JP4836119B2 - 複数の点状発光部を用いた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は複数の点状発光部を用いた照明装置に関するものである。

例えば画像処理システムにおいて、照明装置によって照明されている対象物をカメラで撮像して、その画像から文字や形状等の認識を行う際、対象物を照明する照明装置は、対象物の照射面における照明光の光強度の分布が均一である必要があり、従来から各種の提案が成されている。

例えば特許文献１は、光源手段から供給される照明光によって複数の光束を形成するオプティカルインテグレーターと、ここからの複数の光束を集光して対象物の照射面を重畳的に照明するコンデンサー光学系とを有する照明装置において、前記照明光に対して所定の透過率分布あるいは所定の透過率を有し、前記照明光の光量を減衰させる光量減衰部が部分的に形成された透過性の光学部材を前記照射面と共役若しくはその近傍となる位置に配置した構成とすることにより、被照明物体面の任意の箇所に任意の微小量の照度調整が可能となり、従来よりも格段に均一となる照度分布を被照明物体面上に形成することが可能となるというものである。

また特許文献２は、特定の間隔範囲で面形状に高密度に配列された複数の光源から放出された照明光を、光学手段を用いて対象物の照射面に照明する照明装置において、光学手段は、複数の光源が配列された面を物面とするとき、対象物の照射面付近で、かつこの照射面とは異なる面を像面として結像する手段とすることにより、複数の光源の配列またはその光源の面内光強度分布不均一に伴う対象物の照射面の光強度分布の不均一を小型で簡単な手段で低減する照明装置を提案するものである。
特開平７−１３０６００号公報 特開２００２−２６８００１号公報

以上の従来技術では、対象物の照射面における照明光の光強度の分布を均一にするための手段が大掛かりになったり、形状が大きくなってしまうため照明装置を小型化し難いという課題がある。

また従来技術では、照明光の光強度の分布を均一にする対象物の照射面は、照明装置との距離が変化しない場合を想定しており、距離が変化した場合でも光強度の分布を均一にすることは想定されていない。
本発明は、このような課題を解決することを目的とするものである。

上述した目的を達成するために、本発明では、照明範囲に対応する範囲に配置した複数の第１の点状発光部と、第１の点状発光部の外側に配置した複数の第２の点状発光部とから構成して、第１の点状発光部の光束と第２の点状発光部の光束を重畳して上記照明範囲を照明するように構成した照明装置において、第２の点状発光部の光照射側を覆うようにルーバー構造を有する透光部材を配置して、第１の点状発光部方向への、第２の点状発光部の照射光の広がりを制限する構成とした複数の点状発光部を用いた照明装置を提案する。

そして本発明では、上記構成において、ルーバー構造を有する透光部材として、ライトコントロールフィルムを用いることを提案する。

また本発明では、以上の構成において、点状発光部は、ＬＥＤ等の光源とする他、光ファイバ等の、光源に至る導光体とすることを提案する。

本発明の照明装置において、仮に第１の点状発光部のみにて、照明範囲を照明する場合、照明範囲における照明光の照射面の位置が第１の点状発光部から近い側において照明光の光束密度を照明範囲に渡って均一にすると、照射面の位置が第１の点状発光部から遠い側においては、照明範囲における中央側の光束密度が周縁側よりも高くなってしまう。

そこで第２の点状発光部による照明を加えて、上記近い側の照明範囲に影響させずに遠い側の照明範囲の周縁側を照明することにより、遠い側においても照明光の光束密度を照明範囲に渡って均一にすることができる。

この際、第２の点状発光部による照明が、上記近い側の照明範囲に影響させないようにするためには、第２の点状発光部の位置は、第１の点状発光部の位置から遠く離さなければならず、所定の照明範囲に対しての照明装置が大型になってしまう。

これに対して、本発明では、第２の点状発光部の光照射側に、第１の点状発光部方向への照射光の広がりを制限する広がり角縮小手段を配置しているので、上記近い側の照明範囲に影響させない第２の点状発光部の位置を、第１の点状発光部に近づけることができ、従って照明装置を小型化することができる。

広がり角縮小手段は、ルーバー構造を有する透光部材により容易に構成することができ、この透光部材としてライトコントロールフィルムを用いれば、やはり照明装置の小型化に寄与する。

本発明において、点状発光部は、ＬＥＤ等の光源とすることは勿論のこと、光源に至る光ファイバ等の導光体とすることもできる。

次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の照明装置の実施の形態を示すもので、図１、図２は夫々光照射側から見た斜視図、正面図であり、夫々便宜的に一部を切り欠いて示している。図３は本発明による照明状態を説明する模式図である。また図４、図５は本発明の照明装置の構成を用いない場合の照明状態を示す模式図である。

符号１は照明装置の基体であり、正方形の支持板体２の周囲に側壁部３を設けた構成としている。そして支持板体２の中央には通気孔４が形成されている。この通気孔４の外側には複数の点状発光部、この場合、第１の点状発光部５ａの１６個のＬＥＤが正方形状の配置で支持されている。この複数の第２の点状発光部５ａで形成される正方形状の範囲が、後述する照明範囲に対応する。更に、複数の第１の点状発光部５ａの外側、即ち、照明範囲に対応する正方形状の範囲の外側には、距離をおいて複数の点状発光部、この場合、第２の発光部５ｂの３２個のＬＥＤが正方形状の配置で支持されている。そして、複数の第２の点状発光部５ｂの前方には、広がり角縮小手段６としてのライトコントロールフィルムが側壁部３によって支持されている。この実施の形態では、ライトコントロールフィルム６の内側の端縁は、第１の点状発光部５ａと第２の点状発光部５ｂの中間に位置するように配置されている。そしてライトコントロールフィルム６におけるルーバー構造の格子の方向は図中矢印線で示す方向に向けている。

尚、この実施の形態では、照明範囲は正方形状としているが、この他、長方形状、円形状等、形状は適宜であり、その形状に従って点状発光部５ａ，５ｂを配置すれば良い。

次に、以上の構成の本発明の照明装置による照明状態を、本発明の照明装置の構成を用いない場合の照明状態と比較して模式図により以下に説明する。

まず図４は、本発明の照明装置において、仮に第１の点状発光部５ａのみにて、図中直線で示している照明範囲７を照明する場合、照明範囲における照明光の照射面の位置が第１の点状発光部５ａから近い側７ｕにおいて照明光の光束密度を、図４に示すように照明範囲７ｕに渡って均一にすると、照射面の位置が第１の点状発光部から遠い側７ｄにおいては、照明範囲７ｄにおける中央側の光束密度が周縁側よりも高くなってしまう。

そこで第２の点状発光部５ｂによる照明を加えると、第２の点状発光部５ｂの位置が第１の点状発光部５ａに近いため、図５に示すように、上記近い側の照明範囲７ｕにおいては、周縁側を照射して、この周縁側の光束密度が高くなると共に、上記遠い側の照明範囲７ｄにおいては、逆に中心側の光束密度が高く成ってしまう。尚、符号８ａは第１の点状発光部５ａからの光束、８ｂは第２の点状発光部５ｂからの光束を模式的に示すものである。

このような照明状態の不均一を防止するためには、第２の点状発光部５ｂを第１の点状発光部５ａから遠くに離して、図５中に２点鎖線で示す、第２の点状発光部５ｂ’の位置に配置しなければならない。このため所定の照明範囲７（７ｕ，７ｄ）に対して照明装置が大型になってしまう。

これに対して、本発明では、第２の点状発光部５ｂの光照射側に、第１の点状発光部５ａ方向への照射光の広がりを制限する広がり角縮小手段としてのライトコントロールフィルム６を配置しているので、図３に示すように、第２の点状発光部５ｂの位置が第１の点状発光部５ａに近い位置であっても、上記近い側の照明範囲７ｕにおいては周縁側を照射せず、一方、遠い側の照明範囲７ｄにおいては周縁側のみを照射することになり、従って近い側と遠い側のいずれの照明範囲７ｕ，７ｄにおいても均一な光束密度の照明を行うことができる。

特に本発明の照明装置では、第２の点状発光部５ｂを第１の点状発光部５ａ側に近づけることができるので小型化することができる。

こうして本発明の照明装置では、照明装置と照明範囲との距離にかかわらず、照明範囲内を高い均一度で照明を行うことができ、例えば、画像処理システムにおいて、照明装置によって照明されている対象物をカメラで撮像して、その画像から文字や形状等の認識を行う際の照明装置として適しており、その他の検査照明の用途にも使用することができる。

特に本発明の照明装置では、照明装置と照明範囲との距離にかかわらず、照明範囲を高い均一度で照明を行うことができることから、例えば、対象物において画像により認識する文字や形状等が付されている位置の高さが異なる場合においても、常時、均一度の高い照明での認識を行うことができる。

本発明の照明装置は、以上のとおりであるので、簡単な構成で、小型であると共に、照明装置と、対象物における照明範囲との距離が固定であることは勿論のこと、変化する場合であっても、常時、均一度の高い照明を行うことが出来るという格別なる効果を有し、産業上の利用可能性が大である。

本発明の照明装置の実施の形態を示す一部切欠斜視図である。 本発明の照明装置の実施の形態を示す一部切欠正面図である。 本発明の照明装置による照明状態を説明する模式図である。 本発明の照明装置の構成を用いない場合の照明状態を示す模式図である。 本発明の照明装置の構成を用いない場合の他の照明状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 基体
２ 支持板体
３ 側壁部
４ 通気孔
５（５ａ） （第１の）点状発光部（ＬＥＤ）
５（５ｂ） （第２の）点状発光部（ＬＥＤ）
６ 広がり角縮小手段（ライトコントロールフィルム）
７（７ｕ） （近い側の）照明範囲
７（７ｄ） （遠い側の）照明範囲
８ａ 第１の点状発光部の光束
８ｂ 第２の点状発光部の光束

Claims (6)

1. 照明範囲に対応する範囲に配置した複数の第１の点状発光部と、第１の点状発光部の外側に配置した複数の第２の点状発光部とから構成して、第１の点状発光部の光束と第２の点状発光部の光束を重畳して上記照明範囲を照明するように構成した照明装置において、第２の点状発光部の光照射側を覆うようにルーバー構造を有する透光部材を配置して、第１の点状発光部方向への、第２の点状発光部の照射光の広がりを制限する構成としたことを特徴とする複数の点状発光部を用いた照明装置。
2. 透光部材はライトコントロールフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の複数の点状発光部を用いた照明装置。
3. 点状発光部は、光源であることを特徴とする請求項１に記載の点状発光部を用いた照明装置。
4. 光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項３に記載の点状発光部を用いた照明装置。
5. 点状発光部は、光源に至る導光体であることを特徴とする請求項１に記載の点状発光部を用いた照明装置。
6. 導光体は光ファイバであることを特徴とする請求項５に記載の点状発光部を用いた照明装置。

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