JP4035296B2

JP4035296B2 - Lighting device

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Publication number: JP4035296B2
Application number: JP2001191037A
Authority: JP
Inventors: 博植田; 雄三中山; 健岩井
Original assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Current assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP2003004641A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラを用いて被検査物の認識や検査を行う画像機器等に好適な照明装置に関し、更に詳しくは、円環状に配置した光源とそれに適合した反射面とを備えた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラによって目的の画像を得るためには、その目的に見合った最適な照明が必要である。そのような照明の一つとして、複数のＬＥＤを円環状に並べて配置する光源を備える照明装置が知られている。例えば特開平１０−１４９７０５号公報に記載の照明装置では、複数のＬＥＤを中心部に空間が形成されるように円環状に並べて配置し、且つ、その複数のＬＥＤの各光軸が円環の軸心方向に指向して所定の角度を持って傾斜して配置している。これにより、円環の軸心上又はその近傍の所定位置に載置された被検査物に違った方向から複数の光が重なり合うように照射されるため、全体としてむらの少ない照射を行うことを可能としている。また、このほかにも、特開平１０−１１２２１１号公報や特許第３１１８５０３号公報記載の照明装置などもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした照明装置に対する最も大きな要望の一つは、被検査物において高い照度を得ることである。上記記載の従来の照明装置では、むらの少ない照明を行うことは可能であるが、その反面、照明範囲がかなり広くなる。検査装置用の照明では、被検査物の広い範囲を同時に照明したい場合もあるが、狭い範囲に絞ってそこを集中的に照明したいような場合もある。このような場合に、上記従来の照明装置では、所望の範囲外にも多くの光が当たるため、所望の狭い範囲における照度は必ずしも高くなく照度が不足するという問題がある。もちろん、上述したような技術にあってＬＥＤの個数を増加させてゆけば、それだけ照度を増すことは可能である。しかしながら、当然ながらその分だけコストが増加する。特に、均一な白色光を得るために白色ＬＥＤを利用しようとする場合、現状では白色ＬＥＤのコストの占める割合がかなり大きいため、ＬＥＤの個数を増加させるという方法は得策ではない。
【０００４】
ＬＥＤの使用個数を制限した上でより高い照度を得るには、ＬＥＤから発せられた光をできる限り無駄にすることなく被照射対象に照射することが必要である。本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その主たる目的とするところは、ＬＥＤからの放射光を有効に利用することにより、比較的低いコストで対象物に高い照度の光を集中的に照射することができる照明装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段、及び効果】
上記課題を解決するために成された本発明に係る照明装置は、
ａ）所定の軸を中心にして環状に且つ発光方向が該軸に対して外方向に向けられた状態で配置された複数の発光源からなる環状光源と、
ｂ）該環状光源を囲繞し且つ反射面が該環状光源に対向してなる反射鏡と、
を備え、
前記反射面は、前記環状光源の軸及び前記複数の発光源のうちの１つを含む断面のうちの該軸で区分される一方の半断面において該発光源を一方の焦点とし他方の焦点を前記軸上に位置する点とした楕円の一部を成す曲線を、前記軸を中心に前記環状光源の周りに１回転させることにより空間内に形成される凹曲面であり、前記環状光源の各発光源の光軸を含む有効配光角内の全ての光が前記反射面に当たるように各発光源と前記反射鏡との位置関係が定められ、前記環状光源の各発光源から発し前記反射面で反射した光を前記軸上の他方の焦点又はその近傍に照射するようにしたことを特徴としている。
【０００６】
本発明に係る照明装置において、典型的な発光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、そのほかに例えば、環状の蛍光灯を遮光する遮光体の適宜の位置に設けられたアパーチャ開口を通して外方に光を放射するような光源、或いは環状の蛍光灯そのものを環状光源として用いてもよい。
【０００７】
本発明に係る照明装置では、環状光源を構成する各発光源が反射面の一方の焦点に配置され、他方の焦点が環状光源の軸上に位置する点とされているため、該各発光源から或る程度の拡がりを持って放射された光は反射面に当たって収束され、いずれも前記軸上又はその近傍に向かって進む。そして、該軸に略垂直に置かれた照射面においては各発光源に対応する反射光が重なり合い、これによって照度が高められるとともに照度むらが少ない均一性の高い照明が可能となる。
【０００８】
この構成によれば、環状光源から放射された光が前記軸上に位置する焦点に集中するので、該焦点近傍できわめて高い照度を得ることができる。
【０００９】
また、前記軸上の焦点の前後にずれた位置では、各発光源に対応した反射光が完全には重なり合わず、しかも軸付近には光が殆ど到達しない状態となるので、円環状の照明を行うことができる。
【００１１】
また、前記発光源の光軸を含む有効配光角内の全ての光が前記反射面に当たるように、該発光源と前記反射鏡との位置関係が定められているので、発光源から放射された光の殆ど全てが反射鏡で無駄なく反射されて照射面へと向かい、照射面における照度を一層高くすることができる。また、いずれの発光源から放射された光も同様に反射されるので、照射面での照度の均一性が高まる。
【００１２】
なお、本発明に係る照明装置では、前記反射鏡は、前記軸を含んでその周囲に開口を有し、該開口を通して前記反射面の反対側から照射部位を観察できるようにした構成とすることができる。このような構成によれば、照射面に略垂直な方向から該照射面上の照射部位を観察することができるので、顕微鏡や検査装置等の用途に好適である。
【００１３】
本発明の一態様として、前記環状光源は、前記発光源としての発光ダイオードと、前記軸を囲繞した筒体とを含み、該筒体の外周の周方向に複数の前記発光ダイオードが並べて配置されてなる構成とすることができる。また、このような構成において、前記筒体は、前記軸と同方向に広がる切断面で複数に分割された部材から形成される構成とすると好ましい。この構成によれば、複数に分割された部材を組み合わせる前の状態では筒体の内周側が完全に外に向いて開いているので、筒体の内周側に突出した発光ダイオードのリード同士、又は該リードと電線とのハンダ付け作業などを容易に行うことができ、製造の際の作業性が向上する。
【００１４】
また、前記筒体は前記反射鏡に対して取り付けられる構成とすると便利である。ここで、筒体は直接的にネジや接着剤などによって反射鏡に取り付けられてもよいが、他の部材を介挿して間接的に取り付けられるものであってもよい。この構成によれば、筒体に取り付けた発光ダイオードが反射面の一方の焦点に来るように、及び発光ダイオードの光軸が反射面に対して所定の角度をなすように位置合わせや角度合わせを容易に且つ正確に行うことができる。したがって、目的の照射面での照度を高めたり照明範囲を正確に設定したりするのに有利である。
【００１５】
また、前記複数の発光ダイオードは互いに発光波長の異なるものを含む構成とすることもできる。この構成によれば、波長の異なる発光源を選択的に点灯させることにより、各種の色を持つ光を照射面上で得ることができる。
【００１６】
なお、上記各種の態様において、上記発光源及び照射面上の目的点は必ずしも厳密に各焦点上にある必要はなく、そこから多少ずれていても本発明の目的を達することは十分可能である。したがって、上記及び請求項で用いた「焦点」は、幾何学的な焦点のみならず、その近傍をも含むものである。また、上記筒体を分割する「切断面」は厳密に軸と同方向でなくとも多少傾斜していてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
以下、まず本発明に係る照明装置の原理構成とその作用について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による照明装置を軸Ｃ及び発光源を含む平面で切断した断面図である。軸Ｃは後述する反射面２ａの回転対称軸である。なお、図１では図面が煩雑になるのを避けるため代表的な光路のみを記載しているが、記載のもの以外に多数の光路を通る光が存在することは当然である。
【００１８】
環状光源１は、軸Ｃを中心とした略円筒形状の基板１ａ上に、発光源である複数個のＬＥＤ１ｂを周方向に所定間隔を保って配置したものである。反射鏡２の反射面２ａは環状光源１を囲繞するように設けられており、反射面２ａの断面は図１中に点線で示す楕円（二次の非球面曲線）Ａ，Ａ’の一部を構成している。この楕円Ａ，Ａ’は２つの焦点を有しており、ＬＥＤ１ｂ（厳密に言えばＬＥＤ１ｂの発光体）を一方の焦点（第１焦点）Ｆに置き、軸Ｃ上に配置された照射面３の照射目的点を他方の焦点（第２焦点Ｆ’）に置く。
【００１９】
すなわち、楕円Ａ（又はＡ’）の２つの焦点Ｆ，Ｆ’を結ぶ線である長軸Ｓは軸Ｃに対して角度θ１だけ傾斜しており、第２焦点Ｆ’を固定して楕円Ａを軸Ｃを中心に１回転させることにより形成される曲面の一部が、三次元空間における反射面２ａとなっている。なお、これらの配置は多少ずれても実用上は差し支えないことが多く、むしろ、照射範囲を多少広げるために故意に焦点を外すという利用方法も可能である。
【００２０】
ＬＥＤ１ｂから発する光は光軸Ｐを中心に立体角状に広がった配光をなすが、配光が広くなればなるほどＬＥＤの光学的収差が大きくなるため、ここでは光軸Ｐを中心としたある範囲の立体角に含まれる光だけを有効光として利用する。図１ではこの有効光の範囲である有効発光角の半値をωで表す。ＬＥＤ１ｂからは、光軸Ｐを中心とした有効発光角範囲±ω内にほとんどの光が放射される。本実施形態では、各ＬＥＤ１ｂの光軸Ｐを、図１に示すように楕円Ａの長軸Ｓから傾斜させる。そして、反射鏡２の反射面２ａは各ＬＥＤ１ｂから発射される有効発光角範囲±ωを確実にカバーする位置に設ける。したがって、ＬＥＤ１ｂは反射鏡２の反射面２ａとは正対しない。もちろん、照射面３に対しても正対しない。このような配置とすることにより、ＬＥＤ１ｂから放射された有効発光角範囲±ω内の光は全て反射鏡２で反射され、ＬＥＤ１ｂや基板１ａにより遮られることなく、照射面３に集束される。
【００２１】
図１に示す断面におけるＬＥＤ１ｂと反射面２ａとの配置の具体的決定方法を次に説明する。図３は、ＬＥＤ１ｂと反射面２ａとを部分的に拡大した断面図である。この図３において、ＬＥＤ１ｂの光軸Ｐが楕円Ａの短軸（長軸Ｓに垂直な軸）から傾斜する角度をαとしている。まず、楕円Ａを決定する必要がある。２つの焦点Ｆ、Ｆ'を有する楕円Ａは無数に存在するが、その中でどのような大きさの楕円を選択するかは、反射鏡２の大きさや照射面３の位置を考慮して適宜決定する。
【００２２】
次に、ＬＥＤ１ｂの傾斜角αと反射鏡２の反射面２ａの位置を次のようにして決定する。まず、ＬＥＤ１ｂから発した有効発光角範囲±ω内の光のうち、光軸Ｐから角度−ωだけ離れた最外角の光が楕円Ａで反射された後、ＬＥＤ１ｂや基板１ａによって遮られないように、傾斜角α及び反射面２ａの一方の境界２ｂを決定する。反射面２ａの他方の境界２ｃは、有効発光角範囲の他方の最外角の光（光軸＋ω）の楕円Ａ上での反射位置とする。もちろん、境界２ｂ，２ｃは反射面２ａの最小限界位置であって、その外側にそれぞれ延出していてもよいし、この延出部分は楕円Ａに沿っていなくともよい。
【００２３】
図２は、本実施形態の構成において、反射面２ａによる反射光を図１における水平面に投影した状態を示す図であり、説明の便宜上、一個のＬＥＤ１ｂのみによる光路と照明状態とを描いている。ＬＥＤ１ｂからは水平方向（図２の面内の方向）にも所定の拡がりを持って光が放射される。この面内で光軸Ｐに一致する方向に放射された光（つまり図１においては光軸Ｐを中心に拡がる光）は反射面２ａで反射されて第２焦点Ｆ’へと集束する。一方、図２の面内で拡がって進む光は反射面２ａで反射した後、水平方向に関しては第２焦点Ｆ’へは向かわず、第２焦点Ｆ’を含む水平面上の各点に集束する。したがって、或る一個のＬＥＤ１ｂに発し反射面２ａによる第２焦点Ｆ'近傍での照明状態は、第２焦点Ｆ'を含む所定長さの線状を有する。但し、これはＬＥＤ１ｂが点光源であると看做せるといった理想的な条件下での話であって、このような理想条件からのずれによって実際には光は完全には一点に集束しないから、照射面３での照射範囲は、図２中にＢで示すように第２焦点Ｆ’を中心とするほぼ水平面上に広がった長楕円形状になる。
【００２４】
本実施形態では、複数個のＬＥＤ１ｂを円環状に並べて環状光源１を構成しているが、周方向に隣接するＬＥＤ１ｂの間隔は、両者の有効発光角範囲±ωが反射面２ａにおいて重なるように配置している。そのため、第２焦点Ｆ'を含む水平面内では個々のＬＥＤ１ｂによる長楕円形の照明が重なり合い、全体としては図２にＤで示すような略円状の照明状態になる。当然のことながら、ＬＥＤ１ｂの配列のピッチ（個々のＬＥＤ１ｂの配置間隔）を密にすればするほど照明の重なりも密になり、それによって照射面３での照度のむらが無くなり、照度が上がる。
【００２５】
このように第１の実施形態によると、環状光源１を構成する各ＬＥＤ１ｂの光軸Ｐを楕円Ａの短軸に対して所定の角度だけ傾けることによって、各ＬＥＤ１ｂから発する、光軸Ｐを含む有効発光角範囲内の光を全て反射鏡２に導き、反射面２ａで反射させることができる。そして、反射鏡２の反射面２ａの凹状断面を非球面（本実施形態では楕円Ａ）とし、ＬＥＤ１ｂを該楕円の第１の焦点Ｆ近傍に置き、照射面３をもう一方（第２）の焦点Ｆ’近傍に設定することで、反射光の全てを照射面３に集束させることができ、照度むらのない高い照度の照明を得ることができる。
【００２６】
〔参考形態〕
次に、図４により本発明に類似した参考形態を説明する。基本的な構成は上記第１の実施形態と類似しているが、この参考形態では、反射鏡２の反射面２ａの断面は楕円に代えて放物線Ｅ，Ｅ’が利用されている。環状光源１を構成するＬＥＤ１ｂはその断面放物線形状の反射面２ａの焦点Ｆ近傍に置かれ、楕円の場合と同じように有効発光角範囲±ω内の光を全て反射面２ａに入射させると、軸ＣとＬＥＤ１ｂとを含む面内において反射光は全て平行となる。また、図２の場合と同様に水平面内では凹曲面反射となり、反射後には僅かに集束してゆく。したがって、照射面３においては第１の実施形態とは異なり、面状に広い照射範囲となる。また、周方向に並べられたＬＥＤ１ｂから発し、反射面２ａで反射した光はその多くが重なり合うので、照度むらの少ないより広い範囲の照明に好適である。
【００２７】
なお、照射面３において照度むらをより少なくして均一性の高い照明とするには、図４に示すように、照射面３の手前の適宜の位置に拡散板４を挿入し、光をランダムに拡散させて光の重なりを多くすればよい。このような拡散板４による照度むらの改善は第１の実施形態にも適用可能である。
【００２８】
【実施例】
〔第１の実施例〕
以下、上記原理構成を具現化した照明装置の一実施例（以下「第１の実施例」という）を図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は第１の実施例による照明装置の軸Ｃを含む平面における断面図、図６は上面一部破断面図である。この第１の実施例による照明装置は、基本的には上記第１の実施形態の構成を具現化したものである。
【００２９】
ポリアセタール樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂で形成された円筒形状のボビン１０（図１〜図４での基板１ａに相当）には、軸Ｃを中心として３０°の角度間隔でＬＥＤ取付穴が穿孔されており、各穴には内周側よりＬＥＤ１１（図１〜図４でのＬＥＤ１ｂに相当）のボディが挿入されて接着剤などを用いて固定されている。ボビン１０の内周には各ＬＥＤ１１のリードが突出し、そのリードにハンダ付けされた電線１２により各ＬＥＤ１１は接続されている。なお、ボビン１０自体をプリント基板（例えば可撓性を有するフレキシブル基板等）で構成し、ＬＥＤ１１のリードをハンダ付けするためのパッドと、各パッドを接続するパターン配線とを形成するようにしてもよい。この構成では、ＬＥＤ１１のリードをパッドにハンダ付けしさえすれば、ＬＥＤ１１の固定と相互の電気配線とを同時に行うことができる。
【００３０】
反射鏡１４（図１〜図４での反射鏡２に相当）は、上述したような形状の凹曲面、つまり図１の断面において楕円Ａの一部を切り出した曲線を軸Ｃを中心に回転させることにより形成される凹曲面、を一面（図５では上側）に有する、ポリアセタール樹脂やポリカーボネート樹脂から射出成形等によって所定形状に加工された基体１４ａを有し、その基体１４ａの凹曲面にアルミニウム等の鏡面性を有する材料を反射面１４ｂ（図１〜図４での反射面２ａに相当）として蒸着したものである。このような方法は特に均一な品質のものを大量に製造する際にコスト上有利である。もちろん、機能的に反射面１４ｂは、基体１４ａにアルミニウム等の金属メッキを施す、或いは金属テープを貼付する等の他の方法によって鏡面性を付与したものでもよく、更には、鏡面性を有する金属板を凹曲面状にプレス成形したものを用いてもよい。
【００３１】
反射鏡１４は軸Ｃを中心とする内周部に円形状の開口１４ｃを有している。また、反射面１４ｂと反対側の面（図５では下面）はほぼ平面であるが、中央の開口１４ｃと外縁部とを直線状に繋ぐ溝１４ｄが形成されている。この溝１４ｄはＬＥＤ１１のリードに接続される電線１３の取り出し用の通路として利用される。反射鏡１４の開口１４ｃに面する内周上縁部には軸Ｃを中心とする周方向に段差１４ｅが形成されており、その段差１４ｅにはボビン１０の下端部がちょうど嵌め込まれるようになっている。
【００３２】
上記ボビン１０や反射鏡１４を内装するケーシングは、第１ケーシング１５と第２ケーシング１６とから成る。第１ケーシング１５は、ボビン１０よりも一回り小さな径を有する円形開口を中心に有する円板部１５ａと、その円形開口の周囲に立設する円筒部１５ｂとを一体に有する。第２ケーシング１６は、第１ケーシング１５の外縁部と同一径の円筒部１６ａと、該円筒部１６ａの一端面側で内周側に延出した環状の延出片部１６ｂとを一体に有する。
【００３３】
上述したようにボビン１０が嵌め込まれた反射鏡１４は、第１ケーシング１５の円板部１５ａ上に着座されネジで固定される。このとき、電線１３は溝１４ｄと円板部１５ａとの間に形成される通路に挿通されて外部へと取り出される。ボビン１０及び反射鏡１４の上部には中央が円形状に開口した、ガラス、アクリル等の透明板１７が載置され、その上から第２ケーシング１６を被せるように装着してネジで反射鏡１４の基体１４ａに固定する。透明板１７はＬＥＤ１１や反射面１４ｂの汚れや機械的な損傷を防止する保護を目的としているから、照明装置として機能的に必須ではない。
【００３４】
このように本実施例の照明装置は、中央が軸Ｃを中心に略円柱形状に上下に貫通したドーナツ形状体となっており、外部へ引き出された電線１３に所定の電流を供給すると各ＬＥＤ１１が発光し、その一面の透明板１７を通して内部から外部へと光が放射される。この例では、反射鏡１４の反射面１４ｂが断面楕円形状であるので、外部に放射された光は本照明装置の上部の所定距離にある照射面上に集束し、比較的狭い範囲を高照度でむらなく照明することができる。また、照射面を第２焦点Ｆ’と一致させず、軸Ｃに沿って前後に移動させると、軸Ｃ近傍には光が殆ど当たらず、それを取り囲むように環状の照射領域が形成される。したがって、用途によってはこのような状態での照明を利用してもよい。
【００３５】
更にまた、上述したように反射鏡１４の反射面１４ｂを断面放物線状にした場合には、照射面上で比較的広い範囲を照明することができる。また、当然のことながら、照射面と上記照明装置との距離を適宜に調整することにより、照射面上での照射範囲の大きさを変えることができる。更に必要に応じて、上記照明装置と照射面との間に拡散板を挿入して、拡散光を照射面に導入するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記照明装置では、軸Ｃを中心として開口が設けられているので、照明装置を挟んで照射面と反対側から、垂直に照射面を見ることができる。したがって、例えば照射面上の被検査物を明るく照明しながらＣＣＤカメラ等で撮影する、或いは拡大レンズ等を通して目視で観察する際にも非常に便利である。
【００３７】
〔参考例〕
次に、本発明の参考例による照明装置を図７、図８により説明する。図７は参考例による照明装置の軸Ｃを含む平面における断面図、図８は参考例の照明装置の一構成部品であるボビン部材の斜視図である。上記第１の実施例と同一又は相当する部分には同一の符号を付して、特に必要のない限り説明を省略する。なお、この参考例の照明装置は、基本的には上記参考形態の構成を具現化したものであるが、そのほかの変形を加えたものでも同様に具体的な装置と成すことができることは言うまでもない。
【００３８】
図８に示すように、ポリアセタール樹脂やポリカーボネート樹脂などの一体成形品であるボビン部材１００は、一端面に中央が開口した（１００ｂに相当する箇所）端面壁部を有する略円筒形状体を軸Ｃを含む平面で２つに切断した形状を有しており、その切断面に相当する箇所で２つのボビン部材１００を貼り合わせる（又は単に密着させる）ことにより略円筒形状のボビン１０が形成されるようになっている。このボビン部材１００の周方向には所定角度間隔でＬＥＤ取付穴１００ａが穿孔されており、各穴１００ａに内周側からＬＥＤ１１のボディが挿入されて接着剤などを用いて固定される。ボビン１０の内周に突出した各ＬＥＤ１１のリードは互いにハンダ付けにより接続され、更に、その配線の端部に接続された電線１３はボビン１０及び反射鏡１４の開口１４ｃを経て外部へと引き出されている。本実施例ではボビン１０が２個のボビン部材１００から構成されているため、図８に示すようにボビン部材１００の内周側が外側に大きく開いた状態でＬＥＤ１１の取付けやリードのハンダ付け作業などを行うことができる。そのため、製造の際の作業性が非常に良好である。
【００３９】
また、この参考例の照明装置では、第１の実施例とは異なり反射鏡１４を覆うケーシングは無く、反射鏡１４の基体１４ａが露出しており、それに透明板１７を押さえ付けることを目的とした略円環状の押さえ枠体（第１の実施例の第２ケーシング１６に相当）１８がネジで固定されているだけである。また、第１の実施例とは異なり、反射鏡１４をＣＣＤカメラ用の開口を持たない有底形状に形成し、電線１３を通すための小さな開口１４ｃを穿孔しさえすればよい。そのため、開口１４ｃの内周側を平滑にするための筒体（図５での第１ケーシングの円筒部１５ｂ）が不要となるので、コストの低減が可能となる。なお、この参考例では反射鏡１４の反射面１４ｂの曲面形状は放物線形状となっており、ＬＥＤ１１はその反射面１４ｂの焦点に配置されている。したがって、ＬＥＤ１１から拡がりつつ放射された光は図７中に記載のように、反射面１４ｂでほぼ平行光化されて軸Ｃに近接するように進む。
【００４０】
また、参考例の構成ではＬＥＤ１１はボビン１０の周囲に１列に配置されているだけであるが、２列、３列と複数列、ＬＥＤ１１を配置する構成としてもよい。この場合、他の列のＬＥＤ１１は反射面１４ｂに対して焦点とはならないが、全体としてほぼ同一方向へと向かった光が照射面で重なり合って照度を高めることができる。もちろん、第１の実施例の構成においても同様の手法を採用することが可能である。
【００４１】
なお、上記第１の実施例及び参考例において、一般の照明用としてはＬＥＤとして白色光を発するものを用いればよいが、もちろん、そのほかの赤色、緑色、黄色等の各色の可視光、或いは赤外光、近赤外光等の各種の波長を有する光を発するＬＥＤを用いてもよい。また、赤色、緑色及び青色の光の３原色のＬＥＤを周方向に順番に配置し、これらのＬＥＤを選択的に点灯させることにより、照射面では光が重なり合い、各色の光が混合された多種の照明色を得ることができるようにしてもよい。この場合、赤色、緑色、青色全てのＬＥＤを点灯させれば、白色光が得られることになる。
【００４２】
更にまた、上記説明では発光源としてＬＥＤを使用していたが、本発明における環状光源にはその他種々の光源を使用することができる。一例としては、環状の蛍光管のガラス管と蛍光体との間に反射膜を塗布し、その一部を適宜の間隔で剥ぎ取ることにより周方向に複数の開口（アパーチャ）を設けた、アパーチャ蛍光管でもよい。このような蛍光灯は、光軸を中心に所定の角度（有効発光角）内のみで高い強度を有し、それ以外の方向へは極めて低い強度の光しか放射しないという指向特性を持つ。したがって、このような光源を本発明に係る照明装置に使用することにより、光源の効率と本発明による集光効率とが相まって、非常に効率のよい照明を行うことができる。
【００４３】
なお、上記実施形態及び実施例は本発明の単に一例に過ぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を加えても、本願の特許請求の範囲に包含されることは明らかである。具体的に言えば、各光学部品やそのほかの部材を形成する材料は上記記載のものに限定されない。また、各光学部品の形状や配置は本発明の趣旨を満たす条件の範囲で適宜に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による照明装置を軸Ｃ及び発光源を含む平面で切断した断面図。
【図２】第１の実施形態による照明装置において反射面による反射を図１での水平面に投影した状態の説明図。
【図３】図１に関しＬＥＤと反射面とを部分的に拡大した断面図。
【図４】本発明の参考形態の照明装置の断面図。
【図５】第１の実施形態を具現化した第１の実施例による照明装置の軸Ｃを含む平面における断面図。
【図６】図５の照明装置の上面一部破断面図。
【図７】参考形態を具現化した参考例による照明装置の軸Ｃを含む平面における断面図。
【図８】図７の照明装置の構成要素であるボビン部材の斜視図。
【符号の説明】
１…環状光源
１ａ…基板
１ｂ，１１…ＬＥＤ
２，１４…反射鏡
２ａ，１４ｂ…反射面
３…照射面
４…拡散板
１０…ボビン
１００…ボビン部材
１２，１３…電線
１４ａ…基体
１４ｃ…開口
１４ｄ…溝
１４ｅ…段差
１５…第１ケーシング
１５ａ…円板部
１５ｂ…円筒部
１６…第２ケーシング
１６ａ…円筒部
１６ｂ…延出片部
１７…透明板
１８…押さえ枠体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illuminating device suitable for an imaging device or the like that recognizes or inspects an object to be inspected using a camera, and more particularly relates to an illuminating device including an annular light source and a reflecting surface adapted to the light source. .
[0002]
[Prior art]
In order to obtain a target image with a camera, optimal illumination suitable for the purpose is required. As one of such illuminations, an illumination device including a light source in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape is known. For example, in the illumination device described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-149705, a plurality of LEDs are arranged in an annular shape so that a space is formed at the center, and each optical axis of the plurality of LEDs is an annular shape. They are oriented in the axial direction and inclined at a predetermined angle. As a result, a plurality of light beams are irradiated from different directions on the inspection object placed at a predetermined position on or near the axis of the ring, so that irradiation with less unevenness as a whole is performed. It is possible. In addition, there are illumination devices described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-112221 and Japanese Patent No. 3118503.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
One of the greatest demands for such an illuminating device is to obtain a high illuminance in the inspection object. With the conventional illumination device described above, it is possible to perform illumination with less unevenness, but on the other hand, the illumination range is considerably widened. In the illumination for the inspection apparatus, there is a case where it is desired to illuminate a wide range of the object to be inspected at the same time. In such a case, the conventional illumination device has a problem that the illuminance in the desired narrow range is not necessarily high and the illuminance is insufficient because a lot of light hits outside the desired range. Of course, if the number of LEDs is increased in the technique as described above, the illuminance can be increased accordingly. However, as a matter of course, the cost increases accordingly. In particular, when white LEDs are to be used to obtain uniform white light, the cost of white LEDs is considerably large at present, and thus the method of increasing the number of LEDs is not a good idea.
[0004]
In order to obtain a higher illuminance while limiting the number of LEDs used, it is necessary to irradiate the irradiation target without wasting light emitted from the LEDs as much as possible. The present invention has been made in order to solve such a problem, and the main object of the present invention is to effectively use the radiated light from the LED, thereby increasing the illuminance on the object at a relatively low cost. It is providing the illuminating device which can irradiate the light of intensively.
[0005]
[Means for solving the problems and effects]
The lighting device according to the present invention, which has been made to solve the above problems,
a) Arranged annularly with a predetermined axis as the center and with the light emitting direction directed outward with respect to the axis plural An annular light source comprising a light source;
b) a reflecting mirror surrounding the annular light source and having a reflecting surface facing the annular light source;
With
The reflective surface is Annular light source Shaft and said plural Luminous source One of One of the cross-sections including The Luminous source One side Point and A part of an ellipse with the other focal point located on the axis. curve The Around the axis 1 around the annular light source It is a concave curved surface formed in the space by rotating, The positional relationship between each light source and the reflecting mirror is determined so that all the light within the effective light distribution angle including the optical axis of each light source of the annular light source strikes the reflecting surface, The annular light source Each light source The light emitted from and reflected by the reflecting surface is on the axis. The other focus of Or it is characterized by irradiating the vicinity.
[0006]
In the illumination device according to the present invention, a typical light emitting source is a light emitting diode (LED). In addition, for example, the light emitting diode (LED) is exposed outwardly through an aperture opening provided at an appropriate position of a light shielding body that shields an annular fluorescent lamp. A light source that emits light or an annular fluorescent lamp itself may be used as the annular light source.
[0007]
In the illumination device according to the present invention, each light source constituting the annular light source is disposed at one focal point of the reflecting surface. The other focal point is located on the axis of the annular light source Therefore, the light emitted from the respective light sources with a certain degree of spread strikes the reflecting surface and is collected. Bundled In any case, the process proceeds on or near the axis. And on the irradiation surface placed substantially perpendicular to the axis, the reflected light corresponding to each light emitting source overlaps, and this makes it possible to increase the illuminance and achieve highly uniform illumination with less illuminance unevenness.
[0008]
This With this configuration, the light emitted from the annular light source concentrates on the focal point located on the axis, so that extremely high illuminance can be obtained in the vicinity of the focal point.
[0009]
In addition, the reflected light corresponding to each light source does not completely overlap at a position shifted before and after the focal point on the axis, and the light hardly reaches the vicinity of the axis. It can be performed.
[0011]
Further, within an effective light distribution angle including the optical axis of the light emitting source. All of The positional relationship between the light source and the reflecting mirror so that all the light hits the reflecting surface Is established, Almost all of the light emitted from the light source is reflected without any waste by the reflector and travels toward the irradiation surface. Yes, The illuminance on the irradiated surface can be further increased. Moreover, since the light radiated | emitted from any light source is reflected similarly, the uniformity of the illumination intensity in an irradiation surface increases.
[0012]
In the lighting device according to the present invention, the reflecting mirror has an opening around the axis including the axis, and the irradiation site can be observed from the opposite side of the reflecting surface through the opening. Can do. According to such a configuration, the irradiation site on the irradiation surface can be observed from a direction substantially perpendicular to the irradiation surface, which is suitable for applications such as a microscope and an inspection apparatus.
[0013]
As one aspect of the present invention, the annular light source includes a light-emitting diode as the light-emitting source and a cylinder surrounding the shaft, and the plurality of light-emitting diodes are arranged side by side in the circumferential direction of the outer periphery of the cylinder. It can be set as the structure which consists of. Moreover, in such a structure, it is preferable that the cylindrical body is formed of a member divided into a plurality of sections along a cut surface extending in the same direction as the shaft. According to this configuration, since the inner peripheral side of the cylindrical body is completely open outward in the state before combining the members divided into a plurality, the leads of the light emitting diodes protruding to the inner peripheral side of the cylindrical body, Or the soldering operation | work of this lead | read | reed and electric wire etc. can be performed easily and workability | operativity at the time of manufacture improves.
[0014]
Further, it is convenient if the cylindrical body is configured to be attached to the reflecting mirror. Here, the cylinder may be directly attached to the reflecting mirror by a screw, an adhesive, or the like, but may be indirectly attached via another member. According to this configuration, alignment and angle adjustment are performed so that the light emitting diode attached to the cylindrical body comes to one focal point of the reflecting surface, and so that the optical axis of the light emitting diode forms a predetermined angle with respect to the reflecting surface. It can be done easily and accurately. Therefore, it is advantageous to increase the illuminance on the target irradiation surface or to accurately set the illumination range.
[0015]
The plurality of light emitting diodes may include ones having different emission wavelengths. According to this configuration, light having various colors can be obtained on the irradiation surface by selectively turning on light sources having different wavelengths.
[0016]
In the various aspects described above, the target point on the light emitting source and the irradiation surface does not necessarily have to be strictly on each focal point, and the object of the present invention can be sufficiently achieved even if it is slightly deviated therefrom. . Accordingly, the “focal point” used above and in the claims includes not only the geometrical focal point but also its vicinity. Further, the “cut plane” for dividing the cylindrical body may be slightly inclined even if it is not strictly in the same direction as the axis.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, the principle configuration and operation of the lighting device according to the present invention will be described first. FIG. 1 is a cross-sectional view of a lighting device according to a first embodiment of the present invention cut along a plane including an axis C and a light source. The axis C is a rotationally symmetric axis of the reflecting surface 2a described later. In FIG. 1, only representative optical paths are shown in order to avoid the complexity of the drawing, but it is natural that light passing through many optical paths exists in addition to those described.
[0018]
The annular light source 1 is formed by arranging a plurality of LEDs 1b, which are light emission sources, on a substantially cylindrical substrate 1a with an axis C as a center at a predetermined interval in the circumferential direction. The reflecting surface 2a of the reflecting mirror 2 is provided so as to surround the annular light source 1, and the section of the reflecting surface 2a is a part of ellipses (secondary aspherical curves) A and A ′ indicated by dotted lines in FIG. Is configured. The ellipse A, A ′ has two focal points, and the LED 1b (strictly speaking, the light emitter of the LED 1b) is placed at one focal point (first focal point) F, and the irradiation surface 3 is arranged on the axis C. Is placed at the other focal point (second focal point F ′).
[0019]
That is, the long axis S that is a line connecting the two focal points F and F ′ of the ellipse A (or A ′) is inclined by the angle θ1 with respect to the axis C, and the ellipse A is fixed with the second focal point F ′ fixed. A part of the curved surface formed by making one rotation around the axis C is the reflecting surface 2a in the three-dimensional space. Note that even if these arrangements are slightly deviated, there is often no practical problem. Rather, in order to widen the irradiation range somewhat, a method of deliberately defocusing is also possible.
[0020]
The light emitted from the LED 1b has a light distribution that spreads in a solid square shape around the optical axis P. However, the larger the light distribution, the larger the optical aberration of the LED. Only light included in the solid angle of the range is used as effective light. In FIG. 1, the half value of the effective light emission angle which is the range of this effective light is represented by ω. From the LED 1b, most of the light is radiated within an effective emission angle range ± ω centered on the optical axis P. In the present embodiment, the optical axis P of each LED 1b is inclined from the long axis S of the ellipse A as shown in FIG. The reflecting surface 2a of the reflecting mirror 2 is provided at a position that reliably covers the effective emission angle range ± ω emitted from each LED 1b. Therefore, the LED 1b does not face the reflecting surface 2a of the reflecting mirror 2. Of course, it does not face the irradiation surface 3. With such an arrangement, all the light within the effective emission angle range ± ω emitted from the LED 1b is reflected by the reflecting mirror 2 and focused on the irradiation surface 3 without being blocked by the LED 1b or the substrate 1a.
[0021]
Next, a specific method for determining the arrangement of the LED 1b and the reflecting surface 2a in the cross section shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a sectional view in which the LED 1b and the reflecting surface 2a are partially enlarged. In FIG. 3, the angle at which the optical axis P of the LED 1b is inclined from the minor axis of the ellipse A (axis perpendicular to the major axis S) is α. First, it is necessary to determine the ellipse A. There are an infinite number of ellipses A having two focal points F and F ′, and the size of the ellipse to be selected is appropriately determined in consideration of the size of the reflecting mirror 2 and the position of the irradiation surface 3. decide.
[0022]
Next, the inclination angle α of the LED 1b and the position of the reflecting surface 2a of the reflecting mirror 2 are determined as follows. First, out of the light within the effective emission angle range ± ω emitted from the LED 1b, the light at the outermost angle separated from the optical axis P by the angle −ω is reflected by the ellipse A and is not blocked by the LED 1b or the substrate 1a. Then, the inclination angle α and one boundary 2b of the reflecting surface 2a are determined. The other boundary 2c of the reflection surface 2a is a reflection position on the ellipse A of the light (optical axis + ω) of the other outermost angle in the effective light emission angle range. Of course, the boundaries 2b and 2c are the minimum limit positions of the reflecting surface 2a, and may extend to the outside thereof, or the extending portions may not be along the ellipse A.
[0023]
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the reflected light from the reflecting surface 2a is projected onto the horizontal plane in FIG. 1 in the configuration of the present embodiment, and for the sake of convenience of explanation, the optical path and the illumination state by only one LED 1b are drawn. . The LED 1b emits light with a predetermined spread in the horizontal direction (in-plane direction in FIG. 2). The light radiated in the direction coinciding with the optical axis P in this plane (that is, the light spreading around the optical axis P in FIG. 1) is reflected by the reflecting surface 2a and converges to the second focal point F ′. On the other hand, the light that spreads in the plane of FIG. 2 is reflected by the reflecting surface 2a, and then is not directed to the second focal point F ′ in the horizontal direction, but is focused on each point on the horizontal plane including the second focal point F ′. . Therefore, the illumination state in the vicinity of the second focal point F ′ emitted from a certain LED 1b by the reflecting surface 2a has a linear shape including a second focal point F ′. However, this is a story under an ideal condition where the LED 1b can be regarded as a point light source, and the light does not actually converge to a single point due to deviation from such an ideal condition. As shown by B in FIG. 2, the irradiation range on the irradiation surface 3 has an elliptical shape extending substantially on a horizontal plane centering on the second focal point F ′.
[0024]
In the present embodiment, the annular light source 1 is configured by arranging a plurality of LEDs 1b in an annular shape, but the interval between the adjacent LEDs 1b in the circumferential direction is such that their effective emission angle range ± ω overlaps on the reflection surface 2a. It is arranged. Therefore, in the horizontal plane including the second focal point F ′, the oblong illuminations by the individual LEDs 1b overlap, and the overall illumination state is as shown by D in FIG. As a matter of course, the closer the arrangement pitch of the LEDs 1b (the arrangement interval of the individual LEDs 1b), the denser the overlapping of the illumination, thereby eliminating the uneven illumination on the irradiation surface 3 and increasing the illumination.
[0025]
As described above, according to the first embodiment, the optical axis P emitted from each LED 1b is included by tilting the optical axis P of each LED 1b constituting the annular light source 1 by a predetermined angle with respect to the short axis of the ellipse A. All the light within the effective emission angle range can be guided to the reflecting mirror 2 and reflected by the reflecting surface 2a. The concave cross section of the reflecting surface 2a of the reflecting mirror 2 is an aspherical surface (in this embodiment, the ellipse A), the LED 1b is placed near the first focal point F of the ellipse, and the irradiation surface 3 is the other (second). By setting the focal point in the vicinity of the focal point F ′, all of the reflected light can be focused on the irradiation surface 3, and illumination with high illuminance without illuminance unevenness can be obtained.
[0026]
[ reference Form)
Next, referring to FIG. Similar reference A form is demonstrated. The basic configuration is similar to the first embodiment, but this reference In the embodiment, the cross section of the reflecting surface 2a of the reflecting mirror 2 uses parabolas E and E 'instead of an ellipse. The LED 1b constituting the annular light source 1 is placed in the vicinity of the focal point F of the reflecting surface 2a having a parabolic cross section, and when all the light within the effective emission angle range ± ω is incident on the reflecting surface 2a as in the case of an ellipse, All of the reflected light is parallel in the plane including the axis C and the LED 1b. Further, as in the case of FIG. 2, the reflection is a concave curved surface in the horizontal plane, and the light is slightly converged after the reflection. Therefore, unlike the first embodiment, the irradiation surface 3 has a wide irradiation range in a planar shape. Moreover, since most of the light emitted from the LEDs 1b arranged in the circumferential direction and reflected by the reflecting surface 2a overlaps, it is suitable for a wider range of illumination with little illuminance unevenness.
[0027]
In addition, in order to reduce unevenness in illuminance on the irradiation surface 3 and achieve high uniformity of illumination, a diffusion plate 4 is inserted at an appropriate position before the irradiation surface 3 as shown in FIG. To increase the overlap of light. Such improvement of illuminance unevenness by the diffusion plate 4 is also applicable to the first embodiment.
[0028]
【Example】
[First embodiment]
Hereinafter, an embodiment (hereinafter referred to as “first embodiment”) of a lighting device that embodies the above-described principle configuration will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a sectional view in a plane including the axis C of the lighting apparatus according to the first embodiment, and FIG. 6 is a partially broken sectional view of the upper surface. The illumination device according to the first example basically embodies the configuration of the first embodiment.
[0029]
A cylindrical bobbin 10 (corresponding to the substrate 1a in FIGS. 1 to 4) formed of a thermoplastic resin such as polyacetal resin or polycarbonate resin has LED mounting holes at an angular interval of 30 ° with the axis C as the center. The body of the LED 11 (corresponding to the LED 1b in FIGS. 1 to 4) is inserted into each hole from the inner peripheral side and fixed with an adhesive or the like. A lead of each LED 11 protrudes from the inner periphery of the bobbin 10, and each LED 11 is connected by an electric wire 12 soldered to the lead. Note that the bobbin 10 itself is formed of a printed circuit board (for example, a flexible flexible substrate), and pads for soldering the leads of the LED 11 and pattern wirings for connecting the pads are formed. Good. In this configuration, as long as the lead of the LED 11 is soldered to the pad, the LED 11 can be fixed and the electrical wiring can be performed simultaneously.
[0030]
The reflecting mirror 14 (corresponding to the reflecting mirror 2 in FIGS. 1 to 4) rotates around the axis C on the concave curved surface having the shape as described above, that is, a curve obtained by cutting a part of the ellipse A in the cross section of FIG. A base 14a that has a concave curved surface formed on the surface (upper side in FIG. 5) and is processed into a predetermined shape by injection molding or the like from polyacetal resin or polycarbonate resin, and aluminum is formed on the concave curved surface of the base 14a. A material having a specularity such as that is deposited as a reflective surface 14b (corresponding to the reflective surface 2a in FIGS. 1 to 4). Such a method is advantageous in terms of cost, particularly when a large quantity of uniform quality is produced. Of course, the functionally reflecting surface 14b may be provided with a mirror surface by other methods such as plating the base 14a with a metal such as aluminum or applying a metal tape, and further, a metal having a mirror surface. You may use what pressed the board to the concave curved surface shape.
[0031]
The reflecting mirror 14 has a circular opening 14 c in the inner peripheral portion centering on the axis C. Further, the surface opposite to the reflecting surface 14b (the lower surface in FIG. 5) is substantially flat, but a groove 14d that connects the central opening 14c and the outer edge portion in a straight line is formed. This groove 14 d is used as a passage for taking out the electric wire 13 connected to the lead of the LED 11. A step 14e is formed in the circumferential direction around the axis C at the inner peripheral upper edge facing the opening 14c of the reflecting mirror 14, and the lower end of the bobbin 10 is just fitted into the step 14e. ing.
[0032]
The casing in which the bobbin 10 and the reflecting mirror 14 are housed includes a first casing 15 and a second casing 16. The first casing 15 integrally includes a disk portion 15a having a circular opening having a diameter slightly smaller than that of the bobbin 10 and a cylindrical portion 15b standing around the circular opening. The second casing 16 integrally includes a cylindrical portion 16a having the same diameter as the outer edge portion of the first casing 15, and an annular extending piece portion 16b extending to the inner peripheral side on one end surface side of the cylindrical portion 16a. .
[0033]
As described above, the reflecting mirror 14 in which the bobbin 10 is fitted is seated on the disc portion 15a of the first casing 15 and fixed with screws. At this time, the electric wire 13 is inserted through a passage formed between the groove 14d and the disc portion 15a and taken out to the outside. A transparent plate 17 made of glass, acrylic or the like having a circular opening at the center is placed on the top of the bobbin 10 and the reflecting mirror 14, and is mounted so as to cover the second casing 16 from above. The substrate 14a is fixed. Since the transparent plate 17 is intended to protect the LED 11 and the reflecting surface 14b from contamination and mechanical damage, it is not functionally essential as a lighting device.
[0034]
As described above, the lighting device of the present embodiment is a donut-shaped body with the center penetrating up and down in a substantially cylindrical shape centering on the axis C, and each LED 11 is supplied with a predetermined current supplied to the electric wire 13 drawn to the outside. Emits light, and light is emitted from the inside to the outside through the transparent plate 17 on one side. In this example, since the reflecting surface 14b of the reflecting mirror 14 has an elliptical cross section, the light radiated to the outside is focused on the irradiation surface at a predetermined distance above the illuminating device, and a relatively narrow range has a high illuminance. It can be illuminated evenly. When the irradiation surface is moved back and forth along the axis C without being coincident with the second focal point F ′, almost no light hits the vicinity of the axis C, and an annular irradiation region is formed so as to surround it. . Therefore, you may utilize the illumination in such a state depending on a use.
[0035]
Furthermore, as described above, when the reflecting surface 14b of the reflecting mirror 14 has a parabolic cross section, a relatively wide range can be illuminated on the irradiation surface. Of course, the size of the irradiation range on the irradiation surface can be changed by appropriately adjusting the distance between the irradiation surface and the illumination device. Furthermore, if necessary, a diffuser plate may be inserted between the illumination device and the irradiation surface to introduce diffused light into the irradiation surface.
[0036]
Moreover, in the said illuminating device, since the opening is provided centering | focusing on the axis | shaft C, an irradiation surface can be vertically seen from the opposite side to an irradiation surface on both sides of an illuminating device. Therefore, it is very convenient when, for example, the object to be inspected on the irradiation surface is photographed with a CCD camera or the like while illuminating brightly, or visually observed through a magnifying lens or the like.
[0037]
[ reference Example)
Next, the present invention reference An illumination device according to an example will be described with reference to FIGS. FIG. reference Sectional view in a plane containing the axis C of the lighting device according to the example, FIG. reference It is a perspective view of the bobbin member which is one component of the example illuminating device. Portions that are the same as or correspond to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted unless particularly necessary. In addition, this reference The example lighting device is basically the above reference Although the configuration of the embodiment is embodied, it is needless to say that a device with other modifications can be similarly formed as a specific device.
[0038]
As shown in FIG. 8, the bobbin member 100, which is an integrally molded product such as polyacetal resin or polycarbonate resin, has a substantially cylindrical body having an end surface wall portion that is open at the center at one end surface (corresponding to 100b). The bobbin 10 having a substantially cylindrical shape is formed by bonding (or simply bringing into contact) two bobbin members 100 at locations corresponding to the cut surface. It is like that. In the circumferential direction of the bobbin member 100, LED mounting holes 100a are drilled at predetermined angular intervals, and the body of the LED 11 is inserted into each hole 100a from the inner peripheral side and fixed using an adhesive or the like. The leads of the LEDs 11 projecting to the inner periphery of the bobbin 10 are connected to each other by soldering, and the electric wire 13 connected to the end of the wiring is pulled out to the outside through the opening 14c of the bobbin 10 and the reflecting mirror 14. ing. In this embodiment, since the bobbin 10 is composed of two bobbin members 100, as shown in FIG. 8, the LED 11 is attached and the lead is soldered in a state where the inner peripheral side of the bobbin member 100 is widely opened outward. It can be performed. Therefore, workability at the time of manufacture is very good.
[0039]
Also this reference Unlike the first embodiment, the illumination device of the example has no casing that covers the reflecting mirror 14, the base 14 a of the reflecting mirror 14 is exposed, and a substantially annular shape for the purpose of pressing the transparent plate 17 on it. The pressing frame body 18 (corresponding to the second casing 16 of the first embodiment) 18 is only fixed with screws. Further, unlike the first embodiment, it is only necessary to form the reflecting mirror 14 in a bottomed shape having no opening for a CCD camera and to drill a small opening 14c through which the electric wire 13 passes. This eliminates the need for the cylindrical body (cylindrical portion 15b of the first casing in FIG. 5) for smoothing the inner peripheral side of the opening 14c, thereby reducing the cost. In addition, this reference In the example, the curved surface shape of the reflecting surface 14b of the reflecting mirror 14 is a parabolic shape, and the LED 11 is disposed at the focal point of the reflecting surface 14b. Therefore, the light emitted while spreading from the LED 11 is made almost parallel by the reflecting surface 14b and proceeds so as to approach the axis C as shown in FIG.
[0040]
Also, reference In the configuration of the example, the LEDs 11 are merely arranged in one row around the bobbin 10, but a configuration in which the LEDs 11 are arranged in two rows, three rows and a plurality of rows may be possible. In this case, the LEDs 11 in the other rows are not focused on the reflection surface 14b, but the light directed in substantially the same direction as a whole can overlap the irradiation surface to increase the illuminance. Of course, the same method can be adopted in the configuration of the first embodiment.
[0041]
The above 1's Example And reference examples In general, for lighting use, an LED that emits white light may be used. Of course, other visible light of each color such as red, green, and yellow, or various kinds of infrared light, near infrared light, and the like. An LED that emits light having a wavelength may be used. In addition, by arranging LEDs of the three primary colors of red, green, and blue in order in the circumferential direction, and selectively lighting these LEDs, light is overlapped on the irradiated surface, and various types of light in which colors of each color are mixed. It may be possible to obtain the illumination color. In this case, white light can be obtained by lighting all the red, green, and blue LEDs.
[0042]
Furthermore, in the above description, an LED is used as the light source, but various other light sources can be used as the annular light source in the present invention. As an example, an aperture having a plurality of openings (apertures) in the circumferential direction by applying a reflective film between a glass tube of a circular fluorescent tube and a phosphor and peeling off a part thereof at an appropriate interval. A fluorescent tube may be used. Such a fluorescent lamp has directivity characteristics that it has high intensity only within a predetermined angle (effective light emission angle) around the optical axis, and emits only light of extremely low intensity in other directions. Therefore, by using such a light source in the illumination device according to the present invention, the efficiency of the light source and the light collection efficiency according to the present invention can be combined to perform very efficient illumination.
[0043]
It should be noted that the above-described embodiments and examples are merely examples of the present invention, and it is obvious that modifications and modifications as appropriate within the spirit of the present invention are included in the claims of the present application. Specifically, the materials forming each optical component and other members are not limited to those described above. In addition, the shape and arrangement of each optical component can be appropriately changed within the range of conditions that satisfy the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a lighting device according to a first embodiment of the present invention, taken along a plane including an axis C and a light source.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a state in which the reflection by the reflecting surface is projected onto the horizontal plane in FIG. 1 in the lighting device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view in which an LED and a reflective surface are partially enlarged with respect to FIG. 1;
FIG. 4 of the present invention reference Sectional drawing of the illuminating device of form.
FIG. 5 is a cross-sectional view in a plane including the axis C of the illumination device according to the first example that embodies the first embodiment;
6 is a partially broken cross-sectional view of the upper surface of the lighting device of FIG. 5;
[Fig. 7] reference Embodied form reference Sectional drawing in the plane containing the axis | shaft C of the illuminating device by an example.
8 is a perspective view of a bobbin member that is a component of the illumination device of FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... A circular light source
1a ... substrate
1b, 11 ... LED
2,14 ... Reflector
2a, 14b ... reflective surface
3 ... Irradiation surface
4 ... Diffusion plate
10 ... Bobbins
100: Bobbin member
12, 13 ... Electric wire
14a ... Substrate
14c ... Opening
14d ... groove
14e ... Step
15 ... 1st casing
15a ... disc part
15b ... cylindrical part
16 ... second casing
16a ... cylindrical portion
16b ... Extension piece
17 ... Transparent plate
18 ... Holding frame

Claims

ａ）所定の軸を中心にして環状に且つ発光方向が該軸に対して外方向に向けられた状態で配置された複数の発光源からなる環状光源と、
ｂ）該環状光源を囲繞し且つ反射面が該環状光源に対向してなる反射鏡と、
を備え、
前記反射面は、前記環状光源の軸及び前記複数の発光源のうちの１つを含む断面のうちの該軸で区分される一方の半断面において該発光源を一方の焦点とし他方の焦点を前記軸上に位置する点とした楕円の一部を成す曲線を、前記軸を中心に前記環状光源の周りに１回転させることにより空間内に形成される凹曲面であり、前記環状光源の各発光源の光軸を含む有効配光角内の全ての光が前記反射面に当たるように各発光源と前記反射鏡との位置関係が定められ、前記環状光源の各発光源から発し前記反射面で反射した光を前記軸上の他方の焦点又はその近傍に照射するようにしたことを特徴とする照明装置。a) an annular light source composed of a plurality of light emitting sources arranged in a ring shape around a predetermined axis and in a state where the light emission direction is directed outward with respect to the axis;
b) a reflecting mirror surrounding the annular light source and having a reflecting surface facing the annular light source;
With
The reflecting surface, the other as one of the focal points of the light-emitting source Te one half sectional odor Segmented by shaft of the cross-section comprising one of the shaft and the plurality of light emitting sources of the annular light source of a curve forming part of the ellipse and a point located on said axis focus, a concave surface which is formed in the space by one revolution around the annular light source about the axis, the annular The positional relationship between each light source and the reflecting mirror is determined so that all the light within the effective light distribution angle including the optical axis of each light source of the light source strikes the reflecting surface, and the light emitted from each light source of the annular light source An illumination device characterized in that the light reflected by the reflecting surface is irradiated to the other focal point on the axis or the vicinity thereof.

前記反射鏡は、前記環状光源の軸を含んでその周囲に開口を有し、該開口を通して前記反射面の反対側から照射部位を観察できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。The reflector has an opening on its circumference comprises an axis of said annular light source, through the opening of claim 1, characterized in that to be able to observe the irradiated portion from the opposite side of the reflecting surface Lighting device.

前記環状光源は、前記発光源としての発光ダイオードと、前記軸を囲繞した筒体とを含み、該筒体の外周の周方向に複数の前記発光ダイオードが並べて配置されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。The annular light source includes a light emitting diode as the light emitting source and a cylindrical body surrounding the shaft, and a plurality of the light emitting diodes are arranged side by side in a circumferential direction of the outer periphery of the cylindrical body. The lighting device according to claim 1 or 2 .

前記筒体は、前記軸と同方向に広がる切断面で複数に分割された部材から形成されることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。The said cylindrical body is formed from the member divided | segmented into plurality by the cut surface extended in the same direction as the said axis | shaft, The illuminating device of Claim 3 characterized by the above-mentioned.

前記筒体は前記反射鏡に対して取り付けられることを特徴とする請求項３又は４に記載の照明装置。The lighting device according to claim 3 or 4 , wherein the cylindrical body is attached to the reflecting mirror.

前記複数の発光ダイオードは互いに発光波長の異なるものを含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の照明装置。Lighting device according to any one of claims 3-5, wherein the plurality of light emitting diodes comprising different ones of emission wavelengths from each other.