JPH1021703A - Led照明器 - Google Patents
Led照明器Info
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- JPH1021703A JPH1021703A JP8357600A JP35760096A JPH1021703A JP H1021703 A JPH1021703 A JP H1021703A JP 8357600 A JP8357600 A JP 8357600A JP 35760096 A JP35760096 A JP 35760096A JP H1021703 A JPH1021703 A JP H1021703A
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Abstract
D照明器を提供する。 【解決手段】中空円筒形のハウジング2に下向きに円周
状にLED1、・・・が配設されている。LED光は拡
散シート8で照射光のむらを均一化し、遮光シール63
によって限定された照射光のみが集光レンズ6を透光す
る。集光レンズ6への入射光はレンズ部61で集光さ
れ、偏光プリズム5の第1の偏光面51と第2の偏光面
52によってCCDカメラ4の中心軸方向へと偏光す
る。所定の焦点距離で上記それぞれのLED光は重合し
た照射光となり、被検査物7を照らす。
Description
用したLED照明器に関する。主な用途としてはCCD
カメラと組み合わせて外観検査、異物検査など視覚認識
検査用の照明器である。具体的には、半導体製造装置に
おけるリード曲がり検査、極性マークの方向判別、成形
の欠けや割れの判別、ガラスや金属製品製造ラインにお
ける寸法検査、探傷検査、その他電子部品関係や食品、
錠剤など薬品の検査装置に組み込み使用されるものであ
る。
ゲン電球などの照明用光源が利用されている。上記光源
には、一般的に発熱が大きく、また振動に弱い、電力量
が大きいなどの問題を有しており、これらを照射用光源
として使用した照射器は、ランプ切れによる交換作業を
必要とする他、照明構造が大きくなる、電圧変動による
光量の変化が大きく実用性に充分ではないなどの欠点が
あった。上記問題点を解決するために、従来の光源から
LED光源を利用した照明器への変更が模索されてい
る。
れを補う工夫が必要になる。その工夫として、使用LE
D個数を増やす、集光型LEDを使用する、または、各
種レンズを用いて照射光を集光、拡散させて見掛け上の
光源大きさを大きくするなどの手段を単独、あるいは組
合わせて使用していた。図4に示す構成は、実用新案出
願公開平成6年第68205号公報の構成を示すもので
ある。四個のスポット照明器91、・・・を中央軸線方
向へ傾斜して照明器取付板92に装着し、重なったLE
Dスポット光93を得る構成であるが、スポット照明器
91の角度補正が必要で、照明器も大きいものであっ
た。
緑色LED、青色LEDというように各色単色のLED
が提供されており、従って照明器に採用した場合に特定
色の照明光源となる。前記各検査用の照明光源として、
被検出物によって最適の照明色、光量があり、単色のL
ED照明器では各種検査器用光源に汎用的に使用できな
い問題があった。例えばCCDカメラで撮影した画像を
2値化して検査する視覚認識のためには、被検査物の材
質に応じて高コントラストを得ることが検査精度向上の
ためには必須の技術的課題であるからである。
へ映し出される照射分布はそれぞれ異なっている。これ
はLED自体の照射分布が内蔵のLEDチップや該LE
Dチップを囲覆した樹脂モールドなどの形状によって左
右され、各色、または同種のものでも、差異があるとそ
れが照射分布上においての照射面積や照度のむらなどに
影響するためである。またLEDの構造上、内蔵のLE
Dチップの像が被照射面上で結像されるなど、得られる
照度にはむらがあり、均一性がなかった。このようなこ
とからLED光をそのまま集光してスポット光を得て
も、各LEDによってスポット光の照射分布にばらつき
があった。
たLEDスポット光93には照射のむらや重合しない余
分な照射光が存在するなど、高コントラストの得られな
い、視認性に鮮明さの欠けたものであった。
は、LED光源を利用したLED照明器を構成するにあ
たって、簡単な構成で、且つ照明むらのない明るいLE
D照明器を提供せんとするものである。加えて、任意の
照明色を得るLED照明器を提供し、各種の検査器用光
源に汎用的に使用できるLED照明器とするものであ
る。
めの請求項1記載のLED照射器は、複数のLED素子
が所定の配列状態で実装されているLED部と、上記複
数のLED素子と対向配置されている偏光光学系部と、
これらの保持手段を有し、所定の焦点距離においてLE
D照射光が重合するように構成されていることを特徴と
する。請求項2記載の発明では、複数のLED素子が所
定の配列状態で実装されているLED部と、上記複数の
LED素子と対向配置されている集光光学系部及び偏光
光学系部と、これらの保持手段を有し、所定の焦点距離
においてLED照射光が重合するように構成されている
ことを特徴とする。請求項3記載の発明では、複数のL
ED素子が所定の配列状態で実装されているLED部
と、上記複数のLED素子と対向配置されている拡散光
学系部、遮光部、集光光学系部及び偏光光学系部と、こ
れらの保持手段を有し、所定の焦点距離においてLED
照射光が重合するように構成されていることを特徴とす
る。また、請求項4記載の発明は光源側に設けた第1の
偏光面と、被照明面側に設けた第2の偏光面を有する偏
光プリズムで偏光光学系部を構成したこと、請求項5記
載の発明は複数色のLED素子を組み合わせて使用する
とともに各個別、または色群毎のLED素子の光量を調
整する制御手段を有することをそれぞれ特徴としてい
る。
施例に基づいて説明する。図1は、本発明に係るLED
照明器の要部断面図、図2は要部分解斜視図、図3は回
路図を示している。
例では樹脂モールドされたLEDにリードフレーム脚部
を具備したLEDランプであり、LED基板3に半田付
けしてLED部とし、給電回路に組み込まれている。L
ED素子1は赤色、青色、緑色と各色あり、その配置は
図2で示される。図2においてLED基板3上部から時
計回りに青色LED12、緑色LED13、赤色LED
11、緑色LED13、青色LED12、緑色LED1
3、赤色LED11、緑色LED13と各色のLEDが
円周状に均等配設されている。緑色LED13の個数が
多いのは、赤色、青色のLEDに較べて輝度が低いため
である。それぞれのLED光は重合して、光色が白色と
なる。
角度は10度前後である。後述する焦点距離を調整する
ためには、拡散角度を適宜調整して集光すれば良い。円
板状の基板3には中央穴部があってドーナツ状となって
おり、ハウジング2の内筒部21と外筒部22間に嵌挿
して装着する。ハウジング2の内筒部21内には、CC
Dカメラ4が上方より挿入され、本願LED照明器に照
明される被検査物7を撮影するように構成している。上
記LED部の他の構成として、LED光源にチップ型L
EDを採用してレンズと組み合わせた構成、また集合型
LEDランプなど他のLED光源を採用するなどしても
同様の作用効果を得る。さらにプリント配線基板による
LED部以外に単体のLEDランプを複数設け、LED
部としてもよい。
状の拡散フィルム8、同じく遮光シール63を貼設した
集光レンズ6、及び円環状の偏光プリズム5を内筒部2
1と外筒部22間に嵌挿して装着する。拡散フィルム8
は拡散性を有したプラスチックフィルムなどの透光性材
料で形成している。拡散フィルム8の下方からは集光レ
ンズ6が配設される。集光レンズ6は円板状の台部62
と、台部62の下方をレンズ部61、・・・が円周状に
配設し、それらが一体的に形成している。遮光シール6
3は透孔64、・・・が円周状に穿設された中空円板状
の部材で、透孔64、・・・の各円中心は上記レンズ部
61の各中心とそれぞれ同軸上にある。遮光シール63
は集光レンズ6との位置関係を保持するために貼設した
ものであるが、他の構成として集光レンズ6の上面にマ
スキング処理を施す、遮光シートとしてレンズ6上に固
定するなどの方法もある。並びに上述拡散フィルム8は
LED1の有する偏った照射分布を均一化するためのも
のであり、他に集光レンズ6の上面にシボ加工などの光
拡散させる処理を施すなどの方法もある。
偏光プリズム5の当接部53が下方より当接し、固着さ
れる。51はLED側に設けられた第1の偏光面、52
は被照明面側に設けられた第2の偏光面であり、両面の
プリズム効果によって、中央軸線方向へ十分な偏光が提
供できた。上記偏光プリズム5は透光性材料で形成して
いる。透光性を有する材料であれば相応の作用を有し、
メタクリル樹脂、AS樹脂などの透明性のある合成樹
脂、ガラスなどの無機質でも偏光プリズムとして使用で
きる。
を以下に説明する。LED1の樹脂モールドにて集光さ
れたLED照射光は拡散フィルム8を透過して照度の均
一した照射光となり、遮光シール63を経て集光レンズ
6に入射する。集光レンズ6への入射光は遮光シール6
3によって、透孔64に照射する光のみが透光すること
になる。それ以外の照射光は遮蔽されるため、集光レン
ズ6を照射しない。集光レンズ6への入射光はレンズ部
61に入射され、更に集光される。そのまま照射する
と、LED1の鉛直下を照らすことになる。このときの
LED1の各照射面積は遮光シール63によってスポッ
ト光のみとなり、さらに透孔64の面積を均一にするこ
とで、各照射面積は等しいものとなる。
偏光プリズム5に入射する。まずLED側に設けられた
第1の偏光面51によって、さらに被照明面側に設けら
れた第2の偏光面52によってLED照明器の中央軸線
方向に偏光されるのである。この時、LED照明器と被
照明面との距離を所定の焦点距離とした場合に、複数の
LED照射光が重合するよう偏光角度を設定し、被検査
物7をLED照射光が重合した照明下に置くよう構成し
ている。
明器と被照明面間の焦点距離を短くして、CCDカメラ
を被検査物7へ近接させるために有効である。同時にこ
の構造を採用したことで偏光角度が大きくなるために、
LED照明器の周方向大きさも薄型化されるものであ
る。仮に、LED側に設けられた第1の偏光面51の偏
光角度を大きくすれば、ひとつの偏光面でも十分な角度
を得られる。ところがプリズムへの入射角度が浅くなる
のでLED光の入射効率が落ちる、さらにハウジング2
の内筒下側部分の壁面にLED光が遮られる。そこでハ
ウジング2の内筒壁面を透明にするとCCDカメラへL
ED光のもれ光が入射してしまう問題があった。そこで
実施例に示すように偏光面51においてA°、偏光面5
2においてB°の偏光角度を与え、二重偏光構造とする
ことで偏光角度が大きく、焦点距離の短い画像認識検査
器用LED照明器付が提供できる。
は3系統であり、赤色LED、青色LED、及び緑色L
EDの回路部分から成る。赤色LED部分は、赤色LE
D11、11と並列に電流制限抵抗器、及び直列に調光
用ボリューム14と電流制限抵抗器から構成する。青色
LED部分は、青色LED12、12と並列に電流制限
抵抗器、及び直列に調光用ボリューム14と電流制限抵
抗器から構成する。緑色LED部分は、緑色LED1
3、13、13、13と並列に電流制限抵抗器、及び直
列に調光用ボリューム14と電流制限抵抗器から構成す
る。本回路においてLED群毎に設けた調光用ボリュー
ム14で各色LEDへの電流を調整することで、照明明
るさ、色度の重合具合を調整できる。
要部、LED光経路などの構成について説明した。LE
D照明器は、照明器本体と調光用の制御ユニット(図示
せず)から構成され、例えば電子部品実装機の画像認識
機構部分に組み込み使用される。カメラ近傍に設置して
照射された被検査物を撮影する態様が通常の使用態様で
ある。カメラより撮影された画像は一度画像認識機構部
分で解析されると、その信号を制御ユニットが受けて最
適の照射条件になるよう照明明るさ、色度の重合具合を
調整する。実施例のLED照明器によれば、LED部に
は赤色、青色、緑色のLEDが適宣配設されており、各
色LEDへの電流を調整することで、得られる重合光の
照明明るさ、色度の調光ができる。これより被検査物の
材質や色相に応じて、適宣の照明光、光量をもった重合
光を提供することができ、高コントラストを取得するこ
とができる。その他、被検査物プレートの下面にLED
照明器を設置して透過光による使用など、組み込む検査
機、検査対象物によって各種の使用態様がある。
にも、例えば、LEDの樹脂モールドを二重とした集光
レンズ付きのLEDランプを採用してもよいし、LED
を周方向から内向きに配設してプリズムにて鉛直方向へ
偏光する構成も可能である。その他LEDは投光の拡散
角度が10度前後のものに限らず、30度や45度など
のものでも可能である。拡散フィルム、遮光シール共、
実施例の配置関係だけに限らず、例えば偏光プリズムの
第1の反射面51の上面に光拡散させる処理を施しても
よいし、集光レンズの下面側に遮光処理を施すのもよ
い。偏光プリズムは実施例では一体の円環状体であり、
円錐状面のプリズム面であるがプリズム面は平面状に形
成しても良いし、各LEDに対応する個別のプリズムで
も良い。採用する複数色のLEDは、赤色、黄色、緑
色、橙色、青色その他各色のLEDを二種類以上の適宜
組み合わせによって使用する検査器に最適の組み合わせ
を得られる。その他本願発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更と同種の商品への採用が可能である。
照明器は偏光光学系部によってLED照射光を偏光、重
合するのでLEDを正立させるなど製造上容易なLED
部の構成で明るい重合照明光が得られる。従って、従来
のLED照明器において各LEDの角度補正が困難であ
ったものが容易に製造でき、簡単な構成で小型、且つ安
価に提供できるなど実用上の効果が大きい。また、集光
光学系部を追加して設けることでLED照射光を拡散光
からスポット照明的LED照射光とでき、単位面積当り
の光量が増した。さらに拡散光学系部を追加して設ける
ことで、LED特有にもつ照射光のむらを均一化し、加
えて遮光部を設けることで、集光レンズ6には照射面積
を選定したむらのない照射光が入射される。集光光学系
部、偏光光学系部を経て被照射面に得られるスポット照
射光は余分な照射面積や照射むらのない、均一の照射分
布もつ重合光となる。その他二個の偏光面を偏光光学系
部に採用して偏光角度を大きくとれ、焦点距離が短くな
るなど組み込まれる検査装置の小型化、被検知物との近
接化に貢献する、照明光色の任意調整によって被検査物
の検出しやすい照明光色が得られるなど組み込まれる画
像認識検査機の撮影画質の鮮明化、高コントラスト化に
資するものである。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】複数のLED素子が所定の配列状態で実装
されているLED部と、上記複数のLED素子と対向配
置されている偏光光学系部と、これらの保持手段を有
し、所定の焦点距離においてLED照射光が重合するよ
うに構成されていることを特徴とするLED照明器。 - 【請求項2】複数のLED素子が所定の配列状態で実装
されているLED部と、上記複数のLED素子と対向配
置されている集光光学系部、及び偏光光学系部と、これ
らの保持手段を有し、所定の焦点距離においてLED照
射光が重合するように構成されていることを特徴とする
LED照明器。 - 【請求項3】複数のLED素子が所定の配列状態で実装
されているLED部と、上記複数のLED素子と対向配
置されている集光光学系部、拡散光学系部、偏光光学系
部、及び遮光部と、これらの保持手段を有し、所定の焦
点距離においてLED照射光が重合するように構成され
ていることを特徴とするLED照明器。 - 【請求項4】上記偏光光学系部は、光源側に設けた第1
の偏光面と、被照明面側に設けた第2の偏光面を有する
偏光プリズムで構成していることを特徴とする請求項1
乃至請求項3記載のLED照明器。 - 【請求項5】上記複数のLED素子は、複数色のLED
素子を組み合わせて使用され、各個別、または色群毎の
LED素子の光量を調整する制御手段を有することを特
徴とする請求項1乃至4記載のLED照明器。
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