JP2001195901A - 照明装置 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
- G02B6/0008—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源からの照明光をファイバーバンドルを介
して被照射面に照射する照明装置の照明ムラを解消す
る。 【解決手段】 ファイバーバンドル２は出射端の形状を
被照射面の形状に合せ、線状若しくは細長い矩形状に
し、マイクロレンズアレイ３の形状もファイバーバンド
ル２の出射端の形状に合せて略直方体とし、この一面に
は多数の微小凹面シリンドリカルレンズ５ａからなるレ
ンチキュラーレンズ５が形成されている。
して被照射面に照射する照明装置の照明ムラを解消す
る。 【解決手段】 ファイバーバンドル２は出射端の形状を
被照射面の形状に合せ、線状若しくは細長い矩形状に
し、マイクロレンズアレイ３の形状もファイバーバンド
ル２の出射端の形状に合せて略直方体とし、この一面に
は多数の微小凹面シリンドリカルレンズ５ａからなるレ
ンチキュラーレンズ５が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバの束、即
ちファイバーバンドルを用いた照明装置に関する。
ちファイバーバンドルを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、部品の組立ラインで物の形状、
寸法測定、傷の有無や外観の検査に、画像をＣＣＤカメ
ラで取り込み、画像処理する方法が広く知られている。
この場合、被検物を照度ムラなく均一に照明することが
高精度な測定と検査を行う上で重要である。そこで、従
来からファイバーバンドルを用いた照明装置が知られて
いる。この照明装置は図１０に示すように、光源１００
からの照射光をファイバーバンドル１０１を介して被照
射面１０２に照射する構成になっており、被照射面１０
２の形状に合せてファイバーバンドル１０１の出射端部
形状を変えることができ照射光の有効利用が図れる。
寸法測定、傷の有無や外観の検査に、画像をＣＣＤカメ
ラで取り込み、画像処理する方法が広く知られている。
この場合、被検物を照度ムラなく均一に照明することが
高精度な測定と検査を行う上で重要である。そこで、従
来からファイバーバンドルを用いた照明装置が知られて
いる。この照明装置は図１０に示すように、光源１００
からの照射光をファイバーバンドル１０１を介して被照
射面１０２に照射する構成になっており、被照射面１０
２の形状に合せてファイバーバンドル１０１の出射端部
形状を変えることができ照射光の有効利用が図れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１１（ａ）は図１０
に示した従来の照明装置による照明領域の正面図、
（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を示す
図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を
示す図であり、いすれの方向から見た照明光強度分布を
示す図からも明らかなように照度ムラが存在する。この
ような、照明装置を液晶表示装置等に組み込むと商品価
値の低下を招く。
に示した従来の照明装置による照明領域の正面図、
（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を示す
図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を
示す図であり、いすれの方向から見た照明光強度分布を
示す図からも明らかなように照度ムラが存在する。この
ような、照明装置を液晶表示装置等に組み込むと商品価
値の低下を招く。
【０００４】尚、ファイバーバンドルの出射端側にレン
チキュラーレンズ等から構成される拡散板を配置した先
行技術として、特開平９−１４６０１４号公報に開示さ
れるものがあるが、この先行技術はファイバーバンドル
の出射端に拡大レンズを配置し、この拡大レンズの焦点
位置に拡散板を配置し、広い角度から観察できるように
したものであり、被照射面に照射される照射光を均一に
分散させるものではない。
チキュラーレンズ等から構成される拡散板を配置した先
行技術として、特開平９−１４６０１４号公報に開示さ
れるものがあるが、この先行技術はファイバーバンドル
の出射端に拡大レンズを配置し、この拡大レンズの焦点
位置に拡散板を配置し、広い角度から観察できるように
したものであり、被照射面に照射される照射光を均一に
分散させるものではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、光源からの照明光をファイバーバンドルを介
して被照射面に照射するようにした照明装置において、
前記ファイバーバンドルの端面に被照射面に照射される
照射光を均一に拡散するか、若しくは照射光を１ヵ所に
集中せしめるマイクロレンズアレイを配置した。
本発明は、光源からの照明光をファイバーバンドルを介
して被照射面に照射するようにした照明装置において、
前記ファイバーバンドルの端面に被照射面に照射される
照射光を均一に拡散するか、若しくは照射光を１ヵ所に
集中せしめるマイクロレンズアレイを配置した。
【０００６】光源としては、ハロゲンランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンランプ等が挙げられ、波長も可
視光領域に限らず、紫外域でもよい。またランプと楕円
反射鏡とを組み合わせて光源とすることが好ましい。フ
ァイバーバンドルとしてはグラスファイバー、樹脂ファ
イバー何れでもよい。マイクロレンズとしては石英ガラ
スをエッチングしたもの、射出成形で得られる樹脂性の
もの、２Ｐ成形にて得られるもの等が挙げられ、更に、
マイクロレンズを配置する位置は、ファイバーバンドル
の入射端、出射端のいずれでもよい。
ライドランプ、キセノンランプ等が挙げられ、波長も可
視光領域に限らず、紫外域でもよい。またランプと楕円
反射鏡とを組み合わせて光源とすることが好ましい。フ
ァイバーバンドルとしてはグラスファイバー、樹脂ファ
イバー何れでもよい。マイクロレンズとしては石英ガラ
スをエッチングしたもの、射出成形で得られる樹脂性の
もの、２Ｐ成形にて得られるもの等が挙げられ、更に、
マイクロレンズを配置する位置は、ファイバーバンドル
の入射端、出射端のいずれでもよい。
【０００７】更に本発明の具体的な構成としては、前記
ファイバーバンドルの出射端の形状を線状、若しくは線
状に近い矩形状とし、この出射端に出射端形状に合せた
形状のマイクロレンズアレイを配置し、このマイクロレ
ンズアレイをレンチキュラーレンズとし、レンチキュラ
ーレンズを構成する各微小レンズの長手方向とファイバ
ーバンドルの出射端の短辺方向とを一致せしめたものが
考えられる。
ファイバーバンドルの出射端の形状を線状、若しくは線
状に近い矩形状とし、この出射端に出射端形状に合せた
形状のマイクロレンズアレイを配置し、このマイクロレ
ンズアレイをレンチキュラーレンズとし、レンチキュラ
ーレンズを構成する各微小レンズの長手方向とファイバ
ーバンドルの出射端の短辺方向とを一致せしめたものが
考えられる。
【０００８】別の具体的な構成としては、前記ファイバ
ーバンドルの出射端の形状を線状、若しくは線状に近い
矩形状とし、この出射端に出射端形状に合せた形状のマ
イクロレンズアレイを配置し、このマイクロレンズアレ
イの一方の面にレンチキュラーレンズを他方の面にシリ
ンドリカルレンズを形成し、レンチキュラーレンズを構
成する各微小レンズの長手方向とファイバーバンドルの
出射端の短辺方向とを一致させ、シリンドリカルレンズ
の長手方向とファイバーバンドルの出射端の長辺方向と
を一致せしめたものが考えられる。
ーバンドルの出射端の形状を線状、若しくは線状に近い
矩形状とし、この出射端に出射端形状に合せた形状のマ
イクロレンズアレイを配置し、このマイクロレンズアレ
イの一方の面にレンチキュラーレンズを他方の面にシリ
ンドリカルレンズを形成し、レンチキュラーレンズを構
成する各微小レンズの長手方向とファイバーバンドルの
出射端の短辺方向とを一致させ、シリンドリカルレンズ
の長手方向とファイバーバンドルの出射端の長辺方向と
を一致せしめたものが考えられる。
【０００９】別の具体的な構成としては、前記ファイバ
ーバンドルの出射端の形状を環状とし、この環状をなす
出射端に出射端形状に合せた形状の環状マイクロレンズ
アレイを配置し、この環状マイクロレンズアレイからの
照射光をアキシコンレンズを介して被照射面に照射する
構成が考えられる。
ーバンドルの出射端の形状を環状とし、この環状をなす
出射端に出射端形状に合せた形状の環状マイクロレンズ
アレイを配置し、この環状マイクロレンズアレイからの
照射光をアキシコンレンズを介して被照射面に照射する
構成が考えられる。
【００１０】別の具体的な構成としては、前記ファイバ
ーバンドルの出射端の形状を矩形状とし、この出射端に
配置されるマイクロレンズアレイを出射端形状に合せた
矩形状とするとともに微小矩形レンズを稠密配列して構
成し、更に各微小矩形レンズは照射光の収束・発散角度
が縦横で異なるように縦横の曲率半径を異ならせた構成
が考えられる。
ーバンドルの出射端の形状を矩形状とし、この出射端に
配置されるマイクロレンズアレイを出射端形状に合せた
矩形状とするとともに微小矩形レンズを稠密配列して構
成し、更に各微小矩形レンズは照射光の収束・発散角度
が縦横で異なるように縦横の曲率半径を異ならせた構成
が考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
照明装置の全体図、図２は同照明装置を構成するファイ
バーバンドルの斜視図、図３（ａ）は照明領域の正面
図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を
示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分
布を示す図である。
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
照明装置の全体図、図２は同照明装置を構成するファイ
バーバンドルの斜視図、図３（ａ）は照明領域の正面
図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を
示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分
布を示す図である。
【００１２】照明装置は光源１、ファイバーバンドル２
及びマイクロレンズアレイ３から構成され、光源１は楕
円反射鏡４を備え、ファイバーバンドル２は出射端の形
状を被照射面Ｓ（例えば液晶表示パネル）の形状に合
せ、この実施例では線状若しくは細長い矩形状にしてい
る。
及びマイクロレンズアレイ３から構成され、光源１は楕
円反射鏡４を備え、ファイバーバンドル２は出射端の形
状を被照射面Ｓ（例えば液晶表示パネル）の形状に合
せ、この実施例では線状若しくは細長い矩形状にしてい
る。
【００１３】マイクロレンズアレイ３の形状もファイバ
ーバンドル２の出射端の形状に合せて略直方体とされ、
この一面には多数の微小凹面シリンドリカルレンズ５ａ
からなるレンチキュラーレンズ５が形成されている。
尚、シリンドリカルレンズ５ａは凸面でもよい。
ーバンドル２の出射端の形状に合せて略直方体とされ、
この一面には多数の微小凹面シリンドリカルレンズ５ａ
からなるレンチキュラーレンズ５が形成されている。
尚、シリンドリカルレンズ５ａは凸面でもよい。
【００１４】レンチキュラーレンズ５を構成する各微小
シリンドリカルレンズ５ａの長手方向とファイバーバン
ドル２の出射端の短辺方向とが一致している。したがっ
て、ファイバーバンドル２の出射端からレンチキュラー
レンズ５に入射した照射光は各微小シリンドリカルレン
ズ５ａによってファイバーバンドル２の出射端の長手方
向に沿って分散し、図３（ｂ）にも示すように照射領域
の長手方向に均一な照明光強度分布が得られる。
シリンドリカルレンズ５ａの長手方向とファイバーバン
ドル２の出射端の短辺方向とが一致している。したがっ
て、ファイバーバンドル２の出射端からレンチキュラー
レンズ５に入射した照射光は各微小シリンドリカルレン
ズ５ａによってファイバーバンドル２の出射端の長手方
向に沿って分散し、図３（ｂ）にも示すように照射領域
の長手方向に均一な照明光強度分布が得られる。
【００１５】図４はマイクロレンズアレイの別実施例を
示す斜視図、図５（ａ）は図４に示したマイクロレンズ
アレイによる照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方
向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）を
Ｃ方向から見た照明光強度分布を示す図であり、この実
施例にあってはマイクロレンズアレイ３の一面側にレン
チキュラーレンズ５を形成し、他面側に単一のシリンド
リカルレンズ６を形成している。
示す斜視図、図５（ａ）は図４に示したマイクロレンズ
アレイによる照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方
向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）を
Ｃ方向から見た照明光強度分布を示す図であり、この実
施例にあってはマイクロレンズアレイ３の一面側にレン
チキュラーレンズ５を形成し、他面側に単一のシリンド
リカルレンズ６を形成している。
【００１６】前記レンチキュラーレンズ５を構成する各
微小凸面シリンドリカルレンズ５ｂは、その長手方向が
ファイバーバンドル２の出射端の短辺方向と一致し、一
方単一のシリンドリカルレンズ６は、その長手方向がフ
ァイバーバンドル２の出射端の長辺方向と一致してい
る。その結果、照射領域の長辺方向に関しては図４
（ｂ）に示すようにレンチキュラーレンズ５によって均
一な照明光強度分布が得られ、照射領域の短辺方向に関
しては図４（ｃ）に示すようにシリンドリカルレンズ６
によって中央部分に照射光が集中する。
微小凸面シリンドリカルレンズ５ｂは、その長手方向が
ファイバーバンドル２の出射端の短辺方向と一致し、一
方単一のシリンドリカルレンズ６は、その長手方向がフ
ァイバーバンドル２の出射端の長辺方向と一致してい
る。その結果、照射領域の長辺方向に関しては図４
（ｂ）に示すようにレンチキュラーレンズ５によって均
一な照明光強度分布が得られ、照射領域の短辺方向に関
しては図４（ｃ）に示すようにシリンドリカルレンズ６
によって中央部分に照射光が集中する。
【００１７】図６は照明装置の別実施例を示す全体図、
図７は図６に示した照明装置の分解斜視図であり、この
実施例は、顕微鏡等の光学装置に適用される。この実施
例にあっては、ファイバーバンドル２の出射端の形状を
環状にし、この出射端に直接若しくは近接して同じく環
状のマイクロレンズアレイ７を配置し、このマイクロレ
ンズアレイ７を介してアキシコンレンズ８に照射光を入
射せしめるようにしている。マイクロレンズアレイ７を
構成する微小レンズの配列は目的によって選定するが、
四角稠密、六角稠密、デルタ稠密等が挙げられる。
図７は図６に示した照明装置の分解斜視図であり、この
実施例は、顕微鏡等の光学装置に適用される。この実施
例にあっては、ファイバーバンドル２の出射端の形状を
環状にし、この出射端に直接若しくは近接して同じく環
状のマイクロレンズアレイ７を配置し、このマイクロレ
ンズアレイ７を介してアキシコンレンズ８に照射光を入
射せしめるようにしている。マイクロレンズアレイ７を
構成する微小レンズの配列は目的によって選定するが、
四角稠密、六角稠密、デルタ稠密等が挙げられる。
【００１８】図８（ａ）はマイクロレンズアレイの別実
施例の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、
（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た図である。この実施例
にあってはマイクロレンズアレイ９を矩形状とし、この
マイクロレンズアレイ９を構成する各微小レンズ９ａも
凹面の矩形レンズを稠密に配列している。そして、各微
小レンズ９ａの縦方向の曲率半径と横方向の曲率半径を
異ならせ、照明領域の形状を任意に変更できるようにし
ている、例えば正方形の照明領域を矩形の照明領域に或
いはこの逆にすることができる。
施例の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、
（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た図である。この実施例
にあってはマイクロレンズアレイ９を矩形状とし、この
マイクロレンズアレイ９を構成する各微小レンズ９ａも
凹面の矩形レンズを稠密に配列している。そして、各微
小レンズ９ａの縦方向の曲率半径と横方向の曲率半径を
異ならせ、照明領域の形状を任意に変更できるようにし
ている、例えば正方形の照明領域を矩形の照明領域に或
いはこの逆にすることができる。
【００１９】図９はマイクロレンズアレイの別実施例の
断面図であり、この実施例にあってはマイクロレンズア
レイ１０の両面に同一配列で微小凸レンズ１０ａ，１０
ｂを形成し、一方の凸レンズの焦点面が他方の凸レンズ
のレンズ面と一致するように設計している。このような
構成とすることで、１面側のみにレンズを形成した場合
に比べて照明ムラ解消に更に優れた効果を発揮する。
断面図であり、この実施例にあってはマイクロレンズア
レイ１０の両面に同一配列で微小凸レンズ１０ａ，１０
ｂを形成し、一方の凸レンズの焦点面が他方の凸レンズ
のレンズ面と一致するように設計している。このような
構成とすることで、１面側のみにレンズを形成した場合
に比べて照明ムラ解消に更に優れた効果を発揮する。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
光源からの照明光をファイバーバンドルを介して被照射
面に照射する照明装置において、ファイバーバンドルの
出射端若しくは入射端にマイクロレンズアレイを配置し
たので、被照射面に照射される照明光の強度分布を均一
にしたり、特定の箇所に集中せしめることができ、各種
光学装置に適用される照明装置として、優れた特性を発
揮する。
光源からの照明光をファイバーバンドルを介して被照射
面に照射する照明装置において、ファイバーバンドルの
出射端若しくは入射端にマイクロレンズアレイを配置し
たので、被照射面に照射される照明光の強度分布を均一
にしたり、特定の箇所に集中せしめることができ、各種
光学装置に適用される照明装置として、優れた特性を発
揮する。
【図１】本発明に係る照明装置の全体図
【図２】同照明装置を構成するファイバーバンドルの斜
視図
視図
【図３】（ａ）は照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）を
Ｂ方向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は
（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を示す図
Ｂ方向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は
（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を示す図
【図４】マイクロレンズアレイの別実施例を示す斜視図
【図５】（ａ）は図４に示したマイクロレンズアレイに
よる照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見
た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向か
ら見た照明光強度分布を示す図
よる照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見
た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向か
ら見た照明光強度分布を示す図
【図６】照明装置の別実施例を示す全体図
【図７】図６に示した照明装置の分解斜視図
【図８】（ａ）はマイクロレンズアレイの別実施例の正
面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、（ｃ）は
（ａ）をＣ方向から見た図
面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、（ｃ）は
（ａ）をＣ方向から見た図
【図９】マイクロレンズアレイの別実施例の断面図
【図１０】従来の照明装置の全体図
【図１１】（ａ）は従来の照明装置による照明領域の正
面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布
を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度
分布を示す図
面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布
を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度
分布を示す図
１…光源、２…ファイバーバンドル、３，７，９，１０
…マイクロレンズアレイ、４…楕円反射鏡、５…レンチ
キュラーレンズ、５ａ…微小凹面シリンドリカルレン
ズ、６…単一のシリンドリカルレンズ、８…アキシコン
レンズ、９ａ，１０ａ，１０ｂ…微小レンズ、Ｓ…被照
射面。
…マイクロレンズアレイ、４…楕円反射鏡、５…レンチ
キュラーレンズ、５ａ…微小凹面シリンドリカルレン
ズ、６…単一のシリンドリカルレンズ、８…アキシコン
レンズ、９ａ，１０ａ，１０ｂ…微小レンズ、Ｓ…被照
射面。
Claims (5)
- 【請求項１】 光源からの照明光をファイバーバンドル
を介して被照射面に照射するようにした照明装置におい
て、前記ファイバーバンドルの端面に被照射面に照射さ
れる照射光を均一に拡散するか、若しくは照射光を１ヵ
所に集中せしめるマイクロレンズアレイを配置したこと
を特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の照明装置において、前
記ファイバーバンドルの出射端の形状は線状、若しくは
線状に近い矩形状をなし、この出射端に出射端形状に合
せた形状のマイクロレンズアレイが配置され、このマイ
クロレンズアレイはレンチキュラーレンズとされ、レン
チキュラーレンズを構成する各微小レンズの長手方向と
ファイバーバンドルの出射端の短辺方向とが一致してい
ることを特徴とする照明装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の照明装置において、前
記ファイバーバンドルの出射端の形状は線状、若しくは
線状に近い矩形状をなし、この出射端に出射端形状に合
せた形状のマイクロレンズアレイが配置され、このマイ
クロレンズアレイは一方の面にレンチキュラーレンズ
を、他方の面にシリンドリカルレンズを形成してなり、
レンチキュラーレンズを構成する各微小レンズの長手方
向とファイバーバンドルの出射端の短辺方向とが一致
し、シリンドリカルレンズの長手方向とファイバーバン
ドルの出射端の長辺方向とが一致していることを特徴と
する照明装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の照明装置において、前
記ファイバーバンドルの出射端の形状は環状をなし、こ
の環状をなす出射端に出射端に合せた形状の環状マイク
ロレンズアレイが配置され、この環状マイクロレンズア
レイからの照射光をアキシコンレンズを介して被照射面
に照射するようにしたことを特徴とする照明装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の照明装置において、前
記ファイバーバンドルの出射端の形状は矩形状をなし、
この出射端に配置されるマイクロレンズアレイは出射端
形状に合せた矩形状をなすとともに微小矩形レンズを稠
密配列して構成され、更に各微小矩形レンズは照射光の
収束・発散角度が縦横で異なるように縦横の曲率半径が
異なっていることを特徴とする照明装置。
Priority Applications (4)
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