| 【発明の名称】 |
照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】浜中 賢二郎
【氏名】根本 浩之
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| 【要約】 |
【課題】光源からの照明光をファイバーバンドルを介して被照射面に照射する照明装置の照明ムラを解消する。
【解決手段】ファイバーバンドル２は出射端の形状を被照射面の形状に合せ、線状若しくは細長い矩形状にし、マイクロレンズアレイ３の形状もファイバーバンドル２の出射端の形状に合せて略直方体とし、この一面には多数の微小凹面シリンドリカルレンズ５ａからなるレンチキュラーレンズ５が形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光源からの照明光をファイバーバンドルを介して被照射面に照射するようにした照明装置において、前記ファイバーバンドルの端面に被照射面に照射される照射光を均一に拡散するか、若しくは照射光を１ヵ所に集中せしめるマイクロレンズアレイを配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】 請求項１に記載の照明装置において、前記ファイバーバンドルの出射端の形状は線状、若しくは線状に近い矩形状をなし、この出射端に出射端形状に合せた形状のマイクロレンズアレイが配置され、このマイクロレンズアレイはレンチキュラーレンズとされ、レンチキュラーレンズを構成する各微小レンズの長手方向とファイバーバンドルの出射端の短辺方向とが一致していることを特徴とする照明装置。
【請求項３】 請求項１に記載の照明装置において、前記ファイバーバンドルの出射端の形状は線状、若しくは線状に近い矩形状をなし、この出射端に出射端形状に合せた形状のマイクロレンズアレイが配置され、このマイクロレンズアレイは一方の面にレンチキュラーレンズを、他方の面にシリンドリカルレンズを形成してなり、レンチキュラーレンズを構成する各微小レンズの長手方向とファイバーバンドルの出射端の短辺方向とが一致し、シリンドリカルレンズの長手方向とファイバーバンドルの出射端の長辺方向とが一致していることを特徴とする照明装置。
【請求項４】 請求項１に記載の照明装置において、前記ファイバーバンドルの出射端の形状は環状をなし、この環状をなす出射端に出射端に合せた形状の環状マイクロレンズアレイが配置され、この環状マイクロレンズアレイからの照射光をアキシコンレンズを介して被照射面に照射するようにしたことを特徴とする照明装置。
【請求項５】 請求項１に記載の照明装置において、前記ファイバーバンドルの出射端の形状は矩形状をなし、この出射端に配置されるマイクロレンズアレイは出射端形状に合せた矩形状をなすとともに微小矩形レンズを稠密配列して構成され、更に各微小矩形レンズは照射光の収束・発散角度が縦横で異なるように縦横の曲率半径が異なっていることを特徴とする照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバの束、即ちファイバーバンドルを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、部品の組立ラインで物の形状、寸法測定、傷の有無や外観の検査に、画像をＣＣＤカメラで取り込み、画像処理する方法が広く知られている。この場合、被検物を照度ムラなく均一に照明することが高精度な測定と検査を行う上で重要である。そこで、従来からファイバーバンドルを用いた照明装置が知られている。この照明装置は図１０に示すように、光源１００からの照射光をファイバーバンドル１０１を介して被照射面１０２に照射する構成になっており、被照射面１０２の形状に合せてファイバーバンドル１０１の出射端部形状を変えることができ照射光の有効利用が図れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１１（ａ）は図１０に示した従来の照明装置による照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を示す図であり、いすれの方向から見た照明光強度分布を示す図からも明らかなように照度ムラが存在する。このような、照明装置を液晶表示装置等に組み込むと商品価値の低下を招く。
【０００４】尚、ファイバーバンドルの出射端側にレンチキュラーレンズ等から構成される拡散板を配置した先行技術として、特開平９−１４６０１４号公報に開示されるものがあるが、この先行技術はファイバーバンドルの出射端に拡大レンズを配置し、この拡大レンズの焦点位置に拡散板を配置し、広い角度から観察できるようにしたものであり、被照射面に照射される照射光を均一に分散させるものではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本発明は、光源からの照明光をファイバーバンドルを介して被照射面に照射するようにした照明装置において、前記ファイバーバンドルの端面に被照射面に照射される照射光を均一に拡散するか、若しくは照射光を１ヵ所に集中せしめるマイクロレンズアレイを配置した。
【０００６】光源としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられ、波長も可視光領域に限らず、紫外域でもよい。またランプと楕円反射鏡とを組み合わせて光源とすることが好ましい。ファイバーバンドルとしてはグラスファイバー、樹脂ファイバー何れでもよい。マイクロレンズとしては石英ガラスをエッチングしたもの、射出成形で得られる樹脂性のもの、２Ｐ成形にて得られるもの等が挙げられ、更に、マイクロレンズを配置する位置は、ファイバーバンドルの入射端、出射端のいずれでもよい。
【０００７】更に本発明の具体的な構成としては、前記ファイバーバンドルの出射端の形状を線状、若しくは線状に近い矩形状とし、この出射端に出射端形状に合せた形状のマイクロレンズアレイを配置し、このマイクロレンズアレイをレンチキュラーレンズとし、レンチキュラーレンズを構成する各微小レンズの長手方向とファイバーバンドルの出射端の短辺方向とを一致せしめたものが考えられる。
【０００８】別の具体的な構成としては、前記ファイバーバンドルの出射端の形状を線状、若しくは線状に近い矩形状とし、この出射端に出射端形状に合せた形状のマイクロレンズアレイを配置し、このマイクロレンズアレイの一方の面にレンチキュラーレンズを他方の面にシリンドリカルレンズを形成し、レンチキュラーレンズを構成する各微小レンズの長手方向とファイバーバンドルの出射端の短辺方向とを一致させ、シリンドリカルレンズの長手方向とファイバーバンドルの出射端の長辺方向とを一致せしめたものが考えられる。
【０００９】別の具体的な構成としては、前記ファイバーバンドルの出射端の形状を環状とし、この環状をなす出射端に出射端形状に合せた形状の環状マイクロレンズアレイを配置し、この環状マイクロレンズアレイからの照射光をアキシコンレンズを介して被照射面に照射する構成が考えられる。
【００１０】別の具体的な構成としては、前記ファイバーバンドルの出射端の形状を矩形状とし、この出射端に配置されるマイクロレンズアレイを出射端形状に合せた矩形状とするとともに微小矩形レンズを稠密配列して構成し、更に各微小矩形レンズは照射光の収束・発散角度が縦横で異なるように縦横の曲率半径を異ならせた構成が考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る照明装置の全体図、図２は同照明装置を構成するファイバーバンドルの斜視図、図３（ａ）は照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を示す図である。
【００１２】照明装置は光源１、ファイバーバンドル２及びマイクロレンズアレイ３から構成され、光源１は楕円反射鏡４を備え、ファイバーバンドル２は出射端の形状を被照射面Ｓ（例えば液晶表示パネル）の形状に合せ、この実施例では線状若しくは細長い矩形状にしている。
【００１３】マイクロレンズアレイ３の形状もファイバーバンドル２の出射端の形状に合せて略直方体とされ、この一面には多数の微小凹面シリンドリカルレンズ５ａからなるレンチキュラーレンズ５が形成されている。尚、シリンドリカルレンズ５ａは凸面でもよい。
【００１４】レンチキュラーレンズ５を構成する各微小シリンドリカルレンズ５ａの長手方向とファイバーバンドル２の出射端の短辺方向とが一致している。したがって、ファイバーバンドル２の出射端からレンチキュラーレンズ５に入射した照射光は各微小シリンドリカルレンズ５ａによってファイバーバンドル２の出射端の長手方向に沿って分散し、図３（ｂ）にも示すように照射領域の長手方向に均一な照明光強度分布が得られる。
【００１５】図４はマイクロレンズアレイの別実施例を示す斜視図、図５（ａ）は図４に示したマイクロレンズアレイによる照明領域の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た照明光強度分布を示す図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た照明光強度分布を示す図であり、この実施例にあってはマイクロレンズアレイ３の一面側にレンチキュラーレンズ５を形成し、他面側に単一のシリンドリカルレンズ６を形成している。
【００１６】前記レンチキュラーレンズ５を構成する各微小凸面シリンドリカルレンズ５ｂは、その長手方向がファイバーバンドル２の出射端の短辺方向と一致し、一方単一のシリンドリカルレンズ６は、その長手方向がファイバーバンドル２の出射端の長辺方向と一致している。その結果、照射領域の長辺方向に関しては図４（ｂ）に示すようにレンチキュラーレンズ５によって均一な照明光強度分布が得られ、照射領域の短辺方向に関しては図４（ｃ）に示すようにシリンドリカルレンズ６によって中央部分に照射光が集中する。
【００１７】図６は照明装置の別実施例を示す全体図、図７は図６に示した照明装置の分解斜視図であり、この実施例は、顕微鏡等の光学装置に適用される。この実施例にあっては、ファイバーバンドル２の出射端の形状を環状にし、この出射端に直接若しくは近接して同じく環状のマイクロレンズアレイ７を配置し、このマイクロレンズアレイ７を介してアキシコンレンズ８に照射光を入射せしめるようにしている。マイクロレンズアレイ７を構成する微小レンズの配列は目的によって選定するが、四角稠密、六角稠密、デルタ稠密等が挙げられる。
【００１８】図８（ａ）はマイクロレンズアレイの別実施例の正面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た図である。この実施例にあってはマイクロレンズアレイ９を矩形状とし、このマイクロレンズアレイ９を構成する各微小レンズ９ａも凹面の矩形レンズを稠密に配列している。そして、各微小レンズ９ａの縦方向の曲率半径と横方向の曲率半径を異ならせ、照明領域の形状を任意に変更できるようにしている、例えば正方形の照明領域を矩形の照明領域に或いはこの逆にすることができる。
【００１９】図９はマイクロレンズアレイの別実施例の断面図であり、この実施例にあってはマイクロレンズアレイ１０の両面に同一配列で微小凸レンズ１０ａ，１０ｂを形成し、一方の凸レンズの焦点面が他方の凸レンズのレンズ面と一致するように設計している。このような構成とすることで、１面側のみにレンズを形成した場合に比べて照明ムラ解消に更に優れた効果を発揮する。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、光源からの照明光をファイバーバンドルを介して被照射面に照射する照明装置において、ファイバーバンドルの出射端若しくは入射端にマイクロレンズアレイを配置したので、被照射面に照射される照明光の強度分布を均一にしたり、特定の箇所に集中せしめることができ、各種光学装置に適用される照明装置として、優れた特性を発揮する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４００８
【氏名又は名称】日本板硝子株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１４日（２０００．１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５２５７
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 有
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１９５９０１（Ｐ２００１−１９５９０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１９日（２００１．７．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６４４８（Ｐ２０００−６４４８） |
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