JP6078826B2 - Line light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、被計測物の三次元形状などの表面形状を検査するために当該被計測物にライン光を照射するライン光照射装置に関するものである。 The present invention relates to a line light irradiation apparatus for irradiating line light to a measurement object in order to inspect a surface shape such as a three-dimensional shape of the measurement object.
従来の三次元形状計測装置は、特許文献1に示すように、レーザ光をシリンドリカルレンズを用いてライン状のスリット光を生成し、当該スリット光を被計測物に照射している。そして、この三次元形状計測装置は、当該スリット光が照射された部分に生じる輝線を前記スリット光の照射方向とは異なる方向から撮像手段で撮像して画像処理を行うことにより、前記被計測物の三次元形状を計測している。 As shown in Patent Document 1, a conventional three-dimensional shape measuring apparatus generates line-shaped slit light from a laser beam using a cylindrical lens, and irradiates the object to be measured with the slit light. Then, the three-dimensional shape measuring apparatus captures the bright line generated in the portion irradiated with the slit light from the direction different from the irradiation direction of the slit light, and performs image processing to perform the image processing. The three-dimensional shape is measured.
しかしながら、レーザ光から生成したスリット光を被計測物に照射すると、当該スリット光が照射された部分に生じる輝線にレーザ光のコヒーレンス性からスペックルパターンが形成されてしまい、この輝線を撮像して得られる画像にはスペックルノイズが含まれてしまう。このため、被計測物の三次元形状の計測精度を向上させるためには、スペックルノイズを除去する専用の画像処理を行う必要があり、処理速度の低下を招いている。 However, when the object to be measured is irradiated with slit light generated from laser light, a speckle pattern is formed on the bright line generated in the portion irradiated with the slit light due to the coherence of the laser light. The obtained image includes speckle noise. For this reason, in order to improve the measurement accuracy of the three-dimensional shape of the object to be measured, it is necessary to perform dedicated image processing for removing speckle noise, resulting in a reduction in processing speed.
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、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させることを可能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, and improves the measurement accuracy by irradiating the object to be measured with line light that does not generate speckle noise and removes speckle noise. Therefore, the main intended task is to make it possible to improve the processing speed of the inspection without the need for image processing.
すなわち本発明に係るライン光照射装置は、被計測物の表面形状を検査するために当該被計測物にライン光を照射するライン光照射装置であって、光源として複数のLEDを備えるとともに、前記複数のLED側から順に配置される第1のスリット部材、光拡散部材及び第2のスリット部材を有し、これら複数のLED、第1のスリット部材、光拡散部材及び第2のスリット部材を収容する筐体を備えており、前記複数のLEDが、LED搭載基板上に直線状に配列されており、前記第1のスリット部材が、前記複数のLEDの配列方向に沿って形成された第1のスリットを有しており、前記光拡散部材が、前記複数のLEDの配列方向に直交する方向に沿って延びる複数の凸レンズ部を有しており、前記第2のスリット部材が、前記複数のLEDの配列方向に沿って形成された第2のスリットを有しており、前記筐体が、概略直方体に形成され、前記第2のスリット部材を通過したライン光を一端から射出するものであることを特徴とする。 That is, the line light irradiation apparatus according to the present invention is a line light irradiation apparatus that irradiates the measurement object with line light in order to inspect the surface shape of the measurement object, and includes a plurality of LEDs as a light source, The first slit member, the light diffusion member, and the second slit member that are sequentially arranged from the plurality of LED sides, and the plurality of LEDs, the first slit member, the light diffusion member, and the second slit member are accommodated. A plurality of LEDs arranged in a straight line on an LED mounting substrate, and the first slit member is formed along the arrangement direction of the plurality of LEDs. The light diffusing member has a plurality of convex lens portions extending in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of LEDs, and the second slit member has the plurality of slits. It has a second slit formed along the arrangement direction of the ED, the casing is formed in a substantially rectangular parallelepiped, and emits line light that has passed through the second slit member from one end. It is characterized by that.
このようなものであれば、LEDから射出されたインコヒーレントな光を用いてライン光を生成していることから、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することができるので、計測精度を向上させることができる。また、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として被計測物の表面形状の検査の処理速度を向上させることができる。さらに、LED搭載基板の光射出側に第1のスリット部材を設けているので、複数のLEDの取り付け精度などによる位置のばらつきに関わらず光拡散部材等との関係でスリット光源とすることができる。その上、第1のスリット部材の光透過側に、複数のLEDの配列方向に直交する方向に沿って延びる複数の凸レンズ部を有する光拡散部材を設けているので、第1のスリットを通過した光における複数のLEDの配列方向における光強度分布を均一化することができる。また、光拡散部材の光透過側に第2のスリット部材を設けているので、光拡散部材として複数のLEDの配列方向に直交する方向に光が広がってしまう(漏れてしまう)安価な光拡散部材を用いたとしても、第2のスリット部材でライン光の線幅を規定しているので、ライン光のエッジを明瞭にすることができる。 If this is the case, since the line light is generated using the incoherent light emitted from the LED, it is possible to irradiate the object to be measured with line light that does not cause speckle noise. Measurement accuracy can be improved. In addition, it is possible to improve the processing speed of the inspection of the surface shape of the object to be measured by eliminating the need for image processing for removing speckle noise. Furthermore, since the first slit member is provided on the light emission side of the LED mounting substrate, it can be used as a slit light source in relation to the light diffusing member or the like regardless of variations in position due to the mounting accuracy of a plurality of LEDs. . In addition, since the light diffusion member having a plurality of convex lens portions extending along the direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs is provided on the light transmission side of the first slit member, the light has passed through the first slit. The light intensity distribution in the arrangement direction of the plurality of LEDs in the light can be made uniform. In addition, since the second slit member is provided on the light transmission side of the light diffusing member, the light diffuses as a light diffusing member in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of LEDs (leaks) and inexpensive light diffusion. Even if a member is used, the line light line width is defined by the second slit member, so that the edge of the line light can be made clear.
ライン光照射装置と被計測物との距離が短い場合には、第2のスリット部材を通過したライン光は平行度が保たれて被計測物に照射されることから計測精度上の問題は生じない。一方で、ライン光照射装置と被計測物との距離が長くなると、第2のスリット部材を通過したライン光は徐々に広がってしまい平行度が劣化してライン光が暗くなってしまう。このため、前記複数のLED側から順に配置される第1のスリット部材、光拡散部材、第2のスリット部材に加えてさらに平行化レンズを有し、前記平行化レンズが、前記第2のスリットを通過した光を平行化するものであることが望ましい。これにより、ライン光照射装置との距離が長い被計測物に対しても平行度が保たれて明るいライン光を照射することができる。また、光拡散部材及び平行化レンズの間に第2のスリット部材が配置される構成となることから、平行化レンズに入射する不必要な光を排除することができる。 When the distance between the line light irradiation device and the object to be measured is short, the line light that has passed through the second slit member is irradiated on the object to be measured while maintaining the parallelism, causing a problem in measurement accuracy. Absent. On the other hand, when the distance between the line light irradiation device and the object to be measured becomes long, the line light that has passed through the second slit member gradually spreads, the parallelism deteriorates, and the line light becomes dark. Therefore, in addition to the first slit member, the light diffusing member, and the second slit member that are sequentially arranged from the plurality of LED sides, it further includes a collimating lens, and the collimating lens includes the second slit. It is desirable that the light passing through the beam is made parallel. Thereby, it is possible to irradiate bright line light while maintaining parallelism even for a measurement object having a long distance from the line light irradiation device. In addition, since the second slit member is disposed between the light diffusing member and the collimating lens, unnecessary light incident on the collimating lens can be eliminated.
なお、光拡散部材を第2のスリット部材及び平行化レンズの間に配置することが考えられるが、この場合には、第2のスリット及び平行化レンズの距離が大きくなってしまい、筐体内面に反射して生じる不必要な光が平行化レンズに入射してしまう恐れがある。また、平行化レンズは端に行くほど収差が大きくなるため第2のスリット部材を平行化レンズに可及的に近づける必要がある。これらのことから、光拡散部材を第2のスリット部材及び平行化レンズの間に設けない構成としている。その他、光拡散部材を平行化レンズの光透過側に設けることも考えられるが、この場合には、平行化レンズにより平行化された光が光拡散部材を通過することで、その平行度が劣化してしまう恐れがある。以上から、前記光拡散部材、前記第2のスリット部材及び前記平行化レンズを光路上流側からこの順に配置することが好ましい。 It is possible to arrange the light diffusing member between the second slit member and the collimating lens, but in this case, the distance between the second slit and the collimating lens becomes large, and the inner surface of the housing There is a possibility that unnecessary light that is reflected by the light enters the collimating lens. Further, since the aberration of the collimating lens increases toward the end, it is necessary to bring the second slit member as close as possible to the collimating lens. Therefore, the light diffusing member is not provided between the second slit member and the collimating lens. In addition, it is conceivable to provide a light diffusing member on the light transmitting side of the collimating lens. In this case, the parallelism of the light collimated by the collimating lens deteriorates by passing through the light diffusing member. There is a risk of doing. From the above, it is preferable that the light diffusion member, the second slit member, and the collimating lens are arranged in this order from the upstream side of the optical path.
LED搭載基板には複数のLEDが間欠的に配置されることから、当該複数のLEDから射出された光における複数のLEDの配列方向の光強度分布は基板に近づくほどバラつきが大きくなる。このようなバラつきが大きい状態で光拡散部材を透過させたとしても光強度分布を均一化させる効果が薄い。このため、前記光拡散部材及び前記第2のスリット部材が前記筐体の一端側に配置される一方、前記LED搭載基板及び前記第1のスリット部材が前記筐体の一端側の対向側に配置されていることが望ましい。これならば、複数のLEDから射出された光における複数のLEDの配列方向の光強度分布のバラつきが小さくなった位置に光拡散部材を配置することになり、複数のLEDの配列方向の光強度分布をより一層均一化することができる。 Since a plurality of LEDs are intermittently arranged on the LED mounting substrate, the light intensity distribution in the arrangement direction of the plurality of LEDs in the light emitted from the plurality of LEDs becomes more uneven as the distance from the substrate is closer. Even if the light diffusing member is transmitted in such a large variation state, the effect of uniforming the light intensity distribution is small. For this reason, the light diffusing member and the second slit member are arranged on one end side of the casing, while the LED mounting substrate and the first slit member are arranged on the opposite side of the one end side of the casing. It is desirable that In this case, the light diffusing member is disposed at a position where the variation in the light intensity distribution in the arrangement direction of the plurality of LEDs in the light emitted from the plurality of LEDs is reduced, and the light intensity in the arrangement direction of the plurality of LEDs is determined. The distribution can be made more uniform.
第1のスリット部材、第2のスリット部材又は光拡散部材を筐体に設けたスライド溝等にスライド固定するものにおいては、スライド溝の遊びによりそれら部材がガタついてしまい、LEDに対する相対位置或いはそれら部材間同士の相対位置が変化してしまう。このような構成のライン光照射装置から射出されるライン光を用いて計測すると、第1のスリット部材、第2のスリット部材又は光拡散部材のガタつきによって計測誤差となってしまう。この問題を解決するためには、前記第1のスリット部材、前記第2のスリット部材又は前記光拡散部材を前記筐体に固定するための固定部材を有し、前記固定部材が、前記筐体の左右内面と上下内面の一方とに接触して固定される概略コの字形状をなすものであり、前記固定部材の前面又は後面に前記第1のスリット部材、前記第2のスリット部材又は前記光拡散部材が固定されることが望ましい。 In the case where the first slit member, the second slit member, or the light diffusing member is slid and fixed in a slide groove or the like provided in the housing, the members are rattled by play of the slide groove, and the relative position to the LED or the The relative position between members changes. When measurement is performed using line light emitted from the line light irradiation apparatus having such a configuration, a measurement error occurs due to the backlash of the first slit member, the second slit member, or the light diffusion member. In order to solve this problem, a fixing member for fixing the first slit member, the second slit member, or the light diffusion member to the casing is provided, and the fixing member is the casing. A substantially U-shape that is fixed in contact with one of the left and right inner surfaces and the upper and lower inner surfaces of the first and second slit members, It is desirable that the light diffusing member is fixed.
第1のスリット部材の第1のスリットを通過した光は、第2のスリット部材に向けて広がりながら進むことになる。このため、第2のスリット部材の第2のスリットを通過する光量が減少してしまう。この問題を解決するためには、前記第1のスリット部材及び前記第2のスリット部材の間に、前記第1のスリット部材を通過した光を前記第2のスリットに向けて集光する集光レンズが設けられていることが望ましい。これならば、前記第1のスリット部材の第1のスリットを通過し拡散する光を集光して前記第2のスリットに向かわせ、前記第1のスリットを通過した光における前記第2のスリットに入射する光の割合を増大させることができる。したがって、前記第2のスリット部材の入射側において損失する光の割合を低減させ、前記第2のスリットを通過する光量が増大するので、より明るいライン光を被計測物に照射することができる。 The light that has passed through the first slit of the first slit member travels while spreading toward the second slit member. For this reason, the amount of light passing through the second slit of the second slit member is reduced. In order to solve this problem, the light that collects the light that has passed through the first slit member between the first slit member and the second slit member toward the second slit. It is desirable that a lens is provided. If this is the case, the light passing through the first slit of the first slit member is condensed and directed toward the second slit, and the second slit in the light that has passed through the first slit. It is possible to increase the proportion of light incident on the. Accordingly, the ratio of light lost on the incident side of the second slit member is reduced and the amount of light passing through the second slit is increased, so that brighter line light can be irradiated onto the object to be measured.
前記複数のLED及び前記第1のスリット部材の間に、前記複数のLEDから射出された光を前記第1のスリットに向けて集光する集光レンズが設けられていることが望ましい。これならば、前記複数のLEDから射出された光を集光して前記第1のスリットに向かわせ、前記複数のLEDから射出された光における前記第1のスリットに入射する光の割合を増大させることができる。したがって、前記第1のスリット部材の入射側において損失する光の割合を低減させ、前記第1のスリットを通過する光量が増大するので、より明るいライン光を被計測物に照射することができる。 It is preferable that a condensing lens for condensing light emitted from the plurality of LEDs toward the first slit is provided between the plurality of LEDs and the first slit member. In this case, the light emitted from the plurality of LEDs is condensed and directed to the first slit, and the ratio of the light incident on the first slit in the light emitted from the plurality of LEDs is increased. Can be made. Therefore, the ratio of light lost on the incident side of the first slit member is reduced and the amount of light passing through the first slit is increased, so that brighter line light can be irradiated onto the object to be measured.
複数のLEDから射出された光を可及的に有効に活用するためには、前記筐体の内面において前記複数のLEDの配列方向に対向する左右内面に反射加工が施されている。これならば、複数のLEDの配列方向に沿って広がる光を有効活用することができる。 In order to utilize the light emitted from the plurality of LEDs as effectively as possible, reflection processing is applied to the left and right inner surfaces of the inner surface of the housing facing the arrangement direction of the plurality of LEDs. If it is this, the light which spreads along the sequence direction of several LED can be used effectively.
複数のLEDから射出された光が筐体の内面により反射して不要な光となることを防止するためには、前記筐体の内面において前記複数のLEDの配列方向と直交する上下内面に無反射加工が施されていることが望ましい。これならば、複数のLEDの配列方向に直交する上下方向に広がる光が不要な光となることを防止することができる。また、前記筐体の内面全体に無反射加工が施されているものであっても良い。 In order to prevent the light emitted from the plurality of LEDs from being reflected by the inner surface of the casing to become unnecessary light, there is no need to dispose on the upper and lower inner surfaces orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs on the inner surface of the casing. It is desirable to have a reflection process. If it is this, the light which spreads in the up-down direction orthogonal to the arrangement direction of several LED can be prevented from becoming unnecessary light. Further, the entire inner surface of the casing may be subjected to antireflection processing.
このように構成した本発明によれば、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させることができる。 According to the present invention configured as described above, the measurement accuracy is improved by irradiating the object to be measured with line light that does not cause speckle noise, and the image processing for removing speckle noise is not required and the inspection is performed. The processing speed can be improved.
100・・・ライン光照射装置
2 ・・・LED配列基板
21 ・・・LED
P ・・・複数のLED21の配列方向
Q ・・・配列方向に直交する方向
3 ・・・第1のスリット部材
3S ・・・第1のスリット
4 ・・・光拡散部材(レンチキュラーレンズ)
41 ・・・凸レンズ部
5 ・・・第2のスリット部材
5S ・・・第2のスリット
6 ・・・平行化レンズ
7 ・・・筐体
8 ・・・ヒートシンク
91 ・・・固定部材
92 ・・・固定部材
93 ・・・固定部材100 ... Line
P ... Arrangement direction Q of the plurality of
41 ...
以下に本発明に係るライン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。 Hereinafter, an embodiment of a line light irradiation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るライン光照射装置100は、被計測物にスリット光(以下、ライン光L)を照射して当該ライン光Lが照射された部分に生じる輝線を前記ライン光の照射方向とは異なる方向から撮像手段で撮像して画像処理を行うことにより、前記被計測物の表面形状を計測する表面形状計測装置に用いられるものである。なお、表面形状としては、被計測物の全体又は一部の三次元形状の他、被計測物の表面上に存在する傷、異物又は凹部等を含む概念である。
The line
具体的にこのものは、図1〜図3に示すように、複数のLED21と、当該複数のLEDが直線状に配列されたLED配列基板2と、第1のスリット3Sを有する第1のスリット部材3と、光拡散部材4と、第2のスリット5Sを有する第2のスリット部材5と、この第2のスリット5Sを通過した光を平行化する平行化レンズ6と、LED配列基板2、第1のスリット部材3、光拡散部材4、第2のスリット部材5及び平行化レンズ6を収容し、平行化レンズ6を透過したライン光Lを一端(前面)から射出する筐体7とを備えている。
Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, this includes a plurality of
LED配列基板2は、平面視において概略矩形状をなすものであり、プリント配線基板であるLED搭載基板の表面に、複数のLED21を、光軸を一定方向に揃えて略直線状に1列に機械実装したものである。LED21は、連続して200mA以上の電流を流すことが可能ないわゆるパワーLEDと称されるもので、この実施形態では表面実装型のものである。かかるLED21は、例えば、LED素子が所定の間隔で略直線1列に並ぶように配置される。
The
このLED配列基板2は、筐体7の一端側の対向側である他端側(後面側)に配置されており、LED配列基板2の裏面には、複数の放熱フィンFを有するヒートシンク8が設けられている。複数の放熱フィンFは、複数のLED21の配列方向Pに沿って形成されている。
The
第1のスリット部材3は、LED配列基板2の光射出側に設けられており、図4に示すように、平面視において概略矩形状をなすものであり、複数のLED21の配列方向Pに沿って形成された第1のスリット3Sを有する。この第1のスリット3Sは、図5に示すように、LED配列基板2に配列された複数のLED21の光軸Cが第1のスリット3Sのスリット幅W1の中心を通るように設けられている。第1のスリット3Sの前記複数のLEDの配列方向Pに沿った長手方向寸法は、複数のLED21が配列された幅(左右両端のLED21間の距離)よりも長い。また、第1のスリット3Sのスリット幅は、例えば0.2mmである。
The
また、第1のスリット3Sを形成する開口端部は、図5に示すように、光入射側が傾斜面となるように切り欠かれている。つまり、第1のスリット3Sのスリット幅は、光入射側(入口側)が広く、光通過側(出口側)に行くに従ってして徐々に狭くなり、出口部分が平面により形成されており、第1のスリット3Sを通過した光の幅を規定する。これにより光の回折及びロスを軽減できるので、第1のスリット3Sを通過した光を精度の良い一定幅(例えば0.2mm)とすることができる。
Further, the opening end portion forming the
この第1のスリット部材3は、図4及び図6に示すように、筐体7の下内面、左右内面に接触して固定される固定部材91の前面又は後面に固定される。この固定部材91は、正面視において概略コの字形状をなすものである。本実施形態では、第1のスリット部材3は、固定部材91の後面(つまりLED配列基板2側)に第1のスリット部材3の四隅がそれぞれねじ固定される。また、固定部材91は筐体7の左右側壁及び/又は下壁にねじ固定される。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
光拡散部材4は、第1のスリット部材3の光通過側に設けられており、図7に示すように、平面視において概略矩形状をなすものであり、第1のスリット3Sを通過した光における複数のLED21の配列方向Pに沿った光強度分布を均一するレンチキュラーレンズである。この光拡散部材4は、複数のLED21の配列方向P(第1のスリット3Sの長手方向)に直交する上下方向Qに沿って延びる複数の凸レンズ部41を複数のLED21の配列方向Pに並べて構成されるシート状のものである。凸レンズ部41は光射出面41aが半円状であり(図7の部分拡大断面図参照)、各凸レンズ部41は光拡散部材4の上下に亘って形成されており、シリンドリカルレンズとしての機能を発揮する。なお、この光拡散部材4の平面視形状は、前記第1のスリット部材3の平面視形状と同一形状である。
The
この光拡散部材4は、図7に示すように、筐体7の下内面、左右内面に接触して固定される固定部材92の前面又は後面に固定される。この固定部材92は、正面視において概略コの字形状をなすものである。本実施形態では、光拡散部材4は、固定部材92の前面(つまりLED配列基板2とは反対側)に光拡散部材4の四隅がそれぞれねじ固定される。これにより、光拡散部材4をLED配列基板2から可及的に離すように構成している。なお、固定部材92は、前記固定部材91と略同一形状である。また、固定部材92は筐体7の左右側壁及び/又は下壁にねじ固定される。
As shown in FIG. 7, the
第2のスリット部材5は、光拡散部材4の光透過側に設けられており、図8に示すように、平面視において概略矩形状をなすものであり、複数のLED21の配列方向Pに沿って形成された第2のスリット5Sを有する。この第2のスリット5Sは、前記LED配列基板2に配列された複数のLED21の光軸Cが第2のスリット5Sのスリット幅W2の中心を通るように構成されている。第2のスリット5Sの前記複数のLED21の配列方向Pに沿った長手方向寸法は、前記第1のスリット3Sと同様に、複数のLED21が配列された幅(左右両端のLED21間の距離)よりも長い。また、第2のスリット5Sのスリット幅は、ライン光Lの短手方向寸法を規定するものであり、例えば2mmである。第2のスリット5Sを形成する開口端部も、図5に示すように、前記第1のスリッ3Sと同様に、光入射側が傾斜面となるように切り欠かれている。なお、第2のスリット部材5の平面視形状は、前記第1のスリット部材3の平面視形状と略同一形状である。また、固定部材93は筐体7の左右側壁及び/又は下壁にねじ固定される。
The
この第2のスリット部材5は、図8に示すように、筐体7の下内面、左右内面に接触して固定される固定部材93の前面又は後面に固定される。この固定部材93は、正面視において概略コの字形状をなすものである。本実施形態では、第2のスリット部材5は、固定部材93の後面(つまりLED配列基板2側)に第2のスリット部材5の四隅がそれぞれねじ固定される。これにより、第2のスリット部材5を平行化レンズ6に可及的に近づけるように構成している。なお、固定部材93は、前記固定部材92と同様に、前記固定部材91と略同一形状である。
As shown in FIG. 8, the
平行化レンズ6は、図1に示すように、第2のスリット部材5の光通過側に設けられており、複数のLED21の配列方向Pに等断面形状をなすシリンドリカル凸レンズ61及び複数のLED21の配列方向Pに等断面形状をなすシリンドリカル凹レンズ62からなる。この平行化レンズ6は、第2のスリット5Sを通過した光を、複数のLED21の配列方向Pに直交する上下方向Qに亘って平行化する。つまり、平行化レンズ6から射出される光は帯状の光となる。なお、平行化レンズ6は、レンズ固定部材を介して筐体7にねじ固定される。
As shown in FIG. 1, the
筐体7は、図3に示すように、正面視において横長の概略直方体形状をなすものであり、具体的には、第1のスリット部材3、光拡散部材4及び第2のスリット部材5の平面視形状と略相似形の横断面形状を有するものである。この筐体7において、その一端側(前面側)に光拡散部材4、第2のスリット部材5及び平行化レンズ6がこの順に隣接して近接配置され、一端側の対向側である他端側(後面側)にLED配列基板2及び第1のスリット部材3が隣接して近接配置される。ここで、LED配列基板2及び第1のスリット部材3が近接配置することにより、LED配列基板2上でのLEDの位置のばらつきによりライン光が歪むことを防止している。第2のスリット部材5及び平行化レンズ6を近接配置することにより、平行化レンズ6に入射する光を好適に制限するとともに、筐体内面に反射して生じる不必要な光が平行化レンズ6に入射してしまうことを防止している。平行化レンズ6は端に行くほど収差が大きくなるため第2のスリット部材5を平行化レンズ6に可及的に近づける構成としている。また、筐体7の一端(前面)には、透明なカバーガラス(カバー部材)10が設けられており、筐体7内に粉塵が侵入することを防止している。このカバーガラス10がライン光Lを射出する光射出面となる。
As shown in FIG. 3, the
このように構成した本実施形態に係るライン光照射装置100によれば、LED21から射出されたインコヒーレントな光を用いてライン光Lを生成していることから、スペックルノイズが生じないライン光Lを被計測物に照射することができるので、計測精度を向上させることができる。また、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として被計測物の表面形状の検査の処理速度を向上させることができる。さらに、LED配列基板2の光射出側に第1のスリット部材3を設けているので、光拡散部材4等との関係でスリット光源とすることができる。その上、第1のスリット部材3の光透過側に光拡散部材4を設けているので、第1のスリット3Sを通過した光における複数のLED21の配列方向Pにおける光強度分布を均一化することができる。加えて、光拡散部材4及び平行化レンズ6の間に第2のスリット部材5を設けているので、平行化レンズ6に入射する不要な光を排除することができる。
According to the line
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、筐体7の内面において複数のLED21の配列方向Pに対向する左右内面に反射加工が施し、複数のLED21の配列方向Pと直交する上下内面に無反射加工を施しても良い。これならば、不要な光を可及的に低減しつつも、複数のLEDから射出される光を可及的に用いることができる。また、筐体7の内面全体に無反射加工を施しても良い。The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, reflection processing may be performed on the left and right inner surfaces facing the arrangement direction P of the plurality of
光拡散部材4としては、レンチキュラーレンズの他に、図9に示すように、複数のLED21の配列方向Pに直交する上下方向Qに沿って延びる複数の凸レンズ部41を有するレンズ拡散板を用いても良い。このレンズ拡散板は、第1のスリット3Sを通過した光における複数のLED21の配列方向Pに拡散して配列方向Pに沿った光強度分布を均一するものである。複数の凸レンズ41は、図9に示すように、千鳥模様状に配置したものに限られず、その他、例えば格子模様状(マトリックス状)又はランダムに配置したものであっても良い。
As the
また、光拡散部材4の凸レンズ部41としては、光射出面41aの形状が半円状であるものに限られず、図10(A)に示すように、隣接する凸レンズ部41の光射出面と連続した波形状をなすものであっても良いし、図10(B)に示すように、三角形状等の山形をなすものであっても良い。
Further, the
さらに、複数のLEDとしては、同一波長域のものを用いる他、図11に示すように、赤色(R)LED、緑色(G)LED及び青色(B)LED等の波長域の異なるLEDを交互に直線状に配列し、点灯させるLEDを被計測物の種類等に応じて切り替え可能に構成しても良い。例えば、図11に示すように、赤色(R)LED、緑色(G)LED及び青色(B)LEDを交互に配列した場合に、赤色(R)LEDを点灯させる場合と、緑色(G)LEDを点灯させる場合と、青色(B)LEDを点灯させる場合とを被計測物の種類等に応じて切り替えるように構成しても良い。従来のレーザ光源を用いた場合には、RGB毎にスリットを用意する必要があり装置が大型化してしまう問題があったが、これならば、共通のスリット(第1のスリット)を用いることができるので、装置を小型化することが可能となる。 Furthermore, as a plurality of LEDs, LEDs having the same wavelength range are used, and LEDs having different wavelength ranges such as red (R) LED, green (G) LED, and blue (B) LED are alternately used as shown in FIG. The LEDs that are linearly arranged and turned on may be configured to be switchable according to the type of the object to be measured. For example, as shown in FIG. 11, when a red (R) LED, a green (G) LED, and a blue (B) LED are alternately arranged, the red (R) LED is turned on, and the green (G) LED You may comprise so that it may switch according to the kind etc. of a to-be-measured object, etc. when turning on and blue (B) LED are turned on. When a conventional laser light source is used, it is necessary to prepare a slit for each RGB, and there is a problem that the apparatus becomes large. In this case, a common slit (first slit) may be used. As a result, the apparatus can be miniaturized.
加えて、ライン光照射装置100が、図12に示すように、第1のスリット部材3及び第2のスリット部材5の間に集光レンズ11を有する構成でも良い。
この集光レンズ11は、第1のスリット3Sに沿って設けられており、シリンドリカルレンズである。この集光レンズ11により、第1のスリット3Sを通過し、上下方向Qに広がる光を第2のスリット5Sに向かうように上下方向Qに集光して、第1のスリット3Sを通過した光における第2のスリット5Sに入射する光の割合を増大させる。これにより、第1のスリット部材3及び第2のスリット部材5の間で生じる光の損失を低減して、第2のスリット5Sに入射する光を増大させることができ、より明るいライン光Lを被計測物に照射することができる。
また、ライン光Lの光量低下を防止するとともに、ライン光Lのエッジを明瞭にするためには、集光レンズ11を第1のスリット部材3にできるだけ近づけて配置していることが好ましい。例えば、集光レンズ11を第1のスリット部材3から0〜5mm程度の位置に配置することが考えられる。In addition, as shown in FIG. 12, the line
The condensing
In order to prevent the light amount of the line light L from decreasing and to make the edge of the line light L clear, it is preferable that the
さらに加えて、ライン光照射装置100が、図13に示すように、複数のLED21及び第1のスリット部材3の間に集光レンズ12を有する構成でも良い。
この集光レンズ12は、複数のLED21に沿ってそれらを覆うように設けられたシリンドリカルレンズである。この集光レンズ12は、複数のLED21を収容する凹部を備えたシリコーン製のものとすることが考えられる。この集光レンズ12により、複数のLED21から射出されて上下方向Qに広がる光を第1のスリット3Sに向かうように上下方向Qに集光して、複数のLED21から射出された光における第1のスリット3Sに入射する光の割合を増大させるものである。これにより、複数のLED21及び第1のスリット部材3の間で生じる光の損失を低減して、第1のスリット3Sに入射する光を増大させることができ、より明るいライン光Lを被計測物に照射することができる。
また、ライン光Lの光量低下を防止するためには、集光レンズ11を複数のLED21にできるだけ近づけて配置していることが好ましい。なお、複数のLED21を砲弾型のLED21にするなど、複数のLED21自体が指向性を高めるレンズ構造を有するものでも良い。In addition, as shown in FIG. 13, the line
This condensing
In order to prevent a decrease in the amount of line light L, it is preferable that the
また、ライン光照射装置100が、前述した集光レンズ11及び集光レンズ12の両方を有する構成でも良い。これならば、第1のスリット部材3の入射側において生じる光の損失、及び、第2のスリット部材5の入射側において生じる光の損失の両方を低減することができるので、より明るいライン光Lを被計測物に照射することができる。
Further, the line
その他、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のは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
このように本発明のライン光照射装置によれば、スペックルノイズが生じないライン光を被計測物に照射することにより計測精度を向上させるとともに、スペックルノイズを除去するための画像処理を不要として検査の処理速度を向上させることができる。 As described above, according to the line light irradiation device of the present invention, the measurement accuracy is improved by irradiating the measurement object with line light that does not generate speckle noise, and image processing for removing speckle noise is unnecessary. As a result, the inspection processing speed can be improved.
Claims (9)
光源として複数のLEDを備えるとともに、
前記複数のLED側から順に配置される第1のスリット部材、光拡散部材及び第2のスリット部材を有し、これら複数のLED、第1のスリット部材、光拡散部材及び第2のスリット部材を収容する筐体を備えており、
前記複数のLEDが、LED搭載基板上に直線状に配列されており、
前記第1のスリット部材が、前記複数のLEDの配列方向に沿って形成された第1のスリットを有しており、
前記光拡散部材が、前記複数のLEDの配列方向に直交する方向に沿って延びる複数の凸レンズ部を有し、前記第1のスリットを通過した光を前記配列方向に拡散するものであって、
前記第2のスリット部材が、前記複数のLEDの配列方向に沿って形成された第2のスリットを有しており、
前記筐体が、概略直方体に形成され、前記第2のスリット部材を通過したライン光を一端から射出するものであり、
前記第1のスリットのスリット幅が、前記第2のスリットのスリット幅よりも狭いライン光照射装置。 A line light irradiation device for irradiating the measurement object with line light in order to inspect the surface shape of the measurement object,
With a plurality of LEDs as a light source,
It has the 1st slit member, light diffusing member, and 2nd slit member arrange | positioned in order from the said some LED side, These these LED, 1st slit member, light diffusing member, and 2nd slit member are included. Has a housing to house,
The plurality of LEDs are linearly arranged on the LED mounting substrate,
The first slit member has a first slit formed along the arrangement direction of the plurality of LEDs,
The light diffusing member has a plurality of convex lens portions extending along a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs, and diffuses light that has passed through the first slit in the arrangement direction,
The second slit member has a second slit formed along an arrangement direction of the plurality of LEDs;
The housing is formed in substantially rectangular parallelepiped state, and are not to emit the linear light that has passed through the second slit member from one end,
The line light irradiation device , wherein the slit width of the first slit is narrower than the slit width of the second slit .
前記平行化レンズが、前記第2のスリットを通過した光を平行化するものである請求項1記載のライン光照射装置。 In addition to the first slit member, the light diffusing member, and the second slit member, which are sequentially arranged from the plurality of LED sides, further includes a collimating lens,
The line light irradiation device according to claim 1, wherein the collimating lens collimates light that has passed through the second slit.
前記固定部材が、前記筐体の左右内面と上下内面の一方とに接触して固定される概略コの字形状をなすものであり、
前記固定部材の前面又は後面に前記第1のスリット部材、前記第2のスリット部材又は前記光拡散部材が固定される請求項1記載のライン光照射装置。 A fixing member for fixing the first slit member, the second slit member or the light diffusion member to the housing;
The fixing member has a substantially U-shape that is fixed in contact with one of the left and right inner surfaces and the upper and lower inner surfaces of the housing,
The line light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the first slit member, the second slit member, or the light diffusion member is fixed to a front surface or a rear surface of the fixing member.
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