表面検査用光源およびそれを用いた表面検査装置
【課題】検査面の欠陥を見つけ易く、かつ、検査者が手で持つことのできる大きさでありながらも十分な照射面積を有する表面検査用光源を提供する。
【解決手段】表面検査用光源１０を、高圧放電灯１２と、内部に高圧放電灯１２を収容保持する放電灯収容空間２８が形成された放電灯保持部材１４とで構成し、発光部１６を臨む位置に出光用窓２９を設けるとともに、放電灯収容空間２８を、発光部１６を収容する発光部収容空間３０と、出光用窓２９の中心および一対の電極２４間を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、当該仮想線ＣＬを含む断面において、母線ＢＬと、一対の電極２４間および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角である角錐または円錐で形成された反射防止空間３４とで構成することにより、上記課題を解決することができる。
【解決手段】表面検査用光源１０を、高圧放電灯１２と、内部に高圧放電灯１２を収容保持する放電灯収容空間２８が形成された放電灯保持部材１４とで構成し、発光部１６を臨む位置に出光用窓２９を設けるとともに、放電灯収容空間２８を、発光部１６を収容する発光部収容空間３０と、出光用窓２９の中心および一対の電極２４間を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、当該仮想線ＣＬを含む断面において、母線ＢＬと、一対の電極２４間および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角である角錐または円錐で形成された反射防止空間３４とで構成することにより、上記課題を解決することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電灯から放射される光を用いて、自動車の塗装表面等における欠陥の有無を検査するための表面検査用光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ディーラーや整備工場、あるいは塗装工場等において、自動車（もちろん、自動車に限られず、飛行機の機体や精密機械のパーツなど、表面欠陥の有無を検査する必要のあるすべてのものを含む。以下同じ。）の表面における欠陥（塗装ムラ、樹脂や金属パーツの成型歪み、傷による凹凸等。）の有無を検査するための光源として、従来から、白熱灯や蛍光灯が使用されている。
【０００３】
白熱灯や蛍光灯から放射される光を検査面（例えば自動車の塗装表面）に照射すると、放射された光は、検査面で反射した後、人（例えば、検査者）の目に入ることにより、当該検査面が光って見える。このとき、図５に示すように、検査面に欠陥Ｋ（例えば、図示したようなＶ字状の凹み、もちろん、凹みに限らず、キズ、塗装ムラ、メタリック塗装における光輝材のムラ等も含まれる。）が存在すると、１つの点から放射された光Ｌが検査面で反射する角度（反射角）は、当該欠陥Ｋの前後の面（つまり、欠陥Ｋが存在しない「正常面Ｓ」）ではほぼ同じ反射角となって均一な明るさで人の目に映るが、欠陥Ｋでは、光Ｌが正常面Ｓで反射した光とは異なる角度で反射されることから、人の目には、「明るい部分Ｂ」中で当該欠陥Ｋが「暗い部分Ｄ」として感取される。
【０００４】
このように、検査面に光を照射することにより、当該検査面に欠陥Ｋが存在すると、欠陥Ｋと正常面Ｓとの間で明暗の差（コントラスト）が生じることから、検査面の欠陥Ｋを見つけることができる。
【０００５】
ところが、実際には、検査面の欠陥Ｋを見つけるのは容易ではなかった。なぜならば、白熱灯や蛍光灯は、線（フィラメント）あるいは面（蛍光面）で発光する発光体であることから、フィラメントや蛍光面上におけるすべての位置から放射された光が、欠陥Ｋおよびその周辺の正常面Ｓを照らす光となる。ある点から放射された光Ｌだけを考えれば、上述したように、十分なコントラストで欠陥Ｋを把握することができるものの、実際には、図６に示すように、別の点から放射され、先ほどの光Ｌと交差するような光Ｌ’により、欠陥Ｋおよびその周辺の正常面Ｓが異なる方向からも照らされるが、この光Ｌ’は、光Ｌとは異なる角度で反射するため、上述したような「暗い部分Ｄ」がほとんどなくなり、欠陥Ｋと正常面Ｓ（無欠陥部分）とのコントラストが小さくなってしまうからである。
【０００６】
このことは、発光量を増加させて欠陥Ｋを見つけ易くするためにフィラメントや蛍光面をさらに大きくした場合も同様であり、大きくなったフィラメントや蛍光面上から放射される各光の角度差がさらに大きくなってしまうことから、欠陥Ｋとの正常面Ｓとの間のコントラストはさらに小さくなって「発光量を増加させたにも関わらず、欠陥Ｋが見つけやすくならない」という結果を生じさせていた。
【０００７】
このような問題に対応するため、特許文献１では、平行光を使用することが提案されている。すなわち、特許文献１に記載された照明装置１は、図７に示すように、高輝度の発光ダイオード２と、当該発光ダイオード２から放射された光を平行光に変換する集光レンズ３とで構成されている。照明装置１から放射された平行光を検査面に照射することにより、「互いに交差し合う光が放射されて、これらの光が検査面においてそれぞれ異なる角度で反射する」おそれを回避し、欠陥Ｋと正常面Ｓ（無欠陥部分）とのコントラストを大きくすることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように平行光を用いて検査面の欠陥Ｋを調べる場合には別の問題があった。すなわち、平行光を放射する照明装置１の場合、その照射面積は基本的に集光レンズ３と同一（平行光を検査面に直交させた場合）か、それよりもやや大きい程度（平行光を検査面に対して傾けた場合）にしかならない。このため、ある程度広い範囲を照らしたい場合、照明装置１が大きくなりすぎてしまうことから、「検査者が片手で照明装置１を少しずつ動かしながら欠陥を探す」という使用方法ができず、例えば、「大型の（＝照射範囲の広い）照明装置１を固定し、検査者自身が少しずつ目線を移動しながら欠陥を探す」というような、検査者にとって負担が大きく、かつ、検査効率の悪い方法を採用せざるを得なかった。逆に、検査者が片手で持つことのできる程度の大きさで照明装置１を構成したときには、照射面積が小さい分、検査に多大な時間を要することになっていた。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、白熱灯や蛍光灯を用いた場合に比べて、検査面の欠陥を見つけ易く、かつ、平行光を放射する照明装置に比べて検査者が手で持つことのできる大きさでありながらも十分な広さの照射面積を有する表面検査用光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載した発明は、
「対向して配置された一対の電極２４を内部に有する発光部１６を備える高圧放電灯１２と、
その内部に前記高圧放電灯１２を収容する放電灯収容空間２８が形成された放電灯保持部材１４とを備える表面検査用光源１０であって、
前記放電灯保持部材１４には、前記放電灯収容空間２８に収容された前記高圧放電灯１２の前記発光部１６を臨む位置に出光用窓２９が設けられており、
前記放電灯収容空間２８は、前記発光部１６を収容する発光部収容空間３０と、前記発光部１６を挟んで前記出光用窓２９の反対側に形成された角錐状または円錐状の反射防止空間３４とを有しており、
前記反射防止空間３４を構成する角錐または円錐は、その底面が前記発光部収容空間３０に開口するとともに、前記一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、前記仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐または円錐の母線ＢＬと、前記一対の電極２４の中心および前記母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角であることを特徴とする表面検査用光源１０」である。
【００１２】
本発明の表面検査用光源１０では、高圧放電灯１２が放電灯保持部材１４内の放電灯収容空間２８に収容されており、高圧放電灯１２の電極２４間に形成されたアークから放射される大量の光の内、出光用窓２９を直接通過して外部空間に放出された光で検査面の欠陥Ｋを調査するものである。
【００１３】
本発明の表面検査用光源１０によれば、次に述べるように、高圧放電灯１２から放射され、放電灯収容空間２８を構成する内壁面で反射した後、出光用窓２９から外部空間へ放射される光によって欠陥Ｋと正常面Ｓとのコントラストが低下するおそれを極小化することができる。
【００１４】
この点について詳述すると、例えば図８に示すように、一般的なリフレクタ付き放電灯の場合、高圧放電灯１２から放射され、出光方向（＝図示しない検査面が存在する方向）と反対の方向に向かう光は、リフレクタＸ（あるいはリフレクタのように積極的に光を反射させる目的を有するものではないが、光を反射させる物体も含む。）で反射した後、出光方向に向かう光となって検査面を照らす光Ｌ’（＝反射光Ｌ’）となる可能性がある。このような反射光Ｌ’が存在すると、当該反射光Ｌ’は、高圧放電灯１２から直接検査面に向かう光Ｌ（＝直接光Ｌ）に対して「交差する光」となり、折角、点光源から放射された光であるにもかかわらず、従来技術で述べたような白熱灯や蛍光灯と同様に検査面における欠陥Ｋと正常面Ｓとのコントラストを小さくする原因となって欠陥Ｋを見つけるのが困難になるおそれがある。
【００１５】
この点、本発明の表面検査用光源１０では、図９に示すように、出光方向（＝出光用窓２９の方向）と反対の方向に向かう光Ｌ’は、角錐状または円錐状の反射防止空間３４に入光することになる。ここで、反射防止空間３４を構成する角錐または円錐は、「その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐または円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角となるように設定されている」ことから、反射防止空間３４に入光した光Ｌ’は、その内壁面で反射防止空間３４の奥（＝角錐・円錐の頂点側）に向かって反射していくことになり、光Ｌ’が出光用窓２９から表面検査用光源１０の外部空間に漏れ出して上述のような「交差する光」となるおそれがほとんどなくなる。
【００１６】
したがって、本発明の表面検査用光源１０によれば、所定の検査面を照射する光を、高圧放電灯１２から放射された後、出光用窓２９を直接通過して外部空間に出光される光に限定することが可能となり、「点光源から放射された、互いに交差することのない光」のみで検査面を照射することができる。
【００１７】
加えて、高圧放電灯１２から放射される光は、白熱灯や蛍光灯とは異なり、非常に狭い一対の電極２４間（電極間距離は数ミリメートルである）で形成された小さなアークから放射されたものであることから（つまり、高圧放電灯１２は、白熱灯や蛍光灯と比べて「点光源」といえることから）、白熱灯や蛍光灯のように、別の点から放射された「交差する光Ｌ’」によって欠陥Ｋと正常面Ｓとのコントラストが小さくなってしまうおそれを極小化することができる。
【００１８】
また、本発明の表面検査用光源１０によれば、白熱灯や蛍光灯に比べて単位消費電力量当たりの光放射量が多い高圧放電灯１２から放射され、出光用窓２９から外部空間へ出射された大量の光で検査面を照らすことにより、十分なコントラストで欠陥Ｋを把握することができる。
【００１９】
さらに、高圧放電灯１２から放射される光は１点から拡散する拡散光であるから、出光用窓２９の大きさを適宜設定することにより、検査面における照射範囲を大きく（＝出光用窓２９を大きくする）あるいは小さく（＝出光用窓２９を小さくする）することができる。
【００２０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した表面検査用光源１０に関し、
「前記放電灯収容空間２８を構成する内壁面は、光を減衰させる光減衰面である」ことを特徴とする。
【００２１】
この表面検査用光源１０によれば、高圧放電灯１２から放射されて直接出光用窓２９から外部空間へ出光されない光Ｌ’は、最初に到達した「放電灯収容空間２８を構成する内壁面（＝光減衰面）」で減衰されてしまい、表面検査用光源１０の外部空間に漏れ出して上述のような「交差する光」となるおそれがほとんどない。
【００２２】
とりわけ、反射防止空間３４に入光した光Ｌ’は、当該反射防止空間３４の頂点に向かって複数回その内壁面（＝光減衰面）で反射して著しく減衰されるので、出光用窓２９に向かう光として戻ってくるおそれが極小化される。
【００２３】
なお、「光減衰面」には、内壁面に黒色（あるいは濃い色）塗装、目荒らし加工等の「反射低減処理」を施したものの他、放電灯保持部材１４の材質が光を減衰させるような地色、あるいは地肌であり特別な「反射低減処理」を施す必要がない面も含まれる。
【００２４】
請求項３に記載した発明は、
「前記放電灯保持部材１４には、出光方向とは反対側の外部空間および前記放電灯収容空間２８を互いに連通する通気孔３６が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査用光源１０と、
冷却ファン１０４と、
前記表面検査用光源１０を取り付けるための光源取付開口１１２および前記冷却ファン１０４を取り付けるための冷却ファン取付開口１１４が設けられた中空のケーシング１０２とを備える表面検査装置１００」である。
【００２５】
本発明の表面検査装置１００によれば、表面検査用光源１０を発光させたとき、冷却ファン１０４を用いてケーシング１０２の内部を負圧とすることにより、外部空間からの空気が表面検査用光源１０の出光用窓２９を通って放電灯保持部材１４の放電灯収容空間２８に入る。放電灯収容空間２８に入った空気は、発光中の高圧放電灯１２で生じた熱を受けて高温となり、然る後、通気孔３６を通って出光方向とは反対側の外部空間（すなわち、ケーシング１０２の内部）に排出され、冷却ファン１０４によって表面検査装置１００の外部空間へ放出される。
【００２６】
このように、発光中の高圧放電灯１２は、常に外部空間からの空気で冷却されるので、長時間連続的に発光させたとしても、高圧放電灯１２が熱による損傷を受けることはない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、「点光源から放射された、互いに交差することのない光」のみで検査面を照射することができることから、白熱灯や蛍光灯といった「互いに交差する光を出光する光源」を用いた場合に比べて検査面の欠陥を見つけ易く、かつ、平行光を放射する照明装置に比べ、出光用窓の大きさを適宜設定することにより、検査者が手で持つことのできる大きさでありながら十分な広さの照射範囲とすることのできる表面検査用光源を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる表面検査用光源の分解斜視図である。
【図２】本発明にかかる表面検査用光源の断面図である。
【図３】放電灯保持部材の断面図である。
【図４】表面検査用光源を使用した表面検査装置の断面図である。
【図５】点光源から放射された光で検査面を照射したときの概念図。
【図６】白熱灯や蛍光灯から放射された光で検査面を照射したときの概念図。
【図７】平行光で検査面を照射したときの概念図。
【図８】リフレクタ付き放電灯における直接光と反射光との関係を示す図。
【図９】本発明の表面検査用光源における直接光と反射光との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明が適用された表面検査用光源１０を、図示実施例に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る表面検査用光源１０の分解斜視図であり、図２は、同表面検査用光源１０の断面図であり、図３は、放電灯保持部材１４の断面図（参考のため、高圧放電灯１２の輪郭を一点鎖線で描いている。）である。
【００３０】
表面検査用光源１０は、大略、高圧放電灯１２と、放電灯保持部材１４とで構成されている。
【００３１】
高圧放電灯１２は、内部空間１６ａを有する略球状の発光部１６と、当該内部空間１６ａを封止する一対の円筒状の封止部１８と、一対のマウント２０とで構成されている（本実施例では、発光部１６の両端を封止した両口タイプの高圧放電灯１２が使用されているが、もちろん、発光部１６の片方端のみを封止した片口タイプの高圧放電灯１２を使用してもよい。この場合、一対のマウント２０は、１つの封止部１８にマウントされることになる。）。
【００３２】
マウント２０は、それぞれ、封止部１８内に埋設された短冊状の金属箔２２と、一端が金属箔２２の一方端に対して溶接等の方法で電気的に接続され、他端が発光部１６の内部空間１６ａに突設された電極２４と、一端が金属箔２２の他方端に対して電気的に接続され、他端が封止部１８の端面から外部空間に突設された外部リード棒２６とで構成されており、一対の電極２４の他端は、発光部１６の内部空間１６ａで互いに対向して配置されている。
【００３３】
放電灯保持部材１４は、その内部に高圧放電灯１２を収容して保持するための放電灯収容空間２８が形成された部材であり、当該放電灯収容空間２８に収容された高圧放電灯１２の発光部１６を臨む位置に出光用窓２９が設けられている。また、放電灯保持部材１４は、高圧放電灯１２が発光するのと同時に生じる大量の熱によって変形しないような耐熱性を有するとともに、当該熱を素早く外部空間へ放出できる高い熱伝導性を有する材料（例えば、アルミニウム等の金属材料）で形成されるのが好適である。もちろん、金属材料に比べて熱伝導性は劣るものの、高い耐熱性を有するセラミック等を使用することもできる。
【００３４】
放電灯収容空間２８は、高圧放電灯１２の発光部１６を収容する略球状の発光部収容空間３０と、封止部１８を収容する封止部収容空間３２と、高圧放電灯１２の発光部１６を挟んで出光用窓２９の反対側に形成された円錐状の反射防止空間３４とで構成されており、反射防止空間３４を構成する円錐は、図９に示すように、その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心（つまり、点光源）および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが鈍角となるように形成されている。
【００３５】
また、放電灯収容空間２８内で高圧放電灯１２の位置を微調整できるように、発光部収容空間３０は、高圧放電灯１２の発光部１６の大きさよりもやや大きく形成されており、また、封止部収容空間３２も、高圧放電灯１２の封止部１８の大きさよりもやや大きく形成されている。
【００３６】
なお、上記反射防止空間３４を三角錐や四角錐等の角錐で構成してもよい。角錐の場合、「仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度α」は、当該母線ＢＬが角錐の底面の角（コーナー）を通る場合に最小となるが、この場合であっても、当該角度αは鈍角（９０°よりも大きい角度）となるように角錐を設定する必要がある。
【００３７】
本実施例では、放電灯収容空間２８への高圧放電灯１２の収容を容易にするため、放電灯保持部材１４は、図１に示すように、３つの部材（ベッド部材３８、メインカバー部材４０、およびサイドカバー部材４２）で構成されている（もちろん、放電灯保持部材１４を１つの部材で形成してもよいし［この場合、高圧放電灯１２を挿入できるように、封止部収容空間３２の径を発光部１６の外径よりも大きくする必要がある。］、２つ、あるいは４つ以上の部材に分けることもできる。）。
【００３８】
ベッド部材３８は、メインカバー部材４０およびサイドカバー部材４２が被せられる長方形状のベッド面４４を有する鉄床状の部材である。当該ベッド面４４の中央部には、高圧放電灯１２の発光部１６を受け入れる略半球状の発光部受入溝４６が形成されており、この発光部受入溝４６を中心として、ベッド面４４の長手方向端にかけて、高圧放電灯１２の一対の封止部１８をそれぞれ受け入れる略半円柱状の封止部受入溝４８が形成されている。
【００３９】
発光部受入溝４６の底部には、放電灯収容空間２８の反射防止空間３４を構成する円錐状の（この円錐は、上述のように、表面検査用光源１０を組み立てたときに、「発光部１６を挟んで出光用窓２９の反対側に形成され、その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが鈍角となる」ように形成されている。もちろん、角錐であってもよい。）反射防止穴５０が形成されており、また、封止部受入溝４８の底部からベッド部材３８の底面３８ａにかけて通気孔３６が形成されている（なお、反射防止穴５０の頂部とベッド部材３８の底面３８ａとを連通する通孔（図示せず）を設けてもよい。）。
【００４０】
この通気孔３６により、外部空間からの空気を、出光用窓２９を通して発光部収容空間３０に取り入れ、高圧放電灯１２の発光部１６からの熱を受けて高温となった当該空気を、封止部収容空間３２を通じて、通気孔３６から外部空間へ放出することができるようになり、放電灯収容空間２８の温度および高圧放電灯１２自身の温度を効率よく低下させることができる。なお、本実施例では、封止部収容空間３２に通気孔３６が接続されるようになっているが、発光部収容空間３０あるいは反射防止空間３４に通気孔３６を接続してもよい。但し、封止部収容空間３２に接続する方が、高圧放電灯１２全体を冷却できる点で好適である。
【００４１】
また、ベッド面４４の長辺端から、封止部受入溝４８における、高圧放電灯１２の封止部１８を受け入れたときに当該封止部１８から突出した外部リード棒２６に対応する位置にかけて、当該外部リード棒２６に給電する給電線（図示せず）を挿通させるための給電線挿通溝５２が形成されている（図１）。
【００４２】
さらに、ベッド面４４には、メインカバー部材４０およびサイドカバー部材４２を留めるための複数のネジ穴５４が形成されているとともに、メインカバー部材４０とベッド部材３８との位置合わせのための突起である複数のホゾ５６が形成されている。
【００４３】
少なくとも、ベッド面４４に形成された発光部受入溝４６、封止部受入溝４８、および反射防止穴５０の内壁面には、反射低減処理が施されており、当該内壁面は光を減衰させる「光減衰面」となっている。この「反射低減処理」とは、反射した光を減衰させることのできるものであればどのようなものでもよいが、その一例として黒色（あるいは濃い色）塗装、目荒らし加工、アルマイト処理等が考えられる。
【００４４】
なお、上記「光減衰面」には、「反射低減処理」を施したものの他、放電灯保持部材１４の材質が光を減衰させるような地色、あるいは地肌であり特別な「反射低減処理」を施す必要がない面も含まれる。
【００４５】
メインカバー部材４０は、ベッド部材３８のベッド面４４に被せられ、ベッド部材３８との間で放電灯収容空間２８を構成する短冊状の部材であり、その一方の表面は、ベッド部材３８のベッド面４４に接する接触面５８となっている。また、メインカバー部材４０の長手方向寸法は、対応するベッド部材３８の長手方向寸法よりも短く設定されており、メインカバー部材４０の長手方向端に隣接してサイドカバー部材４２を配置することにより、［メインカバー部材４０］＋［サイドカバー部材４２］の長手方向寸法が、ベッド部材３８の長手方向寸法とほぼ一致するように設定されている。
【００４６】
メインカバー部材４０の接触面５８には、メインカバー部材４０をベッド部材３８に被せた状態でベッド部材３８の発光部受入溝４６と組み合わされることにより、略球状の発光部収容空間３０を構成する発光部被覆溝６０が形成されている。なお、上述のようにメインカバー部材４０は、ベッド部材３８に比べて、その長手方向寸法が短く設定されているので、発光部被覆溝６０の位置は、接触面５８の中央部からやや長手方向端寄りであって、メインカバー部材４０とサイドカバー部材４２とを組み合わせたとき、ベッド部材３８のベッド面４４における発光部受入溝４６に対応する位置に形成されている。
【００４７】
この発光部被覆溝６０を中心として、接触面５８の長手方向端にかけて、ベッド部材３８の封止部受入溝４８と組み合わされることにより封止部収容空間３２を構成する封止部被覆溝６２が形成されている。
【００４８】
発光部被覆溝６０の底部には、外部空間と放電灯収容空間２８とを連通する出光用窓２９が設けられており、放電灯収容空間２８に収容された高圧放電灯１２の発光部１６における一対の電極２４間に形成されたアークから放射された光が当該出光用窓２９を通して放電灯収容空間２８から外部空間へ出光する。この出光用窓２９は、高圧放電灯１２の一対の電極２４を臨む位置（すなわち、電極２４間に形成されアーク（発光点）を臨む位置）に設けられている。
【００４９】
接触面５８の長辺端から封止部被覆溝６２にかけては、ベッド面４４の給電線挿通溝５２に対応する給電線被覆溝７０が形成されている。
【００５０】
接触面５８には、メインカバー部材４０をベッド部材３８に留めるためのネジを挿通する複数のネジ挿通孔６６がベッド面４４のネジ穴５４に対応する位置に設けられており、また、ベッド面４４に形成されたホゾ５６に対応する位置には、当該ホゾ５６を受け入れる複数のホゾ穴６８が形成されている。
【００５１】
接触面５８に形成された発光部被覆溝６０および封止部被覆溝６２の内壁面にも、上述の反射低減処理が施されている。
【００５２】
サイドカバー部材４２は、メインカバー部材４０とともにベッド部材３８のベッド面４４に被せられ、ベッド部材３８との間に封止部収容空間３２を構成する短冊状の部材であり、その一方の表面がベッド部材３８のベッド面４４に接する接触面７２となっている。
【００５３】
サイドカバー部材４２の接触面７２には、当該サイドカバー部材４２をベッド部材３８に被せた状態でベッド部材３８の封止部受入溝４８と組み合わされることにより封止部収容空間３２を構成する封止部被覆溝７４が形成されている。この封止部被覆溝７４にも、反射低減処理が施されている。
【００５４】
また、接触面７２の短辺端から封止部被覆溝７４にかけて、ベッド部材３８のベッド面４４における給電線挿通溝５２に対応する位置に給電線被覆溝７６が形成されている。
【００５５】
さらに、接触面７２には、メインカバー部材４０をベッド部材３８に留めるためのネジを挿通する複数のネジ挿通孔７８がベッド面４４のネジ穴５４に対応する位置に設けられている。
【００５６】
次に、本実施例の表面検査用光源１０を組み立てる手順について簡単に説明する。まず、放電灯保持部材１４のベッド部材３８をそのベッド面４４が水平になるように置き、然る後、高圧放電灯１２をベッド面４４に形成された発光部受入溝４６および封止部受入溝４８に嵌め込む。高圧放電灯１２を嵌め込んだ後、給電線（図示せず）を当該高圧放電灯１２の両端から突設された一対の外部リード棒２６にそれぞれ電気的に接続する。なお、給電線は、ベッド面４４の給電線挿通溝５２内に這わせておく。
【００５７】
高圧放電灯１２に給電線を接続した後、メインカバー部材４０の接触面５８をベッド部材３８のベッド面４４に被せ（このとき、ベッド面４４に設けられたホゾ５６を接触面５８に設けられたホゾ穴６８に嵌め込むことにより、メインカバー部材４０をベッド部材３８に対する所定の位置に正しく位置決めすることができる。）、メインカバー部材４０をベッド部材３８に対してネジ留めする（ネジ挿通孔６６およびネジ穴５４を利用する）。
【００５８】
メインカバー部材４０をベッド部材３８にネジ留めした状態で、高圧放電灯１２は、メインカバー部材４０とベッド部材３８との間に形成された放電灯収容空間２８に収容されているが、メインカバー部材４０の長手方向寸法は、ベッド部材３８の長手方向寸法よりも短いことから高圧放電灯１２における一方の封止部１８は露出しており、当該一方の封止部１８は、外部から触れることのできる状態になっている。この露出した一方の封止部１８に触れて、メインカバー部材４０に設けられた出光用窓２９に対応する位置に高圧放電灯１２の一対の電極２４が位置するように放電灯収容空間２８における高圧放電灯１２の位置を調整した後、正しく調整できた状態で露出した封止部１８とは反対の封止部１８を収容する封止部収容空間３２に接着剤８０を注入し（図２）、放電灯収容空間２８に対して高圧放電灯１２を位置決めする。
【００５９】
最後に、露出した封止部１８を覆うようにして、サイドカバー部材４２をベッド部材３８にネジ留めした後、残る封止部収容空間３２にも接着剤８０を注入することにより、高圧放電灯１２が放電灯保持部材１４に確実に保持されて、表面検査用光源１０が完成する。
【００６０】
完成した表面検査用光源１０の給電線に通電して高圧放電灯１２の電極２４間に電圧を印加すると、当該電極２４間に形成されたアークから大量の光が放射される。この表面検査用光源１０では、高圧放電灯１２から放射された光の内、出光用窓２９を直接通過して外部空間に放出された光で検査面の欠陥Ｋを調査するようになっている。
【００６１】
この表面検査用光源１０によれば、図９に示すように、出光方向（＝出光用窓２９の方向）と反対の方向に向かう光Ｌ’は、円錐状の反射防止空間３４に入光することになる。ここで、反射防止空間３４を構成する円錐（あるいは角錐）は、「その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐または円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角となるように設定されている」ことから、反射防止空間３４に入光した光Ｌ’は、その内壁面で反射防止空間３４の奥（＝円錐の頂点側）に向かって反射していくことになり、光Ｌ’が出光用窓２９から表面検査用光源１０の外部空間に漏れ出して上述のような「交差する光」となるおそれがほとんどなくなる。なお、上述のように、反射防止穴５０の頂部とベッド部材３８の底面３８ａとを連通する通孔（図示せず）を設けた場合、反射防止空間３４に入光し、当該反射防止空間３４の奥（＝円錐の頂点側）に向かって反射していった光Ｌ’は、当該通孔を通って、表面検査用光源１０の出光方向とは逆の、ベッド部材３８の底面３８ａから放射されることになるので、光Ｌ’が上記「交差する光」となるおそれが無くなる点で好適である。
【００６２】
このため、本実施例の表面検査用光源１０によれば、所定の検査面を照射する光を、高圧放電灯１２から出光用窓２９を直接通過して外部空間に出光される光に限定することが可能となり、「点光源から放射された、互いに交差することのない光」のみで検査面を照射することができるので、白熱灯や蛍光灯といった「互いに交差する光を出光する光源」を用いた場合に比べて検査面の欠陥Ｋを見つけ易い。
【００６３】
加えて、高圧放電灯１２から放射される光は、白熱灯や蛍光灯とは異なり、非常に狭い一対の電極２４間で形成された小さなアークから放射されたものであることから（つまり、高圧放電灯１２は、白熱灯や蛍光灯と比べて「点光源」といえることから）、白熱灯や蛍光灯のように、別の点から放射された「交差する光」によって欠陥と正常面とのコントラスト差が小さくなってしまうおそれを極小化することができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて単位消費電力量当たりの光放射量が多い高圧放電灯１２から放射され、出光用窓２９から外部空間へ出射された大量の光で検査面を照らすことにより、十分なコントラスト差で欠陥Ｋを把握することができる。
【００６４】
また、高圧放電灯１２から放射される光は１点から拡散する拡散光であるから、出光用窓２９の大きさを適宜設定することにより、検査面における照射範囲を大きく（＝出光用窓２９を大きくする）あるいは小さく（＝出光用窓２９を小さくする）することができるので、出光用窓２９の大きさを適宜設定して、検査者が手で持つことのできる大きさでありながら、十分な広さの照射範囲とすることができる。
【００６５】
次に、本実施例の表面検査用光源１０を使用した表面検査装置１００の一例について説明する。表面検査装置１００は、図４に示すように、大略、上述の表面検査用光源１０と、ケーシング１０２と、冷却ファン１０４と、高圧放電灯１２を点灯させるためのバラスト１０６と、給電線１０８、１０９とを備えている。
【００６６】
ケーシング１０２は、中空の箱体であり、その外面には、表面検査を行う作業者が持ちやすいように把手１１０が取り付けられている（もちろん、把手１１０の形状は図示されたものに限られず、作業者が持ちやすい形状であればどのようなものであってもよい。）。
【００６７】
また、ケーシング１０２における１の面には、表面検査用光源１０を取り付けるための光源取付開口１１２が設けられており、光源取付開口１１２が設けられた面に対向する面（もちろん、他の面でもよい。）には、冷却ファン１０４を取り付けるための冷却ファン取付開口１１４が設けられている。
【００６８】
冷却ファン１０４およびバラスト１０６は、ともに公知のものが使用されており、バラスト１０６は、ケーシング１０２の内部に固定されている（もちろん、外部に固定してもよい。）。
【００６９】
給電線１０８、１０９は、コンセントを介して、商用電力を冷却ファン１０４およびバラスト１０６に供給する（給電線１０８）とともに、高圧放電灯１２の点灯用に最適化された電力を高圧放電灯１２に供給する（給電線１０９）役割を有している。
【００７０】
このような表面検査装置１００によれば、表面検査用光源１０を点灯すると同時に冷却ファン１０４が回転してケーシング１０２の内部が負圧となり、外部空間からの空気が表面検査用光源１０の出光用窓２９を通って放電灯保持部材１４の発光部収容空間３０に入る。発光部収容空間３０に入った空気は、当該発光部収容空間３０から封止部収容空間３２へ移動する間に発光中の高圧放電灯１２で生じた熱を受けて高温となり、然る後、通気孔３６を通って表面検査用光源１０からケーシング１０２の内部に排出され、冷却ファン１０４によって表面検査装置１００の外部空間へ放出される。
【００７１】
このように冷却ファン１０４がケーシング１０２の内部を負圧にし続けることにより、発光中の高圧放電灯１２は、常に外部空間からの空気で冷却されるので、長時間連続的に発光させたとしても、高圧放電灯１２が熱による損傷を受けることはない。
【符号の説明】
【００７２】
１０…表面検査用光源
１２…高圧放電灯
１４…放電灯保持部材
１６…発光部
１６ａ…内部空間
１８…封止部
２０…マウント
２２…金属箔
２４…電極
２６…外部リード棒
２８…放電灯収容空間
２９…出光用窓
３０…発光部収容空間
３２…封止部収容空間
３４…反射防止空間
３６…通気孔
３８…ベッド部材
４０…メインカバー部材
４２…サイドカバー部材
４４…ベッド面
４６…発光部受入溝
４８…封止部受入溝
５０…反射防止穴
５２…給電線挿通溝
５４…ネジ穴
５６…ホゾ
５８…接触面
６０…発光部被覆溝
６２…封止部被覆溝
６６…ネジ挿通孔
６８…ホゾ穴
７０…給電線被覆溝
７２…（サイドカバー部材の）接触面
７４…（サイドカバー部材の）封止部被覆溝
７６…（サイドカバー部材の）給電線被覆溝
７８…（サイドカバー部材の）ネジ挿通孔
８０…接着剤
１００…表面検査装置
１０２…ケーシング
１０４…冷却ファン
１０６…バラスト
１０８、１０９…給電線
１１０…把手
１１２…光源取付開口
１１４…冷却ファン取付開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電灯から放射される光を用いて、自動車の塗装表面等における欠陥の有無を検査するための表面検査用光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ディーラーや整備工場、あるいは塗装工場等において、自動車（もちろん、自動車に限られず、飛行機の機体や精密機械のパーツなど、表面欠陥の有無を検査する必要のあるすべてのものを含む。以下同じ。）の表面における欠陥（塗装ムラ、樹脂や金属パーツの成型歪み、傷による凹凸等。）の有無を検査するための光源として、従来から、白熱灯や蛍光灯が使用されている。
【０００３】
白熱灯や蛍光灯から放射される光を検査面（例えば自動車の塗装表面）に照射すると、放射された光は、検査面で反射した後、人（例えば、検査者）の目に入ることにより、当該検査面が光って見える。このとき、図５に示すように、検査面に欠陥Ｋ（例えば、図示したようなＶ字状の凹み、もちろん、凹みに限らず、キズ、塗装ムラ、メタリック塗装における光輝材のムラ等も含まれる。）が存在すると、１つの点から放射された光Ｌが検査面で反射する角度（反射角）は、当該欠陥Ｋの前後の面（つまり、欠陥Ｋが存在しない「正常面Ｓ」）ではほぼ同じ反射角となって均一な明るさで人の目に映るが、欠陥Ｋでは、光Ｌが正常面Ｓで反射した光とは異なる角度で反射されることから、人の目には、「明るい部分Ｂ」中で当該欠陥Ｋが「暗い部分Ｄ」として感取される。
【０００４】
このように、検査面に光を照射することにより、当該検査面に欠陥Ｋが存在すると、欠陥Ｋと正常面Ｓとの間で明暗の差（コントラスト）が生じることから、検査面の欠陥Ｋを見つけることができる。
【０００５】
ところが、実際には、検査面の欠陥Ｋを見つけるのは容易ではなかった。なぜならば、白熱灯や蛍光灯は、線（フィラメント）あるいは面（蛍光面）で発光する発光体であることから、フィラメントや蛍光面上におけるすべての位置から放射された光が、欠陥Ｋおよびその周辺の正常面Ｓを照らす光となる。ある点から放射された光Ｌだけを考えれば、上述したように、十分なコントラストで欠陥Ｋを把握することができるものの、実際には、図６に示すように、別の点から放射され、先ほどの光Ｌと交差するような光Ｌ’により、欠陥Ｋおよびその周辺の正常面Ｓが異なる方向からも照らされるが、この光Ｌ’は、光Ｌとは異なる角度で反射するため、上述したような「暗い部分Ｄ」がほとんどなくなり、欠陥Ｋと正常面Ｓ（無欠陥部分）とのコントラストが小さくなってしまうからである。
【０００６】
このことは、発光量を増加させて欠陥Ｋを見つけ易くするためにフィラメントや蛍光面をさらに大きくした場合も同様であり、大きくなったフィラメントや蛍光面上から放射される各光の角度差がさらに大きくなってしまうことから、欠陥Ｋとの正常面Ｓとの間のコントラストはさらに小さくなって「発光量を増加させたにも関わらず、欠陥Ｋが見つけやすくならない」という結果を生じさせていた。
【０００７】
このような問題に対応するため、特許文献１では、平行光を使用することが提案されている。すなわち、特許文献１に記載された照明装置１は、図７に示すように、高輝度の発光ダイオード２と、当該発光ダイオード２から放射された光を平行光に変換する集光レンズ３とで構成されている。照明装置１から放射された平行光を検査面に照射することにより、「互いに交差し合う光が放射されて、これらの光が検査面においてそれぞれ異なる角度で反射する」おそれを回避し、欠陥Ｋと正常面Ｓ（無欠陥部分）とのコントラストを大きくすることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように平行光を用いて検査面の欠陥Ｋを調べる場合には別の問題があった。すなわち、平行光を放射する照明装置１の場合、その照射面積は基本的に集光レンズ３と同一（平行光を検査面に直交させた場合）か、それよりもやや大きい程度（平行光を検査面に対して傾けた場合）にしかならない。このため、ある程度広い範囲を照らしたい場合、照明装置１が大きくなりすぎてしまうことから、「検査者が片手で照明装置１を少しずつ動かしながら欠陥を探す」という使用方法ができず、例えば、「大型の（＝照射範囲の広い）照明装置１を固定し、検査者自身が少しずつ目線を移動しながら欠陥を探す」というような、検査者にとって負担が大きく、かつ、検査効率の悪い方法を採用せざるを得なかった。逆に、検査者が片手で持つことのできる程度の大きさで照明装置１を構成したときには、照射面積が小さい分、検査に多大な時間を要することになっていた。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、白熱灯や蛍光灯を用いた場合に比べて、検査面の欠陥を見つけ易く、かつ、平行光を放射する照明装置に比べて検査者が手で持つことのできる大きさでありながらも十分な広さの照射面積を有する表面検査用光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載した発明は、
「対向して配置された一対の電極２４を内部に有する発光部１６を備える高圧放電灯１２と、
その内部に前記高圧放電灯１２を収容する放電灯収容空間２８が形成された放電灯保持部材１４とを備える表面検査用光源１０であって、
前記放電灯保持部材１４には、前記放電灯収容空間２８に収容された前記高圧放電灯１２の前記発光部１６を臨む位置に出光用窓２９が設けられており、
前記放電灯収容空間２８は、前記発光部１６を収容する発光部収容空間３０と、前記発光部１６を挟んで前記出光用窓２９の反対側に形成された角錐状または円錐状の反射防止空間３４とを有しており、
前記反射防止空間３４を構成する角錐または円錐は、その底面が前記発光部収容空間３０に開口するとともに、前記一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、前記仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐または円錐の母線ＢＬと、前記一対の電極２４の中心および前記母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角であることを特徴とする表面検査用光源１０」である。
【００１２】
本発明の表面検査用光源１０では、高圧放電灯１２が放電灯保持部材１４内の放電灯収容空間２８に収容されており、高圧放電灯１２の電極２４間に形成されたアークから放射される大量の光の内、出光用窓２９を直接通過して外部空間に放出された光で検査面の欠陥Ｋを調査するものである。
【００１３】
本発明の表面検査用光源１０によれば、次に述べるように、高圧放電灯１２から放射され、放電灯収容空間２８を構成する内壁面で反射した後、出光用窓２９から外部空間へ放射される光によって欠陥Ｋと正常面Ｓとのコントラストが低下するおそれを極小化することができる。
【００１４】
この点について詳述すると、例えば図８に示すように、一般的なリフレクタ付き放電灯の場合、高圧放電灯１２から放射され、出光方向（＝図示しない検査面が存在する方向）と反対の方向に向かう光は、リフレクタＸ（あるいはリフレクタのように積極的に光を反射させる目的を有するものではないが、光を反射させる物体も含む。）で反射した後、出光方向に向かう光となって検査面を照らす光Ｌ’（＝反射光Ｌ’）となる可能性がある。このような反射光Ｌ’が存在すると、当該反射光Ｌ’は、高圧放電灯１２から直接検査面に向かう光Ｌ（＝直接光Ｌ）に対して「交差する光」となり、折角、点光源から放射された光であるにもかかわらず、従来技術で述べたような白熱灯や蛍光灯と同様に検査面における欠陥Ｋと正常面Ｓとのコントラストを小さくする原因となって欠陥Ｋを見つけるのが困難になるおそれがある。
【００１５】
この点、本発明の表面検査用光源１０では、図９に示すように、出光方向（＝出光用窓２９の方向）と反対の方向に向かう光Ｌ’は、角錐状または円錐状の反射防止空間３４に入光することになる。ここで、反射防止空間３４を構成する角錐または円錐は、「その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐または円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角となるように設定されている」ことから、反射防止空間３４に入光した光Ｌ’は、その内壁面で反射防止空間３４の奥（＝角錐・円錐の頂点側）に向かって反射していくことになり、光Ｌ’が出光用窓２９から表面検査用光源１０の外部空間に漏れ出して上述のような「交差する光」となるおそれがほとんどなくなる。
【００１６】
したがって、本発明の表面検査用光源１０によれば、所定の検査面を照射する光を、高圧放電灯１２から放射された後、出光用窓２９を直接通過して外部空間に出光される光に限定することが可能となり、「点光源から放射された、互いに交差することのない光」のみで検査面を照射することができる。
【００１７】
加えて、高圧放電灯１２から放射される光は、白熱灯や蛍光灯とは異なり、非常に狭い一対の電極２４間（電極間距離は数ミリメートルである）で形成された小さなアークから放射されたものであることから（つまり、高圧放電灯１２は、白熱灯や蛍光灯と比べて「点光源」といえることから）、白熱灯や蛍光灯のように、別の点から放射された「交差する光Ｌ’」によって欠陥Ｋと正常面Ｓとのコントラストが小さくなってしまうおそれを極小化することができる。
【００１８】
また、本発明の表面検査用光源１０によれば、白熱灯や蛍光灯に比べて単位消費電力量当たりの光放射量が多い高圧放電灯１２から放射され、出光用窓２９から外部空間へ出射された大量の光で検査面を照らすことにより、十分なコントラストで欠陥Ｋを把握することができる。
【００１９】
さらに、高圧放電灯１２から放射される光は１点から拡散する拡散光であるから、出光用窓２９の大きさを適宜設定することにより、検査面における照射範囲を大きく（＝出光用窓２９を大きくする）あるいは小さく（＝出光用窓２９を小さくする）することができる。
【００２０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した表面検査用光源１０に関し、
「前記放電灯収容空間２８を構成する内壁面は、光を減衰させる光減衰面である」ことを特徴とする。
【００２１】
この表面検査用光源１０によれば、高圧放電灯１２から放射されて直接出光用窓２９から外部空間へ出光されない光Ｌ’は、最初に到達した「放電灯収容空間２８を構成する内壁面（＝光減衰面）」で減衰されてしまい、表面検査用光源１０の外部空間に漏れ出して上述のような「交差する光」となるおそれがほとんどない。
【００２２】
とりわけ、反射防止空間３４に入光した光Ｌ’は、当該反射防止空間３４の頂点に向かって複数回その内壁面（＝光減衰面）で反射して著しく減衰されるので、出光用窓２９に向かう光として戻ってくるおそれが極小化される。
【００２３】
なお、「光減衰面」には、内壁面に黒色（あるいは濃い色）塗装、目荒らし加工等の「反射低減処理」を施したものの他、放電灯保持部材１４の材質が光を減衰させるような地色、あるいは地肌であり特別な「反射低減処理」を施す必要がない面も含まれる。
【００２４】
請求項３に記載した発明は、
「前記放電灯保持部材１４には、出光方向とは反対側の外部空間および前記放電灯収容空間２８を互いに連通する通気孔３６が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査用光源１０と、
冷却ファン１０４と、
前記表面検査用光源１０を取り付けるための光源取付開口１１２および前記冷却ファン１０４を取り付けるための冷却ファン取付開口１１４が設けられた中空のケーシング１０２とを備える表面検査装置１００」である。
【００２５】
本発明の表面検査装置１００によれば、表面検査用光源１０を発光させたとき、冷却ファン１０４を用いてケーシング１０２の内部を負圧とすることにより、外部空間からの空気が表面検査用光源１０の出光用窓２９を通って放電灯保持部材１４の放電灯収容空間２８に入る。放電灯収容空間２８に入った空気は、発光中の高圧放電灯１２で生じた熱を受けて高温となり、然る後、通気孔３６を通って出光方向とは反対側の外部空間（すなわち、ケーシング１０２の内部）に排出され、冷却ファン１０４によって表面検査装置１００の外部空間へ放出される。
【００２６】
このように、発光中の高圧放電灯１２は、常に外部空間からの空気で冷却されるので、長時間連続的に発光させたとしても、高圧放電灯１２が熱による損傷を受けることはない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、「点光源から放射された、互いに交差することのない光」のみで検査面を照射することができることから、白熱灯や蛍光灯といった「互いに交差する光を出光する光源」を用いた場合に比べて検査面の欠陥を見つけ易く、かつ、平行光を放射する照明装置に比べ、出光用窓の大きさを適宜設定することにより、検査者が手で持つことのできる大きさでありながら十分な広さの照射範囲とすることのできる表面検査用光源を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる表面検査用光源の分解斜視図である。
【図２】本発明にかかる表面検査用光源の断面図である。
【図３】放電灯保持部材の断面図である。
【図４】表面検査用光源を使用した表面検査装置の断面図である。
【図５】点光源から放射された光で検査面を照射したときの概念図。
【図６】白熱灯や蛍光灯から放射された光で検査面を照射したときの概念図。
【図７】平行光で検査面を照射したときの概念図。
【図８】リフレクタ付き放電灯における直接光と反射光との関係を示す図。
【図９】本発明の表面検査用光源における直接光と反射光との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明が適用された表面検査用光源１０を、図示実施例に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る表面検査用光源１０の分解斜視図であり、図２は、同表面検査用光源１０の断面図であり、図３は、放電灯保持部材１４の断面図（参考のため、高圧放電灯１２の輪郭を一点鎖線で描いている。）である。
【００３０】
表面検査用光源１０は、大略、高圧放電灯１２と、放電灯保持部材１４とで構成されている。
【００３１】
高圧放電灯１２は、内部空間１６ａを有する略球状の発光部１６と、当該内部空間１６ａを封止する一対の円筒状の封止部１８と、一対のマウント２０とで構成されている（本実施例では、発光部１６の両端を封止した両口タイプの高圧放電灯１２が使用されているが、もちろん、発光部１６の片方端のみを封止した片口タイプの高圧放電灯１２を使用してもよい。この場合、一対のマウント２０は、１つの封止部１８にマウントされることになる。）。
【００３２】
マウント２０は、それぞれ、封止部１８内に埋設された短冊状の金属箔２２と、一端が金属箔２２の一方端に対して溶接等の方法で電気的に接続され、他端が発光部１６の内部空間１６ａに突設された電極２４と、一端が金属箔２２の他方端に対して電気的に接続され、他端が封止部１８の端面から外部空間に突設された外部リード棒２６とで構成されており、一対の電極２４の他端は、発光部１６の内部空間１６ａで互いに対向して配置されている。
【００３３】
放電灯保持部材１４は、その内部に高圧放電灯１２を収容して保持するための放電灯収容空間２８が形成された部材であり、当該放電灯収容空間２８に収容された高圧放電灯１２の発光部１６を臨む位置に出光用窓２９が設けられている。また、放電灯保持部材１４は、高圧放電灯１２が発光するのと同時に生じる大量の熱によって変形しないような耐熱性を有するとともに、当該熱を素早く外部空間へ放出できる高い熱伝導性を有する材料（例えば、アルミニウム等の金属材料）で形成されるのが好適である。もちろん、金属材料に比べて熱伝導性は劣るものの、高い耐熱性を有するセラミック等を使用することもできる。
【００３４】
放電灯収容空間２８は、高圧放電灯１２の発光部１６を収容する略球状の発光部収容空間３０と、封止部１８を収容する封止部収容空間３２と、高圧放電灯１２の発光部１６を挟んで出光用窓２９の反対側に形成された円錐状の反射防止空間３４とで構成されており、反射防止空間３４を構成する円錐は、図９に示すように、その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心（つまり、点光源）および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが鈍角となるように形成されている。
【００３５】
また、放電灯収容空間２８内で高圧放電灯１２の位置を微調整できるように、発光部収容空間３０は、高圧放電灯１２の発光部１６の大きさよりもやや大きく形成されており、また、封止部収容空間３２も、高圧放電灯１２の封止部１８の大きさよりもやや大きく形成されている。
【００３６】
なお、上記反射防止空間３４を三角錐や四角錐等の角錐で構成してもよい。角錐の場合、「仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度α」は、当該母線ＢＬが角錐の底面の角（コーナー）を通る場合に最小となるが、この場合であっても、当該角度αは鈍角（９０°よりも大きい角度）となるように角錐を設定する必要がある。
【００３７】
本実施例では、放電灯収容空間２８への高圧放電灯１２の収容を容易にするため、放電灯保持部材１４は、図１に示すように、３つの部材（ベッド部材３８、メインカバー部材４０、およびサイドカバー部材４２）で構成されている（もちろん、放電灯保持部材１４を１つの部材で形成してもよいし［この場合、高圧放電灯１２を挿入できるように、封止部収容空間３２の径を発光部１６の外径よりも大きくする必要がある。］、２つ、あるいは４つ以上の部材に分けることもできる。）。
【００３８】
ベッド部材３８は、メインカバー部材４０およびサイドカバー部材４２が被せられる長方形状のベッド面４４を有する鉄床状の部材である。当該ベッド面４４の中央部には、高圧放電灯１２の発光部１６を受け入れる略半球状の発光部受入溝４６が形成されており、この発光部受入溝４６を中心として、ベッド面４４の長手方向端にかけて、高圧放電灯１２の一対の封止部１８をそれぞれ受け入れる略半円柱状の封止部受入溝４８が形成されている。
【００３９】
発光部受入溝４６の底部には、放電灯収容空間２８の反射防止空間３４を構成する円錐状の（この円錐は、上述のように、表面検査用光源１０を組み立てたときに、「発光部１６を挟んで出光用窓２９の反対側に形成され、その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが鈍角となる」ように形成されている。もちろん、角錐であってもよい。）反射防止穴５０が形成されており、また、封止部受入溝４８の底部からベッド部材３８の底面３８ａにかけて通気孔３６が形成されている（なお、反射防止穴５０の頂部とベッド部材３８の底面３８ａとを連通する通孔（図示せず）を設けてもよい。）。
【００４０】
この通気孔３６により、外部空間からの空気を、出光用窓２９を通して発光部収容空間３０に取り入れ、高圧放電灯１２の発光部１６からの熱を受けて高温となった当該空気を、封止部収容空間３２を通じて、通気孔３６から外部空間へ放出することができるようになり、放電灯収容空間２８の温度および高圧放電灯１２自身の温度を効率よく低下させることができる。なお、本実施例では、封止部収容空間３２に通気孔３６が接続されるようになっているが、発光部収容空間３０あるいは反射防止空間３４に通気孔３６を接続してもよい。但し、封止部収容空間３２に接続する方が、高圧放電灯１２全体を冷却できる点で好適である。
【００４１】
また、ベッド面４４の長辺端から、封止部受入溝４８における、高圧放電灯１２の封止部１８を受け入れたときに当該封止部１８から突出した外部リード棒２６に対応する位置にかけて、当該外部リード棒２６に給電する給電線（図示せず）を挿通させるための給電線挿通溝５２が形成されている（図１）。
【００４２】
さらに、ベッド面４４には、メインカバー部材４０およびサイドカバー部材４２を留めるための複数のネジ穴５４が形成されているとともに、メインカバー部材４０とベッド部材３８との位置合わせのための突起である複数のホゾ５６が形成されている。
【００４３】
少なくとも、ベッド面４４に形成された発光部受入溝４６、封止部受入溝４８、および反射防止穴５０の内壁面には、反射低減処理が施されており、当該内壁面は光を減衰させる「光減衰面」となっている。この「反射低減処理」とは、反射した光を減衰させることのできるものであればどのようなものでもよいが、その一例として黒色（あるいは濃い色）塗装、目荒らし加工、アルマイト処理等が考えられる。
【００４４】
なお、上記「光減衰面」には、「反射低減処理」を施したものの他、放電灯保持部材１４の材質が光を減衰させるような地色、あるいは地肌であり特別な「反射低減処理」を施す必要がない面も含まれる。
【００４５】
メインカバー部材４０は、ベッド部材３８のベッド面４４に被せられ、ベッド部材３８との間で放電灯収容空間２８を構成する短冊状の部材であり、その一方の表面は、ベッド部材３８のベッド面４４に接する接触面５８となっている。また、メインカバー部材４０の長手方向寸法は、対応するベッド部材３８の長手方向寸法よりも短く設定されており、メインカバー部材４０の長手方向端に隣接してサイドカバー部材４２を配置することにより、［メインカバー部材４０］＋［サイドカバー部材４２］の長手方向寸法が、ベッド部材３８の長手方向寸法とほぼ一致するように設定されている。
【００４６】
メインカバー部材４０の接触面５８には、メインカバー部材４０をベッド部材３８に被せた状態でベッド部材３８の発光部受入溝４６と組み合わされることにより、略球状の発光部収容空間３０を構成する発光部被覆溝６０が形成されている。なお、上述のようにメインカバー部材４０は、ベッド部材３８に比べて、その長手方向寸法が短く設定されているので、発光部被覆溝６０の位置は、接触面５８の中央部からやや長手方向端寄りであって、メインカバー部材４０とサイドカバー部材４２とを組み合わせたとき、ベッド部材３８のベッド面４４における発光部受入溝４６に対応する位置に形成されている。
【００４７】
この発光部被覆溝６０を中心として、接触面５８の長手方向端にかけて、ベッド部材３８の封止部受入溝４８と組み合わされることにより封止部収容空間３２を構成する封止部被覆溝６２が形成されている。
【００４８】
発光部被覆溝６０の底部には、外部空間と放電灯収容空間２８とを連通する出光用窓２９が設けられており、放電灯収容空間２８に収容された高圧放電灯１２の発光部１６における一対の電極２４間に形成されたアークから放射された光が当該出光用窓２９を通して放電灯収容空間２８から外部空間へ出光する。この出光用窓２９は、高圧放電灯１２の一対の電極２４を臨む位置（すなわち、電極２４間に形成されアーク（発光点）を臨む位置）に設けられている。
【００４９】
接触面５８の長辺端から封止部被覆溝６２にかけては、ベッド面４４の給電線挿通溝５２に対応する給電線被覆溝７０が形成されている。
【００５０】
接触面５８には、メインカバー部材４０をベッド部材３８に留めるためのネジを挿通する複数のネジ挿通孔６６がベッド面４４のネジ穴５４に対応する位置に設けられており、また、ベッド面４４に形成されたホゾ５６に対応する位置には、当該ホゾ５６を受け入れる複数のホゾ穴６８が形成されている。
【００５１】
接触面５８に形成された発光部被覆溝６０および封止部被覆溝６２の内壁面にも、上述の反射低減処理が施されている。
【００５２】
サイドカバー部材４２は、メインカバー部材４０とともにベッド部材３８のベッド面４４に被せられ、ベッド部材３８との間に封止部収容空間３２を構成する短冊状の部材であり、その一方の表面がベッド部材３８のベッド面４４に接する接触面７２となっている。
【００５３】
サイドカバー部材４２の接触面７２には、当該サイドカバー部材４２をベッド部材３８に被せた状態でベッド部材３８の封止部受入溝４８と組み合わされることにより封止部収容空間３２を構成する封止部被覆溝７４が形成されている。この封止部被覆溝７４にも、反射低減処理が施されている。
【００５４】
また、接触面７２の短辺端から封止部被覆溝７４にかけて、ベッド部材３８のベッド面４４における給電線挿通溝５２に対応する位置に給電線被覆溝７６が形成されている。
【００５５】
さらに、接触面７２には、メインカバー部材４０をベッド部材３８に留めるためのネジを挿通する複数のネジ挿通孔７８がベッド面４４のネジ穴５４に対応する位置に設けられている。
【００５６】
次に、本実施例の表面検査用光源１０を組み立てる手順について簡単に説明する。まず、放電灯保持部材１４のベッド部材３８をそのベッド面４４が水平になるように置き、然る後、高圧放電灯１２をベッド面４４に形成された発光部受入溝４６および封止部受入溝４８に嵌め込む。高圧放電灯１２を嵌め込んだ後、給電線（図示せず）を当該高圧放電灯１２の両端から突設された一対の外部リード棒２６にそれぞれ電気的に接続する。なお、給電線は、ベッド面４４の給電線挿通溝５２内に這わせておく。
【００５７】
高圧放電灯１２に給電線を接続した後、メインカバー部材４０の接触面５８をベッド部材３８のベッド面４４に被せ（このとき、ベッド面４４に設けられたホゾ５６を接触面５８に設けられたホゾ穴６８に嵌め込むことにより、メインカバー部材４０をベッド部材３８に対する所定の位置に正しく位置決めすることができる。）、メインカバー部材４０をベッド部材３８に対してネジ留めする（ネジ挿通孔６６およびネジ穴５４を利用する）。
【００５８】
メインカバー部材４０をベッド部材３８にネジ留めした状態で、高圧放電灯１２は、メインカバー部材４０とベッド部材３８との間に形成された放電灯収容空間２８に収容されているが、メインカバー部材４０の長手方向寸法は、ベッド部材３８の長手方向寸法よりも短いことから高圧放電灯１２における一方の封止部１８は露出しており、当該一方の封止部１８は、外部から触れることのできる状態になっている。この露出した一方の封止部１８に触れて、メインカバー部材４０に設けられた出光用窓２９に対応する位置に高圧放電灯１２の一対の電極２４が位置するように放電灯収容空間２８における高圧放電灯１２の位置を調整した後、正しく調整できた状態で露出した封止部１８とは反対の封止部１８を収容する封止部収容空間３２に接着剤８０を注入し（図２）、放電灯収容空間２８に対して高圧放電灯１２を位置決めする。
【００５９】
最後に、露出した封止部１８を覆うようにして、サイドカバー部材４２をベッド部材３８にネジ留めした後、残る封止部収容空間３２にも接着剤８０を注入することにより、高圧放電灯１２が放電灯保持部材１４に確実に保持されて、表面検査用光源１０が完成する。
【００６０】
完成した表面検査用光源１０の給電線に通電して高圧放電灯１２の電極２４間に電圧を印加すると、当該電極２４間に形成されたアークから大量の光が放射される。この表面検査用光源１０では、高圧放電灯１２から放射された光の内、出光用窓２９を直接通過して外部空間に放出された光で検査面の欠陥Ｋを調査するようになっている。
【００６１】
この表面検査用光源１０によれば、図９に示すように、出光方向（＝出光用窓２９の方向）と反対の方向に向かう光Ｌ’は、円錐状の反射防止空間３４に入光することになる。ここで、反射防止空間３４を構成する円錐（あるいは角錐）は、「その底面が発光部収容空間３０に開口するとともに、一対の電極２４の中心を通る仮想線ＣＬを中心軸とし、仮想線ＣＬを含む断面において、当該角錐または円錐の母線ＢＬと、一対の電極２４の中心および母線ＢＬの底面側端を結ぶ直線ＳＬとが成す角度αが常に鈍角となるように設定されている」ことから、反射防止空間３４に入光した光Ｌ’は、その内壁面で反射防止空間３４の奥（＝円錐の頂点側）に向かって反射していくことになり、光Ｌ’が出光用窓２９から表面検査用光源１０の外部空間に漏れ出して上述のような「交差する光」となるおそれがほとんどなくなる。なお、上述のように、反射防止穴５０の頂部とベッド部材３８の底面３８ａとを連通する通孔（図示せず）を設けた場合、反射防止空間３４に入光し、当該反射防止空間３４の奥（＝円錐の頂点側）に向かって反射していった光Ｌ’は、当該通孔を通って、表面検査用光源１０の出光方向とは逆の、ベッド部材３８の底面３８ａから放射されることになるので、光Ｌ’が上記「交差する光」となるおそれが無くなる点で好適である。
【００６２】
このため、本実施例の表面検査用光源１０によれば、所定の検査面を照射する光を、高圧放電灯１２から出光用窓２９を直接通過して外部空間に出光される光に限定することが可能となり、「点光源から放射された、互いに交差することのない光」のみで検査面を照射することができるので、白熱灯や蛍光灯といった「互いに交差する光を出光する光源」を用いた場合に比べて検査面の欠陥Ｋを見つけ易い。
【００６３】
加えて、高圧放電灯１２から放射される光は、白熱灯や蛍光灯とは異なり、非常に狭い一対の電極２４間で形成された小さなアークから放射されたものであることから（つまり、高圧放電灯１２は、白熱灯や蛍光灯と比べて「点光源」といえることから）、白熱灯や蛍光灯のように、別の点から放射された「交差する光」によって欠陥と正常面とのコントラスト差が小さくなってしまうおそれを極小化することができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて単位消費電力量当たりの光放射量が多い高圧放電灯１２から放射され、出光用窓２９から外部空間へ出射された大量の光で検査面を照らすことにより、十分なコントラスト差で欠陥Ｋを把握することができる。
【００６４】
また、高圧放電灯１２から放射される光は１点から拡散する拡散光であるから、出光用窓２９の大きさを適宜設定することにより、検査面における照射範囲を大きく（＝出光用窓２９を大きくする）あるいは小さく（＝出光用窓２９を小さくする）することができるので、出光用窓２９の大きさを適宜設定して、検査者が手で持つことのできる大きさでありながら、十分な広さの照射範囲とすることができる。
【００６５】
次に、本実施例の表面検査用光源１０を使用した表面検査装置１００の一例について説明する。表面検査装置１００は、図４に示すように、大略、上述の表面検査用光源１０と、ケーシング１０２と、冷却ファン１０４と、高圧放電灯１２を点灯させるためのバラスト１０６と、給電線１０８、１０９とを備えている。
【００６６】
ケーシング１０２は、中空の箱体であり、その外面には、表面検査を行う作業者が持ちやすいように把手１１０が取り付けられている（もちろん、把手１１０の形状は図示されたものに限られず、作業者が持ちやすい形状であればどのようなものであってもよい。）。
【００６７】
また、ケーシング１０２における１の面には、表面検査用光源１０を取り付けるための光源取付開口１１２が設けられており、光源取付開口１１２が設けられた面に対向する面（もちろん、他の面でもよい。）には、冷却ファン１０４を取り付けるための冷却ファン取付開口１１４が設けられている。
【００６８】
冷却ファン１０４およびバラスト１０６は、ともに公知のものが使用されており、バラスト１０６は、ケーシング１０２の内部に固定されている（もちろん、外部に固定してもよい。）。
【００６９】
給電線１０８、１０９は、コンセントを介して、商用電力を冷却ファン１０４およびバラスト１０６に供給する（給電線１０８）とともに、高圧放電灯１２の点灯用に最適化された電力を高圧放電灯１２に供給する（給電線１０９）役割を有している。
【００７０】
このような表面検査装置１００によれば、表面検査用光源１０を点灯すると同時に冷却ファン１０４が回転してケーシング１０２の内部が負圧となり、外部空間からの空気が表面検査用光源１０の出光用窓２９を通って放電灯保持部材１４の発光部収容空間３０に入る。発光部収容空間３０に入った空気は、当該発光部収容空間３０から封止部収容空間３２へ移動する間に発光中の高圧放電灯１２で生じた熱を受けて高温となり、然る後、通気孔３６を通って表面検査用光源１０からケーシング１０２の内部に排出され、冷却ファン１０４によって表面検査装置１００の外部空間へ放出される。
【００７１】
このように冷却ファン１０４がケーシング１０２の内部を負圧にし続けることにより、発光中の高圧放電灯１２は、常に外部空間からの空気で冷却されるので、長時間連続的に発光させたとしても、高圧放電灯１２が熱による損傷を受けることはない。
【符号の説明】
【００７２】
１０…表面検査用光源
１２…高圧放電灯
１４…放電灯保持部材
１６…発光部
１６ａ…内部空間
１８…封止部
２０…マウント
２２…金属箔
２４…電極
２６…外部リード棒
２８…放電灯収容空間
２９…出光用窓
３０…発光部収容空間
３２…封止部収容空間
３４…反射防止空間
３６…通気孔
３８…ベッド部材
４０…メインカバー部材
４２…サイドカバー部材
４４…ベッド面
４６…発光部受入溝
４８…封止部受入溝
５０…反射防止穴
５２…給電線挿通溝
５４…ネジ穴
５６…ホゾ
５８…接触面
６０…発光部被覆溝
６２…封止部被覆溝
６６…ネジ挿通孔
６８…ホゾ穴
７０…給電線被覆溝
７２…（サイドカバー部材の）接触面
７４…（サイドカバー部材の）封止部被覆溝
７６…（サイドカバー部材の）給電線被覆溝
７８…（サイドカバー部材の）ネジ挿通孔
８０…接着剤
１００…表面検査装置
１０２…ケーシング
１０４…冷却ファン
１０６…バラスト
１０８、１０９…給電線
１１０…把手
１１２…光源取付開口
１１４…冷却ファン取付開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された一対の電極を内部に有する発光部を備える高圧放電灯と、
その内部に前記高圧放電灯を収容する放電灯収容空間が形成された放電灯保持部材とを備える表面検査用光源であって、
前記放電灯保持部材には、前記放電灯収容空間に収容された前記高圧放電灯の前記発光部を臨む位置に出光用窓が設けられており、
前記放電灯収容空間は、前記発光部を収容する発光部収容空間と、前記発光部を挟んで前記出光用窓の反対側に形成された角錐状または円錐状の反射防止空間とを有しており、
前記反射防止空間を構成する角錐または円錐は、その底面が前記発光部収容空間に開口するとともに、前記一対の電極の中心を通る仮想線を中心軸とし、前記仮想線を含む断面において、当該角錐または円錐の母線と、前記一対の電極の中心および前記母線の底面側端を結ぶ直線とが成す角度が常に鈍角であることを特徴とする表面検査用光源。
【請求項２】
前記放電灯収容空間を構成する内壁面は、光を減衰させる光減衰面であることを特徴とする請求項１に記載の表面検査用光源。
【請求項３】
前記放電灯保持部材には、出光方向とは反対側の外部空間および前記放電灯収容空間を互いに連通する通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査用光源と、
冷却ファンと、
前記表面検査用光源を取り付けるための光源取付開口および前記冷却ファンを取り付けるための冷却ファン取付開口が設けられた中空のケーシングとを備える表面検査装置。
【請求項１】
対向して配置された一対の電極を内部に有する発光部を備える高圧放電灯と、
その内部に前記高圧放電灯を収容する放電灯収容空間が形成された放電灯保持部材とを備える表面検査用光源であって、
前記放電灯保持部材には、前記放電灯収容空間に収容された前記高圧放電灯の前記発光部を臨む位置に出光用窓が設けられており、
前記放電灯収容空間は、前記発光部を収容する発光部収容空間と、前記発光部を挟んで前記出光用窓の反対側に形成された角錐状または円錐状の反射防止空間とを有しており、
前記反射防止空間を構成する角錐または円錐は、その底面が前記発光部収容空間に開口するとともに、前記一対の電極の中心を通る仮想線を中心軸とし、前記仮想線を含む断面において、当該角錐または円錐の母線と、前記一対の電極の中心および前記母線の底面側端を結ぶ直線とが成す角度が常に鈍角であることを特徴とする表面検査用光源。
【請求項２】
前記放電灯収容空間を構成する内壁面は、光を減衰させる光減衰面であることを特徴とする請求項１に記載の表面検査用光源。
【請求項３】
前記放電灯保持部材には、出光方向とは反対側の外部空間および前記放電灯収容空間を互いに連通する通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査用光源と、
冷却ファンと、
前記表面検査用光源を取り付けるための光源取付開口および前記冷却ファンを取り付けるための冷却ファン取付開口が設けられた中空のケーシングとを備える表面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６３７７２（Ｐ２０１１−１６３７７２Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２９５（Ｐ２０１０−２３２９５）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（５１０１３８７４１）フェニックス電機株式会社 (19)
【出願人】（０００１５３１４４）株式会社日本技術センター (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（５１０１３８７４１）フェニックス電機株式会社 (19)
【出願人】（０００１５３１４４）株式会社日本技術センター (7)
【Ｆターム（参考）】
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