JP2006349576A - 反射光及び透過光による目視検査用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光フィルム等の欠陥を検査する従来の方法の中，３波長蛍光灯に乳白色のアクリル散乱板を備えた透過照明装置を利用するものでは，透過光による検査にしか利用できない，欠陥の種類によって波長の異なった色に変更して検査を行うことはできない，欠陥の高さ方向（凹凸）の区別ができず，また散乱光しか使用できないため，微小な欠陥を見逃しやすい等の課題がある。
【解決手段】 そこで本発明では，器体１の上部に，照明光を照射する投光部２と，投光部に対向して反射用ミラー３を傾斜して配置し，器体の下部に検査対象物１０を載置する透過用ミラー５を傾斜して配置すると共に，反射用ミラーと透過用ミラー間にフレネルレンズ６を配置した目視検査用照明装置を提案している。
【選択図】 図１

Description

本発明は，例えば偏光フィルムや液晶基板等の他，各種の検査対象物の欠陥を目視にて検査するための照明装置，特に反射光と透過光の両方を用いて目視検査を行うことができる目視検査用照明装置に関するものである。

従来，偏光フィルム等の検査対象物の欠陥を検査する場合，多くは，３波長蛍光灯に乳白色のアクリル散乱板を備えた透過照明装置を利用し，蛍光灯からアクリル散乱板を介して検査対象物を透過した散乱光により目視検査を行っていた。

一方，特許文献１には，偏光反射板を積層した光学シートを検査対象物とし，この光学シートに対して斜めに当たるように光を照射して，光学シートからの反射光により欠陥を検査する方法が記載されている。
特開２００１−１１６９２５号公報

しかしながら蛍光灯を用いた透過照明装置による従来の検査においては，以下に示すような課題があった。

１） ３波長蛍光灯に乳白色のアクリル散乱板を用いた照明装置は、透過光による検査にしか利用できなかった。
２） 蛍光灯による照明であるから、欠陥の種類によって波長の異なった色に変更して検査を行うことはできない。一方，蛍光灯の光は散乱光であって，欠陥観察に有効な散乱光以外の収束光等を照射することができず，また拡散するため、検査対象物を，照明から遠くに離すことにより、照度が距離の２乗に反比例して下降してしまい，十分な照度における検査が行えない。
３） 蛍光灯による照明は色温度が３０００〜５０００°Ｋであり，検査に適する太陽光線に近い６０００°Ｋの光を得ることができなかった。
４） 蛍光灯による照明では、光源の演色性の程度、つまり色の見え方の良い悪いを表わす指数（Ｒａ）が８８程度であるため，欠陥観察する際の欠陥の見え方、色が低くなり、欠陥を見逃す率が高い。
５） 透過光による検査では検査対象の欠陥の種類によって，欠陥の高さ方向（凹凸）の区別ができず，また散乱光しか使用できないため，微小な欠陥を見逃しやすい。
本発明は以上の課題を解決することを目的とするものである。

以上の課題を解決するために，本発明では，器体の上部に，照明光を照射する投光部と，投光部に対向して反射用ミラーを傾斜して配置し，器体の下部に検査対象物を載置する透過用ミラーを傾斜して配置すると共に，反射用ミラーと透過用ミラー間にフレネルレンズを配置した反射光及び透過光による目視検査用照明装置を提案する。

そして本発明では，上記の構成において，投光部と反射用ミラーを左右側に配置すると共に，透過用ミラーは目視側を前方に配置した構成を提案する。

また本発明では，上記の構成において，フレネルレンズの上面に液晶散乱シートを付設することを提案する。

また本発明では，上記の構成において，投光部は，器体の外部に設置した光源と光ファイバーにより接続し，光ビームを拡大する機能を有するレンズシステムとして構成することを提案する。

そして本発明では，上記の構成において，投光部はズーム機能を有するものとすることを提案する。

更に本発明では，上記の構成において，投光部は，色変更フィルターを設置可能に構成することを提案する。

更に本発明では，上記の構成において，光源は，アークショート方式のメタルハライドランプ光源とすることを提案する。

以上の構成において，投光部から照射された照明光は，反射用ミラーで反射されてフレネルレンズに照射され，フレネルレンズにより収束されて，収束光として透過用ミラー上の検査対象物に照射される。検査対象物に照射された照明光は反射して，器体の前方に位置する観察者の目視側の方向に進み，従って観察者は反射光により検査対象物を観察して，その欠陥を検査することができる。

このように反射光により目視検査を行うことにより，欠陥の種類によっては，その高さ方向（凹凸）の区別をすることができ，また散乱光ではないため，微小な欠陥も検出しやすい。

一方，検査対象物が，光透過性を有するものの場合には，フレネルレンズを経て検査対象物に照射された照明光は，検査対象物を透過して透過用ミラーにて反射され，再び検査対象物を透過して目視側に出射するので，反射式の検査と共に透過光による検査を行うことができる。

以上のように検査対象物に照射される照明光は，フレネルレンズで収束された収束光であるため，検査対象物において，照射距離とは無関係に一定した照度を得ることができ，目視観察による検査を良好に行うことができる。

また投光部と反射用ミラーを器体の上部に左右側に配置すると共に，透過用ミラーは器体の下部において，目視側を前方に配置しているので，照明光を直接に目視することがなく，目に対して悪影響を与えることがない。

フレネルレンズの上面に液晶散乱シートを付設した構成においては，必要に応じて液晶散乱シートを制御して光透過状態から光散乱状態へと変化させることにより，散乱光による目視検査を行うこともできる。この際，照明光は，液晶散乱シートにより散乱された後にフレネルレンズを透過するため，検査対象物に照射される照明光は，散乱光ではあってもフレネルレンズによる収束作用を受け，従って照射距離による照度低下を防ぐことができる。

投光部は，器体の外部に設置した光源と光ファイバーにより接続した構成とし，光ビームを拡大する機能を有するレンズシステムとして構成することにより，設置の自由度が高くなり，また光源を可視光から，紫外光，赤外光の光源等に変更することも容易となる。

投光部にズーム機能を設けることにより，検査対象物の大きさに対応して照明光の照射範囲を適宜に調節することができる。

また，投光部に色変更フィルターを設置可能とすることにより，検査対象物及びその検査目的の欠陥に適合した光源色を選択して検査を行うことができる。

更に，照明光の光源として，平均演色性の高いアークショート方式のメタルハライドランプ光源を使用することにより，欠陥の見え方を向上させて，欠陥を見逃す率を低下させることができる。

次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る目視検査用照明装置の実施の形態を正面側から見た模式的断面図，図２は図１のＡ−Ａ線断面図，図３はミラーの調節動作を模式的に説明する図１のＢ−Ｂ線断面図，図４はミラーの調節動作を模式的に説明する図３のＣ−Ｃ線断面図である。

これらの図において，符号１は器体であり，この器体は前方が開口した箱状に形成されており，この器体１の上部には，図中左側に照明光を照射する投光部２を設置すると共に，投光部２に対向して図中右側に反射用ミラー３を傾斜させて配置している。図４に示すように，反射用ミラー３は，その枠部４を器体１に回転可能に取り付けて，傾斜角度を調節可能に構成しているが，この傾斜角度は投光部２との相対位置関係を適切に調節した後は，その状態を保持できるような構成とすれば良い。

次に，器体１の下部には透過用ミラー５を，その目視側を前方として傾斜させて配置しており，また器体１には，上記反射用ミラー３と透過用ミラー５の間にフレネルレンズ６を配置している。図３に示すように透過用ミラー５は，その枠部７を回転，移動可能に構成する等により，傾斜角度を随時調節可能として，目視方向を適宜に調節することができる構成としている。この傾斜角度の調節機構は適宜である。

符号８は光源であり，この光源８は器体１の外部に設置して，この光源８と器体１内の投光部２を光ファイバー９により接続しており，投光部２は光源８から光ファイバー９を伝搬した光ビームを拡大する機能を有するレンズシステムとして構成している。

以上の構成において，光源８から光ファイバー９を伝搬して投光部２に至った照明光は，ビームが拡大されて反射用ミラー３に照射される。投光部２から照射された照明光は，反射用ミラー３で反射され，次いでフレネルレンズ６に照射され，フレネルレンズ６により収束されて，収束光として透過用ミラー５上の検査対象物１０に照射される。

こうして検査対象物１０に照射された照明光は，この検査対象物１０で反射されて，器体１の前方に位置する観察者の目視側の方向に進み，従って観察者は反射光により検査対象物１０を観察して，その欠陥を検査することができる。

一方，検査対象物１０が，偏光フィルム等のように，光透過性を有するものの場合には，フレネルレンズ６を経て検査対象物１０に照射された照明光は，検査対象物１０を透過して透過用ミラー５に至り，そこで反射され，再び検査対象物１０を透過して観察者の目視側の方向に出射するので，光透過性を有する検査対象物１０の場合には，反射光による検査と共に透過光による検査を行うことができる。

以上のように検査対象物１０に照射される照明光は，フレネルレンズ６で収束された収束光であるため，検査対象物１０において照射距離とは無関係に一定した照度を得ることができ，目視で観察しての検査を良好に行うことができる。

また投光部２と反射用ミラー３は器体１の上部に左右側に配置すると共に，透過用ミラー５は器体１の下部において，目視側を前方に配置しているので，照明光を直接に目視することがなく，目に対して悪影響を与えることがない。図２に示すように，器体１の上部の開口を遮光性の蓋体１１で覆えば，更に効果的である。

上述したように本発明では，図５に模式的に示すように，フレネルレンズ６の上面に液晶散乱シート１２を付設することができる。この実施の形態においては，必要に応じて制御電圧を印加する等により，液晶散乱シート１２を光透過状態から光散乱状態へと変化させることにより，散乱光による目視検査を行うことができる。

この際，照明光は，液晶散乱シート１２により散乱された後にフレネルレンズ６を透過するため，検査対象物１０に照射される照明光は，散乱光ではあってもフレネルレンズ６による収束作用を受け，従って照射距離による照度低下を防ぐことができる。

上述したように実施の形態では，投光部２は，器体１の外部に設置した光源８と光ファイバー９により接続した構成としているため，設置の自由度が高く，また光源を可視光から，紫外光，赤外光の光源等に変更することも容易である。

また，光源８としては，平均演色性の高い光源，例えばアークショート方式のメタルハライドランプ光源を用いると，蛍光灯照明では、光源の演色性の程度、つまり色の見え方の良い悪いを表わす指数（Ｒａ）が８８程度であるのに対して，メタルハライドランプ光源ではＲａ＝９５程度と高くなるので，欠陥の見え方を向上させて，欠陥を見逃す率を低下させることができる。

また，投光部２にズーム機能を設けることにより，検査対象物１０の大きさに対応して照明光の照射範囲を適宜に調節することができる。

また，投光部に色変更フィルターを設置可能とすることにより，検査対象物及びその検査目的の欠陥に適合した光源色を選択して検査を行うことができる。

尚，本発明では，以上に説明した要素の他，ユニバーサルルーペや、基準偏光板、低圧ナトリウムランプも取り付けることができるため、更に高度な目視検査を行うことができる照明装置を提供することができる。尚，ユニバーサルルーペや基準偏光板は装置前面，即ち，作業者の前面に設置する。また低圧ナトリウムランプは投光部２のすぐ上部に設置する。

本発明は，以上の通りであるので，偏光フィルムや液晶基板等の目視検査の他，印刷物原版の目視検査、バイオニクスの目視検査等を，反射光と透過光を用いて行うことができる。また、光源を適宜に変更し，例えば可視光から、紫外線、赤外線ランプに交換することにより、農業分野の自然食品の発育、畜産物の発育、半導体関係の露光装置にも応用でき、安価で性能の優れた照明装置を提供することができる。

図１は本発明に係る目視検査用照明装置の実施の形態を正面側から見た模式的断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 透過用ミラーの調節動作を模式的に説明する図１のＢ−Ｂ線断面図である。 反射用ミラーの調節動作を模式的に説明する図３のＣ−Ｃ線断面図である。 フレネルレンズと液晶散乱シートを付設した構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 器体
２ 投光部
３ 反射用ミラー
４ 枠部
５ 透過用ミラー
６ フレネルレンズ
７ 枠部
８ 光源
９ 光ファイバー
１０ 検査対象物
１１ 蓋体
１２ 液晶散乱シート

Claims (7)

1. 器体の上部に，照明光を照射する投光部と，投光部に対向して反射用ミラーを傾斜して配置し，器体の下部に検査対象物を載置する透過用ミラーを傾斜して配置すると共に，反射用ミラーと透過用ミラー間にフレネルレンズを配置したことを特徴とする反射光及び透過光による目視検査用照明装置
2. 投光部と反射用ミラーを左右側に配置すると共に，透過用ミラーは目視側を前方に配置したことを特徴とする請求項１に記載の反射光及び透過光による目視検査用照明装置
3. フレネルレンズの上面に液晶散乱シートを付設したことを特徴とする請求項１に記載の反射光及び透過光による目視検査用照明装置
4. 投光部は，器体の外部に設置した光源と光ファイバーにより接続し，光ビームを拡大する機能を有するレンズシステムとして構成したことを特徴とする請求項１に記載の反射光及び透過光による目視検査用照明装置
5. 投光部はズーム機能を有するものとすることを特徴とする請求項１に記載の反射光及び透過光による目視検査用照明装置
6. 投光部は，色変更フィルターを設置可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の反射光及び透過光による目視検査用照明装置
7. 光源は，アークショート方式のメタルハライドランプ光源とすることを特徴とする請求項１に記載の反射光及び透過光による目視検査用照明装置
   

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