JP4584313B2 - 同軸光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像方向と同軸方向からワークに対して光を照射することが可能な同軸光照射装置に関するものである。

従来、例えば製品等の対象物（以下ワークという）に、撮像方向と同軸方向から光を照射する場合には、観測軸上に斜め４５度に挿入されたハーフミラーを具備し、そのハーフミラーに観測軸と直交する方向から光を照射するように構成した同軸光照射装置が用いられている。

さらに近時では、特許文献１に示すように、ハーフミラーを必要とせず、大幅なコンパクト化や接近撮像等を可能な同軸光照射装置も開発されてきている。

具体的に、この光照射装置は、多数の微細な反射部材を、互いの間に隙間が形成されるように、薄い透光板のワーク側の面に並べ設けるとともに、その透光板の側周端面からＬＥＤ光を導入するようにしたものであり、全体として薄い板状をなし、観測軸上に直交して挿入することができる。光は、透光板の中を全反射しながら進行するが、そのうちの一部は、反射部材で反射して当該透光板のワーク側の面からワークに向かって照射され、当該ワークを照明する。しかして撮像装置は、反射部材の間に隙間があるため、網戸から明るい部屋の中を覗くように、反射部材にほとんど影響されることなく、ワークを撮像することができる。
特開２００３−９８０９３号公報

しかしながら、このような光照射装置の場合、透光板の周囲から光が入ってくる関係上、反射部材を等密度で配置すると、透光板の周辺部に配置された反射部材で反射する光が強くなる一方で、中央部で反射する光が弱くなり、照度ムラが生じる場合がある。これを回避するためには、例えば反射部材の密度を中央のものほど高くするといった工夫が必要となるが、撮像の観点から言えば、できるだけ反射部材は均一な密度で配置されている方が好ましいし、密度に変化をつけることで、製造に負担がかかる場合もある。

また、透光板の周囲にＬＥＤを配置しなければならないことから、径方向に大きくなりがちで、顕微撮像分野などへの応用を考えれば、さらなるコンパクト化、軽量化を推し進める必要もある。

そこで本発明は、同軸照明に用いることのできる光照射装置において、よりムラのない照明と、コンパクト化、軽量化とをさらに推し進めるべく図ったものである。

すなわち本発明にかかる光照射装置は、製品等のワークに対して光を照射し、その表面の検査等を行うためのものであって、ワーク側に配置した透明電極層と、反ワーク側に配置した非透明電極層と、それら電極間に配置され、電圧付与によって発光する発光層とを備えた微細ＥＬ素子を、互いの間に隙間を設けて多数並び設けた構造としており、所定厚みを有した透光板をさらに備え、前記ＥＬ素子がその透光板のいずれかの面に貼り付けられて支持されており、前記微細ＥＬ素子及び前記透光板が、前記ワークから離間して設けられるとともに、前記微細ＥＬ素子の隙間の大きさ又はピッチが、前記ワークに照射された光の反射光が該隙間を通ってワークの反対側に配される撮像装置によって撮像可能となるように設定されていることを特徴とする。ここでＥＬとは、Electro Luminescence の略である。発光層はＰＮ半導体を層構造にしたものでもよいし、後述する有機ＥＬ素子の場合のように有機高分子や低分子で構成しても構わない。

微細化が可能で、モアレの抑制にも寄与できるＥＬ素子としては、有機ＥＬ素子を挙げることができる。

発光層からの光を効率よくワークに照射するとともに、ＥＬ素子の反ワーク側の面（撮像装置側の面）での光反射を抑制し、撮像を好適に行えるようにするには、前記非透明電極層の発光層側の面が光反射面であり、その反対側の面が光を遮蔽又は吸収する光遮蔽面であるものが望ましい。

各ＥＬ素子への電力供給を無理なく行えるようにするには、隣り合うＥＬ素子の電極層同士を接続し、ＥＬ素子全体としての電極層が格子状をなすように構成しているものが好適である。

ＥＬ素子の具体的支持態様としては、所定厚みを有した透光板をさらに備え、前記ＥＬ素子がその透光板のいずれかの面に貼り付けられて支持されているものを挙げることができる。

このように構成した本発明に係る光照射装置によれば、各ＥＬ素子が自発的に発光するため、それらの配設密度を均等にしながら光照射も均一に行うことができ、撮像に好適な照明が容易に可能になる。

さらに、ＬＥＤ等の光源を周囲に別途配置するといった必要がなく、コンパクト化と軽量化を大きく促進できる。

本発明の一実施形態における光照射装置の内部構造を示す中央縦正端面図。 同実施形態における光照射装置の平面図。 図２におけるＡ部詳細図。 図３におけるＢ−Ｂ線部分端面図。

符号の説明

１…光照射装置
３…透光板
３ａ…一方の面（ワーク対向面）
３ｂ…他方の面（反ワーク対向面）
３…有機ＥＬ素子
６…撮像装置（ＣＣＤカメラ）
Ｓ…隙間
Ｗ…ワーク

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。
本実施形態に係る光照射装置１は、図１、図２に概略図を示すように、全体として薄い板状をなすもので、光の照射対象である製品等のワークＷと、ＣＣＤカメラ等の撮像装置６との間の撮像軸Ｃ上に直交して配置され、ワークＷを照明するとともに、ワークＷからの反射光の一部を透過させて、撮像装置６によるワークＷの撮像を可能ならしめるものである。

具体的にこの光照射装置１は、矩形板状をなす透光板３と、その透光板３の一方の面に貼り設けた複数（多数）の有機ＥＬ素子２と、前記有機ＥＬ素子２に電流を供給する図示しない電源部とを備えている。

透光板３は、前記一方の面をワーク対向面３ａとしてワークＷに向けて設置される、等厚で平面視正方形状の板状をなす無色透明のものであり、例えばアクリルやガラスなどを素材として形成している。

有機ＥＬ素子２は、その端面図を模式的に図４に示すように、発光層２１が二つの電極層２２、２３の間に挟まれたサンドイッチ構造をなすもので、電極層２２、２３間に電圧が付与されて発光層２１に電流が供給されると、自発的に発光する。

ここでは、ワーク側の電極層２２（アノード）には、例えばＩＴＯ等の透明素材を用い、反ワーク側の電極層２３（カソード）には、非透明な金属板を用いている。この非透明電極層２３（カソード）におけるワーク側の面（発光層側の面２３ａ）は、光を反射させるために鏡面にしてあり、反ワーク側の面２３ｂは、光の反射散乱を防止するために、光を遮蔽又は吸収する黒色つや消しメッキ等が施されている。

発光層２１には、例えばポリフェニレンビニレン(PPV(poly(phenylene vinylene))を用いているが、低分子のもの等でも構わない。また、この発光層２１の表裏には、図４のように、直接電極層２２、２３が貼り付けてあるが、正孔輸送層、電子輸送層を介して電極層２２、２３が貼り付けた構成などでもよい。

この有機ＥＬ素子２の全体としての厚みは、数百ｎｍ以下と非常に薄く、個々の大きさ（厚み方向と直交する方向の大きさ）も数十μｍ以下と非常に小さい。

しかしてこの実施形態では、この有機ＥＬ素子２を、図２、図３に示すように、平面視、互いの間に隙間Ｓを有して多数並び設けた構造としている。

より具体的には、図３に示すように、隣り合う有機ＥＬ素子２の電極層２２同士、２３同士を接続し、有機ＥＬ素子２全体としての電極層２２、２３が四角格子状をなすように構成している。

次に、このように構成した光照射装置１の作用を以下に説明する。

まず、図１に示すように、ワークＷと撮像装置６とを対向させて設置し、その間に、光照射装置１を、そのワーク対向面３１ａがワークＷに向くようにして、撮像軸Ｃ上に設置する。

この状態で、電力を供給すると、各有機ＥＬ素子２からワークＷに向かって光が照射される。より具体的には発光層２１で発生した光は、直接又は非透明電極層２３で反射して、透明電極層２２に向かい、この透明電極層２２を通過してワークＷに照射される。そしてこの光で、ワークＷは一様に照明される。

一方、撮像装置６は、前記ワークＷで反射し、有機ＥＬ素子２間の隙間Ｓを通って透光板３１を通過した光を捕捉することにより、ワークＷを撮像し、当該ワークＷの表面検査や記号読取を行う。しかして、有機ＥＬ素子２は微細であるために、網戸を介して明るい部屋の中を見ることができるように、この有機ＥＬ素子２が撮像の邪魔にはなることはない。特にこの実施形態では、有機ＥＬ素子２の反ワーク側の面２３ｂを、光の反射散乱を抑制する光遮蔽面にしているため、この有機ＥＬ素子２での反射光が撮像装置６に取り込まれることなく、好適な撮像を行うことができる。

なお、より好ましくは、隙間Ｓや有機ＥＬ素子２の大きさ、あるいはピッチを、撮像装置６と有機ＥＬ素子２との離間距離、撮像装置６とワークＷとの離間距離等をパラメータとして観測に支障がでない最適なものに定めればよい。例えば撮像装置６と有機ＥＬ素子２との離間距離が小さい場合には、隙間Ｓや有機ＥＬ素子２の大きさ、あるいはピッチを相応に大きくし、逆の場合は小さく設定すればよい。

このようにして、各有機ＥＬ素子２からの照射光により撮像装置６の観測軸Ｃと同軸方向からの照明が行えるとともに、前記ワークＷを、隙間Ｓを介して撮像装置６で撮像し、検査等を行うことができる。

したがって、このように構成した本実施形態に係る同軸光照射装置１によれば、均等な密度で配設した各有機ＥＬ素子２がそれぞれ自発的に発光するため、均一で照度ムラのない照明を行うことができる。

さらに、この光照射装置１は、透光板３の一方の面３ａに非常に薄い有機ＥＬ素子２が貼り付けられただけの構成であり、透光板３そのものとほぼ同じ大きさにすることができることから、従来のものに比べて、さらなるコンパクト化と軽量化を大きく促進できる。

また有機ＥＬ素子２は、大パターン化も比較的容易にできるため、大きな発光面積を有した光照射装置も作成可能である。さらに、個々の有機ＥＬ素子２を非常に微細化することもできるので、ＣＣＤ画像素子との関係で発生する干渉縞（モアレ）を抑制することもできる。

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、各ＥＬ素子は四角格子状のみならず三角格子状等でもよいし、ドットマトリクス状に不連続に設けても構わない。

また透明板の反ワーク側の面にＥＬ素子を貼り設けてもよいし、透明板の厚み内にＥＬ素子を埋め込んで配設しても構わない。

ＥＬ素子は単色のみならず、カラー３原色の構成として、種々の色合いでワークを照明できるようにしてもよい。

さらに、透光板は平板に限られず、球面状のものなど、湾曲板でもよい。

その他、本発明は、前記図示例や説明例に限られず、各部を適宜組み合わせたりすることはもちろんのこと、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

このような構成を有する本発明に係る光照射装置によれば、各ＥＬ素子が自発的に発光するため、それらの配設密度を均等にしながら光照射も均一に行うことができ、撮像に好適な照明が容易に可能になり、さらに、ＬＥＤ等の光源を周囲に別途配置するといった必要がなく、コンパクト化と軽量化を大きく促進できる。

Claims (4)

1. 製品等のワークに対して光を照射し、その表面の検査等を行うためのものであって、
   ワーク側に配置した透明電極層と、反ワーク側に配置した非透明電極層と、それら電極間に配置され、電圧付与によって発光する発光層とを備えた微細ＥＬ素子を、互いの間に隙間を設けて多数並び設けた構造としており、
   所定厚みを有した透光板をさらに備え、前記ＥＬ素子がその透光板のいずれかの面に貼り付けられて支持されており、
   前記微細ＥＬ素子及び前記透光板が、前記ワークから離間して設けられるとともに、
   前記微細ＥＬ素子の隙間の大きさ又はピッチが、前記ワークに照射された光の反射光が該隙間を通ってワークの反対側に配される撮像装置によって撮像可能となるように設定されていることを特徴とする光照射装置。
2. 前記ＥＬ素子が有機ＥＬ素子である請求項１記載の光照射装置。
3. 前記非透明電極層の発光層側の面が光反射面であり、その反対側の面が光を遮蔽又は吸収する光遮蔽面である請求項１記載の光照射装置。
4. 隣り合うＥＬ素子の電極層同士を接続し、ＥＬ素子全体としての電極層が格子状をなすように構成している請求項１記載の光照射装置。