(57)【要約】【課題】各光照射器の性能判断やワークに対する相性、検査目的への適合性等を容易に確かめられる光照射器支持装置を提供する。【解決手段】所定の観測方向から観測される光沢を有した観測対象面Ｐに、その裏側を除く略全方向から略均一な照射光を照射するものであって、前記観測対象面Ｐに施された異なる色彩領域のいずれにおいても、ほぼ同様の反射率で反射される波長スペクトルを有した照射光を照射し、前記異なる色彩領域間での色彩変化を見かけ上打ち消す色彩変化打ち消し手段を設けるとともに、前記色彩領域の色彩に応じて前記照射光の波長スペクトルを変更可能に構成した。【選択図】図１
2004184241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の観測方向から観測される、光沢を有した観測対象面又は透明光沢シートで覆われた観測対象面に、その裏側を除く略全方向から略均一な照射光を照射するものであって、
前記観測対象面に施された異なる色彩領域からそれぞれ反射される反射光の強度がほぼ同一となるような波長スペクトルを有した照射光を照射し、前記異なる色彩領域間での色彩変化を見かけ上打ち消す色彩変化打ち消し手段を設けていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記色彩領域の色彩に応じて前記照射光の波長スペクトルを変更可能に構成している請求項１記載の光照射装置。
【請求項３】
前記光源として複数のＬＥＤを利用するようにしたものであって、それらＬＥＤの発光強度を制御するＬＥＤ制御手段を設けるとともに、そのＬＥＤ制御手段によるＬＥＤの制御により前記照射光の波長スペクトルを変更可能に構成している請求項１又は２記載の光照射装置。
【請求項４】
前記観測対象面をその裏側以外の略全方向から略囲むように設けた反射面と、その反射面に向かって光を照射する主光源とを備え、前記主光源から射出された光を前記反射面で反射させて当該観測対象面に照射するようにしたものである請求項１、２又は３記載の光照射装置。
【請求項５】
反射面における前記観測方向に対応する部位に透窓を設け、その透窓を介した外部からの前記観測対象面の観測を可能とするとともに、当該透窓を介して前記照射光と同様の強度及び波長スペクトルを有する第２光源からの光を前記観測対象面に照射するようにしている請求項４記載の光照射装置。
【請求項６】
反射面における前記観測方向に対応する部位に１又は複数の小さい透窓を設け、その透窓を介して外部から前記観測対象面の観測を可能としている請求項４又は５記載の光照射装置。
【請求項７】
反射面が概略半凹球面をなすものである請求項４、５又は６記載の光照射装置。
【請求項８】
反射面が概略半円筒内周面をなす第１反射面要素と、その両端に連続して設けた概略１／４凹球面をなす第２反射面要素とから構成されるものである請求項４、５又は６記載の光照射装置。
【請求項９】
前記反射面を形成するケーシングを備えてなり、そのケーシングが前記第１反射面要素を形成する第１ケーシング要素と、前記第２反射面を形成する第２ケーシング要素とからなるものであって、前記第１ケーシング要素を、両端間長さの異なるものと交換可能に又は省略可能に構成している請求項８記載の光照射装置。
【請求項１０】
反射面に入射する光を拡散して反射する拡散機能を備えさせている請求項４、５、６、７、８又は９記載の光照射装置。
【請求項１１】
前記観測対象面の周囲からローアングル光を照射するローアングル光源を具備している請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品の表面検査等に好適に用いられる光照射装置に関するものである。
【従来の技術】
従来、例えば表面に光沢があるような製品（ワーク）の表面検査あるいは透明光沢シートで包装された中身の検査を行う場合、特許文献１に示すように、そのワークの観測対象面（検査対象面）に全方向から略均一な光を照射することによって、ＣＣＤカメラ等の観測手段が前記観測対象面に写り込むのを防止するとともに、観測対象面のなだらかな凹凸による反射むらをも除去し、傷等のみをコントラストの変化として明確に抽出できるようにして自動的に表面検査を行えるようにしたものが知られている。
【特許文献１】
特表平８−５１００５３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製品によってはその表面に文字や絵が描かれるなど印刷が施され、その表面の色彩が変化しているものがある。このような場合、ＣＣＤカメラで撮像した画像に前記色彩の変化を原因としたコントラストが生じ、傷等により生じたコントラストと区別することが難しくなって、検査に不具合を生じる場合がある。
【０００２】
そこで本発明は前述した不具合に鑑み、照射光の波長スペクトルを変更可能に構成して光沢を有する観測対象面に施された色彩を見かけ上打ち消し得るようにし、表面に文字や絵が描かれるなどしてその表面の色彩が変化しているものにおける傷等を容易に検出できる光照射装置を提供すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明にかかる光照射装置は、所定の観測方向から観測される光沢を有した観測対象面又は透明光沢シートで覆われた観測対象面に、その裏側を除く略全方向から略均一な照射光を照射するものであって、前記観測対象面に施された異なる色彩領域からそれぞれ反射される反射光の強度がほぼ同一となるような波長スペクトルを有した照射光を照射し、色彩の変化を見かけ上打ち消す色彩変化打ち消し手段を設けるとともに、前記色彩領域の色彩に応じて前記照射光の波長スペクトルを変更可能に構成していることを特徴とする特徴とする。
【０００３】
このようなものであれば、色彩変化打ち消し手段により、観測対象面に施された色彩の変化が見かけ上打ち消され、ＣＣＤカメラ等の観測手段で撮像した画像に前記色彩の変化を原因としたコントラストが生じない。したがって、傷等により生じたコントラストのみが明確に抽出できるようになる。もちろん、観測対象面に、その裏側を除く略全方向から略均一な光が照射されるため、観測対象面のなだらかな凹凸による反射むらや観測手段の写り込みによる反射むらを防止することができるのは言うまでもない。また、照射光の波長スペクトルを変更できるようにすれば、観測対象面の色彩に応じた柔軟な対応が可能となる。。
【０００４】
均一な光を照射する好適な態様としては、前記観測対象面をその裏側以外の略全方向から略囲むように設けた反射面と、その反射面に向かって光を照射する主光源とを備え、前記主光源から射出された光を前記反射面で反射させて当該観測対象面に照射するようにしたものを挙げることができる。
【０００５】
異なる色彩領域のいずれにもほぼ同様の反射率で反射される波長スペクトルを有した光を容易に生成可能とするには前記主光源が複数のＬＥＤを備えてなるものであって、それらＬＥＤの発光強度を制御するＬＥＤ制御手段を設けるとともに、そのＬＥＤ制御手段によるＬＥＤの制御により射出される光の合成波長スペクトルを変え、前記照射光の波長スペクトルを調整可能に構成しているものが好ましい。ＬＥＤから射出される光は比較的狭い波長帯域であるため、互いに波長帯域の干渉しない異なる種類のＬＥＤを用いることで、それらの発光強度をそれぞれ独立的に調整することが容易となり、その結果各色彩領域から反射される光強度を容易に同一にできそのコントラストを消すことができるからである。
【０００６】
検査等のための観測を好適に行うには、反射面における前記観測方向に対応する部位に透窓を設け、その透窓を介した外部からの前記観測対象面の観測を可能とするものが好ましく、この透窓に拘わらず、観測対象面に均一な光を照射するには、当該透窓を介して前記照射光と同様の強度及び波長スペクトルを有する第２光源からの光を前記観測対象面に照射するようにしているものが望ましい。
【０００７】
前記第２光源を省略可能とする実施態様としては、反射面における前記観測方向に対応する部位に１又は複数の小さい透窓を設け、その透窓を介して外部から前記観測対象面の観測を可能としているものが挙げられる。
【０００８】
反射面の具体的態様としては、概略半凹球面をなすものや、概略半円筒内周面をなす第１反射面要素とその両端に連続して設けた概略１／４凹球面をなす第２反射面要素とから構成されるものを挙げることができる。
【０００９】
後者の場合、前記反射面を形成するケーシングを備えてなり、そのケーシングが前記第１反射面要素を形成する第１ケーシング要素と、前記第２反射面を形成する第２ケーシング要素とからなるものであって、前記第１ケーシング要素を、両端間長さの異なるものと交換可能に又は省略可能に構成しているものであれば、観測対象面の形状に応じた最適なケーシングを柔軟かつ迅速に供給できる。
【００１０】
照射光をより均一化するには、反射面に入射する光を拡散して反射する拡散機能を備えさせているものが好ましい。
【００１１】
観測対象面に付着した異物等を検出できるようにしたり、透明シートの中の対象物だけを浮き上がらせて見えるようにしたりするには、前記観測対象面の周囲からローアングル光を照射するローアングル光源を具備しているものが望ましい。
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１〜図３は、本実施形態に係る光照射装置１の全体を示している。この光照射装置１は、例えば光沢ある表面を有した製品（ワーク）に光を照射するもので、その表面、すなわち観測対象面Ｐに生じている傷等を自動検査する際に用いられる。
【００１３】
具体的にこのものは、ケーシング２とそのケーシング２に取り付けた主光源３、第２光源４及びローアングル光源５とを備えてなり、観測手段たる白黒ＣＣＤカメラ等の撮像手段６を取付可能に構成している。
【００１４】
各部を詳述する。
【００１５】
ケーシング２は、外観視円柱状をなすもので底面に開口する半球状の凹部２１を設けてなる。また観測方向に対応する部位である頂面中心には、中心軸線に沿って貫通する透窓２２が開口させてある。
【００１６】
主光源３は、前記凹部２１の開口近傍における内周面から内方に突出するように、第１ブラケットＢ１を介してケーシング２に取り付けた円環状をなす基板３１と、ケーシング２の軸線に沿って反開口側を向くように前記基板３１に取り付けた複数のチップ型ＬＥＤ３２とを備えたものである。そしてそれらＬＥＤ３２から所定の拡がり角で射出される光が前記凹部２１の内面に形成した反射面２１ａで反射され、その反射された間接光が照射光として前記凹部２１の開口中心から若干下方に配置される観測対象面Ｐの各部位に、裏側を除く略全方向から略均一に照射されるように構成している。ここで「均一な光」とは、均一な強度及び性質（発光スペクトル）を有する光のことである。一方、本実施形態における各ＬＥＤ３２は、内部にそれぞれが異なった色（３原色）で発光する３種類の発光素子を備えてなる。そして図示しないＬＥＤ制御手段によって各発光素子に供給する電力を各々調整することにより、各ＬＥＤ３２の発光色、すなわち発光スペクトルを変更できるように構成し、後述する色彩変化打ち消し手段としての機能が発揮されるようにしている。
【００１７】
第２光源４は前記ケーシング２の頂面に、第２光源支持部材８を介して取着されたもので、矩形状をなす基板４１に複数のチップ型ＬＥＤ４２を縦横に配設してなるものである。この第２光源４のＬＥＤ４２は、前記主光源３のＬＥＤ３２と共通のものであり、前記ＬＥＤ制御手段によって各発光素子に供給する電力を調整することにより、これら第２光源４のＬＥＤ４２が、前記第１光源のＬＥＤ３２と同一発光スペクトルで発光するようにしている。第２光源支持部材８は底面が開口する直方体中空形状のもので、前記ケーシング２の頂面中央に取り付けてある。このものは、その側部に前記第２光源４を起立させた状態で支持するとともに、第２光源４の光射出方向に配置した光拡散板４３を支持し、さらに前記透窓２２の直上に４５度の角度に配置したハーフミラー４４を支持する。そして第２光源４から射出された光を前記光拡散板４３によって均一なものとし、さらにハーフミラー４４で反射させて透窓２２を通過させ、前記観測対象面Ｐに上方から照射するように構成してある。また、この第２光源支持部材８には、その頂板に撮像手段６を取り付けるための取付窓８１を設けている。この取付窓８１は前記透窓２２の直上に位置させたもので、ここに取り付けた撮像手段６の撮像面が前記ハーフミラー４４及び透窓２２を介して前記観測対象面Ｐを向くように構成している。
【００１８】
しかしてこのようにして、前記反射面２１ａで反射される照射光と透窓２２から進入してくる照射光とにより、観測対象面Ｐからみて水平線より上の略全天から、あらゆる方向の均一な光が照射されるように構成している。
【００１９】
ローアングル光源５は、中空円錐の頭部を切断した形状をなす基板５１と、その基板５１の凹面側に配設した複数の砲弾型ＬＥＤ５２とを備えたもので、前記主光源３の下方に中心軸を一致させるようにしてケーシング２に取り付けてある。ケーシング２への取り付けには放熱フィンを兼ねた円環状の第２ブラケットＢ２を利用している。なお前記基板５１は、部分円弧状をなす帯状のフレキシブルプリント配線基板５１の両端同士を接続して形成したものである。またＬＥＤ５２には、例えば白色のものを用いており、それらへの電力供給は、前記主光源３乃至第２光源４とは独立して行えるようにして、ローアングル光源５の単独での点灯、消灯が可能なように構成してある。
【００２０】
このように構成した光照射装置１を、例えばブリスターパックの一種として薬剤包装等に用いられるＰＴＰ包装９の検査に用いる場合を例にとり説明する。
【００２１】
かかるＰＴＰ包装９は、図４に示すように、個々に薬剤等を入れた透明樹脂容器（図示しない）を、上包フィルム９２たるローレット加工９２ａを施したアルミニウム箔を用いて封止してある。さらにその上包フィルム９２には、服用の際の注意事項等を示す印刷９２ｂが青色や赤色等で施されている。
【００２２】
かかるＰＴＰ包装９の上包フィルム９２に傷や孔が生じていないか検査するために本光照射装置１を用いる場合、まず本光照射装置１の中心下方所定位置に、上包フィルム９２を上にしてＰＴＰ包装された薬剤を設置する。
【００２３】
次に、前記印刷色と同色の照射光を、ＬＥＤ制御手段の設定により生成し、主光源３及び第２光源４から射出する。なおこの機能が色彩変化打ち消し手段の機能に相当する。
【００２４】
主光源３及び第２光源４から射出された光は、観測対象面Ｐたる上包フィルム９２の表面に略全方向から略均一に照射されるため、光源３、４や撮像手段６の写り込みがなく、またローレット加工の凹凸による陰影（コントラスト）も消去された図５に示すような画像として撮像手段６で撮像される。
【００２５】
さらに、その画像においては、前記印刷９２ｂも見かけ上打ち消されたものとなる。印刷９２ｂが打ち消される理由は以下の通りである。すなわち、一の色彩領域たる印刷領域が通常の状態で例えば青色に見えるのは、印刷領域に照射された光の青色成分のみが反射され、他の色成分が吸収されることによる。したがって、図６に示すように、もし通常の白色光を照射した場合、印刷領域以外の他の色彩領域（本実施形態では色付けされず、アルミ色がそのまま出ている領域）では鏡面反射によってほとんど光が反射されるところ、印刷領域では青色光のみしか反射されないため、その領域からの反射光強度は他の領域に比べ弱くなる。これを例えば白黒ＣＣＤカメラで撮像した場合、印刷領域からの反射光が弱いため、この部分が暗くなって画像にコントラストが生じる。一方、図７に示すように、最初から反射されるべき青色成分の光のみを照射した場合、印刷領域と他の領域とでの反射光強度に差がなくなり、コントラストは消滅する。もちろん、人間の視覚上、印刷色が青に見えても、実際には複数の波長帯域の光を反射し、それらが混ざり合って青に見える場合もある。したがって正確に言えば、印刷領域とそうでない領域、すなわち異なる色彩領域のいずれにもほぼ同様の反射率で反射される波長スペクトルを有した光を照射することにより、白黒でみた場合に見かけ上色彩の変化が打ち消され、コントラストを消滅させることができる。これが色彩変化打ち消し手段の機能である。
【００２６】
一方、観測対象面Ｐに生じている傷や孔等の鋭い又は深い凹部は、図５に示すように、観測対象面Ｐの裏側を除く全方向からの光照射によっても陰Ｓとして残り、この部分のみがコントラストとして抽出されることとなる。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、光沢を有する観測対象面Ｐの検査において、撮像手段６が前記観測対象面Ｐに写り込むのを防止するとともに、観測対象面Ｐのなだらかな凹凸による反射むらをも除去できるうえ、観測対象面Ｐに施された色彩の変化を見かけ上打ち消して、撮像手段６で撮像した画像に前記色彩の変化を原因としたコントラストが生じないようにすることができる。そしてその結果、傷等により生じたコントラストのみを明確に抽出できるようになり、印刷等を施された光沢を有する観測対象面Ｐであっても有効な検査を行うことができるようになる。
【００２８】
特に本実施形態では光源に互いに波長帯域の干渉しない、すなわち赤、青、黄といった三色を発光可能なＬＥＤ３２、４２を用いているため、それらの発光強度をそれぞれ独立的に調整でき、異なる色彩領域から反射される反射光の強度をほぼ同一とするような波長スペクトルを有した照射光を容易に生成することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、ローアングル光源５から光を射出することにより、観測対象面Ｐ上に付着した微小な異物等がコントラストとして浮かび上がるため、傷等の凹部２１のみならず、凸状の欠陥をも検出できる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、反射面２１ａは半球凹面に限られず、図８に示すように、概略半円筒内周面をなす第１反射面要素２１ａａと、その両端に連続して設けた概略１／４凹球面をなす第２反射面要素２１ａｂとから構成されるものであってもよい。このようなものであればワークが長尺状のものである場合に好適なものとなる。
【００３１】
また、ケーシング２を、同図に示すように、前記第１反射面要素２１ａａを形成する第１ケーシング要素２Ａと、前記第２反射面要素２１ａｂを形成する第２ケーシング要素２Ｂとから構成し、前記第１ケーシング要素２Ａを両端間長さの異なるものと交換又は省略可能に構成しても構わない。このようにすれば、顧客から要求されるワークの形状に応じた最適なケーシング２を迅速かつ柔軟に製造できる。
【００３２】
さらに、反射面に入射する光を拡散して反射する拡散機能を備えさせてもよい。具体的には、反射面に微小な凹凸を形成したり、反射面を光拡散板で覆うといったことが考えられる。
【００３３】
加えて透窓を微小なものとしてその透窓を介して撮像手段により観測対象面を観測するようにしてもよい。このようにすれば、第２光源がなくとも観測対象面に略均一な光を照射でき、前記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。またこの微小な透窓２２を複数設けて編み目状にしても構わない。
【００３４】
もちろん、ＬＥＤに単色のものを用い、色の違うＬＥＤを複数設けても構わないし、ＬＥＤは３原色のものに限られず、その他の波長帯域、例えば近赤外や近紫外光、その他の電磁波を照射するものでもよい。特に近赤外光であると。顔料系のインク以外のインクで施された色彩を除去できるのできわめて好ましい。また、ＬＥＤの他に半導体レーザ等を用いたり、白色光からフィルタを用いて所望の波長とした光を用いても構わない。
【００３５】
その他本発明は、上記図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、色彩変化打ち消し手段により、観測対象面に施された色彩の変化が見かけ上打ち消され、ＣＣＤカメラ等の観測手段で撮像した画像に前記色彩の変化を原因としたコントラストが生じない。したがって、傷等により生じたコントラストのみが明確に抽出できるようになる。もちろん、観測対象面に、その裏側を除く略全方向から略均一な光が照射されるため、観測対象面のなだらかな凹凸による反射むらや観測手段の写り込みによる反射むらを防止することができるのは言うまでもない。また、照射光の波長スペクトルを変更できるようにすれば、観測対象面の色彩に応じた柔軟な対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における光照射装置の一部破断させた全体側面図。
【図２】同実施形態における光照射装置の一部破断させた全体正面図。
【図３】同実施形態における光照射装置の平面図。
【図４】実施形態におけるＰＴＰ包装の通常の照明下でみた模式図。
【図５】同実施形態におけるＰＴＰ包装を本光照射装置下でみた模式図。
【図６】同実施形態における光照射装置の作用を説明するための模式的説明図。
【図７】同実施形態における光照射装置の作用を説明するための模式的説明図。
【図８】本発明の他の実施形態における光照射装置のケーシングを示す縦断面図。
【符号の説明】
【特許請求の範囲】
１・・・光照射装置
２・・・ケーシング
２１ａ・・・反射面
２１ａａ・・・第１反射面要素
２１ａｂ・・・第２反射面要素
２２・・・透窓
２Ａ・・・第１ケーシング要素
２Ｂ・・・第２ケーシング要素
３・・・主光源
３２・・・ＬＥＤ
４・・・第２光源
５・・・ローアングル光源
Ｐ・・・観測対象面
【図１】
2004184241.tif 000003
【図２】
2004184241.tif 000004
【図３】
2004184241.tif 000005
【図４】
2004184241.tif 000006
【図５】
2004184241.tif 000007
【図６】
2004184241.tif 000008
【図７】
2004184241.tif 000009
【図８】
2004184241.tif 000010