JP2009266636A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光ダイオードの熱的影響を緩和できる上、光拡散部材における輝度分布の均斉化を図ること。
【解決手段】 導光板６の表面側に周辺をマスク部材で覆った光拡散部材１７を、裏面側に光反射部材５を配置すると共に、導光板のそれぞれの端面６ｃに光源ユニット８を配置し、これらをハウジング１に収容してなり、光源ユニットは、内面に光反射性を有し、かつ導光板の端面に対向する部分に開口部が形成された箱状のケース９と、ケースの底面部１０に、導光板の端面に対向するように配置された複数の発光ダイオード１６とから構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）からの画像データを処理することにより製品の外観検査などを行うシステム・装置や一般照明などに適用される照明装置の改良に関する。

一般に、製品の外観検査、例えば製品の外郭形状に不所望な突起や欠けなどが存在しないか否かを検査する場合には、製品のシルエット情報を取り込むために照明装置が用いられている。
例えば製品の外観検査を行う場合には、被検査製品に照明装置からの光を照射し、被検査製品のシルエットをＣＣＤカメラによって撮影し、その画像データを基準データと比較することによって被検査製品の外郭形状が適正であるか否かが検査される。

このような用途に適用される照明装置としては、例えば図９〜図１２に示す構造の照明装置が提案されている（株式会社イマックの２００７年ＬＥＤ照明総合カタログ参照）。
この照明装置について、図９〜図１２を参照して具体的に説明する。同図において、Ｈは角形の収容部Ｈａを有する金属製のハウジングであって、その収容部Ｈａには、例えばアクリル板などよりなる角形の導光板Ｌが収容されている。この導光板Ｌの表面側（光放出側）Ｌａには光拡散板ＤＢが、裏面側Ｌｂにはシート状の光反射部材Ｒがそれぞれ配置されている。又、導光板Ｌのそれぞれの端面Ｌｃにはほぼ等間隔で複数の凹部Ｄが形成されており、これらの凹部Ｄには発光ダイオードＬＥＤが挿入・支持されている。これらの発光ダイオードＬＥＤは、例えば３〜４個を１つのグループとして保護抵抗器を介して直列的に接続されると共に、それぞれのグループは直流電源（Ｖｃｃ）に対して並列的に接続されている。尚、発光ダイオードＬＥＤの接続数は、順電圧Ｖｆなどによって適宜に決定される。又、光拡散板ＤＢの表面側には不透光性部材よりなるマスク部材Ｍが、中央部分に開口部Ｍａが形成されるように配置されている。

次に、この照明装置による被検査製品の外観検査方法について説明する。まず、照明装置を点灯動作させると、発光ダイオードＬＥＤからの光は導光板Ｌの表面側Ｌａから光拡散板ＤＢに入射・拡散され、開口部Ｍａから外部に放出される。この状態において、被検査製品を照明装置における光拡散板ＤＢの中央部分（開口部Ｍａの中央部分）にセットする。次に、照明装置の上方に配置されたＣＣＤカメラ（図示せず）によって被検査製品のシルエットを撮影する。撮影された画像データはパソコンに取り込まれ、予め内蔵されている基準データと比較され、外観状態が適正であるか否かが判定（検査）される。適正と判定された被検査製品のみが次工程に移送される。
株式会社イマックの２００７年ＬＥＤ照明総合カタログ

ところで、この照明装置では、図８において点線Ａで示す輝度分布特性を呈する（詳細は後述する）。即ち、マスク部材Ｍから露呈する光拡散板ＤＢの輝度分布は、マスク部材Ｍの近くで輝度が高く、中央部分に向けて輝度が低くなっている。このために、被検査製品の外観検査を行う場合、被検査製品のエッジにおける突起や欠けなどの検査精度が損なわれるのみならず、被検査製品の光拡散板ＤＢへのセット位置によって検査精度にバラツキが生ずるという問題がある。
又、上述の照明装置では、発光ダイオードＬＥＤが導光板Ｌの端面Ｌｃに形成された凹部Ｄに埋入されているために、動作時に発光ダイオードＬＥＤから発生する熱が凹部Ｄに籠り、発光ダイオードＬＥＤが不所望に温度上昇することになり、発光ダイオード自身のみならず、導光板Ｌも熱的影響を受けることになる。即ち、発光ダイオードＬＥＤは不所望な温度上昇によって発光特性や寿命特性が阻害されるようになる。このような不都合を回避するには、順電流を減少すればよいのであるが、明るさが極端に低下することにより検査精度の信頼性が損なわれるという問題が生ずる。一方、導光板Ｌについては、それ自体が黄色く変色する黄変現象が加速され、導光性が損なわれるという問題もある。
その上、発光ダイオードＬＥＤから放射された光の内、光軸に沿う光成分の一部分は、導光板の反対側の端面から導光板外に漏れるために、光拡散板ＤＢに入射される光量が減少し、輝度レベルも低下してしまい、検査精度の信頼性も損なわれることになる。

このような問題を解決するために、図１３に示す照明装置が提案されている。この照明装置は、複数の発光ダイオードＬＥＤを導光板Ｌの端面Ｌｃに対向するように配置して構成されている。
この構成によれば、発光ダイオードＬＥＤが導光板Ｌの端面Ｌｃに埋設されない関係で、熱的影響は大幅に緩和され、上述の問題を解決できる。
しかし乍ら、導光板Ｌの端部には、図１３に示すように無発光領域Ｐが形成され、導光板端部に輝度むらが生ずるために、精度よく外観検査を行うことができなくなるという問題を有している。
それ故に、本発明の目的は、発光ダイオードの熱的影響を緩和できる上、光拡散部材における輝度分布の均斉化が可能になる照明装置を提供することである。

従って、本発明は上述の目的を達成するために、多角形の導光板と、導光板の裏面側（非光放出側）に配置された光反射部材と、導光板のそれぞれの辺における端面に対向するように配置された光源ユニットと、導光板及び光源ユニットを収容するハウジングと、ハウジングの開口部分に、少なくとも導光板の表面側（光放出側）が覆われるように配置された光拡散部材とを具備し、前記光源ユニットは、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面に対向する部分に開口部が形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面に対向するように配置された複数の発光ダイオードとから構成されていることを特徴とする。

又、本発明の第２の発明は、多角形の導光板と、導光板の裏面側（非光放出側）に配置された光反射部材と、導光板のそれぞれの辺における端面に対向するように配置された光源ユニットと、導光板及び光源ユニットを収容するハウジングと、ハウジングの開口部分に、少なくとも導光板の表面側（光放出側）が覆われるように配置された光拡散部材とを具備し、前記光源ユニットは、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面に対向する部分に開口部が形成されていると共に、導光板の表面側上に若干重なるような突出部が一体的に形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面に対向するように配置された複数の発光ダイオードとから構成されていることを特徴とする。

又、本発明の第３の発明は、前記導光板の裏面側に光反射性のドットパターンが形成されていることを特徴とし、第４の発明は、前記光拡散部材の表面側の外周部分に、不透光性部材よりなるマスク部材を配置したことを特徴とし、第５の発明は前記光源ユニットにおいて、発光ダイオードはケースの底面部に形成された複数の孔に個別的に挿入・配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明の第６の発明は、前記ハウジングのコーナー部分の底部に取付部を形成し、この取付部を利用して光拡散部材が固定されていることを特徴とする。

このように本発明によれば、光源ユニットは、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面に対向する部分に開口部が形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面に対向するように配置された複数の発光ダイオードとから構成されている上に、この光源ユニットは導光板のそれぞれの端面に対向するように配置されている関係で、発光ダイオードは導光板に埋入されることなく、導光板より離隔したケース内に配置されているために、動作時に、発光ダイオードが不所望に温度上昇するという不都合もなく適正温度で動作させることができる。従って、発光特性や寿命特性への影響を最小限に止めることが可能になる。

しかも、光源ユニットにおけるケース内面には反射層が形成されている上に、導光板の裏面側には光反射部材が配置されているために、発光ダイオードから放射された光はケース内面の反射層によって反射され、或いは直接的に導光板に入射されるし、さらに導光板の裏面側から導光板外に漏れようとする光は光反射部材で反射され、再び導光板に戻される。従って、発光ダイオードからの放射光は導光板に効果的に入射される結果、導光板の表面側における光量を増加させることができ、光拡散部材での輝度レベルを高め輝度分布の均斉化を図ることができる。特に、導光板の裏面側に光反射性のドットパターンを形成すれば、導光板の表面側における光量を増加でき、光拡散部材における輝度分布の均斉化をより一層に改善できる。
その上、ケースにおける底面部（発光ダイオードの配置部分）は他の部分と同様に光反射性に構成されているために、対向する光源ユニットの発光ダイオードから光軸に沿うような光が導光板を介してケース底面部に入射されても、底面部で再び反射されて導光板に戻される結果、導光板の表面側における光量を増加できる。

又、光拡散部材の表面側の周辺部分には不透光性部材よりなるマスク部材が、中央部分に開口部が形成されるように配置されているために、マスク部材の近辺で輝度レベルが不所望に高くなることを抑制できる。
特に、光源ユニットのケースにおいて、光拡散部材側の側面部に、導光板の表面部上に若干重なるような突出部を一体的に延在して形成すれば、マスク部材の近辺で輝度レベルが不所望に高くなることを抑制でき、光拡散部材での輝度分布の均斉化を上述の構成と相俟って図ることができる。

さらに、光源ユニットにおいて、発光ダイオードをケース底面部に形成した孔に挿入・支持するように構成すれば、光源ユニットの組み立てを能率よく行うことができる。
又、ハウジングにおけるコーナー部分の底部には、光拡散部材を固定するためのネジ孔などを有する取付部を形成すれば、光拡散部材をハウジングに、取付部を利用して簡単に取り付けることができ、組み立て性を改善できる。特に、取付部は導光板や光源ユニットが配置されない空間部分に設けられるために、不要な空間を有効に利用できる上に、取付部を設けるための空間部をわざわざ用意する必要もなくなる。

次に、本発明装置の実施例について図１〜図５を参照して説明する。同図において、１は、例えばアルミニウム，銅などの金属部材よりなるハウジングであって、例えば底面板に四角形状の収容部２を一体化して構成されており、収容部２の上方部分には開口部３が形成されている。又、収容部２の底面部におけるコーナー部分（後述する光源ユニットの端部間に挟まれた空間部分）には後述する光拡散部材を取り付けるための取付部４が形成されている。この取付部４は、例えば底面部を押し出し加工した部分にネジ孔４ａなどを設けて形成されているが、この構成に制約されない。
このハウジング１における収容部２には、導光板６及び複数の光源ユニット８が収容されている。導光板６は、例えばアクリル樹脂などにて構成されており、多角形望ましくは四角形に構成されている。この導光板６は収容部２に、表面側６ａが開口部３側に、裏面側６ｂが収容部底面側になるように収容されている。導光板６の裏面側６ｂには光反射性を有するドットパターン７が形成されており、さらに、その裏面側６ｂと収容部底面側との間には、例えば金属，樹脂材，紙などよりなるシート状の光反射部材５が裏面側６ｂに密着するように配置されている。

上述の導光板６におけるそれぞれの端面６ｃには光源ユニット８が、端面６ｃに対向するように配置されている。この光源ユニット８は、例えば少なくとも内面が光反射性に形成された箱状のケース９と、ケース９の底面部に、導光板６の端面６ｃに対向するように配置された複数の発光ダイオード１６とから構成されている。光源ユニット８において、ケース９は、図４の展開図で示すように、底面部１０と、底面部１０のそれぞれの辺から一体的に延在する第１の側面部１１，第２の側面部１２，第３の側面部１３，第４の側面部１４と、底面部１０にほぼ等間隔で形成された複数の孔１５とから構成されている。尚、第１，第２の側面部１１，１２の端部には、切り込み１１ａ，１２ａを介してフラップ部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが形成されている。
このケース９は、次のように組み立てられる。まず、それぞれの側面部１１，１２，１３，１４を、図４において点線で示す折り目線から同一方向にほぼ直角状に折り曲げる。次に、フラップ部１３ａ，１４ａを第２の側面部１２における両端部の外面部に、フラップ部１３ｂ，１４ｂを第１の側面部１１における両端部の外面部に、それぞれ重ね合わせて接着剤などで固定することにより、ケース９が完成する。そして、このケース９における底面部１０の孔１５には発光ダイオード１６が挿入・配置されている。尚、このケース９が導光板６の端面６ｃと対向する部分には開口部が形成されており、発光ダイオード１６からの光が導光板６に効率よく入射されるように構成されている。

上述の導光板６及び光源ユニット８の上部（表面側６ａ及び側面部１２側）には、光拡散部材１７が導光板６及び光源ユニット８を覆うように配置されている。この光拡散部材１７の表面側１７ａには不透光性部材よりなるマスク部材１８が、中央部分に所望サイズの開口部１８ａが形成されるように配置されている。又、それの裏面側１８ｂにはマスク部材１８にほぼ対応する部分に光反射部材１９が配置されている。尚、この光反射部材１９は、場合によっては省略することもできる。

次に、本発明にかかる照明装置の第２の実施例について図６〜図７を参照して説明する。この実施例の基本的な構成は図１〜図５に示す実施例と同じであり、異なる点は、光源ユニット８におけるケース９の第２の側面部１２に、組立状態において、導光板６の表面側６ａ上に若干重なるような突出部１２Ａが一体的に形成されていることと、光拡散部材１７の裏面側における光反射部材が省略されていることである。
この実施例によれば、導光板６の端部外周部分に突出部１２Ａが配置されているために、導光板６のエッジ部分からの漏光に起因する光拡散部材１７の輝度分布の均斉化をより一層改善できる。

次に、本発明者らは図６に示す本発明にかかる照明装置及び図９に示す従来の照明装置を用いて光拡散部材における輝度分布特性について比較測定した。尚、導光板は一辺の長さが６２ｍｍの四角形のアクリル板を用いた。光拡散部材１７（ＤＢ）に配置されるマスク部材１８（Ｍ）の開口部１８ａ（Ｍａ）は一辺の長さが５０ｍｍに設定した。又、導光板のそれぞれの辺（端面側）に配置する発光ダイオードは順電圧Ｖｆが３．６Ｖのものを１２個とし、それぞれ３個づつを１グループとして保護抵抗器を介して直列接続し、それぞれのグループを１２Ｖの直流電源に並列的に接続した。
動作開始してから３０分後に、光拡散部材１８（Ｍ）の開口部１８ａ（Ｍａ）における輝度分布を測定したところ、図８に示す結果が得られた。同図において、点線は従来装置の、実線は本発明装置の輝度分布特性を示している。
同図より明らかなように、本発明装置では光拡散部材の開口部の輝度分布が均斉化されているのに対し、従来装置では開口部の、マスク部材に近い部分での輝度レベルが高く、中央部分では低くなっており、全体的な輝度分布が不均一になっている。又、光拡散部材の開口部における中央部分の輝度レベルは本発明装置では従来装置よりもほぼ１０％程度高くなっている。
これらの装置を利用して被検査製品の外観検査を行ったところ、本発明装置では被検査製品のシルエットが鮮明であり、信頼性の高い検査を行うことができた。一方、従来装置では輝度分布が不均一であるために、検査精度は本発明装置より低かった。

尚、本発明は何ら上記実施例に制約されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜に変更することが可能である。例えば導光板は四角状に構成されているが、用途などによっては五角状など適宜の形状に構成することもできる。光源ユニットにおいて、ケースは樹脂材や紙などシート状部材にて形成する他、金属部材を利用し、内面に反射層を吹き付け，蒸着などによって形成することもできる。

本発明の第１の実施例を示す側断面図である。 図１の平面図である。 図１の光拡散部材を取り外した状態の平面図である。 本発明にかかる光源ユニットにおけるケースの展開図である。 本発明装置の分解状態を示す側断面図である。 本発明の第２の実施例を示す要部断面図である。 図６におけるケースの展開図である。 光拡散部材における輝度分布特性を示す図である。 従来の照明装置の側断面図である。 図９の平面図である。 図９の光拡散部材を取り外した状態の平面図である。 図９の要部を分解した状態の拡大断面図である 従来の他の照明装置の要部平面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 収容部
３ 開口部
４ 取付部
５ 光反射部材
６ 導光板
６ａ 表面側
６ｂ 裏面側
６ｃ 端面
７ ドットパターン
８ 光源ユニット
９ ケース
１０ 底面部
１１ 第１の側面部
１２ 第２の側面部
１２Ａ突出部
１５ 孔
１６ 発光ダイオード
１７ 光拡散部材
１８ マスク部材
１８ａ開口部

Claims (6)

1. 多角形の導光板と、導光板の裏面側（非光放出側）に配置された光反射部材と、導光板のそれぞれの辺における端面に対向するように配置された光源ユニットと、導光板及び光源ユニットを収容するハウジングと、ハウジングの開口部分に、少なくとも導光板の表面側（光放出側）が覆われるように配置された光拡散部材とを具備し、前記光源ユニットは、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面に対向する部分に開口部が形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面に対向するように配置された複数の発光ダイオードとから構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 多角形の導光板と、導光板の裏面側（非光放出側）に配置された光反射部材と、導光板のそれぞれの辺における端面に対向するように配置された光源ユニットと、導光板及び光源ユニットを収容するハウジングと、ハウジングの開口部分に、少なくとも導光板の表面側（光放出側）が覆われるように配置された光拡散部材とを具備し、前記光源ユニットは、少なくとも内面が光反射性に形成され、かつ導光板の端面に対向する部分に開口部が形成されていると共に、導光板の表面側上に若干重なるような突出部が一体的に形成された箱状のケースと、ケースの底面部に、導光板の端面に対向するように配置された複数の発光ダイオードとから構成されていることを特徴とする照明装置。
3. 前記導光板の裏面側に光反射性のドットパターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜２に記載の照明装置。
4. 前記光拡散部材の表面側の外周部分に、不透光性部材よりなるマスク部材を配置したことを特徴とする請求項１〜３に記載の照明装置。
5. 前記光源ユニットにおいて、発光ダイオードはケースの底面部に形成された複数の孔に個別的に挿入・配置されていることを特徴とする請求項１〜２に記載の照明装置。
6. 前記ハウジングのコーナー部分の底部に取付部を形成し、この取付部を利用して光拡散部材が固定されていることを特徴とする請求項１〜２に記載の照明装置。