(57)【要約】【課題】  装置全体をコンパクトに保持しながら、複数の線状光源のＬＥＤからの光を効率良く集光することができるＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  複数のＬＥＤ１１を線状に配置して線状光源４’となし、この線状光源４’の複数個を所定の間隔を置いて線状方向に配置して構成した面光源４と、面光源４の前方に配置され、各線状光源４’からの光を照射面２４に集光させる集光レンズ３と、を備える。集光レンズ３は、その表面に複数の線状光源４’のそれぞれに対応してシリンドリカル状のレンズ部２２が複数列並設されている。複数の線状光源４’と直交する断面において、複数列のレンズ部２２は、各列のレンズ部２２から射出される光とその光軸とのなす画角が、その中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなるように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを線状に配置して線状光源となし、この線状光源の複数個を所定の間隔を置いて線状方向に配置して構成した面光源と、前記面光源の前方に配置され、前記各線状光源からの光を照射面に集光させる集光レンズと、を備えたＬＥＤ照明装置において、
前記集光レンズは、その表面及び／又は裏面に前記複数の線状光源のそれぞれに対応してシリンドリカル状のレンズ部が複数列並設され、前記複数の線状光源と直交する断面において、前記複数列のシリンドリカル状のレンズ部は、前記各列のレンズ部から射出される光とその光軸とのなす画角が、その中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなるように構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記複数の線状光源間の間隔ピッチは実質上等しく構成され、また前記各レンズ部の光軸間のピッチは、前記複数の線状光源間の間隔ピッチよりも小さく、且つ前記複数列のレンズ部の中央列から左右外方列に行くに従って順次小さくなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記各レンズ部の光軸間のピッチは実質上等しく構成され、また前記複数の線状光源間の間隔ピッチは、前記各レンズ部の光軸間のピッチよりも大きく、且つ前記複数の線状光源の中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記線状光源は、前記複数のＬＥＤが実装されるプリント配線基板を更に有しており、前記ＬＥＤは、その実装面に対して実質上平行に発光する発光面を有するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成されるとともに、その前記発光部が外側を向くようにして前記プリント配線基板の一側端部に複数個並べて実装されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記複数のプリント配線基板を保持するための取付部材を更に備え、前記取付部材には、所定の間隔を置いて配置される前記複数の線状光源の間隔ピッチに対応して配置された複数の取付凹部が設けられており、前記複数の取付凹部の各々には前記プリント配線基板の他側端部が挿入され取り付けられることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば画像処理検査等において被検査物を照明するために用いられるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シート状の紙やガラス基板、鋼板などの工業製品の品質、例えば、表面上の傷や凹凸異常、歪み、異物の付着、あるいは製品端面の状態などを製造ライン上で検査する際に、ＣＣＤカメラなどによる撮像を利用した画像処理検査が行われている。この画像処理検査においては、照射面に配置された被検査物を照明するためのＬＥＤ照明装置が用いられている。
【０００３】
このＬＥＤ照明装置は、線状光源と、線状光源の前方に設けられたシリンドリカルレンズと、を備えている（例えば、特許文献１参照）。線状光源は、プリント配線基板と、プリント配線基板に一列に並べて実装された複数のＬＥＤと、を有している。各ＬＥＤからの光は、シリンドリカルレンズによって集光されて被検査物に帯状に照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７４４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被検査物、或いは検査方法によっては、今まで以上に高照度のＬＥＤ照明装置が求められる。照度を高めるためには、線状光源の複数個を所定間隔を置いて線状方向に配置することが考えられるが、このように配置した場合には、複数の線状光源のＬＥＤからの光をカバーするシリンドリカルレンズの大きさが大きくなり、装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、装置全体をコンパクトに保持しながら、複数の線状光源のＬＥＤからの光を効率良く集光することができるＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載のＬＥＤ照明装置では、複数のＬＥＤを線状に配置して線状光源となし、この線状光源の複数個を所定の間隔を置いて線状方向に配置して構成した面光源と、前記面光源の前方に配置され、前記各線状光源からの光を照射面に集光させる集光レンズと、を備えたＬＥＤ照明装置において、
前記集光レンズは、その表面及び／又は裏面に前記複数の線状光源のそれぞれに対応してシリンドリカル状のレンズ部が複数列並設され、前記複数の線状光源と直交する断面において、前記複数列のシリンドリカル状のレンズ部は、前記各列のレンズ部から射出される光とその光軸とのなす画角が、その中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のＬＥＤ照明装置では、前記複数の線状光源間の間隔ピッチは実質上等しく構成され、また前記各レンズ部の光軸間のピッチは、前記複数の線状光源間の間隔ピッチよりも小さく、且つ前記複数列のレンズ部の中央列から左右外方列に行くに従って順次小さくなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載のＬＥＤ照明装置では、前記各レンズ部の光軸間のピッチは実質上等しく構成され、また前記複数の線状光源間の間隔ピッチは、前記各レンズ部の光軸間のピッチよりも大きく、且つ前記複数の線状光源の中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載のＬＥＤ照明装置では、前記線状光源は、前記複数のＬＥＤが実装されるプリント配線基板を更に有しており、前記ＬＥＤは、その実装面に対して実質上平行に発光する発光面を有するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成されるとともに、その前記発光部が外側を向くようにして前記プリント配線基板の一側端部に複数個並べて実装されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載のＬＥＤ照明装置では、前記複数のプリント配線基板を保持するための取付部材を更に備え、前記取付部材には、所定の間隔を置いて配置される前記複数の線状光源の間隔ピッチに対応して配置された複数の取付凹部が設けられており、前記複数の取付凹部の各々には前記プリント配線基板の他側端部が挿入され取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、集光レンズには、複数の線状光源のそれぞれに対応してシリンドリカル状のレンズ部が複数列並設されているので、各レンズ部のレンズ径を小さくすることができる。従って、集光レンズを薄型化することができるので、装置全体をコンパクトに保持しながら、ＬＥＤからの光を効率良く集光することができる。
【００１３】
また、本発明のＬＥＤ照明装置によれば、複数の線状光源間の間隔ピッチは実質上等しく構成され、また各レンズ部の光軸間のピッチは、複数の線状光源間の間隔ピッチよりも小さく、且つ複数列のレンズ部の中央列から左右外方列に行くに従って順次小さくなるので、比較的簡単な構成でもって、複数の線状光源のＬＥＤからの光をそれぞれ対応するレンズ部により集光させることができる。
【００１４】
また、本発明のＬＥＤ照明装置によれば、各レンズ部の光軸間のピッチは実質上等しく構成され、また複数の線状光源間の間隔ピッチは、各レンズ部の光軸間のピッチよりも大きく、且つ複数の線状光源の中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなるので、比較的簡単な構成でもって、複数の線状光源のＬＥＤからの光をそれぞれ対応するレンズ部により集光させることができる。
【００１５】
また、本発明のＬＥＤ照明装置によれば、サイドビュー型のチップＬＥＤから構成される複数のＬＥＤはそれぞれ、それらの発光部が外側を向くようにしてプリント配線基板の一側端部に並べて実装されているので、ＬＥＤのピッチが小さくなり、複数のＬＥＤをライン状に高い実装密度で配置することができる。これにより、ＬＥＤからの光により被検査物を照明する際に照度ムラが生じるのを防止することができ、被検査物をほぼ均一な照度で照明することが可能となる。
【００１６】
また、本発明のＬＥＤ照明装置によれば、複数のプリント配線基板を保持するための取付部材を備えているので、取付部材の複数の取付凹部の各々にプリント配線基板の他側端部を挿入して取り付けることにより、複数の線状光源間の間隔ピッチを所要の通りに容易に設定することができ、複数の線状光源と集光レンズとの位置合わせをより容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。
【図２】図１のＬＥＤ照明装置の一部を分解して示す部分分解斜視図である。
【図３】図１の複数の線状光源を示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に従うＬＥＤ照明装置の各種実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
【００１９】
まず、図１及び図２を参照して、第１の実施形態のＬＥＤ照明装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図であり、図２は、図１のＬＥＤ照明装置の一部を分解して示す部分分解斜視図であり、図３は、図１の複数の線状光源を示す平面図である。
【００２０】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１はケーシング２を備え、このケーシング２には、集光レンズ３、面光源４、取付部材５及び点灯回路ユニット６が配設されている。以下、ＬＥＤ照明装置１の構成について詳細に説明する。
【００２１】
ケーシング２は、長方形状の底板７と、底板７の両側端部より実質上垂直に延びる一対の側板８と、底板７の両端部より実質上垂直に延びる一対の端板（図示せず）と、を備え、上面が開口されたボックス状に構成されている。一対の側板８にはそれぞれ、取付用ネジ９が挿通される一対の挿通孔１０が設けられている。
【００２２】
面光源４は、複数の線状光源４’を所定の間隔を置いて線状方向に配置することにより構成されている。この線状光源４’は、複数のＬＥＤ１１と、これら複数のＬＥＤ１１が線状に配置されて実装されたプリント配線基板１２と、を有している。ＬＥＤ１１は、その実装面（即ち、プリント配線基板１２の片面）に対して実質上平行に発光される発光部１３を有するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成されており、発光部１３はＬＥＤ１１の一側部に設けられている。ＬＥＤ１１からの光はその光軸を中心に立体状に広がった配光をなし、光軸を中心とする所定範囲の立体角（即ち、有効発光角）内にその大部分が放射される。
【００２３】
プリント配線基板１２はアルミニウムなどから形成され、横長の薄板状に構成されている。プリント配線基板１２の実装面には、配線パターン（図示せず）と、この配線パターンに電気的に接続された複数の電極パッド部（図示せず）及び一対の電極端子（図示せず）とが形成されている。複数の電極パッド部は、プリント配線基板１２の実装面における一側端部に所定のピッチで設けられており、複数の電極パッド部にはそれぞれＬＥＤ１１のリードフレーム（図示せず）がハンダ付けにより電気的に接続されている。これにより複数のＬＥＤ１１は、それらの発光部１３が外側（図１及び図２において上側）を向くようにして、プリント配線基板１２の実装面における一側端部に所定のピッチＬ（図２参照）で並べて実装されている。また、隣接する一対の線状光源４’のプリント配線基板１２の電極端子はジャンパー線（図示せず）を介して相互に電気的に接続され、また１つの線状光源４’のプリント配線基板１２の電極端子には、点灯回路ユニット６から延びる電力ケーブル（図示せず）の接続端子が電気的に接続されている。また、プリント配線基板１２には、固定用ネジ１４が挿通される一対の挿通孔１５が設けられている。
【００２４】
取付部材５はブロック状に構成され、アルミニウムなどの放熱性の高い金属から形成されている。取付部材５の上端部にはスリット状の複数の取付凹部１６が設けられ、その下端部には複数のフィン部１７が設けられている。取付凹部１６は取付部材５の上端面に対して実質上垂直に延び、本実施形態では、取付凹部１６は実質上等しいピッチＤ１で配置されている。また、取付部材５には、プリント配線基板１２の一対の挿通孔１５に対応して一対の挿通孔１８が設けられ、この挿通孔１８は、取付部材５の一側端面から他側端面まで貫通して延びている。更に、取付部材５の両側端面にはそれぞれ、ケーシング２の一対の挿通孔１０に対応して一対のネジ孔１９が設けられている。
【００２５】
プリント配線基板１２の他側端部は取付凹部１６に挿入して取り付けられ、取付部材５の挿通孔１８及びプリント配線基板１２の挿通孔１５を通して挿通された固定用ネジ１４の先端部にはナット２０が螺合されている。これにより、複数のプリント配線基板１２が相互に対向して配設され、複数の線状光源４’が間隔ピッチＤ１（例えば約４．５ｍｍ）で複数列並んで配置される。また、本実施形態では、複数のプリント配線基板１２は、距離Ｌ／２（即ち、ＬＥＤ１１のピッチＬの約半分の距離）だけ長手方向に交互に偏倚されながら配置されており、これにより複数列のＬＥＤ１１は千鳥状に配置されるようになる（図３参照）。なお、このようにプリント配線基板１２を偏倚させることなく、複数列のＬＥＤ１１を格子状に配置するようにしてもよい。
【００２６】
取付用ネジ９がケーシング２の挿通孔１０を通して取付部材５のネジ孔１９に螺着されることにより、取付部材５がケーシング２の内部に固定され、ＬＥＤ１１の発光部１３がケーシング２の上面開口部を向くようになる。なお、取付部材５の両側端面とケーシング２の内面との間にはスペーサ２１が介在されている。また、ケーシング２の内部において取付部材５の下方には、ＬＥＤ１１に駆動電力を供給するための点灯回路ユニット６が配設されている。
【００２７】
集光レンズ３はレンチキュラーレンズから構成され、その表面（図１において上面）には、複数の線状光源４’のそれぞれに対応して、複数列に並んで配置されたシリンドリカル状のレンズ部２２が形成されている。各列のレンズ部２２はそれぞれほぼ等しい焦点距離を有している。レンズ部２２の光軸間のピッチＤ２（例えば約４．３ｍｍ），Ｄ３（例えば約４．１ｍｍ）は、複数の線状光源４’間の間隔ピッチＤ１よりも小さく、且つ複数列のレンズ部２２の中央列から左右外方列に行くに従って順次小さくなる（Ｄ２＞Ｄ３）。この集光レンズ３はケーシング２の開口部２３に取り付けられており、中央列の線状光源４’のＬＥＤ１１は、対応する中央列のレンズ部２２の光軸上に位置付けられている。また、中央列の外側の列の線状光源４’のＬＥＤ１１は、対応する中央列の外側の列のレンズ部２２の光軸から外側に偏倚量φ１だけ偏倚して位置付けられている。更に、最外列の線状光源４’のＬＥＤ１１は、対応する最外列のレンズ部２２の光軸から外側に偏倚量φ１よりも大きい偏倚量φ２だけ偏倚して位置付けられている。
【００２８】
次に、本実施形態のＬＥＤ照明装置１による照明について説明する。各線状光源４’のＬＥＤ１１が点灯されると、各線状光源４’のＬＥＤ１１からの光はそれぞれ、対応するレンズ部２２に入射される。このとき、複数の線状光源４’と直交する断面において、各列のレンズ部２２から射出される光とこのレンズ部２２の光軸とのなす画角は、複数列のレンズ部２２の中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなる。具体的には、中央列の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光は、対応する中央列のレンズ部２２に入射され、このレンズ部２２によって約０°の画角を保持した（即ち、レンズ部２２の光軸に実質上平行な）略平行光束となってレンズ部２２から射出される。また、中央列の外側の列の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光は、対応する中央列の外側の列のレンズ部２２に入射され、このレンズ部２２によって画角θ１を保持した略平行光束となってレンズ部２２から射出される。更に、最外列の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光は、対応する最外列のレンズ部２２に入射され、このレンズ部２２によって画角θ１よりも大きい画角θ２を保持した略平行光束となってレンズ部２２から射出される。このように、各レンズ部２２から射出された光は内側に（即ち、ＬＥＤ照明装置１の中心軸に近付く方向に）屈曲され、照射面２４に配置された被検査物（図示せず）に帯状に集光される。
【００２９】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１では、次のような作用効果が達成される。集光レンズ３には、複数の線状光源４’のそれぞれに対応してシリンドリカル状のレンズ部２２が複数列設けられているので、各レンズ部２２のレンズ径を小さくすることができる。従って、集光レンズ３を薄型化することができるので、装置全体をコンパクトに保持しながら、ＬＥＤ１１からの光を効率良く集光することができる。
［第２の実施形態］
【００３０】
次に、図示しないが、第２の実施形態のＬＥＤ照明装置について説明する。
【００３１】
本実施形態のＬＥＤ照明装置では、集光レンズの裏面（図１において下面）に複数列のレンズ部が形成されており、他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態においても、複数の線状光源のＬＥＤからの光はそれぞれ対応するレンズ部により内側に屈曲されて照射面に集光されるようになり、上述したのと同様の作用効果が達成される。
［第３の実施形態］
【００３２】
次に、図４を参照して、第３の実施形態のＬＥＤ照明装置について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と実質上同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１Ｂでは、集光レンズ３Ｂの表面及び裏面にそれぞれ複数列のレンズ部２２Ｂが形成されており、他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態においても、複数の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光はそれぞれ対応するレンズ部２２により内側に屈曲されて照射面２４に集光されるようになり、上述したのと同様の作用効果が達成される。
［第４の実施形態］
【００３４】
次に、図５を参照して、第４の実施形態のＬＥＤ照明装置について説明する。図５は、本発明の第４の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。
【００３５】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１Ｃでは、集光レンズ３Ｃの表面に複数列のレンズ部２２Ｃが形成され、レンズ部２２Ｃの光軸間のピッチｄ１（例えば、約４．５ｍｍ）は実質上等しく構成されている。また、取付部材５Ｃの複数の取付凹部１６Ｃのピッチｄ２（例えば、約４．３ｍｍ），ｄ３（例えば、約４．１ｍｍ）は、その中央列から左右外方列に行くに従って順次順に大きくなるように構成されている（ｄ２＜ｄ３）。これにより、複数の線状光源４’間の間隔ピッチｄ２，ｄ３は、レンズ部２２Ｃの光軸間のピッチｄ１よりも大きく、且つ複数の線状光源４’の中央列から左右外方列に行くに従って順次大きくなる（ｄ２＜ｄ３）。
【００３６】
このように配置されているので、中央列の線状光源４’のＬＥＤ１１は、対応する中央列のレンズ部２２Ｃの光軸上に位置付けられている。また、中央列の外側の列の線状光源４’のＬＥＤ１１は、対応する中央列の外側の列のレンズ部２２Ｃの光軸から外側に偏倚量φ１’だけ偏倚して位置付けられている。更に、最外列の線状光源４’のＬＥＤ１１は、対応する最外列のレンズ部２２Ｃの光軸から外側に偏倚量φ１’よりも大きい偏倚量φ２’だけ偏倚して位置付けられる。
【００３７】
中央列の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光は、対応する中央列のレンズ部２２Ｃに入射され、このレンズ部２２Ｃによって約０°の画角を保持した略平行光束となってレンズ部２２Ｃから射出される。また、中央列の外側の列の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光は、対応する中央列の外側の列のレンズ部２２Ｃに入射され、このレンズ部２２Ｃによって画角θ１’を保持した略平行光束となってレンズ部２２Ｃから射出される。更に、最外列の線状光源４’のＬＥＤ１１からの光は、対応する最外列のレンズ部２２Ｃに入射され、このレンズ部２２Ｃによって画角θ１’よりも大きい画角θ２’を保持した略平行光束となってレンズ部２２Ｃから射出される。従って、各レンズ部２２Ｃから射出された光は内側に屈曲され、照射面２４に配置された被検査物（図示せず）に集光されるようになり、上述したのと同様の作用効果が達成される。
［第５の実施形態］
【００３８】
次に、図６を参照して、第５の実施形態のＬＥＤ照明装置について説明する。図６は、本発明の第５の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す概略断面図である。
【００３９】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１Ｄでは、面光源４Ｄは、間隔ピッチＤ１で線状方向に配置された複数の線状光源４Ｄ’から構成されている。線状光源４Ｄ’は、図６の紙面に対して実質上垂直方向に、線状に配置された砲弾型の複数のＬＥＤ１１Ｄから構成されている。複数の線状光源４Ｄ’のＬＥＤ１１Ｄは、集光レンズ３に対向して配置されたガラスエポキシ樹脂製のプリント配線基板１２ｄの実装面に実装されている。なお、各レンズ部２２の光軸間のピッチＤ２，Ｄ３は、上記第１の実施形態と同様である。
【００４０】
本実施形態においても、複数の線状光源４Ｄ’のＬＥＤ１１Ｄからの光はそれぞれ対応するレンズ部２２により内側に屈曲されて照射面２４に集光されるようになり、上述したのと同様の作用効果が達成される。
【００４１】
以上、本発明に従うＬＥＤ照明装置の種々の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４２】
上記各実施形態では、線状光源４’（４Ｄ’）は５列並んで配置されているが、４列以下又は６列以上並んで配置するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記各実施形態では、集光レンズ３（３Ａ）（３Ｂ）（３Ｃ）をレンチキュラーレンズから構成したが、リニアフレネルレンズから構成してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  ＬＥＤ照明装置
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  集光レンズ
４，４Ｃ，４Ｄ  面光源
４’，４Ｄ’  線状光源
５，５Ｃ  取付部材
１１，１１Ｄ  ＬＥＤ
１２，１２Ｄ  プリント配線基板
１３  発光部
１６，１６Ｃ  取付凹部
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  レンズ部
２４  照射面
【図１】
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【図２】
2010177163.tif 000004
【図３】
2010177163.tif 000005
【図４】
2010177163.tif 000006
【図５】
2010177163.tif 000007
【図６】
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