(57)【要約】【課題】放射光を効率よく並行光に集光させることができるＬＥＤ照明装置を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ１１、ＬＥＤの前面に配置された透明な球状部材１３、ＬＥＤ１１と球状部材１３との間に配置された光拡散板１４を備え、更に、球状部材１３のＬＥＤ１１と反対側に、ＣＣＤカメラ１６の光軸上に配置されたビームスプリッタ１７を備える。球状部材１３によって光を効率的に集光させることができ、明るく、かつ均一な同軸落射照明が可能である。また、構造が簡単で安価に製造でき、堅牢である。更に、ＬＥＤの数を従来よりも少なくすることができ、発熱も減少するので、ＬＥＤの動作温度が低下し、温度上昇による輝度の低下を防止でき、動作が安定する。【選択図】図１
2006308702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤの前面に配置された透明な球状部材と、
前記ＬＥＤと前記球状部材との間に配置された光拡散手段と
を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
更に前記球状部材の前記ＬＥＤと反対側にビームスプリッタを備えたことを特徴とする請求項１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、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置に関するものであり、特に、同軸落射照明に好適なＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品検査等においてＣＣＤカメラで被検査物を撮影する際に、ビームスプリッタを使用し、カメラと同じ方向から被検査物に照明光を照射する同軸落射照明装置が提案されている。例えば下記の特許文献１には、ＬＥＤを使用した同軸落射照明装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−１９０７２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
同軸落射照明装置としては、カメラの光軸上に配置されたビームスプリッタに並行光を照射したいという要求がある。しかし上記した従来の照明装置においては、ＬＥＤから放射される光を並行光に集光することができず、放射された光の内の並行光の成分のみを利用していたので、効率が悪いという問題点があった。また、所定の照度を得るために、多数のＬＥＤを高輝度で発光させる必要があり、発熱による温度上昇により、輝度が低下するなどの問題点もあった。本発明は上記した課題を解決することを目的とし、放射光を効率よく並行光に集光させることができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤと、ＬＥＤの前面に配置された透明な球状部材と、前記ＬＥＤと前記球状部材との間に配置された光拡散手段とを備えたことを主要な特徴とする。また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に前記球状部材の前記ＬＥＤと反対側にビームスプリッタを備えた点にも特徴がある。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のＬＥＤ照明装置は上記のような特徴によって、球状部材によって光を効率的に集光させることができ、明るく、かつ均一な同軸落射照明が可能であるという効果がある。また、構造が簡単で安価に製造でき、堅牢であるという特徴もある。更に、所望の照度を得るためのＬＥＤの数を従来よりも少なくすることができ、その分だけ発熱も減少するので、ＬＥＤの動作温度が低下して温度上昇による輝度の低下を防止でき、動作が安定するという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明のＬＥＤ照明装置を付加した同軸落射照明装置の構成を示す断面図である。ＬＥＤ照明装置は筐体１０の内部に配置されたＬＥＤ１１、筐体１０内のＬＥＤ１１の前部に配置された球状部材１３およびＬＥＤ１１と球状部材１３との間に配置された光拡散手段である光拡散板１４を備える。
【０００８】
筐体１０は例えば直方体のアルミニウムブロックに溝を形成することにより製作される。金属ブロックを使用することにより、放熱効果が向上する。筐体１０の表面は放熱効果を上げるために黒くアルマイト処理されていてもよい。
【０００９】
ＬＥＤ１１としては、例えば赤、青、緑の単色ＬＥＤを別個に配置するか、あるいは１つの部品中に３色のＬＥＤが実装されているものを使用してもよい。赤、青、緑のＬＥＤを組み合わせることによって目的とする任意の可視光の色を出すことができる。また、装置が必要とする色のＬＥＤがあれば、例えば白など所定の色のＬＥＤを採用すればよい。
【００１０】
ＬＥＤ１１の形状はリード線付きの砲弾型のＬＥＤを使用してもよいし、チップ状の表面実装型のＬＥＤを使用してもよい。ＬＥＤ１１の個数は、図１においては１つの部品中に３色のＬＥＤが実装されているものを１個使用する例を示しているが、必要とする照度に応じて任意個数を使用可能である。
【００１１】
ＬＥＤ１１のリード線は底部に配置されたプリント基板１２にはんだ付けされている。プリント基板１２は筐体１０に固着されている。プリント基板１２のＬＥＤ回路は後述する駆動回路に接続されている。
【００１２】
球状部材１３の材質は例えばアクリル等の透明樹脂やガラスであってもよい。球状部材１３は安価に入手可能である。球状部材１３の直径の最適値はビームスプリッタの大きさによるので、実験により決定する。
【００１３】
球状部材１３とＬＥＤ１１との間には光拡散手段である光拡散板１４が配置されている。光拡散板１４は例えば乳白色などの光を拡散する素材でできた樹脂板である。光拡散板１４は、ＬＥＤ照明装置の光軸であるＬＥＤ１１と球状部材１３の中心を結ぶ線に対して直角に配置されている。
【００１４】
球状部材１３と光拡散板１４との距離および光拡散板１４とＬＥＤ１１との距離は、照度むらが許容範囲内で対象物２０における照度が最も明るくなるように実験により決定する。
【００１５】
同軸落射照明装置はビームスプリッタ１７を備える。このビームスプリッタ１７は、製品検査等の目的で画像を撮影するＣＣＤカメラ１６の光軸上に配置されていると共に、ＬＥＤ照明装置の光軸がビームスプリッタ１７の中心を通るように配置されている。なお、ビームスプリッタ１７の先には対象物を拡大して撮影するための同軸落射照明用レンズ１８が装着されているが、これは本発明に必須のものではない。
【００１６】
ビームスプリッタ１７は例えば断面が直角二等辺三角形であるプリズムの傾斜面に金属被膜等を蒸着してハーフミラーを形成したものであり、市販されている。ビームスプリッタ１７はＬＥＤ照明装置からの入射光の一部を反射して対象物２０に照射し、また対象物２０からの反射光の一部をＣＣＤカメラへ透過させる。
【００１７】
本発明者による実験の結果、球状部材を使用することにより、従来よりも対象物への照度が増すことが確認された。その理由は以下のように説明できる。
【００１８】
ＬＥＤ１１から放射された光は光拡散板１４によって乱反射し、ＬＥＤ照明装置の光軸を中心として様々な方向に光が放射される。この放射光のほとんどは球状部材１３に照射され、球状部材１３を通過してビームスプリッタ１７側に放射される。
【００１９】
この際に、球状部材１３のレンズ効果によって、光拡散板１４からの放射光の放射角度がＬＥＤ照明装置の光軸を中心として狭められ、ＬＥＤ照明装置の光軸と並行な光および並行光に近い光の量が増加する。そして、ビームスプリッタ１７によって反射された並行光および並行光に近い光の一部は照明すべき対象物２０に達する。従って、従来と較べて対象物への照度が増す。
【００２０】
実験の結果、球状部材の直径は光を照射するビームスプリッタ１７の大きさに対して、球の直径の方が少し大きい程度が好適であり、例えばビームスプリッタへの入射口の１辺の長さが８ミリメートルである場合に、球状部材１３の直径は１０ミリメートル程度が好適であった。
【００２１】
また、球状部材１３を使用することにより、凸レンズ部材を２枚使用する場合と比較して境界における反射がなくなるので光の透過量が数十パーセント程度増加することも判明した。
【００２２】
球状部材１３と光拡散板１４との距離および光拡散板１４とＬＥＤ１１との距離は、球状部材１３の直径や材質、ＬＥＤの部品に形成されているレンズの特性（ＬＥＤの光放射角度範囲）等によって変化するので、照度むらが許容範囲内で対象物２０における照度が最も明るくなるように実験により決定する。
【００２３】
図２は、本発明のＬＥＤ照明装置の駆動回路を示すブロック図である。実施例のＬＥＤ照明装置においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色ごとに１個の発光素子を使用しているが、ＬＥＤの使用個数は任意である。ＬＥＤを複数個使用する場合には、同色のＬＥＤを複数個直列接続した直列回路を構成するか、あるいはこの直列回路を更に複数回路並列に接続した回路を使用する。
【００２４】
各色と対応する３個の可変定電流電源回路２２〜２４は、制御回路２５からの制御に基づき、所望の電流を各色のＬＥＤ回路にそれぞれ流す。制御回路２５は外部制御端子２６からの制御信号あるいはボリューム等を用いた手動による制御に基づき、可変定電流電源回路２２〜２４を所望の電流値に制御する。ＬＥＤ回路の電流値を変えることにより、それぞれの色のＬＥＤの輝度を調節することが可能であり、所望の色の光を得ることができる。
【００２５】
以上実施例を説明したが、本発明の装置には更に以下のような変形例も考えられる。筐体１０の内部の側面は光が反射するように鏡面仕上げとしてもよい。また、球状部材１３において、ＬＥＤ１１からの光の入射あるいは被照明物への光の放射に寄与しない球状側面、即ち、ＬＥＤと球状部材の中心とを結ぶ線と平行に近い面にメッキを施すかあるいは光を反射する塗料を塗布することによって光を反射させるようにしてもよい。
【００２６】
光拡散手段として光拡散板１４の代わりに、球状部材１３の表面をサンドブラスト加工するなどして細かい凹凸を付けてもよい。ＬＥＤからの発熱を効率よく筐体に逃がすために、溝内のＬＥＤの周りの空間全体、あるいはＬＥＤより下部のみに透明な液体あるいは流し込んだ後に固体化する油、樹脂等を充填してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のＬＥＤ照明装置を付加した同軸落射照明装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のＬＥＤ照明装置の駆動回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    照明装置
１１    ＬＥＤ
１２    プリント基板
１３    球状部材
１４    光拡散板
１６    ＣＣＤカメラ
１７    ビームスプリッタ
１８    同軸落射照明用レンズ
２０    対象物
【図１】
2006308702.tif 000003
【図２】
2006308702.tif 000004