照明装置及照明装置的制造方法

专利名称：照明装置及照明装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于图像处理装置的照明装置及其照明装置的制造方法。
背景技术：
目前，在FA(Factory Automation)领域等中，使用各种图像处理技术。例如，日本 特开平10-320538号公报(专利文献1)公开的视觉传感器装置是以电子零件等小型对象 物到汽车等大型对象物这样宽范围的对象物为目标的检查装置。在这样的视觉传感器中， 例如通过对拍摄对象物而得到的图像数据进行图像识别处理，来判断该对象物是良品还是 次品。在该专利文献1中，公开有将用于取得对象物的图像的摄像机和摄像时用于照亮 对象物的光源一体化的构成。但是，因近年来的环境问题等，利用耗电更低的LED(Light Emitting Diode)等发 光元件的照明装置的开发正在快速推进。在上述的专利文献1公开的视觉传感器中，作为 光源也采用了 LED。作为使用了这样的LED的照明装置，有如下的现有技术。例如，日本特开2006-179387号公报(专利文献2)公开的光照射装置中，通过以 使各光轴朝向环状主体部的轴线方向并具有规定的偏向角度的方式配置多个LED，且在该 多个LED中，以使位于同一圆周上的LED分别具有同一指向性，此外使位于至少一组的邻接 的圆周上的LED具有不同的指向性的方式构成，由此可以分别切换点亮位于同一圆周上而 配置的LED。由此，可调整光照射范围。另外，在专利文献2所公开的光照射装置中，通过将柔性配线基板的一部分裁掉， 并接合切口片而制作切头圆锥凹面，可调整照射角度。另外，在日本特开2009-054293号公报(专利文献3)公开的LED照明装置中，具 备向被照明体照射光的多个LED、安装这些LED的基板、驱动基板而使多个LED的光轴方 向变化的驱动机构。由此，不增加LED的个数就可使照明的明亮度稳定。另外，在日本特开2008-139708号公报(专利文献4)公开的环式照明装置中，将 多个LED列同心圆状地设置，同时与各LED列对应地将多个光学部件同心圆状地设置，使各 LED列向工件照明的方式彼此不同，另一方面，使各光学部件连续而成为一体结构。由此，可 由一台装置应对多种物镜及工件。另外，日本特开2009-146841号公报(专利文献5)公开的LED照明装置中，具有 基座部，其具有从上表面向上方突起的多个突起部；LED基板，其在上表面安装有多个LED， 并且按照突起部的数量而形成突起部的前端贯通的贯通孔，通过使突起部的前端贯通所对 应的贯通孔而定位配置于基座部的上表面侧的；透镜支架，其按照突起部的数量形成有使 贯通贯通孔的突起部的前端插入的插入孔，通过将突起部的前端插入到所对应的插入孔而 定位配置在LED的基板的上表面侧，在LED基板的上表面，对应各个LED而设有反射部，该 反射部形成有将一个LED包围并且从LED基板的上表面向上方立起的反射面。专利文献1 日本特开平10-320538号公报
4
专利文献2 日本特开2006-179387号公报专利文献3 日本特开2009-054293号公报专利文献4 日本特开2008-139708号公报专利文献5 日本特开2009-146841号公报专利文献6 日本特开2006-222413号公报如上所述，由于假设视觉传感器对多种对象物进行检测，因而，为了可适用于任意 的对象物，这样的光源(即，照明)将关于照明视野及照明距离(设置距离，以下也称为 “WD”。)的多个变化(产品组)配备齐为好。但是，在上述专利文献1公开的视觉传感器中，由于不能调整照明视野及WD，因而 需要按变化数量准备框体及LED，存在导致成本上升的课题。另外，在专利文献2公开的照明装置中，需要按变化数准备柔性配线基板，存在导 致成本上升的课题。另外，对于光照射装置的照射方向需要倾斜配置各LED，存在比较难以 进行用于实现所期望的照明视野及WD的角度设定及调整的课题。另外，在专利文献3公开的LED照明装置中，由于采用机械式调整照明视野及WD 的构成，因而使结构相对复杂化，存在导致成本上升的课题。另外，在专利文献4公开的环式照明装置中，需要按变化数准备圆环状的双凸透 镜，存在导致成本上升的课题。另外，在专利文献5公开的LED照明装置中，需要按变化数准备具有根据各照明视 野及WD而设定的多个突起部的基座部，存在导致成本上升的课题。另外，由于在一个透镜 架内保持多个透镜，因而不能修正将LED安装于基板时的位置偏移，存在LED与透镜之间的 相对位置精度恶化的课题。

发明内容
因此，本发明是为解决上述问题而设立的，其目的在于提供一种抑制了成本的、 具有可与各种照明视野及设置距离对应的多个变化的照明装置的配齐套件(，< 夂
。另外，本发明的另一目的在于提供一种用于实现具有上述那样的多个变化的照明装置 的制造方法。本发明一方面的照明装置具备基板；多个发光元件，其安装在基板上，以各自的 光照射方向相对于基板垂直的方式进行配置；多个透镜，其分别与多个发光元件中的一个 成对地配置，各对中的发光元件和透镜的相对位置关系根据对应的所述发光元件配置在基 板上的位置而不同。另外，所谓的“相对位置关系不同”是指，任意一对中的相对的位置关系与至少另 一对中的相对位置关系不同。因此，可包含在两对之间相对的位置关系一致的情况。优选的是，在各对中，透镜相对于其光轴与对应的发光元件的光照射方向的轴位 置对齐的状态，使来自发光元件的光偏离应照射的方向进行配置。优选的是，基板具有用于使来自多个发光元件的光在对象物进行反射而产生的反 射光通过的开口部，在各对中，透镜以其光轴比对应的发光元件的光照射方向的轴更接近 开口部的方式进行配置。优选的是，基板具有用于使来自多个发光元件的光在对象物进行反射而产生的反射光通过的开口部，在以开口部为中心而对称配置的两个对中，在一个对中的所述相对位 置关系和另一对中的所述相对位置关系之间具有对称关系。优选的是，照明装置还具备与发光元件同数量的台座，该台座分别与多个发光元 件中的一个对应安装，各台座具有用于保持对应的透镜的保持部。更加优选的是，透镜的各个可透光的截面比对应的发光元件的光照射截面大。更加优选的是，各台座安装在基板上，并且相对于对应的发光元件具有预定的相 对位置关系，保持部以可调整其所保持的透镜相对于台座的相对位置关系的方式保持透
^Mi ο或者，更加优选的是，保持部保持透镜，并且使其所保持的透镜相对于台座具有预 定的相对位置关系，同时，各台座以根据对应的发光元件安装在基板上的位置而设定的相 对位置关系安装在基板上。优选的是，透镜在从发光元件射入光的一侧的面的至少一部分具有反射面。本发明的另一方面的照明装置的制造方法，具备将多个发光元件以使各发光元 件的光照射方向相对于基板垂直的方式分别安装在基板上的步骤；将多个台座以使各台座 相对于多个发光元件中的一个成预定的相对位置关系的方式分别安装在基板上的步骤；将 多个透镜以使各透镜与多个台座中的一个相对应的方式分别固定于台座上的步骤，在进行 固定的步骤中，各透镜和与该透镜相对应的发光元件之间的相对位置关系根据该发光元件 配置在基板上的位置来设定。本发明的又一方面的照明装置的制造方法，具备将多个发光元件以使各发光元 件的光照射方向相对于基板垂直的方式分别安装在基板上的步骤；将多个台座以使各台座 与多个发光元件中的一个相对应的方式分别安装在基板上的步骤；将多个透镜以使各透镜 与多个台座中的一个相对应的方式分别固定在台座上的步骤，在安装多个台座的步骤中， 各台座和与该台座相对应的发光元件之间的相对位置关系根据该发光元件配置在基板上 的位置来确定。根据本发明的一方面，在各个发光元件与透镜的对中，使来自发光元件的光相对 于基板的垂直方向以与对分别设定的非零的角度向外部照射，因而可提供抑制成本的、具 有可与各种照明视野及设置距离相对应的多个变化的照明装置的配齐套件。另外，根据本 发明的另一方面，可提供一种用于实现具有多个变化的照明装置的制造方法。


图1是表示本发明实施方式1的视觉传感器的主要部分的概略构成图；图2是本发明实施方式1的照明机构的立体图；图3是构成本发明实施方式1的照明机构的单元2的分解组装图；图4是本发明实施方式1的透镜的立体图；图5(a)、(b)是用于说明本发明实施方式1中的照明机构的对准的图；图6是表示本发明实施方式1的照明机构的对准的状态的图；图7(a)、(b)是用于说明为提供本发明实施方式1的照明机构的设置距离的变化 的方法的说明图；图8是表示本发明实施方式1的照明机构的具体例的大小的6
图9是表示本发明实施方式1的照明机构由不同的透镜形状产生的照射方法的调 整的图；图10(a)、(b)是用于说明为提供本发明实施方式1的照明机构中的设置距离的变 化的方法的图；图11是表示本发明实施方式1的照明机构的制造工序的流程图；图12是表示本发明实施方式1的照明机构的制造工序的示意图；图13(a) (e)是用于说明本发明实施方式1的照明机构的制造中的各状态的 图；图14是构成本发明实施方式2的照明机构的单元的分解组装图；图15(a)、(b)是用于说明本发明实施方式2的照明机构的对准的图；图16是表示本发明实施方式2的照明机构的制造工序的流程图；图17是表示本发明实施方式2的照明机构的制造工序的示意图；图18(a) (e)是用于说明本发明实施方式2的照明机构的制造中的各状态的 图；图19 (a)、(b)是表示本发明实施方式的变形例1的透镜结构的剖面图；图20是用于说明本发明实施方式的变形例1的透镜的照明强度的改善效果的 图；图21 (a)、(b)是用于说明本发明实施方式的变形例1的透镜的照明强度的改善效 果的图；图22(a)、(b)是用于说明本发明实施方式的变形例1的透镜的照射图案的改善效 果的图；图23是表示本发明实施方式的变形例1的透镜之一例的立体图；图24(a) (c)是表示本发明实施方式的变形例2的照明机构的概略构成的图；图25是表示本发明实施方式的变形例3的照明装置的配置构成之一例的图；图26是本发明实施方式的变形例3的照明装置的立体图。标记说明2、3 单元4 基板6:开口部10、10A、10B 照明机构22、22A、22B 透镜22a 基座部22b:凸透镜部22c:切口部22d:切口部22e 反射面23、37 粘接剂24:台座24a 底部
24b 保持部
24c 开口部
25 发光元件
25a 透镜部
25b 基座部
27 粘接剂
32 透镜
32a 基座部
32b 凸透镜部
34 台座
34a 底部
34b 保持部
34c 开口部
40 透镜机构
50 摄像部
100 摄像机构
200 照明装置
OBJ 对象物
具体实施例方式参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对图中相同或者相当部分标注相同 符号而其说明不再重复。实施方式1在本发明实施方式1中，作为一例例示了将本发明的照明装置安装于如上述的专 利文献1所公开的视觉传感器的情况的具体例。<A.装置整体构成>图1是表示本发明实施方式1的视觉传感器的主要部分的概略构成图。参照图1， 本实施方式的视觉传感器具有配置于与计测对象物(以下，简称为“对象物”)OBJ相对的位 置的摄像机构100。该摄像机构100通过对对象物OBJ的表面(露出面)进行摄像而取得 图像数据。该取得的图像数据被送到未图示的处理机构执行图像识别处理。而且，根据该 图像识别处理的结果，对对象物OBJ进行合格品/次品的判断。更具体地说，摄像机构100在其内部包含产生照明光的照明机构10、接收来自被 照明光照射后的对象物OBJ的反射光的摄像部50、配置于摄像部50的前段的透镜机构40。照明机构10在其上具有安装有多个发光元件25的基板，各发光元件25产生的光 从纸面左侧向纸面右侧照射。该照射的光在对象物OBJ的表面被反射，因其反射而产生的 反射光通过设于照明机构10的开口部6而入射到透镜机构40。透镜机构40具有公知的 光圈机构及棱镜机构(都未图示)，对入射到摄像部50的反射光的光量及放大率等进行调 整。即，摄像部50以可对对象物OBJ进行最佳摄像的方式进行光学调整。摄像部50的代 表性构成是由CCD (Charge Couple Device)及CMOS图像传感器等器件构成。
这样，摄像装置100使用从照明机构10照射的照明光取得显示对象物OBJ的露出 面的图像数据(即，摄像)。如图1所示，在本说明书中，所谓“照明视野”是指可由摄像机构100进行有效照 明的、即可照射目的光量的范围。换言之，“照明视野”是指使用摄像机构100可取得有效的 图像数据的对象物OBJ的大小(范围)。另外，在本说明书中，所谓“设置距离”或者“WD”是指可由摄像机构100有效地照 射照明光的自摄像机构100至对象物OBJ的距离。〈B.照明机构结构〉图2是本发明实施方式1的照明机构10的立体图。参照图2，本实施方式的照明 机构10包含基板4、整列配置于基板4上的多个单元2。各单元2为射出用于对对象物 OBJ进行照明的光的单位，如下述，含有一对发光元件和凸形状的透镜。另外，在图2上，表 示了整列配置有8个单元2的结构，但是，如下述，可以采用单元2的个数更多的构成或者 单元2的个数更少的构成。另外，作为照明机构整体以成大致正方形的方式整列配置单元 2，但是，也可以根据使用目的将各单元2配置于任意位置。在基板4上形成有用于使来自多个单元2的照明光在对象物OBJ进行反射而产生 的反射光通过的开口部6。另外，开口部6的大小(开口尺寸)根据图1所示的摄像部50 等的口径、照明视野、WD等位置关系来决定。〈C.单元结构>图3是构成本发明实施方式1的照明机构10的单元2的分解组装图。图4是本 发明实施方式1的透镜的立体图。参照图3及图4，单元2包含透镜22、台座24、发光元 件25。透镜22和台座24之间用粘接剂23接合，台座24和基板4之间用粘接剂27接合。发光元件25内设有LED芯片，为形成有透镜部25a和基座部25b的公知的表面 安装式LED封装，被安装于基板4上。此时，发光元件25不进行以使光照射方向朝向特定 方向的方式倾斜等的调整，而通过后述的通常的表面安装方法进行安装，因此，以使透镜部 25a的光轴方向即发光元件25的光照射方向相对于基板4的表面实际上垂直的方式进行配 置。代表性构成为，将形成于基板4的焊盘28、29与形成于发光元件25的基座部25b的电 极(未图示)电连接，同时，进行机械固定。台座24具有口字状的底部24a，以将安装于基板24上的发光元件25包围的方式 配置。此时，将与安装于基板4上的发光元件25相同数量的台座24安装在基板4上。而 且，各台座24与安装于基板4上的发光元件5中的一个相对应。通过在基板4上的合适的 位置涂敷粘接剂27来固定台座24。在实施方式1中，台座24相对于所对应的发光元件25 以预定的相对位置关系而安装于基板4上。代表性的构成为，在以使台座24的开口部24c 的中心轴和发光元件25的中心轴相一致的方式定位的状态下将台座24安装于基板4上。 另外，台座24的开口部24c的大小(面积)比发光元件25的截面面积大。另外，在台座24上形成有用于保持所对应的透镜22的保持部24b。通过在保持部 22的上表面安装透镜22，可在距底部24a规定距离的上方位置保持透镜22。透镜22在台座24上被定位，将由发光元件25生成的照明光向外部射出。S卩，配 置有与安装在基板4上的发光元件25相同数量的透镜22，各透镜22与多个发光元件25中 的一个构成一对，透镜22 —体化构成基座部22a、和主要用于使来自发光元件25的光会聚
9的透光性凸透镜部22b。另外，虽然也可以使基座部22a及凸透镜22b中的任一个具有透光 性，但是，来自发光元件25的光主要以通过凸透镜部22b的方式被定位。如下述，在本实施方式的单元2中，通过适当设定透镜22和发光元件25之间的相 对位置关系，而提供具有所期望的照明视野及WD的照明机构10。S卩，在各单元2中，在透 镜22与所对应的发光元件25之间以如下的位置关系进行配置，即，使来自发光元件25的 光相对于基板4的垂直方向以按单元而分别设定的非零角度向外部照射。因此，台座24的保持部24b以可调整保持于此的透镜22相对于台座24的相对位 置关系的方式保持透镜22。具体而言，各保持部24b的上表面成为L形的平坦面。另一方面，在透镜的基座部 22a的四角分别形成有一对切口部22c及22d，基座部22a的切口部以外的端部22f的下表 面成为长方形状的平坦面。在将该端部22f的下表面载置于保持部24b的上表面的状态下， 在切口部22c及22d，由粘接剂23固定透镜22和台座24。S卩，如图4所示，以使透镜22的端部22f的下表面(阴影线部分)的全部或者一 部分与保持部24b的上表面相接的方式保持透镜22。通过按上述那样的关系设计台座24和透镜22的形状及尺寸，可以以相对于台座 24成所期望的相对位置关系的方式对透镜22进行定位。另外，如上所述，为可以距发光元件25的中心轴偏离规定距离(偏置)配置透镜 22，在透镜22的凸透镜部22b的截面即透镜22的可透光的截面比所对应的发光元件25的 透镜部25a中的截面即发光元件25的光照射面积大。该凸透镜部22b的截面尺寸参照台 座24和透镜22之间的间隙的大小而设计。<D.对准的调整〉图5是用于说明本发明实施方式1中的照明机构10的对准的图。图6是表示本 发明实施方式1的照明机构10中的对准的状态的图。图7是用于说明用于提供本发明实 施方式1的照明机构10的设置距离的变化的方法的说明图。图5 (a)表示以使发光元件25的光照射方向的光轴Axl和透镜22中心的光轴Ax2 相一致的方式进行位置对齐的状态。图5(b)表示相对于图5(a)所示的状态透镜22向纸 面右侧偏离规定距离而配置的状态。在本说明书中，将调整这样的相对位置关系及操作即 调整的状态称为“对准”。如上所述，在实施方式1的单元2中，发光元件25与台座24之间 的相对位置关系预先设定，通过调整(透镜对准)透镜22与台座24相对的相对位置关系， 而提供从照明机构10射出的照明光的照明视野及WD的变化。更具体地说，如图5 (a)所示，在发光元件25的光轴Axl和透镜22的光轴Ax2相 一致的情况下，由发光元件25生成的照明光Bl沿光轴Axl传播。此时，由于透镜22的光 轴Ax2存在于与光轴Axl同一直线上，因此，通过透镜22的照明光Bl保持其传播方向而作 为照明光B2向外部射出。与此相对，如图5 (b)所示，在将透镜22的光轴Ax2相对于发光元件25的光轴Axl 偏移配置的情况下，由发光元件25生成的照明光Bl入射到透镜22之后，其传播方向发生 变化。即，由于入射到透镜22的照明光Bl朝向透镜22的中心轴会聚，因而，其结果是，照 明光B2向相对于发光元件25的光轴Axl偏向非零的规定角度的方向射出。由于光轴Axl 及Ax2都与基板4垂直，因而从照明机构10向外部照射的照明光B2可相对于基板4的垂直方向以按单元而分别设定的非零角度进行传播。如图5所示，从照明机构10射出的照明光B2的传播方向偏向与透镜22的对准方 向相同的方向。即，在各单元2中，透镜22相对于与所对应的发光元件25光照射方向的光 轴Axl位置对齐的状态，使来自发光元件25的光偏离应照射的方向而配置。另外，透镜22的对准量(位移量)越大，则照明光B2的射出方向相对于光轴Axl 偏斜越大。因此，通过以合适的位移方向及位移量对准，可实现所期望的照明视野及WD。换言 之，通过一边使用同一发光元件25及透镜22 —边设定各种对准方向及对准量，可提供具有 各种照明视野及WD的照明机构10。因此，不需要按照明视野及WS的变化数个别地设计发 光元件15及透镜22、或倾斜安装发光元件，其结果是，可降低制造成本。包含于照明机构10的各单元2所照射的照明光作为整体以成为目标照明视野及 WD的方式，在各单元2中根据基板4上的单元2的位置而进行对准。例如图6所示，在朝向 照明机构10的中心轴(相当于开口部6的中心点)照射照明光的情况下，在各单元，将相 对于发光元件25的透镜22配置在偏向更接近开口部6的方向的位置。在图6中，用虚线(符号21b)表示发光元件25的光轴Axl和凸透镜部22b的光 轴Ax2相一致的状态(相当于图5(a)的状态)下的凸透镜部22b的位置。如上所述，由于 以使透镜22的凸透镜部22b的截面大于所对应的发光元件25的透镜部25a的截面的方式 构成，因而如图6所示，从垂直于基板4的表面的方向看，透镜部25a收纳在符号21b的区 域内。相对于该符号21b所示的基准状态，例如位于纸面最上段的中央的单元2的透镜22 以在纸面上接近开口部6的方式偏移配置(朝向纸面下方向的对准量Li)。同样，在位于纸 面最上段的左侧的单元2中，透镜22以在纸面上接近开口部6的方式偏移配置(朝向纸面 右方向的对准量L2及朝向纸面下方向的对准量L3)。另外，在位于纸面中段的左侧的单元 2中，透镜22以在纸面上接近开口部6的方式偏移配置(朝向纸面右方向的对准量L4)。在其它单元2中也同样按规则进行对准。这样，在以可实现所期望的照明视野及 WD的方式构成照明机构10的各单元2中，按与各单元2在基板4上的位置相对应的位移方 向及位移量进行对准。另外，在图6中，表示的是照明光向照明机构10的中心方向照射的情况下的对准 例，但在需要使照明光向其它方向照射的情况下，进行与其所期望的照射方向相对应的对 准。如上所述，各单元2中的发光元件25与透镜22之间的相对位置关系根据所对应 的发光元件配置在基板4上的位置来确定。而且，在各单元2中，透镜22以其光轴Ax2 (参 照图5)比所对应的发光元件的光照射方向的光轴Axl (参照图5)更接近开口部6的方式 进行配置。另外，如图6所示，在将多个单元2以开口部6为中心对称配置的构成中，在以开 口部6为中心配置于对称位置的两个单元2之间，在一单元2中的相对位置关系和另一单 元2中的相对位置关系之间建立起对称关系。即，例如使位于图6所示的纸面最上段的中 央的单元2中的对准量(朝向纸面下方向的对准量Li)和位于图6所示的纸面最下段的中 央位置的单元2中的对准量(朝向纸面上方向的对准量Li)相等。下面，说明上述那样的对准和照明视野及设置距离(WD)的调整的关系。图7(a)表示单元2中的对准量相对较大的情况下的照射状态，图7(b)表示单元2中的对准量相对 较小的情况下的照射状态。另外，在单元2中，设为使透镜22向照明机构10的开口部6的 方向对准。另外，设为在规定的轴上整列配置有透镜机构40及摄像部50 (参照图1)。因此， 摄像部50可摄像的范围(以下，称为“计测视野”)就是以摄像部50的光轴Ax3为中心的 范围。另外，优选该光轴Ax3以贯通照明机构10的开口部6的中心点的方式进行设定。在如图7(a)所示的例中，由于对准量相对较大，因而来自纸面左侧的单元2的照 明光相对于垂直于照明机构10的基板的方向以相对较大的倾角(射出角)进行照射。因 此，在相对接近照明机构10的位置(与图7(a)所示的计测视野1相对应的位置)向以光 轴Ax3为中心的范围照射。另一方面，在偏离照明机构10更远的位置(如图7(a)所示的 计测视野2)，将偏离摄像部50的计测视野的范围照明。作为原则，优选摄像部50的计测范围内的照明强度均勻。因此，在图7(a)所示的 例中，照明机构10的WD就是相当于计测视野1的位置，在其计测视野1中照明的范围就是 照明视野。换言之，照明机构10的WD是指照明视野的中心与摄像部50的计测视野的中心 即光轴Ax3相一致的情况。与此相对，在计测视野2中，由于计测视野的面内光量分布不均 勻，因而不能对对象物OBJ进行合适的摄像。另外，在本说明书中，设置距离(WD)不是只意 味着特定的值，而是也意味着具有可对摄像部50的计测视野进行合适的照明的一定程度 的宽度的距离范围。另一方面，在图7(b)所示的例中，在计测视野2的位置，以使从照明机构10照射 的照明视野的中心与光轴Ax3相一致的方式设定对准量。即，为了对位于距照明机构10较 远的位置的对象物OBJ照射合适的照明光，而使照明光的射出角度变得更小。在该例中，由 于与上述的图7(a)所示的例相反，计测视野1中的面内光量分布不均勻，因而不能对对象 物OBJ进行合适的摄像。这样，通过在制造过程适当调整各单元2中的对准量，可提供具有与由摄像部50 进行摄像的对象物OBJ偏离何种程度相对应的合适的设置距离(WD)的照明机构10。例如，在计测视野为5 IOmm且WD为35 50mm的产品、计测视野为10 50mm 且WD为35 200cm的产品的情况下，使用共用的透镜22、台座24及发光元件25也可提供 丰富的配齐套件。(设计例)下面，说明代表性的设计例。图8是表示本发明实施方式1的照明机构10的具体例的大小的图。如图8所示， 设照明机构10的基板尺寸为36mmX 36mm，各单元2 (台座24的外形)尺寸为IOmmX IOmm, 开口部6的直径为2mm。这样的情况下，可考虑以下两种情况。(1)计测视野为5 IOmm (直径值)，且设置距离(WD)为35 40_ ；(2)计测视野为10 50mm (直径值)，且设置距离(WD)为35 200_。上述⑴的情况相当于图7(a)所示的位置关系，上述(2)的情况相当于图7(b) 所示的位置关系。根据计算机模拟，(1)所示的规格可通过按0. 4mm的对准量将透镜22与发光元件25之间的相对位置关系错开来实现。另外，(1)所示的规格，可通过按0.2mm的对准量将透 镜22与发光元件25之间的相对位置关系错开来实现。〈F.基于透镜形状的调整〉首先，说明通过调整(对准)发光元件25与透镜22之间的相对位置关系而提供 照明视野及设置距离(WD)的变化的情况，通过准备形状不同的多种类型的透镜22，可提供 更多的照明视野及设置距离(WD)的变化。图9是表示本发明实施方式1的照明机构10的基于不同的透镜形状的照射方法 的调整的图。图10是用于提供本发明实施方式1的照明机构10中的设置距离的变化的方 法的说明图。参照图9，说明作为形状不同的多种类型的透镜22的典型例使用透镜直径不同的 两种类型的透镜22A及22B的情况下的光学性能的差异。图9 (a)表示使用具有相对较大 的曲率半径rl的透镜22k的情况的例子，图9 (b)表示使用具有相对较小的曲率半径r2 (r2 < rl)的透镜22B的情况的例子。如图9(a)所示，在具有相对较大的曲率半径rl的透镜22A中，由于相对于在其内 部传播的照明光的折射率变小，因而会聚半径相对变大。因此，透过透镜22A射出的照明光 的光束径相对变大，可照射更宽的范围。即，各单元2的照明视野相对变大。与此相对，如图9(b)所示，在具有相对较小的曲率半径r2的透镜22B中，由于相 对于在其内部传播的照明光的折射率变大，因而会聚半径相对较小。因此，透过透镜22B射 出的照明光的光束径相对变小，可以照射更窄的范围。即，各单元2的照明视野相对变小。在使用具有如图9所示的不同的透镜半径的透镜的情况下的照明视野成为如图 10所示的那样。即，图10(a)表示图9(a)所示的透镜曲率半径相对较大的情况，在该情况 下，即使是自照明机构10至计测视野2偏离的位置，也可提供覆盖计测视野2整体的照明 视野。与此相对，图10(b)表示图9(b)所示的透镜的曲率半径相对较小的情况，该情况下， 一个单元2的照明视野不能将计测视野2的整体覆盖。但是，若设为从各单元2照射的照明光的光量相同，则图10(a)的照明视野中的照 明强度比图10(b)的照明视野中的照明强度小。因此，可参照构成照明机构10的单元2的 数量及配置构成、计测的对象物OBJ的位置及面积等，适当设计使来自各单元2的照明光照 射到怎样的范围。通过这样准备曲率半径(折射率)不同的多种类型的透镜22，可容易地变更照明 视野，由此，既可抑制成本又可提供具有更多的变化的产品组。〈F.制造工艺〉图11是表示本发明实施方式1的照明机构10的制造工序的流程图。图12是表 示本发明实施方式1的照明机构10的制造工序的示意图。图13是用于说明本发明实施方 式1的照明机构10的制造中的各状态的图。参照图11，首先，在步骤S102准备构成照明机构10的基板4。接着，在步骤S104 将规定数量的发光元件25安装于预先准备的基板4。代表性构成为，使用公知的表面安装 方法，一并或者按顺序将发光元件25安装在预先准备的基板4上的规定位置。即，在将膏 状钎焊料印刷于焊盘28、29上之后，通过芯片安装载置发光元件25，其后，通过用软溶炉加 热而使膏状钎焊料熔化，将发光元件25的未图示的电极焊接于焊盘，而将发光元件25固定于基板4。由此，可将多个发光元件25以使各发光元件25的光照射方向相对于基板4实际 上成垂直的方式分别安装于该基板4上。另外，当使用上述通常的表面安装方法时，使各发 光元件25在基板4的安装位置在一定的范围内产生偏移。接着，在步骤S106中，对安装有发光元件25的基板4进行清洗(典型作法是，浸渍 到异丙醇等的处理)，然后，在步骤S108，在恒温槽等使浸渍的基板4干燥。执行步骤S108 之后，得到如图12的“1.安装发光元件”工序所示的基板4。图13(a)表示安装有8个发 光元件25的状态的基板4。当通过以上的工序得到安装有发光元件的状态的基板4时，进入步骤SllO以下所 示的台座24的安装工序。在步骤SllO中，进行安装于基板4上的发光元件25的位置识别。这是因为，不局 限于按上述的方法安装于基板4上的发光元件24相对于基板4通常具有相同位置关系而 进行安装。具体而言，就是如图12的“2.对裸片进行识别”工序所示，使用公知的图像处理 技术来特定裸片(未实施外装等的状态的发光元件25)的位置。接着，在步骤S112中，在根据基板4上的特定的发光元件25的位置而设定的范 围涂敷粘接剂27。在操作工序上，作为粘接剂27大多使用紫外线固化性树脂(以下，也称 为“UV粘接剂”)，但是，也可以使用热固化性或者可见光固化性粘接剂。此时，如图12的 “3.涂敷粘接剂”工序所示，根据图像识别结果对公知的分配器(液体定量喷涂装置)进行 定位之后，涂敷规定量的粘接剂27。图13(b)表示在包围发光元件25的四边涂敷有粘接剂 27的状态的基板4。接着，在步骤S114中，以相对于对象的发光元件25具有一定的相对位置关系的方 式安装台座24。在本实施方式中，以使台座24的开口部24c的中心成为发光元件的中心的 方式来安装台座24。具体而言，就是如图12的“4.台座安装”工序所示，使用公知的自动 装置边吸附台座24边在目的的相对位置进行定位。另外，在步骤S116中，当在基板4上配置有台座24时，对粘接剂27进行紫外线固 化。具体而言，就是如图12的“5. UV固化”工序所示，使用公知的紫外线照射装置对粘接剂 27照射规定量的紫外线。图13(c)表示以包围发光元件25的方式安装有台座24的状态。另外，在步骤Sl 14和步骤Sl 16之间的工序中，为了使台座24及粘接剂27稳定也 可以进行预退火处理(热处理)。通过以上的工序，完成一个单元2中的台座24的安装。S卩，在步骤SllO S116 的工序中，以使各台座24相对于多个发光元件25中的一个具有预先设定的相对位置关系 的方式将多个台座24分别安装于基板4上。然后，进行透镜22的对准及安装。在步骤S120中，将粘接剂23涂覆在台座24保持的透镜22的范围。粘接剂23与 上述的粘接剂27 —样，大多使用紫外线固化性树脂(以下，称为“UV粘接剂”)，但也可以使 用热固化性或者可见光固化性粘接剂。此时，如图12的“6.涂敷粘接剂”工序所示，将规定 量的粘接剂23涂覆在台座24的保持部24b的四角。接着，在步骤S122中，以相对于台座24具有与其位置相对应的所期望的相对位置 关系的方式来安装透镜22。即，如上述图6所示，以产生与基板4上的位置相对应的对准量 的方式，以所对应的台座24为基准对透镜22进行定位。具体而言，就是如图12的“7.透镜对准+安装工序”所示，使用公知的自动装置边吸附透镜22边在目标相对位置进行定位。另外，在步骤S124中，当在台座24上配置透镜22时，对粘接剂23进行紫外线固 化。具体而言，如图12的“8. UV固化”工序所示，使用公知的紫外线照射装置对粘接剂23 照射规定量的紫外线。图13(d)表示相对于台座24安装有透镜22的状态。另外，在步骤S122和步骤S124之间的工序中，为使透镜22及粘接剂23稳定也可 以进行预退火处理(热处理)。通过以上的工序，完成一个单元2中的透镜22的安装。即，在步骤S120 S124的 工序中，以使各透镜22与多个台座24中的一个相对应的方式将多个透镜22分别固定于台 座24上。此时，来自与各透镜22相对应的发光元件25的光相对于基板4的垂直方向以按 单元而分别设定的非零角度向外部照射的方式，对各透镜22和与此对应的发光元件之间 的相对位置关系进行定位。各个相对位置关系根据所对应的发光元件25配置在基板4上 的位置来确定。其后，在步骤S130，对安装于基板4上的所有发光元件25进行是否完成了透镜22 的安装的判断。若存在未完成透镜22的安装的发光元件25 (在步骤S130为“否”)，则重 复进行步骤SllO以下的处理。与此相对，若对所有的发光元件25都安装了透镜22 (在步骤S130为“是”)，则在 步骤S132中进行对照明机构10的检查，当通过检查判断为合格品时，则作为完成品出厂。 图13(e)表示作为照明机构10组装后的状态。<G.作用 效果>根据本实施方式，通过在共用基板上按任意的相对位置关系安装共用的发光元 件、台座、透镜，可在抑制成本的同时，将使照明视野及设置距离(WD)的规格有各种不同的 多个变化(产品组)配备齐。实施方式2在上述的实施方式1中，例示了在将发光元件和台座分别固定于基板之后，通过 使透镜相对于台座的固定位置错开，对发光元件和透镜的相对位置关系进行对准的构成。 另一方面，在实施方式1中，例示的是使用可按特定的位置关系固定透镜的台座，对该台座 与发光元件相对的相对位置关系进行对准的构成。<A.整体装置构成〉由于本发明实施方式2的视觉传感器采用与上述图1所示的实施方式1的视觉传 感器同样的构成，因而不再重复详细的说明。〈B.照明机构结构〉由于本发明实施方式2的照明机构10与图2所示的实施方式2的照明机构同样， 因而不再重复详细的说明。但是，使用单元3替代了单元2。〈C.单元结构〉图14是构成本发明实施方式2的照明机构10的单元3的分解组装图。参照图14， 单元3包含透镜32、台座34、发光元件25。透镜32与台座34之间通过后述的“爪”状部 件的卡合进行固定。台座34与基板4之间通过粘接剂37进行接合。将发光元件25安装于基板4上。由于该安装方式与上述实施方式1的单元2同 样，因而不再重复详细的说明。
台座34具有口字状的底部34a，以将安装于基板4上的发光元件25包围的方式配 置。即，将与安装于基板4上的发光元件25相同数量的台座34安装于基板4上。而且，使 各台座34与安装于基板4上的发光元件25中的一个相对应。通过在基板4上的适当位置 涂敷粘接剂37来固定台座34。在实施方式2中，台座34根据与所对应的发光元件25配置在基板4上的位置相 对应而设定的相对位置关系，相对于所对应的发光元件25进行相对配置。S卩，将台座34相 对于发光元件25进行对准。该详情将在后面述及。另外，以可对台座34进行对准的方式， 使台座34的开口部34c的大小(面积)大于发光元件25的截面面积。另外，在台座34上形成有用于通过卡扣连接方式保持所对应的透镜34的保持部 34b。保持部34b配置在底部34a的四角，其构成包含从底部34a向垂直于基板4的方向 延伸的基部34e、以从基部34e的前端向底部34a的内侧延伸的方式形成的锥部34f、从底 部34a在与基部34e同方向延伸至基部34e的中间的支承部34d。当将透镜32沿基板34 的垂直方向从纸面上侧向纸面下侧推压时，首先，通过用透镜32的基座部32a推压锥部34f 而使各个保持部34b向底部34a的外侧变形。当进一步推压透镜32时，使基座部32a的下 表面抵接于支承部34d的上表面。锥部34f在基座部32a的下表面与支承部34d相接触的 状态下，形成的高度位于基座部32a的上表面所处的高度。因此，当推压至透镜32与支承 部34d接触的程度时，不使锥部34f和基座部32a的侧面接触，而使各个保持部34b向底部 34a的内侧复位。由此，用锥部34f和支承部34d保持基座部32a的四角，限制透镜32向垂 直于基板4的方向的移动。另外，在同一边上并排配置的保持部34b之间的距离以与形成于基座部32a的一 对切口部32c之间的距离相一致的方式构成。即，以基座部32a的切口部32c与配置于两 侧的保持部34b的基部34e的侧面相接触的方式，来安装透镜32。其结果是，限制了透镜 32向X-X方向的移动。由此，将透镜32固定于台座34。这样，台座34的保持部34b可以以使保持于此的透镜32相对于台座34保持预先 设定的相对位置关系的方式构成。将透镜32固定于台座34，使由发光元件25生成的照明光向外部射出。S卩，配置有 与安装于基板4上的发光元件25相同数量的透镜32，各透镜32与多个发光元件25中的一 个构成一对。透镜32将基座部32a、和主要用于使来自发光元件25的光会聚的透光性凸透 镜部32b为一体构成。另外，也可以是基座部32a及凸透镜部32b都具有透光性，而来自发 光元件25的光主要以通过凸透镜部32b的方式进行定位。另外，如上所述，由于将台座34(及固定于台座34的透镜32)偏离发光元件25的 中心轴规定距离(偏置)而配置，因而，透镜32的凸透镜部32b中的截面即透镜32的可透 光的截面以比所对应的发光元件25的光照射截面大的方式构成。在本实施方式的单元3中，通过适当设定台座34(及固定于台座34的透镜32)与 发光元件25之间的相对位置关系，提供具有所期望的照明视野及WD的照明机构10。S卩，在 各单元3中，台座34(及固定于台座34的透镜32)在与所对应的发光元件25之间，以自发 光元件25的光相对于基板4的垂直方向以按单元而分别设定的非零角度向外部照射的相 对位置关系进行配置。因此，为了可以相对于发光元件25而对台座34进行对准，台座34的底部34a以相对于发光元件25的安装面积具有对应于最大对准量的余量的方式进行设计。即，底部34a 的开口面积比发光元件25的安装面积大。这样，通过按上述那样的大小来设计台座34的底部34a，可对台座34 (及固定于台 座34的透镜32)相对于发光元件成所期望的相对位置关系的方式进行定位。<D.对准的调整〉图15是用于说明本发明实施方式2的照明机构10的对准的图。图15(a)表示以 使发光元件25的光照射方向的光轴Axl和透镜32中心的光轴Ax2相一致的方式进行定位 的状态。图15(b)表示相对于图15(a)所示的状态，使台座34(及固定于台座34的透镜 32)向纸面右侧的状态偏离规定距离配置。如上所述，在实施方式2的单元3中，透镜32与台座34之间的相对位置关系预先 设定，通过调整台座34相对于发光元件25的相对位置关系(台座定位)，来提供从照明机 构10射出的照明光的照明视野及WD的变化。具体而言，如图15 (a)所示，在使发光元件25的光轴Axl和透镜22的光轴Ax2相 一致的情况下，使由发光元件25产生的照明光Bl沿光轴Axl传播。此时，由于透镜32的 光轴Ax2存在于与光轴Axl同一直线上，因而，透过透镜22的照明光Bl保持其传播方向并 作为照明光B2向外部射出。与此相对，如图15(b)所示，在将台座34对准，将固定于台座34的透镜32的光轴 Ax2相对于发光元件25的光轴Axl偏置配置的情况下，使由发光元件25产生的照明光Bl 入射到透镜32之后，使其传播方向发生变化。即，由于入射到透镜32的照明光Bl向透镜 32的中心轴会聚，因而，其结果是，在相对于发光元件25的光轴Axl向非零的规定角度倾斜 的方向射出照明光B2。由于光轴Axl及Ax2都在垂直于基板4的方向定义，因而从照明机 构10向外部照射的照明光B2相对于基板4的垂直方向以按单元而分别设定的非零角度进 行传播。如图15所示，从照明机构10射出的照明光B2的传播方向向与台座34的对准方 向同一方向倾斜。即，在各单元3，台座34相对于与所对应的发光元件25的光照射方向的 光轴Ax位置对齐的状态，使来自发光元件25的光偏离应照射的方向而配置。另外，台座34 的电阻率(位移量)越大，则照明光B2的射出方向相对于光轴Axl倾斜越大。因此，通过按合适的位移方向及位移量对准，可实现所期望的照明视野及WD。换言 之，通过边使用同一发光元件25、透镜32及台座34边设定各种对准方向及对准量，可提供 具有各种照明视野及WD的照明机构10。因此，不需要按照明视野及WS的变化数来单独设 置发光元件25、透镜32及台座34，其结果是，可降低制造成本。另夕卜，由于作为照明机构10整体的设计等与上述的图6 图8相同，因而不再重 复详细的说明。<E.基于透镜形状的调整>如上述的实施方式1所例示，通过准备形状不同的多种类型的透镜32，还可提供 更多类型的照明视野及设置距离(WD)的变化。由于其原理上的说明等与上述的图9同样，因而不再重复详细的说明。特别是在实施方式2中，由于台座34的保持部34b为“卡扣连接”形状，因而可以 容易地安装透镜32。因此，通过准备基座部32a的大小相同而使凸透镜部32的形状不同的多个透镜组，可容易地变更照明视野。由此，不仅可抑制成本，还可提供具有更多的变化的
产品组。另外，先制造在基板4上只安装有发光元件25及台座34的半成品，在顾客提出要 求时，通过将适应所要求的照明视野及WD的透镜32安装于预先准备的半成品上，不仅可抑 制成本，还可迅速且详细地适应顾客的要求。〈F.制造工艺〉图16是表示本发明实施方式2的照明机构10的制造工序的流程图。图17是表 示本发明实施方式2的照明机构10的制造工序的示意图。图18是用于说明本发明实施方 式2的照明机构10的制造中的各状态的图。参照图16，首先，在步骤S202中，准备构成照明机构10的基板4。接着，在步骤 S204中，对准备的基板4安装规定数量的发光元件25。代表性的作法是，使用公知的表面 安装方法，将发光元件25 —并或者按顺序安装于准备的基板4上的规定位置。由此，将多 个发光元件25以使各发光元件25的光照射方向相对于基板4实际上成垂直的方式分别安 装于基板4上。另外，接着在步骤S206中，对安装有发光元件25的基板4进行清洗(典型作法是， 浸渍到异丙醇等的处理)，然后，在步骤S208中，用恒温槽等将浸渍后的基板4干燥。执行 步骤S208之后，得到如图17的“1.安装发光元件”工序所示的基板4。图18(a)表示安装 有8个发光元件25的状态的基板4。当通过以上的工序得到安装有发光元件的状态的基板4时，进入步骤S210以下所 示的台座34的安装工序。在步骤S210中，进行安装于基板4上的发光元件25的位置识别。这是因为，不局 限于安装于基板4上的发光元件24相对于基板4总是以相同位置关系而进行安装。具体 而言，如图17的“2.对裸片进行识别”工序所示，使用公知的图像处理技术来特定裸片(未 实施外装等的状态的发光元件25)的位置。接着，在步骤S212中，在根据基板4上特定的发光元件25的位置而设定的范围涂 敷粘接剂37。此时，如图17的“3.涂敷粘接剂”工序所示，根据图像识别结果对公知的分 配器(液体定量喷涂装置)进行定位之后，涂敷规定量的粘接剂37。图18(b)表示在包围 发光元件25的四边涂敷有粘接剂37的状态的基板4。接着，在步骤S214中，以相对于对象的发光元件25具有与其位置相对应的所期望 的相对位置关系的方式，来安装台座34。S卩，如上述的图6所示的那样，以产生与基板4上 设为位置相对应的对准量的方式，以所对应的发光元件25为基准对台座34进行定位。具 体而言，如图17的“4.台座对准+安装”工序所示，使用公知的自动装置边吸附台座34边 在目标相对位置进行定位。另外，在步骤S216中，当基板4上配置有台座34时，对粘接剂37进行紫外线固化。 具体而言，就是如图17的“5. UV固化”工序所示，使用公知的紫外线照射装置对粘接剂37 照射规定量的紫外线。图18(c)表示以包围发光元件25的方式安装有台座34的状态。另外，在步骤S214和步骤S216之间的工序，为了使台座34及粘接剂37稳定也可 以进行预退火处理(热处理)。通过以上的工序，完成在一个单元3中的台座34的安装。S卩，在步骤S210 S216的工序中，以使各台座34与多个发光元件25中的一个相对应的方式，将多个台座34分别 安装于基板4上。此时，在使来自所对应的发光元件25的光透过所对应的透镜32之后，以 相对于基板4的垂直方向以按单元而分别设定的非零角度向外部照射的方式，对各台座34 与所对应的发光元件25之间的相对位置关系进行定位。该各种相对位置关系根据所对应 的发光元件25配置在基板4上的位置来确定。其后，在步骤S220，对安装于基板4上的所有发光元件25进行是否完成了台座34 的安装的判断。若存在未完成台座34的安装的发光元件25 (在步骤S220为“否”)，则重 复步骤S210以下的处理。与之相对，如果台座34相对于所有的发光元件25的安装完成(步骤S220为 “是”)，则相对于各台座34安装透镜32(步骤S222)。更具体而言，如图17中“6.安装透 镜”工序所示，通过公知的自动装置或人手将所希望的透镜依次安装于台座34的保持部 34b。S卩，将多个透镜32以各透镜32与多个台座34中的一个相对应的方式分别安装于台 座34上。图18(d)中表示安装有所有的台座34的状态，图18(e)表示在各台座34上安装 有透镜32的状态。接着，在步骤S224中，对照明机构10进行检查。当通过检查判断为合格品时，作 为完成品出厂。<G.作用·效果>根据本实施方式，在公共的基板上以目标相对的位置关系安装公共的发光元件、 台座、透镜，由此，可在抑制成本的同时，将使照明视野及设置距离(WD)的规格有各种不同 的多个变化(产品组)配备齐。特别是，根据本实施方式，只要在安装了台座后再安装所需的透镜即可，可以进一 步简化作业工序，并且也可以在事后增加变化。实施方式3在上述的实施方式1及2中，例示了相对发光元件25作为分别独立的部件安装透 镜及台座的构成，但也可以将透镜和台座一体形成。该情况下，将透镜和台座一体化了的部 件相对于发光元件进行定位。其它构成及制造方法与上述实施方式1及2相同，详细的说明不再重复。实施方式1 3的变形例在上述实施方式1 3的各单元中，也可以采用在从发光元件25射入光的一侧的 面的至少一部分包含反射面的透镜。图19是表示本发明实施方式1的透镜的构造的剖面图。图20及图21是用于说 明本发明实施方式的变形例1的透镜的照明强度的改善效果的图。图22是用于说明本发 明实施方式的变形例1的透镜的照射图案的改善效果的图。图19 (a)表示在上述实施方式1中说明的透镜20的剖面构造，图19 (b)表示本变 形例的透镜22#的剖面构造。如图19(b)所示，本变形例的透镜22#中，基座部22a为比透镜22更向发光元件 25侧膨出的形状，将发光元件25发出的照明光导向放射面。特别是在透镜22#中，在来自 发光元件25的光入射的一侧的面形成有反射面22e。反射面22e有代表性的是通过镀铝等 方法构成的铝反射镜。另外，作为反射面22e，以不产生正反射的方式优选镜面精加工。当
19然，关于反射面22e的材质及制法等，可以使用公知的任意的技术。参照图19对使用本变形例的透镜22#改善照射强度进行说明。如图19(a)所示，在未设置反射面22e的构造中，从发光元件25射出的射出角相 对较小的照明光入射到凸透镜部22b后，作为照明光Bl向对象物OBJ照射。与之相对，从 发光元件25射出的射出角相对大的照明光不能向凸透镜22b射入，而从与透镜22的射出 面不同的部分向外部射出(符号B12)，或者在透镜22内衰减。因此，不能仅将发光元件25 发出的照明光的一部分向对象物OBJ照射。与之相对，如图19(b)所示，通过采用设置反射面22e的构造，即使是从发光元件 25射出的射出光相对大的照明光，也可以在基座部22a的射出面侧的截面反射后向反射面 22e射入。另外，由反射面22e反射的照明光在基座部22a内传播，从射出面侧向外部照射 (符号B13)。因此，可以将发光元件25发出的大量照明光向对象物OBJ照射。因此，通过使用 这样的透镜22#，即使在采用相同的发光元件25的情况下，也能够进一步提高其照射的照 明光的强度。如图20所示，图21表示将从某单元2照射的照明视野内的照明强度的曲线进行 比较的结果。图21(a)表示图20所示的照明视野的对角线Al-Al上的照明强度曲线，图 2Kb)表示图20所示的照明视野的对边A2-A2上的照明强度曲线。这些照明强度曲线通过 计算机模拟计算。另外，图21中，“仅透镜”是表示使用了图19(a)所示的不含反射面22e 的透镜22的情况的曲线，“透镜+反射面”是表示使用了图19(b)所示的包含反射面22e的 透镜22#的情况的曲线。图19(a)表示在各情况的照明强度曲线的基础上确保了 90%的照明视野内的面 内均勻性(各部分相对于最大强度的比率)的范围。如图19(a)所示，在对角线A1-A1上，在使用了透镜22的情况下，55mm范围可确 保90%的面内均勻性，另一方面，在使用了透镜22#的情况下，IOOmm的范围可确保90%的 面内均勻性。另外，如图19(b)所示，在对边A2-A2上，在使用了透镜22的情况下，40mm的 范围可确保90%的面内均勻性，另一方面，在使用了透镜22#的情况下，70mm的范围可确保 90%的面内均勻性。S卩，在使用了含反射面22e的透镜22#的情况下，可知，与使用不含反射面22e的 透镜22的情况的照明强度曲线相比较，可确保90%的面内均勻性的区域扩大约到1.8倍。 由此，通过使用含有反射面22e的透镜22#，可以改善面内均勻性。例如，考虑确保特定的照明视野内的面内均勻性的情况。首先，如图22(a)所示， 在使用不含发射面22e的透镜22的情况下，需要在计测视野内准备从各单元2照射的照明 光重复的图案，确保计测视野内的面内均勻性。即，如上述，在使用不含有发射面22e的透 镜22的情况下，由于可以确保面内均勻性的范围相对小，因此需要重叠多道照明光。因此， 由于向目标计测视野外照射照明光，所以照明效率必然降低。与之相对，如图22(b)所示，在使用含有反射面22e的透镜22#的情况下，如图 22(b)所示，可相对加宽可确保面内均勻性的范围，因此，可以以与计测视野大致一致的方 式构成各单元2的照明视野。即，可以将从各单元2照射的照明光仅向目标计测视野内照 射，因此可提高照明效率。根据模拟结果，在图22所示的例子中，与使用不含有反射面22e的透镜22的情况相比，通过使用含有反射面22e的透镜22#，可以将照明效率(照明强度) 提高到约1.5倍。另外，本变形例的透镜的反射面22e也可以作为特开2006-222413 (专利文献6) 中公开的多个反射区域形成。图23表示形成有这样的反射面的透镜的一例。S卩，在图23所示的透镜22上，在其基座部22a的基板侧每隔规定的区划形成多个 反射面22e。而且，由该反射面22e反射的来自发光元件25的光向透镜22的整个面侧照射。根据本实施例，由于可相对于对象物OBJ高效地照射照明光，所以可以提高照明 强度。通过提高照明强度(照明效率)，可以提高计测精度，并且可以以更少的电量实现必 要的照明强度，因此，也可以抑制消耗电力及热量的产生。实施方式1 3的变形例2图24是表示本发明实施方式的变形例2的照明机构的概略构成的图。如图24 所示，在将关于目标照明视野及照明距离(WD)的变化配备齐时，也需要调节必要的整体光 量。即，照明视野越大，单位面积的照明强度降低。因此，为确保必要的照明强度，不仅构成 图24(a)所示的配置有8个单元的照明机构10，而且也可以构成图24(b)所示的配置有12 个单元的照明机构IOA及图24(c)所示的配置有24个单元的照明单元10B。另外，关于单元的配置图案，可以根据计测对象的对象物OBJ的状态及设置状况 等适当设计。特别是本实施方式的单元彼此独立地构成，因此，可以不受特别限制地安装于 基板上。实施方式1 3的变形例3上述实施方式1 3中，表示将本发明具体化为将照明机构10及摄像部50 —体 化的摄像机构100的例子，但也可以与摄像部50分开设置而作为照明装置具体化。例如图25所示，可以使用四台阵列状配置多个单元2而成的照明装置200照亮对 象物OBJ。S卩，以透镜机构40及摄像部50为中心在四角配置照明装置200对对象物OBJ进 行照明。该情况下，根据各照明装置200和对象物OBJ的相对的位置决定各照明装置200 中包含的各单元2的对准量。有代表性的是，在各照明装置200中，各单元2决定对准量及 方向，以向配置该单元2的照明装置200的宽度方向照射光。这样，通过构成各单元2，从各 照明装置200向其一短边侧照射更大量的照明光。因此，通过使照射更多的照明光的方向 与配置对象物OBJ的一侧相一致，可适当地照亮对象物0BJ。图26是本发明实施方式的变形例3的照明装置的立体图。参照图26，本变形例的 照明装置200含有在基板4上配置2列的多个单元2。各单元2的构成与上述相同，所以详 细的说明不再重复。本次公开的实施方式所示例的方面没有特别限制。本发明的范围不限于上述说明 的实施方式，而通过权利要求的范围表示，包含由权利要求的范围表示且与权利要求的范 围同等的意思及范围内的所有的变更。
权利要求
1.一种照明装置，具备基板；多个发光元件，其安装在所述基板上，以各自的光照射方向相对于所述基板垂直的方 式进行配置；多个透镜，其分别与所述多个发光元件中的一个成对地配置，各个所述对中的所述发光元件与所述透镜的相对位置关系根据对应的所述发光元件 配置在所述基板上的位置而不同。
2.如权利要求1所述的照明装置，其中，在各个所述对中，所述透镜相对于其光轴与对 应的所述发光元件的光照射方向的轴位置对齐的状态，使来自所述发光元件的光偏离应照 射的方向进行配置。
3.如权利要求1或2所述的照明装置，其中，所述基板具有用于使来自所述多个发光元件的光在对象物进行反射而产生的反射光 通过的开口部，在各个所述对中，所述透镜以其光轴比对应的所述发光元件的光照射方向的轴更接近 所述开口部的方式进行配置。
4.如权利要求1或2所述的照明装置，其中，所述基板具有用于使来自所述多个发光元件的光在对象物进行反射而产生的反射光 通过的开口部，在以所述开口部为中心而对称配置的两个所述对中，在一个对中的所述相对位置关系 和另一对中的所述相对位置关系之间具有对称关系。
5.如权利要求1或2所述的照明装置，其中，还具备与所述发光元件相同数量的台座，所述台座分别与所述多个发光元件中的一个 相对应地安装，各所述台座具有用于保持所对应的所述透镜的保持部。
6.如权利要求5所述的照明装置，其中，各所述透镜的可透光的截面比所对应的所述 发光元件的光照射截面大。
7.如权利要求5所述的照明装置，其中，各所述台座安装在所述基板上，并且相对于对应的所述发光元件具有预定的相对位置 关系，所述保持部以可调整其所保持的所述透镜相对于所述台座的相对位置关系的方式保 持所述透镜。
8.如权利要求5所述的照明装置，其中，所述保持部保持所述透镜，并且使其所保持的所述透镜相对于所述台座具有预定的相 对位置关系，同时，各所述台座以根据对应的所述发光元件安装在所述基板上的位置而设定的相对位置 关系安装在所述基板上。
9.如权利要求1或2所述的照明装置，其中，所述透镜在从所述发光元件射入光的一侧 的面的至少一部分具有反射面。
10.一种照明装置的制造方法，其中，具备将多个发光元件以使各发光元件的光照射方向相对于基板垂直的方式分别安装在所 述基板上的步骤；将多个台座以使各台座与所述多个发光元件中的一个相对应的方式分别安装在所述 基板上的步骤；将多个透镜以使各透镜与所述多个台座中的一个相对应的方式分别固定于所述台座 上的步骤，各透镜和与该透镜对应的发光元件之间的相对位置关系根据所述发光元件配置在所 述基板上的位置来确定。
11.如权利要求10所述的照明装置的制造方法，其中，在将多个透镜固定在所述台座 上的步骤中，各透镜和与该透镜对应的台座之间的相对位置关系根据所述台座安装在所述 基板上的位置来确定。
12.如权利要求10所述的照明装置的制造方法，其中，在安装所述多个台座的步骤中， 各台座和与该台座对应的发光元件之间的相对位置关系根据所述发光元件安装在所述基 板上的位置来确定。
全文摘要
本发明提供一种照明装置及其制造方法，可抑制成本，所述照明装置的配齐套件具有可与各种照明视野及设置距离相对应的多个变化。各单元(2)由安装于基板(4)上的发光元件、和以与该发光元件成对的方式配置的透镜构成，各单元(2)中的发光元件和透镜的相对位置关系因基板(4)上的位置而不同。由此，使来自发光元件的光相对于基板(4)的垂直方向以根据不同的单元(2)而设定的非零的角度向外部照射。
文档编号F21V5/04GK102121580SQ201010551849
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年12月29日
发明者仲田佐幸, 增田梨惠, 太田润, 本间健次, 杉山高介, 村井伟志, 松井明, 西森直树 申请人:欧姆龙株式会社