JP3954135B2

JP3954135B2 - Lighting device

Info

Publication number: JP3954135B2
Application number: JP15643896A
Authority: JP
Inventors: 国尚志玉; 田勉窪
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH1012011A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端にリング状の光出射部が形成されたライトガイドに装着される照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無人化された工場などでは、ＣＣＤカメラを用いたイメージセンシングによるパターン認識を行うことにより、コンベアで送られてきた製品の種類を自動的に識別したり、製品の品質管理を行ったりしている。この場合に、製品の外観を正しく捉えるためにはなるべく影のない照明を行うことが好ましい。
【０００３】
このため、従来はＣＣＤカメラで撮影しようとする製品に対して、当該ＣＣＤカメラの周囲に電球などの点光源や蛍光灯等の線光源を多数配置して、全方向から万遍なく光が照射されるようにしているが、例えば、多数の点光電を用いた場合にはその点光源の数だけ影ができてしまいかえってパターン認識が行ないにくくなる場合があり、また、点光源，線光源のいずれも各光源ごとにソケット及びその配線を設けなければならず、照明設備が大掛かりで複雑になるだけでなく、光源自体の発熱によりＣＣＤカメラなどの電子機器に悪影響を与えるという問題があった。
【０００４】
そこで、図５に示すように、平板状の導光体４０からなる４枚の平面状発光体４１を製品の周囲に斜め上方に配置して照明することが提案されている。
この平面状発光体４１は、ライトガイド４２の先端に形成された直線状の光出射部４３に装着される光入射面４４がその一端縁に形成され、表面が光照射面４６に形成されている。これによれば、４本のバンドルファイバ４２の光出射部４３の夫々に平面状発光体４１を装着して配置するだけでよく、設備自体が比較的簡素化されると共に、光源自体はＣＣＤカメラから離れたところに設置できるので、光源が発熱してもＣＣＤカメラに悪影響を及ぼすことがないというメリットがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、４枚の平面状発光体４１を用いて照明する場合は４方向からしか照明することができないため、例えば、球状の製品を照明する場合は、平面状発光体４１に対向する４方向が明るくなってしまい、製品形状によっては明暗の分布を生じてパターン認識を行ないにくくなる場合があるという問題が残る。
これを解消するためには、平面状発光体４１の数を増やして正多角形となるように配置すればよいが、この場合は、平板状発光体４１の数分だけライトガイド４２が必要になるので、多数の点光源，線光源を配する場合にその数分だけソケットが必要になるのと同様に照明設備が大掛かりになってしまう。
【０００６】
すなわち、照明設備を簡素化しようとすればパターン認識を正確に行うことができず、パターン認識を正確に行えるように無影照明にしようとすれば照明設備が大掛かりになってしまうという。そこで、本発明は、大掛かりな照明設備を用いることなく、極めて簡素化された照明設備で無影照明を行うことを技術的課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、ライトガイドの先端に形成されたリング状の光出射部に装着されてその出射光を内部に導入するリング状光入射部が一端側に形成されると共に、その光を内周面から照射させる曲面状導光体を備えた照明装置であって、前記曲面状導光体は、リング状光入射部が形成された一端側から他端側に向って拡径して形成され、前記リング状光入射部には、前記ライトガイドの光出射部と対向する端面から導入された光を、前記曲面導光体の外周面に向かって反射させる反射面が形成されると共に、曲面状導光体は、外周面及び他端面がその内部を進行してきた光を内側に反射させる反射面で形成され、曲面状導光体の内周面には、前記反射面で反射されて当該導光体の内部を進行してきた光を当該導光体で囲まれた空間内に拡散照射させる照射面が形成されたことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、曲面導光体の一端側に形成されたリング状光入射部をライトガイドの先端に形成されたリング状の光出射部に装着すると、当該光出射部からリング状に出射された光が曲面導光体内に入射される。
そして、この光は、当該導光体の一端側から他端側に向かって進み、外周面及び他端面に到達した光は導光体内に反射され、内周面に到達した光は当該内周面から導光体で囲まれた空間内に出射される。
このとき曲面導光体は、一端側から他端側に向かって拡径する円錐状又はドーム状の曲面導光体で形成されているので、照明しようとする製品の位置する下方に向かって製品を囲む３６０度の全方向から万遍なく光が照射されることとなる。
したがって、球状の製品を照明するときでも、明暗分布を生ずることなく均一な明るさで影のない照明ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を伴って具体的に説明する。図１は本発明に係る照明装置を示す断面図、図２は導光体内部の光の進行状態を示す説明図、図３及び図４は他の実施の形態を示す断面図である。
【００１０】
図中１は、先端にリング状の光出射部２が形成されたライトガイド３に装着して使用される照明装置であって、一端側から他端側に向かって拡径する曲面状導光体４で形成され、前記一端側には前記ライトガイド３の光出射部２に装着されてその出射光を導入するリング状光入射部５が一体に形成されている。
曲面導光体４は、例えば透明なアクリル樹脂で形成され、前記光入射部５は内周面５Ａ及び外周面５Ｂとも反射面に形成されると共に、内周面５Ａ側の反射面が光出射方向に対して外側に傾斜したテーパ面で形成され、前記ライトガイド３の光出射部２から照射された光を、当該光出射部２と対向する端面５Ｃから導入して、拡径する曲面導光体４の外周面４Ａに向かって反射させるように成されている。
【００１１】
そして、曲面導光体４の外周面４Ａ及び他端面４Ｂは、前記光入射部２から入射されて当該導光体４の内部を進行する光を内周面４Ｃに向かって反射させる均一な面状反射面に形成されている。また、当該導光体４の内周面４Ｃは、その表面がブラスト加工されて粗され、当該導光体４の内部を進行する光を内周面４Ｃから当該導光体４で囲まれた空間内に拡散して照射するようになされている。
【００１２】
なお、前記リング状光入射部５の内周面５Ａ及び外周面５Ｂや、曲面導光体４の外周面４Ａ及び他端面４Ｂに形成された反射面は、その表面に反射用の白色塗料の塗膜６Ｗとこれを保護する黒色塗料の塗膜６Ｂが塗布されて形成されているが、この構造は本発明の実施形態の一例であって、これに限定されるものではない。また、７は製品を撮影するためのＣＣＤカメラであって、ライトガイド３のリング状の光出射部２の内側に配設されている。
【００１３】
以上が本発明の構成例であって、次にその作用について、図２を伴って説明する。まず、ライトガイド３を光源（図示せず）に接続し、その光出射部２に曲面導光体４を装着して光源を発光させると、光はライトガイド３に導かれてその光出射部２から曲面導光体４のリング状光入射部５に入射される。そして、光入射部５に入射された光は、光出射方向に対して外側に傾斜したテーパ面に形成された内周面５Ａ側の反射面で反射され、拡径する曲面導光体４の外周面４Ａに向かって反射する。
【００１４】
そして、曲面導光体４内に導かれた光は、その外周面４Ａ及び他端面４Ｂで反射しながら、当該導光体４内を進み、内周面４Ｃに到達した光は、そのほとんどが曲面導光体４で囲まれた空間内に照射されることとなる。このとき、当該導光体４の内周面４Ｃは、その表面がブラスト加工されて粗されているので、当該導光体４で囲まれた空間内に拡散して照射され、したがって、内周面４Ｃのどの部分からも明暗のばらつきがない輝度分布が均一な照明光が得られる。
【００１５】
また、曲面導光体４は、光入射部５が形成された一端側から他端側に向かって拡径する円錐面に形成されているので、導光体４の内周面４Ｃを下向きにしてその下方に置いた製品を照明しようとする場合、導光体４の内周面４Ｃから下方に向かって拡散光が照射されると共に、製品を囲む３６０度の全方向から万遍なく光が照射され、したがって、球状の製品を照明するときでも、明暗分布を生ずることなく明るさの均一な影のない照明ができる。これにより、ＣＣＤカメラ７で製品を撮影するときも、その製品形状を正確に把握することかでき、イメージセンシングによるパターン認識を行うときに誤動作を起こすこともない。
【００１６】
図３は他の実施形態を示す断面図である。本例の曲面導光体４は、光入射部５が形成された一端側から他端側に向かって拡径するドーム状曲面に形成されている。
この場合も、円錐面で曲面導光体を形成した場合と同様に、導光体４の内周面４Ｃから下方に向かって拡散光が照射されると共に、製品を囲む３６０度の全方向から万遍なく光が照射され、したがって、球状の製品を照明するときでも、明暗分布を生ずることなく均一な明るさで影のない照明ができる。
【００１７】
また、本例の照明装置１は、図４に示すようにリング状入射部５が形成された一端側から他端側に向かって延びる同一径の円筒形の曲面導光体８で形成されている場合であってもよい。
この場合は、曲面導光体８の外周面８Ａ及び他端面８Ｂがその内部を進行してきた光を内側に反射させる反射面で形成され、内周面８Ｃにはその内部を進行してきた光を当該導光体８で囲まれた空間内に拡散して照射させる照射面が形成されている。
【００１８】
そして、曲面形導光体８で囲まれた空間に照明しようとする製品をおいて、ライトガイド３を介して当該導光体８内に光を入射させれば、内周面８Ｃから拡散光が照射され、製品を囲む３６０度の全方向から万遍なく光が照射される。また、曲面導光体８の内周面８Ｃからは、拡散光が照射されるので、内周面８Ｃが製品の上面にも光が照射されることとなり、輝度分布が比較的均一な照明光が得られる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、リング状の光出射部を有するライトガイドに曲面導光体を装着するという極めて簡単な構成で、照明しようとする製品を囲む３６０度の全方向から万遍なく光を照射することができるという大変優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明装置の一例を示す断面図。
【図２】導光体内部の光の進行状態の一例を示す説明図。
【図３】他の実施形態を示す断面図。
【図４】さらに他の実施形態を示す断面図。
【図５】従来装置を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・照明装置
２・・・光出射部
３・・・ライトガイド
４・・・曲面状導光体
４Ａ・・外周面
４Ｂ・・他端面
４Ｃ・・内周面
５・・・リング状光入射部
８・・・円筒形導光体
８Ａ・・外周面
８Ｂ・・他端面
８Ｃ・・内周面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illuminating device attached to a light guide having a ring-shaped light emitting portion formed at the tip.
[0002]
[Prior art]
In unmanned factories, etc., pattern recognition by image sensing using a CCD camera is used to automatically identify the type of product sent by the conveyor and to perform product quality control. . In this case, it is preferable to perform illumination with as little shadow as possible in order to correctly capture the appearance of the product.
[0003]
For this reason, many conventional light sources such as light bulbs and fluorescent light sources are placed around the CCD camera to irradiate light uniformly from all directions. However, for example, when a large number of point photoelectrics are used, shadows may be formed as many as the number of point light sources, and pattern recognition may be difficult. In any case, a socket and its wiring must be provided for each light source, which not only makes the lighting equipment large and complicated, but also has a problem of adversely affecting electronic devices such as a CCD camera due to heat generation of the light source itself.
[0004]
Therefore, as shown in FIG. 5, it has been proposed to illuminate by arranging four planar light-emitting bodies 41 made of a flat light guide 40 obliquely upward around the product.
The planar light emitting element 41, the light incident surface 44 to be mounted on linear light emitting portion 43 formed on the distal end of the light guide 42 is formed on the end edge, forming the front surface is the light irradiation surface 46 Has been. According to this, it is only necessary to mount and arrange the planar light-emitting body 41 on each of the light emitting portions 43 of the four bundle fibers 42, the equipment itself is relatively simplified, and the light source itself is a CCD camera. Since it can be installed away from the camera, there is an advantage that even if the light source generates heat, the CCD camera is not adversely affected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since illumination can be performed only from four directions when illuminating using four planar light emitters 41, for example, when illuminating a spherical product, there are four directions facing the planar light emitter 41. There remains a problem that it becomes brighter and, depending on the product shape, a light / dark distribution is generated, making it difficult to perform pattern recognition.
In order to solve this problem, the number of planar light emitters 41 may be increased so as to form a regular polygon. However, in this case, light guides 42 are required by the number of flat light emitters 41. Therefore, when a large number of point light sources and line light sources are arranged, the lighting equipment becomes large as much as the number of sockets required.
[0006]
That is, if the lighting equipment is simplified, pattern recognition cannot be performed accurately, and if it is attempted to use shadowless lighting so that the pattern recognition can be performed accurately, the lighting equipment becomes large. Then, this invention makes it a technical subject to perform shadowless illumination with the extremely simplified lighting installation, without using a large-scale lighting installation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, according to the present invention, a ring-shaped light incident portion that is attached to a ring-shaped light emitting portion formed at the tip of a light guide and introduces the emitted light therein is formed on one end side. And a curved light guide that irradiates the light from the inner peripheral surface, wherein the curved light guide is directed from one end side to the other end side where the ring-shaped light incident portion is formed. The ring-shaped light incident portion reflects light introduced from an end surface facing the light emitting portion of the light guide toward the outer peripheral surface of the curved light guide. together but are formed, curved light guide is formed by a reflecting surface for reflecting light outer peripheral surface and the other end face has traveled its internal inwardly, the inner peripheral surface of the curved light guide, the enclose the light coming been reflected proceeds the inside of the light guide with a reflective surface in the light guide It is characterized in that the irradiated surface which diffuses irradiated into the space is formed.
[0008]
According to the present invention, when a ring-shaped light incident portion formed on one end side of the curved light guide is attached to a ring-shaped light emitting portion formed at the tip of the light guide, the light is emitted from the light emitting portion in a ring shape. The incident light enters the curved light guide.
Then, this light travels from one end side to the other end side of the light guide, the light reaching the outer peripheral surface and the other end surface is reflected in the light guide, and the light reaching the inner peripheral surface is The light is emitted from the surface into the space surrounded by the light guide.
At this time, the curved light guide is formed of a conical or dome-shaped curved light guide whose diameter increases from one end side to the other end side, so that the product is directed downward where the product to be illuminated is located. The light is evenly radiated from all directions of 360 degrees surrounding the.
Therefore, even when a spherical product is illuminated, illumination with no shadow and a uniform brightness can be achieved without producing a light-dark distribution.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a lighting device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing a light traveling state inside a light guide, and FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing other embodiments.
[0010]
In the figure, reference numeral 1 denotes an illuminating device which is used by being mounted on a light guide 3 having a ring-shaped light emitting portion 2 formed at the tip, and has a curved light guide whose diameter increases from one end to the other end. A ring-shaped light incident portion 5 is formed integrally with the light guide 3 and is introduced into the light emitting portion 2 of the light guide 3 to introduce the emitted light.
The curved light guide 4 is formed of, for example, a transparent acrylic resin, and the light incident part 5 is formed on the reflection surface of both the inner peripheral surface 5A and the outer peripheral surface 5B, and the reflection surface on the inner peripheral surface 5A side emits light. It is formed with a tapered surface inclined outward with respect to the direction, and the light irradiated from the light emitting portion 2 of the light guide 3 is introduced from the end surface 5C facing the light emitting portion 2 to expand the diameter. It is made to reflect toward the outer peripheral surface 4A of the light body 4.
[0011]
The outer peripheral surface 4A and the other end surface 4B of the curved light guide 4 are uniform surfaces that reflect the light incident from the light incident portion 2 and traveling through the light guide 4 toward the inner peripheral surface 4C. Formed on the reflecting surface. In addition, the inner peripheral surface 4C of the light guide 4 is roughened by blasting the surface, and light traveling inside the light guide 4 is surrounded by the light guide 4 from the inner peripheral surface 4C. It is designed to diffuse and irradiate in space.
[0012]
The reflective surfaces formed on the inner peripheral surface 5A and the outer peripheral surface 5B of the ring-shaped light incident part 5 and on the outer peripheral surface 4A and the other end surface 4B of the curved light guide 4 are made of a reflective white paint on the surface. The coating film 6W and the black coating film 6B that protects the coating film 6B are applied and formed, but this structure is an example of the embodiment of the present invention and is not limited thereto. Reference numeral 7 denotes a CCD camera for photographing the product, which is arranged inside the ring-shaped light emitting portion 2 of the light guide 3.
[0013]
The above is an example of the configuration of the present invention. Next, its operation will be described with reference to FIG. First, when the light guide 3 is connected to a light source (not shown) and the curved light guide 4 is attached to the light emitting portion 2 to cause the light source to emit light, the light is guided to the light guide 3 and the light emitting portion. 2 enters the ring-shaped light incident part 5 of the curved light guide 4. Then, the light incident on the light incident portion 5 is reflected by the reflecting surface on the inner peripheral surface 5A side formed on the tapered surface inclined outward with respect to the light emitting direction, and the curved light guide 4 is expanded in diameter. Reflected toward the outer peripheral surface 4A.
[0014]
The light guided into the curved light guide 4 travels through the light guide 4 while being reflected by the outer peripheral surface 4A and the other end surface 4B, and most of the light reaching the inner peripheral surface 4C. The light is irradiated into the space surrounded by the curved light guide 4. At this time, the inner peripheral surface 4C of the light guide 4 is diffused and irradiated in the space surrounded by the light guide 4 because the surface is blasted and roughened. Illumination light having a uniform luminance distribution with no brightness variation can be obtained from any part of the surface 4C.
[0015]
Further, since the curved light guide 4 is formed in a conical surface having a diameter increasing from one end side where the light incident portion 5 is formed to the other end side, the inner peripheral surface 4C of the light guide 4 is directed downward. In order to illuminate the product placed under the light, diffused light is irradiated downward from the inner peripheral surface 4C of the light guide 4 and light is uniformly emitted from all directions of 360 degrees surrounding the product. Therefore, even when illuminating a spherical product, it is possible to achieve a shadow-free illumination with a uniform brightness without producing a light-dark distribution. Thereby, even when a product is photographed by the CCD camera 7, the product shape can be accurately grasped, and no malfunction occurs when pattern recognition by image sensing is performed.
[0016]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment. The curved light guide 4 of this example is formed in a dome-shaped curved surface whose diameter increases from one end side where the light incident portion 5 is formed toward the other end side.
Also in this case, similarly to the case where the curved light guide is formed with the conical surface, the diffused light is irradiated downward from the inner peripheral surface 4C of the light guide 4 and from all directions of 360 degrees surrounding the product. Therefore, even when illuminating a spherical product, it is possible to illuminate with uniform brightness and without shadows even when a spherical product is illuminated.
[0017]
Moreover, the illuminating device 1 of this example is formed with the cylindrical curved light guide 8 of the same diameter extended toward the other end side from the one end side in which the ring-shaped incident part 5 was formed as shown in FIG. It may be the case.
In this case, the outer peripheral surface 8A and the other end surface 8B of the curved light guide 8 are formed by reflecting surfaces that reflect the light traveling inside thereof to the inside, and the light traveling inside the inner peripheral surface 8C is reflected on the inner surface 8C. An irradiation surface to be diffused and irradiated in the space surrounded by the light guide 8 is formed.
[0018]
Then, if a product to be illuminated is placed in the space surrounded by the curved light guide 8 and light is incident on the light guide 8 through the light guide 3, diffused light from the inner peripheral surface 8C. Is irradiated from all directions of 360 degrees surrounding the product. Further, since diffused light is irradiated from the inner peripheral surface 8C of the curved light guide 8, the inner peripheral surface 8C also irradiates light to the upper surface of the product, and illumination light having a relatively uniform luminance distribution. Is obtained.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the curved light guide is attached to the light guide having the ring-shaped light emitting portion, and the 360-degree omnidirectional surrounding the product to be illuminated is provided. It has a very excellent effect of being able to irradiate light uniformly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a light traveling state inside a light guide.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device 2 ... Light-emitting part 3 ... Light guide 4 ... Curved light guide 4A ... Outer peripheral surface 4B ... Other end surface 4C ... Inner peripheral surface 5 ... Ring shape Light incident part 8 ... Cylindrical light guide 8A..Outer peripheral surface 8B..Other end surface 8C..Inner peripheral surface

Claims

A ring-shaped light incident portion (5) that is attached to the ring-shaped light emitting portion (2) formed at the tip of the light guide (3) and introduces the emitted light into the inside is formed on one end side, and An illumination device including a curved light guide (4) for irradiating light from an inner peripheral surface (4C),
The curved light guide (4) is formed by expanding from one end side where the ring-shaped light incident part (5) is formed toward the other end side ,
The light introduced from the end surface (5C) facing the light emitting portion (2) of the light guide (3) is transmitted to the ring-shaped light incident portion (5) from the outer peripheral surface of the curved light guide (4). A reflection surface (5B) that reflects toward (4A) is formed, and
The curved light guide (4) is formed of a reflecting surface that reflects the light that has traveled inside the outer peripheral surface (4A) and the other end surface (4B) to the inside,
On the inner peripheral surface (4C) of the curved light guide (4), the light reflected by the reflecting surface and traveling through the light guide (4) is surrounded by the light guide (4). An illuminating device in which an irradiation surface for diffusing irradiation is formed in a space.

The reflective surface is formed by coating a reflective white paint film (6W) and a black paint film (6B) for protecting the reflective surface and blasting the irradiated surface. The lighting device according to 1.