JP6660101B2 - ライン状照明装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のある態様に係るライン状照明装置は、X方向に並ぶように配置された複数のLED光源と、前記各LED光源からの光を前記X方向および該X方向と直交するY方向に集光する集光手段と、前記集光手段からの光を前記X方向に屈折させる屈曲レンズ部材とを備え、前記X方向および前記Y方向と直交する方向をZ方向とした時、前記屈曲レンズ部材が、各々前記Z方向に延びる仮想線に対し20°以上40°以下の傾斜角度を有するように前記X方向に傾斜すると共に、前記X方向に並ぶように配置され、前記集光手段からの光を反射する複数の反射面と、前記各反射面にそれぞれ対応するように設けられ、前記各反射面で反射した光を前記屈曲レンズ部材外から前記屈曲レンズ部材内に導入し又は前記屈曲レンズ部材内から前記屈曲レンズ部材外に導出する複数の透過レンズ面とを有する。
このライン状照明装置は、ラインセンサ等の検査用センサによる検出位置をライン状(線状)に照明するものであり、照明装置本体10と、それぞれ複数のLED1が直線状に並ぶように実装された複数の基板ユニット20と、複数のLED1が一直線状に並ぶように照明装置本体10のヒートシンク11に各基板ユニット20を固定する複数のボルト(締結手段)30とを有する。以下の説明において、LED1の並設方向をX方向とし、各LED1の光軸に沿う方向をZ方向とし、X方向およびZ方向に直交する方向をY方向とする。
一方、スペーサ23aの前記一部のX方向の寸法を前記切欠き部22bのX方向の寸法より0.2mm以上、より好ましくは0.5mm以上小さく設定し、各LED1に対する第1集光レンズ部材22のX方向の位置を微調整可能に構成することも可能である。
この場合、基板ユニット20を1つずつ点灯し、そのX方向集約光の方向や照度を確認することにより、各基板ユニット20の第1集光レンズ部材22について前記微調整や位置が正しいことを確認することができる。このように製造すると、ライン状照明位置の光量のムラや光量を確保する上で有利であり、精度の高い製品をスムーズに製造する上でも有利である。さらには、X方向寸法が数mの長い照明装置を製造する場合、基板ユニット20を測定された照度の低い順に並べると、ラインセンサの画角内の光量のムラを低減することに貢献する。
さらに、第1集光レンズ部材22を前記Z方向当接部にZ方向に押付ける移動規制部材を設けることも可能である。この移動規制部材は、例えばバネ部材の反力で第1集光レンズ部材22を前記Z方向当接部にZ方向に押付けるように構成できる。この場合、前記ストッパ部材23cで第1集光レンズ部材22をスペーサ23aに押付けずに、ストッパ23cを前記第1集光レンズ部材22にY方向に軽く当接させるだけで、第1集光レンズ部材22のX方向の移動を規制することもできる。
ここで、第2集光レンズ部40a,40bは、図2に示すように、各LED1から放射状に出る光の方向をY方向に屈折させるものである。また、第2集光レンズ部40a,40bを通過した光が例えば焦点を結ぶように収束方向に向かわず、略平行光になる場合や、若干広がりながら進む場合であっても、放射状に進む光を内側(例えば各LED1の光軸側)に向けて屈折させるのであれば、Y方向に集光しているものとする。
なお、ライン状照明位置の光量のムラをより低減するため、各反射面50cの傾斜角αを隣り合う反射面50c、又は近傍の(数個離れた)反射面50cの傾斜角αと数度異ならせることも可能である。
先ず、支持部110に支持されたライン状照明装置のライン状照明位置において、X方向に延びる第1の仮想線上の複数位置で微小点照度を測定する。このために、センサホルダ122が微小点照度センサ123をY方向の所定位置(Y1)に保持した状態でセンサホルダ122をX方向に移動させ、微小点照度センサ123がX方向に数mm移動する毎に微小点照度を測定する。この測定は、X方向における各レーザー光源による照射位置の範囲まで行う。
続いて、前記第1の仮想線と平行に延び前記第1の仮想線に対してY方向に所定距離(例えば1mm)だけ離れた第2の仮想線上(Y2の位置)の複数位置で微小点照度を測定する。このために、センサY方向移動手段122aが微小点照度センサ123をY方向に前記所定距離(1mm)移動させ、微小点照度センサ123がX方向に数mm移動する毎に微小点照度を測定する。
このように、第1の仮想線上で測定を行った後、nを1ずつ増やしながら、第n−1(nは2以上の整数)の仮想線と平行に延び前記n−1の仮想線に対してY方向に所定距離だけ離れた第nの仮想線上の複数位置で微小点照度を測定する。本実施形態ではnが9になるまで(Y1〜Y9の位置で)上記の測定を行う。本実施形態ではnが9になるまで測定するが、nは2以上であれば良い。また、nが数十〜100になるまで測定を行うと、より正確な測定を行うことができる。
前記印刷される物には前記製造シリアル番号も記載されている。上記の1回目の照度の等高線図を参照し、照度が所定値以上の範囲のY方向へのずれ(蛇行)が基準範囲内であれば、基板ユニット20等の位置調整をせずに、処理装置124がプリンター126によって照度の等高線図を印刷し、作業者がライン状照明装置を支持部110から取外し、他の所定の検査や、完成品とするための工程を行った後、所定の梱包容器に梱包する。そして、梱包したライン状照明装置を前記印刷した照度の等高線図と共に納入先に送る。なお、照度の等高線図を電子データで納入先に送ることも可能である。納入先に送る測定結果データは、照度の等高線図ではなく、上記グラフであっても良く、測定した微小点照度測定値をX方向およびY方向の測定位置と対応させた数値データであっても良い。
また、納入先でライン状照明装置の設置作業を行う時に、例えば基準光源の照射位置を基準にラインセンサカメラを仮止めし、基準光源の照射位置が示されたマップデータ又はグラフデータを参照しながらライン状照明装置又はラインセンサカメラの位置を微調整することができる。すなわち、基準光源の照射位置を目印に設置作業を行うことができるので、作業効率がより向上する。
また、基準光源の光が第2集光レンズ部材40を介さずにライン状照明位置に照射される場合、第2集光レンズ部材40のわずかなうねり等により乱されることが無く、設置作業を行う際の目印としてより信頼することができる。
入射光がZ方向軸に平行な光だけではなく、数度傾いている光や、その他の角度の光も入射されることを考慮し、有効に活用される光の量を多くするため、傾斜角度α≦15°×屈折率+7.25°+5°、好ましくは傾斜角度α≦15°×屈折率+7.25°+3°の範囲になるように、反射面50cの傾斜角度を設定することが好ましい。
また、照度センサ124dの代わりに、光量(光度、光束、輝度等の光の量)を測定する他のセンサを用いても良い。
なお、ライン状照明装置の寸法や仕様は、検査対象や納入先の要望におうじて変化し、完全に同一の製品を複数の納入先に収めることは少ない。このような製品では、上記のように納入先で製造の最終工程を行うことが好ましい場合が多い。
Claims (9)
- X方向に並ぶように配置された複数のLED光源と、
前記複数のLED光源に対してそれぞれ1つずつ設けられた複数の第1集光レンズ部であって、各々前記各LED光源の光軸が通過するように配置され、前記X方向に曲率を有すると共に前記X方向と直交するY方向に延び、前記各LED光源からの光を前記X方向に集光する、複数の第1集光レンズ部と、
前記Y方向に曲率を有すると共に前記X方向に延び、各第1集光レンズ部で前記X方向に集光された光を前記Y方向に集光する第2集光レンズ部と、
前記第2集光レンズ部からの光を前記X方向に屈曲させる屈曲レンズ部材とを備え、
前記X方向および前記Y方向と直交する方向をZ方向とした時、前記屈曲レンズ部材が、
各々前記Z方向に延びる仮想線に対し20°以上40°以下の傾斜角度を有するように前記X方向に傾斜すると共に、前記X方向に並ぶように配置され、前記第2集光レンズ部からの光を反射する複数の反射面と、
前記各反射面にそれぞれ対応するように設けられ、前記各反射面で反射した光を前記屈曲レンズ部材外から前記屈曲レンズ部材内に導入し又は前記屈曲レンズ部材内から前記屈曲レンズ部材外に導出する複数の透過レンズ面とを有するライン状照明装置。 - 各々前記LED光源が複数個ずつ前記X方向に並ぶように実装され、前記X方向に並ぶように配置された複数の基板ユニットと、
前記各基板ユニットに1つ又は複数ずつ取付けられた第1レンズ部材とをさらに備え、
前記第1レンズ部材の少なくとも一部が前記第1集光レンズ部として機能する請求項1に記載のライン状照明装置。 - 前記各第1レンズ部材は対応する前記基板ユニットにバネ部材の反力を用いて取付けられている請求項2に記載のライン状照明装置。
- 前記各第1レンズ部材が複数の前記第1集光レンズ部を有する請求項2又は3に記載のライン状照明装置。
- 前記屈曲レンズ部材を形成する透光性材料の屈折率をnとした時、前記各反射面の前記傾斜角度が15°×n+7.25°+5°以下となるように設定されている請求項1〜4の何れかに記載のライン状照明装置。
- X方向に並ぶように配置された複数のLED光源と、
各々前記各LED光源の光軸が通過するように配置され、前記X方向に曲率を有すると共に前記X方向と直交するY方向に延び、前記各LED光源からの光を前記X方向に集光する複数の第1集光レンズ部を有する第1集光レンズ部材と、
前記Y方向に曲率を有すると共に前記X方向に延び、各第1集光レンズ部で前記X方向に集光された光を前記Y方向に集光する第2集光レンズ部材と、
前記第2集光レンズ部材からの光を前記X方向に屈曲させる屈曲レンズ部材とを備え、
前記第1集光レンズ部材は前記複数のLED光源が実装された基板ユニットにバネ部材の反力を用いて押付けられ、前記第1集光レンズ部材は前記基板ユニットにバネ部材によって取付けられている、ライン状照明装置。 - 前記LED光源の光軸に沿う方向をZ方向とした時に、前記第1集光レンズ部材を前記複数のLED光源に対して前記Z方向に位置決めするためのスペーサが前記基板ユニットに設けられ、
前記バネ部材は、前記第1集光レンズ部材を前記基板ユニットの前記スペーサに前記Z方向に押付けるものである、請求項6に記載のライン状照明装置。 - 前記第1集光レンズ部材の前記X方向の中間部に前記Y方向に切欠かれた切欠き部が設けられ、
前記第1集光レンズ部材が前記バネ部材によって前記スペーサに押付けられた状態で、前記切欠き部が前記スペーサの一部に前記X方向の外側から当接する、請求項7に記載のライン状照明装置。 - 前記基板ユニットが固定される照明装置本体と、
複数のボルトによって前記基板ユニットと共に前記照明装置本体に固定され、前記バネ部材によって前記スペーサに押付けられた前記第1集光レンズ部材に前記Y方向に当接することによって、前記第1集光レンズ部材の前記Y方向への移動を規制するストッパ部材と、をさらに備える、請求項7又は8に記載のライン状照明装置。
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