(57)【要約】【課題】  照明領域に対して直接照明及び間接照明の双方を行うことにより、照明領域の照度分布の均一性を高め、且つ高い照度を得ることができるリング状照明装置を提供する。【解決手段】  リング状の直接照明用光源４及び間接照明用光源６と、各光源４，６を支持するためのリング状支持体８，１０と、を備えたリング状照明装置２。各光源４，６が縦方向に位置されるようにリング状支持体８，１０が配置され、またリング状支持体８の内周面には拡散反射面３２，４２が形成されている。直接照明用光源４からの光は、照明領域７６に向けて照射され、また間接照明用光源６からの光は、拡散反射面３２，４２，４８にて拡散反射された後に照明領域７６に向けて照射される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤをリング状に配置して構成されるリング状の直接照明用光源と、複数のＬＥＤをリング状に配置して構成されるリング状の間接照明用光源と、前記各光源を別々に支持するリング状支持体と、を備え、前記リング状支持体は、前記各光源が縦方向に位置されるように配置され、前記各光源からの光によって照明領域を照明するように構成したリング状照明装置であって、
前記間接照明用光源を支持するリング状支持体の内周面には拡散反射面が形成され、該拡散反射面は、前記間接照明用光源からの光が前記拡散反射面にて拡散反射された後に前記照明領域に向けて照射されるよう傾斜面に構成され、
また前記直接照明用光源は、この直接照明用光源からの光が前記照明領域に向けて照射されるように構成されていることを特徴とするリング状照明装置。
【請求項２】
前記間接照明用光源を支持するリング状支持体の複数個を縦方向に積み重ねて多段の間接照明用光源を構成し、また前記直接照明用光源を支持するリング状支持体を筒状体に構成し、前記直接照明用光源を支持する前記リング状支持体の内部に前記多段の間接照明用光源を装着したことを特徴とする請求項１に記載のリング状照明装置。
【請求項３】
前記間接照明用光源は、前記複数のＬＥＤから構成された外径の異なる複数のリング状列を前記リング状支持体に同心状に配置して構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のリング状照明装置。
【請求項４】
前記間接照明用光源に関連して補助拡散反射リングが設けられ、前記補助拡散反射リングの内周面には拡散反射面が形成されており、前記間接照明用光源を支持する前記リング状支持体の複数個と前記補助拡散反射リングとが縦方向に適宜積み重ねられることを特徴とする請求項２又は３に記載のリング状照明装置。
【請求項５】
前記直接照明用光源及び／又は前記間接照明用光源を構成する前記ＬＥＤの各々は、その取付面に対して実質上平行な方向に発光するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリング状照明装置。
【請求項６】
前記直接照明用光源の前記リング状支持体の外側には、複数のＬＥＤをリング状に配置して構成されるリング状の補助用光源が着脱自在に設けられており、前記補助用光源からの光は、前記照明領域に向けて照射されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリング状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば画像処理検査等において被検査物を照明するためのリング状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント基板や半導体等の工業製品の品質、例えば、はんだ付けの不良や異物の付着等、あるいは飲料用缶に印字される製造日等の印字ミス等を製造ライン上で検査する際に、ＣＣＤカメラ等による撮像を利用した画像処理検査が行われている。この画像処理検査においては、照明領域に配置された被検査物を照明するための照明装置が必要であり、そのような照明装置として、リング型照明装置やドーム型照明装置などが用いられている。
【０００３】
上述のようなリング型照明装置は、リング状のプリント基板と、このプリント基板の片面に取り付けられる複数の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）と、からなるリング状光源を備えており、このリング状光源からの光は照明領域に向けて直接的に照射される（例えば、特許文献１参照）。また、ドーム型照明装置は、複数のＬＥＤをリング状に配設したリング状光源と、このリング状光源からの光を拡散反射させるためのドーム状の拡散反射板と、を備えており、リング状光源からの光は、拡散反射板により拡散反射された後に照明領域に向けて間接的に照射される（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１７７０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のような照明装置では、次のような問題がある。上記特許文献１に記載のリング型照明装置では、リング状光源からの光を照明領域に向けて直接的に照射させているので、照明領域における照度は高くなるが、照度ムラが生じ易くなる。このため、照明領域に配置した被検査物の表面が均一に照明されなくなり、適切な画像処理検査を行うことができないという問題が生じる。また、上記特許文献２に記載のドーム型照明装置では、照度ムラが少なく照明領域における照度分布を均一に保持し易くなるが、上述したリング型照明装置よりも照明領域における照度が低下してしまい、画像処理検査に必要な所望の照度が得られないという問題が生じる。
【０００６】
そこで、上述のような問題を解消するため、画像処理検査時に直接照明装置と、間接照明装置とを個々に設置することにより、照明領域に対して直接照明及び間接照明の双方を同時に行う照明方法が考えられるが、かかる照明方法では、照明装置の設置場所に制限がある場合には別々の照明装置を設置することが難しくなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、照明領域に対して直接照明及び間接照明の双方を行うことにより、照明領域における照度分布の均一性を高め、且つ高い照度を得ることができるリング状照明装置を提供することである。
【０００８】
また本発明の他の目的は、設置場所に制限がある場合であっても、容易に設置することができるリング状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】
本発明の請求項１に記載のリング状照明装置は、複数のＬＥＤをリング状に配置して構成されるリング状の直接照明用光源と、複数のＬＥＤをリング状に配置して構成されるリング状の間接照明用光源と、前記各光源を別々に支持するリング状支持体と、を備え、前記リング状支持体は、前記各光源が縦方向に位置されるように配置され、前記各光源からの光によって照明領域を照明するように構成したリング状照明装置であって、
前記間接照明用光源を支持するリング状支持体の内周面には拡散反射面が形成され、該拡散反射面は、前記間接照明用光源からの光が前記拡散反射面にて拡散反射された後に前記照明領域に向けて照射されるよう傾斜面に構成され、
また前記直接照明用光源は、この直接照明用光源からの光が前記照明領域に向けて照射されるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載のリング状照明装置では、前記間接照明用光源を支持するリング状支持体の複数個を縦方向に積み重ねて多段の間接照明用光源を構成し、また前記直接照明用光源を支持するリング状支持体を筒状体に構成し、前記直接照明用光源を支持する前記リング状支持体の内部に前記多段の間接照明用光源を装着したことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に記載のリング状照明装置では、前記間接照明用光源は、前記複数のＬＥＤから構成された外径の異なる複数のリング状列を前記リング状支持体に同心状に配置して構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載のリング状照明装置では、前記間接照明用光源に関連して補助拡散反射リングが設けられ、前記補助拡散反射リングの内周面には拡散反射面が形成されており、前記間接照明用光源を支持する前記リング状支持体の複数個と前記補助拡散反射リングとが縦方向に適宜積み重ねられることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の請求項５に記載のリング状照明装置では、前記直接照明用光源及び／又は前記間接照明用光源を構成する前記ＬＥＤの各々は、その取付面に対して実質上平行な方向に発光するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載のリング状照明装置では、前記直接照明用光源の前記リング状支持体の外側には、複数のＬＥＤをリング状に配置して構成されるリング状の補助用光源が着脱自在に設けられており、前記補助用光源からの光は、前記照明領域に向けて照射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載のリング状照明装置によれば、直接照明用光源からの光は照明領域に向けて照射され、また間接照明用光源からの光は、拡散反射面にて拡散反射された後に照明領域に向けて照射されるので、直接照明用光源からの光により照明領域における照度を高めることができるとともに、間接照明用光源からの光により照明領域における照度分布の均一性を高めることができ、これにより照明領域に配置される被検査物の画像処理検査などを適切に行うことが可能となる。また、単一のリング状照明装置であるので、リング状照明装置の設置場所に制限がある場合であっても、リング状照明装置を容易に設置することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載のリング状照明装置によれば、間接照明用光源を支持するリング状支持体の複数個を縦方向に積み重ねて多段の間接照明用光源が構成されるので、リング状照明装置の径方向の大きさが増大するのを抑制することができる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３に記載のリング状照明装置によれば、間接照明用光源は、複数のＬＥＤをリング状支持体に同心状に配置することにより構成されるので、複数のＬＥＤをリング状支持体に密に配置することができ、間接照明用光源からの光の照度を高めることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載のリング状照明装置によれば、間接照明用光源からの光は、リング状支持体及び補助拡散反射リングの拡散反射面にて拡散反射されるので、照明領域に対して間接照明を行う間接照明用光源からの光の照度を一層高めることができるとともに、照明領域における照度分布の均一性をより高めることが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項５に記載のリング状照明装置によれば、ＬＥＤの各々は、サイドビュー型のチップＬＥＤから構成されているので、間接照明用光源を多段に構成した場合であっても、リング状照明装置を薄型に構成することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項６に記載のリング状照明装置によれば、直接照明用光源の径方向外側には、複数のＬＥＤから構成されるリング状の補助用光源が着脱自在に設けられているので、照明領域の照度が低い場合などにおいて、この補助用光源からの光を利用することによって照明領域における照度を画像処理検査などを行うのに適切な照度まで高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図１〜図４を参照して、本発明に従うリング状照明装置の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるリング状照明装置を示す斜視図であり、図２は、図１のリング状照明装置を示す分解斜視図であり、図３は、図１のリング状照明装置の概略断面図であり、図４は、図１のリング状照明装置を用いた検査方法を簡略的に示す図である。
【００２２】
図１〜図３において、図示のリング状照明装置２は、リング状の直接照明用光源４と、リング状の間接照明用光源６と、間接照明用光源６を支持するためのリング状支持体８と、直接照明用光源４を支持するためのリング状支持体１０と、を備えている。以下、これら各構成要素について詳細に説明する。
【００２３】
直接照明用光源４は、可撓性を有し且つリング状のプリント基板１２と、このプリント基板１２の配線パターン（図示せず）にはんだ付けにより取り付けられる複数のＬＥＤ１４と、から構成されている。複数のＬＥＤ１４は、サイドビュー型のチップＬＥＤから構成されている。すなわち、サイドビュー型のチップＬＥＤとは、その取付面に対して実質上平行な方向に光を照射するタイプのＬＥＤのことである。ＬＥＤ１４からの光は光軸を中心に立体角状に広がった配光をなし、ＬＥＤ１４からの光のうち、光軸を中心とした所定範囲の立体角θ（すなわち、有効発光角θ）（図４参照）内にその大部分の光が放射される。
【００２４】
この直接照明用光源４は、筒状体に構成されたリング状支持体１０の上端開口部における内周面に取り付けられている。すなわち、リング状支持体１０の上端開口部における内周面には、内方且つ上方に向かって傾斜された傾斜面が形成され、この傾斜面にプリント基板１２が接着剤により取り付けられる。リング状支持体１０の内周面のうち、上端開口部よりもやや下方には、径方向内方に突出されるリング状の係止段部１６が設けられている。リング状支持体１０の係止段部１６よりも下側部分における内径は、間接照明用光源６を支持するリング状支持体８の外径と実質上等しく又はこれよりも僅かに大きく構成されている。また、リング状支持体１０の下端開口部における外周部には、取付片１８が外方に延びて設けられており、この取付片１８には、複数の取付用開口２０が設けられている。
【００２５】
間接照明用光源６は、第１リング状光源２２及び第２リング状光源２４から構成されている。第１リング状光源２２は、複数のＬＥＤ２６で構成された径の異なる２列のリング状列をリング状の第１プリント基板２８に同心状に配置し、更に第１プリント基板２８の配線パターン（図示せず）にはんだ付けにより取り付けることにより構成されている。複数のＬＥＤ２６は、直接照明用光源４のＬＥＤ１４と同様に、サイドビュー型のチップＬＥＤから構成されている。この第１リング状光源２２は、リング状支持体８を構成する第１リング状支持体３０の上面に接着剤により取り付けられている。この第１リング状支持体３０は略平板状に構成され、その内周面には拡散反射面３２が形成され、この拡散反射面３２は、第１リング状支持体３０の内周面の径を上方に向かって小さくしたテーパ面（すなわち、傾斜面）に構成されている。また、第１リング状支持体３０の上面における外周部には、ＬＥＤ２６を取り付ける部分よりも肉厚なリング状の基部３４が設けられている。この基部３４は、リング状支持体８の複数個（本実施形態では２個）を縦方向に積み重ねて多段（本実施形態では２段）の間接照明用光源６を構成する際に、各リング状支持体３０，３６のＬＥＤ２６，３８をそれぞれ収容するための空間を確保するためのものである。
【００２６】
第２リング状光源２４は、第１リング状光源２２と同様に構成されており、複数のＬＥＤ３８で構成された径の異なる２列のリング状列を取り付けた第２プリント基板４０が、第２リング状支持体３６の上面に接着剤により取り付けられている。この第２リング状支持体３６の内周面には、第１リング状支持体３０と同様に拡散反射面４２が形成され、この拡散反射面４２は、第１リング状支持体３０に形成されたテーパ面とは逆のテーパ面に構成されている。第２リング状支持体３６の上面における外周部には、第１リング状支持体３０と同様に、ＬＥＤ３８を取り付ける部分よりも肉厚なリング状の基部４４が設けられている。また、第２リング状支持体３６の下面には、複数のネジ用孔（図示せず）が設けられている。
【００２７】
本実施形態によるリング状照明装置２には、筒状体に構成したリング状支持体１０、第１及び第２リング状支持体３０，３６に加えて、補助拡散反射リング４６が設けられている。補助拡散反射リング４６は筒状体に構成され、その外周面の径が上方に向かって小さくなるように構成されている。補助拡散反射リング４６の内周面には拡散反射面４８が形成され、この拡散反射面４８の下端部はテーパ面に（すなわち、補助拡散反射リング４６の内周面の径が上方に向かって小さくなるように）構成されている。補助拡散反射リング４６の外周面における下端部には、径方向外方に突出したリング状の突出部５０が設けられ、またその下面における外周部にはリング状の基部５２が設けられている。
【００２８】
なお、本実施形態では、補助拡散反射リング４６、第１及び第２リング状支持体３０，３６は、合成樹脂や熱伝導率の比較的高いアルミニウム等の金属などから構成される。また、各拡散反射面３２，４２，４８は、塗装、化学メッキ又は蒸着などにより形成される。
【００２９】
次に、上述した各リング状支持体８，１０を用いて本実施形態によるリング状照明装置２を組み立てる方法について説明する。直接照明用光源４を支持するリング状支持体１０の下端開口部から、補助拡散反射リング４６、第１リング状支持体３０及び第２リング状支持体３６をこの順に間接照明用光源６が上方を向くようにして挿入する。このように挿入すると、補助拡散反射リング４６の突出部５０がリング状支持体１０の係止段部１６に係止され、補助拡散反射リング４６、第１リング状支持体３０及び第２リング状支持体３６の各々の基部５２，３４，４４が相互に当接される。これにより、補助拡散反射リング４６、第１及び第２リング状支持体３０，３６がリング状支持体１０の内部の所定位置に位置決めされる。このように補助拡散反射リング４６、第１及び第２リング状支持体３０，３６が縦方向に積み重ねることにより多段の間接照明用光源６が構成され、直接照明用光源４のリング状支持体１０の内部に装着されるようになる。
【００３０】
このように組み付けたリング状支持体８，１０を相互に固定するには、固定用板５４が用いられる。この固定用板５４は、その中央部に円形状の開口部を有し、この開口部の周囲には、複数のネジ用孔５８，６０及び複数の取付用開口６２がそれぞれ設けられている。上述のように補助拡散反射リング４６、第１及び第２リング状支持体３０，３６をリング状支持体１０の内部に挿入した状態において、取付片１８の下端部に固定用板５４を装着し、取付用ネジ６４を固定用板５４のネジ用孔５８を通して第２リング状支持体のネジ用孔（図示せず）に螺着し、また取付用ネジ６６を固定用板５４のネジ用孔６０を通して取付片１８のネジ用孔（図示せず）に螺着することにより（図３参照）、第１及び第２リング状支持体３０，３６がリング状支持体１０の内部に固定され、リング状照明装置２の組み立てが完了される。このようにリング状照明装置２の組み立てが完了された状態において、直接照明用光源４は補助拡散反射リング４６の外周面に配置される。
【００３１】
上述のようにして構成したリング状照明装置２は、例えば次のような画像処理検査に用いられる。図４に示すように、リング状支持体１０の上端開口部が上側となるようにしてリング状照明装置２を配置し、円形状の開口部６８を有する検査用機器の取付面７０にリング状照明装置２を次のようにして着脱自在に取り付ける。リング状照明装置２の開口部と検査用機器の取付面７０の開口部６８とを一致させ、取付用ネジ７２を取付片１８の取付用開口２０及び固定用板５４の取付用開口６２を通して検査用機器の取付面７０のネジ用孔（図示せず）に螺着して、リング状照明装置２を検査用機器の取付面７０に取り付ける。リング状照明装置２の上方には照明領域７６が位置され、この照明領域７６の中央部には被検査物７８が配置される。また、検査用機器の取付面７０の開口部６８の下方にはＣＣＤカメラ８０が設置されており、このＣＣＤカメラ８０は、リング状照明装置２の開口部を通して被検査物７８が覗けるように構成される。
【００３２】
直接照明用光源４のＬＥＤ１４からの光は、被検査物７８に向けて直接的に照射され、これにより被検査物７８の表面が比較的高い照度でもって照明される。また、第１リング状光源２２のＬＥＤ２６からの光は、ＬＥＤ２６に対向される各拡散反射面３２，４２，４８にて拡散反射され、この拡散反射光が照明領域７６の被検査物７８に向けて間接的に照明される。第２リング状光源２４のＬＥＤ３８からの光からも同様に、ＬＥＤ３８に対向される各拡散反射面３２，４２，４８にて拡散反射された後に被検査物７８に向けて間接的に照明される。このような直接照明及び間接照明により、被検査物７８の表面が均一な照度分布でもって照明されるようになる。
【００３３】
この第１の実施形態のリング状照明装置２では、補助拡散反射リング４６の内周面の下端部にはテーパ部が設けられているので、第１プリント基板２８の片面における外周部に配設された複数のＬＥＤ２６からの光が補助拡散反射リング４６の内周部によって遮られることがない。また、第１リング状支持体３０の内周面にはテーパ部が設けられているので、第２プリント基板４０の片面における外周部に配設された複数のＬＥＤ３８からの光が第１リング状支持体３０の内周部によって遮られることがなく、これら複数のＬＥＤ２６，３８からの光を照明領域７６の被検査物７８への間接照明に効率的に寄与させることが可能となる。
【００３４】
上述したように被検査物７８の表面が照明されている状態において、ＣＣＤカメラ８０はリング状照明装置２の開口部を通して被検査物７８の表面を撮像し、撮像して得られた画像信号はパソコン等（図示せず）へ送信され、この画像信号を画像処理することにより被検査物７８の画像処理検査が行われる。
【００３５】
本実施形態においては、補助拡散反射リング４６及び第１リング状支持体３０の内周部にそれぞれテーパ部を設けるように構成したが、これらのうちいずれか一方のみにテーパ部を設けるようにしてもよく、あるいはこれらテーパ部を省略するようにしてもよい。図４において、直接照明用光源４及び間接照明用光源６からの光の光路のうち代表的なもののみを図示しており、直接照明用光源４からの光の光路は一点鎖線で示し、間接照明用光源６からの光の光路は二点鎖線で示している。
【００３６】
次に、図５を参照して、リング状照明装置の第２の実施形態について説明する。図５は概略断面図であり、図１〜図４に示す実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、図５において、間接照明用光源のうち第２リング状光源からの光の光路のみを図示している。
【００３７】
この第２の実施形態によるリング状照明装置２Ａでは、間接照明用光源６Ａは、第１及び第２リング状光源２２，２４に加えて、第３リング状光源８２を備えている。第３リング状光源８２は、第１リング状光源２２と同様の構成であり、第３リング状支持体８４の上面に接着剤により取り付けられている。第３リング状支持体８４の外周部にはＬＥＤ８６を取り付ける部分よりも肉厚なリング状の基部８８が設けられ、またその内周面にはテーパ面に構成された拡散反射面８９が設けられている。
【００３８】
さらに、第２の実施形態によるリング状照明装置２Ａでは、直接照明用光源４の径方向外側に補助用光源９０が着脱自在に設けられている。この補助用光源９０は、リング状のプリント基板９２にサイドビュー型の複数のＬＥＤ９４を取り付けることにより構成される。補助用光源９０は、筒状本体９６の上面に取り付けられており、この筒状本体９６は、直接照明用光源４を支持するリング状支持体１０Ａの外側に上方から挿通されることにより、リング状照明装置２に着脱自在に装着される。これにより補助用光源９０の複数のＬＥＤ９４は、直接照明用光源４の径方向外側にリング状に配設され、またこれら複数のＬＥＤ９４の各々の発光部は、筒状本体９６の径方向中央部を向くようになる。
【００３９】
この第２の実施形態では、間接照明用光源６Ａは、上述した実施形態よりも数多くのＬＥＤから構成されているので、被検査物７８の表面における照度分布の均一性をより高めることができる。また、補助拡散反射リング４６、第３リング状支持体８４、第１及び第２リング状支持体３０，３６はこの順に縦方向に積み重ねられるので、リング状照明装置２Ａの径方向の大きさが増大するのを抑制することができ、リング状照明装置２Ａの設置場所に制限がある場合であっても、リング状照明装置２Ａを容易に設置することが可能となる。補助用光源９０が支持された筒状本体９６は、被検査物７８の検査内容に応じて、筒状支持体１０Ａに対して適宜装着又は脱着することができる。
【００４０】
以上、本発明に従うリング状照明装置の種々の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるリング状照明装置を示す斜視図である。
【図２】図１のリング状照明装置を示す分解斜視図である。
【図３】図１のリング状照明装置の概略断面図である。
【図４】図１のリング状照明装置を用いた検査方法を簡略的に示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるリング状照明装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
２，２Ａ    リング状照明装置
４    直接照明用光源
６，６Ａ  間接照明用光源
８，８Ａ，１０，１０Ａ  リング状支持体
１４，２６，３８，８６，９４  ＬＥＤ
４６  補助拡散反射リング
３０  第１リング状支持体
３６  第２リング状支持体
８４  第３リング状支持体
３２，４２，４８，８９  拡散反射面
９０  補助用光源
【図１】
2007101309.tif 000003
【図２】
2007101309.tif 000004
【図３】
2007101309.tif 000005
【図４】
2007101309.tif 000006
【図５】
2007101309.tif 000007