説明

光量モニタとそれを用いた光源装置

【課題】 導光ロッドの固体差をなくし、内部欠陥やキズに依存する漏光量を測定することなく、導光ロッドから出力され、光が光ファイバに入射される光量を正確に測定することができることを技術的課題とする。
【解決手段】 光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタとそれを用いた光源装置に関する。
光源4から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を均一化して光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッド7と、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバー2とを有し、同導光ロッドと光ファイバは対向面に間隔を有して配置してある。そして光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサ15が受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してある。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源から被照射物に照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタとそれを用いて光量制御を行う光源装置に関し、特にCCDカメラ等を使用した画像処理検査装置等のように検査対象物に照射される光量を一定に維持する必要のある検査装置の光源に用いて好適なものである。
【背景技術】
【0002】
例えばフラットパネルディスプレイ製造工程では、従来より検査対象物となるガラス板や塗料塗布面に光を照射し、これをCCDカメラ等で観察して傷や塗装不良等の欠陥を検知する画像処理検査装置が使用されている。
【0003】
その際、光源装置に要求される条件として、検査対象物(被照射物)への光量は少なくとも検査時間中は変化しないこと、また使用するカメラの受光感度性能レベルに応じて必要な光量の光を照射できることなどが挙げられる。
【0004】
画像処理検査用の光源装置の光源としては、ハロゲンランプ、LED等の固体光素子、水銀ランプおよびメタルハライドランプ等放電灯が使用されており、中でも水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯は、立ち上り時間が遅いものの高光量が得られることから、この種の光源として最適である。
しかしながらこれらの放電灯は1000〜2000時間点灯させると検査対象物への照射光量が次第に減衰していくために、使用するにあたっては、画像の明るさが変わらないようにその都度光量調整することが必要となる。
【0005】
ここで、照射光量が減衰する原因としては、ランプ自体の発光量の変化の他、ランプの電極の変化に伴い放電箇所が変化したり、発光点が反射鏡の第一焦点から外れてしまうなど、ランプの光量分布パターンの変化が考えられる。
【0006】
そこで本出願人は、ランプ光量変化に起因する照射光量変化があっても、光量分布パターンの変化に起因する照射光量変化があっても、これを正確に検出して、照射光量を一定に維持できる光源装置を提案した。
【特許文献1】特開2005−233927号公報
【0007】
これによれば、光源から出射されて反射鏡で集光された光が導光ロッドに入射されると、導光ロッド内に形成された無数の内部欠陥や、周面についた細かなキズで光が乱反射を起こし、その光の一部が周面から漏れる。
そして、この導光ロッドの周面に光センサを設けて導光ロッドからの漏光量と、導光ロッドの光出射口に接続したハンドルファイバ先端から被照射面への照射光量を検出したところ、光源自体の発光量変化に起因する照射光量変化と、光量分布パターンの変化に起因する照射光量の変化があっても、かなり正確に検出することができた。
【0008】
しかしながら、漏光量は内部欠陥やキズに依存するため、導光ロッドごとに漏光量が異なり、出荷時のキャリブレーション調整が困難になる問題があった。
また内部欠陥やキズが少なく導光ロッドとしては品質の良好なものほど導光が少ないため検出精度が低下し、導光ロッドによっては、光量分布が変化したときに必ずしも照射光量を性格に検出できないことが判明した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
そこで本発明は、導光ロッドの固体差をなくし、内部欠陥やキズに依存する漏光量を測定することなく、導光ロッドから出力され、光がライトガイドに入射される光量を正確に測定することができることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この課題を解決するために、本発明に係る請求項1に記載の光量モニタは、光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタであって、光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を均一化して光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとを有し、同導光ロッドと光ファイバーは対向面に間隔を有して配置されている。
さらに同光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してある。
【0011】
請求項2に記載の発明は、光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタと、その検出光量に応じて照射光量を制御する光量コントローラを備えた光源装置において、前記、光量モニタとして、光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を均一化して光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとが対向面に間隔を有して配置されている。
また光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してある。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る光量モニタは、光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成してあるので、導光ロッドから出力され、ライトガイドに入射される光量は、導光ロッドの個体差に関係なく正確に測定することができる。
また上記した光源装置によると、導光ロッドから出力され、ライトガイドに入射される光量を正確に測定し、その検出光量に応じて光量コントローラにより照射光量を制御することができるので、導光ロッドの個体差に関係なく、被照射面への光量は一定となる特別な効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本例の光量モニタによると、光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出することができるので、ライトガイドに入射される光量は、導光ロッドの個体差に関係がなく、正確に測定することができる。
また本例よる光源装置によると、光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、その検出光量に応じて光量コントローラにより照射光量を制御することができるので、導光ロッドの個体差に関係なく、光量を照射光量として検出することができ、被照射面への光量は一定となる。
【実施例1】
【0014】
以下本発明の実施例を図1乃至図4について説明する。図1は本発明に係る光源装置を示す正面図、図2は導光ロッドを示す斜視図、図3は調光フィルタを示す側面図、図4は光量モニタによる光の検出メカニズムを示す説明図である。
図1に示す光源装置1は、例えば検査対象物(被照射物)の表面を撮像して画像処理により製品検査を行う際に、光ファイバ(ライトガイド)2を介して検査対象物に照明光を照射するために用いられるもので、筐体3にメタルハライドランプなどの光源4から検査対象物(被照射物)に照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタ5と、その検出光量に応じて照射光量をフィードバック制御する光量コントローラ6を備えて構成されている。
【0015】
光量モニタ5は、光源4から被照射物に至る光路中に、光入射端面7inとなる片端側から入射した光を均一化して光出射端面7outとなる他端側から出射する例えば正六角柱状のロッドインテグレータから成る導光ロッド7を備えて構成されている。
導光ロッド7は、本例では、断面が対辺間距離19.5mmの正六角形の長さ120mmのガラス体で形成され、光源4から照射された光を集光する楕円反射鏡8の光軸Xと同軸的に配されると共に、反射鏡8の第二焦点Fが光入射端面7inの中心に位置するように配され、光出射端面7outと光ファイバ2の光入射端2inが所定の間隔を有して対向して配されている。また導光ロッド7の光出射端面7out側の太さは、光ファイバ2の光入射端2in側のより同一か僅かに太く構成し、光ファイバ2の光入射端の全面に、導光ロッド7からの照射光が照射されるように構成してある。
【0016】
また、導光ロッド7と光ファイバ2の光入射端2inは対向面に間隔を有して配置され、遮光ケース11に収納されている。間隔は例えば5mm程度を有して構成する。遮光ケース11は導光ロッド7を挿入する六角状の挿入孔12が形成されている。また導光ロッド7と光ファイバ2の光入射端2inは対向面から光センサ15間には反射光が照射されるように空間14を有して構成されている。また光ファイバ2の光入射端2in側にはファイバ保持具10が配置され、光ファイバ2を所定の箇所に保持するように構成してある。
【0017】
また光量コントローラ6の入力側に光量モニタ5の光センサ15が接続されると共に、導光ロッド7と光源4との間に調光フィルタ16を配置してある。同調光フィルタ16は所定角度回転させるステップモータ17を備えて構成されている。
また同調光フィルタ16は、開口率が徐々に変化する多数のスリットが円周上に配列形成され(図3参照)、回転に伴ってその回転方向に応じて透過光量が漸増/漸減するようになっている。
なお18はメタルハライドランプなどの光源4の点灯回路、19は赤外線カットフィルタである。
【0018】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
光源4から照射された光は楕円反射鏡8でその第二焦点Fに集光されて、六角柱状の導光ロッド7に入射され、光出射端面7outに向って直進し、あるいは、側面で反射しながら光出射端面7outに向かう。
この導光ロッド7によると、光量分布が均一化されて光出射端面7outから出射され、光ファイバ2により検査対象物(被照射物)まで案内され、照明光として照射される。
したがって、導光ロッド7に入射される光がガウシアン分布のような光量分布を有していても、出射される光の光量分布を均一化することができる。
【0019】
また照射光の照射光量変化が、光源4の光量変化に起因するか、導光ロッド7に入射される光の光量分布の変化に起因するものとを問わず、光ファイバ2の光入射端2inに照射され、反射した光を光センサ15が受けるので、その検出光量に応じて光量コントローラにより照射光量を制御することができるので、導光ロッドの個体差に関係なく、絶えず光量を照射光量として検出することができ、被照射面への光量は一定とすることができる。
【0020】
この光源装置1を検査用照明光源として用いる場合、1500〜2000時間点灯後の照射光量は、初期光量と比して40%程度の減光が予想されるので、当初より調光フィルタ16でランプ4の光量を最大光量の60%程度に落としておく。
この状態で光量モニタ5の光センサ15で検出された検出光量Q0を100%として光量コントローラ6に記憶しておき、検出光量Qが変化したときに当初記憶した検出光量Q0に等しくなるように調光フィルタ16を回転させる。
検出光量Qは経時的に低下する傾向にあるので、例えば検出光量Qが1%低下したときに、調光フィルタ16をそのスリット16aが大きくなる方向に回転させて、検出光量Q=100(%)となるように光量調整を行う。
【0021】
この場合に、検出光量Qは常に100(%)に維持されており、検出光量Qが1%変化するたびに光量調整されるので、しかも、その原因が光源4の光量変化に起因するものであっても、光量分布の変化に起因するものであっても、その原因にかかわらず照射光量を正確に検出できる。
【0022】
このようにして、検出光量に応じて徐々に調光フィルタ16により導光ロッド7への入射光量を増大させることにより、1500〜2000時間点灯後でも、当初照射光量と略等しい光量に維持して照射することができる。
【0023】
なお上述の説明では、光量コントローラ6として導光ロッド8への入射光量を可変制御する調光フィルタ16を用いたが、本発明はこれに限らず、ランプ光量を可変制御する調光回路であってもよい。
また、光源4として、可視光を照射するランプを用いる場合に限らず、紫外線ランプ、赤外線ランプを光源とする光照射装置にも適用し得る。
また、導光ロッド7は正六角柱に限らず、任意の多角柱状のロッドインテグレータでもよく特に照射光を長方形のスクリーンや基板にそのまま投影するような場合は、断面がそのスクリーン等の縦横比に等しい四角柱状や八角柱状のロッドインテグレータを使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0024】
以上述べたように、本発明は、CCDカメラ等を使用した画像処理検査装置等のように検査対象物に照射される光量を一定に維持する必要のある検査装置等の光源装置の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明に係る光源装置を示す正面図。
【図2】導光ロッドを示す斜視図。
【図3】調光フィルタを示す側面図。
【図4】光量モニタによる光の検出メカニズムを示す説明図。
【符号の説明】
【0026】
1 光源装置
2 ファイバ
2in 光入射端2in
4 光源
5 光量モニタ
6 光量コントローラ
7 導光ロッド
7in 光入射端面7in
7out 光出射端面7out
14 空間
15 光センサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタであって、
光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を均一化して光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとを有し、同導光ロッドと光ファイバーは対向面に間隔を有して配置され、さらに同光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成したことを特徴とする光量モニタ。
【請求項2】
光源から被照射物へ照射される照明光の照射光量を検出する光量モニタと、その検出光量に応じて照射光量を制御する光量コントローラを備えた光源装置において、
前記、光量モニタとして、光源から被照射物に至る光路中に、光入射端面となる片端側から入射した光を均一化して光出射端面となる他端側から出射する多角柱状の導光ロッドと、同導光ロッドから出射する光を被照射物へ導く光ファイバーとが対向面に間隔を有して配置され、また光ファイバーの入射端面からの反射光を光センサが受け、同光センサが受けた光量を照射光量として検出するように構成したことを特徴とする光源装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−163358(P2007−163358A)
【公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−361819(P2005−361819)
【出願日】平成17年12月15日(2005.12.15)
【出願人】(000000192)岩崎電気株式会社 (533)
【Fターム(参考)】