JP2009054293A

JP2009054293A - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP2009054293A
Application number: JP2007216952A
Authority: JP
Inventors: Takashi Watanabe; 隆志渡邊
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】ＬＥＤ照明装置において、被照明物までの距離の変化が発生しても、ＬＥＤの個数を増やすことなく照明の明るさを安定させることができるようにする。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置５０は、被照明物に光を照射する複数のＬＥＤ１０１と、これらＬＥＤ１０１が実装された基盤１１と、基盤１１を駆動して複数のＬＥＤ１０１の光軸方向を変化させる駆動機構と、を具備するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤ照明装置に関する。

従来、ＬＥＤを光源に用いたＬＥＤ照明装置が種々提案されている。ＬＥＤは、指向性の強い光を放射するため、例えば、被照明物上での観察や撮像などを行う際に照明範囲を変えたり、照明位置を移動させたりする場合に、場所による明るさの変化が生じやすい。
このようなＬＥＤ照明装置として、例えば、特許文献１には、中心に貫通孔を有したリング状本体部と、そのリング状本体部に同心円状に複数列並べ設けた複数のＬＥＤとを備え、同一列上の各ＬＥＤから発される光の光軸がリング状本体部の軸線と一点で斜めに交差するように設定し、前記軸線上に配置した対象物に光を照射するようにしたものであって、同一列上のＬＥＤには互いに同じの指向性のものを用いるとともに、少なくとも所定の１列のＬＥＤの指向性を、他のいずれか１列のＬＥＤの指向性よりも狭く設定しておき、前記１列のＬＥＤと他の１列のＬＥＤとを切替点灯可能に構成して、対象物における光照射面積を変え得るようにした光照射装置が記載されている。
この光照射装置によれば、ＬＥＤの各列の点灯制御を行なうことにより、被照明物までの距離が変化しても、被照明物上の明るさの変化を抑えることができるようになっている。
特開２００６−１７９３８７号公報

しかしながら、上記のような従来のＬＥＤ照明装置では、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、被照明物までの距離に合わせた指向性を持つＬＥＤを配置して、被照明物までの距離に合わせて点灯制御を行うため、被照明物までの距離の変化が限られている場合や、被照明物の照射範囲が限られている場合の用途には適しているものの、被照明物が移動距離や照明範囲の変化の大きさによっては、大きな光量変化が発生してしまうという問題がある。
また、このような光量変化を少なくするために、種々の指向性、発光量を有するＬＥＤを多数配置しそれらを点灯（消灯）制御して、合成光量、照射範囲をより多段階に変化させることも考えられるが、実装されるＬＥＤの個数が多＜なるため、大型で高コストな装置となってしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被照明物までの距離の変化が発生しても、ＬＥＤの個数を増やすことなく照明の明るさを安定させることができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、ＬＥＤ照明装置であって、被照明物に光を照射するＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源が実装された基盤と、該基盤を駆動して前記ＬＥＤ光源の光軸方向を変化させる駆動機構と、を具備する構成とする。
この発明によれば、駆動機構によって、基盤を駆動し、基盤に実装されたＬＥＤ光源の光軸方向を変化させることができる。このため、被照明物までの距離が変化する場合、ＬＥＤ光源の光軸の被照明物に対する傾斜を変化させることで、被照明物までの距離の変化に追従して照明することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤ光源が実装された前記基盤は、複数個からなり、前記駆動機構は、前記複数の基盤上にそれぞれ実装された前記ＬＥＤ光源の各光軸を略１点に交差させるとともに、前記各光軸の交差位置を変化させることができるようにした構成とする。
この発明によれば、駆動機構が、複数のＬＥＤ光源の各光軸が略１点に交差され、各光軸の交差位置を変化させることができるので、複数のＬＥＤ光源からの光を略１点を中心として集光させ、その集光位置を移動させることができる。そのため、被照明物上で明るさや照射範囲を変化させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置において、前記駆動機構は、前記複数の基盤をそれぞれ傾斜させる複数の傾斜駆動部と、該複数の傾斜駆動部を連動させる連動駆動部と、具備する構成とする。
この発明によれば、連動駆動部によって、複数の傾斜駆動部を連動して傾斜させることができる。そのため、簡素な構成で、各ＬＥＤ光源の光軸を略１点で交差させて、交差位置を移動させることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、前記駆動機構は、前記連動駆動部を手動で操作する操作部を、さらに具備する構成とする。
この発明によれば、連動駆動部を手動操作する操作部を備えるので、簡素な構成とすることができ、また、観察者が操作部を手動操作することで、光量や照明範囲を容易に調整することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤ光源は、前記基盤ごとに複数個のＬＥＤが実装されてなり、該複数のＬＥＤは、それぞれの光軸が前記ＬＥＤ光源の光軸上の略１点で交差する位置関係に配置された構成とする。
この発明によれば、ＬＥＤ光源の光軸上の略１点を中心として、複数のＬＥＤからの光を集光することができる。そのため、各ＬＥＤの点灯制御を行うことで、ＬＥＤ光源の光軸上の略一点の近傍の一定領域で明るさを変化させることができる。

本発明のＬＥＤ照明装置によれば、ＬＥＤ光源の光軸の被照明物に対する傾斜を変化させることで、被照明物までの距離の変化に追従して照明することができるので、被照明物までの距離の変化が発生しても、ＬＥＤの個数を増やすことなく照明の明るさを安定させるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を部分破断して示す模式的な斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を示す模式的な分解斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の中心軸およびリンク案内溝の中心軸を含む断面における部分断面図である。図４は、図３におけるＡ視の部分平面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置に用いるＬＥＤ光源の概略構成を示す斜視図である。図６は、図５におけるＢ視側面図である。

本実施形態のＬＥＤ照明装置５０は、図１〜３に示すように、中心軸Ｓを中心として、リング状に配置された複数のＬＥＤ光源部２０からの照明光を、リングの中心軸上の所定範囲で位置を変えて集光できるようにしたもので、例えば、顕微鏡における裸眼での観察や、カメラを用いた撮影、撮像における照明装置として好適となるものである。
ＬＥＤ照明装置５０の概略構成は、外側本体１、内側本体２、角度変更板３、ＬＥＤ光源部２０、およびＬＥＤ光源部２０の光軸方向を変更するための駆動手段であるモーター１５からなる。なお、ＬＥＤ光源部２０に電流を供給して点灯制御したり、モーター１５を回転させるための周知の電源部および制御部も備えているが、いずれも図示を省略している。
ＬＥＤ光源部２０の個数は、適宜に設定することができるが、以下では、一例として１２個の場合の例で説明する。

外側本体１は、装置側面を覆う略円筒形状の筐体であり、中心軸Ｓに同軸に設けられている。外側本体１の軸方向一端側の開口部内側には、周方向に等ピッチで、ＬＥＤ光源部２０と同数の支点部１ａが突設されている。
各支点部１ａは、ＬＥＤ光源部２０の一端側を回動可能に連結するためのもので、図３に示すように、後述する基盤１１に固定される支軸１０を回動支持するための支点孔１ｂが、各支点部１ａが配列された円周上の接線方向に貫通して設けられている。

内側本体２は、外側本体１に対して、外側本体１の他端側を覆うとともに内周側に筒状の貫通孔を形成するように設けられた部材であり、外側本体１の他端に対向して径方向内側に延ばされた円環板状の底板部２ｂと、底板部２ｂに内周端部において外側本体１の一端側に向けて、外側本体１と同軸に立設された円筒部２ａ（図１参照、図２では図示略）とからなる。
このため、外側本体１と内側本体２との間には、外側本体１、底板部２ｂ、および円筒部２ａで囲まれ、外側本体１の一端側に開口した中心軸Ｓを中心とするドーナツ状の空間が形成されている。
底板部２ｂには、図２、３に示すように、外側本体１の一端側に開口し、径方向に延ばされたリンク案内溝２ｃが、ＬＥＤ光源部２０と同数だけ、中心軸Ｓに交差する放射状に設けられている。各リンク案内溝２ｃの周方向における位置は、各リンク案内溝２ｃの溝幅の中心軸の延長線、各支点部１ａの周方向の幅中心の位置と周方向に重なるように設定されている。

角度変更板３は、各ＬＥＤ光源部２０の光軸方向を連動して変化させるため連動駆動部を形成するもので、本実施形態では、外側本体１および内側本体２の外径と略同一外径を有し、内径が内側本体２の円筒部２ａの基端部の外形と回転自在に嵌合されたドーナツ状の略円盤状部材からなり、外側本体１の他端部と内側本体２の底板部２ｂとによって摺動自在に挟持されている。
角度変更板３の外縁部には、モーター１５から角度変更板３を周方向に回転させる駆動力を受けるため、径方向外側に底板部２ｂの外形よりも突出された凸部からなる複数の係合部３ｂが設けられている。係合部３ｂの個数は、本実施形態では、一例として、６個設けられている。
各係合部３ｂには、内側本体２の底板部２ｂ側に開口した係合穴３ｃがそれぞれ設けられている。

また、角度変更板３の円盤面には、図４に示すように、角度変更板３の内周孔の中心（以下、単に角度変更板３の中心と称する）を通る径方向に対して、円盤面上で同方向に傾斜された直線状の貫通溝からなる複数の駆動溝３ａが、底板部２ｂ上のリンク案内溝２ｃと同数、同一ピッチで設けられている。
各駆動溝３ａの傾斜は、駆動溝３ａの溝幅方向の中心軸Ｃが角度変更板３の中心と交差しない向きに傾斜するとともに、角度変更板３の中心に対して回転対称となるように設定される。
また、駆動溝３ａの溝幅は、リンク案内溝２ｃと同幅あるいはわずかに広幅とされている。

このような角度変更板３は、底板部２ｂを外側本体１側から近接して覆っているため、底板部２ｂ上のリンク案内溝２ｃは、図４に示すように、図３のＡ矢視方向から見て、駆動溝３ａと交差する位置でのみ外側本体１側に開口される。そのため、角度変更板３が底板部２ｂに対して周方向に回転されることで交差位置が変化すると、それに伴って開口部分が径方向に移動するようになっている。
駆動溝３ａの傾斜の大きさは、駆動溝３ａに設けることができる溝長さと、開口位置の必要な移動量とに応じて適宜設定することができる。

ＬＥＤ光源部２０は、略等脚台形板状の基盤１１と、基盤１１の一方の面に実装されたＬＥＤ光源を構成する複数のＬＥＤ１０１とからなる。
基盤１１は、図２、５に示すように、台形の長底辺部分に、支点部１ａに外嵌する凹部（切り欠き）が設けられ、その凹部の互いに対向する内側には、支軸１０を取り付けるため、長底辺と平行な支点穴１３が穿設されている。
また、図３、５に示すように基盤１１の他方の面における台形の短底辺側には、リンク１２を回動自在に取り付けるため、支点穴１３と平行な支点穴１４が穿設された凸部からなる支点部１１ｂが設けられている。
また基盤１１上には、特に図示しないが、各ＬＥＤ１０１を独立にあるいはグループ別に点灯するための配線パターンが形成されている。

リンク１２は、一端が二股に分かれており、基盤１１の支点部１１ｂを外嵌し、支点穴１４を中心として回動可能に連結されており、これにより回動ジョイント部１２ａが形成されている。
リンク１２の他端側は棒状とされて、駆動溝３ａに挿通され、先端には、リンク案内溝２ｃ内にスライド移動可能に埋め込まれた球面状のスライドジョイント部１２ｂが設けられている。
このため、リンク１２の他端は、図４に示すように、リンク案内溝２ｃと駆動溝３ａとで構成された開口によって底板部２ｂ上での位置が規制されている。すなわち、角度変更板３が回転されると、開口の移動に合わせて、スライドジョイント部１２ｂも移動するようになっている。
また、リンク１２の長さは、底板部２ｂから支点部１ａまでの高さよりも短い寸法とされている。

このような構成により、各基盤１１は、台形の長底辺側の凹部１１ａにおいて、外側本体１の支点部１ａと回動可能に連結され、台形の短底辺側では、支点部１１ｂにおいて、内側本体２の底板部２ｂとリンク案内溝２ｃと連結された状態で、外側本体１と内側本体２との間のドーナツ状の空間に配置されている。
基盤１１は、略台形形状の外形を有するため、このようなドーナツ状の空間に配置する際に、周方向の隣接スペースを有効活用することができる。
基盤１１の支軸１０回りの傾斜角度は、スライドジョイント部１２ｂのリンク案内溝２ｃ内での位置に依存して決まる回動ジョイント部１２ａの高さによって決まる。
また、このような各基盤１１の配置は、各支点部１ａ、各リンク案内溝２ｃ、各駆動溝３ａの配置の対称性によって、内側本体２の中心軸に対して軸対称になっている。
本実施形態では、常に回動ジョイント部１２ａの高さの方が低い設定とされているので、内側本体２の中心軸を含む断面では、対向する基盤１１が、略Ｖ字状をなしており、スライドジョイント部１２ｂの位置によって、Ｖ字の開き角が変化されるようになっている。

そして、各リンク１２をそれぞれが嵌め込まれたリンク案内溝２ｃに沿って移動させることで、回動ジョイント部１２ａを移動させ、各基盤１１を各支点部１ａの支軸１０を中心として回動できるようになっている。すなわち、各リンク１２は、各基盤１１を傾斜させる傾斜駆動部を構成している。

ＬＥＤ１０１は、ＬＥＤチップからの放射光を集光して適宜の放射角の範囲に出射する集光レンズ付きの発光素子からなる。
本実施形態では、一例として、各基盤１１に５個ずつのＬＥＤ１０１が実装されている。この５個のＬＥＤ１０１の平面配置は、図５に示すように、基盤１１の台形の長底辺側から、２個、２個、１個というように、３列をなして、略台形の基盤１１形状の中心軸に対して対称に配置されている。ただし、これは一例であって、各列におけるＬＥＤ１０１の配置個数は、台形の脚部間の寸法変化に応じて、長底辺から短底辺に向けて、漸次低減するような適宜個数に設定することができる。
各ＬＥＤ１０１の発光量や放射角などの発光特性は、同一でもよいし異なる発光特性のものを組み合わせて配置してもよい。

ＬＥＤ１０１の実装姿勢は、放射光の光軸がすべて一定方向、例えば、基盤１１の法線方向となるようにしてもよいが、本実施形態では、図５、６に示すように、各ＬＥＤ１０１の光軸ｐ_１、ｐ_２、…、ｐ_５を基盤１１に対して傾斜させ、これらの光軸が、基盤１１の中心を通る法線Ｐ上で、基盤１１から高さＬに位置する点ｑで略交差するように設定している。
このため、ＬＥＤ光源部２０上の５個のＬＥＤ１０１を同時に点灯させると、点ｑ近傍では、各ＬＥＤ１０１からの光束が略重ね合わされるようになっている。
このように、ＬＥＤ光源部２０は、各ＬＥＤ１０１からの複数の光束が点ｑに向かって重なり合って集光され、点ｑから遠ざかると重なりが低減することで照射範囲が拡大するような擬似的な集光光源となっている。法線Ｐは、この集光光源の光軸と見なすことができる。このような意味で、以下、法線ＰをＬＥＤ光源部２０の光軸Ｐとも称する。
なお、各ＬＥＤ１０１が平行光束を出射する場合は、光軸Ｐ方向の明るさ、すなわち照度分布は、点ｑの前後で対称的に変化し、集光光束、拡散光束を出射する場合は、非対称的に変化する。

モーター１５は、本実施形態では、内側本体２の円筒部２ａの内径以上の内径を有する孔部を中心に備え、外径が底板部２ｂの外径より大径とされたリング型の面対向型モーターを採用している。
モーター１５は、リング型のステータ部１５ａと、ステータ部１５ａに対して正逆両方向の適宜回転角位置に回転移動可能なリング型のロータ部１５ｂとを備える。
ロータ部１５ｂの底板部２ｂより大径の位置となる周縁部の上面には、角度変更板３の各係合部３ｂの係合穴３ｃにそれぞれ係合することでモーター１５からの駆動力を伝達する複数の駆動爪１５ｃが立設されている。
駆動爪１５ｃの形状は、本実施形態では、一例として、角度変更板３の各係合穴３ｃが配列された円周上に、係合穴３ｃと同様の位置関係に配置され、係合穴３ｃに回転自在に内挿される円筒ピン状としているが、角度変更板３を回転駆動できれば、この形状に限定されるものではない。例えば、係合部３ｂが角度変更板３の径方向外側に延ばされた凸部であるときに、その周方向の側面を挟持するＵ字溝状などの形状としてもよい。
このような構成のモーター１５は、ロータ部１５ｂの回転中心を円筒部２ａの中心軸Ｓに一致させ、各駆動爪１５ｃをそれぞれ対応する係合穴３ｃに係合させた状態で、底板部２ｂの裏面側（角度変更板３と反対側）に配置され、ステータ部１５ａが、不図示の取付部において内側本体２に固定されている。

次に、ＬＥＤ照明装置５０の動作について説明する。
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ被照明物が近距離（距離Ｌ１）、および遠距離（距離Ｌ２）にある場合のＬＥＤ光源の配置を示す模式的な軸方向断面図である。図８（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の照明光の光軸方向における明るさの分布を説明する模式的なグラフである。図８（ｂ）は、比較例のＬＥＤ照明装置の照明光の光軸方向における明るさの分布を説明する模式的なグラフである。いずれのグラフも横軸は距離、縦軸は明るさを示す。

ＬＥＤ照明装置５０によれば、モーター１５を回転させて、ロータ部１５ｂの回転位置を変化させることにより、各駆動爪１５ｃによって係合部３ｂに回転力が伝達され、角度変更板３は、角度変更板３の中心に一致する円筒部２ａの外径を中心として中心軸Ｓ回りに回転される。
これにより、各リンク１２のスライドジョイント部１２ｂが、各駆動溝３ａの位置に応じて移動された開口位置まで連動し、各リンク案内溝２ｃ内に沿う方向の同位置に移動される。この各リンク１２の移動により、各ＬＥＤ光源部２０の基盤１１の傾斜角が連動して変化される。

例えば、図７（ａ）に示すように、リンク１２がリンク案内溝２ｃにおいて、底板部２ｂの外縁部寄りに位置する場合、回動ジョイント部１２ａは、底板部２ｂからの高さが相対的に低い状態とされ、中心軸Ｓを挟んで対向するＬＥＤ光源部２０の光軸Ｐ_ａ、Ｐ_ｂの傾きは、それぞれ中心軸Ｓに対して角度θ_１だけ傾斜され、それぞれ中心軸Ｓ上で外側本体１の一端から高さＬ１に位置する点Ｑ_１において交差する。各ＬＥＤ光源部２０の傾斜角は、中心軸Ｓに対して軸対称なので、すべてのＬＥＤ光源部２０の光軸Ｐは、点Ｑ_１で交差する。
一方、例えば、図７（ｂ）に示すように、リンク１２がリンク案内溝２ｃにおいて、底板部２ｂの内周部寄りに位置する場合、回動ジョイント部１２ａは、底板部２ｂからの高さが図７（ａ）の場合に比べて相対的に高い状態とされる。このため、光軸Ｐ_ａ、Ｐ_ｂの中心軸Ｓに対する傾斜角は角度θ_２（ただし、θ_２＜θ_１）となり、上記と同様にして、各光軸Ｐは、一端から高さＬ２（ただし、Ｌ２＞Ｌ１）に位置する点Ｑ_２において交差する。

このような点Ｑ_１、Ｑ_２では、各ＬＥＤ光源部２０の各ＬＥＤ１０１を全部点灯する場合、これらの光束が重なり合い、光束が集中するため、中心軸Ｓ上の他の部分に比べて明るい照明光を得ることが可能となる。
これらの点Ｑ_１、Ｑ_２近傍での明るさは、ＬＥＤ光源部２０から照射される光束が平行光束の場合には略同一となる。
本実施形態では、各ＬＥＤ光源部２０は擬似的な集光光源となっており、ＬＥＤ光源部２０の光軸Ｐ上では、点ｑに各ＬＥＤ１０１の光束が集中している。そして、点ｑから光軸Ｐ上で離間するにつれて、ＬＥＤ１０１の光束の重なりが変化し、照射範囲が広くなるため明るさが低下する。ＬＥＤ１０１から放射される光が拡散光であると、点ｑからより遠くなるほど急激に明るさが低下する。

このため、点Ｑ_１、Ｑ_２の近傍の明るさは、各光軸Ｐ上で点ｑとどのような位置関係にあるかによって変化する。
例えば、点ｑが、点Ｑ_１に一致する場合、すなわち、Ｌ＝Ｌ１／ｃｏｓθ_１となっている場合、点Ｑ_１での明るさが最大となり、点Ｑ_１から中心軸Ｓ上でずれた位置では、点Ｑ_１より拡散した光束が重なり合うので、照射範囲がより広くなり、明るさはやや低下する。
例えば、各基盤１１の傾斜が図７（ａ）の状態の場合、中心軸Ｓ上での明るさの分布は、図８（ａ）に曲線２００で示すような、点Ｑ_１の位置する距離Ｌ１を最大値とする釣り鐘状の分布となる。
また、各基盤１１の傾斜が図７（ｂ）の状態の場合、中心軸Ｓ上での明るさの分布は、図８（ａ）に曲線２０１で示すように、距離Ｌ２を最大値とする釣り鐘状の分布となる。
曲線２００、２０１の最大値は、点ｑの位置に依存しており、点ｑを点Ｑ_１に一致させた場合は、曲線２００の最大値の方が、曲線２０１の最大値よりもやや大きくなる。
しかしながら、これは、個々のＬＥＤ光源部２０の点ｑの前後での光束の拡散度合いに応じた程度の変化であり、点Ｑ_２上では、１２個のＬＥＤ光源部２０からの光束はすべて重なっているため、距離Ｌ２の大きさにもよるが、後述する比較例に比べて明るさの変化は小さいものである。
また、距離Ｌ１、Ｌ２の中間の位置でもそれぞれ各基盤１１の傾斜を変え、中心軸Ｓ上で１点に交差する点Ｑの位置をそれぞれの位置に合わせることで明るさを最大化することができる。

これに対して、比較例として、各ＬＥＤ光源部２０の傾斜角が固定されている従来技術の場合の明るさについて考察すると、被照明物が、距離Ｌ１〜Ｌ２の範囲に移動する場合には、移動位置による光量低下を最小化するために、図８（ｂ）に曲線２０２で示すように、距離Ｌ１、Ｌ２の中間で明るさが最大値となるように点ｑの位置を調整する。
このため、距離Ｌ１、Ｌ２では、いずれも各ＬＥＤ光源部２０からの光束の重なり合いが確実に低下した状態となる。このため照射範囲の中には、他の光束とまったく重ならないため光量が１／１２に低下する部分も発生することになり、本実施形態と同様の明るさは、距離Ｌ１、Ｌ２の中間位置の１点のみであり、距離Ｌ１、Ｌ２の位置では、明るさは格段に低下してしまう。このため、移動位置ごとに大きく明るさが変化してしまう。

このように、本実施形態のＬＥＤ照明装置５０によれば、各ＬＥＤ光源部２０の光軸ＰがＬＥＤ照明装置５０の中心軸Ｓ上において、１点Ｑで交差するように配置されるので、モーター１５によって駆動される角度変更板３を用いて各ＬＥＤ光源部２０の光軸方向を連動して変えることができる。そのため、例えば、被照明物までの距離が変化する場合において、被照明物の位置に合わせて点Ｑの位置を設定することで、ＬＥＤ１０１の発光強度を変化させることなく、明るさの変化が少ない照明光を照射することができる。

また、このように、各ＬＥＤ光源部２０からの光束の集光位置を移動できるため、例えば、顕微鏡の倍率を切り替える場合など、被照明物に対する照明光の照射範囲を変えることも容易となる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。図１０は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を示す模式的な分解斜視図である。

本実施形態のＬＥＤ照明装置６０は、図９、１０に示すように、上記第１の実施形態のＬＥＤ照明装置５０から、モーター１５を削除し、角度変更板３に代えて、角度変更板３０（連動駆動部）を設けたものである。以下では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

角度変更板３０は、上記第１の実施形態の角度変更板３において、係合部３ｂに代えて、操作部３０ｂを設けたものである。
操作部３０ｂは、上記第１の実施形態の角度変更板３と同様に、内側本体２の底板部２ｂと外側本体１との間で回転可能に保持された角度変更板３０を、手動で回転操作を行うためのもので、操作者が手動で操作できるものであれば、適宜の形状のものを適宜個数設けることができる。
本実施形態では、一例として、角度変更板３０の外縁部に径方向外側に突出された平面視台形形状の突起を６個、周方向の等分位置に設けている。

本実施形態のＬＥＤ照明装置６０によれば、操作者が、操作部３０ｂを周方向に動かして、角度変更板３０を回転させることにより、上記第１の実施形態と同様にして、各ＬＥＤ光源部２０の光軸方向を連動して変化させることができる。これにより、操作者は、被照明物を裸眼、または光学系を通して直接的に、あるいはモニタなどの表示装置の映像などにより間接的に、観察しながら、明るさや照射範囲を調整することが容易となる。
また、モーター１５等の駆動手段を備えないため、小型で簡素な装置とすることができる。

なお、上記の説明では、好ましい例として、ＬＥＤ光源の各光軸を１点に交差させる場合の例で説明したが、ＬＥＤ光源の光量にある程度余裕があれば、略１点に交差させるだけでもよい。また、さらに光量に余裕があれば、近接するのみで軸上で交差していなくてもよい。すなわち、互いに捩れて交差していてもよい。
また、ＬＥＤ光源が複数にグループ分けされて、それぞれのグループごとに異なる位置で交差してもよい。

また、上記の説明では、好ましい例として、各基盤上の複数のＬＥＤの光軸が、ＬＥＤ光源の光軸上において１点で交差させる場合の例で説明したが、ＬＥＤの光量にある程度余裕があれば、略１点に交差させるだけでもよい。
また、集光範囲をあまり狭くする必要がない場合には、ＬＥＤの光軸を互いに揃えてもよい。また、複数のＬＥＤの一部を略１点で交差させ、他のＬＥＤをＬＥＤ光源の光軸と平行としてもよい。

また、上記の説明では、ＬＥＤとして、集光レンズ付きの素子を採用した場合の例で説明したが、複数のＬＥＤチップに対して１つの集光レンズを配置して光束を形成する構成や、複数の集光レンズ付きのＬＥＤからの光束をさらに１つの集光レンズを用いて集光する構成を採用してもよい。
これらの場合、各ＬＥＤチップやＬＥＤの光軸は平行に配置し、集光レンズによって集光することができる。このような構成によれば、集光レンズの焦点距離などを変えることにより、適宜位置に集光することができるので、ＬＥＤ光源における集光点である点ｑの位置を容易に設定することができる。

また、上記の説明では、連動駆動部として、駆動機構による回転運動を径方向の直線運動に変換する角度変更板を用いた場合の例で説明したが、傾斜駆動部を連動させることができれば、連動駆動部は角度変更板に限定されない。例えば、適宜のカム機構、リンク機構などを採用することができる。

また、上記の説明では、複数の基盤を傾斜させる傾斜駆動部をそれぞれ備え、これらを連動駆動部によって連動させるようにした場合の例で説明したが、各傾斜駆動部は、それぞれに駆動機構を備え、複数の駆動機構の駆動量を制御信号などによって連動させてもよい。

また、上記の説明では、駆動機構として、回転モーターを用いた場合の例で説明したが、他の駆動機構として、空気圧シリンダや電動アクチュエータなどの直動機構を採用してもよい。あるいは、各基盤をそれぞれ傾動機構に支持して傾動させる構成としてもよい。
空気圧シリンダを用いる場合には、各空気圧シリンダに共通の圧力源を接続することで、それぞれの駆動量を連動させることができる。

また上記の説明では、ＬＥＤ光源が複数の場合の例で説明したが、基盤を傾斜させることで、被照明物に対する照射位置を変える構成であれば、ＬＥＤ光源は１つであってもよい。この場合、被照明物の移動方向に対して交差する方向にＬＥＤ光源からの照明光を照射するようにすれば、基盤の傾斜を変えることで、被照明物の移動に対応して、照射位置を一定に保持することができ、照射位置での明るさも略一定に保持することができる。

また、上記の説明では、ＬＥＤ光源における複数のＬＥＤを全点灯する場合の例で説明したが、上記のような集光位置の変更に加えて、ＬＥＤを個別に点灯、消灯制御したり、ＬＥＤの発光強度を変化させたりしてもよい。このようにすれば、重ね合わされた光束の光量や照射範囲をさらに幅広く変更することができる。

また、上記の第１の実施形態の説明では、モーター１５が内側本体２に固定されている場合の例で説明したが、モーター１５を着脱可能に設けてもよい。この場合、モーター１５を外した場合には、角度変更板３の係合部３ｂを操作部として、角度変更板３を手動で駆動することができる。

また、上記の説明では、ＬＥＤの波長については特に述べていないが、ＬＥＤの波長は、照明の必要に応じて適宜選択することができる。また、複数のＬＥＤの波長は互いに変えてもよく、例えば、３原色のＬＥＤを配置して、白色光を発生する構成としてもよい。
白色光を発生させる場合、ＬＥＤ光源の集光位置では、３原色の照明光が重なるので、色ずれ、色にじみ等が発生せず、良好な白色照明光を照射することができる。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を部分破断して示す模式的な斜視図である。本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を示す模式的な分解斜視図である。本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の中心軸およびリンク案内溝の中心軸を含む断面における部分断面図である。図３におけるＡ視の部分平面図である。本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置に用いるＬＥＤ光源の概略構成を示す斜視図である。図５におけるＢ視側面図である。被照明物が近距離（距離Ｌ１）、および遠距離（距離Ｌ２）にある場合のＬＥＤ光源の配置を示す模式的な軸方向断面図である。本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置および比較例のＬＥＤ照明装置の照明光の光軸方向における明るさの分布を説明する模式的なグラフである。本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成を示す模式的な分解斜視図である。

符号の説明

１ａ支点部
２ｂ底板部
２ｃリンク案内溝
３、３０角度変更板（連動駆動部）
３ａ駆動溝
３ｂ係合部
１０支軸
１１基盤
１１ｂ支点部
１２リンク（傾斜駆動部）
１２ａ回動ジョイント部
１２ｂスライドジョイント部
１３、１４支点穴
１５モーター
１５ｃ駆動爪
２０ＬＥＤ光源部
３０ｂ操作部
５０、６０ＬＥＤ照明装置
１０１発光ダイオード（ＬＥＤ）

Claims

被照明物に光を照射するＬＥＤ光源と、
該ＬＥＤ光源が実装された基盤と、
該基盤を駆動して前記ＬＥＤ光源の光軸方向を変化させる駆動機構と、
を具備することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤ光源が実装された前記基盤は、複数個からなり、
前記駆動機構は、前記複数の基盤上にそれぞれ実装された前記ＬＥＤ光源の各光軸を略１点に交差させるとともに、前記各光軸の交差位置を変化させることができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
前記駆動機構は、
前記複数の基盤をそれぞれ傾斜させる複数の傾斜駆動部と、
該複数の傾斜駆動部を連動させる連動駆動部と、
を具備することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
前記駆動機構は、
前記連動駆動部を手動で操作する操作部を、
さらに具備することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤ光源は、
前記基盤ごとに複数個のＬＥＤが実装されてなり、
該複数のＬＥＤは、それぞれの光軸が前記ＬＥＤ光源の光軸上の略１点で交差する位置関係に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。