先端同士を連結することで球状照明としても利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の照明モジュールとこれを使用した照明装置は、キズや異物の検出を主目的としたものであるが、用途はこれに限定されるものでない。照射光の角度を簡便に調整できるという特徴を利用して、屋内用照明、装飾用照明、実験用照明などにも好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１    照明モジュール
２    発光部
２ａ  発光ダイオード
３    ユニット部
４    連結機構
４ａ  突起
４ｂ  受け孔
５    照明装置    
６    光学部材設置部
７    電源供給部
８    電源ケーブル
９    光学部材
１０  プリント基板
１１  ヒートシンク
１２  連結部材
１３  開口部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019003822.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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