JP2002288644A - ライン型照明装置 - Google Patents
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Abstract
おいて、均一な照度分布のライン状照明光が得られ、さ
らにシリンドリカルレンズでの集光効率がよく高い強度
のライン状照明光が得られるライン型照明装置を提供す
ること。 【解決手段】 出射端面の外側に反射平面を有する反射
空間を設け、該反射空間内で出射光を反射させ、反射空
間出射端から出射することによって均一な強度分布のラ
イン状照明光が得られるように構成するか、あるいはさ
らに傾斜反射面を有する傾斜反射空間を設け、該傾斜反
射空間内で出射光を反射させ、傾斜反射空間出射端から
出射することによって出射光の出射角度を修正し、強度
の高いライン状照明光が得られるように構成してなるこ
とを特徴とするライン型照明装置。
Description
に画像読み取りシステムや形状検出システムの対象物へ
のライン状の領域を照明する照明装置に関する。
を用いた画像読み取りシステムや形状検出システムで
は、移動する対象物をライン状の照明光で照明し、ＣＣ
Ｄラインイメージセンサを受光素子としたカメラで対象
物を検出する。これらの照明装置は図２（ａ）に示すよ
うに、ハロゲンランプやメタルハライドランプ等の光源
６からの光を単繊維の光ファイバーを束にした、いわゆ
るライトガイド７に入射させ（入射角度γ）、ライトガ
イドの出射端８の出射端面５から出射させ、その出射光
をシリンドリカルレンズ９で集光し、ライン状の照明光
１０を得るものである。出射端８では図２（ｂ）に示す
ように光ファイバー１８を平行かつ端面を揃えてシート
状（ライン状）に配列して出射端面５を形成している。
のライン光（出射される光）は、光ファイバーを複数の
層のシート状に配列したライトガイドの出射端８の出射
端面５を、シリンドリカルレンズ９のＹ軸方向のみ結像
し、Ｘ軸方向は結像しない特性を利用し、ライトガイド
出射端面５の画像を絞り１８を通してライン状照明光１
０として拡大結像させているため、図２（ｂ）に示した
ような複数の層でシート状に配列された光ファイバー２
２の各層間の隙間が、ライン光内に横縞の照度分布１１
（Ｙ軸方向の分布を示す）として現れてしまい、ライン
光の照度分布特性を悪くする問題があった。また、これ
を回避する方法として、特開平９−３１１２７９号公報
等に開示されているように、意識的に結像位置を後方に
ずらせていわゆるピンボケの状態でライン光を得る方式
がある。しかしこの方式では明確な光のラインは得られ
ず、ライン光の幅全体に均一化することは困難で、中心
の均一に近い部分のみを使用するに止まっている。
イドの開口角を光源の入射角度（図２のγ）以上にする
のが一般的である。その理由は、逆の場合、個々の光源
の入射角度や光量分布のバラツキによってライトガイド
への入射光量が大きく変化し、システムとして常に安定
した光量が得られない事態が発生するからである。この
ことにより、図４に示すようにライトガイド１の出射端
面５からの出射光１２の出射角度βはシリンドリカルレ
ンズ９で集光できる受光角度αを大きく越えており、結
果的に多くの光を無駄にしている問題があった。
における問題点を解決し、ライトガイドを使用したライ
ン型照明装置において、均一な照度分布のライン状照明
光が得られ、さらにシリンドリカルレンズでの集光効率
がよく高い強度のライン状照明光が得られるライン型照
明装置を提供することを目的とする。
ことにより上記課題を解決するものである。 （１）光源からの光を複数の光ファイバーを束ねたライ
トガイドの一端に入射させ、他端から出射して照明する
照明装置であって、そのライトガイド出射端の光ファイ
バーを平行かつ端面を揃えてシート状に配列してライン
状の出射端面を形成し、その出射端からの出射光をシリ
ンドリカルレンズでライン状に結像させ、ライン状照明
光を得るライン型照明装置において、出射端面の外側に
反射平面を有する一対の反射部材を、出射端面を挟んで
光ファイバーと平行に配置して出射光が通過する反射空
間を設け、該反射空間内で出射光を反射させ、反射空間
出射端から出射することによって均一な強度分布のライ
ン状照明光が得られるように構成してなることを特徴と
するライン型照明装置。 （２）前記ライトガイドの出射端面の厚みをＳｔ、反射
空間を形成するの１対の反射平面の間隔をＭｔ、シリン
ドリカルレンズの光軸からの受光角をθ、反射空間の光
軸方向の長さをＬ1 としたとき、これらの数値が式(1)
及び(2) を満足することを特徴とする前記（１）のライ
ン型照明装置。
明装置の反射部材の先端に、傾斜反射面を有する傾斜反
射部材を配置して出射光が通過する傾斜反射空間を設
け、該傾斜反射空間内で出射光を反射させ、傾斜反射空
間出射端から出射することによって出射光の出射角度を
修正し、強度の高いライン状照明光が得られるように構
成してなることを特徴とするライン型照明装置。 （４）前記傾斜反射部材の光軸からの傾斜角δがシリン
ドリカルレンズの光軸からの受光角θと同等であり、使
用する光ファイバーの開口角をθｆとしたとき、傾斜反
射空間の光軸方向の長さＬ2 が式(3) を満足する値であ
ることを特徴とする前記（３）のライン型照明装置。
について、図面にもとづいて説明する。図１は、本発明
の第１の実施態様についてその基本的な構造を示したも
のである。この照明装置は、直径数十μｍ〜数百μｍ程
度の光ファイバー単繊維を平行かつ端面を揃えて複数の
層からなるシート状に配列してライン状の出射端面５を
形成したライン型ライトガイド１の出射端面５の外側
に、反射平面を有する一対の反射部材２を出射端面５を
挟んで反射平面が光ファイバーと平行（光軸と平行）に
なるように配置して反射空間１９を設けたものである。
線３は、反射空間１９の反射平面で反射し、反射空間出
射端４から出射する。他の角度の光線も同様に反射平面
で反射し、それらが各光ファイバーで起こることによ
り、結果的にライトガイド１の出射端面５が反射空間１
９の出射端である反射空間出射端４に移動したと同様の
状態になる。このとき、反射空間出射端４でのＹ軸方向
（図２（ａ）参照）の強度分布は、各光ファイバーから
の出射光が開口角の広がりを持っているため、平行平面
反射部材２で反射をすることによって均一化される。
仮想出射端面と見なし、この仮想出射端面画像をシリン
ドリカルレンズによりライン光を必要とする位置に結像
させることによって、光が均一化された仮想出射端面
が、光が均一化されたライン光として拡大投影されるこ
とになり、均一なライン状照明光を得ることができる。
図５に図１の反射部材２を付加したライン型照明装置の
光学系を示す。
は、一対の平行平面を有する反射部材２で反射し、反射
空間出射端４から出射する。このとき、ライトガイド１
の出射端面５からの出射光の広がり角度と反射空間出射
端４からの出射光の広がり角度は、Ｙ軸に垂直な一対の
平行平面での反射であるため、Ｙ軸方向に関しては同一
である。仮想端面である反射空間出射端４の画像をシリ
ンドリカルレンズ９でライン状の照明光１３として拡大
結像させることで、ライン幅に対して均一な照度分布１
４（Ｙ軸方向の分布）が得られる。
うに、ライトガイド１の出射端面５の厚みをＳｔ、反射
空間１９を形成する１対の反射平面の間隔（反射空間出
射端４の間隔に等しい）をＭｔ、シリンドリカルレンズ
の光軸からの受光角をθ、反射空間１９の光軸方向の長
さをＬ1 としたとき、これらの数値が式(1) 及び(2)を
満足するように設定するのが望ましい。
受光角θは、シリンドリカルレンズの大きさ、焦点距
離、明るさ（Ｆ値）、ライン光の結像距離（ワーキング
ディスタンス）等によって決まる角度で、一般的な平凸
レンズの結像公式で算出できる。Ｌ1 が上記範囲よりも
短い場合は、均一化されていないきつい角度のライトガ
イドからの直接光がシリンドリカルレンズに入ってしま
い、ライン光の強度分布を劣化させる要因となる。
その基本的な構造を示したものである。図７の装置は図
６の装置の反射部材２の先端に対面する一対の傾斜反射
面を有する傾斜反射部材１５を配置して傾斜反射空間２
０を設けたものである。反射空間出射端４から出射する
光の広がり角度は、ライトガイドの出射端面５から出射
する出射光の広がり角（図４のβ）と同一であり、図４
に示したようにシリンドリカルレンズ９で受光できる角
度（図４のα）を越えており、無駄になる光がある。
に、反射部材２の先端に傾斜反射面を有する傾斜反射部
材１５を、反射部材２の反射平面に連続して傾斜反射平
面が形成されるように付加し、反射空間出射端４から出
射する光を傾斜反射空間内で反射させて傾斜反射空間出
射端２１から出射させることにより、無駄になる大きい
角度の光をシリンドリカルレンズで集光可能なゆるい角
度の光に変換し、それによって従来より明るい光の得ら
れる、すなわち集光効率の良いライン型照明装置として
いる。
反射空間の構成を示す。光線１６は傾斜反射部材１５が
無い場合の仮想出射光を示し、傾斜反射部材１５を付加
したことによって、光線１７に変換され、レンズへ集光
可能な角度で出射することがわかる。傾斜反射部材１５
の条件としては、光軸からの傾斜角δがシリンドリカル
レンズの光軸からの受光角θと同等となるようにし、使
用する光ファイバーの開口角をθｆとしたとき、傾斜反
射空間の光軸方向の長さＬ2 が式(3) を満足する値とす
るのが望ましい。
ンドリカルレンズの光軸からの受光角θと同等となるよ
うにする理由は、ライトガイドの光軸付近のゆるい角度
の光、すなわちシリンドリカルレンズの受光角θ以内の
光は均一に近い強度分布であるため、この光軸付近の光
は直接シリンドリカルレンズに入射させ、強度分布を劣
化させる原因となるきつい角度の光のみを傾斜反射部材
で反射させることによって光線の角度をシリンドリカル
レンズの受光角θ以内に変換させることができ、ライン
光の光量を増加させることができる。また、長さＬ2 が
式(3) の範囲より短い場合、ライトガイドのきつい出射
角の光が反射せずに直接出射してしまい、強度分布を劣
化させる要因となる。
を付加した構成のライン型照明装置のシステム構成を示
す図である。本システムによれば、メタルハライドラン
プやハロゲンランプ等の光源６からの光をライトガイド
７に入射させ、シート状に配列したライトガイドの出射
端８の出射端面と、それに密着固定された反射部材２及
び傾斜反射部材１５の間を通過させ、傾斜反射空間出射
端２１から出射した光をシリンドリカルレンズ９によっ
て集光し、反射空間出射端の画像を必要とする位置に結
像させることにより、均一な照度分布のライン光１３を
良好な集光効率で得ることができる。
しては、ガラスで製作し反射面にアルミニウムや誘電体
多層膜の反射膜をコーティングしたもの、ステンレス等
で製作し反射面を鏡面研磨したもの、他の金属で製作し
メッキにより反射面を形成したものなどが好適に使用で
きる。また、透明なガラスやアクリル等で反射空間に相
当する形状の部材を製作し、空気との境界で屈折率の違
いにより発生する全反射の効果を利用することも可能で
ある。
発明のライン型照明装置によれば、ライン光の照度分布
に横縞の強度むらが一切無く、また従来より集光効率の
良い、すなわち明るいライン光を得ることが出来る。
様についてその基本構造を示す図。
図。
す図。
図。
様の光学系を示す図。
様についてその基本構造を示す図。
を示す図。
１７ 光線 ４ 反射空間出射端 ５ 出射端面 ６ 光源
８ 出射端 ９ シリンドリカルレンズ １０、１３ 照明光 １１、１４ 照度分布 １２ 出射光 １５ 傾斜
反射部材 １８ 絞り １９ 反射空間 ２０ 傾斜反射空間 ２１ 傾斜反射空間出射端 ２２ 光ファイバー
Claims (4)
- 【請求項１】 光源からの光を複数の光ファイバーを束
ねたライトガイドの一端に入射させ、他端から出射して
照明する照明装置であって、そのライトガイド出射端の
光ファイバーを平行かつ端面を揃えてシート状に配列し
てライン状の出射端面を形成し、その出射端からの出射
光をシリンドリカルレンズでライン状に結像させ、ライ
ン状照明光を得るライン型照明装置において、出射端面
の外側に反射平面を有する一対の反射部材を、出射端面
を挟んで光ファイバーと平行に配置して出射光が通過す
る反射空間を設け、該反射空間内で出射光を反射させ、
反射空間出射端から出射することによって均一な強度分
布のライン状照明光が得られるように構成してなること
を特徴とするライン型照明装置。 - 【請求項２】 前記ライトガイドの出射端面の厚みをＳ
ｔ、反射空間を形成するの１対の反射平面の間隔をＭ
ｔ、シリンドリカルレンズの光軸からの受光角をθ、反
射空間の光軸方向の長さをＬ1 としたとき、これらの数
値が式(1) 及び(2) を満足することを特徴とする請求項
１に記載のライン型照明装置。 【数１】 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のライン型照明装
置の反射部材の先端に、傾斜反射面を有する傾斜反射部
材を配置して出射光が通過する傾斜反射空間を設け、該
傾斜反射空間内で出射光を反射させ、傾斜反射空間出射
端から出射することによって出射光の出射角度を修正
し、強度の高いライン状照明光が得られるように構成し
てなることを特徴とするライン型照明装置。 - 【請求項４】 前記傾斜反射部材の光軸からの傾斜角δ
がシリンドリカルレンズの光軸からの受光角θと同等で
あり、使用する光ファイバーの開口角をθｆとしたと
き、傾斜反射空間の光軸方向の長さＬ2 が式(3) を満足
する値であることを特徴とする請求項３に記載のライン
型照明装置。 【数２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087602A JP4397130B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | ライン型照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087602A JP4397130B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | ライン型照明装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002288644A true JP2002288644A (ja) | 2002-10-04 |
| JP4397130B2 JP4397130B2 (ja) | 2010-01-13 |
Family
ID=18942830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001087602A Expired - Lifetime JP4397130B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | ライン型照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4397130B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018124037A1 (ja) | 2016-12-27 | 2018-07-05 | シーシーエス株式会社 | ライン光照射装置 |
| US10105041B2 (en) | 2014-05-15 | 2018-10-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Light guiding optical system and endoscopic apparatus having the same |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087602A patent/JP4397130B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10105041B2 (en) | 2014-05-15 | 2018-10-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Light guiding optical system and endoscopic apparatus having the same |
| WO2018124037A1 (ja) | 2016-12-27 | 2018-07-05 | シーシーエス株式会社 | ライン光照射装置 |
Also Published As
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|---|---|
| JP4397130B2 (ja) | 2010-01-13 |
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