JP5097993B2 - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、多結晶ソーラパネル等の多結晶パネルの観測対象面に均一な光を照射することができる光照射装置に関するものである。 The present invention relates to a light irradiation apparatus capable of irradiating a surface to be observed of a polycrystalline panel such as a polycrystalline solar panel with uniform light.
従来、例えば表面に光沢があるような製品(ワーク)の表面検査及び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りょう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。 Conventionally, for example, when performing surface inspection of a product (work) having a glossy surface and inspection of the contents packed with a transparent glossy sheet, as shown in Patent Document 1, the surface to be observed (inspection surface) ) Is irradiated with substantially uniform light from all directions, so that the observation means such as a CCD camera is prevented from being reflected on the observation target surface, and the reflection unevenness due to the gentle unevenness of the observation target surface is also removed. It is known that only a scratch or the like can be clearly extracted as a change in contrast so that surface inspection can be automatically performed.
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てい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難しくなって、検査に不具合を生じる場合がある。 However, some products are printed such as letters or pictures on the surface, and the color of the surface changes. In such a case, contrast caused by the color change is generated in the image picked up by the CCD camera, and it becomes difficult to distinguish it from the contrast caused by scratches or the like, which may cause a defect in the inspection.
このような問題を解決するものとして、特許文献2に示すように、いわゆるドーム型光照射装置が考えられている。このドーム型光照射装置は、図 に示すように、観測対象面をその裏面以外の全方向から囲むように設けられた半凹球面状をなす反射面を有するケーシングと、前記反射面に向かって光を照射する第1光源と、当該ケーシングの上部に設けられた透窓からハーフミラーを介して光を照射する第2光源と、を備え、撮像手段により透窓を介して観測対象面を撮像するように構成されている。このドーム型光照射装置により観測対象面に形成された色彩の変化を原因としたコントラストを打ち消すことができ、傷等のみを容易に検出することができる。 As what solves such a problem, as shown in Patent Document 2, a so-called dome-shaped light irradiation device is considered. As shown in the figure, the dome-shaped light irradiation device includes a casing having a semi-concave spherical reflection surface provided so as to surround the observation target surface from all directions other than the back surface, and toward the reflection surface. A first light source for irradiating light, and a second light source for irradiating light through a half mirror from a transparent window provided in the upper part of the casing, and imaging an observation target surface through the transparent window by an imaging means Is configured to do. The dome-shaped light irradiation device can cancel the contrast caused by the color change formed on the observation target surface, and can easily detect only scratches and the like.
しかしながら、上記のドーム型光照射装置を用いて多結晶ソーラパネル等の多結晶パネルを撮像する場合には、各結晶粒の反射率が異なることから、色彩の変化を原因としたコントラストを打ち消すだけでは、結晶粒の濃淡を消すことができない。つまり、ドーム型光照射装置では、結晶粒における反射率の差により生じるコントラストを打ち消すことができない。 However, when imaging a polycrystalline panel such as a polycrystalline solar panel using the dome-shaped light irradiation device, the reflectance of each crystal grain is different, so the contrast caused by the color change is only canceled. Then, the density of crystal grains cannot be erased. In other words, the dome-type light irradiation device cannot cancel out the contrast caused by the difference in reflectance in the crystal grains.
また、サイズの大きい多結晶ソーラパネルを撮像するためには、観測対象面全面を覆うようにケーシングを大きくする必要がある。また、観測対象面を撮像するためには、CCDカメラの視野(FOV)の関係から、観測対象面が大きくなるに従って、CCDカメラを観測対象面から離す必要があり、そうするとケーシングに設けた透窓によりCCDカメラの視野が狭くなってしまい、小さい領域しか撮像できないという不具合がある。ここで、ケーシングに設けた透窓をCCDカメラの視野を遮らない程度に大きくすることが考えられるが、そうすると、ハーフミラー及び第2光源を大きくする必要があり、観測対象面への均一な光の照射が困難になるという問題がある。
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、照射部位によって反射方向の異なる正反射光を返す観測対象面において反射方向の違いに起因するコントラストを打ち消すとともに、大きいサイズの観測対象面に均一な光を照射して観測対象面の傷等を検出できるようにすることをその主たる所期課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems all at once, canceling out the contrast caused by the difference in the reflection direction on the observation target surface that returns specularly reflected light having a different reflection direction depending on the irradiation site, and is large. The main intended task is to make it possible to detect scratches and the like on the observation target surface by irradiating the observation target surface of a uniform size with uniform light.
すなわち本発明に係る光照射装置は、照射部位によって反射方向の異なる正反射光を返す観測対象面に、その観測方向側の略全方向から略均一な輝度の光を照射する光照射装置であって、前記観測対象面をその観測方向側の略全方向から略囲むように設けられ、前記観測対象面に向かうに従って徐々に拡開する略切頭円錐状をなす拡散面と、前記拡散面と略同心円上に設けられ、前記拡散面に向かって光を照射して、前記拡散面の輝度を略全面において略均一にする第1光源部と、前記拡散面の輝度と同一輝度の光を、前記拡散面の観測対象面とは反対側の上部開口から前記観測対象面に照射する第2光源部とを具備し、前記第1光源部が、前記拡散面に対して同心円上に配された複数列のLED列を有し、前記第2光源部が、前記拡散面の中心軸線に略直交して設けられた複数のLEDと、当該LED及び前記上部開口間に介在して設けられ、前記LEDの光を上部開口を介して観測対象面に導くハーフミラーと、前記LED及び前記ハーフミラーを収容するとともに、前記ハーフミラーを透過した反射光を撮像手段に導く撮像窓を有し、内面が鏡面の収容体と、を備えることを特徴とする。 That is, the light irradiation apparatus according to the present invention is a light irradiation apparatus that irradiates light with substantially uniform luminance from almost all directions on the observation direction side to an observation target surface that returns specular reflection light having different reflection directions depending on the irradiation site. A diffusion surface having a substantially frustoconical shape that is provided so as to substantially surround the observation target surface from substantially all directions on the observation direction side, and gradually expands toward the observation target surface; and A first light source unit that is provided on a substantially concentric circle and irradiates light toward the diffusion surface to make the luminance of the diffusion surface substantially uniform over the entire surface; and light having the same luminance as the luminance of the diffusion surface; A second light source unit that irradiates the observation target surface from an upper opening opposite to the observation target surface of the diffusion surface, and the first light source unit is arranged concentrically with respect to the diffusion surface. It has a plurality of LED rows, and the second light source unit is A plurality of LEDs provided substantially orthogonal to the central axis, a half mirror provided between the LEDs and the upper opening, and guiding the light of the LEDs to the observation target surface through the upper opening; and the LEDs And an imaging window for guiding the reflected light transmitted through the half mirror to an imaging means, and having an inner surface having a mirror surface.
このようなものであれば、第1光源部により観測対象面の略全方向から略囲むように設けた拡散面の輝度を略均一にするとともに、拡散面の観測対象面とは反対側の開口から拡散面の輝度と同一輝度の光を照射するようにしているので、反射方向の違いに起因するコントラストを打ち消すことができる。したがって、照射部位によって反射方向の異なる正反射光を返す観測対象面において傷等のみにより生じるコントラストを明確に抽出できるようになる。また、拡散面が切頭円錐状をなすことから、第2光源部を大型化することなく、大きいサイズの観測対象面に均一輝度の光を容易に照射できる。さらに、拡散面の観測対象面とは反対側の開口において撮像手段により観測対象面を撮像する場合には、撮像手段の視野を制限すること無く、観測対象面全体を撮像することができるようになる。加えて、収容体の内面が鏡面であることから、第2光源部のLEDが大面積になったと同様の効果が得られるため、肥大化及び大幅な構造複雑化を招くことなく、観測対象面から上部開口を見たときの発光部の無い領域を減少させることができ、観測対象面から見た略全天の輝度をより均一にすることができる。 If it is such, while making the brightness | luminance of the diffusion surface provided so that it may surround substantially from substantially all directions of an observation object surface by a 1st light source part substantially uniform, opening of the opposite side to the observation object surface of a diffusion surface may be carried out. Since light having the same luminance as that of the diffusion surface is irradiated, contrast caused by the difference in reflection direction can be canceled out. Therefore, it is possible to clearly extract the contrast caused by only scratches or the like on the observation target surface that returns specularly reflected light having a different reflection direction depending on the irradiated part. Further, since the diffusing surface has a truncated conical shape, it is possible to easily irradiate light with uniform luminance onto a large observation target surface without increasing the size of the second light source unit. Furthermore, when the observation target surface is imaged by the imaging unit at the opening of the diffusion surface opposite to the observation target surface, the entire observation target surface can be captured without limiting the field of view of the imaging unit. Become. In addition, since the inner surface of the container is a mirror surface, the same effect can be obtained when the LED of the second light source section has a large area, so that the surface to be observed can be observed without causing enlargement and significant structural complexity. When the upper opening is viewed from, the area without the light emitting part can be reduced, and the luminance of almost the whole sky viewed from the observation target surface can be made more uniform.
拡散面を簡単に構成して、光照射装置の製造を簡単化するためには、前記拡散面を形成するケーシングを備えてなり、そのケーシングが平板を略コーン状に成形することにより形成されていることが望ましい。 In order to simplify the construction of the diffusing surface and simplify the manufacture of the light irradiating device, it comprises a casing that forms the diffusing surface, and the casing is formed by forming a flat plate into a substantially cone shape. It is desirable.
拡散面の内側に第1光源部を設けることにより照射領域が制限されることを好適に防止するためには、前記ケーシングが、光透過性を有する平板から成形され、前記第1光源部が、前記ケーシングの外側に配置されて、当該ケーシングの外側周面の略全体に光を照射することにより、前記拡散面の輝度を略全面において略均一にすることが望ましい。 In order to suitably prevent the irradiation area from being limited by providing the first light source part inside the diffusion surface, the casing is formed from a light-transmitting flat plate, and the first light source part is It is desirable that the brightness of the diffusing surface be made substantially uniform over substantially the entire surface by irradiating light on substantially the entire outer peripheral surface of the casing, which is disposed outside the casing.
第1光源部を小型化するとともに、ケーシングの外側周面に光を照射し易くするためには、前記拡散面の上部開口側に同心円上に配されていることが望ましい。 In order to reduce the size of the first light source unit and to easily irradiate the outer peripheral surface of the casing with light, it is desirable that the first light source unit be concentrically arranged on the upper opening side of the diffusion surface.
このとき、拡散面の輝度を略同一にするための具体的な実施の態様としては、前記第1光源部が、前記拡散面の上半分に光を照射する上照射部と、前記拡散面の下半分に光を照射する下照射部と、からなり、前記上照射部のLEDが前記拡散面の中心軸線に略直交して配され、前記下照射部のLEDが前記拡散面の中心軸線に沿って配されることが望ましい。 At this time, as a specific embodiment for making the luminance of the diffusion surface substantially the same, the first light source unit includes an upper irradiation unit that irradiates light on the upper half of the diffusion surface, and A lower irradiation unit that irradiates light to the lower half, and the LED of the upper irradiation unit is arranged substantially orthogonal to the central axis of the diffusion surface, and the LED of the lower irradiation unit is aligned with the central axis of the diffusion surface It is desirable to arrange along.
さらに、拡散面に均等に光を照射して、拡散面の輝度を略同一にするための具体的な実施の態様としては、前記第1光源部のLED列が、列毎に独立して調光可能に構成されていることが望ましい。より詳細には、前記第1光源部の各LED列の光軸と前記拡散面の中心軸線とのなす角度がそれぞれ異なることが望ましい。 Further, as a specific embodiment for irradiating light uniformly on the diffusion surface and making the luminance of the diffusion surface substantially the same, the LED columns of the first light source unit are independently adjusted for each column. It is desirable that the light is configured. More specifically, it is desirable that the angles formed by the optical axis of each LED row of the first light source unit and the central axis of the diffusion surface are different.
例えば観測対象面の画像を取得して画像処理により自動的に傷等を検出可能にするためには、前記拡散面の観測対象面とは反対側の開口から前記観測対象面の略全体を撮像する撮像部をさらに備えることが望ましい。 For example, in order to acquire an image of the observation target surface and automatically detect scratches or the like by image processing, the substantially entire observation target surface is imaged from the opening of the diffusion surface opposite to the observation target surface. It is desirable to further include an imaging unit.
前記観測対象面が多結晶パネルの受光面である場合において本発明は一層顕著な効果を奏する。多結晶パネルは、複数の結晶粒から形成されており、各結晶粒の結晶方向が異なり、その反射率が異なって、結晶粒界を境目として濃淡のコントラストが生じてしまい、傷、異物又はマイクロクラック等により生じるコントラストが結晶粒によりコントラストに紛れてしまうことを防止することができる。 In the case where the observation target surface is a light receiving surface of a polycrystalline panel, the present invention has a more remarkable effect. The polycrystalline panel is formed from a plurality of crystal grains, and each crystal grain has a different crystal direction, a different reflectance, and a contrast of light and shade occurs at the boundary of the crystal grain boundary. It is possible to prevent contrast caused by cracks and the like from being lost in contrast by crystal grains.
このように本発明によれば、多結晶パネルの鏡面状をなす観測対象面において、各結晶粒における反射率の差により生じるコントラストを打ち消すとともに、大きいサイズの多結晶パネルに均一な光を照射して観測対象面の傷等を検出できるようにすることができる。 As described above, according to the present invention, the contrast caused by the difference in the reflectance of each crystal grain is canceled on the observation surface forming the mirror surface of the polycrystalline panel, and the large-sized polycrystalline panel is irradiated with uniform light. This makes it possible to detect scratches on the surface to be observed.
次に、本発明に係る光照射装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図1は本実施形態の光照射装置100を示す概略構成図である。 Next, an embodiment of a light irradiation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the light irradiation apparatus 100 of the present embodiment.
<装置構成>
本実施形態に係る光照射装置100は、多結晶ソーラパネル等に代表される多結晶パネルの表面(受光面)等のように照射部位によって反射方向及び反射率の異なる正反射光を返す観測対象面Pに、その観測方向側の略全方向から略均一な輝度の光を照射する多結晶パネル用の光照射装置で、撮像手段500で所定照射領域を撮影し、得られた画像データを、画像処理装置600に取り込んで傷等の有無の自動表面検査を行う表面検査システム等に用いられる。
<Device configuration>
The light irradiation apparatus 100 according to this embodiment is an observation target that returns specularly reflected light having different reflection directions and reflectivities depending on the irradiated part, such as the surface (light receiving surface) of a polycrystalline panel such as a polycrystalline solar panel. A light irradiation device for a polycrystalline panel that irradiates the surface P with light of substantially uniform brightness from substantially all directions on the observation direction side. The imaging unit 500 images a predetermined irradiation region, and the obtained image data is It is used in a surface inspection system or the like that is taken into the image processing apparatus 600 and performs automatic surface inspection for the presence or absence of scratches or the like.
具体的にこのものは、図1に示すように、ケーシング2と、当該ケーシング2に取り付けた第1光源部3及び第2光源部4とを備え、観測手段たる白黒CCDカメラ等の撮像手段500を取付可能に構成している。 Specifically, as shown in FIG. 1, this device includes a casing 2, a first light source unit 3 and a second light source unit 4 attached to the casing 2, and an imaging unit 500 such as a monochrome CCD camera as an observation unit. Can be attached.
以下、各部2〜4について詳述する。 Hereinafter, each part 2-4 is explained in full detail.
ケーシング2は、図1及び図2に示すように、外観視略コーン形状をなすものであり、その頂部に開口2Hが形成されている。そして、その内面に観測対象面Pに向かうに従って徐々に拡開する略切頭円錐状をなす拡散面2aが形成されている。この拡散面2aは、観測対象面Pにその観測方向側の略全方向から囲むように設けられている。また、ケーシング2は、光透過性を有する平板を巻回することにより形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the casing 2 has a substantially cone shape in appearance, and has an opening 2 </ b> H at the top. A diffusion surface 2a having a substantially truncated cone shape that gradually expands toward the observation target surface P is formed on the inner surface thereof. The diffusion surface 2a is provided on the observation target surface P so as to be surrounded from almost all directions on the observation direction side. The casing 2 is formed by winding a light-transmitting flat plate.
第1光源部3は、図1に示すように、拡散面2aと略同心円上に設けられ、拡散面2aに向かって光を照射して、拡散面2aの輝度を略全面において略均一にするものである。具体的な構成は、拡散面2aに対して同心円上に配された複数のLED列を有するリング照明である。 As shown in FIG. 1, the first light source unit 3 is provided substantially concentrically with the diffusion surface 2a, and irradiates light toward the diffusion surface 2a to make the luminance of the diffusion surface 2a substantially uniform over the entire surface. Is. A specific configuration is ring illumination having a plurality of LED arrays arranged concentrically with respect to the diffusion surface 2a.
本実施形態の第1光源部3は、ケーシング2の外側において、拡散面2aの上部開口2H側に同心円上に配置されて、当該ケーシング2の外側周面の略全体に光を照射することにより、拡散面2aの輝度を略全面において略均一にするものであり、拡散面2a(ケーシング2の外側周面)の略上半分に光を照射する上照射部31と、拡散面2a(ケーシング2の外側周面)の略下半分に光を照射する下照射部32とからなる。 The first light source unit 3 of the present embodiment is arranged concentrically outside the casing 2 on the upper opening 2H side of the diffusion surface 2a, and irradiates light on substantially the entire outer peripheral surface of the casing 2. The brightness of the diffusing surface 2a is made substantially uniform over substantially the entire surface, and an upper irradiating portion 31 that irradiates light on substantially the upper half of the diffusing surface 2a (the outer peripheral surface of the casing 2), and the diffusing surface 2a (the casing 2). The lower irradiating section 32 irradiates light to the substantially lower half of the outer peripheral surface of the outer peripheral surface.
上照射部31は、図1及び図3に示すように、LED301が拡散面2aの中心軸線Cに略直交するように複数設けられたリング照明により構成されている。具体的には、LED取付面311aが拡散面2aの中心軸線Cを向く筒状の基板311と、当該基板のLED取付面311aに拡散面2aの中心軸線Cに略直交するように取り付けた複数のLED301とを備えたものである。また、LED301は、LED取付面311aにおいて、拡散面2aの中心軸線Cに対して同心円上に複数列設けられている。この上照射部31は、例えば長尺状の基板にLED301を配設し、その後、当該基板の両端部を接続することにより製作される。なお、図3は電気配線を省略した図であり、図中の破線は、LED列を示すためのものであり、破線上に位置するLEDがLED列を構成する。 As shown in FIGS. 1 and 3, the upper irradiation unit 31 is configured by ring illumination in which a plurality of LEDs 301 are provided so as to be substantially orthogonal to the central axis C of the diffusion surface 2 a. Specifically, a cylindrical substrate 311 in which the LED attachment surface 311a faces the central axis C of the diffusion surface 2a, and a plurality of attachments so that the LED attachment surface 311a of the substrate is substantially orthogonal to the central axis C of the diffusion surface 2a. The LED 301 is provided. The LEDs 301 are provided in a plurality of rows concentrically with respect to the central axis C of the diffusing surface 2a on the LED mounting surface 311a. The upper irradiation unit 31 is manufactured by, for example, disposing the LED 301 on a long substrate and then connecting both ends of the substrate. In addition, FIG. 3 is a figure which abbreviate | omitted electric wiring, and the broken line in a figure is for showing LED row | line | column, and LED located on a broken line comprises LED row | line | column.
また、下照射部32は、図1及び図4に示すように、LED301が拡散面2aの中心軸線Cに沿って複数設けられたリング照明により構成されている。具体的には、LED取付面321aが観測対象面Pを向く円環状の基板321と、当該基板321のLED取付面321aに拡散面2aの中心軸線Cに沿うように取り付けられた複数のLED301とを備えたものである。また、LED301は、LED取付面321aにおいて、拡散面2aの中心軸線Cに対して同心円上に複数列設けられている。なお、図4は電気配線を省略した図であり、図中の破線は、LED列を示すためのものであり、破線上に位置するLEDがLED列を構成する。 Moreover, the lower irradiation part 32 is comprised by the ring illumination by which LED301 was provided with two or more along the central axis C of the diffusion surface 2a, as shown in FIG.1 and FIG.4. Specifically, an annular substrate 321 with the LED attachment surface 321a facing the observation target surface P, and a plurality of LEDs 301 attached to the LED attachment surface 321a of the substrate 321 along the central axis C of the diffusion surface 2a, It is equipped with. The LEDs 301 are provided in a plurality of rows concentrically with respect to the central axis C of the diffusing surface 2a on the LED mounting surface 321a. Note that FIG. 4 is a diagram in which electrical wiring is omitted, and broken lines in the drawing are for indicating LED rows, and LEDs located on the broken lines constitute LED rows.
そして、これら上照射部31及び下照射部32は保持枠33に固定され、当該保持枠33がケーシング2に固定されている。 The upper irradiation unit 31 and the lower irradiation unit 32 are fixed to the holding frame 33, and the holding frame 33 is fixed to the casing 2.
ここで各照明部31、32における各LED列の光軸と、拡散面2aの中心軸線Cとのなす角度が、列毎にそれぞれ異なるようにしている。これにより、各照明部31、32からの照射された光を、ケーシング2の外側周面に均等に照射することができる。 Here, the angle formed by the optical axis of each LED column in each of the illumination units 31 and 32 and the central axis C of the diffusion surface 2a is made different for each column. Thereby, the light irradiated from each illumination part 31 and 32 can be irradiated to the outer peripheral surface of the casing 2 equally.
そしてそれら照明部31、32から射出される光が、ケーシング2を透過して拡散面2aで拡散され、その拡散光が観測対象面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。 And the light inject | emitted from these illumination parts 31 and 32 permeate | transmits the casing 2, is diffused by the diffusion surface 2a, and the diffused light is substantially uniform from each direction except the back side to each site | part of the observation object surface P. It is configured to be irradiated.
さらに、本実施形態の第1光源部3(各照明部)のLED列は、当該列毎に独立して調光可能に構成されている。具体的には、図示しないLED制御手段によって各LED301に供給する電力を各LED列毎に調整することにより、各LED列の光量を調整できるようにしている。 Furthermore, the LED row | line | column of the 1st light source part 3 (each illumination part) of this embodiment is comprised so that light control is possible independently for the said row | line | column. Specifically, the amount of light of each LED row can be adjusted by adjusting the power supplied to each LED 301 by an LED control means (not shown) for each LED row.
第2光源部4は、ケーシング2の頂部に取り付けられるもので、拡散面2aの輝度と同一輝度の光を、拡散面2aの観測対象面Pとは反対側の上部開口2Hから観測対象面Pに照射するものである。具体的な構成は、LED光源41と、ハーフミラー42と、LED301及び前記ハーフミラー42を収容して支持する収容体43と、を備えてなる。 The second light source unit 4 is attached to the top of the casing 2 and emits light having the same luminance as that of the diffusion surface 2a from the upper opening 2H on the opposite side to the observation target surface P of the diffusion surface 2a. Is irradiated. A specific configuration includes an LED light source 41, a half mirror 42, and a housing 43 that houses and supports the LED 301 and the half mirror 42.
LED光源41は、矩形状をなす基板411に複数のLED301を縦横に配設してなるものである。また、LED光源41は、後述する収容体43に支持され、発光方向が拡散面2a(ケーシング2)中心軸線Cを向くように設けられている。つまり、各LED301は、その光軸が拡散面2aの中心軸に略直交して配置され、後述するハーフミラー42に向かって光を照射する。 The LED light source 41 is formed by arranging a plurality of LEDs 301 vertically and horizontally on a rectangular substrate 411. Further, the LED light source 41 is supported by a container 43 to be described later, and is provided so that the light emitting direction faces the central axis C of the diffusion surface 2a (casing 2). That is, each LED 301 is arranged so that its optical axis is substantially orthogonal to the central axis of the diffusion surface 2a, and irradiates light toward the half mirror 42 described later.
ハーフミラー42は、LED光源41及び拡散面2aの上部開口2Hの間に介在して設けられ、LED光源41の光を上部開口2Hを介して観測対象面Pに導くものである。また、ハーフミラー42は、後述する収容体43に支持され、拡散面2aの中心軸線Cに対して斜め45度の角度で設けられている。 The half mirror 42 is provided between the LED light source 41 and the upper opening 2H of the diffusing surface 2a, and guides the light of the LED light source 41 to the observation target surface P through the upper opening 2H. The half mirror 42 is supported by a container 43 described later, and is provided at an angle of 45 degrees with respect to the central axis C of the diffusing surface 2a.
収容体43は、底面が開口する例えば直方体中空形状のもので、ケーシング2の頂部に取り付けてある。そして収容体43は、その側部に前記LED光源41を起立させた状態で支持するとともに、LED光源41の光射出方向に配置した光拡散板44を支持し、さらに前記上部開口2Hの直上に45度の角度に配置したハーフミラー42を支持する。そしてLED光源41から射出された光を前記光拡散板44によって均一なものとし、さらにハーフミラー42で反射させて上部開口2H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。 The accommodating body 43 has, for example, a rectangular parallelepiped hollow shape whose bottom is open, and is attached to the top of the casing 2. The container 43 supports the LED light source 41 in a standing state on the side thereof, supports a light diffusion plate 44 arranged in the light emission direction of the LED light source 41, and further directly above the upper opening 2H. The half mirror 42 disposed at an angle of 45 degrees is supported. The light emitted from the LED light source 41 is made uniform by the light diffusing plate 44, further reflected by the half mirror 42, passed through the upper opening 2H, and irradiated onto the observation target surface P from above. It is.
また、この収容体43には、その頂板に撮像手段500により観測対象面Pを撮影するための撮像窓431を設けている。この撮像窓431は前記上部開口2Hの直上に位置させたもので、ここに取り付けた撮像手段500の撮像面がハーフミラー42及び上部開口2Hを介して前記観測対象面Pを向くように構成している。これにより、撮像手段500は、上部開口2H及びハーフミラー42を通過した反射光を受光する。 Further, the container 43 is provided with an imaging window 431 for photographing the observation target plane P by the imaging means 500 on the top plate. The imaging window 431 is positioned immediately above the upper opening 2H, and is configured such that the imaging surface of the imaging means 500 attached thereto faces the observation target surface P through the half mirror 42 and the upper opening 2H. ing. Thereby, the imaging means 500 receives the reflected light that has passed through the upper opening 2H and the half mirror 42.
さらに、収容体43の内面は鏡面である。つまり、拡散板2aの上部開口2Hを覆う面全体が鏡面となるようにしている。これにより、LED光源41が大面積になったと同様の効果が得られるため、肥大化及び大幅な構造複雑化を招くことなく、観測対象面Pから上部開口2Hを見たときの発光部の無い領域を減少させることができ、観測対象面Pから見た略全天の輝度をより均一にすることができる。 Furthermore, the inner surface of the container 43 is a mirror surface. That is, the entire surface covering the upper opening 2H of the diffusion plate 2a is made to be a mirror surface. Thereby, since the same effect as the LED light source 41 having a large area can be obtained, there is no light emitting portion when the upper opening 2H is viewed from the observation target surface P without causing enlargement and significant structural complexity. The area can be reduced, and the luminance of almost the whole sky as viewed from the observation target surface P can be made more uniform.
しかしてこのようにして、前記拡散面2aで拡散される照射光と上部開口2H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輝度の光が照射されるように構成している。 Thus, the irradiation light diffused on the diffusion surface 2a and the irradiation light entering from the upper opening 2H are uniform in all directions from substantially the whole sky above the horizontal line as viewed from the observation target surface P. It is configured to irradiate light with a high luminance.
<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態に係る光照射装置100によれば、第1光源部3により観測対象面Pの略全方向から略囲むように設けた拡散面2aの輝度を略均一にするとともに、拡散面2aの観測対象面Pとは反対側の開口から拡散面2aの輝度と同一輝度の光を照射するようにしているので、反射方向の違いに起因するコントラストを打ち消すことができる。したがって、照射部位によって反射方向及び反射率の異なる正反射光を返す観測対象面Pにおいて傷等のみにより生じるコントラストを明確に抽出できるようになる。また、拡散面2aが切頭円錐状をなすことから、第2光源部4を大型化することなく、大きいサイズの観測対象面Pに均一輝度の光を容易に照射できる。さらに、拡散面2aの観測対象面Pとは反対側の開口において撮像手段500により観測対象面Pを撮像する場合には、撮像手段500の視野を制限すること無く、観測対象面P全体を撮像することができるようになる。
<Effect of this embodiment>
According to the light irradiation device 100 according to the present embodiment configured as described above, the luminance of the diffusion surface 2a provided so as to be substantially surrounded by the first light source unit 3 from substantially all directions of the observation target surface P is substantially uniform. Since light having the same luminance as the luminance of the diffusing surface 2a is emitted from the opening opposite to the observation target surface P of the diffusing surface 2a, the contrast caused by the difference in the reflection direction can be canceled out. Therefore, it is possible to clearly extract the contrast caused by only scratches or the like on the observation target surface P that returns specularly reflected light having different reflection directions and reflectivities depending on the irradiation site. Further, since the diffusing surface 2a has a truncated conical shape, it is possible to easily irradiate light of uniform brightness onto the observation target surface P having a large size without increasing the size of the second light source unit 4. Further, when the observation target surface P is imaged by the imaging unit 500 at the opening of the diffusion surface 2a opposite to the observation target surface P, the entire observation target surface P is captured without limiting the field of view of the imaging unit 500. Will be able to.
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment. In the following description, the same reference numerals are given to members corresponding to the above-described embodiment.
例えば、前記実施形態の第1光源部3の構成の他に、図5に示すように、ケーシング2の下側開口近傍に内方に突出するように、固定部材(図示しない)を介してケーシング2に取り付けた円環状をなす基板33と、拡散面2aの中心軸線Cに沿って上部開口2Hを向くように基板33に取り付けられた複数のLED301とを備えたものであっても良い。 For example, in addition to the configuration of the first light source unit 3 of the above embodiment, as shown in FIG. 5, the casing is interposed via a fixing member (not shown) so as to protrude inward in the vicinity of the lower opening of the casing 2. And a plurality of LEDs 301 attached to the substrate 33 so as to face the upper opening 2H along the central axis C of the diffusion surface 2a.
また、図6に示すように、上照射部31をケーシング2の外側において拡散面2aの上部開口2H側に同心円上に配置して、当該上照射部31によってケーシング2の外側周面の略上半分に光を照射し、下照射部32をケーシング2の下側開口近傍に内方に突出するように配置して、当該下照射部32によって拡散面2aの略下半分に光を照射するようにしても良い。 Further, as shown in FIG. 6, the upper irradiation part 31 is arranged concentrically on the outer opening 2H side of the diffusion surface 2a on the outer side of the casing 2, and the upper irradiation part 31 is substantially above the outer peripheral surface of the casing 2. Light is irradiated to the half, and the lower irradiation part 32 is disposed so as to protrude inward in the vicinity of the lower opening of the casing 2 so that the lower irradiation part 32 irradiates light to the substantially lower half of the diffusion surface 2a. Anyway.
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。 In addition, some or all of the above-described embodiments and modified embodiments may be combined as appropriate, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
100・・・光照射装置
P ・・・観測対象面
2a ・・・拡散面
3 ・・・第1光源部
2H ・・・上部開口
4 ・・・第2光源部
301・・・LED
42 ・・・ハーフミラー
43 ・・・収容体
431・・・撮像窓
2 ・・・ケーシング
31 ・・・上照射部
32 ・・・下照射部
C ・・・拡散面2aの中心軸線(ケーシング2の中心軸線C)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Light irradiation apparatus P ... Observation object surface 2a ... Diffusion surface 3 ... 1st light source part 2H ... Upper opening 4 ... 2nd light source part 301 ... LED
42 ... half mirror 43 ... container 431 ... imaging window 2 ... casing 31 ... upper irradiation part 32 ... lower irradiation part C ... central axis of diffusing surface 2a (casing 2 Center axis C)
Claims (9)
前記観測対象面をその観測方向側の略全方向から略囲むように設けられ、前記観測対象面に向かうに従って徐々に拡開する略切頭円錐状をなす拡散面と、
前記拡散面と略同心円上に設けられ、前記拡散面に向かって光を照射して、前記拡散面の輝度を略全面において略均一にする第1光源部と、
前記拡散面の輝度と同一輝度の光を、前記拡散面の観測対象面とは反対側の上部開口から前記観測対象面に照射する第2光源部とを具備し、
前記第1光源部が、前記拡散面に対して同心円上に配された複数列のLED列を有するものであるとともに、前記拡散面の上半分に光を照射する上照射部と、前記拡散面の下半分に光を照射する下照射部とからなるものであり、
前記第2光源部が、前記拡散面の中心軸線に略直交して設けられた複数のLEDと、当該LED及び前記上部開口間に介在して設けられ、前記LEDの光を上部開口を介して観測対象面に導くハーフミラーと、前記LED及び前記ハーフミラーを収容するとともに、前記ハーフミラーを透過した反射光を撮像手段に導く撮像窓を有し、内面が鏡面の収容体と、を備える光照射装置。 A light irradiation device that irradiates light with substantially uniform brightness from substantially all directions on the observation direction side to an observation target surface that returns specularly reflected light having different reflection directions depending on the irradiation site,
A diffusion surface having a substantially truncated cone shape that is provided so as to substantially surround the observation target surface from substantially all directions on the observation direction side, and gradually expands toward the observation target surface;
A first light source unit that is provided substantially concentrically with the diffusion surface, irradiates light toward the diffusion surface, and makes the luminance of the diffusion surface substantially uniform over the entire surface;
A second light source unit configured to irradiate the observation target surface with light having the same luminance as the luminance of the diffusion surface from an upper opening opposite to the observation target surface of the diffusion surface;
The first light source unit has a plurality of LED rows arranged concentrically with respect to the diffusion surface, and an upper irradiation unit that irradiates light on the upper half of the diffusion surface; and the diffusion surface It consists of a lower irradiation part that irradiates light to the lower half of the
The second light source unit is provided between a plurality of LEDs provided substantially orthogonal to the central axis of the diffusion surface and between the LEDs and the upper opening, and the light from the LEDs passes through the upper opening. Light that includes a half mirror that leads to an observation target surface, an LED that houses the LED and the half mirror, an imaging window that guides reflected light that has passed through the half mirror, to an imaging unit, and an inner surface that has a mirror surface. Irradiation device.
前記第1光源部が、前記ケーシングの外側に配置されて、当該ケーシングの外側周面の略全体に光を照射することにより、前記拡散面の輝度を略全面において略均一にする請求項2記載の光照射装置。 The casing is formed from a light-transmitting flat plate;
The said 1st light source part is arrange | positioned on the outer side of the said casing, and irradiates light to the substantially whole outer peripheral surface of the said casing, The brightness | luminance of the said diffusion surface is made substantially uniform in the substantially whole surface. Light irradiation device.
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