JP2518236B2 - Light source - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は，視覚センサ等において用いられ，たとえ
ば視覚情報を得るために対象物を照明するための光源装
置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device for use in a visual sensor or the like and for illuminating an object to obtain visual information, for example.
従来技術とその問題点 この種の光源装置としては従来から螢光灯やハロゲン
・ランプ等が用いられているが，寿命が比較的短かい上
に形状も大きいという問題があった。PRIOR ART AND ITS PROBLEMS Conventionally, fluorescent lamps, halogen lamps, etc. have been used as this kind of light source device, but there was a problem that the life was relatively short and the shape was large.
一方，発光ダイオード（LED）やレーザ・ダイオード
（LD）等の半導体発光素子は寿命は長いが，光の強度が
弱いために１個だけでは比較的広い範囲を照明すること
はできない。たとえば，知能ロボット用や検査用の視覚
センサにおいて対象物を照明するために用いることはで
きない。On the other hand, semiconductor light-emitting devices such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) have a long life, but the intensity of light is weak, so a single device cannot illuminate a relatively wide range. For example, it cannot be used to illuminate an object in a vision sensor for intelligent robots or inspection.
そこでこの種の発光素子を複数個用いることが考えら
れる。第４図は,LEDやLD等の発光素子１を複数個配列し
て構成された光源装置における各発光素子１から出射さ
れる光ビームおよび照明エリアＳ（照射面）における光
強度分布を示すものである。I1で示される光強度分布が
１個の発光素子１によるもの,Iで示される分布が複数個
の発光素子１全体によるものである。Therefore, it is possible to use a plurality of light emitting elements of this type. FIG. 4 shows a light beam emitted from each light emitting element 1 and a light intensity distribution in an illumination area S (irradiation surface) in a light source device configured by arranging a plurality of light emitting elements 1 such as LEDs and LDs. Is. The light intensity distribution indicated by I1 is due to one light emitting element 1, and the distribution indicated by I is due to the plurality of light emitting elements 1 as a whole.
発光素子１は大きな出射角を有するためにその出射光
が広がり，照明エリアＳまでの距離が長くなると照明エ
リアＳにおける照度が著しく低下する。したがって照明
エリアＳを明るくするためにはかなり多数の発光素子が
必要となる。また遠いところにある照明エリアを照明す
るためには使用できないなどの問題が生じる。さらに，
第４図の光強度分布Ｉからも明らかなように，照明エリ
アで照度が一定とみなせる領域が狭く，このために視覚
センサ等における照明用には適さないという問題もあ
る。Since the light emitting element 1 has a large emission angle, its emitted light spreads, and when the distance to the illumination area S becomes long, the illuminance in the illumination area S significantly decreases. Therefore, in order to brighten the illumination area S, a large number of light emitting elements are required. Further, there is a problem that it cannot be used to illuminate a lighting area located at a distant place. further,
As is clear from the light intensity distribution I in FIG. 4, there is a problem in that the area where the illuminance is considered to be constant is small in the illumination area, which is not suitable for illumination in a visual sensor or the like.
発明の概要 発明の目的 この発明は，比較的小数の発光素子を用いても必要な
照度を得ることのできる光源装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light source device capable of obtaining a required illuminance even if a relatively small number of light emitting elements are used.
発明の構成と効果 この発明による光源装置は，複数の発光素子からなる
発光素子群と，これらの発光素子にそれぞれ対応して設
けられ，発光素子から出射する発散する光の発散を抑制
するように作用する複数のレンズからなるレンズ群とを
備えている。発光素子群に含まれる少なくとも一部の発
光素子とそれらの発光素子に対応するレンズとがオフ・
アクシス構造をもつように構成され，各発光素子から出
射する光が対応するレンズを通して投射され，これらの
投射光が照明エリアにおいて一部重なるように上記発光
素子とレンズとが配置されている。Configuration and Effect of the Invention A light source device according to the present invention is provided with a light emitting element group composed of a plurality of light emitting elements and provided corresponding to each of these light emitting elements, and suppresses divergence of divergent light emitted from the light emitting element. And a lens group including a plurality of lenses that operate. At least some of the light emitting elements included in the light emitting element group and the lenses corresponding to those light emitting elements are turned off.
The light-emitting element and the lens are arranged so that the light emitted from each light-emitting element is projected through the corresponding lens and the projected light partially overlaps in the illumination area.
この発明によると，複数の発光素子のそれぞれに対応
してレンズが設けられ，発光素子から出射する光は対応
するレンズによってその発散が抑制された状態で投射さ
れる。しかも，これらの投射光が照明エリアにおいて一
部重なるように発光素子とレンズとが配置されている。
さらに，少なくとも一部の発光素子とそれに対応するレ
ンズとがオフ・アクシス構造をもつように構成されてい
るので，少なくとも一部のレンズから出射される光の光
軸を変化させ，任意の方向に投射させることができる。
このようにして，所定の照明エリアをほぼ均一な照度で
照明することができる。発光素子からの光の発散が抑制
されるので，比較的小数の発光素子でも必要な照度が得
やすくなっている。発光素子およびレンズの配置を調整
することによって，照明エリアにおいて広い照明面積を
得ることができ，逆に照明面積を狭くして高い光強度の
投射光を得ることもできる。さらに光源装置と照明エリ
アとの間隔が変化しても照明エリアにおける照度変化は
小さい。発光素子を互いに近接して配置することが可能
であるから，光源装置全体をコンパクトに構成できるよ
うになる。According to the present invention, a lens is provided corresponding to each of the plurality of light emitting elements, and the light emitted from the light emitting element is projected by the corresponding lens in a state where its divergence is suppressed. Moreover, the light emitting element and the lens are arranged so that these projection lights partially overlap in the illumination area.
Furthermore, since at least a part of the light emitting elements and the lenses corresponding thereto have an off-axis structure, the optical axis of the light emitted from at least a part of the lenses can be changed to an arbitrary direction. Can be projected.
In this way, it is possible to illuminate a predetermined illumination area with a substantially uniform illuminance. Since the divergence of light from the light emitting elements is suppressed, it is easy to obtain the required illuminance even with a relatively small number of light emitting elements. By adjusting the arrangement of the light emitting element and the lens, a wide illumination area can be obtained in the illumination area, and conversely, the illumination area can be narrowed to obtain projection light with high light intensity. Furthermore, even if the distance between the light source device and the illumination area changes, the illuminance change in the illumination area is small. Since the light emitting elements can be arranged close to each other, the entire light source device can be made compact.
さらに，発光素子としてLED,LD等の半導体発光素子を
用いるので，寿命が長く，μｓオーダのパルス発光（ス
トロボ発光）をさせることも可能となり，ロボット用や
検査用として好適なものとなる。Further, since semiconductor light emitting elements such as LEDs and LDs are used as the light emitting elements, it has a long life and can emit pulsed light emission (strobe light emission) of the order of μs, which is suitable for robots and inspections.
上記のレンズを平板マイクロ・フレネル・レンズで構
成することが好ましい。マイクロ・フレネル・レンズに
ついては出願人は多くの提案を行なっており，その代表
的なものが特願昭61−189608号「イメージ・ディバイ
ス」に開示されている。It is preferable that the lens is a flat plate micro-Fresnel lens. The applicant has made many proposals regarding the micro Fresnel lens, and a typical one is disclosed in Japanese Patent Application No. 61-189608 "Image Device".
実施例の説明 第１図は，この発明による光源装置における光源とし
ての半導体発光素子１とこれらの発光素子１に対応して
設けられたレンズ２との一次元的な配列の様子とこの光
源装置による照明エリアＳにおける光強度分布とを示す
ものである。Description of Embodiments FIG. 1 shows a state of a one-dimensional arrangement of a semiconductor light emitting element 1 as a light source in a light source device according to the present invention and a lens 2 provided corresponding to these light emitting element 1 and this light source device. And the light intensity distribution in the illumination area S according to.
適当な間隔で配列された各発光素子１の前面に凸レン
ズ２が配置されている。このレンズ２によって発光素子
１から出射する発散する光の発散が抑制されている。レ
ンズ２の働きとしては光の発散を小さくすれば足り，平
行化したり集光したりする必要はない。照明エリアＳに
おいて各発光素子１から出射した光が一部重なり合っ
て，できるだけ均一な光強度分布が得られるように，発
光素子１の相互間隔およびレンズ２の一を調整しておく
とよい。１個の発光素子１による光強度分布がI1で，複
数個の発光素子１全部による合成された光強度分布がＩ
でそれぞれ示されている。A convex lens 2 is arranged on the front surface of each light emitting element 1 arranged at an appropriate interval. The lens 2 suppresses divergence of divergent light emitted from the light emitting element 1. The function of the lens 2 is only to reduce the divergence of light, and it is not necessary to collimate or focus the light. In the illumination area S, it is advisable to adjust the mutual spacing of the light emitting elements 1 and one of the lenses 2 so that the lights emitted from the respective light emitting elements 1 partially overlap with each other to obtain a light intensity distribution as uniform as possible. The light intensity distribution of one light emitting element 1 is I1, and the combined light intensity distribution of all the plurality of light emitting elements 1 is I1.
, Respectively.
第２図は他の実施例を示している。照明エリアＳ上で
所望の照度分布を得るために，各発光素子からの出射光
分布を，オフ・アクシス機能をもつレンズ２を用いて適
当な空間周波数を有する光分布に変換している。これに
より，任意の照明面積をほぼ均一強度で照明できるよう
になる。FIG. 2 shows another embodiment. In order to obtain a desired illuminance distribution on the illumination area S, the light distribution emitted from each light emitting element is converted into a light distribution having an appropriate spatial frequency by using the lens 2 having an off-axis function. This makes it possible to illuminate an arbitrary illumination area with almost uniform intensity.
オフ・アクシス機能をもつレンズはフレネル・レンズ
によって比較的容易に実現できる。A lens having an off-axis function can be relatively easily realized by a Fresnel lens.
第３図は発光素子１およびレンズ２を二次元的に配列
した立体的な光源装置の構成例を示している。多数の発
光素子１は発光素子アレイ11として一つの基板等に組込
まれまたはモノリシカリィに作成されている。同じよう
に各発光素子１に対応するレンズ２も一つの基板に組込
まれまたは基板と一体的に作製されている。このような
レンズ・アレイ12は上述した出願人による先願の明細書
および図面に開示されている。FIG. 3 shows a structural example of a three-dimensional light source device in which the light emitting element 1 and the lens 2 are two-dimensionally arranged. A large number of light emitting elements 1 are incorporated into one substrate or the like as a light emitting element array 11 or are formed monolithically. Similarly, the lens 2 corresponding to each light emitting element 1 is also incorporated in one substrate or manufactured integrally with the substrate. Such a lens array 12 is disclosed in the specification and drawings of the above-mentioned applicant's earlier application.
第１図はこの発明の実施例を示すものであり，発光素子
の一次元的な配列の様子と光強度分布を示している。第
２図はオフ・アクシス・レンズを用いた例を示すもので
ある。第３図はこの発明の実施例の立体的構造を明らか
にする斜視図である。 第４図は，従来から考えられている光源装置における発
光素子の配置とその光強度分布を示すものである。 １……発光素子， ２……レンズ， 11……発光素子アレイ， 12……レンズ・アレイ， Ｓ……照明エリア。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, showing a one-dimensional arrangement of light emitting elements and a light intensity distribution. FIG. 2 shows an example using an off-axis lens. FIG. 3 is a perspective view showing the three-dimensional structure of the embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the arrangement of light emitting elements and the light intensity distribution thereof in a conventional light source device. 1 ... Light emitting element, 2 ... Lens, 11 ... Light emitting element array, 12 ... Lens array, S ... Illumination area.
Claims (2)
れらの発光素子にそれぞれ対応して設けられ，発光素子
から出射する発散する光の発散を抑制するように作用す
る複数のレンズからなるレンズ群とを備え，発光素子群
に含まれる少なくとも一部の発光素子とそれらの発光素
子に対応するレンズとがオフ・アクシス構造をもつよう
に構成され，各発光素子から出射する光が対応するレン
ズを通して投射され，これらの投射光が照明エリアにお
いて一部重なるように上記発光素子とレンズとが配置さ
れている光源装置。1. A light emitting element group comprising a plurality of light emitting elements, and a plurality of lenses provided corresponding to these light emitting elements and acting to suppress divergence of divergent light emitted from the light emitting elements. A light emitting element group, and at least some light emitting elements included in the light emitting element group and lenses corresponding to those light emitting elements are configured to have an off-axis structure, and light emitted from each light emitting element corresponds to the light emitting element. A light source device in which the light emitting element and the lens are arranged so that the projected light is projected through a lens and partially overlaps in the illumination area.
ンズである特許請求の範囲第（１）項に記載の光源装
置。2. The light source device according to claim 1, wherein the lens is a flat plate micro Fresnel lens.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP30153386A JP2518236B2 (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Light source |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP30153386A JP2518236B2 (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Light source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63155782A JPS63155782A (en) | 1988-06-28 |
| JP2518236B2 true JP2518236B2 (en) | 1996-07-24 |
Family
ID=17898077
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP30153386A Expired - Fee Related JP2518236B2 (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Light source |
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-
1986
- 1986-12-19 JP JP30153386A patent/JP2518236B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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