JP3772593B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバーを用いた照明装置に関するものであり、特に、光ファイバーから出射された光を非照射物に照射し非照射物を照明する照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバーから出射された光を非照射物に照射し、非照射物からの反射光をＣＣＤによって受光し、このＣＣＤからの信号を用いて画像を形成し、この画像によって非照射物の形状および傷などを検査するための光ファイバーを用いた照明装置が知られている。
【０００３】
図７は、従来の光ファイバーを用いた照明装置の説明図である。
白熱ランプ１は、内部にフィラメント１１を配置した一端封止型の白熱ランプであり、反射鏡２は白熱ランプ１を覆うように配置されており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有する回転楕円体である。そして、反射鏡２の第１焦点Ｆ１にフィラメント１１が配置され、第２焦点Ｆ２に光ファイバー３の入射面３ａが位置している。
【０００４】
つまり、白熱ランプ１から放射された光が反射鏡２によって集光され光ファイバー３の入射面３ａに入射する構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、白熱電球１から放射された光を効率良く集光するために、前述したように光ファイバー３の入射面３ａは、反射鏡２の第２焦点Ｆ２に位置しており、しかも、図８に示すように光ファイバー３の入射面３ａの中心に第２焦点Ｆ２が位置しているため、入射面３ａの中心に入射する光束（ｌｍ）が大きく、この中心から離れるにしたがって入射する光束が小さくなる現象が生じていた。すなわち、入射面３ａの中心の照度（ｌｍ／ｍ2）が大きく、この中心から離れるにしたがって入射面３ａの照度が小さくなる現象が生じていた。
【０００６】
このような現象の結果、光ファイバー３の他方の端面である出射面３ｂでは、その出射面３ｂの中心からの光束発散度（ｌｍ／ｍ2）が大きく、出射面３ｂの中心から離れるにしたがって光束発散度が小さくなり、この結果、光ファイバー３の出射面３ｂ全体で考えた場合、出射面３ｂの光束発散度が均一ではなく、このような不均一な光束発散度を有する光で非照射物を照明すると、非照射物から反射される反射光束（ｌｍ／ｍ2）も不均一になり、具体的には、ＣＣＤの受光面での照度に極端なムラが発生し、ＣＣＤの受光面での照度を信号に変えて画像を形成する際、照度のムラが大きいと完全にＣＣＤによる信号を補正できない場合があり、非照射物の形状が適切であっても、また、傷などが存在していなくても、非照射物から反射される反射光束が不均一なために異常であると誤認する問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光ファイバーの出射面の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる照明装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の照明装置は、白熱ランプから放射された光が、反射鏡によって反射集光されて光ファイバーの一端の入射面に入射し他端の出射面から出射し非照射物を照明する照明装置において、
前記白熱ランプは、一端にピンチシール部が形成された一端封止型の白熱ランプであり、前記反射鏡は回転楕円体であり、当該反射鏡の頂部側に前記白熱ランプのピンチシール部が挿入される挿入孔を有し、当該反射鏡の第１焦点に白熱ランプのフィラメントが配置され、第２焦点に光ファイバーの入射面が位置しており、前記白熱ランプの発光管は、反射鏡の頂部側に位置する領域にフロスト処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の照明装置の説明図である。図２は、図１の本発明の照明装置の白熱ランプのみを示した説明図である。
【００１０】
白熱ランプ１は、発光管１２内にフィラメント１１が配置され、一端にピンチシール部１３が形成された一端封止型の白熱ランプであり、９Ｖ，５０Ｗで点灯するものである。反射鏡２は開口直径が３５ｍｍで白熱ランプ１を覆うように配置されており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有する回転楕円体である。そして、反射鏡２の頂部Ｔ側に白熱ランプ１のピンチシール部１３が挿入される挿入孔２１が形成されている。
そして、反射鏡２の第１焦点Ｆ１にフィラメント１１が配置され、第２焦点Ｆ２に直径１０ｍｍの光ファイバー３の入射面３ａが位置している。
なお、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との離間距離は４２ｍｍである。
そして、発光管１２は、その外表面のうち、図中Ａで示されている領域である反射鏡２の頂部Ｔ側に位置する領域にフロスト処理が施されている。
【００１１】
図２を用いて、発光管１２のフロスト処理が施された領域を具体的に説明すると、白熱ランプ１の発光管１２は、直管部１４と、ピンチシール部１３に続く曲面部１５を有しており、図中Ａで示されている領域である曲面部１５全域と直管部１４の一部にまで跨ってフロスト処理が施されている。
【００１２】
このように、第１焦点に位置するフィラメント１１から放射された光のうち、発光管１２のフロスト処理が施され領域Ａを透過した光は拡散され、その拡散光の一部は本来進むべき方向から変化し、第１焦点Ｆ１から外れた位置から放射されたことと同じ光となり、反射鏡２の第２焦点Ｆ２に位置している光ファイバー３の入射面３ａに入射しなくなるか、入射しても入射面３ａの中心から離れた位置に入射することになる。
【００１３】
この結果、入射面３ａの中心に入射する光束を若干小さくすることができ、さらに、入射面３ａの中心から離れた位置の入射面３ａに入射する光束を若干大きくすることができるので、これらの要因が重なり会うことによって、入射面３ａ全体では、ほぼ均一な光束が入射することになる。すなわち、入射面３ａの照度をほぼ均一にすることができる。
【００１４】
このような現象の結果、光ファイバー３の他方の端面である出射面３ｂでは、その出射面３ｂの中心からの光束発散度と、出射面３ｂの中心から離れた位置での光束発散度がほぼ等しくなり、言い換えれば、光ファイバーの出射面３ｂ全体の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる。
【００１５】
従って、非照射物に均一な光束を照射することができるので、非照射物から反射される反射光束も本来反射されるべき現実に沿った反射光束となり、具体的には、ＣＣＤの受光面での照度が現実に沿った適正な照度となり、ＣＣＤの受光面での照度を信号に変えて画像を形成する際、忠実な画像を形成することができ、非照射物の形状、また、傷などを確実に確認することができる。
【００１６】
図３、図４は、本発明の光ファイバーを用いた照明装置の白熱ランプの他の実施例を示す。
図３の白熱ランプの発光管１２は、ピンチシール部１３に続く曲面部１５の外表面のみフロスト処理が施されている。
この場合、直管部１４にはフロスト処理が施されていないため、直管部１４を透過した光は、光ファイバーの入射面に入射することになり、この結果、入射面に入射する光束が上がり、光ファイバーの出射面の光束拡散度が上がり、従って、非照射物に大きな光束を照射することができる。言い換えれば、非照射物をより明るく照明することができる。
なお、曲面部１５の外表面にフロスト処理が施されているので、この部分を透過した光が前述した作用を有するものであり、若干光ファイバーの入射面の中心には、この中心から離れた位置と比較して大きな光束が入射することになるが、非処理物に均一な光束を照射することに支障をきたす程度のものではない。
【００１７】
図４の白熱ランプの発光管１２は、その外表面のうち、ピンチシール部１３に続く曲面部１５全域とフィラメント１１と対向する位置の直管部１４の一部にまで跨ってフロスト処理が施されている。
この場合、フィラメント１１と対向する位置の直管部１４の一部にまでフロスト処理が施されているので、この部分を透過した光によって、光ファイバーの入射面全体に、より均一な光束が入射することになり、非処理物により均一な光束を照射することができる。
なお、図５に示すようにフィラメント１１と対向する位置の直管部１４の全ての領域にまで跨ってフロスト処理を施すと、光ファイバーの入射面全体に、さらに均一な光束が入射することになるが、この場合、入射面での照度低下が大きく、非処理物に照射される光束が小さくなり過ぎて、実用的ではない。
【００１８】
図１に示す本発明の照明装置において、光ファイバー３の出射面３ｂから１９ｍｍ離れた位置における被照射面に入射する光束の状態を、被照射面の相対照度に置き換えて実験を行った。結果を図６（イ）に示す。
図６（ロ）は、白熱ランプの発光管にフロスト処理を施していないこと以外は図１に示す照明装置と同じである従来の照明装置を用いて同様な実験を行った結果を示す。
図６では、被照射面における最大照度の位置を相対照度１００％ととし、被照射面のそれぞれの位置における照度を最大照度に対する相対値（％）で示したものである。なお、被照射面の測定領域は、光ファイバーの出射面中心から伸びる仮想中心線と被照射面の交点を中心として、縦１２ｍｍ横１２ｍｍの領域を１ｍｍ四方に分割してそれぞれの分割領域の照度を測定したものである。
【００１９】
この結果から明らかなように、本発明の照明装置は、相対照度が８０〜１００％の領域が、従来の照明装置の相対照度が８０〜１００％の領域に比べ、明らかに広くなっており、被照射面の広い領域をほぼ均一な光束で照射することができることがわかる。
従って、光ファイバーの出射面の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバーを用いた照明装置によれば、光ファイバーの入射面全体にほぼ均一な光束が入射し、光ファイバーの出射面の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の説明図である。
【図２】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の白熱ランプの説明図である。
【図３】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の他の実施例の白熱ランプの説明図である。
【図４】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の他の実施例の白熱ランプの説明図である。
【図５】本発明の光ファイバーを用いた照明装置に適さない白熱ランプの説明図である。
【図６】被照射面の相対照度を示す実験データ説明図である。
【図７】従来の光ファイバーを用いた照明装置の説明図である。
【図８】光ファイバーの入射面と反射鏡の第２焦点を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 白熱ランプ
１１ フィラメント
１２ 発光管
１３ ピンチシール部
１４ 直管部
１５ 曲面部
２ 反射鏡
２１ 挿入孔
３ 光ファイバー
３ａ 光ファイバーの入射面
３ｂ 光ファイバーの出射面
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ａ フロスト処理領域
Ｔ 反射鏡の頂部
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバーを用いた照明装置に関するものであり、特に、光ファイバーから出射された光を非照射物に照射し非照射物を照明する照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバーから出射された光を非照射物に照射し、非照射物からの反射光をＣＣＤによって受光し、このＣＣＤからの信号を用いて画像を形成し、この画像によって非照射物の形状および傷などを検査するための光ファイバーを用いた照明装置が知られている。
【０００３】
図７は、従来の光ファイバーを用いた照明装置の説明図である。
白熱ランプ１は、内部にフィラメント１１を配置した一端封止型の白熱ランプであり、反射鏡２は白熱ランプ１を覆うように配置されており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有する回転楕円体である。そして、反射鏡２の第１焦点Ｆ１にフィラメント１１が配置され、第２焦点Ｆ２に光ファイバー３の入射面３ａが位置している。
【０００４】
つまり、白熱ランプ１から放射された光が反射鏡２によって集光され光ファイバー３の入射面３ａに入射する構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、白熱電球１から放射された光を効率良く集光するために、前述したように光ファイバー３の入射面３ａは、反射鏡２の第２焦点Ｆ２に位置しており、しかも、図８に示すように光ファイバー３の入射面３ａの中心に第２焦点Ｆ２が位置しているため、入射面３ａの中心に入射する光束（ｌｍ）が大きく、この中心から離れるにしたがって入射する光束が小さくなる現象が生じていた。すなわち、入射面３ａの中心の照度（ｌｍ／ｍ2）が大きく、この中心から離れるにしたがって入射面３ａの照度が小さくなる現象が生じていた。
【０００６】
このような現象の結果、光ファイバー３の他方の端面である出射面３ｂでは、その出射面３ｂの中心からの光束発散度（ｌｍ／ｍ2）が大きく、出射面３ｂの中心から離れるにしたがって光束発散度が小さくなり、この結果、光ファイバー３の出射面３ｂ全体で考えた場合、出射面３ｂの光束発散度が均一ではなく、このような不均一な光束発散度を有する光で非照射物を照明すると、非照射物から反射される反射光束（ｌｍ／ｍ2）も不均一になり、具体的には、ＣＣＤの受光面での照度に極端なムラが発生し、ＣＣＤの受光面での照度を信号に変えて画像を形成する際、照度のムラが大きいと完全にＣＣＤによる信号を補正できない場合があり、非照射物の形状が適切であっても、また、傷などが存在していなくても、非照射物から反射される反射光束が不均一なために異常であると誤認する問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光ファイバーの出射面の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる照明装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の照明装置は、白熱ランプから放射された光が、反射鏡によって反射集光されて光ファイバーの一端の入射面に入射し他端の出射面から出射し非照射物を照明する照明装置において、
前記白熱ランプは、一端にピンチシール部が形成された一端封止型の白熱ランプであり、前記反射鏡は回転楕円体であり、当該反射鏡の頂部側に前記白熱ランプのピンチシール部が挿入される挿入孔を有し、当該反射鏡の第１焦点に白熱ランプのフィラメントが配置され、第２焦点に光ファイバーの入射面が位置しており、前記白熱ランプの発光管は、反射鏡の頂部側に位置する領域にフロスト処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の照明装置の説明図である。図２は、図１の本発明の照明装置の白熱ランプのみを示した説明図である。
【００１０】
白熱ランプ１は、発光管１２内にフィラメント１１が配置され、一端にピンチシール部１３が形成された一端封止型の白熱ランプであり、９Ｖ，５０Ｗで点灯するものである。反射鏡２は開口直径が３５ｍｍで白熱ランプ１を覆うように配置されており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有する回転楕円体である。そして、反射鏡２の頂部Ｔ側に白熱ランプ１のピンチシール部１３が挿入される挿入孔２１が形成されている。
そして、反射鏡２の第１焦点Ｆ１にフィラメント１１が配置され、第２焦点Ｆ２に直径１０ｍｍの光ファイバー３の入射面３ａが位置している。
なお、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との離間距離は４２ｍｍである。
そして、発光管１２は、その外表面のうち、図中Ａで示されている領域である反射鏡２の頂部Ｔ側に位置する領域にフロスト処理が施されている。
【００１１】
図２を用いて、発光管１２のフロスト処理が施された領域を具体的に説明すると、白熱ランプ１の発光管１２は、直管部１４と、ピンチシール部１３に続く曲面部１５を有しており、図中Ａで示されている領域である曲面部１５全域と直管部１４の一部にまで跨ってフロスト処理が施されている。
【００１２】
このように、第１焦点に位置するフィラメント１１から放射された光のうち、発光管１２のフロスト処理が施され領域Ａを透過した光は拡散され、その拡散光の一部は本来進むべき方向から変化し、第１焦点Ｆ１から外れた位置から放射されたことと同じ光となり、反射鏡２の第２焦点Ｆ２に位置している光ファイバー３の入射面３ａに入射しなくなるか、入射しても入射面３ａの中心から離れた位置に入射することになる。
【００１３】
この結果、入射面３ａの中心に入射する光束を若干小さくすることができ、さらに、入射面３ａの中心から離れた位置の入射面３ａに入射する光束を若干大きくすることができるので、これらの要因が重なり会うことによって、入射面３ａ全体では、ほぼ均一な光束が入射することになる。すなわち、入射面３ａの照度をほぼ均一にすることができる。
【００１４】
このような現象の結果、光ファイバー３の他方の端面である出射面３ｂでは、その出射面３ｂの中心からの光束発散度と、出射面３ｂの中心から離れた位置での光束発散度がほぼ等しくなり、言い換えれば、光ファイバーの出射面３ｂ全体の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる。
【００１５】
従って、非照射物に均一な光束を照射することができるので、非照射物から反射される反射光束も本来反射されるべき現実に沿った反射光束となり、具体的には、ＣＣＤの受光面での照度が現実に沿った適正な照度となり、ＣＣＤの受光面での照度を信号に変えて画像を形成する際、忠実な画像を形成することができ、非照射物の形状、また、傷などを確実に確認することができる。
【００１６】
図３、図４は、本発明の光ファイバーを用いた照明装置の白熱ランプの他の実施例を示す。
図３の白熱ランプの発光管１２は、ピンチシール部１３に続く曲面部１５の外表面のみフロスト処理が施されている。
この場合、直管部１４にはフロスト処理が施されていないため、直管部１４を透過した光は、光ファイバーの入射面に入射することになり、この結果、入射面に入射する光束が上がり、光ファイバーの出射面の光束拡散度が上がり、従って、非照射物に大きな光束を照射することができる。言い換えれば、非照射物をより明るく照明することができる。
なお、曲面部１５の外表面にフロスト処理が施されているので、この部分を透過した光が前述した作用を有するものであり、若干光ファイバーの入射面の中心には、この中心から離れた位置と比較して大きな光束が入射することになるが、非処理物に均一な光束を照射することに支障をきたす程度のものではない。
【００１７】
図４の白熱ランプの発光管１２は、その外表面のうち、ピンチシール部１３に続く曲面部１５全域とフィラメント１１と対向する位置の直管部１４の一部にまで跨ってフロスト処理が施されている。
この場合、フィラメント１１と対向する位置の直管部１４の一部にまでフロスト処理が施されているので、この部分を透過した光によって、光ファイバーの入射面全体に、より均一な光束が入射することになり、非処理物により均一な光束を照射することができる。
なお、図５に示すようにフィラメント１１と対向する位置の直管部１４の全ての領域にまで跨ってフロスト処理を施すと、光ファイバーの入射面全体に、さらに均一な光束が入射することになるが、この場合、入射面での照度低下が大きく、非処理物に照射される光束が小さくなり過ぎて、実用的ではない。
【００１８】
図１に示す本発明の照明装置において、光ファイバー３の出射面３ｂから１９ｍｍ離れた位置における被照射面に入射する光束の状態を、被照射面の相対照度に置き換えて実験を行った。結果を図６（イ）に示す。
図６（ロ）は、白熱ランプの発光管にフロスト処理を施していないこと以外は図１に示す照明装置と同じである従来の照明装置を用いて同様な実験を行った結果を示す。
図６では、被照射面における最大照度の位置を相対照度１００％ととし、被照射面のそれぞれの位置における照度を最大照度に対する相対値（％）で示したものである。なお、被照射面の測定領域は、光ファイバーの出射面中心から伸びる仮想中心線と被照射面の交点を中心として、縦１２ｍｍ横１２ｍｍの領域を１ｍｍ四方に分割してそれぞれの分割領域の照度を測定したものである。
【００１９】
この結果から明らかなように、本発明の照明装置は、相対照度が８０〜１００％の領域が、従来の照明装置の相対照度が８０〜１００％の領域に比べ、明らかに広くなっており、被照射面の広い領域をほぼ均一な光束で照射することができることがわかる。
従って、光ファイバーの出射面の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバーを用いた照明装置によれば、光ファイバーの入射面全体にほぼ均一な光束が入射し、光ファイバーの出射面の光束発散度を均一にでき、非照射物に均一な光束を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の説明図である。
【図２】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の白熱ランプの説明図である。
【図３】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の他の実施例の白熱ランプの説明図である。
【図４】本発明の光ファイバーを用いた照明装置の他の実施例の白熱ランプの説明図である。
【図５】本発明の光ファイバーを用いた照明装置に適さない白熱ランプの説明図である。
【図６】被照射面の相対照度を示す実験データ説明図である。
【図７】従来の光ファイバーを用いた照明装置の説明図である。
【図８】光ファイバーの入射面と反射鏡の第２焦点を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 白熱ランプ
１１ フィラメント
１２ 発光管
１３ ピンチシール部
１４ 直管部
１５ 曲面部
２ 反射鏡
２１ 挿入孔
３ 光ファイバー
３ａ 光ファイバーの入射面
３ｂ 光ファイバーの出射面
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ａ フロスト処理領域
Ｔ 反射鏡の頂部
Claims (1)
- 白熱ランプから放射された光が、反射鏡によって反射集光されて光ファイバーの一端の入射面に入射し他端の出射面から出射し非照射物を照明する照明装置において、
前記白熱ランプは、一端にピンチシール部が形成された一端封止型の白熱ランプであり、
前記反射鏡は回転楕円体であり、当該反射鏡の頂部側に前記白熱ランプのピンチシール部が挿入される挿入孔を有し、当該反射鏡の第１焦点に白熱ランプのフィラメントが配置され、第２焦点に光ファイバーの入射面が位置しており、
前記白熱ランプの発光管は、反射鏡の頂部側に位置する領域にフロスト処理が施されていることを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18505299A JP3772593B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 照明装置 |
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| JP18505299A JP3772593B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 照明装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001014901A JP2001014901A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3772593B2 true JP3772593B2 (ja) | 2006-05-10 |
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ID=16163968
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|---|---|---|---|---|
| JP2007516571A (ja) * | 2003-07-28 | 2007-06-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電球 |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP18505299A patent/JP3772593B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001014901A (ja) | 2001-01-19 |
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