JP7546205B2 - Light source device and inspection device - Google Patents
Light source device and inspection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7546205B2 JP7546205B2 JP2020179072A JP2020179072A JP7546205B2 JP 7546205 B2 JP7546205 B2 JP 7546205B2 JP 2020179072 A JP2020179072 A JP 2020179072A JP 2020179072 A JP2020179072 A JP 2020179072A JP 7546205 B2 JP7546205 B2 JP 7546205B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- source device
- phosphor
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
本発明は、光源装置及び検査装置に関する。 The present invention relates to a light source device and an inspection device.
従来、対象物の外観検査を行う場合に、対象物に向けて光を照射する照明装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, lighting devices that irradiate light toward an object when performing visual inspection of the object are known (see, for example, Patent Document 1).
検査用途の光源装置としては、光が照射される検査対象物の品質を劣化させないことが求められている。また、できるだけ多くの種類の検査対象物の検査が可能なように、高い汎用性が求められている。 Light source devices for inspection purposes are required not to degrade the quality of the objects being inspected onto which the light is irradiated. They are also required to be highly versatile so that they can be used to inspect as many different types of objects as possible.
そこで、本発明は、検査対象物の品質の劣化を抑制することができ、汎用性が高い光源装置及び検査装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a light source device and inspection device that can suppress deterioration of the quality of the object being inspected and is highly versatile.
本発明の一態様に係る光源装置は、検査に用いられる光源装置であって、第1の光を発する光源と、前記第1の光の一部を吸収し、前記第1の光とは波長が異なる第2の光を発する複数の波長変換体を含む光学部材と、を備え、前記光学部材は、前記第1の光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記第1の光の他の一部と前記第2の光とを含む出射光を出射する出射面と、を有し、前記出射光は、450nm以上800nm未満の波長帯域に亘ってピーク強度の5%以上の強度を有し、前記出射面は、前記第2の光の発光面である。 A light source device according to one aspect of the present invention is a light source device used for inspection, and includes a light source that emits a first light, and an optical member that includes a plurality of wavelength converters that absorb a portion of the first light and emit a second light having a different wavelength from the first light, the optical member having an entrance surface on which the first light is incident, and an exit surface that emits an exit light that includes the second light and another portion of the first light that is incident from the entrance surface, the exit light having an intensity of 5% or more of the peak intensity over a wavelength band of 450 nm or more and less than 800 nm, and the exit surface being an emission surface for the second light.
本発明の一態様に係る検査装置は、検査対象物に向けて前記出射光を出射する、上記一態様に係る光源装置と、前記検査対象物からの前記出射光の反射光を受光し、受光した前記反射光の強度に応じた電気信号を出力する受光装置と、を備える。 An inspection device according to one aspect of the present invention includes a light source device according to the above aspect that emits the emitted light toward an object to be inspected, and a light receiving device that receives reflected light of the emitted light from the object to be inspected and outputs an electrical signal according to the intensity of the received reflected light.
本発明によれば、検査対象物の品質の劣化を抑制することができ、汎用性が高い光源装置及び検査装置を提供することができる。 The present invention can provide a light source device and inspection device that can suppress deterioration of the quality of the object being inspected and are highly versatile.
以下では、本発明の実施の形態に係る光源装置及び発光装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 The light source device and the light emitting device according to the embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection of the components, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, components that are not described in the independent claims will be described as optional components.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 In addition, each figure is a schematic diagram and is not necessarily an exact illustration. Therefore, for example, the scales of each figure do not necessarily match. In addition, in each figure, substantially the same configuration is given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted or simplified.
また、本明細書において、垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、円形又は長方形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。 In addition, in this specification, terms indicating the relationship between elements, such as vertical, terms indicating the shape of elements, such as circular or rectangular, and numerical ranges are not expressions that express only a strict meaning, but are expressions that include a substantially equivalent range, for example, a difference of about a few percent.
また、本明細書において、「ピーク波長」とは、所定の波長帯域内において発光強度が最大になるときの波長である。また、ピーク波長における強度を「ピーク強度」と記載する。ピーク強度は、全波長帯域における最大の強度でなくてもよい。つまり、所定の波長帯域内のピーク強度よりも強度が高いピークが、当該所定の波長帯域以外の帯域に存在していてもよい。 In addition, in this specification, the "peak wavelength" refers to the wavelength at which the emission intensity is maximum within a specified wavelength band. The intensity at the peak wavelength is referred to as the "peak intensity." The peak intensity does not have to be the maximum intensity in the entire wavelength band. In other words, a peak with an intensity higher than the peak intensity within a specified wavelength band may exist in a band other than the specified wavelength band.
また、本明細書において、「第1」、「第2」などの序数詞は、特に断りの無い限り、構成要素の数または順序を意味するものではなく、同種の構成要素の混同を避け、区別する目的で用いられている。 In addition, in this specification, ordinal numbers such as "first" and "second" do not refer to the number or order of components, unless otherwise specified, but are used for the purpose of avoiding confusion and distinguishing between components of the same type.
(実施の形態)
[構成]
まず、実施の形態に係る光源装置の構成について、図1を用いて説明する。
(Embodiment)
[composition]
First, the configuration of a light source device according to the embodiment will be described with reference to FIG.
図1は、本実施の形態に係る光源装置1の斜視図である。光源装置1は、検査に用いられる光源装置である。検査は、例えば、検査対象物の外観不良の検査、又は、検査対象物に混入する異物の検査などである。検査対象物は、食品、薬剤又は工業製品などである。
Figure 1 is a perspective view of a
図1に示されるように、光源装置1は、基台10と、光源20と、光学部材30と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
基台10は、光源20を支持する部材である。基台10は、例えば、金属などの放熱性が高い材料を用いて形成された平板状の部材であるが、基台10の形状及び材料などは特に限定されない。
The
光源20は、第1の光L1(図2を参照)を発する。光源20は、LED(Light Emitting Diode)素子である。本実施の形態では、第1の光L1は、430nm以上495nm以下の波長帯域にピーク波長を有する青色光である。例えば、光源20は、ピーク波長が459nmの青色LED素子である。第1の光L1のエネルギーは、1W以上であるが、これに限らない。第1の光L1のエネルギーは、10W以上であってもよく、20W以上であってもよい。また、第1の光L1のエネルギーは、0.2W以上であってもよく、0.5W以上であってもよい。一例として、第1の光L1のエネルギーは24.7Wであり、放射照度は、6.25W/cm2である。
The
光学部材30は、複数の波長変換体を含む部材である。複数の波長変換体は、第1の光L1の一部を吸収し、第1の光L1とは波長が異なる第2の光L2(図2を参照)を発する。複数の波長変換体は、例えば、粒子状物質である。光学部材30は、複数の波長変換体が凝集した集合体(例えば、セラミック焼結体)である。
The
あるいは、光学部材30は、板状の樹脂基材(図示せず)を有し、当該樹脂基材内に複数の波長変換体が混合されて分散していてもよい。また、光学部材30は、透明の板材を有し、当該板材の表面に塗布された透明樹脂内に複数の波長変換体が混合されて分散していてもよい。
Alternatively, the
図2は、本実施の形態に係る光源装置1の光学部材30の断面図である。図2に示されるように、光学部材30は、第1の光L1が入射する入射面30aと、出射光Lを出射する出射面30bと、を有する。出射面30bは、第2の光L2の発光面である。本実施の形態では、出射面30bにおける出射光Lの強度分布(具体的には、輝度分布)は、任意の方向に沿って一定又は滑らかに変化している。なお、「滑らかに変化」とは、輝度の変化が連続的であることを意味し、一方向に沿った輝度の変化の割合が一定値又は所定の範囲内であることを意味する。
Figure 2 is a cross-sectional view of the
光学部材30は、入射面30a及び出射面30bが互いに背向する板材である。図1に示されるように、光学部材30は、出射面30bが円形の平板であるが、これに限らない。出射面30bの形状は、正方形又は長方形であってもよく、六角形又は八角形などの多角形であってもよい。
The
光学部材30の厚みTは、例えば1mm以下である。また、光学部材30の出射面30bの最大長さWは、例えば5mm以上30mm以下である。なお、最大長さWは、円形である出射面30bの直径である。本実施の形態では、光学部材30の厚みTに対する出射面30bの最大長さWの比(W/T)は、20以上である。なお、W/Tは、10以上であってもよい。また、W/Tは、100以上であってもよい。
The thickness T of the
出射光Lは、第1の光L1の一部と第2の光L2とを含んでいる。出射光Lのエネルギーは、1W以上であるが、これに限らない。出射光Lのエネルギーは、10W以上であってもよく、20W以上であってもよい。一例として、出射光Lのエネルギーは11.4Wであり、放射照度は、2.75W/cm2である。 The emitted light L includes a part of the first light L1 and the second light L2. The energy of the emitted light L is 1 W or more, but is not limited to this. The energy of the emitted light L may be 10 W or more, or may be 20 W or more. As an example, the energy of the emitted light L is 11.4 W, and the irradiance is 2.75 W/ cm2 .
図3は、本実施の形態に係る光源装置1の出射光Lのスペクトルを示す図である。図4は、本実施の形態に係る光源装置1の光学部材30に含まれる複数の蛍光体の蛍光スペクトルを示す図である。図3及び図4において、横軸は波長を表し、縦軸は発光強度の相対値を表している。
Figure 3 is a diagram showing the spectrum of the emitted light L of the
図3に示されるように、出射光Lは、450nm以上800nm未満の波長帯域に亘ってピーク強度の所定割合以上の強度を有する。所定割合は、例えば5%であるが、3%であってもよく、10%であってもよく、20%であってもよい。つまり、出射光Lは、450nm以上800nm未満の波長帯域全体で、一定以上の強度を有するブロードな光である。出射光Lは、430nm以下の波長帯域、及び、900nm以上の波長帯域において、ピーク強度の所定割合未満の強度を有する。ここでの所定割合も、例えば5%であるが、3%であってもよく、10%であってもよく、20%であってもよい。 As shown in FIG. 3, the emitted light L has an intensity equal to or greater than a predetermined percentage of the peak intensity over the wavelength band of 450 nm or more and less than 800 nm. The predetermined percentage is, for example, 5%, but may be 3%, 10%, or 20%. In other words, the emitted light L is broad light that has an intensity equal to or greater than a certain level over the entire wavelength band of 450 nm or more and less than 800 nm. The emitted light L has an intensity less than a predetermined percentage of the peak intensity in the wavelength band of 430 nm or less and the wavelength band of 900 nm or more. The predetermined percentage here is, for example, 5%, but may be 3%, 10%, or 20%.
出射光Lは、約460nm、約540nm及び約730nmの各々にピークを有する。約460nmに存在する第1のピークは、光源20から発せられた第1の光L1に基づくピークである。約540nmに存在する第2のピーク及び約730nmに存在する第3のピークはそれぞれ、複数の波長変換体が発する第2の光L2に基づくピークである。
The emitted light L has peaks at approximately 460 nm, approximately 540 nm, and approximately 730 nm. The first peak at approximately 460 nm is a peak based on the first light L1 emitted from the
本実施の形態では、図2に示されるように、複数の波長変換体は、互いに発光波長が異なる3種類以上の蛍光体を含む。図2に示されるように、複数の波長変換体は、蛍光体31~33を含む。第1の光L1は、蛍光体31~33の各々に対する励起光として機能する。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the multiple wavelength converters include three or more types of phosphors having different emission wavelengths. As shown in FIG. 2, the multiple wavelength converters include
蛍光体31は、第1の光L1の一部を吸収し、第1の光L1とは波長が異なる第2の光L21を発する。第2の光L21のピーク波長は、第1の光L1のピーク波長よりも長波長である。具体的には、図4に示されるように、第2の光L21は、505nm以上525nm未満の波長帯域にピーク波長を有する緑色光である。第2の光L21は、500nm以上600nm以下の波長帯域に亘って、ピーク強度の所定割合以上の強度を有する。所定割合は、例えば5%であるが、3%であってもよく、10%であってもよく、20%であってもよい。つまり、第2の光L21は、第1の光L1よりも半値幅が大きくブロードな光である。例えば、蛍光体31は、励起波長が455nmでピーク波長が512nmのLu3Al5O12:Ce3+蛍光体(LuAG:Ce3+)である。なお、蛍光体31は、LuAG:Ce3+と同等の蛍光スペクトルを有する蛍光体であればよく、LuAG:Ce3+の代わりに、又は、LuAG:Ce3+に加えて他の緑色蛍光体が用いられてもよい。他の緑色蛍光体としては、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、及び、Ca(Sc,Lu)2O4:Ce3+などを利用することができる。
The
なお、第2の光L21は、600nm以上660nm未満の波長帯域にピーク波長を有する赤色光であってもよい。第2の光L21が赤色光である場合、第2の光L21は、580nm以上700nm以下の波長帯域に亘って、ピーク強度の所定割合以上の強度を有する。所定割合は、例えば5%であるが、3%であってもよく、10%であってもよく、20%であってもよい。つまり、第2の光L21は、第1の光L1よりも半値幅が大きくブロードな光である。第2の光L21が赤色光である場合、例えば、蛍光体31は、励起波長が455nmでピーク波長が625nmの(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+蛍光体(SCASN:Eu2+)である。なお、蛍光体31は、SCASN:Eu2+と同等の蛍光スペクトルを有する蛍光体であればよく、SCASN:Eu2+の代わりに、又は、SCASN:Eu2+に加えて他の赤色蛍光体が用いられてもよい。
The second light L21 may be red light having a peak wavelength in a wavelength band of 600 nm or more and less than 660 nm. When the second light L21 is red light, the second light L21 has an intensity equal to or greater than a predetermined ratio of the peak intensity over a wavelength band of 580 nm or more and 700 nm or less. The predetermined ratio is, for example, 5%, but may be 3%, 10%, or 20%. That is, the second light L21 is a light having a larger half-width and a broader intensity than the first light L1. When the second light L21 is red light, for example, the
蛍光体32は、第1の光L1の他の一部を吸収し、第1の光L1とは波長が異なる第2の光L22を発する。第2の光L22のピーク波長は、第1の光L1及び第2の光L21の各々のピーク波長よりも長波長である。具体的には、図4に示されるように、第2の光L22は、525nm以上600nm以下の波長帯域にピーク波長を有する黄色光である。第2の光L22は、500nm以上600nm以下の波長帯域に亘って、ピーク強度の所定割合以上の強度を有する。所定割合は、例えば5%であるが、3%であってもよく、10%であってもよく、20%であってもよい。つまり、第2の光L22は、第1の光L1よりも半値幅が大きくブロードな光である。例えば、蛍光体32は、励起波長が455nmでピーク波長が545nmのY3Al5O12:Ce3+蛍光体(YAG:Ce3+)である。なお、蛍光体32は、YAG:Ce3+と同等の蛍光スペクトルを有する蛍光体であればよく、YAG:Ce3+の代わりに、又は、YAG:Ce3+に加えて他の黄色蛍光体が用いられてもよい。
The
蛍光体33は、第1の光L1の他の一部を吸収し、第1の光L1とは波長が異なる第2の光L23を発する。第2の光L23のピーク波長は、第1の光L1、第2の光L21及び第2の光L22の各々のピーク波長よりも長波長である。具体的には、図4に示されるように、第2の光L23は、700nm以上の波長帯域にピーク波長を有する近赤外光である。第2の光L23は、700nm以上800nm以下の波長帯域に亘って、ピーク強度の所定割合以上の強度を有する。所定割合は、例えば5%であるが、3%であってもよく、10%であってもよく、20%であってもよい。つまり、第2の光L23は、第1の光L1よりも半値幅が大きくブロードな光である。例えば、蛍光体33は、励起波長が455nmでピーク波長が765nmの(Gd0.8La0.2)3(Ga0.47Sc0.50Cr0.03)2Ga5O12蛍光体(GGG)である。なお、蛍光体33は、GGGと同等の蛍光スペクトルを有する蛍光体であればよく、GGGの代わりに、又は、GGGに加えて他の近赤外蛍光体が用いられてもよい。
The
なお、光学部材30が含む蛍光体の種類は、1種類のみであってもよく、2種類であってもよく、4種類以上であってもよい。各蛍光体の混合比は、特に限定されず、出射光Lが450nm以上800nm未満の波長帯域におけるブロードな光であればよい。光学部材30は、1種類以上の可視光蛍光体を含み、近赤外蛍光体を含まなくてもよい。
The
[実施例]
続いて、上述した光源装置1の光学部材30の具体的な実施例について説明する。
[Example]
Next, a specific example of the
実施例で使用する光学部材30には、蛍光体33の一例として近赤外光の波長帯域に蛍光ピークを有する蛍光体(近赤外蛍光体)を使用し、蛍光体31及び32の一例として、可視光の波長帯域に蛍光ピークを有する蛍光体(可視光蛍光体)を使用した。近赤外蛍光体は自作し、可視光蛍光体は外部から入手した。可視光蛍光体の化学組成、及び、入手先は、以下に示す通りである。
For the
Lu3Al5O12:Ce3+、根本特殊化学株式会社
CaAlSiN3:Eu2+、三菱ケミカル株式会社
Lu3Al5O12 : Ce3 + , Nemoto Specialty Chemicals Co., Ltd. CaAlSiN3 : Eu2 + , Mitsubishi Chemical Corporation
まず、固相反応を利用する調製手法によって、実施例で使用する近赤外蛍光体を合成した。実施例で使用する近赤外蛍光体は、(Gd0.95La0.05)3(Ga0.97Cr0.03)2Ga3O12の組成式で表される酸化物蛍光体である。また、実施例で使用する近赤外蛍光体は、Cr3+賦活蛍光体である。なお、実施例で使用する近赤外蛍光体は、以下の化合物粉末を原料として使用した。 First, the near-infrared phosphor used in the examples was synthesized by a preparation method using a solid-state reaction. The near-infrared phosphor used in the examples is an oxide phosphor represented by the composition formula ( Gd0.95La0.05 ) 3 ( Ga0.97Cr0.03 ) 2Ga3O12 . The near-infrared phosphor used in the examples is a Cr3 + activated phosphor. The near-infrared phosphor used in the examples uses the following compound powder as a raw material.
酸化ガドリニウム(Gd2O3):純度3N、和光純薬工業株式会社
酸化ランタン(La2O3):純度3N、和光純薬工業株式会社
酸化ガリウム(Ga2O3):純度4N、和光純薬工業株式会社
酸化クロム(Cr2O3):純度3N、株式会社高純度化学研究所
Gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ): Purity 3N, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Lanthanum oxide (La 2 O 3 ): Purity 3N, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Gallium oxide (Ga 2 O 3 ): Purity 4N, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Chromium oxide (Cr 2 O 3 ): Purity 3N, Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.
化学量論的組成の化合物(Gd0.95La0.05)3(Ga0.97Cr0.03)2Ga3O12となるように、上記原料を秤量した。次に、秤量した原料を、乳鉢と乳棒とを用いて手混合した。このようにして、混合原料を得た。 The raw materials were weighed out to obtain a compound with a stoichiometric composition ( Gd0.95La0.05 ) 3 ( Ga0.97Cr0.03 ) 2Ga3O12 . The weighed raw materials were then mixed by hand using a mortar and pestle . In this manner, a mixed raw material was obtained.
混合原料を、アルミナ製のるつぼに投入し、電気炉を用いて焼成した。焼成温度は、1600℃とした。また、焼成雰囲気は、大気中とした。 The mixed raw materials were placed in an alumina crucible and sintered in an electric furnace. The sintering temperature was 1600°C. The sintering atmosphere was air.
焼成後の焼成物を、乳鉢と乳棒とを用いて軽く手解砕した。このようにして、実施例で使用する近赤外蛍光体を得た。なお、実施例で使用する近赤外蛍光体は、粒子状の蛍光体である。 The fired product was lightly crushed by hand using a mortar and pestle. In this way, the near-infrared phosphor used in the examples was obtained. Note that the near-infrared phosphor used in the examples is a particulate phosphor.
上記手順で得た近赤外蛍光体を、シリコーン樹脂に分散させた。近赤外蛍光体のシリコーン樹脂に対する体積比率は、30%とした。その後、近赤外蛍光体をシリコーン樹脂に分散させたペーストを、ディスペンサを用いて、光源20の一例である青色LED素子の上に塗布した。その後、乾燥機を用いて、150℃の温度で熱処理し、上記ペーストを硬化させた。このようにして、近赤外蛍光体を塗布したLED素子を得た。
The near-infrared phosphor obtained by the above procedure was dispersed in silicone resin. The volume ratio of the near-infrared phosphor to the silicone resin was 30%. Then, the paste in which the near-infrared phosphor was dispersed in the silicone resin was applied onto a blue LED element, which is an example of a
次に、実施例で使用する可視光蛍光体を、シリコーン樹脂に分散させた。具体的には、Lu3Al5O12:Ce3+蛍光体、及び、CaAlSiN3:Eu2+蛍光体を、シリコーン樹脂に分散させた。Lu3Al5O12:Ce3+蛍光体、及び、CaAlSiN3:Eu2+蛍光体のシリコーン樹脂に対する体積比率はそれぞれ、4%、及び、6%とした。その後、可視光蛍光体をシリコーン樹脂に分散させたペーストを、ディスペンサを用いて、LED素子の上に塗布された近赤外蛍光体の上に重ねて塗布した。その後、乾燥機を用いて、150℃の温度で熱処理し、上記ペーストを硬化させた。このようにして、青色LED素子、近赤外蛍光体層、及び、可視光蛍光体層から成る光源装置1を得た。
Next, the visible light phosphor used in the embodiment was dispersed in silicone resin. Specifically, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ phosphor and CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor were dispersed in silicone resin. The volume ratios of Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ phosphor and CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor to silicone resin were 4% and 6%, respectively. Then, the paste in which the visible light phosphor was dispersed in the silicone resin was applied on the near-infrared phosphor applied on the LED element using a dispenser. Then, the paste was heat-treated at a temperature of 150°C using a dryer to harden the paste. In this way, a
なお、近赤外蛍光体層、及び、可視光蛍光体層の厚みはそれぞれ、240μm、及び、60μmであった。すなわち、近赤外蛍光体層、及び、可視光蛍光体層から成る光学部材30の厚みTは、300μmであった。
The thicknesses of the near-infrared phosphor layer and the visible light phosphor layer were 240 μm and 60 μm, respectively. In other words, the thickness T of the
また、近赤外蛍光体層、及び、可視光蛍光体層から成る光学部材30は、厚み方向に対して垂直となる出射光Lの出射面30bを有し、出射面30bの平面視形状は長方形形状であった。そして、出射面30bの最大長さWは、7000μmであった。すなわち、光学部材30の厚みTに対する出射面30bの最大長さWの比(W/T)は、約23であった。
The
次に、光源装置1が放つ出射光Lのスペクトルを、積分球とマルチチャンネル分光測光装置とを用いて評価した。図3に、実施例に係る光源装置1が放つ出力光のスペクトルを示す。図3に示すように、実施例に係る光源装置1が放つ出射光Lは、450nm以上800nm未満の波長帯域において、最大蛍光強度に対する最低蛍光強度の比が、0.05以上であった。すなわち、実施例に係る光源装置1が放つ出射光Lは、450nm以上800nm未満の波長帯域全体に亘って光成分を有していた。
Next, the spectrum of the output light L emitted by the
実施例に係る光源装置1の出射面30bにおける出射光Lの強度分布を、図5A及び図5Bを用いて説明する。図5A及び図5Bはそれぞれ、参考例1及び2に係る光源装置の出射面の輝度分布を示す図である。図5A及び図5Bでは、網掛けの濃さと輝度とを対応付けて表しており、濃い領域程、輝度が高いことを表している。
The intensity distribution of the emitted light L on the
参考例1に係る光源装置は、実施例と同様の手順で作製した、青色LED素子、及び、近赤外蛍光体層から成る光源装置である。つまり、参考例1に係る光源装置は、実施例に係る光源装置1から可視光蛍光体層を除いた構成を有する。参考例2に係る光源装置は、青色LED素子、及び、可視光蛍光体層から成る光源装置である。つまり、参考例2に係る光源装置は、実施例に係る光源装置1から近赤外蛍光体層を除いた構成を有する。
The light source device according to Reference Example 1 is a light source device made by the same procedure as in the Examples, and is composed of a blue LED element and a near-infrared phosphor layer. In other words, the light source device according to Reference Example 1 has a configuration in which the visible light phosphor layer is removed from the
図5Aに示されるように、参考例1に係る光源装置の出射面における出射光の輝度は、全ての領域で、14.95cd/cm2以上であった。すなわち、参考例1に係る光源装置の出射面では、全ての領域で光強度を有しており、参考例1に係る光源装置の出射面における出射光の強度分布(輝度分布)は、連続的であった。つまり、参考例1に係る光源装置の出射面における強度分布は、任意の方向に沿って一定又は滑らかに変化していた。 As shown in Fig. 5A, the luminance of the emitted light on the emission surface of the light source device according to Reference Example 1 was 14.95 cd/ cm2 or more in all regions. That is, the emission surface of the light source device according to Reference Example 1 had light intensity in all regions, and the intensity distribution (luminance distribution) of the emitted light on the emission surface of the light source device according to Reference Example 1 was continuous. That is, the intensity distribution on the emission surface of the light source device according to Reference Example 1 changed constantly or smoothly along any direction.
図5Bに示されるように、参考例2に係る光源装置の出射面における出射光の輝度は、全ての領域で、306.4cd/cm2以上であった。すなわち、参考例2に係る光源装置の出射面では、全ての領域で光強度を有しており、参考例2に係る光源装置の出射面における出射光の強度分布(輝度分布)は、連続的であった。つまり、参考例2に係る光源装置の出射面における強度分布は、任意の方向に沿って一定又は滑らかに変化していた。 As shown in Fig. 5B, the luminance of the emitted light on the emission surface of the light source device according to Reference Example 2 was 306.4 cd/ cm2 or more in all regions. That is, the emission surface of the light source device according to Reference Example 2 had light intensity in all regions, and the intensity distribution (luminance distribution) of the emitted light on the emission surface of the light source device according to Reference Example 2 was continuous. That is, the intensity distribution on the emission surface of the light source device according to Reference Example 2 changed constantly or smoothly along any direction.
以上の結果から、実施例に係る光源装置1のように、青色LED素子、近赤外蛍光体層、及び、可視光蛍光体層から成る場合においても、出射面30bにおける出射光の強度分布が、連続的であることは自明である。つまり、光源装置1の出射面30bの強度分布は、任意の方向に沿って一定又は滑らかに変化している。
From the above results, it is self-evident that the intensity distribution of the emitted light on the
[検査装置]
続いて、本実施の形態に係る光源装置1を利用した検査について説明する。
[Inspection equipment]
Next, an inspection using the
図6は、本実施の形態に係る光源装置1を備える検査装置100の構成と検査対象物101を示す図である。検査対象物101は、例えば、黒色の紙であるが、海苔又はひじきなどの食品であってもよい。検査対象物101には、異物102が混入している。異物102、例えば、毛髪などである。肉眼では、異物102を見つけ出すことが困難である。本実施の形態に係る検査装置100は、検査として、検査対象物101内の異物102の有無を判定する。
Figure 6 is a diagram showing the configuration of an
図6に示されるように、検査装置100は、光源装置1と、受光装置110と、信号処理回路120と、を備える。
As shown in FIG. 6, the
光源装置1は、検査対象物101に向けて出射光Lを出射する。
The
受光装置110は、検査対象物101からの出射光Lの反射光Lrを受光し、受光した反射光Lrの強度に応じた電気信号を出力する。受光装置110は、例えば、ハイパースペクトルカメラである。受光装置110は、反射光Lrの分光スペクトルを画素毎に得ることができる。
The
信号処理回路120は、受光装置110から出力される電気信号を処理することで、検査対象物101の異物102を検出する。例えば、信号処理回路120は、画素毎に特定の波長成分の強度を抽出することにより、図7に示される特定波長の画像を得ることができる。
The
図7は、本実施の形態に係る検査装置100によって得られた特定波長の画像121を示す図である。画像121は、異物102が強調されている。これは、異物102と検査対象物101との光の反射特性の差異に基づくものである。例えば、特定波長では、異物102の反射率が検査対象物101の反射率より高い。このため、特定波長の画像121では、異物102と検査対象物101とが、各々別の色で表示される。これにより、異物102を検出することができる。
Figure 7 is a diagram showing an image 121 at a specific wavelength obtained by the
なお、受光装置110は、ハイパースペクトルカメラでなくてもよく、例えば、特定の波長成分を通過させるフィルタと、フィルタを通過した光を受光するイメージセンサと、を含んでもよい。受光装置110は、通過帯域が互いに異なる複数のフィルタを備えてもよい。複数のフィルタは、検査対象物101又は異物102の反射特性に応じて、切り替え可能であってもよい。
The
[効果など]
以上のように、本実施の形態に係る光源装置1は、検査に用いられる光源装置であって、第1の光L1を発する光源20と、第1の光L1の一部を吸収し、第1の光L1とは波長が異なる第2の光L2を発する複数の波長変換体を含む光学部材30と、を備える。光学部材30は、第1の光L1が入射する入射面30aと、入射面30aから入射した第1の光L1の他の一部と第2の光L2とを含む出射光を出射する出射面30bと、を有する。出射光Lは、450nm以上800nm未満の波長帯域に亘ってピーク強度の5%以上の強度を有する。出射面30bは、第2の光L2の発光面である。
[Effects, etc.]
As described above, the
これにより、ブロードな出射光Lを利用することにより、特定波長の反射光を抽出することが可能になる。このため、特定の検査対象物及び/又は特定の異物の検査だけでなく、様々な検査対象物に対して様々な異物の検査を行うことができる。つまり、汎用性の高い光源装置1を実現することができる。
As a result, by utilizing the broad emitted light L, it becomes possible to extract reflected light of a specific wavelength. This makes it possible to inspect not only specific inspection objects and/or specific foreign bodies, but also various inspection objects for various foreign bodies. In other words, a highly versatile
また、例えば、ブロードな光を照射する光源としては、ハロゲンランプなどが知られている。しかしながら、ハロゲンランプを用いた場合、ハロゲンランプが発生する熱によって検査対象物の品質が低下する。これに対して、本実施の形態に係る光源装置1によれば、出射光Lとして、光源20からの第1の光L1と光学部材30に含まれる波長変換体からの第2の光L2を利用することにより、検査対象物の品質の劣化を抑制することができる。
For example, halogen lamps and the like are known as light sources that emit broad light. However, when a halogen lamp is used, the heat generated by the halogen lamp reduces the quality of the object to be inspected. In contrast, the
このように、検査対象物の品質の劣化を抑制することができ、汎用性が高い光源装置1を実現することができる。
In this way, deterioration of the quality of the object being inspected can be suppressed, and a highly versatile
また、例えば、出射面30bにおける出射光Lの強度分布は、任意の方向に沿って一定又は滑らかに変化している。
Furthermore, for example, the intensity distribution of the emitted light L at the
これにより、出射光Lの強度むらを抑制することができるので、検査対象物による反射光を受光することにより生成される画像のむらも抑制することができる。これにより、精度が高い検査を支援することができる。 This makes it possible to suppress unevenness in the intensity of the emitted light L, and therefore to suppress unevenness in the image generated by receiving the light reflected by the object being inspected. This makes it possible to support highly accurate inspections.
また、例えば、光学部材30は、入射面30a及び出射面30bが互いに背向する板材である。光学部材30の厚みTに対する出射面30bの最大長さWの比は、20以上である。
For example, the
これにより、広範囲に出射光Lを出射する低背な光源装置1を実現することができる。
This makes it possible to realize a low-profile
また、例えば、出射光Lのエネルギーは、1W以上である。 Also, for example, the energy of the emitted light L is 1 W or more.
これにより、検査に十分な強さの出射光Lを検査対象物に照射することができる。また、光源装置1と検査対象物との距離を空けることができるので、光源装置1で生じる熱が検査対象物に伝わるのを抑制することができる。よって、検査対象物の品質の劣化を抑制することができる。
This allows the object to be irradiated with emitted light L of sufficient intensity for inspection. In addition, since the
また、例えば、複数の波長変換体は、700nm以上の波長帯域にピーク波長を有する蛍光体を含む。 For example, the multiple wavelength converters include phosphors having a peak wavelength in a wavelength band of 700 nm or more.
これにより、出射光Lに強い近赤外光を含ませることができる。よって、肉眼では難しい検査を行うことができる。また、蛍光体は半永久的に利用可能であり、光源装置1の寿命を長くすることができる。このため、光源装置1のメンテナンス頻度を低減することができる。
This allows the emitted light L to contain strong near-infrared light. This makes it possible to perform inspections that are difficult to perform with the naked eye. Furthermore, the phosphor can be used semi-permanently, which extends the life of the
また、例えば、複数の波長変換体は、互いに発光波長が異なる3種類以上の蛍光体を含む。 For example, the multiple wavelength converters may include three or more types of phosphors that have different emission wavelengths.
これにより、蛍光体の種類及び量などによって出射光Lの分光スペクトルを適切に調整することができる。このため、光源装置1は、検査対象物の種類などに応じて、適切なスペクトルを有する出射光Lを出射することができる。
This allows the spectrum of the emitted light L to be appropriately adjusted depending on the type and amount of phosphor. Therefore, the
また、例えば、光源20としてLED素子を利用することにより、レーザ素子を用いる場合に比べて、光源装置1の低コスト化も実現することができる。
In addition, for example, by using an LED element as the
また、本実施の形態に係る検査装置100は、検査対象物に向けて出射光Lを出射する光源装置1と、検査対象物からの出射光Lの反射光Lrを受光し、受光した反射光Lrの強度に応じた電気信号を出力する受光装置110と、を備える。
The
これにより、検査装置100は、光源装置1がブロードな出射光Lを照射するので、検査対象物と異物との組み合わせに応じて適切な波長を選択することで、様々な種類の検査対象物における様々な異物の検査を行うことができる。したがって、汎用性の高い検査装置100を実現することができる。
As a result, the
(その他)
以上、本発明に係る光源装置及び検査装置について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
(others)
Although the light source device and the inspection device according to the present invention have been described based on the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
例えば、出射面における出射光の強度分布は、連続的でなくてもよい。出射面における出射光の強度分布は、一方向に沿って離散的に強度が変化していてもよい。 For example, the intensity distribution of the emitted light at the exit surface does not have to be continuous. The intensity distribution of the emitted light at the exit surface may vary discretely along one direction.
また、例えば、光学部材の形状は、平板でなくてもよく、湾曲した板材であってもよい。光学部材は、ロッド状又はブロック状であってもよい。また、例えば、光学部材は、光源の発光面に直接接触して設けられていてもよく、光源とは離間して配置されていてもよい。 For example, the shape of the optical member does not have to be a flat plate, but may be a curved plate. The optical member may be rod-shaped or block-shaped. For example, the optical member may be provided in direct contact with the light-emitting surface of the light source, or may be disposed at a distance from the light source.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, the present invention also includes forms obtained by applying various modifications to each embodiment that a person skilled in the art may conceive, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope of the spirit of the present invention.
1 光源装置
20 光源
30 光学部材
30b 出射面
31、32、33 蛍光体
100 検査装置
101 検査対象物
102 異物
110 受光装置
120 信号処理回路
L 出射光
L1 第1の光
L2、L21、L22、L23 第2の光
Lr 反射光
Claims (7)
430nm以上495nm以下の波長帯域にピーク波長を有する第1の光を発する光源と、
互いに発光波長が異なる複数種類の波長変換体を含む光学部材と、を備え、
前記複数種類の波長変換体は、
前記第1の光の一部を吸収し、前記第1の光とは波長が異なる近赤外光を発する近赤外蛍光体と、
前記第1の光の一部を吸収し、前記第1の光とは波長が異なる可視光を発する可視光蛍光体と、を含み、
前記近赤外蛍光体は、Cr 3+ 賦活蛍光体であり、
前記光学部材は、
前記第1の光が入射する入射面と、
前記入射面から入射した前記第1の光の他の一部と前記近赤外光と前記可視光とを含む出射光を出射する出射面と、
前記近赤外蛍光体のみを含む近赤外蛍光体層と、
前記可視光蛍光体を含む可視光蛍光体層と、を有し、
前記出射光は、450nm以上800nm未満の波長帯域に亘ってピーク強度の5%以上の強度を有し、
前記近赤外蛍光体層及び前記可視光蛍光体層は、前記光源側からこの順で重ねて配置されており、
前記出射面は、前記可視光の発光面である、
光源装置。 A light source device used for inspection,
a light source that emits a first light having a peak wavelength in a wavelength band of 430 nm or more and 495 nm or less ;
an optical member including a plurality of types of wavelength converters each having a different emission wavelength ;
The plurality of types of wavelength converters are
a near-infrared phosphor that absorbs a portion of the first light and emits near-infrared light having a wavelength different from that of the first light;
a visible light phosphor that absorbs a portion of the first light and emits visible light having a wavelength different from that of the first light,
The near infrared phosphor is a Cr3+ activated phosphor ,
The optical member is
an incidence surface on which the first light is incident;
an exit surface that emits exit light including another portion of the first light incident from the entrance surface , the near-infrared light, and the visible light;
a near-infrared phosphor layer containing only the near-infrared phosphor;
a visible light phosphor layer containing the visible light phosphor;
the emitted light has an intensity of 5% or more of a peak intensity over a wavelength band of 450 nm or more and less than 800 nm;
the near-infrared phosphor layer and the visible light phosphor layer are disposed in this order from the light source side,
The exit surface is an emitting surface of the visible light.
Light source device.
請求項1に記載の光源装置。 The intensity distribution of the emitted light on the emission surface is constant or changes smoothly along an arbitrary direction.
The light source device according to claim 1 .
前記光学部材の厚みに対する前記出射面の最大長さの比は、20以上である、
請求項1又は2に記載の光源装置。 the optical member is a plate material in which the incident surface and the exit surface are back-to-back with each other,
The ratio of the maximum length of the exit surface to the thickness of the optical member is 20 or more.
3. A light source device according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか1項に記載の光源装置。 The energy of the emitted light is 1 W or more.
The light source device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4のいずれか1項に記載の光源装置。 The near-infrared phosphor has a peak wavelength in a wavelength band of 700 nm or more.
The light source device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか1項に記載の光源装置。 The plurality of types of wavelength converters include three or more types of phosphors having different emission wavelengths.
The light source device according to any one of claims 1 to 5.
前記検査対象物からの前記出射光の反射光を受光し、受光した前記反射光の強度に応じた電気信号を出力する受光装置と、を備える、
検査装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 6, which emits the emitted light toward an object to be inspected;
a light receiving device that receives reflected light of the emitted light from the inspection object and outputs an electrical signal according to the intensity of the received reflected light.
Inspection equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020179072A JP7546205B2 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Light source device and inspection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020179072A JP7546205B2 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Light source device and inspection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022070056A JP2022070056A (en) | 2022-05-12 |
| JP7546205B2 true JP7546205B2 (en) | 2024-09-06 |
Family
ID=81534386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020179072A Active JP7546205B2 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Light source device and inspection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7546205B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011215077A (en) | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Asute Co Ltd | Ultraviolet flaw-detection light |
| JP2016142525A (en) | 2015-01-29 | 2016-08-08 | 京セラ株式会社 | Light source for painted surface inspection, and luminaire for painted surface inspection |
| JP2020087974A (en) | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 株式会社日立ハイテク | Broadband light source device and biochemical analyzer |
-
2020
- 2020-10-26 JP JP2020179072A patent/JP7546205B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011215077A (en) | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Asute Co Ltd | Ultraviolet flaw-detection light |
| JP2016142525A (en) | 2015-01-29 | 2016-08-08 | 京セラ株式会社 | Light source for painted surface inspection, and luminaire for painted surface inspection |
| JP2020087974A (en) | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 株式会社日立ハイテク | Broadband light source device and biochemical analyzer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022070056A (en) | 2022-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10020292B2 (en) | Optoelectronic semiconductor component and flashlight | |
| US10727378B2 (en) | Optical wavelength conversion member and light-emitting device | |
| US9869450B2 (en) | Lighting systems having a truncated parabolic- or hyperbolic-conical light reflector, or a total internal reflection lens; and having another light reflector | |
| US10533713B2 (en) | Light emitting device | |
| CN108697533B (en) | Light source for article for preventing myopia and method of using light source for article for preventing myopia | |
| EP2835036B1 (en) | A light emitting assembly, a lamp and a luminaire | |
| JP2015518276A (en) | Full spectrum light emitting device | |
| US10508801B2 (en) | Wavelength conversion member and light-emitting device | |
| Waetzig et al. | Influence of sample thickness and concentration of Ce dopant on the optical properties of YAG: Ce ceramic phosphors for white LEDs | |
| CN111213075B (en) | Wavelength conversion member and light emitting device | |
| EP4300606A1 (en) | Light emitting device and electronic apparatus using same | |
| KR20180083380A (en) | Wavelength converting member and light emitting device | |
| US20240304764A1 (en) | Light-emitting device and electronic apparatus using same | |
| KR20150071024A (en) | Phosphor, light emitting device and lighting apparatus | |
| JP7546205B2 (en) | Light source device and inspection device | |
| WO2022176596A1 (en) | Inspection device and inspection method | |
| US11560513B2 (en) | Optical wavelength conversion member and light-emitting device | |
| JP6499237B2 (en) | Light wavelength conversion member and light emitting device | |
| JP2025088371A (en) | Wavelength conversion member and light emitting device | |
| Zhao et al. | Characterization of Spatial Light Behavior in High-Brightness PiGF-Enabled Laser Lighting | |
| US10240726B2 (en) | Luminaire and method of manufacturing luminaire | |
| KR20150087604A (en) | Ceramic phosphor plate and light lamp apparatus including the same | |
| JP2013157166A (en) | Light source device and lighting system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230720 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240207 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240401 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240723 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240809 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7546205 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |