JP2001125000A

JP2001125000A - 照明装置

Info

Publication number: JP2001125000A
Application number: JP30704199A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Kawa; 泰孝川
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズを円周方向に分割しなくても落射光と
側射光との比を自在に変更することのできる照明装置を
提供する。【解決手段】筒体２１，２２と、該筒体２１，２２内
に収容された円環状の照明用レンズ３Ａ，３Ｂと、レン
ズ３Ａ，３Ｂから導光された光を筒体２１，２２の先端
側の中央部に向って反射する反射面４０とを備えた照明
装置に関する。複数枚の反射板４１を円環状に配列して
反射面４０を形成すると共に、筒体２１，２２に対する
反射板４１の角度を可変に設定し、反射板４１の角度を
変更する変更機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は拡大観察用の照明装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】拡大撮像装置は、種々
の物体表面や人体の皮膚などの被写体を撮像して、その
拡大像をモニタに写し出す。この種の拡大撮像装置で
は、被写体の凹凸などに応じた適切な照明を行う必要が
ある。そのため、たとえば、被写体への照明光を、一方
向からだけでなく、照明角度を変更させて照射し得る照
明装置を備えた拡大撮像装置が提案されている。この種
の照明装置の一例を図７に示す。

【０００３】図７（ａ）において、ＬＥＤ１００から出
射された照明光Ｌは、反射面１０１で反射され、被写体
Ｗに向かう。前記反射面１０１は凸面で形成されてお
り、前記ＬＥＤ１００に近接している場合には、被写体
Ｗに向かう光Ｌは側方からの光（側射光）Ｌの光量が多
くなる。一方、図７（ｂ）のように、前記反射面１０１
がＬＥＤ１００から遠ざかると、被写体Ｗに向かう光Ｌ
は、斜め上方からの光（落射光）Ｌの光量が多くなる。
こうして、被写体Ｗの表面の状態や観察目的に応じた照
明を行うようにしている。

【０００４】しかし、前記従来技術では、湾曲した反射
面１０１の位置を変化させるだけであるから、たとえ
ば、側射光のみによる照明を行うことができないなど、
落射光と側射光との比を正確に調整するのが困難であ
る。

【０００５】したがって、本第１発明の目的は、落射光
と側射光との比を精度良く変更し得る照明装置を提供す
ることである。

【０００６】一方、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、
リング状のレンズ１０２を周方向に複数個に分割すると
共に２種類の光学系１０３，１０４を設け、前記レンズ
１０２の径方向の位置を変化させることで、落射光と側
射光の比を変化させる照明装置が知られている。

【０００７】しかし、この照明装置では、周方向に複数
個に分割したレンズ１０２を径方向に移動させる必要が
あるので、レンズの支持構造や移動機構が複雑になるの
は避けられない。また、この従来の照明装置では、落射
用と側射用の２つの独立した光学系を必要とするので、
光学系の構造が複雑になる。そのため、コストアップを
招く原因となる。

【０００８】したがって、本第２発明の目的は、レンズ
を円周方向に分割しなくても、落射用と側射用の光学系
を別個に２つ設けなくても、落射光と側射光との比を自
在に変更することのできる照明装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本第１発明は、筒体と、該筒体内に収容された円環
状の照明用レンズと、前記レンズから導光された光を前
記筒体の先端側の中央部に向って反射する反射面とを備
えた照明装置において、複数枚の反射板を円環状に配列
して前記反射面を形成すると共に、前記筒体に対する前
記反射板の角度を可変に設定し、前記反射板の角度を変
更する変更機構を設けたことを特徴とする。

【００１０】本第１発明においては、反射板の角度を変
更させることで、被写体への光の入射角（被写体表面の
法線と光軸とのなす角）を変化させることができる。な
お、本第１発明において、複数枚の反射板を円環状に配
列した理由は、反射板の角度を変更可能とするためであ
る。本発明において、「筒体に対する反射板の角度」
は、たとえば、筒体の軸線と、テーパ円筒面からなる反
射面の母線とがなす角によって定義することができる。

【００１１】一方、本第２発明は、筒体と、該筒体内に
収容され前記筒体内に入射した光を導光する円環状の照
明用レンズと、前記レンズから導光された光を前記筒体
の先端側の中央部に向って反射する反射面とを備えた照
明装置において、前記レンズを軸方向に移動自在に設け
たことを特徴とする。

【００１２】本第２発明においては、前記レンズが前記
反射面から遠ざかった側射位置においては、前記筒体内
に入射した照明光の大部分が前記レンズに入射し、更に
前記反射面に導光され側射光となって被写体に照射され
る。一方、前記レンズが前記反射面に近づいた落射位置
においては、前記筒体内に入射した照明光の多くが前記
レンズの内周側を通過して当該レンズに入射せずに前記
筒体の中央部に落射光となって照射される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１〜図５は第１実施形態を示
す。図１において、拡大撮像装置は、撮像部１と照明ヘ
ッド（照明装置）２とを備えている。前記撮像部１は、
撮像素子１０およびレンズユニット１１が内蔵された筒
状の本体部１２を備えている。この拡大撮像装置は、以
下に説明するように照明ヘッド２の前方（下方）の被写
体Ｗに光を照射し、該被写体Ｗの像をレンズユニット１
１によって撮像素子１０に結像させて、モニタ（図示せ
ず）等の表示装置に拡大した映像を写し出すものであ
る。

【００１４】前記本体部１２の基端部１２ａには、多数
の素線を束ねた光ファイバ（拡大撮像装置の導光手段）
が挿入されており、この光ファイバ１３は本体部１２の
先端部１２ｂにおいてリング状に配設されている。した
がって、光ファイバ１３からはリング状の光線束が照明
ヘッド２内に出射される。

【００１５】図２の断面図に示すように、前記照明ヘッ
ド２は、内筒（筒体）２１と外筒（筒体）２２、円環状
の第１および第２照明用レンズ３Ａ，３Ｂと、反射面４
０とを備えている。前記内筒２１は撮像部１の基端部１
２ａにねじ込んで固定されており、これにより、照明ヘ
ッド２が撮像部１に着脱自在に設けられている。なお、
外筒２２はゴム製のカバー２３で被装されている。

【００１６】前記両レンズ３Ａ，３Ｂは、互いに同軸上
にかつ軸方向に離れて設けられていると共に、内筒２１
内に収容されている。前記第１照明用レンズ３Ａは、光
ファイバ１３の先端に接触ないし近接した状態で前記内
筒２１に固定されている。一方、前記第２照明用レンズ
３Ｂは、前記反射面４０に近接した位置において、内筒
２１の軸方向Ｓに移動自在に取り付けられている。前記
光ファイバ１３から出射された照明光Ｌは、第１照明用
レンズ３Ａにより集光されて概ね平行光となって第２照
明用レンズ３Ｂに入射し、更に、反射面４０で反射され
て、前記内筒２１の先端側の中央部に向かい、被写体Ｗ
の表面に照射される。なお、前記第２照明用レンズ３Ｂ
の内周側には、遮光リング５が設けられている。

【００１７】前記反射面４０は後述するように６枚の反
射板４１によりテーパ円筒面状に形成されている。前記
第２照明用レンズ３Ｂおよび反射板４１は、図２および
図３に示すように、前記内筒２１内に収容され、かつ、
前記内筒２１の軸方向に移動自在に設けられている。図
２の側射位置Ｐ１のように、前記反射板４１が内筒２１
の先端側に移動すると、被写体Ｗへの照明光Ｌの入射角
θが大きくなるように、反射面４０の角度が変化する。
一方、図３の落射位置Ｐ２のように、前記反射板４１が
第１照明用レンズ３Ａ側に移動すると、被写体Ｗへの照
明光Ｌの入射角θが小さくなるように、反射面４０の角
度が変化する。

【００１８】つぎに、前記反射面４０および反射板４１
の具体的構造について説明する。前記反射板４１は以下
に説明する反射ユニット４の構成要素である。反射ユニ
ット４は、前記反射板４１と、第１のピン４ａに固定さ
れた円環状の第１摺動ベース４２、保持部材４３および
バネ部材４４とを備えている。前記保持部材４３および
バネ部材４４は前記第１摺動ベース４２に固定されてい
る。

【００１９】一方、前記第２照明用レンズ３Ｂは環状の
第２摺動ベース３０と一体に形成されており、第２のピ
ン４ｂを介して内筒２１に摺動自在に固定されている。
なお、前記第２摺動ベース３０の下端面には、反射板４
１の上端部を案内する案内レール３１が形成されてい
る。

【００２０】図４に明示するように、前記内筒２１に
は、該内筒２１の軸方向Ｓに沿って案内溝２１ａが形成
されている。一方、前記外筒２２には、第１および第２
カム溝２２ａ，２２ｂが螺旋のように斜めに形成されて
いる。前記第１のピン４ａ（図２）は第１カム溝２２ａ
および案内溝２１ａに嵌合しており、一方、前記第２の
ピン４ｂ（図２）は第２カム溝２２ｂおよび案内溝２１
ａに嵌合している。前記第１カム溝２２ａの螺旋角α１
は、第２カム溝２２ｂの螺旋角α２よりも大きく設定さ
れている。したがって、外筒２２を内筒２１に対して回
転させると、図２および図３に示すように、２つのピン
４ａ，４ｂのピッチが変化して、第２摺動ベース３０と
保持部材４３との間の距離が変化する。なお、前記両ピ
ン４ａ，４ｂ、両カム溝２２ａ，２２ｂおよび案内溝２
１ａなどによって、移動機構が構成されている。

【００２１】図５は反射ユニット４を示す。前記反射板
４１は円環状に（円周上に）６枚配列されて、テーパ円
筒状の反射面４０を形成する。なお、反射板４１は６枚
設けられているが、この図ではそのうちの１枚のみを図
示している。前記保持部材４３には、切り起こし部４３
ａが設けられており、該切り起こし部４３ａに係合して
反射板４１の下端部が保持されている。一方、前記反射
板４１の上端部には被案内部４１ａが形成されており、
該被案内部４１ａが図２の案内レール３１に案内される
ようになっている。前記第２摺動ベース３０は前記保持
部材４３に対向する位置に配設されており、前記反射板
４１の上端が摺接する。

【００２２】図５に示すバネ部材４４には、６枚の板バ
ネ（変更機構）４４ａが一体に形成されている。該板バ
ネ４４ａは、前記第２摺動ベース３０（図３）および保
持部材４３と共に、反射板４１の傾斜角度を変更する変
更機構を構成している。前記板バネ４４ａは反射板４１
が起立する方向に前記反射板４１を反射面４０の背面か
ら常時押しており、これによって、図２および図３の反
射板４１は保持部材４３と第２摺動ベース３０との間に
おいて傾斜姿勢を安定させている。

【００２３】つぎに、本照明ヘッド２の用い方について
説明する。図４の外筒２２を反時計回りに回転させる
と、図２に示すように、保持部材４３および第２摺動ベ
ース３０が内筒２１の先端側に移動すると共に、２つの
部材４３，３０間の距離が小さくなって、反射板４１の
傾きが大きくなる。これにより、反射面４０によって反
射される照明光Ｌは、大きな入射角θで被写体Ｗに入射
する。一方、図４の外筒２２を時計回りに回転させる
と、図３に示すように、保持部材４３および第２摺動ベ
ース３０が内筒２１の基端側に移動すると共に、２つの
部材４３，３０間の距離が大きくなって、板バネ４４ａ
のバネ力で反射板４１が起立する方向に起き上がる。こ
れにより、反射面４０によって反射される照明光Ｌは、
小さな入射角θで被写体Ｗに入射する。

【００２４】このように、本照明装置２においては、外
筒２２を回転させるだけの極めて簡単な操作によって、
照明光Ｌの入射角θを自在、かつ、精度良く調整するこ
とができる。

【００２５】図６（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態を示
す。これらの図において、外筒２２Ａは撮像部１に固定
されている。一方、内筒２１Ａは外筒２２Ａに摺動自在
に設けてある。前記内筒２１Ａには挟持リング２５が固
定されている。該挟持リング２５は内筒２１Ａと協働し
て、円環状の第１照明用レンズ３Ｃを挟持している。し
たがって、第１照明用レンズ３Ｃは、外筒２２Ａの軸方
向Ｓに移動自在になっている。なお、前記第１照明用レ
ンズ３Ｃは光ファイバ１３からの照明光Ｌを集光する。

【００２６】前記第１照明用レンズ３Ｃの下方には、円
環状の第２照明用レンズ３Ｄが同軸上に、かつ、軸方向
Ｓに離間した位置に設けられている。前記第２照明用レ
ンズ３Ｄは、第１照明用レンズ３Ｃからの照明光Ｌを反
射面４０Ａに向って集光する。前記第２照明用レンズ３
Ｄおよび反射面４０Ａは外筒２２Ａに固定されている。
なお、反射面４０Ａはテーパ円筒面になっており、第２
照明用レンズ３Ｄからの照明光Ｌを側射光として反射す
る。

【００２７】つぎに、本照明装置の用い方について説明
する。図６（ａ）のように、第１照明用レンズ３Ｃを反
射面４０Ａから遠ざけると、第１照明用レンズ３Ｃが光
ファイバ１３の先端に近接する。この側射位置Ｐ１にお
いては、光ファイバ１３からの照明光Ｌの大部分が第１
照明用レンズ３Ｃに入射し、第２照明用レンズ３Ｄを通
って、反射面４０Ａで反射され、側射光となって被写体
Ｗの表面に照射される。

【００２８】一方、図６（ｃ）のように、第１照明用レ
ンズ３Ｃを反射面４０Ａに近づけると、第１照明用レン
ズ３Ｃが光ファイバ１３の先端から遠ざかる。この落射
位置Ｐ２においては、光ファイバ１３からの照明光Ｌの
多くが第１照明用レンズ３Ｃよりも内側の空間を通過し
て、当該第１照明用レンズ３Ｃに入射せずに、落射光と
なって、被写体Ｗの表面に照射される。また、この落射
位置Ｐ２においては、光ファイバ１３からの照明光Ｌの
他の一部が第１照明用レンズ３Ｃに入射し、側射位置Ｐ
１と同様に側射光となって被写体Ｗの表面に照射され
る。

【００２９】また、図６（ｂ）のように、第１照明用レ
ンズ３Ｃを前記側射位置Ｐ１と落射位置Ｐ２との中間の
状態に設定して、落射光と側射光との比を容易に調整す
ることができる。

【００３０】このように、本実施形態では、レンズ３
Ｃ，３Ｄを円周方向に分割しなくても、また、落射用と
側射用の２つの光学系を設けなくても、落射光と側射光
との比を自在に変更することができる。

【００３１】なお、本第２実施形態の撮像部１の構成は
前記第１実施形態の構成と同様であり、その詳しい説明
を省略する。また、前記各実施形態において、第２照明
用レンズ３Ｂ，３Ｄは必ずしも設ける必要はない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本第１発明によれ
ば、反射面を複数枚の反射板で形成して、反射板の角度
を変更することができるようにしたので、照明光を所望
の入射角で被写体に入射させることができる。

【００３３】また、反射板を筒体の先端側に移動させる
と前記入射角が大きくなるようにすれば、撮像装置を被
写体に近づけた状態のまま、前記入射角を変化させるこ
とができ、至便である。

【００３４】また、本第２発明によれば、円環状のレン
ズを筒体の軸方向に移動自在に設けたので、該レンズを
光ファイバに近付けたり、光ファイバから遠ざけること
により、落射光と側射光との比を変更することができ
る。したがって、レンズを円周方向に分割しなくてもよ
いから、照明装置の構造が簡単になる。さらに、落射用
と側射用の光学系を別個に２つ設ける必要もないので、
照明装置の構造が簡単になる。

【００３５】また、レンズを軸方向に２つ設けることに
より、側射光を効率良く集光することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な拡大撮像装置の一例を示す側面図であ
る。

【図２】第１発明にかかる照明装置の一実施形態を側射
位置で示す縦断面図である。

【図３】同落射位置で示す縦断面図である。

【図４】内筒および外筒の構造を示す斜視図である。

【図５】反射ユニットの構造を示す斜視図である。

【図６】第２発明にかかる照明装置の実施形態を示す縦
断面図である。

【図７】従来の照明装置を示す概念図である。

【図８】他の従来の照明装置を示す概念図である。

【符号の説明】

２：照明ヘッド２１：円筒２２：外筒３Ａ，３Ｃ：第１照明用レンズ３Ｂ，３Ｄ：第２照明用レンズ３０：第２摺動ベース４０：反射面４１：反射板４３：保持部材４４ａ：板バネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒体と、該筒体内に収容された円環状の
照明用レンズと、前記レンズから導光された光を前記筒
体の先端側の中央部に向って反射する反射面とを備えた
照明装置において、複数枚の反射板を円環状に配列して前記反射面を形成す
ると共に、前記筒体に対する前記反射板の角度を可変に
設定し、前記反射板の角度を変更する変更機構を設けたことを特
徴とする照明装置。
【請求項２】請求項１において、前記反射板を前記筒体の軸方向に移動自在に設けると共
に、前記反射板を前記筒体の先端側に移動させると、前記中
央部における被写体への光の入射角が大きくなるように
前記反射板の角度が変化する照明装置。
【請求項３】請求項１もしくは２において、前記変更機構は前記反射板が起立する方向に前記反射面
の背面から前記反射板を押圧するバネを備えている照明
装置。
【請求項４】請求項２において、前記反射板を保持する保持部材を前記筒体に移動自在に
設けた照明装置。
【請求項５】請求項２において、前記反射板における筒体の軸方向の一端を保持する保持
部材と、該保持部材に対向する位置に配設され前記反射板の他端
が接触する摺接部材と、前記反射板を前記反射面の背面から常時押していること
により、前記保持部材と摺接部材との間において前記反
射板の傾斜した姿勢を安定させるバネと、前記保持部材および前記摺接部材を軸方向に移動させる
移動機構とを備えた照明装置。
【請求項６】請求項５において、前記保持部材および摺動部材を前記筒体の先端側とは反
対側に移動させると、前記２つの部材間の距離が大きく
なることで、前記反射板が起立する方向に起きることを
特徴とする照明装置。
【請求項７】筒体と、該筒体内に収容され前記筒体内
に入射した光を導光する円環状の照明用レンズと、前記
レンズから導光された光を前記筒体の先端側の中央部に
向って反射する反射面とを備えた照明装置において、前記レンズを軸方向に移動自在に設けたことを特徴とす
る照明装置。
【請求項８】請求項７において、前記レンズが前記反射面から遠ざかった側射位置におい
ては、前記筒体内に入射した照明光の大部分が前記レン
ズに入射し、更に前記反射面に導光され、前記レンズが前記反射面に近づいた落射位置において
は、前記筒体内に入射した照明光の多くが前記レンズの
内周側を通過して当該レンズに入射せずに前記筒体の中
央部に照射されるようにした照明装置。
【請求項９】請求項８において、前記レンズと前記反射面との間に、前記レンズとは別の
リング状の集光レンズを設けたことを特徴とする照明装
置。