(57)【要約】本発明は、ライン状面３を照明するために、ラインに沿って配置された光源１と、少なくとも一つのライン形の光学素子２とを有する照明装置に関する。光学素子２によって生じる口径食を補償するため、絞り６が設けられ、この絞りが、ライン方向に変更可能な開口数を生じさせる。この変更可能な開口数は、対物光学系を用いてラインを結像させる時に現れる口径食、すなわち縁部における明るさの低下が、Ｅ（ｗ）＝Ｅ・ｃｏｓ４（ｗ）に応じて、もしくは他の依存性に応じて補償されるように設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状面（３）を照明するため、ライン形の光源又はライン状に配置された光源（１，９）と、少なくとも一つのライン形の光学素子（２，１０）とを有する装置において、
光源（１，９）の光線を導く素子（２，１０）の領域に、少なくとも一つの絞り（６）を備え、前記絞りは、ラインの方向に変更可能な開口数を形成するように設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記変更可能な開口数は、対物光学系を用いてラインを結像させる時に現れる口径食、すなわち縁部における明るさの低下が、Ｅ（ｗ）＝Ｅ・ｃｏｓ４（ｗ）に応じて、もしくは他の依存性に応じて補償されるように設けられていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記絞り（６，１４）は、不透明な材料から形成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
前記絞り（６，１４）は、分光透過型の材料から形成されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、
前記絞り（６，１４）は、分光透過型／非透過型の構造が形成された材料から形成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置において、
前記絞り（６，１４）は、位相に作用する構造が形成された材料から形成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分おいて書き部に記載のライン照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなライン照明は、機械的な読み取り装置、すなわち、スキャナー、あるいは工業的に製品を生産する際の検査ステーション等における光学的検査装置、あるいは紙幣やバーコード等を読むための識別装置に用いられている。
【０００３】
これらの照明装置は全て一列に設けられた光源を備えている。この光源は、光ファイバによる発光体、蛍光管、又は一列の複数電気光学的素子ないしＬＥＤによって構成されている。放出された光を照明すべきライン状の面（ライン状面ないしライン面）まで導くために、通常は、球面ないし非球面のロッドレンズが用いられたり、あるいは自己集束型レンズアレイが用いられたりもする。また、照明対象のライン状面に光を導くために放物形ないし楕円形に形成された反射器が用いられるといった照明装置も知られている。
【０００４】
ガラスやプラスチック製のロッドレンズを利用したり反射器を使用するために、収差、それも特に開口収差と非点収差が生じ、これが、照明されるライン状面における強度分布に影響を与えている。とりわけ、照明されるライン状面における強度は、縁の部分で低下する。この明るさの低下は、ライン（行／列）の端では特に顕著になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ライン端部における明るさの低下を補正し、照明されるライン（行／列）全体で一様な強度分布を保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明により、請求項１の特徴を備えたライン照明のための装置を提供することによって解決される。特に、この装置は、少なくとも一つの絞りとして作用する部材を備えている。この部材は、ライン方向における開口数を変えることができる。この可変な開口数は、結像光学系によって発生する口径食とそれに必然的に伴う明るさの低下を、Ｅ（ｗ）＝Ｅ・ｃｏｓ４（ｗ）に応じて補正するように設けられている。もちろん当業者であれば、絞りの幾何学形状は所望の方法で変えることができる。このような変形例は、ライン状面の縦に沿った中心平面に関して対称とされていてもよいし、非対称とされていてもよい。適した機構を用いれば、使用される絞りを両側から対称的又は非対称的に光路内に挿入することができる。もちろん一つだけの絞りを片側から挿入してもよい。絞りとしては、例えば、不透明な材料、又は透明な材料、又は格子状の材料が可能である。加えて、透過型の位相子ないし構造型のフィルタ等を用いることもできる。所望の色の混合を実現するために、透過スペクトルの異なる２つの絞りを用いることもできる。このような絞りが特に有用となるのは、オプトエレクトロニクス的もしくはファイバ光学式のライン照明を用いる場合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施形態及び添付の図面に基づき詳述する。
【０００８】
図１に示された照明装置は、列状に配置された複数のＬＥＤ１を備えている。これらＬＥＤの光は、適した形状（球面形、放物形、楕円形）に形成された反射器２によって、照明対象のライン状面３へと導かれる。対物光学系によってカメラセンサにライン状に結像する際に、ライン中央部に比べてライン端部が弱い強度で結像される（口径食）。これは、取り入れられるイメージ角（視野）が大きくなるほど一層顕著になる。この明るさの違いをより良好にならすために、上記照明装置は絞り６を備えている。この絞りは、湾曲したエッジ７によって、長手方向に変化する開口数を生み出している。照明されるライン状面３は、通常、長さが３００ｍｍ、厚さが数ｍｍ（例えば２〜６ｍｍ）である。もちろん、このライン状面３の大きさが用途に依存することは言うまでもない。オプトエレクトロニクス型の光源を用いる場合には、その近くに冷却部材が設けられていなければならない。上述した解決手段とは異なり、オプトエレクトロニクス型光源を用いる場合には、ライン状面における強度損失を補うように個々のＬＥＤの光強度を列の終端部分で高めてやればよい。残念ながらこの方法は、強度を高めたＬＥＤの寿命を縮めてしまう。そのため、各ＬＥＤ間の距離を照明の列の中で変えて、これにより照明列の終端部分におけるＬＥＤが中心部に比べてより密に並ぶようにすることも既に提案されている。これは残念ながら結果的にはライン状面の中心部分での光の分布がもはや一様でなくなってしまう。同じような考え方は、ファイバ光学式のライン照明を用いる場合にも該当する。
【０００９】
図２に示された照明装置の場合、光源として、ケーシング８内に設けられた平坦なファイバ光学系９が用いられる。このファイバ光学系９から放射された光は、ロッドレンズ１０に入射される。このロッドレンズは、球面状ないし非球面状の断面を有している。先に述べた結像時の明るさの違いをより均等にならすために、図示された照明装置は、光路内に挿入できる絞り６を備えている。もちろんこの絞りは、ロッドレンズ１０とファイバ光学系９との間に設けてもよいし、あるいは、スリット幅が長手方向に変えられるように互いに対向する可動な２つの絞り６を用いてもよい。対になったこのような絞りを用いれば、異なる形状の絞りを挿入可能にすることで、変更可能とされたスリット幅がどのように延びるかを容易に変更することができる。同様にして、このロッドレンズによる考え方は、電気光学的な放射素子（ＬＥＤ、半導体レーザ等）に対しても利用することができる。
【００１０】
図３ａに示された本発明に係る照明装置の概略的な構成は、ケーシング１１を備えている。このケーシング１１内には、所望の光源１２と、この光源に関してあらゆる場合に必要な電気回路が組み込まれている。光源１２もしくは発光ラインから放出された光の光路は、レンズ素子１３の前側で本発明に係る絞り構造１４によって遮断される。この概略的に示された実施形態は、簡単に製造できかつ機械的に実現することができる。
【００１１】
図３ｂは、図３ａに係る構造の発展態様を示している。この場合、絞り構造１４は、レンズ素子１３及びさらに他の光学素子１５の間に配置されている。この付加的な光学素子１５は、コリメートレンズ、フィルタ、又は偏光素子とすることができる。この構造においても、絞り構造１４は、対称もしくは非対称、つまり、対の絞りかもしくは単体の絞りとして構成することができる。
【００１２】
図３ｃに示された装置の場合、本発明に係る絞り構造１４は、レンズ素子１３のライン状面の側に位置し、さらにまた対称に互いに向き合って動くことができる。
【００１３】
図３ｄに示された実施形態は、光源１２を収容するためのケーシング１１、及び前記光源１２とレンズ素子１３との間の光学素子１５を備えている。この実施形態においては、絞り素子１４が一つだけしか設けられていない。本実施形態の場合、コリメータを用いれば、光学レンズ１３を省くことができる。
【００１４】
図４は、本発明に係る絞りのエッジの曲線を示す。この曲線では、ｃｏｓ４で推移する結果が反映されている。もちろん、互いに対向して進退自在とされた２つの絞りを用いる場合には、この絞りのエッジは、別の推移の仕方をすることになろう。
【００１５】
絞り１４の他の構造は、普通の当業者による取り扱いの範囲にある。当業者であれば、所望の開口数の絞り１４のエッジ曲線を適切に形成するであろう。
【００１６】
本発明の照明装置の長所は、当業者には直ぐに理解されるもので、特に技術的な解決手段の容易さにあるといえる。本発明の構成によれば、かくして用いられるＬＥＤの動作条件（及び使用寿命）均等にすることができる。これは、ＬＥＤを異なるパワー（明るさ）で動作させなくてもよいからである。互いのＬＥＤの離間の仕方が異なるために生じるライン状面の明るさ分布の非一様さは、本発明に係る構成を用いることによって回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ライン状面を照明するための本発明に係る装置であって反射器を有する装置を示す図である。
【図２】ライン状面を照明するための本発明に係る装置であってロッドレンズを有する装置を示す図である。
【図３ａ】本発明に係る一つの照明装置の概略図である。
【図３ｂ】本発明に係る一つの照明装置の概略図である。
【図３ｃ】本発明に係る一つの照明装置の概略図である。
【図３ｄ】本発明に係る一つの照明装置の概略図である。
【図４】照明装置に用いるために本発明により形成された絞りを示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１・・・ＬＥＤ（ライン状に配置された光源）
２・・・反射器（光学素子）
３・・・ライン状面（ライン状領域）
６・・・絞り
９・・・平坦な光ファイバ（ライン形光源）
１０・・・ロッドレンズ（光学素子）
１４・・・絞り
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【国際調査報告】
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