JP7008916B2

JP7008916B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP7008916B2
Application number: JP2017135279A
Authority: JP
Inventors: 康介那須; 和幸森
Original assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Current assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: JP2019016576A

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来より、ワークに光を照射させるための照明装置として、ワークの表面を検査するラインセンサカメラ用の照明装置（例えば、特許文献１参照）や、紫外線を照射してワークに塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させるための照明装置（例えば、特許文献２参照）等が広く用いられている。また、照明装置からの光の一部を遮蔽手段で遮ることでワークのみを照射し、ワーク以外の部分に光が照射されないようにする技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１６－１４６６９号公報特開平８－２５５５６５号公報特開２０１０－８９３４１号公報

ここで、図６（ａ）に示す様に従来の照明装置１００から照射される光の強度（照度）の面内分布は均一ではなく、照射エリアＲａの端部に近づくにつれて徐々に照度が低下し、照度分布にいわゆるダレが生じている。よって、光をワークＷ全体に均一に照射するためには、図６（ｂ）に示す様にワークＷの幅よりも照射エリアＲａを大きくする必要がある。しかしながら、このように照射エリアＲａを大きくすると、ワークＷ外にも比較的広範囲にわたって光が照射されてしまうことになる。上述した特許文献３の技術は、遮光手段により照射エリアを小さくすることによってワーク外への光の照射を阻止するものではあるが、遮光手段を動作する駆動手段が必要となり、照明装置が大型化、高価格化してしまう。また、図６（ａ）のように照射エリアＲａを小さくしてワークＷ外への光の照射を抑制すると、ワークＷへの均一な光の照射ができなくなってしまい、図６（ｂ）のように照射エリアＲａを比較的大きくすると、ワークＷへは均一に光を照射できるものの、ワークＷ以外への光の照射も多くなってしまうという問題があった。

そこで本発明は、所定の照射領域には均一な光を照射しつつ、照射領域からはみ出して照射される光の量を軽減可能な照明装置の提供を目的とする。

本発明の照明装置は、所定の照射領域に光を照射するための照明装置であって、基板と、前記基板の表面において、第１方向に互いに間隔を有して実装された複数個の光源からなる光源列と、前記光源列の各光源間の間隔にそれぞれ設けられた複数個の遮光板と、を備え、前記それぞれの遮光板は、前記基板の表面又はその近傍から前記基板の表面と交差する第２方向に延出し、各光源から発せられて前記第１方向外方へ向かう光のうち照射角度が所定角度よりも深い角度の光を遮光するようになし、さらに各遮光板の前記照射角度の所定角度が、前記第１方向内方へ向かうに従い漸増する構成とすることによって、各光源から前記所定の照射領域を超えて照射される光の少なくとも一部を遮光し、前記第１方向において、外側から２番目の光源の外側に設けられた第１の遮光板は、前記２番目の光源から発せられた光のうち照射角度が第１の所定角度よりも深い角度の光を遮光し、前記第１方向において、外側から３番目の光源の外側に設けられた第２の遮光板は、前記３番目の光源から発せられた光のうち照射角度が第２の所定角度よりも深い角度の光を遮光し、前記第１の所定角度は、前記２番目の光源から発せられて前記第１方向外方へ向かう光のうち、前記所定の照射領域と外領域との境界に照射される光の照射角度であり、前記第２の所定角度は、前記３番目の光源から発せられて前記第１方向外方へ向かう光のうち、前記境界に照射される光の照射角度であることを特徴とする。

また、本発明の照明装置は、遮光板は、隣接する一対の光源の間であって、かつ前記一対の光源の中間点よりも前記第１方向内方に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の照明装置は、前記第１方向において、前記光源列の外側には反射板が設けられ、前記遮光板は、外側から１番目の光源を除くｉ番目の光源の外側に設けられていることを特徴とする。

更に、本発明の照明装置は、前記光源は、二次元マトリックス状に配置されており、前記遮光板は、前記第１方向外側からｉ番目の光源行に対応して、前記第１方向と直交する第３方向に前記光源行と平行に延出することを特徴とする。

本発明に係る照明装置によれば、照射角度が所定角度よりも深い角度の光を遮光することによって、所定の照射領域を超えて照射される光の少なくとも一部を遮光するので、照度分布におけるダレを軽減でき、これにより所定範囲においては均一な照度分布を実現しつつ、照射領域外への光の照射を軽減できる。

また、遮光板は、隣接する一対の光源の中間点よりも内側に設けられているので、所定範囲における照度分布をより均一にできる。

また、光源列の外側には反射板が設けられ、遮光板は外側から１番目の光源を除くｉ番目の光源の外側に設けられているので、外側から１番目の光源から発せられた光の一部を反射板で反射させて照射領域に照射させることができる。

また、遮光板は光源行と平行に延出するので、遮光板を光源行が有する複数個の光源に共通に用いることができ、個々の光源毎に遮光板を設ける必要がない。

本発明の第１実施形態に係る照明装置を載置台上に載置されたワークに対向させて設置した状態を示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図。図１（ａ）のＩＩーＩＩ線概略断面図。（ａ）は図１に示す照明装置の照度分布を示すグラフ、（ｂ）は従来型の照明装置の照度分布を示すグラフ。本発明の第２実施形態に係る照明装置の概略断面図。図４に示す照明装置の照度分布を示すグラフ。（ａ）及び（ｂ）は従来の照明装置の照度分布を示すグラフ、（ｃ）は理想的な照度分布を示すグラフ。

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る照明装置について説明する。図１に示す様に、本実施形態の照明装置１は、載置台Ｂに載置されたワークＷに上方から光を照射する面状照明装置であって、図２に示す様に、下側開口を有する筐体３と、筐体３に収容保持されたプリント基板（以下、「基板」という）５と、基板５の表面（下面）５１にｎ行×ｍ列の二次元マトリックス状に配置された複数個のＬＥＤ（光源）６と、を備える。即ち、図２にはＸ方向（第１方向）に延びる単一のＬＥＤ列が図示されており、このようなＬＥＤ列がＹ方向に複数列並設されている。また、ＬＥＤ列（ＬＥＤマトリックス）のＸ方向外側にはＹ方向に延びる一対の反射板７が立設され、Ｘ方向に隣接するＬＥＤ６（ＬＥＤ行）の間にはＹ方向に延びる遮光板８が複数個設けられている。

かかる構成により、ＬＥＤ６から発せられた光の一部は遮光板８により吸収されて遮光され、残部は直接又は反射板７により反射されて載置台Ｂ又はワークＷを照射する。このように遮光板８により一部の光を遮光することで、Ｘ方向におけるワークＷの幅寸法に対応する照射領域Ｒから外れる領域（以下、「外領域」という）に照射される光の量を軽減している。

遮光板８についてより具体的に説明する。なお、以下の説明において、個別のＬＥＤ６又は遮光板８について説明するときは、符号ａ，ｂ，ｃを付して区別する。

各遮光板８はＸ方向外側（以下、単に「外側」という）からｉ番目のＬＥＤ６に対応して当該ＬＥＤ６の外側に設けられ、基板５の表面５１又はその近傍からＺ方向（第２方向）に延出している。図２に示す例では、各遮光板８の設置位置は、隣接する一対のＬＥＤ６（ＬＥＤ行）の中間位置とされており、ｉ＞１である。

このように設置された遮光板８は、対応のＬＥＤ６から発せられて外側に向かう光のうち、照射領域Ｒと外領域との境界に照射される光の照射角度（以下、「境界照射角度」という）よりも大きい照射角度の光を遮ることによって、外領域に光が照射されないようにする。

例えば、外側から２番目（ｉ＝２）のＬＥＤ６ｂの外側に設置された遮光板８ｂは、当該ＬＥＤ６ｂから発せられて外側に向かう光のうち、境界照射角度θｂを超える照射角度の光、即ち照射角度範囲θｂ外の光を遮ることにより、ＬＥＤ６ｂからの光が外領域を照射するのを防止している。同様に、外側から３番目（ｉ＝３）のＬＥＤ６ｃの外側に設置された遮光板８ｃは、当該ＬＥＤ６ｃから発せられて外側に向かう光のうち、境界照射角度θｃを超える照射角度の光、即ち照射角度範囲θｃ外の光を遮ることにより、ＬＥＤ６ｃからの光が外領域を照射するのを防止している。

即ち、ＬＥＤ６ｂにおける照射角度範囲θｂ外の光や、ＬＥＤ６ｃにおける照射角度範囲θｃ外の光は、仮に遮光板８ｂ、８ｃがなければ外領域に照射される光であり、これらの光を遮ることにより外領域への光の照射を抑制している。

そして、境界照射角度の値は、Ｘ方向における照射領域Ｒの端からＬＥＤ６までの距離及びＺ方向におけるＬＥＤ６からワークＷの上面までの距離（ワーキングディスタンス）に基づいて算出可能であり、各ＬＥＤ６（各ＬＥＤ行）により異なる。例えば、図２に示す例では、２番目のＬＥＤ６ｂにおける境界照射角度θｂは約２７°であり、３番目のＬＥＤ６ｃにおける境界照射角度θｃは約４４°であり、Ｘ方向内側（以下、単に「内側」という）に向かうに従い境界照射角度は漸増する。また、各遮光板８の下端位置（遮光板８の高さ寸法）は、対応のＬＥＤ６における境界照射角度及び遮光板８とＬＥＤ６との距離に基づいて算出される。

ここで、上述したように遮光板８を基板５の表面５１又はその近傍から下方に延出するように設置することで、各遮光板８は、対応のＬＥＤ６から発せられる光のうち、対応の境界照射角度よりも大きい照射角度の光（即ち、対応の境界照射角度から最大照射角度の光）のほぼ全てを遮光することができる。なお、遮光板８は基板５に固定されてもよく、筐体３に固定されても良い。

図３（ａ）は、本実施形態の照明装置１の照度分布を示す第１のシミュレーション結果を示すグラフである。当該グラフにおいて、Ｘ座標値＝－４２０が反射板７の位置（図２に矢印Ａで示す）に相当する。図３（ｂ）は、従来型の照明装置、即ち本実施形態の照明装置１から全ての遮光板８と反射板７を取り外した場合における照度分布を示すシミュレーション結果を示すグラフである。これらのシミュレーション結果から、本実施形態の照明装置１においては、従来型のものと比較して照度分布におけるダレが少なく、図６（ｃ）に示す理想的な照度分布に近い照度分布が得られているのが確認できる。

このように、本実施形態においては、隣接するＬＥＤ６の間にＬＥＤ６からの光の一部を遮光する遮光板８を設けることにより、ワークＷには均一な光を照射しつつ、ワークＷからはみ出して照射される光の量を軽減できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る照明装置について説明する。図４に示す本実施形態の照明装置１０は、上述した照明装置１と略同一であるが、外側の２個の遮光板８（即ち、外側から１番目と２番目の遮光板８ｂ’,８ｃ’）の位置を、Ｘ方向に隣接する一対のＬＥＤ６の中間位置よりも内側寄りとすると共に、これに比例して当該遮光板８ｂ’,８ｃ’の高さを低くした。即ち、本実施形態の遮光板８ｂ’,８ｃ’は、第１実施形態における遮光板８ｂ、８ｃと同様の機能を有するものであり、遮光板８ｂ’,８ｃ’によっても遮光板８ｂ，８ｃと同様に、対応のＬＥＤ６ｂ，６ｃから外側へ向かって発せられる光のうち、境界照射角度を超える照射角度の光を遮光する。

図５は、本実施形態の照明装置１０の照度分布を示す第２のシミュレーション結果を示すグラフである。図３（ａ）に示す第１実施形態のものと比較して、照射領域Ｒの端部における照度分布の不均一さが解消されている。

このように照度分布の不均一さが解消されるのは次の理由による。即ち、遮光板８は内側に位置する対応のＬＥＤ６から発せられて外側に向かう光の一部を遮光するが、これと同時に外側に位置するＬＥＤ６から発せられて内側に向かう光の一部をも遮光するため、これが照度や均一性の低下の原因となる。そこで、本実施形態では、遮光板８ｂ’,８ｃ’を第１実施形態のものよりも内側へ偏倚させて高さを低くすることによって、遮光板８ｂ’,８ｃ’により遮られる内側方向への光の量を少なくし、遮光板８より生じる照度低下や均一性の低下を補っている。

以上、本発明の実施形態に係る照明装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

例えば、上記実施形態においては、複数個のＬＥＤ６が二次元マトリックス状に配置された面状照明装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明が適用される照明装置は面状照明装置に限定されず、単一のＬＥＤ列のみを有する線状照明装置においても適用できる。

上記実施形態においては、Ｘ方向両端に位置するＬＥＤ６ａを除く全てのＬＥＤ６に対応して遮光板８を設置したが、本発明はこれに限定されず、Ｘ方向両側領域に位置する少なくとも１個のＬＥＤ６（ＬＥＤ６ａを除く）に対応させて遮光板８を設置すれば良い。特に、ＬＥＤ列が比較的長い場合等においては、Ｘ方向中央領域に設置されたＬＥＤ６から発せられる光のうち外領域に到達する光量は極めて僅かであるから、Ｘ方向中央領域において遮光板８を省略しても、上記実施形態と同等の効果が期待できる。

上記第２実施形態においては、２個の遮光板８（８ｂ’,８ｃ’）の設置位置を内側へ調整したが、設置位置を内側へ調整する遮光板８の個数は２個に限定されず、１個又は３個以上でもよい。

なお、ＬＥＤ６としては白色ＬＥＤや赤外ＬＥＤ、ＵＶーＬＥＤ等、その種類を問わない。また、本発明における光には可視光や赤外光、ＵＶ光等が含まれ、遮光板８についてはＵＶ光、白色光、可視光、赤外光等を吸収して遮光できるものを、照明装置１（１０）の用途やＬＥＤ６の種類に応じて選択的に使用すればよい。

更に、上記実施形態においてはＹ方向に延びる複数個の遮光板８をＸ方向に並設させたが、遮光板８を格子状（碁盤目状）に設けてもよい。これにより、遮光板８はＸ方向に隣接する一対のＬＥＤ６の間に介在すると共に、Ｙ方向に隣接する一対のＬＥＤ６の間にも介在することとなり、Ｘ方向における外領域だけでなく、Ｙ方向における外領域に照射される光の量をも軽減できる。

１，１０照明装置
５基板
６ＬＥＤ（光源）
７反射板
８遮光板
Ｂ載置台
Ｒ照射領域
Ｗワーク

Claims

所定の照射領域に光を照射するための照明装置であって、
基板と、
前記基板の表面において、第１方向に互いに間隔を有して実装された複数個の光源からなる光源列と、
前記光源列の各光源間の間隔にそれぞれ設けられた複数個の遮光板と、を備え、
前記それぞれの遮光板は、前記基板の表面又はその近傍から前記基板の表面と交差する第２方向に延出し、各光源から発せられて前記第１方向外方へ向かう光のうち照射角度が所定角度よりも深い角度の光を遮光するようになし、
さらに各遮光板の前記照射角度の所定角度が、前記第１方向内方へ向かうに従い漸増する構成とすることによって、各光源から前記所定の照射領域を超えて照射される光の少なくとも一部を遮光し、
前記第１方向において、外側から２番目の光源の外側に設けられた第１の遮光板は、前記２番目の光源から発せられた光のうち照射角度が第１の所定角度よりも深い角度の光を遮光し、
前記第１方向において、外側から３番目の光源の外側に設けられた第２の遮光板は、前記３番目の光源から発せられた光のうち照射角度が第２の所定角度よりも深い角度の光を遮光し、
前記第１の所定角度は、前記２番目の光源から発せられて前記第１方向外方へ向かう光のうち、前記所定の照射領域と外領域との境界に照射される光の照射角度であり、
前記第２の所定角度は、前記３番目の光源から発せられて前記第１方向外方へ向かう光のうち、前記境界に照射される光の照射角度であることを特徴とする照明装置。
前記遮光板は、隣接する一対の光源の間であって、かつ前記一対の光源の中間点よりも前記第１方向内方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記第１方向において、前記光源列の外側には反射板が設けられ、前記遮光板は、外側から１番目の光源を除くｉ番目の光源の外側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
前記光源は、二次元マトリックス状に配置されており、
前記遮光板は、前記第１方向外側からｉ番目の光源行に対応して、前記第１方向と直交する第３方向に前記光源行と平行に延出することを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の照明装置。