專利名稱：線性光照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被運用在工件表面的缺陷檢測或標(biāo)記識別等的產(chǎn)品檢查用等的照明裝置，特別是涉及照射線狀光的線性光照射裝置。
背景技術(shù)：
以往，開發(fā)有用于進行工件表面的檢查等的各種照明裝置(光照射裝置)，公知的有例如如專利文獻1所示，從周圍照射仰角(low angle)光的環(huán)(ring)型照明裝置、或以構(gòu)成為線性光照射到工件上的線型照明裝置等、和工件的形態(tài)或其照射目的相對應(yīng)的各種裝置。
特別是這種線型照明裝置中的聚光類型(type)的裝置，以往形成為炮彈型LED直線狀地排列為一列，并在其前方配置圓柱形透鏡(cylindricallens)，將細的直線狀的光照射到工件上。
專利文獻1特開平10-21729號公報但是，因為所述LED具有一定程度的發(fā)光面積，不能認為是點光源，所以例如如果為了謀求小型化而利用焦距距離短的透鏡，則聚光不完全、具有不能獲得充分照明光度的不便。另一方面，如果利用焦距距離長的透鏡，雖然能大致地聚光；但這回透鏡則變得非常大，不能謀求小型化或低成本化。特別是因為在形成為將圓柱形透鏡多列配設(shè)時透鏡的大小的問題點變得顯著，所以以往，能將照射立體角度相互不同的多列的線性光聚光照射的裝置不太為眾人所知。
如此，在現(xiàn)有的這種線型照明裝置中，因為聚光效率(光利用效率)和小型化成為權(quán)衡(trade-off)的關(guān)系，所以在易于成為不徹底的構(gòu)成中、設(shè)計自由度變低且難于回應(yīng)各種照明需求。進一步在排列了LED時，即使使LED緊密地連接，如果作為光源來看在相互鄰接的LED間也有間隙，其結(jié)果在線性方向上也有產(chǎn)生照明不均的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述不便而進行的，其主要的問題是提供一種在小型化的同時能使聚光效率提高、且?guī)缀鯖]有照明不均的線性光照射裝置。
即，本發(fā)明涉及的線性光照射裝置，其特征在于，具備多個發(fā)光部，其成對地具有光射出部和柱狀透鏡、且射出收斂為直線狀的線性光，該光射出部構(gòu)成為將多個光纖的光導(dǎo)出端部緊密排列為一列或多列、以使這些成為具有規(guī)定寬度的直線狀，而該柱狀透鏡在該光射出部的前方配置為沿所述列方向延伸；和保持體，其是與作為光照射對象的工件對向配置，并使用于觀測該工件的觀測孔貫通的部件，以使由所述各發(fā)光部射出的線性光的光軸面在規(guī)定線上大致相交的方式保持這些發(fā)光部。
在此，所謂“緊密”是指相互鄰接的光導(dǎo)出端部彼此配置成幾乎沒有間隙的狀態(tài)。
為了以相互不同的立體角度從周圍照射光，優(yōu)選以從所述列方向觀察從所述各發(fā)光部射出的線性光的光軸面形成為放射狀的方式將這些各發(fā)光部配設(shè)在所述保持體上。
作為用于無不均的照明的進一步優(yōu)選的實施方式，可使來自各發(fā)光部的線性光無間隙地鄰接而形成為連續(xù)立體角度的光。因此，為此目的，作為優(yōu)選，所述各柱狀透鏡，從所述列方向觀察配置在大致一條直線上。
為了將多個光導(dǎo)出部毫無困難地同一進行保持，作為優(yōu)選，所述光射出部進一步具備一對狹持板；該狹持板將所述多個光導(dǎo)出端部夾入并進行保持。
作為有效且均勻地將光導(dǎo)入各光纖的構(gòu)成，作為優(yōu)選，構(gòu)成為對所述光纖的光導(dǎo)入端部進行捆束而形成捆束部，并將來自光源的光導(dǎo)入該捆束部中。
雖然光纖具有可單獨彎曲的可撓性，但是在上述那樣捆束的光纖群中，將光纖彎曲并使捆束部在所述列方向上偏離是非常困難的。因此，例如如果將該光纖群形成為相對中心呈線對稱形狀，則在設(shè)置多個發(fā)光部的情況下，不得不將光源縱向配置，進而失去厚度方向的小型化性。那么，即便將多個光源沿列方向配置在保持體上，也可以毫無困難地安裝光纖群，為了形成厚度方向上小型化的形狀，優(yōu)選構(gòu)成為相對于所述光射出部的中心線，所述捆束部偏向任一方。
作為具體的光源的形態(tài)，能舉出將光導(dǎo)入所述光纖的光源可流過200mA以上電流的功率(power)LED。
為了能對線性光的照射寬度進行變更、進一步可進行各種方式的光照射，優(yōu)選構(gòu)成為可以改變所述光射出部和柱狀透鏡的距離。
為了即使和工件的距離上有變更、而與此相應(yīng)地還能將聚光位置設(shè)定在工件上，優(yōu)選將所述發(fā)光部構(gòu)成為在列方向上能以平行的旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，且能對其旋轉(zhuǎn)角度進行設(shè)定。
為了一邊謀求基本零件的標(biāo)準化并抑制費用上升，一邊備齊可照射長度不同的線性光的多種光照射裝置，優(yōu)選使光射出部多個串聯(lián)。這是因為通過改變光射出部的串聯(lián)數(shù)，從而能容易地改變線性光的照射長度。
特別是為了促進標(biāo)準化，也可以是各光射出部為同一長度(更優(yōu)選的是同一形狀)。另一方面，若這樣進行，則線性光長度被限制為光射出部的長度的整數(shù)倍。為了使長度的變更(variation)更多，優(yōu)選使幾種長度的光射出部串聯(lián)。但是，如果光射出部的長度的變更太多，則零件的標(biāo)準化效果變小。
為了連柱狀透鏡也進行標(biāo)準化、且成本下降效果等更顯著，優(yōu)選使同一長度或幾種長度的發(fā)光部多個串聯(lián)。
為了利用所涉及的構(gòu)成，以實現(xiàn)使照度在線性光的各部分中不同的多樣的光照射方式，并減輕在產(chǎn)品檢查時對所利用的圖像處理裝置的負擔(dān)、或靈活地回應(yīng)其他的使用者需求，優(yōu)選對各光射出部獨立地設(shè)置光源。
根據(jù)這樣構(gòu)成的本發(fā)明，因為從光射出部能射出非常細的線狀的光，所以即使利用焦距距離短的柱狀透鏡并使其近接于光射出部而對發(fā)光部進行小型化，也能獲得收斂為非常細的線狀的線性光。因此，不但設(shè)置多個發(fā)光部并使各種光照射方式成為可能，而且可形成為非常小型化的構(gòu)成，而且可獲得理想地收斂為線狀的、聚光效率非常高的線性光。此外，因為緊密配設(shè)著光導(dǎo)出端部彼此，所以線性光上不產(chǎn)生不均，且高均勻度的照明成為可能。


圖1是本發(fā)明的一實施方式中的線性光照射裝置的整體立體圖。
圖2是同實施方式中的線性光照射裝置的示意縱剖面圖。
圖3是表示同實施方式中的線性光照射裝置的安裝了棒形透鏡(rodlens)的狀態(tài)下的外殼(casing)的平面圖。
圖4是同實施方式中的外殼(casing)的側(cè)面圖。
圖5是表示同實施方式中的光纖的捆束形態(tài)的立體圖。
圖6是表示同實施方式中的光纖的捆束形態(tài)的平面圖。
圖7是表示同實施方式中的光纖的捆束形態(tài)的主視圖。
圖8是表示本發(fā)明的其他的實施方式中的發(fā)光部的示意立體圖。
圖9是表示本發(fā)明的另一實施方式中的發(fā)光部的部分側(cè)面圖。
圖10是表示同實施方式中的發(fā)光部的部分平面圖。
圖中1-線性光照射裝置，2-發(fā)光部，21-光射出部，22-柱狀透鏡(rod lens棒形透鏡)，21a、21b-狹持板，3-保持體(外殼)，3a、3b-觀測孔，4-光纖，41-捆束部，4a-光導(dǎo)出端部，6-光源，P-列方向，LL-線性光，W-工件。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的一實施方式進行說明。
本實施方式涉及的線性光照射裝置1，如圖1～圖4所示，備有將收斂為線狀的線性光LL射出的多個發(fā)光部2；和作為保持這些發(fā)光部2的保持體的外殼3。
發(fā)光部2是成對地具有光射出部21和作為柱狀透鏡的棒形透鏡22，該光射出部21將非常細的(該實施方式中直徑是0.25mm)多根光纖4的光導(dǎo)出端部4a在規(guī)定方向P(圖5、圖6所示)緊密排列為一列或多列；該棒形透鏡22在該光射出部21的前方以沿所述列方向P延伸的方式配置。而且，以多個發(fā)光部2從列方向觀察呈放射狀的方式進行配置。
該光射出部21構(gòu)成為如圖5～圖7所示那樣具備成為平板狀的一對狹持板21a、21b，并通過由這些狹持板21a、21b將光纖4的光導(dǎo)出端部4a夾入，從而以使光導(dǎo)出端面成為規(guī)定寬度(大致0.25mm～1mm)的直線且?guī)缀鯚o間隙地排列幾列。棒形透鏡22是剖面為圓形的實心的圓柱狀透明體，配置為其中心軸位于從所述光射出部21射出的光的光軸面T上。
外殼3，如圖1～圖4所示那樣，是為大致長方體的空心的部件，其底面與作為光照射對象的工件對向配置。而且，在該外殼3的頂板31和底板32上，使用于觀測所述工件的帶狀觀測孔3a、3b分別貫通。
進一步，在該外殼3上，通過安裝工具34在面對所述觀測孔3b的位置上相互平行地安裝多個(本實施方式中為4個)所述發(fā)光部2。各發(fā)光部2構(gòu)成為從所述列方向P觀察則配設(shè)在約一條直線上，而自這些部件射出的線性光LL的光軸面T從所述列方向P觀察則呈放射狀。更具體地，由各發(fā)光部2射出的線性光LL的光軸面T設(shè)定為在規(guī)定直線上相交、且在該規(guī)定直線上收斂。相鄰發(fā)光部2的間隔尺寸，設(shè)定為除了在中央相鄰的發(fā)光部2以外，來自那些發(fā)光部的線性光LL彼此幾乎沒有間隙地鄰接，以便對于所述工件W，可以照射幾乎連續(xù)的立體角度的光。
另外，在該外殼3的側(cè)板33上，通過呈角柱狀的支架(bracket)35安裝有與各發(fā)光部2相同數(shù)量的光源6，以便和這些部件相對應(yīng)。各光源6具備單一的功率LED(未圖示)、和配置在該功率LED前方的透鏡機構(gòu)(未圖示)、和收納該功率LED及透鏡機構(gòu)的圓筒狀的框體61，在本實施方式中，從外側(cè)將這些光源6安裝在各側(cè)板33上，每個側(cè)板33各2個，并在進深方向上鄰接。而且，在支架35上設(shè)有在外側(cè)方開口的光源安裝孔35a。光源6使其發(fā)光端部與該光源安裝孔35a嵌合并利用定位螺釘B1可裝卸地安裝。在此，所謂功率LED是指可流過200mA以上電流的高亮度類型的LED。
另一方面，所述光纖4收納在外殼3的內(nèi)部，如圖5～圖7所示，將這些的光導(dǎo)入端部4b按每個發(fā)光部2由形成為圓筒狀的捆束工具7緊密地捆束而形成捆束部41，從內(nèi)側(cè)方將該捆束部41安裝在設(shè)置于所述支架35上的捆束部安裝孔35b內(nèi)。具體地，使所述捆束工具7與捆束部安裝孔35b嵌合，并利用定位螺釘B2可裝卸地安裝在該捆束部安裝孔35b內(nèi)。
該捆束安裝孔35b，一端開口在所述支架35的內(nèi)側(cè)方，另一端開口在所述光源安裝孔35a的底面上，使軸和該光源安裝孔35a一致。而且，通過在光源安裝孔35a及捆束部安裝孔35b中分別安裝光源6及捆束部7，來自光源6的光、即來自所述功率LED的光被聚光為和該捆束部41幾乎相同的直徑，并從光纖4的光導(dǎo)入端面幾乎沒有遺漏地被導(dǎo)入。
再有，在本實施方式中，如圖5、圖6所示，構(gòu)成為使所述光纖4的全體或一部分的長度相互不同，相對于所述光射出部21的中心線，以在平面視中所述捆束部41偏向任何一方。在以下構(gòu)成的本實施方式中雖然光纖4單獨具有可彎曲的可撓性，但是在如上所述那樣捆束完的光纖群4A中，因為使捆束部偏向所述列方向P是非常困難的，所以為了擔(dān)保厚度方向的小型化，在進深方向(列方向)P上排列光源6，各光源6相對于發(fā)光部2的中心線偏離，與此吻合而預(yù)先使捆束部41偏向的這種形狀是非常有效的。在本實施方式中，使同一的光纖群4A形成4個，并倒轉(zhuǎn)其表面和背面而進行安裝。
根據(jù)這樣構(gòu)成的本實施方式，因為光射出部21將被視為非常小的點光源的光纖4的前端部緊密排列為一列或幾列，并射出非常細的線狀的光，所以即使使短焦距距離的棒形透鏡22與所述光射出部21近接而進行聚光，也還會收斂為非常細的線狀的線性光LL。因此，在形成為可使各發(fā)光部2非常小型，且成為省空間下的構(gòu)成的同時，能獲得收斂為理想線狀的聚光效率非常高的、換言之明亮的照明。
此外，因為緊密配設(shè)著光導(dǎo)出端部4a彼此，所以則可獲得線性光LL無不均、且高均勻度的照明。進一步，因為能利用棒形透鏡22之類的低價透鏡，所以也可謀求成本下降。
再有，本發(fā)明并非限定于所述實施方式。
例如，如果是上述的構(gòu)成，則在調(diào)整照射不同長度的線性光的多種的產(chǎn)品線性排列(lineup)的情況下，必須按照每個種類變更光纖4的數(shù)目，也必須改變狹持板21a、21b的長度。
但是如果這樣，則不能對光纖4或狹持板21a、21b之類的基礎(chǔ)零件進行標(biāo)準化，制作批量(lot)變小或制作的工夫增大等，引起成本上升。
因而，在該實施方式中，為了解決該不妥之處，如圖8所示，構(gòu)成為將同一長度、同一形狀的發(fā)光部2(光射出部21和柱狀透鏡22)作為一個單元(unit)進行模塊化(module)，使其沿列方向P多個串聯(lián)。進一步，在該示例中雖然沒有圖示，但是在每一個發(fā)光部2上連接一個光源6。當(dāng)然使連接在各發(fā)光部2上的光纖4的數(shù)目或光纖群4A的形狀也相同。
若是這樣，則通過改變在列方向上單元化的發(fā)光部2的串聯(lián)數(shù)，從而能調(diào)整照射不同長度的線性光的多種產(chǎn)品線性排列(lineup)，而且因為作為基礎(chǔ)零件的發(fā)光部2成為1種并能促進零件標(biāo)準化，所以能謀求制作成本的降低。
進一步，因為也能使光量在每一個發(fā)光部2上不同，所以不但會成為一樣照度的線性光，多樣的光照射形態(tài)也成為可能，由此可以獲得各種效果。例如，在采用通過觀測孔3a，用照相機(未圖示)對工件W進行攝像，進行圖像處理來進行自動產(chǎn)品檢查的使用方法的情況下，由于照相機的透鏡特性，圖像的端部部分變暗。雖然以往在圖像處理裝置側(cè)對此進行修正，但是通過該修正，不但S/N比惡化，還需要圖像處理時間。相對于此，如果是本實施方式，則通過使端部的照度和中央部分相比變亮，從而可以盡可能地減少圖像處理裝置側(cè)的圖像修正，因此不僅將S/N比保持良好，而且還可進行高速處理。
另一方面，在上述的構(gòu)成中，線性光長度被限制為光射出部21的長度的整數(shù)倍。為了使長度的變更(variation)更多，也可以使幾種(2～9種)左右長度的光射出部21串聯(lián)。但是如果光射出部21的長度的變更過多，則零件的標(biāo)準化效果變小。
再有，因為柱狀透鏡22只有在切斷工序中能和各種長度對應(yīng)，所以僅對光射出部21進行單元化，雖然柱狀透鏡22并不一定單元化即可，但是如本實施方式那樣，將發(fā)光部2本身預(yù)先進行單元化的方法，模塊化(module)效果更顯著。
對于其他，也可有各種的變形。例如，也可以是在所述觀測孔3a、3b上以傾斜姿勢設(shè)置半透明反射鏡(half mirror)，以使光也可以從觀測孔3a、3b照射在工件W上。進一步，也可以用玻璃板等透明部件閉塞該觀測孔3a、3b，以防止塵埃等侵入外殼內(nèi)部。
再有，也可以形成為可改變光射出部和柱狀透鏡的距離。若這樣進行，則在能變更照射在工件上的線性光的照射寬度的基礎(chǔ)上，還能提高分別調(diào)整從各發(fā)光部射出的線性光的光軸面之際的便利性。
或者，如圖9、圖10所示，也可以使發(fā)光部2在列方向上以平行的旋轉(zhuǎn)軸為中心、可旋轉(zhuǎn)地保持在外殼3上，且在一定范圍內(nèi)能設(shè)定為自由的角度、或多個階段的角度。若這樣進行，則根據(jù)和工件的距離，通過調(diào)整各發(fā)光部的角度，從而能將聚光位置設(shè)定在工件上。
旋轉(zhuǎn)中心，優(yōu)選柱狀透鏡22的軸心。這是因為能盡可能地抑制發(fā)光部2彼此的旋轉(zhuǎn)所引起的干涉。作為這種情況下的柱狀透鏡22的旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的具體例，使旋轉(zhuǎn)軸91從柱狀透鏡22的端面中心向軸心方向突出，使該旋轉(zhuǎn)軸由設(shè)置在外殼3上的軸承92支撐即可。再有，對于角度的變更，例如構(gòu)成為使手柄(handle)93從發(fā)光部2的旋轉(zhuǎn)中心X或自那里偏離的部位向列方向突出，通過該手柄93的操作而能改變角度即可。進一步，對于角度的固定，例如使螺釘94從外殼3向內(nèi)方突出，用該螺釘94的前端按壓發(fā)光部2的端面并進行固定即可。
再有，如上所述，在使發(fā)光部2(或光射出部21)在列方向上多個串聯(lián)的情況下，如圖9、圖10所示，設(shè)置將1列的發(fā)光部2全體共同地進行保持的保持部件95，并使外殼3可調(diào)整該保持部件95的旋轉(zhuǎn)角度地支持即可。
柱狀透鏡也不限定于棒形透鏡，例如也可以是半圓錐體的圓柱透鏡，也可以是菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。再有，如圖9、圖10所示在柱狀透鏡22中，也可以設(shè)置從與光的行進不相關(guān)的側(cè)周面部位沿軸方向延伸的突條或溝槽等的安裝輔助部22a，通過使保持部件95卡合在該安裝輔助部22a上來支撐該柱狀透鏡22。若這樣進行，則可以從一端面橫跨到另一端面對柱狀透鏡22連續(xù)地進行保持，與僅用端部支撐柱狀透鏡22的情況相比，能抑制柱狀透鏡22的彎曲或扭曲并進行正確地保持。
進一步，也可以使將光均勻化的棒形透鏡等光均勻化部件介入到光源和捆束部之間。若這樣進行，則因為導(dǎo)入到各光纖中的光的強度更均等，所以能使線性光的照度不均更降低。作為線性光的照度不均降低的其他的方式，可認為是使雙凸透鏡(lenticular lens)等擴散板介入光射出部和柱狀透鏡之間。
而且，也可以使從各發(fā)光部射出的線性光的顏色相互不同，或者變化。
當(dāng)然，光源也可以安裝在保持體的頂面等、適當(dāng)?shù)膱鏊?，進一步而言沒有必要必須安裝在保持體上。例如，也可以使光纖變長，將光源和保持體分別進行設(shè)置。而且，光源的個數(shù)也不限于上述實施方式，再多一些也沒有關(guān)系，也并非限定于利用LED的情況。
其他，也可以將各發(fā)光部、從上述列方向觀察例如配置在圓弧上。
權(quán)利要求
1.一種線性光照射裝置，其中具備多個發(fā)光部，其成對地具有光射出部和柱狀透鏡、且射出收斂為直線狀的線性光，該光射出部構(gòu)成為將多根光纖的光導(dǎo)出端部緊密排列為一列或多列，以成為具有規(guī)定寬度的直線狀，該柱狀透鏡在該光射出部的前方，以沿所述列方向延伸的方式配置；和保持體，其是與作為光照射對象的工件對向配置，并使用于觀測該工件的觀測孔貫通的部件，以使由所述各發(fā)光部射出的線性光的光軸面在規(guī)定線上大致相交的方式保持這些發(fā)光部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性光照射裝置，其中，以使從所述各發(fā)光部射出的線性光的光軸面從所述列方向觀察呈放射狀的方式，將所述各發(fā)光部配設(shè)在所述保持體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線性光照射裝置，其中，所述各柱狀透鏡，從所述列方向觀察配置在大致一條直線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的線性光照射裝置，其中，所述光射出部進一步具備一對狹持板，該狹持板夾入所述多個光導(dǎo)出端部并進行保持。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的線性光照射裝置，其中，構(gòu)成為將所述光纖的光導(dǎo)入端部捆束而形成捆束部，并來自光源的光導(dǎo)入該捆束部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線性光照射裝置，其中，該裝置是使所述光源支撐在保持體上的裝置，構(gòu)成為使所述光纖的全體或一部分的長度不同，相對于所述光射出部的中心線，所述捆束部偏向任何一方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的線性光照射裝置，其中，將光導(dǎo)入所述光纖的光源是可流過200mA以上電流的功率LED。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的線性光照射裝置，其中，構(gòu)成為能變更所述光射出部和柱狀透鏡的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的線性光照射裝置，其中，所述發(fā)光部在列方向上以平行的旋轉(zhuǎn)軸為中心能旋轉(zhuǎn)地構(gòu)成，并能設(shè)定該旋轉(zhuǎn)角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的線性光照射裝置，其中，使光射出部沿所述列方向多個串聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的線性光照射裝置，其中，光射出部的長度全部相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的線性光照射裝置，其中，對于每一個光射出部，獨立設(shè)置光源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種既小型又能使聚光效率提高、且?guī)缀鯖]有照明不均的線性光照射裝置。該線性光照射裝置，具備多個發(fā)光部(2)和保持體(3)，該發(fā)光部(2)成對地具有光射出部(21)和柱狀透鏡、且射出收斂為直線狀的線性光，該光射出部(21)將多根光纖(4)的光導(dǎo)出端部(4a)緊密排列為一列；該柱狀透鏡在該光射出部(21)的前方以沿所述列方向P延伸的方式進行配置；該保持體是與作為光照射對象的工件對向配置，并使用于觀測該工件的觀測孔(3a)、(3b)貫通的部件，以使由所述各發(fā)光部(2)射出的線性光LL的光軸面在規(guī)定線上相交的方式保持這些發(fā)光部(2)。
文檔編號G01N21/84GK1833163SQ20048002253
公開日2006年9月13日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者米田賢治, 杉田隆 申請人:Ccs株式會社