(57)【要約】【課題】所定の照明位置の光量を効果的に向上することのできる照明装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光を第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲに向かって集光することができ、前記距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射された光を各集光レンズ２０によって効率良く集光することができるので、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上で極めて有利である。【選択図】図１
2009110787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の照明位置を照明する照明装置において、
前記所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、
各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射される光を前記所定の照明位置にそれぞれ集光させる複数の集光レンズとを備え、
各集光レンズに、ＬＥＤ側を臨むように配置されるとともにＬＥＤ側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面と、所定の照明位置側を臨むように配置されるとともに所定の照明位置側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面とを設け、
各ＬＥＤにおける発光素子の発光面と各集光レンズの中心部との距離が各集光レンズの焦点距離に対して０．５倍以上３倍以下になるように構成した
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
所定の照明位置を照明する照明装置において、
前記所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、
各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射される光を略平行光にして前記所定の照明位置にそれぞれ集光させる複数のコリメータレンズとを備えた
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
円板状に形成されたハウジングを備え、
前記各ＬＥＤがハウジングの軸方向一方に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤがハウジングの周方向に少なくとも１列に並ぶように、各ＬＥＤをハウジングに取付けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】
アーチ状に形成された内側面を有するハウジングを備え、
前記各ＬＥＤが前記アーチ状の内側面の延びる方向に少なくとも１列に並ぶとともに、各ＬＥＤが前記アーチ状の内側面の臨む方向に向かって光を照射するように、各ＬＥＤをハウジングに取付けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項５】
凹状面を有するハウジングを備え、
前記各ＬＥＤがハウジングの凹状面に沿う方向に並ぶとともに、各ＬＥＤがハウジングの凹状面の臨む方向に向かって光を照射するように、各ＬＥＤをハウジングに取付けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項６】
前記各ＬＥＤが取付けられたハウジングと、
各ＬＥＤにそれぞれ対応するようにハウジングに設けられるとともに、それぞれ各ＬＥＤの光の照射方向に延びるように設けられ、それぞれ集光レンズを各ＬＥＤの光の照射方向に移動可能に収容する複数のガイド部と、
各ガイド部内に突出可能に設けられ、ガイド部内に突出することにより集光レンズをガイド部内で固定する固定部材とを備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の照明装置。
【請求項７】
円板状に形成された第１ハウジングと、
円板状に形成され、第１ハウジングにその軸方向に位置を変更可能に取付けられた第２ハウジングとを備え、
前記各ＬＥＤが第１ハウジングの軸方向一方に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤが第１ハウジングの周方向に少なくとも１列に並ぶように、各ＬＥＤを第１ハウジングに取付け、
第１ハウジングに取付けられた各ＬＥＤにそれぞれ対応するように各集光レンズを第２ハウジングに取付けた
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
前記ハウジングを冷却する冷却手段を備えた
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項９】
所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、ＬＥＤ側を臨むように配置されてＬＥＤ側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面を有するとともに、所定の照明位置側を臨むように配置されて所定の照明位置側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面を有する複数の集光レンズと、各ＬＥＤが取付けられたハウジングと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するようにハウジングに設けられるとともに、それぞれ各ＬＥＤの光の照射方向に延びるように設けられ、それぞれ集光レンズを各ＬＥＤの光の照射方向に移動可能に収容する複数のガイド部と、各ガイド部内に突出可能に設けられ、ガイド部内に突出することにより集光レンズをガイド部内で固定する固定部材とを備えた照明装置の製造方法であって、
各固定部材が各ガイド部内に突出していない状態で、各ガイド部内に各集光レンズを収容するとともに各集光レンズを各ＬＥＤにおける透光性の保護部材に当接させた後、各固定部材を各ガイド部内に突出させて各集光レンズを各ガイド部内で固定する
ことを特徴とする照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば製品の外観検査に用いる照明装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の照明装置としては、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）と、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射された光を所定の照明位置の近傍まで導く複数の光ファイバーとを備え、各光ファイバーの先端を照明位置に向けて配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば製品の外観検査に用いられる照明装置では、連続的に製造される製品を所定の照明位置で照明しながら、前記所定の照明位置を通過する製品をカメラで連続的に撮像し、カメラの画像データに基づいて製品の良否を判定している。また、近年では、外観検査の精度向上や速度向上が求められているので、前記所定の照明位置の光量を向上することが求められている。
【０００４】
しかしながら、前記照明装置では、光ファイバー内において光が複数回に亘って反射を繰り返した後、光ファイバーの先端から所定の照明位置に向かって光が照射されるので、光ファイバーの先端から出る光が拡散光となり、所定の照明位置の光量を効果的に向上することができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の照明位置の光量を効果的に向上することのできる照明装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、所定の照明位置を照明する照明装置において、前記所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射される光を前記所定の照明位置にそれぞれ集光させる複数の集光レンズとを備え、各集光レンズに、ＬＥＤ側を臨むように配置されるとともにＬＥＤ側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面と、所定の照明位置側を臨むように配置されるとともに所定の照明位置側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面とを設け、各ＬＥＤにおける発光素子の発光面と各集光レンズの中心部との距離が各集光レンズの焦点距離に対して０．５倍以上３倍以下になるように構成している。
【０００７】
これにより、所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射される光を所定の照明位置にそれぞれ集光させる複数の集光レンズとを備え、各集光レンズにＬＥＤ素子側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面と所定の照明位置側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面とを設けていることから、各ＬＥＤの発光素子の発光面から放射状に発光する光が第１凸レンズ面及び第２凸レンズ面によって所定の照明位置側に向かって集光する。また、各ＬＥＤにおける発光素子の発光面と各集光レンズの中心部との距離が各集光レンズの焦点距離に対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤから照射された光を各集光レンズによって効率良く集光できることを、出願人は経験から得ることができた。
【０００８】
また、本発明は、所定の照明位置を照明する照明装置において、前記所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射される光を略平行光にして前記所定の照明位置にそれぞれ集光させる複数のコリメータレンズとを備えている。
【０００９】
これにより、所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、各ＬＥＤから照射される光を略平行光にして所定の照明位置にそれぞれ集光させるコリメータレンズとを備えていることから、各ＬＥＤの発光素子の発光面から放射状に発光する光が各コリメータレンズによってそれぞれ所定の照明位置側に向かって集光する。
【００１０】
また、本発明は、所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、ＬＥＤ側を臨むように配置されてＬＥＤ側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面を有するとともに、所定の照明位置側を臨むように配置されて所定の照明位置側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面を有する複数の集光レンズと、各ＬＥＤが取付けられたハウジングと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するようにハウジングに設けられるとともに、それぞれ各ＬＥＤの光の照射方向に延びるように設けられ、それぞれ集光レンズを各ＬＥＤの光の照射方向に移動可能に収容する複数のガイド部と、各ガイド部内に突出可能に設けられ、ガイド部内に突出することにより集光レンズをガイド部内で固定する固定部材とを備えた照明装置の製造方法であって、各固定部材が各ガイド部内に突出していない状態で、各ガイド部内に各集光レンズを収容するとともに各集光レンズを各ＬＥＤにおける透光性の保護部材に当接させた後、各固定部材を各ガイド部内に突出させて各集光レンズを各ガイド部内で固定するようにしている。
【００１１】
これにより、この製造方法によって製造される照明装置は、所定の照明位置側に向かって光を照射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤにそれぞれ対応するように設けられ、ＬＥＤ側を臨むように配置されてＬＥＤ側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面を有するとともに、所定の照明位置側を臨むように配置されて所定の照明位置側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面を有する複数の集光レンズとを備えていることから、各ＬＥＤの発光素子の発光面から放射状に発光する光が第１凸レンズ面及び第２凸レンズ面によって所定の照明位置側に向かって集光する。また、各集光レンズが各ＬＥＤにおける透光性の保護部材に当接している状態で固定されることから、各ＬＥＤにおける発光素子の発光面と各集光レンズの中心部との距離が各ＬＥＤの保護部材の形状に応じて定まり、各ＬＥＤを保護部材の形状を考慮して選定することにより、各ＬＥＤにおける発光素子の発光面と各集光レンズの中心部との距離を各集光レンズの焦点距離に対して０．５倍以上３倍以下にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各ＬＥＤの発光素子の発光面から放射状に発光する光を所定の照明位置側に向かってそれぞれ集光することができるので、所定の照明位置の光量を効果的に向上する上で極めて有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図９は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は照明装置の側面断面図、図２は照明装置を下方から見た場合の各ＬＥＤ及び各集光レンズの配置を示す図、図３は照明装置の要部側面断面図、図４は集光レンズの焦点距離を示す図、図５は各集光レンズが取付けられる前の照明装置の側面断面図、図６は各集光レンズが取付けられた照明装置の側面断面図、図７は集光レンズによる光の集光状態を示す図、図８は照明装置の動作説明図、図９はＬＥＤの指向特性の一例を示す図である。尚、本実施形態の文章中における方向の説明は図１に示した上下方向に準ずる。
【００１４】
この照明装置は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１０と、各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられた複数の集光レンズ２０と、各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０を支持するハウジング３０とを備えている。
【００１５】
各ＬＥＤ１０は、発光面１１ａを有する発光素子１１と、発光素子１１を覆うように設けられた透光性の保護部材１２とを有する。各ＬＥＤ１０は例えばパワーＬＥＤと称される周知の高輝度タイプのＬＥＤである。保護部材１２は半球状に形成され、例えば透明な樹脂材料から成る。各ＬＥＤ１０はそれぞれ基板１３上にハンダ付け等により実装されている。
【００１６】
各集光レンズ２０はアクリルから成り、所定の半径Ｒを有する球状に形成されている。即ち、各集光レンズ２０は周知のボールレンズである。アクリルの屈折率は１．４９であることから、各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬは集光レンズ２０の半径Ｒの１．５２倍である１．５２Ｒとなる。ここで、焦点距離ＦＬとは、集光レンズ２０に平行光を入射した場合の集光レンズ２０の中心部Ｇから光の結像点ＦＰまでの距離である（図４参照）。尚、集光レンズ２０は屈折率が１．４６程度のレンズ用材料から構成することも可能であり、屈折率が２以上のレンズ用材料から構成することも可能である。
【００１７】
ハウジング３０は、各ＬＥＤ１０が取付けられた第１ハウジング３１と、各集光レンズ２０が取付けられた第２ハウジング３２とを有する。
【００１８】
第１ハウジング３１はアルミニウムから成り、中央部に孔３１ａが設けられた円板状に形成されている。第１ハウジング３１の下面には互いに周方向に間隔をおいて複数のアルミニウム製の台座３１ｂが設けられ、各台座３１ｂの下面は第１ハウジング３１の中心軸を臨むように傾斜しており、台座３１ｂの下面にはそれぞれ基板１３が取付けられている。各基板１３にはそれぞれＬＥＤ１０が実装され、各基板１３がボルト等の取付部材３１ｃによって各台座３１ｂの下面に押付けられることにより、各基板１３が各台座３１ｂの下面に取付けられている。これにより、各ＬＥＤ１０がハウジング３０の周方向に１列に並ぶように配置される。また、各基板１３が各台座３１ｂに取付けられると、各ＬＥＤ１０は光軸ＬＡが斜め下方向且つ第１ハウジング３１の中心軸方向に向かうように配置される。また、各ＬＥＤ１０の光軸が交わる位置の近傍にこの照明装置が光を照射する所定の照明位置ＡＲが形成される（図１参照）。第１ハウジング３１の下面の外周面側には下方に向かって延びる延設部３１ｄが設けられ、延設部３１ｄの内周面にはネジ部３１ｅが設けられている。
【００１９】
第２ハウジング３２はアルミニウムから成り、中央部に孔３２ａが設けられた円板状に形成されている。第２ハウジング３２は中央側が上方に向かって斜めに傾斜しており、その傾斜している部分に互いに周方向に間隔をおいて複数のガイド部としての貫通孔３２ｂが設けられている。各貫通孔３２ｂの内径は集光レンズ２０の直径よりもわずかに大きく形成され、各貫通孔３２ｂ内にそれぞれ集光レンズ２０が収容されるようになっている。第２ハウジング３２の内周面には複数のネジ孔３２ｃが開口しており、各ネジ孔３２ｃはそれぞれ各貫通孔３２ｂ内にも開口しており、各ネジ孔３２ｃ内にはそれぞれ固定部材としてのネジ３３が設けられている。即ち、各ネジ３３は各貫通孔３２ｂ内に突出可能に設けられている。第２ハウジング３２の上面の外周面側には上方に向かって延びる延設部３２ｄが設けられ、延設部３２ｄの外周面にはネジ部３２ｅが設けられている。第２ハウジング３２のネジ部３２ｅが第１ハウジング３１のネジ部３１ｅに螺合することにより、第２ハウジング３２が第１ハウジング３１にその軸方向に位置を変更可能に取付けられている。
【００２０】
ここで、第２ハウジング３２に各集光レンズ２０を取付ける方法について説明する。先ず、各ＬＥＤ１０が取付けられた第１ハウジング３１を下面が上方を向くように配置するとともに、第１ハウジング３１に第２ハウジング３２を取付ける。ここで、第２ハウジング３２の各貫通孔３２ｂは第１ハウジング３１の各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられ、各貫通孔３２ｂは各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように形成されている。続いて、図５に示すように、各貫通孔３２ｂ内に各ネジ３３が突出していない状態で、各貫通孔３２ｂ内にそれぞれ集光レンズ２０を収容する。これにより、各集光レンズ２０が自重によって各貫通孔３２ｂ内を各ＬＥＤ１０に向かって移動するとともに、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２に当接する。この状態で各ネジ３３を各貫通孔３２ｂ内に突出させ、各集光レンズ２０を各貫通孔３２ｂ内で固定する。これにより、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように配置され、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２と確実に接触するように固定される。各集光レンズ２０と各ＬＥＤ１０とが接触した状態で、各集光レンズ２０の中心部Ｇと各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａとの距離Ｌは例えば集光レンズ２０の半径Ｒの１．５倍である１．５Ｒとなる（図３参照）。また、集光レンズ２０の一部により、ＬＥＤ１０側を臨むように配置されるとともにＬＥＤ１０側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面２０ａが構成され、集光レンズ２０の他の一部により、所定の照明位置ＡＲ側を臨むように配置されるとともに所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２０ｂが構成されている。
【００２１】
第１ハウジング３１の上面の内周面側には上方に向かって延びる延設部３１ｆが設けられ、延設部３１ｆの上端には円板状のプレート３４が固定されている。プレート３４の中央部には第１ハウジング３１と同様に孔３４ａが設けられている。プレート３４の外周面には円板状に形成された第３ハウジング３５が取付けられ、第３ハウジング３５にも第１ハウジング３１と同様に孔３５ａが設けられている。また、第３ハウジング３５の下面とプレート３４の上面との間には所定の隙間が設けられている。プレート３４の下面には複数の冷却手段としての送風機３６が取付けられ、プレート３４における各送風機３６に対応する位置には貫通孔３４ｂが設けられている。即ち、各送風機３６は第１ハウジング３１の上方に配置され、各送風機３６は第１ハウジング３１に向かって送風可能である。
【００２２】
以上のように構成された照明装置において、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａが発光すると、その光は各集光レンズ２０を介して所定の照明位置ＡＲ側に照射される。
【００２３】
ここで、各ＬＥＤ１０は所定の照明位置ＡＲ側に向かって光を照射するように設けられている。また、各集光レンズ２０は各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられ、各集光レンズ２０にはＬＥＤ１０側に球状凸面を成す第１凸レンズ面２０ａと所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２０ｂとが設けられ、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬとほぼ等しくなるように構成されている。このため、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光が第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲ側に向かって集光する。ここで、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬとほぼ等しいことから、各ＬＥＤ１０から各集光レンズ２０に照射された光は略平行光となって所定の照明位置ＡＲに集光する。尚、前記距離Ｌが大きくなると、図７（ａ）に示すように、ＬＥＤ１０から集光レンズ２０に照射される光の量が少なくなるとともに、集光レンズ２０を通過した光が収束する。また、例えばＬＥＤ１０の保護部材１２が小さくなることにより前記距離Ｌが小さくなると、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１０から集光レンズ２０に照射される光の量が多くなるとともに、集光レンズ２０を通過した光が平行光よりも少し拡がる光となって集光する。ここで、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲに効率良く集光できることを、出願人は経験より得ることができた。尚、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上２倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲにより効率良く集光することができる。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光を第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲに向かって集光することができ、前記距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射された光を各集光レンズ２０によって効率良く集光することができるので、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上で極めて有利である。
【００２５】
また、各集光レンズ２０が安価なボールレンズから成り、さらに、ボールレンズはレンズの光軸が決められておらず、組立作業を容易に行うことができるので、製造コストの低減を図る上で極めて有利である。
【００２６】
また、各ネジ３３が各貫通孔３２ｂ内に突出していない状態で、各貫通孔３２ｂ内に各集光レンズ２０を収容するとともに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の保護部材１２に当接させた後、各ネジ３３を貫通孔３２ｂ内に突出させて各集光レンズ２０を各貫通孔３２ｂ内で固定するようにした。これにより、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２と確実に接触するように固定される。ここで、各ＬＥＤ１０の保護部材１２は一定の形状を有しているので、各集光レンズ２０と各発光素子１１の発光面１１ａとの距離が確実に一定となり、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上でより有利である。尚、本実施形態では、各集光レンズ２０の自重によって各集光レンズ２０と各ＬＥＤ１０とを当接させるものを示したが、各集光レンズ２０の自重を利用せずに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０側に付勢して当接させる場合であっても、本実施形態と同様の結果を得ることが可能である。
【００２７】
また、各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように第２ハウジング３２に設けられるとともに、それぞれ各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように設けられることにより、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に移動可能に収容する複数の貫通孔３２ｂと、各貫通孔３２ｂ内に突出可能に設けられ、貫通孔３２ｂ内に突出することにより集光レンズ２０を貫通孔３２ｂ内で固定するネジ３３とを備えているので、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離を容易に調整することができる。例えば、各ネジ３３が各貫通孔３２ｂ内に突出していない状態で、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間にそれぞれ所定の厚さ寸法を有するスペーサを介在させるとともに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０側に付勢しながら、各ネジ３３を各貫通孔３２ｂ内に突出させた後、スペーサを除去することにより、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との距離をスペーサの厚さ寸法に応じた距離にすることができる。尚、各貫通孔３２ｂが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡと例えば２０°程度ずれた方向に延びている場合でも、各貫通孔３２ｂが各ＬＥＤ１０の光の照射方向に延びるように設けられ、各貫通孔３２ｂが各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に移動可能に収容しているなら、各貫通孔３２ｂが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように形成されている場合と同様の作用効果を達成することができる。
【００２８】
また、ハウジング３０は円板状に形成されている。さらに、各ＬＥＤ１０がハウジング３０の軸方向一方に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤ１０がハウジング３０の周方向に１列に並ぶように、各ＬＥＤ１０がハウジング３０に取付けられている。このため、ハウジング３０の中心軸上に所定の照明位置ＡＲがある場合、各集光レンズ２０の直径を互いに等しくするとともに、各集光レンズ２０と各発光素子１１の発光面１１ａとの距離を一定にすることにより、各集光レンズ２０による光の集光状態が互いに等しくなるとともに、各集光レンズ２０と所定の照明位置ＡＲとの距離が互いに等しくなる。即ち、各ＬＥＤ１０から照射された光を同じように所定の照明位置ＡＲに集光させることができ、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上でより有利である。また、所定の照明位置ＡＲに検査対象物が配置される場合、検査対象物を全周に亘って照明することができるので、外観検査の精度向上や速度向上を図る上で極めて有利である。また、ハウジング３０の中央部に孔３１ａ，３２ａ，３４ａ，３５ａから成る観察用の孔が設けられているので、観察用の孔を介して所定の照明位置ＡＲをカメラ等によって観察することが可能であり、外観検査を効率的に行う上で極めて有利である。
【００２９】
また、第１ハウジング３１及び第２ハウジング３２は円板状に形成され、第２ハウジング３２は第１ハウジング３１の軸方向に位置を変更可能に第１ハウジング３１に取付けられている。また、各ＬＥＤ１０が第１ハウジング３１の軸方向一方に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤ１０が第１ハウジング３１の周方向に１列に並ぶように、各ＬＥＤ１０が第１ハウジング３１に取付けられ、第１ハウジング３１に取付けられた各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように各集光レンズ２０が第２ハウジング３２に取付けられている。このため、図８に示すように、第２ハウジング３２の位置を第１ハウジング３１に対して軸方向に変更すると、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが変化し、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡに対して第１ハウジング３１の軸方向にずれるとともに、各集光レンズ２０からの光が集光する集光位置が第１ハウジング３１の軸方向に移動する。即ち、所定の照明位置ＡＲの位置に応じて集光位置を調整することができ、外観検査時に集光位置の微調整を容易に行うことができる。
【００３０】
ここで、第２ハウジング３２の位置を第１ハウジング３１に対して軸方向に変更すると、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡに対して第１ハウジング３１の軸方向に移動するが、例えば各ＬＥＤ１０が図９に示すような指向特性を有している場合は、各集光レンズ２０が光軸ＬＡから２０°程度ずれた位置に配置されても、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する前記効果を達成することが可能である。
【００３１】
また、各ＬＥＤ１０はそれぞれ基板１３に実装され、第１ハウジング３１は各基板１３がそれぞれ取付けられる台座３１ｂを有し、取付部材３１ｃは各基板１３を各台座３１ｂに押付けて取付けるようになっており、第１ハウジング３１は台座３１ｂも含めてアルミニウムから形成されている。ここで、アルミニウムは熱伝導率が１７０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上の材料であることから、各ＬＥＤ１０の熱が基板１３及び各台座３１ｂを介して効率良く第１ハウジング３１の全体に広がるとともに、第１ハウジング３１の表面から放熱されるので、各ＬＥＤ１０の温度上昇を防止する上で極めて有利である。尚、第１ハウジング３１及び各台座３１ｂが１５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上の熱伝導率を有する金属材料から形成されていれば、前述と同様の作用効果を達成することが可能である。
【００３２】
また、第１ハウジング３１に向かって送風することにより第１ハウジング３１を冷却する送風機３６を設けたので、各ＬＥＤ１０の温度上昇を防止する上でより有利である。
【００３３】
尚、本実施形態では、基板１３の材質を特に限定していないが、基板１３を周知のアルミ基板から構成することにより、各ＬＥＤ１０の温度上昇をより効果的に防止することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態では、各ＬＥＤ１０をハウジング３０の周方向に１列に並ぶように設けたものを示した。これに対し、図１０及び図１１に示すように、各ＬＥＤ１０をハウジング３０の周方向に２列に並ぶように設けることも可能である。この場合、全てのＬＥＤ１０から照射される光が各集光レンズ２０によって所定の照明位置ＡＲに集光するように、各ＬＥＤ１０の方向及び各集光レンズ２０の位置を設定することも可能である（図１０参照）。また、一方の列の各ＬＥＤ１０から照射される光が各集光レンズ２０によって第１の照明位置ＡＲ１に集光するとともに、他方の列の各ＬＥＤ１０から照射される光が各集光レンズ２０によって第２の照明位置ＡＲ２に集光するように、各ＬＥＤ１０の方向及び各集光レンズ２０の位置を設定することも可能である（図１１参照）。また、各ＬＥＤ１０をハウジング３０の周方向に３列以上に並ぶように設けることも可能である。
【００３５】
尚、本実施形態では、第２ハウジング３２に複数のガイド部としての貫通孔３２ｂを設け、各貫通孔３２ｂが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように設けられ、各貫通孔３２ｂに各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に移動可能に収容されたものを示した。これに対し、第２ハウジング３２に各貫通孔３２ｂの代わりに複数のガイド部としての溝を設け、各溝を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に延びるように設けるとともに、各溝に各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に移動可能に収容することも可能であり、各貫通孔３２ｂを設ける場合と同様の作用効果を達成することが可能である。
【００３６】
また、本実施形態では、第１ハウジング３１と第２ハウジング３２とが螺合しており、その螺合部によって第２ハウジング３２が第１ハウジング３１にその軸方向に位置を変更可能に取付けられたものを示した。これに対し、第２ハウジング３２をエアーシリンダや機械式シリンダを介して第１ハウジング３１に取付け、エアーシリンダや機械式シリンダによって第２ハウジング３２の軸方向位置を変更することも可能である。また、他の機構を用いて第２ハウジング３２の軸方向位置を変更することも可能である。
【００３７】
尚、本実施形態において、図１２に示すように、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間にそれぞれ反射部材１４を設けることも可能である。この場合、各反射部材１４は白色樹脂製のフィルム材や光沢のある金属フィルム等の周知の反射フィルムから成り、円筒形状に形成されている。また、各反射部材１４は各ＬＥＤ１０から照射される光のうち集光レンズ２０の第１凸レンズ面２０ａよりも外側に向かって照射される光を第１凸レンズ面２０ａ側に反射するようになっている。これにより、各ＬＥＤ１０から照射される光をより効率的に所定の照明位置ＡＲに集光することができ、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上でより有利である。また、各反射部材１４を集光レンズ２０側に向かって徐々に内径が大きくなる円筒形状に形成することも可能である。
【００３８】
また、本実施形態では、各貫通孔３２ｂにそれぞれ１つのネジ３３を設けたものを示した。これに対し、図１３に示すように、各貫通孔３２ｂにそれぞれ２つのネジ３３を設け、２つのネジ３３を互いに各ＬＥＤ１０の光の照射方向に間隔をおいて配置することも可能である。これにより、集光レンズ２０の各ＬＥＤ１０に対する位置をより正確に調整することが可能となる。
【００３９】
尚、本実施形態では、各集光レンズ２０が通常の滑らかな凸レンズ面２０ａ，２０ｂを有するものを示した。これに対し、各集光レンズ２０の各凸レンズ面２０ａ，２０ｂの何れか一方または両方を粗面状に加工することも可能である。粗面状に加工する方法としては、フロスト加工等のように化学エッチングによるものが考えられる。これにより、各凸レンズ面２０ａ，２０ｂが滑らかな場合と比較し、各集光レンズ２０を通過した光の強度が局部的に強くなることが防止される。また、各凸レンズ面２０ａ，２０ｂを粗面状に加工する代わりに、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間に周知の拡散レンズを配置することも可能であり、各集光レンズ２０と所定の照明位置ＡＲとの間に周知の拡散レンズを配置することも可能であり、各凸レンズ面２０ａ，２０ｂを粗面状に加工する場合と同様の作用効果を達成することが可能である。
【００４０】
また、本実施形態では、各ＬＥＤ１０の下方且つ第１ハウジング３１の中心軸の近傍に各ＬＥＤ１０の光が集光するようにしたものを示した。これに対し、図１４（ａ）に示すように、各ＬＥＤ１０の下方に各ＬＥＤ１０の光をリング状に集光させることも可能であり、図１４（ｂ）に示すように、各ＬＥＤ１０と同等の高さ位置且つ第１ハウジング３１の中心軸の近傍に各ＬＥＤ１０の光を集光させることも可能である。
【００４１】
尚、本実施形態では、ボールレンズから成る集光レンズ２０を用いたものを示した。これに対し、図１５に示すように、各集光レンズ２０の代わりそれぞれ集光レンズ２１を設け、各集光レンズ２１を周知の両凸レンズから構成することも可能である。この場合、各集光レンズ２１は、ＬＥＤ１０側を臨むように配置されるとともにＬＥＤ１０側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面２１ａと、所定の照明位置ＡＲ側を臨むように配置されるとともに所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２１ｂとを有する。また、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２１の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２１の焦点距離に対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を所定の照明位置ＡＲに効率良く集光することができ、ボールレンズから成る各集光レンズ２０を用いる場合と同様の作用効果を達成することが可能である。尚、前記距離Ｌが集光レンズ２１の焦点距離に対して０．５倍以上２倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲにより効率良く集光することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、各集光レンズ２０がボールレンズから成るものを示したが、各集光レンズ２０に二面幅加工を施し、ネジ３３による固定を容易にすることも可能である。さらに、各集光レンズ２０の各凸レンズ面２０ａ，２０ｂ以外の部分を円柱形状に形成し、ネジ３３による固定を容易にすることも可能である。
【００４３】
尚、本実施形態では、各ＬＥＤ１０がパワーＬＥＤから成るものを示した。これに対し、各ＬＥＤ１０をチップ型ＬＥＤや砲弾型ＬＥＤから構成することも可能である。この場合でも、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を所定の照明位置ＡＲに効率良く集光することができ、各ＬＥＤ１０がパワーＬＥＤから成る場合と同様の作用効果を達成することが可能である。尚、この場合でも、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上２倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲにより効率良く集光することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、各ＬＥＤ１０から各集光レンズ２０の第１凸レンズ面２０ａに光が直接照射されるようにしたものを示した。これに対し、図１６に示すように、各集光レンズ２０との間にそれぞれ凸レンズ２２を設けることも可能である。この場合、各凸レンズ２２は各ＬＥＤ１０の光を各集光レンズ２０側に集光させるために設けられている。この場合でも、各ＬＥＤ１０発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を所定の照明位置ＡＲに効率良く集光することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、ボールレンズから成る集光レンズ２０を用いたものを示した。これに対し、図１７に示すように、各集光レンズ２０の代わりにそれぞれ集光レンズ２３を設け、各集光レンズ２３を片凸レンズから構成することも可能である。この場合、ボールレンズから成る各集光レンズ２０を用いる場合と比較し、各集光レンズ２３を通過した光が平行光よりも拡がる光となるので、照明する範囲が広い場合に有効である。
【００４６】
尚、本実施形態では、ボールレンズから成る集光レンズ２０を用いたものを示した。これに対し、図１８に示すように、各集光レンズ２０の代わりにそれぞれ周知のコリメータレンズ２４を設けることも可能である。この場合、各コリメータレンズ２４のＬＥＤ１０側には入光レンズ面を構成する凹状部２４ａが設けられ、凹状部２４ａ内にＬＥＤ１０の保護部材１２の少なくとも一部が配置されるようになっている。各コリメータレンズ２４は各ＬＥＤ１０から照射された光を略平行光にして所定の照明位置ＡＲにそれぞれ集光させるようになっている。従って、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａから放射状に発光する光を各コリメータレンズ２４によって所定の照明位置ＡＲ側に向かってそれぞれ集光することができ、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上で極めて有利である。
【００４７】
図１９乃至図２１は本発明の第２実施形態を示すもので、図１９は照明装置の側面断面図、図２０は照明装置の側面図、図２１は図１９におけるＡ−Ａ線断面図である。尚、第１実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。また、本実施形態の文章中における方向の説明は図１９及び図２１に示したＸ軸方向及びＹ軸方向に準ずる。
【００４８】
この照明装置は、複数のＬＥＤ１０と、各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられた複数の集光レンズ２０と、各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０を支持するハウジング４０とを備えている。各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０の構成は第１実施形態と同等である。
【００４９】
ハウジング４０は、各ＬＥＤ１０が取付けられた第１アーチ状部材４１と、各集光レンズ２０が取付けられた第２アーチ状部材４２と、各アーチ状部材４１，４２を覆うように形成されたハウジング本体４３とを備えている。
【００５０】
第１アーチ状部材４１及び第２アーチ状部材４２はアルミニウムから成り、Ｘ軸方向に延びる中心軸まわりに半円弧状に延びる板状部材から成る。また、第２アーチ状部材４２は第１アーチ状部材４１の内側面に沿って延びるように形成され、第２アーチ状部材４２の外側面と第１アーチ状部材４１の内側面との間には所定の隙間が設けられている。このように、ハウジング４０は第２アーチ状部材４２の内側面によって形成されるアーチ状の内側面４０ａを有している。第１アーチ状部材４１の内側面には互いに間隔をおいて平面状の取付面４１ａが設けられ、各ＬＥＤ１０が取付けられた基板１３はそれぞれ各取付面４１ａに取付けられている。各基板１３がボルト等の取付部材４１ｂによって各取付面４１ａに押付けられることにより、各基板１３が各取付面４１ａに取付けられている。また、各ＬＥＤ１０が前記アーチ状の内側面４０ａの臨む方向に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤ１０が前記アーチ状の内側面４０ａの延びる方向に１列に並ぶように、各ＬＥＤ１０がハウジング４０の第１アーチ状部材４１に取付けられている。また、ハウジング４０のアーチ状の内側面４０ａによって囲まれた空間内には外観検査の対象である例えば板状部材Ｗの端部が配置されるようになっている。即ち、板状部材Ｗの端部が所定の照明位置ＡＲに該当する。
【００５１】
第２アーチ状部材４２には第１アーチ状部材４１の各ＬＥＤ１０に対応する位置にそれぞれ貫通孔４２ａが設けられている。各貫通孔４２ａの内径は集光レンズ２０の直径よりもわずかに大きく形成され、各貫通孔４２ａ内にそれぞれ集光レンズ２０が収容されるようになっている。ハウジング４０のＸ軸方向の一端面には複数のネジ孔４０ｂが開口しており、各ネジ孔４０ｂはそれぞれ各貫通孔４２ａ内にも開口しており、各ネジ孔４０ｂ内にはそれぞれ固定部材としてのネジ４４が設けられている。即ち、各ネジ４４は各貫通孔４２ａ内に突出可能に設けられている。
【００５２】
ハウジング本体４３はアルミニウムから成り、第１アーチ状部材４１及び第２アーチ状部材４２の外側面を覆うように形成されるとともに、第２アーチ状部材４２の内側面よりも内側には突出しないように形成されている。ハウジング本体４３には複数の通気孔４３ａが設けられ、一部の通気孔４３に対応する位置に冷却手段としての複数の送風機４５が設けられている。各送風機４５は第１アーチ状部材４５に向かって送風可能である。
【００５３】
ここで、第２アーチ状部材４２に各集光レンズ２０を取付ける方法について説明する。先ず、各ＬＥＤ１０が第１アーチ状部材４１に取付けられている状態で、各アーチ状部材４１，４２の内側面が上方を臨むようにハウジング４０を配置する。ここで、第２アーチ状部材４２の各貫通孔４２ａは各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように形成されている。続いて、各貫通孔４２ａ内に各ネジ４４が突出していない状態で、各貫通孔４２ａ内にそれぞれ集光レンズ２０を収容する。これにより、各集光レンズ２０が自重によって各貫通孔４２ａ内を各ＬＥＤ１０に向かって移動するとともに、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２に当接する。この状態で各ネジ４４を各貫通孔４２ａ内に突出させ、各集光レンズ２０を各貫通孔４２ａ内で固定する。これにより、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように配置され、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２と確実に接触するように固定される。各集光レンズ２０と各ＬＥＤ１０とが接触した状態で、各集光レンズ２０の中心部Ｇと各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａとの距離Ｌは例えば集光レンズ２０の半径Ｒの１．５倍である１．５Ｒとなる（図１９参照）。また、集光レンズ２０の一部により、ＬＥＤ１０側を臨むように配置されるとともにＬＥＤ１０側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面２０ａが構成され、集光レンズ２０の他の一部により、所定の照明位置ＡＲを臨むように配置されるとともに所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２０ｂが構成されている。
【００５４】
以上のように構成された照明装置において、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａが発光すると、その光は各集光レンズ２０を介して所定の照明位置ＡＲ側に照射される。
【００５５】
ここで、各ＬＥＤ１０は所定の照明位置ＡＲ側に向かって光を照射するように設けられている。また、各集光レンズ２０は各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられ、各集光レンズ２０にはＬＥＤ１０側に球状凸面を成す第１凸レンズ面２０ａと所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２０ｂとが設けられ、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬとほぼ等しくなるように構成されている。このため、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光が第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲ側に向かって集光する。ここで、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬとほぼ等しいことから、各ＬＥＤ１０から各集光レンズ２０に照射された光は略平行光となって所定の照明位置ＡＲに集光する。尚、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲに効率良く集光できることを、出願人は経験より得ることができた。尚、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上２倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲにより効率良く集光することができる。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光を第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲに向かって集光することができ、前記距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射された光を各集光レンズ２０によって効率良く集光することができるので、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上で極めて有利である。
【００５７】
また、各集光レンズ２０が安価なボールレンズから成り、さらに、ボールレンズはレンズの光軸が決められておらず、組立作業を容易に行うことができるので、製造コストの低減を図る上で極めて有利である。
【００５８】
また、各ネジ４４が各貫通孔４２ａ内に突出していない状態で、各貫通孔４２ａ内に各集光レンズ２０を収容するとともに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の保護部材１２に当接させた後、各ネジ４４を貫通孔４２ａ内に突出させて各集光レンズ２０を各貫通孔４２ａ内で固定するようにした。これにより、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２と確実に接触するように固定される。ここで、各ＬＥＤ１０の保護部材１２は一定の形状を有しているので、各集光レンズ２０と各発光素子１１の発光面１１ａとの距離が確実に一定となり、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上でより有利である。尚、本実施形態では、各集光レンズ２０の自重によって各集光レンズ２０と各ＬＥＤ１０とを当接させるものを示したが、各集光レンズ２０の自重を利用せずに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０側に付勢して当接させる場合であっても、本実施形態と同様の結果を得ることが可能である。
【００５９】
また、各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられるとともに、それぞれ各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように設けられることにより、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に移動可能に収容する複数の貫通孔４２ａと、各貫通孔４２ａ内に突出可能に設けられ、貫通孔４２ａ内に突出することにより集光レンズ２０を貫通孔４２ａ内で固定するネジ４４とを備えているので、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌを容易に調整することができる。尚、各貫通孔４２ａが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡと例えば２０°程度ずれた方向に延びている場合でも、各貫通孔４２ａが各ＬＥＤ１０の光の照射方向に延びるように設けられることにより、各貫通孔４２ａが各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に移動可能に収容しているなら、各貫通孔４２ａが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように形成されている場合と同様の作用効果を達成することができる。
【００６０】
また、ハウジング４０はアーチ状に形成された内側面４０ａを有する。さらに、各ＬＥＤ１０が前記アーチ状の内側面４０ａの臨む方向に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤ１０が前記アーチ状の内側面４０ａの延びる方向に１列に並ぶように、各ＬＥＤ１０がハウジング４０に取付けられているので、前記アーチ状の内側面４０ａ内に外観検査の対象である長尺状の板状部材Ｗの端部が配置され、板状部材ＷをＸ軸方向に移動しながら、板状部材Ｗの端部を例えばカメラで連続的に撮像する際に、板状部材Ｗの端部の全体に光を照射することができ、且つ、各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０が板状部材Ｗの移動を妨げることがないので、外観検査の精度向上や速度向上を図る上で極めて有利である。尚、図２２に示すように、ハウジング４０の各アーチ状部材４１，４２及びハウジング本体４３にそれぞれＹ軸方向に貫通する孔４１ｃ，４２ｂ，４３ｂを設け、各孔４１ｃ，４２ｂ，４３ｂを介して板状部材Ｗの端部をカメラ等によって観察することも可能である。
【００６１】
また、各ＬＥＤ１０はそれぞれ基板１３に実装され、取付部材４１ｂは各基板１３をハウジング４０の第１アーチ状部材４１の内側面に押付けて取付けるようになっており、ハウジング４０はアルミニウムから形成されているので、各ＬＥＤ１０の熱が基板１３を介してハウジング４０の全体に広がるとともに、ハウジング４０の表面から放熱されるので、各ＬＥＤ１０の温度上昇を防止する上で極めて有利である。尚、ハウジング４０が１５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上の熱伝導率を有する金属材料から形成されていれば、前述と同様の作用効果を達成することが可能である。
【００６２】
また、ハウジング４０の第１アーチ状部材４１に向かって送風することにより第１アーチ状部材４１を冷却する送風機４５を設けたので、各ＬＥＤ１０の温度上昇を防止する上でより有利である。
【００６３】
尚、本実施形態では、各ＬＥＤ１０がハウジング４０のアーチ状の内側面４０ａの延びる方向に１列に並ぶように、各ＬＥＤ１０をハウジング４０に取付けたものを示した。これに対し、各ＬＥＤ１０がハウジング４０のアーチ状の内側面４０ａの延びる方向に複数列に並ぶように、各ＬＥＤ１０をハウジング４０に取付けることも可能である。
【００６４】
また、本実施形態では、第２アーチ状部材４２に複数のガイド部としての貫通孔４２ａを設け、各貫通孔４２ａが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように設けられ、各貫通孔４２ａに各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に移動可能に収容されたものを示した。これに対し、第２アーチ状部材４２に各貫通孔４２ａの代わりに複数のガイド部としての溝を設け、各溝を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に延びるように設けるとともに、各溝に各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に移動可能に収容することも可能であり、各貫通孔４２ａを設ける場合と同様の作用効果を達成することが可能である。
【００６５】
尚、本実施形態では、第１アーチ状部材４１及び第２アーチ状部材４２が半円弧状に延びる板状部材から成り、ハウジング４０が円弧アーチ状の内側面４０ａを有するものを示した。これに対し、図２３に示すように、ハウジング４０の代わりに矩形アーチ状の内側面５０ａを有するハウジング５０を設け、各ＬＥＤ１０がハウジング５０のアーチ状の内側面５０ａの臨む方向に向かって光を照射するとともに、各ＬＥＤ１０がハウジング５０のアーチ状の内側面５０ａの延びる方向に１列に並ぶように、各ＬＥＤ１０をハウジング５０に取付けることも可能であり、円弧アーチ状の内側面４０ａを有するハウジング４０を設ける場合と同様の作用効果を達成することができる。
【００６６】
また、第１実施形態と同様に、基板１３をアルミ基板から構成することも可能であり、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間にそれぞれ反射部材１４（図１２参照）を設けることも可能であり、各貫通孔４２ａにそれぞれ２つのネジ４４を設けることも可能であり、各集光レンズ２０の各凸レンズ面２０ａ，２０ｂの何れか一方または両方を粗面状に加工することも可能であり、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間に周知の拡散レンズを配置することも可能であり、各集光レンズ２０と所定の照明位置ＡＲとの間に周知の拡散レンズを配置することも可能であり、各集光レンズ２０の代わりに周知の両凸レンズから成る集光レンズ２１（図１５参照）を設けることも可能であり、各集光レンズ２０に二面幅加工を施すことも可能であり、各ＬＥＤ１０をチップ型ＬＥＤや砲弾型ＬＥＤから構成することも可能であり、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間にそれぞれ凸レンズ２２（図１６参照）を設けることも可能であり、各集光レンズ２０の代わりにそれぞれ周知のコリメータレンズ２４（図１８参照）を設けることも可能である。また、これらの場合の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００６７】
図２４乃至図２５は本発明の第３実施形態を示すもので、図２４は照明装置の側面断面図、図２５は照明装置の底面図である。尚、第１実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。また、本実施形態の文章中における方向の説明は図２４に示した上下方向に準ずる。
【００６８】
この照明装置は、複数のＬＥＤ１０と、各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられた複数の集光レンズ２０と、各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０を支持するハウジング６０とを備えている。各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０の構成は第１実施形態と同等である。
【００６９】
ハウジング６０は、各ＬＥＤ１０が取付けられた第１凹状部材６１と、各集光レンズ２０が取付けられた第２凹状部材６２と、各凹状部材６１，６２を覆うように形成されたハウジング本体６３とを備えている。
【００７０】
第１凹状部材６１及び第２凹状部材６２はアルミニウムから成り、半球状に形成された板状部材から成るとともに、中央部に上下方向に貫通する孔６１ａ，６２ａが設けられている。また、第２凹状部材６２は第１凹状部材６１の内側面に沿って延びるように形成され、第２凹状部材６２の外側面と第１凹状部材６１の内側面との間には所定の隙間が設けられている。このように、ハウジング６０には第２凹状部材６２の内側面によって形成される凹状面６０ａを有している。第１凹状部材６１の内側面には互いに間隔をおいて平面状の取付面６１ｂが設けられ、各ＬＥＤ１０が取付けられた基板１３はそれぞれ各取付面６１ｂに取付けられている。各基板１３がボルト等の取付部材６１ｃによって各取付面６１ｂに押付けられることにより、各基板１３が各取付面６１ｂに取付けられている。また、各ＬＥＤ１０が凹状面６０ａの臨む方向に向かって光を照射するように、各ＬＥＤ１０がハウジング６０の第１凹状部材６１に取付けられている。各ＬＥＤ１０は光軸ＬＡが例えば半球形状の凹状面６０ａの中心に向かうように配置され、各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡが交わる位置の近傍にこの照明装置が光を照射する所定の照明位置ＡＲが形成されている（図２４参照）。
【００７１】
第２凹状部材６２には第１凹状部材６１の各ＬＥＤ１０に対応する位置にそれぞれ貫通孔６２ｂが設けられている。各貫通孔６２ｂの内径は集光レンズ２０の直径よりもわずかに大きく形成され、各貫通孔６２ｂ内にそれぞれ集光レンズ２０が収容されるようになっている。第２凹状部材６２の内側面には複数のネジ孔６２ｃが開口しており、各ネジ孔６２ｃはそれぞれ各貫通孔６２ｂ内にも開口しており、各ネジ孔６２ｃ内にはそれぞれ固定部材としてのネジ６４が設けられている。即ち、各ネジ６４は各貫通孔６２ｂ内に突出可能に設けられている。
【００７２】
ハウジング本体６３はアルミニウムから成り、第１凹状部材６１及び第２凹状部材６２の外側面を覆うように形成されている。ハウジング本体６３には複数の通気孔６３ａが設けられ、一部の通気孔６３ａに対応する位置に冷却手段としての複数の送風機６５が設けられている。各送風機６５は第１凹状部材６１に向かって送風可能である。また、ハウジング本体６３には上下方向に貫通する孔６３ｂが設けられ、孔６３ｂは各凹状部材６１，６２の孔６１ａ，６２ａに対応する位置に設けられている。
【００７３】
ここで、第２凹状部材６２に各集光レンズ２０を取付ける方法について説明する。先ず、各ＬＥＤ１０が第１凹状部材６１に取付けられている状態で、各凹状部材６１，６２の内側面が上方を臨むようにハウジング６０を配置する。ここで、第２凹状部材６２の各貫通孔６２ｂは各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように形成されている。続いて、各貫通孔６２ｂ内に各ネジ６４が突出していない状態で、各貫通孔６２ｂ内にそれぞれ集光レンズ２０を収容する。これにより、各集光レンズ２０が自重によって各貫通孔６２ｂ内を各ＬＥＤ１０に向かって移動するとともに、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２に当接する。この状態で各ネジ６４を各貫通孔６２ｂ内に突出させ、各集光レンズ２０を各貫通孔６２ｂ内で固定する。これにより、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように配置され、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２と確実に接触するように固定される。各集光レンズ２０と各ＬＥＤ１０とが接触した状態で、各集光レンズ２０の中心部Ｇと各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａとの距離Ｌは例えば集光レンズ２０の半径Ｒの１．５倍である１．５Ｒとなる（図２４参照）。また、集光レンズ２０の一部により、ＬＥＤ１０側を臨むように配置されるとともにＬＥＤ１０側に向かって球状凸面を成す第１凸レンズ面２０ａが構成され、集光レンズ２０の他の一部により、所定の照明位置ＡＲを臨むように配置されるとともに所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２０ｂが構成されている。
【００７４】
以上のように構成された照明装置において、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａが発光すると、その光は各集光レンズ２０を介して所定の照明位置ＡＲ側に照射される。
【００７５】
ここで、各ＬＥＤ１０は所定の照明位置ＡＲ側に向かって光を照射するように設けられている。また、各集光レンズ２０は各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられ、各集光レンズ２０にはＬＥＤ１０側に球状凸面を成す第１凸レンズ面２０ａと所定の照明位置ＡＲ側に向かって球状凸面を成す第２凸レンズ面２０ｂとが設けられ、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬとほぼ等しくなるように構成されている。このため、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光が第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲ側に向かって集光する。ここで、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬとほぼ等しいことから、各ＬＥＤ１０から各集光レンズ２０に照射された光は略平行光となって所定の照明位置ＡＲに集光する。尚、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲに効率良く集光できることを、出願人は経験より得ることができた。尚、前記距離Ｌが集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上２倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射される光を前記所定の照明位置ＡＲにより効率良く集光することができる。
【００７６】
このように、本実施形態によれば、各ＬＥＤ１０の発光素子１１の発光面１１ａからそれぞれ放射状に発光する光を第１凸レンズ面２０ａ及び第２凸レンズ面２０ｂによって所定の照明位置ＡＲに向かって集光することができ、前記距離Ｌが各集光レンズ２０の焦点距離ＦＬに対して０．５倍以上３倍以下であれば、各ＬＥＤ１０から照射された光を各集光レンズ２０によって効率良く集光することができるので、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上で極めて有利である。
【００７７】
また、各集光レンズ２０が安価なボールレンズから成り、さらに、ボールレンズはレンズの光軸が決められておらず、組立作業を容易に行うことができるので、製造コストの低減を図る上で極めて有利である。
【００７８】
また、各ネジ６４が各貫通孔６２ｂ内に突出していない状態で、各貫通孔６２ｂ内に各集光レンズ２０を収容するとともに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の保護部材１２に当接させた後、各ネジ６４を貫通孔６２ｂ内に突出させて各集光レンズ２０を各貫通孔６２ｂ内で固定するようにした。これにより、各集光レンズ２０が各ＬＥＤ１０の保護部材１２と確実に接触するように固定される。ここで、各ＬＥＤ１０の保護部材１２は一定の形状を有しているので、各集光レンズ２０と各発光素子１１の発光面１１ａとの距離が確実に一定となり、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上でより有利である。尚、本実施形態では、各集光レンズ２０の自重によって各集光レンズ２０と各ＬＥＤ１０とを当接させるものを示したが、各集光レンズ２０の自重を利用せずに、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０側に付勢して当接させる場合であっても、本実施形態と同様の結果を得ることが可能である。
【００７９】
また、各ＬＥＤ１０にそれぞれ対応するように設けられるとともに、それぞれ各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように設けられることにより、各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に移動可能に収容する複数の貫通孔６２ｂと、各貫通孔６２ｂ内に突出可能に設けられ、貫通孔６２ｂ内に突出することにより集光レンズ２０を貫通孔６２ｂ内で固定するネジ６４とを備えているので、各発光素子１１の発光面１１ａと各集光レンズ２０の中心部Ｇとの距離Ｌを容易に調整することができる。尚、各貫通孔６２ｂが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡと例えば２０°程度ずれた方向に延びている場合でも、各貫通孔６２ｂが各ＬＥＤ１０の光の照射方向に延びるように設けられることにより、各貫通孔６２ｂが各集光レンズ２０を各ＬＥＤ１０の光の照射方向に移動可能に収容しているなら、各貫通孔６２ｂが各ＬＥＤ１０の光軸ＬＡの方向に延びるように形成されている場合と同様の作用効果を達成することができる。
【００８０】
また、ハウジング６０は凹状面６０ａを有する。また、各ＬＥＤ１０が凹状面６０ａに沿う方向に並ぶとともに、各ＬＥＤ１０が凹状面６０ａの臨む方向に向かって光を照射するように、各ＬＥＤ１０がハウジング６０に取付けられている。このため、半球形状の凹状面６０ａの中心近傍に所定の照明位置ＡＲがある場合、各集光レンズ２０の直径を互いに等しくするとともに、各集光レンズ２０と各発光素子１１の発光面１１ａとの距離を一定にすることにより、各集光レンズ２０による光の集光状態が互いに等しくなるとともに、各集光レンズ２０と所定の照明位置ＡＲとの距離が互いに等しくなる。即ち、各ＬＥＤ１０から照射された光を同じように所定の照明位置ＡＲに集光させることができ、所定の照明位置ＡＲの光量を効果的に向上する上でより有利である。また、所定の照明位置ＡＲに検査対象物が配置される場合、検査対象物を全周に亘って照明することができ、外観検査の精度向上や速度向上を図る上で極めて有利である。また、ハウジング６０の中央部に孔６１ａ，６２ａ，６３ｂから成る観察用の孔が設けられているので、観察用の孔を介して所定の照明位置ＡＲをカメラ等によって観察することが可能であり、外観検査を効率的に行う上で極めて有利である。
【００８１】
また、各ＬＥＤ１０はそれぞれ基板１３に実装され、取付部材６１ｃは各基板１３をハウジング６０の第１凹状部材６１の内側面に押付けて取付けるようになっており、ハウジング６０はアルミニウムから形成されているので、各ＬＥＤ１０の熱が基板１３を介してハウジング６０の全体に広がるとともに、ハウジング６０の表面から放熱されるので、各ＬＥＤ１０の温度上昇を防止する上で極めて有利である。尚、ハウジング６０が１５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上の熱伝導率を有する金属材料から形成されていれば、前述と同様の作用効果を達成することが可能である。
【００８２】
また、ハウジング６０の第１凹状部材６１に向かって送風することにより第１凹状部材６１を冷却する送風機６５を設けたので、各ＬＥＤ１０の温度上昇を防止する上でより有利である。
【００８３】
また、第１実施形態と同様に、基板１３をアルミ基板から構成することも可能であり、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間にそれぞれ反射部材１４（図１２参照）を設けることも可能であり、各貫通孔６２ｂにそれぞれ２つのネジ６４を設けることも可能であり、各集光レンズ２０の各凸レンズ面２０ａ，２０ｂの何れか一方または両方を粗面状に加工することも可能であり、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間に周知の拡散レンズを配置することも可能であり、各集光レンズ２０と所定の照明位置ＡＲとの間に周知の拡散レンズを配置することも可能であり、各集光レンズ２０の代わりに周知の両凸レンズから成る集光レンズ２１（図１５参照）を設けることも可能であり、各集光レンズ２０に二面幅加工を施すことも可能であり、各ＬＥＤ１０をチップ型ＬＥＤや砲弾型ＬＥＤから構成することも可能であり、各ＬＥＤ１０と各集光レンズ２０との間にそれぞれ凸レンズ２２（図１６参照）を設けることも可能であり、各集光レンズ２０の代わりにそれぞれ周知のコリメータレンズ２４（図１８参照）を設けることも可能である。また、これらの場合の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００８４】
尚、各ＬＥＤ１０及び各集光レンズ２０を矩形板状のハウジングの下面に設けることも可能であり、その他の形状のハウジングに設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す照明装置の側面断面図
【図２】照明装置を下方から見た場合の各ＬＥＤ及び各集光レンズの配置を示す図
【図３】照明装置の要部側面断面図
【図４】集光レンズの焦点距離を示す図
【図５】各集光レンズが取付けられる前の照明装置の側面断面図
【図６】各集光レンズが取付けられた照明装置の側面断面図
【図７】集光レンズによる光の集光状態を示す図
【図８】照明装置の動作説明図
【図９】ＬＥＤの指向特性の一例を示す図
【図１０】第１実施形態の第１変形例を示す照明装置の側面断面図
【図１１】第１実施形態の第２変形例を示す照明装置の側面断面図
【図１２】第１実施形態の第３変形例を示す照明装置の側面断面図
【図１３】第１実施形態の第４変形例を示す照明装置の要部側面断面図
【図１４】ＬＥＤによる光の照射方向を示す図
【図１５】第１実施形態の第５変形例を示す照明装置の要部側面断面図
【図１６】第１実施形態の第６変形例を示す照明装置の要部側面断面図
【図１７】第１実施形態の第７変形例を示す照明装置の要部側面断面図
【図１８】第１実施形態の第８変形例を示す照明装置の要部側面断面図
【図１９】本発明の第２実施形態を示す照明装置の側面断面図
【図２０】照明装置の側面図
【図２１】図１９におけるＡ−Ａ線断面図
【図２２】第２実施形態の第１変形例を示す照明装置の側面断面図
【図２３】第２実施形態の第２変形例を示す照明装置の側面図
【図２４】本発明の第３実施形態を示す照明装置の側面断面図
【図２５】照明装置の底面図
【符号の説明】
【００８６】
１０…ＬＥＤ、１１…発光素子、１１ａ…発光面、１２…保護部材、１３…基板、１４…反射部材、２０…集光レンズ、２０ａ…第１凸レンズ面、２０ｂ…第２凸レンズ面、２１…集光レンズ、２１ａ…第１凸レンズ面、２１ｂ…第２凸レンズ面、２２…凸レンズ、２３…集光レンズ、２４…コリメータレンズ、３０…ハウジング、３１…第１ハウジング、３１ｃ…取付部材、３１ｅ…ネジ部、３２…第２ハウジング、３２ｂ…貫通孔、３２ｃ…ネジ孔、３２ｅ…ネジ部、３３…ネジ、３６…送風機、４０…ハウジング、４０ａ…内側面、４０ｂ…ネジ孔、４１…第１アーチ状部材、４１ｂ…取付部材、４２…第２アーチ状部材、４２ａ…貫通孔、４４…ネジ、４５…送風機、５０…ハウジング、５０ａ…内側面、６０…ハウジング、６０ａ…凹状面、６１…第１凹状部材、６１ｃ…取付部材、６２…第２凹状部材、６２ｂ…貫通孔、６４…ネジ、６５…送風機、ＦＬ…焦点距離、Ｒ…半径、Ｇ…中央部、ＦＰ…結像点、ＬＡ…光軸、Ｌ…距離、ＡＲ…所定の照明位置、Ｗ…板状部材。
【図１】
2009110787.tif 000003
【図２】
2009110787.tif 000004
【図３】
2009110787.tif 000005
【図４】
2009110787.tif 000006
【図５】
2009110787.tif 000007
【図６】
2009110787.tif 000008
【図７】
2009110787.tif 000009
【図８】
2009110787.tif 000010
【図９】
2009110787.tif 000011
【図１０】
2009110787.tif 000012
【図１１】
2009110787.tif 000013
【図１２】
2009110787.tif 000014
【図１３】
2009110787.tif 000015
【図１４】
2009110787.tif 000016
【図１５】
2009110787.tif 000017
【図１６】
2009110787.tif 000018
【図１７】
2009110787.tif 000019
【図１８】
2009110787.tif 000020
【図１９】
2009110787.tif 000021
【図２０】
2009110787.tif 000022
【図２１】
2009110787.tif 000023
【図２２】
2009110787.tif 000024
【図２３】
2009110787.tif 000025
【図２４】
2009110787.tif 000026
【図２５】
2009110787.tif 000027