JP2022039098A

JP2022039098A - 発光ダイオード照明装置

Info

Publication number: JP2022039098A
Application number: JP2020143937A
Authority: JP
Inventors: 芳彦山田; Yoshihiko Yamada; 良蔵伊藤; Ryozo Ito
Original assignee: OYO DENKI KK
Current assignee: OYO DENKI KK
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-03-10

Abstract

【課題】発光ダイオードを光源として利用しながら、広照野を高い均一性で、かつ高照度での照明を実現できる発光ダイオード照明装置を提供する。【解決手段】所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオード１２を有する光源部１４と、光源部１４からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部１６と、均一化光学系部１６からの均一化された光を照射対象面Ｓに照射する投影光学系部１８と、を備え、光源部１４は、照射対象面Ｓで得ようとする目的の照野の面積Ａと投影光学系部１８のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、発光面積Ａ１が設定される発光ダイオード照明装置１０から構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、固体撮像素子等の光学デバイスのテストや、顕微鏡、プロジェクタ、その他種々の照明光源として利用可能な発光ダイオード照明装置に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の半導体の集積回路で設けられる固体撮像素子（イメージセンサ）は、光を電気信号に変換する特性を利用して、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、携帯電話、自動車の先進運転支援システム等の各種センサ、その他種々の産業機器等に広く活用されている。固体撮像素子は、ウエハ完成後や製品出荷前にその光電特性が正常か否かの検査が必要であるが、固体撮像素子の検査を行うための照明光を照射する照明装置が種々開発されており、本出願人も先の出願で光源装置として提案している（特許文献１参照）。従来の照明装置は、光源と、光源からの光を照度分布の均一な光として生成する多数のレンズやフィルタを有した照明光学系と該照明光学系を通過した照明光を検査対象の固体撮像素子に対して投影する投影光学系とを含む光学系と、を有しており、検査対象の固体撮像素子の受光面に均一な照明光を照射するようになっている。固体撮像素子の光学テスト用の照明装置の光源としては、可視光範囲で太陽光と近似した分光スペクトルが比較的簡単に得られるハロゲンランプが多く使用されていた。

特許第５１８１１７４号公報

近年では、特に自動車産業で利用されている車載用イメージセンサ等では、例えば、３０万ルクス以上の高照度条件下での利用が実用化されつつあり、それに伴って、該イメージセンサの光学テストでも高照度条件下を再現したテストがますます重要となってきている。この高照度条件下でのテストを行える照明装置としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ等で実現されている。しかしながら、これらのハロゲンランプやメタルハライドランプでは、高照度を実現することができるが、高照度となる範囲は照射範囲の中心部にのみに限定され、広い範囲を均一的に高照度で照明することはできなかった。そのため、イメージセンサの高照度条件下での光学テストでは、狭い照明範囲でしかテストを行うことができず、同時にテストできる個数が比較的少数に限られてしまい、テスト効率が悪いものであった。イメージセンサの需要の拡大から、該イメージセンサの光学テストの高効率化が求められていることから、効率を向上するため、広い範囲に並べられた多数個のイメージセンサの全てに均一的な高照度の光を照射して、多数個の光学テストを同時に行えるような広照野を均一に高照度で照明できる照明装置を望む声が高まっている。また、省エネルギーで環境負荷が小さく、かつ長寿命で利便性が高いことから広く利用されている発光ダイオードを光源として、広照野を高い均一性を保持して高照度で照明できるような照明装置は存在していなかった。

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、発光ダイオードを光源として利用しながら、広照野を高い均一性で、かつ高照度での照明を実現できる発光ダイオード照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオード１２を有する光源部１４と、光源部１４からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部１６と、均一化光学系部１６からの均一化された光を照射対象面Ｓに照射する投影光学系部１８と、を備え、光源部１４は、照射対象面Ｓで得ようとする目的の照野の面積Ａと投影光学系部１８のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、発光面積Ａ１が設定される発光ダイオード照明装置１０から構成される。

光源部１４の光束が３０００ルーメン以上に設定されたこととしてもよい。

また、光源部１４は、設定される発光面積Ａ１内に複数の発光ダイオード１２が並設されて発光領域を形成するとともに、それぞれの発光ダイオード１２から所定の離隔した位置ｄに配置され該発光ダイオード１２からの光を平行光束とする複数の第１レンズ２０と、複数の第１レンズ２０から離隔した後方に配置され、各第１レンズ２０からの光を集光する第２レンズ２２と、を含むこととしてもよい。

また、発光ダイオード１２と第１レンズ２０との離隔距離ｄが、０．５ｍｍ以上でかつ２ｍｍ以下に設定されたこととしてもよい。

また、第１レンズ２０の有効径は、複数の発光ダイオード１２の中心間距離ａと略同じに設定されたこととしてもよい。

また、均一化光学系部１６は、光源部１４からの光が入射されるロッドホモジナイザ３０と、該ロッドホモジナイザ３０から照射された光が入射されるフライアイレンズ３２と、を有することとしてもよい。

さらに本発明は、所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオード１２を有する光源部１４と、光源部１４からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部１６と、均一化光学系部１６からの均一化された光を照射対象面Ｓに照射する投影光学系部１８と、を備えた照明装置１０の光源部１４の設計方法であり、光源部１４は、投影光学系部１８からの光の照射対象面Ｓでの照野の面積Ａが０．０１ｍ^２以上で、かつ該照野内で均一的に３０万ルクス以上の照度で照射するように光束を３０００ルーメン以上に設定し、照射対象面Ｓで得ようとする目的の照野の面積Ａと投影光学系部１８のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、光源部１４の発光面積Ａ１が設定される照明装置の光源部の設計方法から構成される。

本発明の発光ダイオード照明装置によれば、所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオードを有する光源部と、光源部からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部と、均一化光学系部からの均一化された光を照射対象面に照射する投影光学系部と、を備え、光源部は、照射対象面で得ようとする目的の照野の面積と投影光学系部のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、発光面積が設定されることから、照射対象面で必要となる広い照野及び高照度条件を実現できるように、照射対象面での照射する範囲面積を含む照射条件に応じて発光ダイオードを光源とした光源部を具体的に設計して、発光ダイオードの光を無駄なく効率的に導いて、広照野で均一的に、かつ高照度で照明できる照明装置を提供することができる。

光源部の光束が３０００ルーメン以上に設定された構成とすることにより、照射対象面を、例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍ以上の広い照野で、かつ３０万ルクス以上の高照度で、均一的に照明できる照明装置を具体的に実現することができる。

また、光源部は、設定される発光面積内に複数の発光ダイオードが並設されて発光領域を形成するとともに、それぞれの発光ダイオードから所定の離隔した位置に配置され該発光ダイオードからの光を平行光束とする複数の第１レンズと、複数の第１レンズから離隔した後方に配置され、各第１レンズからの光を集光する第２レンズと、を含む構成とすることにより、複数の発光ダイオードからの光を極めて効率よく集光することができ、均一的な光を射出できる光源部を実現して、広い照野であっても高い均一性、高照度条件を満たして照明することができる。

発光ダイオードと第１レンズとの離隔距離が、０．５ｍｍ以上でかつ２ｍｍ以下に設定された構成とすることにより、第２レンズでの集光効率がよいとともに、光源部の発光密度を比較的高く保持でき、設定される発光面積内に複数の発光ダイオードの配列構成を設計でき、照射対象面を広い照野かつ高照度で照明しうる光源部を具体的に実現することができる。

また、第１レンズの有効径は、複数の発光ダイオードの中心間距離と略同じに設定された構成とすることにより、発光ダイオードの光をほとんど無駄なく照明に利用して効率的に光を照射できるとともに、第１レンズの配置構成を効率よく設計することができる。

また、均一化光学系部は、光源部からの光が入射されるロッドホモジナイザと、該ロッドホモジナイザから照射された光が入射されるフライアイレンズと、を有する構成とすることにより、２段階で光を均一化して、より均一性が高い照明を実現することができる。

また、本発明の照明装置の光源部の設計方法によれば、所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオードを有する光源部と、光源部からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部と、均一化光学系部からの均一化された光を照射対象面に照射する投影光学系部と、を備えた照明装置の光源部の設計方法であり、光源部は、投影光学系部からの光の照射対象面での照野の面積が０．０１ｍ^２以上で、かつ該照野内で均一的に３０万ルクス以上の照度で照射するように光束を３０００ルーメン以上に設定し、照射対象面で得ようとする目的の照野の面積と投影光学系部のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、光源部の発光面積が設定されることから、発光ダイオードを光源とした光源部を具体的に設計して、広照野で均一的に、かつ高照度で照明できる照明装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発光ダイオード照明装置の概略説明図である。図１の発光ダイオード照明装置の光源部の正面説明図である。図１の発光ダイオード照明装置の光源部の側面説明図である。図１の発光ダイオード照明装置の投影光学系部のＦナンバーと光源部の発光面積の関係をあらわした表である。図１の発光ダイオード照明装置の発光ダイオードとレンズとの距離と明るさの対応関係を示したグラフである。

以下添付図面を参照しつつ本発明の発光ダイオード照明装置の実施形態について説明する。本発明に係る発光ダイオード照明装置は、例えば、固体撮像素子であるイメージセンサ等の光学デバイスをテストための照明光や顕微鏡、プロジェクタ、その他種々の照明光に利用することができる発光ダイオードを光源とした照明装置である。図１ないし図５は、本発明の発光ダイオード照明装置の一実施形態を示している。図１、図２、図３に示すように、本実施形態に係る発光ダイオード照明装置１０は、発光ダイオード１２を有する光源部１４と、均一化光学系部１６と、光を照射対象面に照射する投影光学系部１８と、を備える。本実施形態では、発光ダイオード照明装置１０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であるイメージセンサの光学テストに利用される光学テスト用照明装置の態様で説明する。

光源部１４は、発光ダイオード１２を有する光源手段である。本実施形態では、発光ダイオード１２は、例えば、従来周知の波長４００～７５０ｎｍの可視領域で連続光スペクトルを持つ白色発光ダイオードからなる。光源部１４は、例えば、投影光学系部１８からの光を照射する照射対象面Ｓを０．０１ｍ^２以上の比較的広い面積Ａの照明範囲（照野）で、かつ３０万ルクス以上の高い照度で照明するのに必要な光量で設計され、該光源部１４の光束が３０００ルーメン以上に設定される。図２、図３に示すように、光源部１４は、複数の発光ダイオード１２が並設されて高照度でかつ所定の発光面積Ａ１となる発光領域を形成している。この光源部１４の発光領域は、目的とする照射対象面側の条件に基づいて設定されるが、後述のように照射対象面Ｓの光束の断面積Ａと投影光学系部１８のＦナンバーに基づいて発光面積Ａ１が設定されることとなる。本実施形態では、例えば、発光ダイオード１２は、指向角がδの面発光体からなり、４つの発光ダイオード１２を２×２の配置構成に配列することにより、発光面積Ａ１の発光領域の光源部１４を形成する例を示している。なお、発光ダイオード１２の指向角δは、面発光体では１８０°となるが、実質的な光の９０％以上は、１１０°～１６０°の範囲内となるものを利用するとよく、本実施形態では、指向角δ＝１６０°のものが用いられる。この配置構成では、発光ダイオード１２はその発光中心がａだけ離隔して配置されている。各光源部１４は、その光が広がる角度の指向半角が一般的な発光ダイオードの指向角に合わせて設定され、例えば、５５度（又は６０度）に設定されている。

光源部１４は、それぞれの発光ダイオード１２の後方にそれぞれ配置された４つの第１レンズ２０と、それらの第１レンズ２０の後方に配置された第２レンズ２２と、を含む。第１レンズ２０は、発光ダイオード１２からの光を平行光束とするレンズである。なお、本実施形態では、光軸Ｘに沿った方向で光源部１４側を前方、光が進む方向を後方としている。第１レンズ２０は、発光ダイオード１２の配置構成に対応して２×２の配置構成で配列されている。各第１レンズ２０は、その光軸が発光ダイオード１２の中心に一致するとともに発光ダイオード１２からの光を無駄なく入射させるためにレンズ有効径が複数の発光ダイオードの中心間距離ａと略同じ程度の大きさで設定されており、各レンズどうしが密接して配列されている。第１レンズ２０は、その焦点距離位置又はその近傍に発光ダイオード１２が配置されるように、該発光ダイオード１２から距離ｄだけ離隔して配置されている。このような配置構成では、複数の発光ダイオード１２の間隔ａすなわち第１レンズ２０の有効径ａと、発光ダイオード１２と第１レンズ２０との離隔距離ｄ（第１レンズの焦点距離ｄ）と、の関係は、図３に示すように、近似的にａ＝２ｄ×ｔａｎ（δ／２）となる。発光ダイオード１２の間隔ａが小さいほど発光密度が小さく集光効率は向上するが、該間隔ａが大きくなると発光密度が低下する。図５のグラフに示すように、発光ダイオード１２と第１レンズ２０との離隔距離ｄが小さいと出射される光が明るく、該離隔距離ｄが大きくなるにしたがって次第に暗くなることが計算でもわかっている。発光ダイオード１２と第１レンズ２０との離隔距離ｄは、例えば、発光ダイオードの実質的なサイズやレンズ設計等の物理的な制限から０．５ｍｍ以上が必要となる。一方で、図５のグラフに示すように、２．５ｍｍ以上では、ほとんど明るさがなくなる。これにより、発光ダイオード１２と第１レンズ２０との離隔距離ｄは、例えば、２ｍｍ以下に設定されると実用的な明るさを得ることができる。すなわち、それぞれの発光ダイオード１２と第１レンズ２０との離隔距離ｄは、０．５ｍｍ以上でかつ２ｍｍ以下の範囲で設定されると好適であり、第１レンズ２０も焦点距離がそのような範囲に設定されたレンズ設計のものを用いるとよい。

第２レンズ２２は、第１レンズ２０から離隔した後方に配置され、各第１レンズ２０からの光を集光する集光レンズである。第２レンズ２２からの光が光源部１４の光として出射される。第２レンズ２２は、例えば、並設された４つの第１レンズ２０からの平行光を全て入射して該第２レンズ２２の焦点で結ぶように、第１レンズ２０の有効径ａの２倍（２ａ）よりも大きな有効径で形成されるとともに、第２レンズ２２の光軸が４つの第１レンズ２０の各中心を通る円の中心に設定されている。第２レンズ２２は、第１レンズから数ｍｍ程度離隔した位置に設置される。このように光源部１４では、複数の発光ダイオード１２からの光を第１レンズ２０にて平行光にし、第２レンズ２２でそれらの平行光を集光する構成とすることにより、所定の対向半角で高い均一性かつ高い照度の光源部を実現することができる。

図１に示すように、光源部１４からの光は、所定の面積Ａとなる照射対象面を均一的な平行光で照射するための照明用光学系２４を介して外部に出射される。本実施形態では、照明用光学系２４は、例えば、光を通さない図示しない筐体内に収容されており、コレクター光学系部２６、均一性光学系部１６、リレー光学系部２８、投影光学系部１８を含む。光源部１４の第２レンズ２２から出射された光は、コレクター光学系部２６を介して、均一性光学系部１６に入射される。コレクター光学系部２６は、例えば、複数のレンズなどを組み合わせたレンズ群で構成されている。

均一化光学系部１６は、光源部１４からの光の強度分布を均一化するための光均一化手段である。均一性光学系部１６は、例えば、ロッドホモジナイザ３０と、フライアイレンズ３２と、を組み合わせて構成されている。ロッドホモジナイザ３０は、コレクター光学系部２６を介して入射される光源部１４からの光の強度分布を均一化して出射する。フライアイレンズ３２は、該ロッドホモジナイザ２６から照射された均一的な光をさらに均一化して出射する。これにより、均一化光学系部１６では、２段階で光を均一化して均一性が高い光を得ることができる。

均一性光学系部１６からの光は、リレー光学系部２８を介して投影光学系部１８に入射される。リレー光学系部２８は、複数のレンズを組み合わせて構成されているとともに、光源部１４からの光軸Ｘを下方向に折り曲げるミラー３４を有している。投影光学系部１８は、鏡筒内に複数の投影レンズ系が収容されるとともに所定のＦナンバーの開口絞りが設置されており、均一化光学系部１６で生成した強度が均一な平行光を外部への照射光として照射対象面Ｓに向けて照射する。投影光学系部１８から照射された照射光の照射対象面Ｓに、検査対象のイメージセンサが設置されて、該イメージセンサの光電特性検査等の光学テストを行えるようになっている。なお、光学系２４には、上述の各光学系部の他に種々のレンズ、フィルタ等の光学素子を有することとしてもよい。

上述したように本実施形態の発光ダイオード照明装置１０では、投影光学系部１８から照射対象面Ｓへ照射する光が、要求される広照野で高照度の条件を満たすように光源部１４の光束の大きさや発光面積が設定される。本実施形態では、多数個のＣＣＤ等のイメージセンサを同時に配置できるように、照射対象面Ｓに照射する光の条件は、例えば、照野を１００ｍｍ×１００ｍｍ角（一辺が１００ｍｍの正方形）＝０．０１ｍ^２）以上の発光面積Ａ（すなわち照射光の光束の断面積）となるように設定するとともに、照射対象面Ｓに照射する光を、例えば、高照度での光学テストを行うために３０万ルクス以上とする。この場合、照射対象面Ｓで得ようとする光の光束Φ＝照度×発光面積Ａとなることから、３０００ルーメン以上となる。よって、照明用光学系２４で光量のロスがないとすると、光源部１４で発光される光の光束を３０００ルーメン以上に設定されることとなる。また、高照度でかつ該照野で光の最も明るい場所と最も暗い場所の差が２％以内となるような高い均一性が得られるように、上述の均一性光学系部１６や光源部１４の第１レンズ２０と第２レンズ２２の配置構成が設計される。

さらに、投影光学系部１８のＦナンバーが変更されることによって、照射対象面Ｓへ照射する角度を含む光の条件が変更されることから、該Ｆナンバーに応じて光源部１４の発光面積Ａ１が設計される。具体的には、照射対象面Ｓで得ようとする照野が１００ｍｍ×１００ｍｍ角とすると該照野の面積Ａすなわち光束の断面積は０．０１ｍ^２となる。投影光学系部１８のＦナンバーの値をＦとすると、照射対象面ＳでのエタンデュＥは、該照射対象面での光束の断面積Ａと立体角ＮＡの積から、エタンデュＥ＝Ａ×π×（ＮＡ）^２＝Ａ×π×（１／２×Ｆ）^２となる。一方、設計する光源部１４のエタンデュＥ１は、光源部１４の発光面積Ａ１、立体角ＮＡ１とすると、Ｅ１＝Ａ１×π×（ＮＡ１）^２となる。光源部１４の指向半角を５５°で設計したとすると、ＮＡ１＝ｓｉｎ５５°＝０．８１９となる。エタンデュの保存の法則により、照射対象面ＳのエタンデュＥと光源部１４のエタンデュＥ１が等しく（Ｅ＝Ｅ１）なることから、Ａ×π×（１／２×Ｆ）^２＝Ａ１×π×（ｓｉｎ５５°）^２の関係式により、光源部１４の発光面積Ａ１を求めることができる。例えば、投影光学系部１８のＦナンバーの値Ｆを１１、１３、１６、２２とすると、図４の表に示すように、それぞれのＦナンバーの値に対応して光源部１４の発光面積Ａ１を導出することができる。例えば、ＦナンバーのＦ値が１１の場合には、光源部１４の発光面積Ａ１は、約３０．８ｍｍ^２となり、正方形形状の面発光光源とすると一辺が約５．５ｍｍの正方形の範囲内に上述のように４つの発光ダイオードや第１レンズ２０等を配列して光源部１４を設計することとなる。同様にＦ値が１３の場合には、光源部１４の発光面積Ａ１は約２２．０５ｍｍ^２となり、一辺が約４．７ｍｍの正方形の光源部を設計する。Ｆ値が１６の場合には、光源部１４の発光面積Ａ１は約１４．５６ｍｍ^２となり、一辺が約３．８ｍｍの正方形の光源部を設計することとなり、Ｆ値が２２の場合には、光源部１４の発光面積Ａ１は、約７．７ｍｍ^２となり、一辺が約２．８ｍｍの正方形の光源部を設計することとなる。すなわち、光源部１４は、照射対象面Ｓで得ようとする目的の照野の光束の断面積（発光面積Ａ）と、投影光学系部１８のＦナンバーに基づいたエタンデュＥと、を元にして、該光源部１４の発光面積Ａ１が設定され、該発光面積Ａ１内に複数の発光ダイオード１２を配列して、所要の条件を満たす高照度の該光源部１４が形成される。なお、本実施形態では、４つの発光ダイオード１２を発光面積Ａ１以内に配列して光源部１４を構成する例で説明したが、発光ダイオードの個数は任意の複数個でもよい。また、光源部１４は、所定の発光面積Ａ１の円形状の発光部で形成してもよい。また、例えば、指向半角５５°で３０００ルーメン以上の１個の発光ダイオードで光源部１４を構成することとしてもよい。なお、光源部１４の発光形状は、正方形形状に限らず、円形状等任意の形状としてもよい。また、照射対象面Ｓは、正方形形状に限らず円形状、その他の形状でもよい。

上述のように、１個又は複数の発光ダイオード１２を有する光源部１４と、均一化光学系部１６と、投影光学系部１８と、を備えた照明装置１０において、光源部１４の設定方法としては、例えば、投影光学系部１８からの光の照射対象面Sでの照野が０．０１ｍ^２以上の範囲でかつ該照野内で均一的に３０万ルクス以上の照度で照射するように、光源部１４からの照明光の光束を３０００ルーメン以上に設定するとともに、投影光学系部１８から照射対象面Sで得ようとする目的の照野の面積Ａと投影光学系部１８のＦナンバーの値Ｆで求められるエタンデュＥをもとに、エタンデュの保存の法則から、光源部１４の発光面積Ａ１を算出して、該光源部１４に条件を満たす１個の発光ダイオード又は該発光面積Ａ１内に複数の発光ダイオードを配列することで、光源部１４が設計される。例えば、光源部１４の発光面積が大きすぎても、その発光部分の一部しか入力されず照明対象面側で高照度の照明を得ることができなくなる。上述のような光源部の設定方法により、光源部１４と照射対象面Ｓ側のエタンデュとの関係により、光源部からの光を効率よく照射対象面に照射することができ、広照野を均一的に、高照度で照明できる照明装置の光源を実現できる。

以上説明した本発明の発光ダイオード照明装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

本発明の発光ダイオード照明装置は、例えば、固体撮像素子やレンズ等の光学素子のテスト用の照明や、顕微鏡やプロジェクタ等の光学機器類の照明、その他種々の照明装置として利用することができる。

１０発光ダイオード照明装置
１２発光ダイオード
１４光源部
１６均一性光学系部
１８投影光学系部
２０第１レンズ
２２第２レンズ
３０ロッドホモジナイザ
３２フライアイレンズ
Ｓ照射対象面

Claims

所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオードを有する光源部と、
光源部からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部と、
均一化光学系部からの均一化された光を照射対象面に照射する投影光学系部と、を備え、
光源部は、照射対象面で得ようとする目的の照野の面積と投影光学系部のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、発光面積が設定されることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
光源部の光束が３０００ルーメン以上に設定されたことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード照明装置。
光源部は、設定される発光面積内に複数の発光ダイオードが並設されて発光領域を形成するとともに、
それぞれの発光ダイオードから所定の離隔した位置に配置され該発光ダイオードからの光を平行光束とする複数の第１レンズと、
複数の第１レンズから離隔した後方に配置され、各第１レンズからの光を集光する第２レンズと、を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の発光ダイオード照明装置。
発光ダイオードと第１レンズとの離隔距離が、０．５ｍｍ以上でかつ２ｍｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード照明装置。
第１レンズの有効径は、複数の発光ダイオードの中心間距離と略同じに設定されたことを特徴とする請求項３又は４記載の発光ダイオード照明装置。
均一化光学系部は、光源部からの光が入射されるロッドホモジナイザと、
該ロッドホモジナイザから照射された光が入射されるフライアイレンズと、を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の発光ダイオード照明装置。
所定の指向半角で設定された１個又は複数の発光ダイオードを有する光源部と、
光源部からの光の強度分布を均一化する均一化光学系部と、
均一化光学系部からの均一化された光を照射対象面に照射する投影光学系部と、を備えた照明装置の光源部の設計方法であり、
光源部は、投影光学系部からの光の照射対象面での照野の面積が０．０１ｍ^２以上で、かつ該照野内で均一的に３０万ルクス以上の照度で照射するように光束を３０００ルーメン以上に設定し、
照射対象面で得ようとする目的の照野の面積と投影光学系部のＦナンバーに基づいたエタンデュをもとに、光源部の発光面積が設定されることを特徴とする照明装置の光源部の設計方法。