特開 2023-42668 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042668

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20230320BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230320BHJP

   F21V 9/08 20180101ALI20230320BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20230320BHJP

   G01J 1/00 20060101ALI20230320BHJP

   F21W 131/40 20060101ALN20230320BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230320BHJP

   F21Y 107/50 20160101ALN20230320BHJP

   F21Y 113/13 20160101ALN20230320BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20230320BHJP

【ＦＩ】

G01M11/00 T

F21S2/00 441

F21V9/08 400

F21V23/00 140

F21S2/00 250

G01J1/00 B

F21W131:40

F21Y115:10

F21Y107:50

F21Y113:13

F21Y115:30

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021149918

(22)【出願日】2021-09-15

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】593160529

【氏名又は名称】応用電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136928

【弁理士】

【氏名又は名称】高宮 章

(72)【発明者】

【氏名】岡野 誠

(72)【発明者】

【氏名】森 勝久

【テーマコード（参考）】

2G065

2G086

3K014

3K244

【Ｆターム（参考）】

2G065AA03

2G065AB28

2G065BB05

2G065BB24

2G065BC13

2G065BC21

2G065BC33

2G065DA05

2G086EE03

3K014AA01

3K244AA07

3K244BA06

3K244BA26

3K244BA27

3K244BA48

3K244CA03

3K244DA01

3K244DA02

3K244DA13

3K244DA16

3K244EA02

3K244EA14

3K244FA08

3K244FA14

3K244GA02

3K244HA01

(57)【要約】

【課題】固体撮像素子のテスト等に利用される照明装置において、アクチュエータ等の駆動装置が不要で比較的簡単かつコンパクトな構造でありながら、広い照度ダイナミックレンジを実現しうる照明装置を提供する。
【解決手段】列状に配列された複数の光源１２１～１２５と、該複数の光源１２１～１２５の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域１４１～１４５が列状に配列された減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を有する。さらに、導光板２０等の均一化手段３６を組み合わせることにより、均一な光を照射することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

列状に配列された複数の光源と、
該複数の光源の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域が列状に配列された減光手段と、を備えた光源ユニットを有することを特徴とする照明装置。

【請求項2】

該減光手段の該減光領域の配列が同じとなる複数の光源ユニットが直列状、並列状又は行列状のいずれかに配列されて構成された光源ユニット群を含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。

【請求項3】

複数の光源ユニットが並列状又は行列状に配列されて構成された光源ユニット群であって、
並列方向に配列される該光源ユニットの光源どうしが異なる発光色で設定された光源ユニット群を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置

【請求項4】

該光源ユニットからの光を均一化して照射対象に照射する均一化光学系をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置。

【請求項5】

該均一化光学系は、側端部から該光源ユニットからの光を入射し面状に均一な光を照射する導光板を有することを特徴とする請求項４記載の照明装置。

【請求項6】

該光源ユニットの減光手段の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の照明装置。

【請求項7】

該光源ユニットの該光源の発光を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の照明装置。

【請求項8】

該制御手段は、予め定められたテーブルを参照にして該光源の発光を調整することを特徴とする請求項７記載の照明装置。

【請求項9】

該制御手段は、該光源ユニットの該光源に流す電流と該照明装置が照射する照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）により該光源の発光を調整することを特徴とする請求項７記載の照明装置。

【請求項10】

該光源ユニットは、隣接する光源どうしの間に遮光部を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば固体撮像素子の光学テストに利用可能な照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の半導体の集積回路で設けられる固体撮像素子（イメージセンサ）は、光を電気信号に変換する特性を利用して、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、携帯電話のカメラ、自動車の先進運転支援システム等の各種センサ、その他種々の産業機器等に広く活用されている。固体撮像素子は、ウエハ完成後や製品出荷前にその光電特性が正常か否かの光学テスト（光学特性評価）が必要である。近時では、固体撮像素子の光学テストでは、スループットが重要視され、多数個のイメージセンサを同時に光学テストすることが一般的となっている。多数個のイメージセンサの同時テストを実現するためには、イメージセンサが並設された広い範囲に、照度の均一性が高い光を照射することが求められている。

【0003】

固体撮像素子の光学テストを行うために、広い範囲に照度の均一性が高い光を照射しうる照明装置が種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の照明装置では、光源と、光源からの光を照度分布の均一な光として生成する多数のレンズやフィルタを有した照明光学系と該照明光学系を通過した照明光を検査対象の固体撮像素子に対して投影する投影光学系とを含む光学系と、を有しており、検査対象の固体撮像素子の受光面に均一な照明光を照射するようになっている。従来、照明装置の光源としては、ハロゲンランプが多く利用されていた。しかしながら近年では、照明装置の光源に限らず様々な分野で、二酸化炭素の排出が少なく寿命が長い発光ダイオードや、レーザダイオード等の半導体発光素子の利用が拡大している。

【0004】

一方、面状に均一に光を照射する照明装置としては、導光板の端面部に同一の間隔で複数の発光ダイオードが配置され、該導光板の端面部から発光ダイオードの光を入射すると、導光板内で反射を繰り返しながら拡散し、発光面（導光板面）全体を均一に発光させるものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この導光板方式の照明装置は、薄型で軽量でありながら、照度のムラが少なく均一に面発光できることから、例えば、案内表示板や看板、画像処理により被検査物の外観検査等を行う検査システムなどに使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５１８１１７４号公報

【特許文献2】特開２０１０－１１２７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述のように様々な産業機器への需要が拡大している固体撮像素子は、広い分野への利用に伴って高性能化しており、例えば、１ルクス以下の低照度から数万ルクス以上の高照度までの極めて広い照度範囲において感知できるような広ダイナミックレンジ化が進んでいる。したがって、固体撮像素子の光学テストに用いられる照明装置においても広い照度範囲で照明するものが要求されている。

【0007】

従来の特許文献１、２のような照明装置で照度の調整を行う手段としては、発光ダイオード等の光源の電流制御による照度調整や、光路中に設置した固定式減光フィルタ（ＮＤフィルタ）を段階的に切替えることによる照度調整、可変式減光フィルタを連続的に切替えることによる照度調整、可変絞りによる照度調整等が行われていた。また、例えば、段階的に透過率が設定された複数の減光フィルタをターレットに支持させてステッピングモータ等で回転駆動させて所定の透過率の減光フィルタを光路中に挿入する技術も利用されている。

【0008】

しかしながら発光ダイオード等の光源の電流制御による照度調整においては、半導体発光素子を構成する母体の結晶欠陥や不純物のばらつき等により、低電流駆動においては諸特性が不安定になる問題があった。さらに、発光ダイオードの駆動電流の下限は定格電流の１０％程度が推奨されていることから、前述のような高照度側が数万ルクスに設定される場合には、電流制御による照度調整だけでは、所望の低照度を実現することが不可能であった。そこで、ＮＤフィルタや可変絞り等とも組み合わせ照度調整が行われるが、この場合には広い照度ダイナミックレンジを期待できる反面、それらのＮＤフィルタの切替等するための駆動機構としてアクチュエータが必要となることから、部材点数が多く機械的な駆動機構を有する構造となり装置が大型化、複雑化、高コスト化するとともに、ＮＤフィルタ等の光路中への移動等に伴って発塵や振動が発生する上、該フィルタ等の移動時間が必要となってテスト効率が低下する問題があった。

【0009】

また、特許文献２のような導光板方式の照明装置を、固体撮像素子の光学テストに利用する場合には、前述のような駆動機構が必要となる等の問題に加えて、導光板端面に照度調整した光を照射するために光ファイバーを必要とせざるを得ないが、光ファイバー等における伝播ロスが生じるため、数万ルクスといった高照度での照明の実現が困難であった。

【0010】

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、減光フィルタや可変絞りを駆動制御するアクチュエータ等の駆動装置が不要で比較的簡単かつコンパクトな構造でありながら、広い照度ダイナミックレンジを実現しうる照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために本発明は、列状に配列された複数の光源１２１～１２５と、該複数の光源１２１～１２５の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域１４１～１４５が列状に配列された減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を有する照明装置１０から構成される。光源ユニット１８は、１つ又は複数個を組み合わせた構成でもよい。

【0012】

また、該減光手段１６の該減光領域１４１～１４５の配列が同じとなる複数の光源ユニットが直列状、並列状又は行列状のいずれかに配列されて構成された光源ユニット群４４を含むこととしてもよい。

【0013】

また、複数の光源ユニット１８が並列状又は行列状に配列されて構成された光源ユニット群であって、並列方向に配列される該光源ユニット１８の光源１２１～１２５どうしが異なる発光色で設定された光源ユニット群４４ａを含むこととしてもよい。

【0014】

また、該光源ユニット１８からの光を均一化して照射対象に照射する均一化光学系２６をさらに備えたこととしてもよい。

【0015】

また、該均一化光学系３６は、側端部から該光源ユニット１８からの光を入射し面状に均一な光を照射する導光板２０を有することとしてもよい。

【0016】

また、該光源ユニット１８の減光手段１６の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定されることとしてもよい。

【0017】

また、該光源ユニット１８の該光源１２１～１２５の発光を制御する制御手段２２を備えたこととしてもよい。

【0018】

また、該制御手段２２は、予め定められたテーブルを参照にして該光源１２１～１２５の発光を調整することとしてもよい。

【0019】

また、該制御手段２２は、該光源ユニット１８の該光源１２１～１２５に流す電流と該照明装置１０が照射する照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）により該光源の発光を調整することとしてもよい。

【0020】

また、該光源ユニット１８は、隣接する光源１２１～１２５どうしの間に設置される遮光部５０を有することとしてもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明の照明装置によれば、列状に配列された複数の光源と、該複数の光源の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域が列状に配列された減光手段と、を備えた光源ユニットを有することから、アクチュエータ等の駆動装置が不要で簡単でコンパクトな構造でありながら、広い照度ダイナミックレンジを実現しうる。その結果、広ダイナミックレンジの固体撮像素子の光学テストにも実用しうる照明装置を提供することができる。

【0022】

また、該減光手段の該減光領域の配列が同じとなる複数の光源ユニットが直列状、並列状又は行列状のいずれかに配列されて構成された光源ユニット群を含む構成とすることにより、より高照度の光の照明を実現でき広い照度ダイナミックレンジを期待できる。

【0023】

また、複数の光源ユニットが並列状又は行列状に配列されて構成された光源ユニット群であって、並列方向に配列される該光源ユニットの光源どうしが異なる発光色で設定された光源ユニット群を含む構成とすることにより、一台の照明装置だけで複数の色（波長）の光を変更して照射することができ、照明装置の実用性を向上しうる。

【0024】

また、該光源ユニットからの光を均一化して照射対象に照射する均一化光学系をさらに備えた構成とすることにより、均一性が高い照明光を生成でき、例えば、固体撮像素子の光学テスト等の均一光が要求される照明で好適に実用できる。

【0025】

また、該均一化光学系は、側端部から該光源ユニットからの光を入射し面状に均一な光を照射する導光板を有する構成とすることにより、均一性が高い照明光の生成と、広い照度ダイナミックレンジを同時に実現できる照明装置を、コンパクトかつシンプルな構成で具体的に実現できる。

【0026】

また、該光源ユニットの減光手段の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定される構成とすることにより、光源ユニットを列状に配列した構成とする際に、透過率が高い減光領域からの照度が高い光の漏れが透過率が低い減光領域からの光に影響するのを低減でき、正確な照度調整と高い均一性の確保を同時に実現できる。

【0027】

また、該光源ユニットの該光源の発光を制御する制御手段をさらに備えたことにより、各光源のオンオフ制御や電流調整を行って、簡単に目的の照度を得ることができるような照度調整を行うことができる。

【0028】

また、該制御手段は、予め定められたテーブルを参照にして該光源の発光を調整する構成とすることにより、簡単かつ確実に目的の照度を得ることができる照度調整を実現できる。

【0029】

また、該制御手段は、該光源ユニットの該光源に流す電流と該照明装置が照射する照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）により該光源の発光を調整することにより、より高精度に目的の照度を得ることができる照度調整を実現できる。

【0030】

また、該光源ユニットは、隣接する光源どうしの間に遮光部を有する構成とすることにより、透過率が異なる減光領域からの光の漏れを防止でき、特に低照度での正確な照度調整と高い均一性の確保を同時に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概略構成説明図である。

【図2】図１の照明装置の光源ユニットの一部拡大図である。

【図3】図１の照明装置の外観を示す斜視図である。

【図4】図１の照明装置の断面の一部拡大説明図である。

【図5】図１の照明装置の照度範囲を示すグラフである。

【図6】図１の照明装置の光源ユニットの他の実施例である。

【図7】図１の照明装置の制御手段に利用するテーブルの一例である。

【図8】図１の照明装置において、光源ユニットの光源に流す電流と照度と測定した一例を説明する表である。

【図9】図１の照明装置の制御手段が６次多項式を利用して照度調整する場合の電流と照度の関係の一例を示すグラフである。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の断面の一部拡大説明図である。

【図11】図１０の照明装置の光源ユニット群の一部分を示す分解斜視説明図である。

【0032】

以下添付図面を参照しつつ本発明の照明装置の実施形態について説明する。本発明に係る照明装置は、照射対象に対応して照度を変更・調整可能な照明装置であり、固体撮像素子であるイメージセンサ等の光学デバイスのテストするためのテスト光照明用の照明装置として好適に利用しうるものである。図１ないし図７は、本発明の照明装置の第１の実施形態を示している。図１、図２、図４に示すように、本実施形態に係る照明装置１０は、複数の光源１２１～１２５と、複数の減光領域１４１～１４５を配列した減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を少なくとも１つ有している。

【0033】

さらに本実施形態では、光源ユニット１８からの光を均一化して面状に照明する導光板２０と、複数の光源１２１～１２５を制御する制御手段２２と、を備える。図１、図３、図４に示すように、光源ユニット１８や導光板２０等の装置を構成している要素は筐体２４に収容され、該筐体２４の開口から導光板２０の照明面を外部に臨ませて設けられている。筐体２４は、例えば、中空矩形箱状に形成されており、光源ユニット１８及び導光板２０を支持する支持手段を備えている。本実施形態では、筐体２４は、一方を開口した筐体本体２６の開口側にネジ等で着脱可能に固定され正八角形状の開口が形成されたベースプレート２８と、ベースプレート２８上にネジ等を介して固定される光源ユニット固定ブロック３０と、該光源ユニット固定ブロック３０上にネジ等を介して固定されベースプレート２８と協働して導光板２０の周縁部を挟持状に固定する導光板押えブロック３２と、を有する。導光板押えブロック３２の導光板２０との当着部分にはクッション材３４が介設されている。また、導光板押えブロック３２は、光源ユニット１８を受け入れる空隙３２ａが形成されており、クッション材３４を介してベースプレート２８と導光板押えブロック３２と協働して該光源ユニット１８の上下を固定している。

【0034】

導光板２０は、光源ユニット１８の複数の光源１２１～１２５からの光を均一化して照射する光の均一化手段３６である。本実施形態では、導光板２０は、例えば、アクリル樹脂等の透明で光の透過性が高い硬質素材からなり、正八角形の板状に形成されている。導光板２０は、一方の面側が照光面となるとともに、その裏面側に光を反射する反射シート３８が装着されている。なお、反射シート３８は、例えば、アルミニウム製の裏面プレート４０に貼り付けられて導光板２０の裏面に装着されている。導光板２０の照光面側には拡散板４２が設置されている。導光板２０の正八角形状の８つの辺に対応した側端部のそれぞれに光源ユニット１８が配置されている。導光板２０は各側端部より光源ユニット１８からの光を入射して該導光板２０内で光を拡散することにより均一化して照光面全体を照明する。本実施形態のように導光板２０の全ての側端部に光源ユニット１８を設置した構成では、特に中央近傍において、照度の均一性が高い照射光を生成することができる。なお、導光板２０は、正方形状やその他多角形状に形成されたものを利用してもよい。導光板２０の８つの側端部全てに光源ユニット１８が設置されるものに限らず、一部の側端部に光源ユニット１８を設置した構成としてもよい。また、均一化手段３６は、入射した光の照度をむらなく均一化して照明しうるものであればよい。例えば、均一化手段３６は、導光板２０を利用する構成に限らずフライアイレンズやロッドインテグレータ等のインテグレータ光学系を利用する構成でもよい。この際、複数種類の導光板やインテグレータ光学系を組み合わせて利用することとしてもよい。

【0035】

本実施形態では、均一化手段３６である導光板２０の各側端部には複数の光源ユニット１８が直列状に配列されて光源ユニット列すなわち直列状の光源ユニット群４４が形成されている。すなわち、直線状に形成された光源ユニット群４４が導光板２０の側端部すなわち外形輪郭に沿って正八角形枠状に設置された構成となっている。

【0036】

図２に示すように、それぞれの光源ユニット１８の複数の光源１２１～１２５は、列状に配置されて所定の光源群をなしている。本実施形態では、光源１２１～１２５は、例えば、点状光源を実現しうるような極めて小型でかつ高輝度の発光ダイオードからなり基板４６に列状に固定されている。光源１２１～１２５は、１つの光源ユニット１８に５個配列されており、互いに一定の間隔で直線状に並設されている。５個の光源は全て同じ明るさ・性能の発光ダイオードからなるが、説明のために、各光源ユニット１８において、一端側から順に第１光源１２１、第２光源１２２、第３光源１２３、第４光源１２４、第５光源１２５とする。前記のように複数の光源ユニット１８が直列状に配列された構成であるが、本実施形態では、基板４６が導光板２０の一辺と略同じ長さに形成されており、該同一の基板４６に複数の光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５が繰り返して直線状に固定された配列構成となっている。光源１２１～１２５は、例えば、光源ユニット１８を導光板２０の側端部に設置した際に、該導光板２０の板厚の略中央部に位置するように基板４６に設置されている。基板４６の光源が設置される面とは反対の背面側は、ベースプレート２８に固定される光源ユニット固定ブロック３０に放熱用の熱伝導シート４８を介して密着されている。基板４６の下端はベースプレート２８上に支持され、同基板４６の上端は導光板押えブロック３２の溝部内に挿入されクッション材３４を介して当着され固定されている。なお、複数の光源は、本実施形態では一列状の配置としているが、複数列構成としてもよい。また、光源は、発光ダイオードに限らず、半導体レーザ等その他の光源であってもよい。

【0037】

図２、図３に示すように、減光手段１６は、複数の光源１２１～１２５の光の照射側に設置され、該光源からの光の照度を調整して導光板２０等に照射しうる光学手段である。減光手段１６は、複数の光源１２１～１２５の配列構成と対応して、光の透過率が異なる複数の減光領域１４１～１４５が列状に配列されて構成されている。減光領域１４１～１４５は、各光源からの光の照度を個別に変更しうる光学濃度調整領域であり、減光して透過させる減光フィルタ部といえる。なお、本実施形態では、減光領域には、光を１００％透過させる領域、すなわち透過率１００％（光学濃度＝ＯＤ０）となる領域も含まれることとしている。よって、減光領域は、透過率１００％未満で減光するいわゆる減光領域と、透過率１００％の透過領域を含む減光・透過領域となる概念としている。図上では、減光領域はクロスハッチングで示している。

【0038】

本実施形態では、減光領域１４１～１４５は、１つの光源ユニット１８において透過率が１００％（光学濃度＝ＯＤ０）、１０％（ＯＤ１）、１％（ＯＤ２）、０．１％（ＯＤ３）、０．０１％（ＯＤ４）の５つの減光領域が設定されて直列状に配列されて、減光フィルタ部群をなしている。それぞれの光源ユニット１８では、光源１２１～１２５に１対１で対応して各減光領域１４１～１４５が形成されており、第１～第５光源１２１～１２５に対応して、一端部から順に第１～第５減光領域１４１～１４５が設定される。後述のように、複数の光源ユニット１８（光源ユニット群４４）は、所望の１つ（又は複数）の透過率の減光領域に対応した光源を点灯（オン）させ、他の減光領域に対応した光源を消灯（オフ）することにより、導光板２０からの照射光の照度を調整することができる。加えて、光源を点灯する電流を調整することにより、広い照度ダイナミックレンジを実現している。

【0039】

図２に示すように、第１～第５減光領域１４１～１４５の配列は、端部側から順に第１減光領域１４１の透過率が１００％、第１減光領域１４２の透過率が１０％、第３減光領域１４３の透過率が１％、第４減光領域１４４の透過率が０．１％、第５減光領域１４５の透過率が０．０１％に設定されている。そして複数の光源ユニット１８が直列状に配列されることにより、第１～第５減光領域が繰り返し配列される。すなわち、それぞれの光源ユニット１８の減光手段の複数の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定された構成となっている。

【0040】

減光手段の複数の減光領域の配列構成は、上記の構成に限らず基本的には任意でもよい。前述とは異なる複数の減光領域の配列構成として、例えば、透過率の大きいものから小さいものへ順番（１００％、１０％、１％、０．１％、０．０１％の順に）に配列する構成も考えられる。この場合には、複数の光源ユニット１８を配列して構成すると、複数の減光領域は、１００％、１０％、１％、０．１％、０．０１％、１００％、１０％、１％、・・・と繰り返し配列される。この際、透過率が最も高い（１００％）減光領域の隣に、透過率が最も低い（０．０１％）減光領域が配置されることとなる結果、透過率が低い減光領域に対応した光源を点灯させた際に、該点灯した光源からの光の漏れが隣接の透過率の高い減光領域を透過し、全体的な照度が高くなってしまう。これに対し、複数の減光領域１４１～１４５を本実施形態のようなの配列構成とすることにより、透過率が高い減光領域からの光の漏れが透過率が低い減光領域からの光に影響するのを比較的少なくすることができ、より低照度の照明を実現し、ひいては、より広い照度ダイナミックレンジを実現するのに有利な配列構成となる。

【0041】

なお、隣接する光源からの漏れを少なくするために、図６に示すように、それぞれの光源ユニット１８に、隣接する光源１２１～１２５どうしの間に遮光部５０を設けることとしてもよい。遮光部５０は、例えば、基板又は減光手段等に一体的に板状に形成され、各光源の照射方向を限定し、隣接する光源に対応した減光領域への干渉を低減しる。隣接する光源どうしの間に遮光部を設ける構成では、製造コストは若干高くなるが、隣接する減光領域への光の漏れの影響が少なくなると考えられるので、複数の減光領域の配列構成の自由度を高くできる。

【0042】

減光手段１６は、例えば、高い透光性で厚みが薄く一方に長い透明プレートに光学薄膜を蒸着して複数の減光領域１４１～１４５が形成される。よって、減光手段１６は、複数の透過率が異なる減光フィルタ部すなわち減光領域が配列された減光プレート部材５２から構成されている。減光プレート部材５２からなる減光手段１６は、その一方のプレート面を光源１２１～１２５に密着又は近接して配置されるとともに、他方のプレート面を導光板２０の側端部に近接又は密着して設置される。減光プレート部材５２の長さが基板４６と略同じ長さ、すなわち導光板２０の一辺の長さと略同じ長さに設定され、１つの光源ユニット群４４の複数の光源ユニットの第１～第５減光領域１４１～１４５を一体的に形成されている。なお、減光領域の透過率は上記したものに限らず任意でもよい。また、減光領域の数は、複数であれば任意でよい。減光領域は、装置構成や光源の制御を簡単にするために、例えば、３～６種類程度の透過率に設定して、繰り返し配列した構成とするとよい。また、それぞれの光源ユニット１８では、１つの光源に対して１つの透過率の減光領域が対応付けされた構成に限らず、例えば、１つの減光領域に対して複数の発光ダイオードが配置される構成等、光源の数と減光領域の数とを同じ数又は異なる数に構成することとしてもよい。

【0043】

制御手段２２は、光源ユニット１８の光源１２１～１２５の基板４６に電気的に接続されており、各光源１２１～１２５のオンオフ制御や電流調整による発光を制御する光源制御手段である。本実施形態では、制御手段２２は、複数の光源ユニット１８の減光手段１６の各減光領域に対応した光源のいずれかを選択して点灯及び電流を調整するように制御される。すなわち、図５にも示すように、高い照度の範囲で照明する際には、各光源ユニット１８では、透過率が高い（例えば、１００％＝ＯＤ０）の減光領域１４３に対応した第３光源１２３のみを点灯させ、その第３光源の電流を調整することで照度調整する。逆に低い照度の範囲で照明する際には、それぞれの光源ユニット１８では、透過率が低い（例えば、０．０１％＝ＯＤ５）の減光領域１４５に対応した第５光源１２５のみを点灯させ、その第５光源の電流を調整することで照度調整する。同様に、目的の照度の範囲の透過率に設定された減光領域（ＯＤ０～ＯＤ４）に対応する光源を選択するとともに、その光源に入力する電流を調整することにより、多段階的な照度範囲を一つの装置構成で実現して、広い照度ダイナミックレンジでの照明を実現できる。具体的には、高い照度の第１照度範囲Ｒ１は、透過率１００％（ＯＤ０）の減光領域１４３に対応した第３光源１２３を点灯するとともに、電流を調整することにより、３２７００Ｌｘ～２１４０Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。次に高い照度の第２照度範囲Ｒ２は、透過率１０％（ＯＤ１）の減光領域１４２に対応した第２光源１２２を点灯するとともに、電流を調整することにより、３２８０Ｌｘ～２１３Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。次に高い照度の第３照度範囲Ｒ３では、透過率１％（ＯＤ２）の減光領域１４４に対応した第４光源１２４を点灯するとともに、電流を調整することにより、４５１Ｌｘ～２９．３Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。この際、第３照度範囲Ｒ３の減光領域の透過率は第２照度範囲Ｒ２の減光領域の透過率に対して１／１０であるが、前述したように隣接する光源に対応する透過率が高い減光領域からの光の漏れ等の影響により、このような照度範囲となっている。以下、第４、第５照度範囲Ｒ４、Ｒ５も同様に隣接する光源からの光の漏れの影響によって、図のような照度範囲となっている。次に高い照度の第４照度範囲Ｒ４では、透過率０．１％（ＯＤ３）の減光領域１４１に対応した第１光源１２１を点灯するとともに、電流を調整することにより、６７．８Ｌｘ～４．４６Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。最も低い照度の第５照度範囲Ｒ５では、透過率０．０１％（ＯＤ４）の減光領域１４５に対応した第５光源１２５を点灯するとともに、電流を調整することにより、１４．９２Ｌｘ～０．９８Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。また、各照度範囲で、調整できる照度範囲に重なりを持たせているので、広い照度ダイナミックレンジ（３２７００Ｌｘ～０．９８Ｌｘ）を連続的に変更調整することができる。なお、本実施形態では、各光源ユニット１８では一つの光源が点灯されるが、複数の光源ユニット１８が設置され導光板２０に入射される構成であるので、導光板からは所定の範囲で照度が均一な照明光を得ることができる。なお、各光源ユニット１８の光源は、一つの減光領域に対応したもののみを点灯する制御方法に限らず、複数の透過率の減光領域に対応した複数の光源を同時に点灯して照度を調整する制御方法としてもよい。

【0044】

本実施形態では、制御手段２２は、例えば、コンピュータからなり、予め定められたテーブルを参照にして該第１～第５光源１２１～１２５の発光を制御するようになっている。すなわち、制御手段２２は、演算処理装置と、メモリやハードディスク等の記憶装置、マウスやディスプレイあるいはタッチパネル等の入出力装置を備えたコンピュータからなり、予め記憶装置に記憶されたプログラムに従って所定の制御を行う。制御手段２２の記憶装置には、例えば、図７に示すような、照度と、点灯する光源と、該光源に入力する電流と、をテーブル表として記憶されている。制御手段２２で、目的の照度を選択するだけで、テーブルを参照して、自動的に点灯する光源と、該光源に入力する電流が制御されて、照明調整することができる。図７に示すように、例えば、Ｌ_Ｎルクスの照度を得るためには、第Ｍ光源（Ｍ＝1～５の整数）に、電流Ｉ_Ｎアンペアを入力して点灯調整するように制御手段２２が光源ユニットの光源を発光制御する。

【0045】

なお制御手段２２による光源ユニット１８の光源１２１～１２５の制御は、テーブルを利用するものに限らずその他任意の制御方法を利用することとしてもよい。例えば、該制御手段２２は、予め該光源に流す電流と照明装置から照射される光の照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）を利用して該光源の発光を調整・制御することとしてもよい。このようなｎ次多項式を利用した制御の場合、テーブルを利用するものと比較して、より高精度でかつ連続的に照度調整を行うことができる。

【0046】

例えば、照度をｆ（ｘ）、光源に流す電流をｘとすると、照度ｆ（ｘ）と電流ｘとの関係は数式１のような多項式で近似することができる。制御手段２２で実際に光源の電流制御を行う場合には、上記の数式１をｎ次元（ｎは２以上の整数）までとした近似式として、数式２のｎ次多項式を利用することができる。

【0047】

【数1】

【0048】

【数2】

【0049】

具体的には、上記のように構成された照明装置１０の第１～第５光源１２１～１２５に電流を変化させながら流して、図８のようにそれぞれの電流値での照度を測定する。なお、図８の表では、一部の値を省略して表している。そして、照度と電流の実際の測定値から、上記数式２の近似式の係数ａ_０～ａ_ｎを算出する。例えば、２次近似であればａ_０、ａ_１、ａ_２の３つの係数を求めることとなり、６次近似であればａ_０～ａ_６の６つの係数を求めることで近似式を算出することができる。ｎ次多項式ｆ（ｘ）が決定したら、コンピュータ等からなる制御手段２２に該ｎ次多項式ｆ（ｘ）及びその解（電流ｘ）を求める計算プログラム等を予め記憶させておく。なお、ｎ次方程式の解を求める計算プログラムは周知のものを利用してもよい。照明装置１０を利用するにあたって照度調整を行う際には、該ｎ次多項式ｆ（ｘ）に目的の照度の数値を入力することにより、その解を求めて光源に流す電流ｘを算出して、その電流ｘを第１～第５光源１２１～１２５のいずれかに流す制御を行って照度調整を行うことができる。なお、ｎ次多項式では、最大ｎ個の解（ｘ）が存在するが、発光ダイオードからなる光源の電流として適正な値となる種々の境界条件（例えば、電流が正の実数、発光ダイオードの最大定格電流など）により１つの電流に決定される。次数ｎが大きいほど高精度に照度を調整することができるが、解である電流ｘを求めるための計算処理の負荷及び時間を要し照度調整に時間がかかることから、精度と調整時間等のバランスを考慮して次数ｎを決定するとよい。

【0050】

図９のグラフは、図８の実測値を元にして求めた近似式として、６次多項式を利用した場合の照度と電流の関係を示すグラフの例である。図９（ａ）は透過率１００％（ＯＤ０）の第３減光領域１４３に対応した第３光源１２３のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。同様に図９（ｂ）は透過率１０％（ＯＤ１）の第２減光領域１４２に対応した第２光源１２２のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。図９（ｃ）は透過率１％（ＯＤ２）の第４減光領域１４４に対応した第４光源１２４のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。図８（ｄ）は透過率０．１％（ＯＤ３）の第１減光領域１４１に対応した第１光源１２１のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。図９（ｅ）は透過率０．０１％（ＯＤ４）の第５減光領域１４５に対応した第５光源１２５のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。さらに、図９（ｆ）は、電流（ｍＡ）を横軸とし、図８での測定照度を規格化した規格化照度（％）を縦軸として、規格化照度と電流との関係を表したグラフである。図９（ｆ）では、いずれの減光領域（ＯＤ０～ＯＤ４）に対応する第１～第５光源の各制御用の６次多項式どうしが互いに近似しておりグラフ上では重なって表されている。このように、制御手段２２がｎ次多項式を利用して照度調整する場合には、目的の照度を入力選択するだけで自動的に点灯する光源を選択するとともに、該光源に対応するｎ次多項式により該光源に入力する電流が制御されて、高精度でかつ広いダイナミックレンジを連続的に照度調整することができる。

【0051】

次に図１０、図１１を参照しつつ本発明の照明装置の第２の実施形態について説明する。上記実施形態と同一部材には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態に係る照明装置は、上記実施形態同様に、列状に配列された複数の光源１２１～１２５と、複数の減光領域１４１～１４５を配列した減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を複数有している。各光源ユニット１８における第１～第５光源１２１～１２５の配列や、減光手段１６の第１～第５減光領域１４１～１４５の透過率の配列等は上記実施形態と略同じに構成されている。複数の光源ユニット１８から構成された光源ユニット群４４ａが正八角形の導光板の側端部すなわち外形輪郭に沿って正八角形枠状にそれぞれ設置された構成も同様である。

【0052】

本実施形態では、光源ユニット群４４ａは、各光源ユニット１８の構成は、上記実施形態と略同じ構成であるが、複数の光源ユニット１８が行列状に配列されて構成されている。さらに、光源ユニット４４ａでは、直列方向（横方向Ｈ）に配列された光源ユニット１８どうしは、同一色（波長）で発光する光源で設定されるとともに、並列方向（縦方向Ｖ）に配列される光源ユニットどうしでは、異なる色（波長）で発光する光源となるように設定されている。

【0053】

具体的には、光源ユニット群４４ａは、同一基板４６に、該光源ユニット４４ａを構成している複数の光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５が所定間隔で行列状に固定されている。上から１段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｇ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は緑色に発光するように設定されている。上から２段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｒ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は赤色に発光するように設定されている。上から３段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｗ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は白色に発光するように設定されている。上から４段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｂ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は青色に発光するように設定されている。このように並列方向（縦方向Ｖ）に配列される光源ユニットどうしでは、異なる４色の光源で設定されている。並列状に配列される複数の光源ユニット１８では、並列方向に第１光源１２１どうしが直線状に配列されるとともに、第１減光領域１４１どうしが直線状に形成される。同様に、第２光源１２２どうし及び第２減光領域１４２どうしが縦方向に並設され、第３光源１２３どうし及び第３減光領域１４３どうしが縦方向に並設され、第４光源１２４どうし及び第４減光領域１４４どうしが縦方向に並設され、第５光源１２５どうし及び第５減光領域１４５どうしが縦方向に並設される。言い換えると、異なる透過率の減光領域１４１～１４５が配列されている減光手段１６において、それぞれの減光領域１４１～１４５では複数の異なる色（４色）の光源が並列して配置された構成と言える。なお、本実施形態でも前記図６のように、各光源ユニット１８において直列方向に隣接する光源どうしの間に遮光部を設けることとしてもよい。

【0054】

図１１に示すように、それぞれの光源ユニット群４４ａの複数の光源ユニット１８の減光手段１６は、行列状に配列された光源ユニット１８の配置領域に対応した広さの１枚の減光プレート部材５２で構成されている。すなわち、直列方向（横方向Ｈ）には第１～第５減光領域１４１～１４５が繰り返して配列されるとともに、並列方向（縦方向Ｖ）には、同一の減光領域が設定されるように、一枚の透明プレートに光学素材を蒸着して形成されている。さらに減光手段１６を構成する減光プレート部材５２は、各光源の照射面側であって導光板２０の各辺の側端部に近接又は密着して配置されている。なお、図１１では、説明のために減光プレート部材５２の一部を切り欠いてあらわしている。

【0055】

基板４６は、光源ユニット１８の各光源１２１～１２５のオンオフ制御や電流調整による発光を制御する制御手段２２に電気的に接続されている。本実施形態では、制御手段２２により、特定の一つの色（波長）の光源のみすなわち緑、赤、白、青のいずれかの光源のみを点灯させることにより、その選択した色の光で照明することができる。さらに、制御手段２２によって、複数の色の光源を組み合わせて点灯させることで、より多数の色（波長）の光に変化させて照明することもできる。併せて、同制御手段２２により、上記実施形態と同様なテーブルやｎ次多項式により各光源に流す電流を調整して、それぞれの色での照度を調整することができる。これにより、１台の照明装置だけで、多数の色に変化させながら照明を行える同時に、広い照度ダイナミックレンジを実現することができる。なお、並列状に配列される複数の光源ユニットの光源に設定される色（波長）は、４つの色に限らず、２色、３色又は５色以上に設定してもよい。光源ユニット群４４，４４ａを構成する複数の光源ユニット１８は、上記実施形態では、該減光手段の該減光領域の配列が同じとなるものを配列したが、該減光領域の配列構成が異なるものを配列して構成することとしてもよい。

【0056】

以上説明した本発明の照明装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明の照明装置は、例えば、広ダイナミックレンジの固体撮像素子等の光学デバイスのテスト用の照明装置やその他種々の広い照度範囲で照度を変更させながら照明を行う照明装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0058】

１０ 照明装置
１２１～１２５ 光源
１４１～１４５ 減光領域
１６ 減光手段
１８ 光源ユニット
２０ 導光板
２２ 制御手段
２４ 筐体
２６ 筐体本体
２８ ベースプレート
３０ 光源ユニット固定ブロック
３２ 導光板押えブロック
３４ クッション材
３６ 均一化手段
３８ 反射シート
４０ 裏面プレート
４２ 拡散板
４４、４４ａ 光源ユニット群
４６ 基板
５０ 遮光部
５２ プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2022-10-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

列状に配列された複数の光源と、
該複数の光源の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域が列状に配列された減光手段と、を備えた光源ユニットを有し、
複数の光源ユニットが並列状又は行列状に配列されて構成された光源ユニット群であって、
並列方向に配列される該光源ユニットの光源どうしが異なる波長の光で設定された光源ユニット群を含むことを特徴とする照明装置。

【請求項2】

列状に配列された複数の光源と、
該複数の光源の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域が列状に配列された減光手段と、を備えた光源ユニットを有し、
該光源ユニットの減光手段の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定されることを特徴とする照明装置。

【請求項3】

該減光手段の該減光領域の配列が同じとなる複数の光源ユニットが直列状、並列状又は行列状のいずれかに配列されて構成された光源ユニット群を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。

【請求項4】

該光源ユニットからの光を均一化して照射対象に照射する均一化光学系をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置。

【請求項5】

該均一化光学系は、側端部から該光源ユニットからの光を入射し面状に均一な光を照射する導光板を有することを特徴とする請求項４記載の照明装置。

【請求項6】

該光源ユニットの該光源の発光を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の照明装置。

【請求項7】

該制御手段は、予め定められたテーブルを参照にして該光源の発光を調整することを特徴とする請求項６記載の照明装置。

【請求項8】

該制御手段は、該光源ユニットの該光源に流す電流と該照明装置が照射する照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）により該光源の発光を調整することを特徴とする請求項６記載の照明装置。

【請求項9】

該光源ユニットは、隣接する光源どうしの間に遮光部を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の照明装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば固体撮像素子の光学テストに利用可能な照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の半導体の集積回路で設けられる固体撮像素子（イメージセンサ）は、光を電気信号に変換する特性を利用して、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、携帯電話のカメラ、自動車の先進運転支援システム等の各種センサ、その他種々の産業機器等に広く活用されている。固体撮像素子は、ウエハ完成後や製品出荷前にその光電特性が正常か否かの光学テスト（光学特性評価）が必要である。近時では、固体撮像素子の光学テストでは、スループットが重要視され、多数個のイメージセンサを同時に光学テストすることが一般的となっている。多数個のイメージセンサの同時テストを実現するためには、イメージセンサが並設された広い範囲に、照度の均一性が高い光を照射することが求められている。

【0003】

固体撮像素子の光学テストを行うために、広い範囲に照度の均一性が高い光を照射しうる照明装置が種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の照明装置では、光源と、光源からの光を照度分布の均一な光として生成する多数のレンズやフィルタを有した照明光学系と該照明光学系を通過した照明光を検査対象の固体撮像素子に対して投影する投影光学系とを含む光学系と、を有しており、検査対象の固体撮像素子の受光面に均一な照明光を照射するようになっている。従来、照明装置の光源としては、ハロゲンランプが多く利用されていた。しかしながら近年では、照明装置の光源に限らず様々な分野で、二酸化炭素の排出が少なく寿命が長い発光ダイオードや、レーザダイオード等の半導体発光素子の利用が拡大している。

【0004】

一方、面状に均一に光を照射する照明装置としては、導光板の端面部に同一の間隔で複数の発光ダイオードが配置され、該導光板の端面部から発光ダイオードの光を入射すると、導光板内で反射を繰り返しながら拡散し、発光面（導光板面）全体を均一に発光させるものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この導光板方式の照明装置は、薄型で軽量でありながら、照度のムラが少なく均一に面発光できることから、例えば、案内表示板や看板、画像処理により被検査物の外観検査等を行う検査システムなどに使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５１８１１７４号公報

【特許文献2】特開２０１０－１１２７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述のように様々な産業機器への需要が拡大している固体撮像素子は、広い分野への利用に伴って高性能化しており、例えば、１ルクス以下の低照度から数万ルクス以上の高照度までの極めて広い照度範囲において感知できるような広ダイナミックレンジ化が進んでいる。したがって、固体撮像素子の光学テストに用いられる照明装置においても広い照度範囲で照明するものが要求されている。

【0007】

従来の特許文献１、２のような照明装置で照度の調整を行う手段としては、発光ダイオード等の光源の電流制御による照度調整や、光路中に設置した固定式減光フィルタ（ＮＤフィルタ）を段階的に切替えることによる照度調整、可変式減光フィルタを連続的に切替えることによる照度調整、可変絞りによる照度調整等が行われていた。また、例えば、段階的に透過率が設定された複数の減光フィルタをターレットに支持させてステッピングモータ等で回転駆動させて所定の透過率の減光フィルタを光路中に挿入する技術も利用されている。

【0008】

しかしながら発光ダイオード等の光源の電流制御による照度調整においては、半導体発光素子を構成する母体の結晶欠陥や不純物のばらつき等により、低電流駆動においては諸特性が不安定になる問題があった。さらに、発光ダイオードの駆動電流の下限は定格電流の１０％程度が推奨されていることから、前述のような高照度側が数万ルクスに設定される場合には、電流制御による照度調整だけでは、所望の低照度を実現することが不可能であった。そこで、ＮＤフィルタや可変絞り等とも組み合わせ照度調整が行われるが、この場合には広い照度ダイナミックレンジを期待できる反面、それらのＮＤフィルタの切替等するための駆動機構としてアクチュエータが必要となることから、部材点数が多く機械的な駆動機構を有する構造となり装置が大型化、複雑化、高コスト化するとともに、ＮＤフィルタ等の光路中への移動等に伴って発塵や振動が発生する上、該フィルタ等の移動時間が必要となってテスト効率が低下する問題があった。

【0009】

また、特許文献２のような導光板方式の照明装置を、固体撮像素子の光学テストに利用する場合には、前述のような駆動機構が必要となる等の問題に加えて、導光板端面に照度調整した光を照射するために光ファイバーを必要とせざるを得ないが、光ファイバー等における伝播ロスが生じるため、数万ルクスといった高照度での照明の実現が困難であった。

【0010】

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、減光フィルタや可変絞りを駆動制御するアクチュエータ等の駆動装置が不要で比較的簡単かつコンパクトな構造でありながら、広い照度ダイナミックレンジを実現しうる照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために本発明は、列状に配列された複数の光源１２１～１２５と、該複数の光源１２１～１２５の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域１４１～１４５が列状に配列された減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を有し、複数の光源ユニット１８が並列状又は行列状に配列されて構成された光源ユニット群であって、並列方向に配列される該光源ユニット１８の光源１２１～１２５どうしが異なる波長の光で設定された光源ユニット群４４ａを含む照明装置１０から構成される。

【0012】

さらに本発明は、列状に配列された複数の光源１２１～１２５と、該複数の光源１２１～１２５の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域１４１～１４５が列状に配列された減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を有し、該光源ユニット１８の減光手段１６の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定される照明装置１０から構成される。光源ユニット１８は、１つ又は複数個を組み合わせた構成でもよい。

【0013】

また、該減光手段１６の該減光領域１４１～１４５の配列が同じとなる複数の光源ユニットが直列状、並列状又は行列状のいずれかに配列されて構成された光源ユニット群４４を含むこととしてもよい。

【0014】

また、該光源ユニット１８からの光を均一化して照射対象に照射する均一化光学系２６をさらに備えたこととしてもよい。

【0015】

また、該均一化光学系３６は、側端部から該光源ユニット１８からの光を入射し面状に均一な光を照射する導光板２０を有することとしてもよい。

【0016】

また、該光源ユニット１８の該光源１２１～１２５の発光を制御する制御手段２２を備えたこととしてもよい。

【0017】

また、該制御手段２２は、予め定められたテーブルを参照にして該光源１２１～１２５の発光を調整することとしてもよい。

【0018】

また、該制御手段２２は、該光源ユニット１８の該光源１２１～１２５に流す電流と該照明装置１０が照射する照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）により該光源の発光を調整することとしてもよい。

【0019】

また、該光源ユニット１８は、隣接する光源１２１～１２５どうしの間に設置される遮光部５０を有することとしてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の照明装置によれば、列状に配列された複数の光源と、該複数の光源の光照射側に設置され、光の透過率が異なる複数の減光領域が列状に配列された減光手段と、を備えた光源ユニットを有することから、アクチュエータ等の駆動装置が不要で簡単でコンパクトな構造でありながら、広い照度ダイナミックレンジを実現しうる。その結果、広ダイナミックレンジの固体撮像素子の光学テストにも実用しうる照明装置を提供することができる。

【0021】

また、該減光手段の該減光領域の配列が同じとなる複数の光源ユニットが直列状、並列状又は行列状のいずれかに配列されて構成された光源ユニット群を含む構成とすることにより、より高照度の光の照明を実現でき広い照度ダイナミックレンジを期待できる。

【0022】

また、複数の光源ユニットが並列状又は行列状に配列されて構成された光源ユニット群であって、並列方向に配列される該光源ユニットの光源どうしが異なる発光色で設定された光源ユニット群を含む構成とすることにより、一台の照明装置だけで複数の色（波長）の光を変更して照射することができ、照明装置の実用性を向上しうる。

【0023】

また、該光源ユニットからの光を均一化して照射対象に照射する均一化光学系をさらに備えた構成とすることにより、均一性が高い照明光を生成でき、例えば、固体撮像素子の光学テスト等の均一光が要求される照明で好適に実用できる。

【0024】

また、該均一化光学系は、側端部から該光源ユニットからの光を入射し面状に均一な光を照射する導光板を有する構成とすることにより、均一性が高い照明光の生成と、広い照度ダイナミックレンジを同時に実現できる照明装置を、コンパクトかつシンプルな構成で具体的に実現できる。

【0025】

また、該光源ユニットの減光手段の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定される構成とすることにより、光源ユニットを列状に配列した構成とする際に、透過率が高い減光領域からの照度が高い光の漏れが透過率が低い減光領域からの光に影響するのを低減でき、正確な照度調整と高い均一性の確保を同時に実現できる。

【0026】

また、該光源ユニットの該光源の発光を制御する制御手段をさらに備えたことにより、各光源のオンオフ制御や電流調整を行って、簡単に目的の照度を得ることができるような照度調整を行うことができる。

【0027】

また、該制御手段は、予め定められたテーブルを参照にして該光源の発光を調整する構成とすることにより、簡単かつ確実に目的の照度を得ることができる照度調整を実現できる。

【0028】

また、該制御手段は、該光源ユニットの該光源に流す電流と該照明装置が照射する照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）により該光源の発光を調整することにより、より高精度に目的の照度を得ることができる照度調整を実現できる。

【0029】

また、該光源ユニットは、隣接する光源どうしの間に遮光部を有する構成とすることにより、透過率が異なる減光領域からの光の漏れを防止でき、特に低照度での正確な照度調整と高い均一性の確保を同時に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概略構成説明図である。

【図2】図１の照明装置の光源ユニットの一部拡大図である。

【図3】図１の照明装置の外観を示す斜視図である。

【図4】図１の照明装置の断面の一部拡大説明図である。

【図5】図１の照明装置の照度範囲を示すグラフである。

【図6】図１の照明装置の光源ユニットの他の実施例である。

【図7】図１の照明装置の制御手段に利用するテーブルの一例である。

【図8】図１の照明装置において、光源ユニットの光源に流す電流と照度と測定した一例を説明する表である。

【図9】図１の照明装置の制御手段が６次多項式を利用して照度調整する場合の電流と照度の関係の一例を示すグラフである。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の断面の一部拡大説明図である。

【図11】図１０の照明装置の光源ユニット群の一部分を示す分解斜視説明図である。

【0031】

以下添付図面を参照しつつ本発明の照明装置の実施形態について説明する。本発明に係る照明装置は、照射対象に対応して照度を変更・調整可能な照明装置であり、固体撮像素子であるイメージセンサ等の光学デバイスのテストするためのテスト光照明用の照明装置として好適に利用しうるものである。図１ないし図７は、本発明の照明装置の第１の実施形態を示している。図１、図２、図４に示すように、本実施形態に係る照明装置１０は、複数の光源１２１～１２５と、複数の減光領域１４１～１４５を配列した減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を少なくとも１つ有している。

【0032】

さらに本実施形態では、光源ユニット１８からの光を均一化して面状に照明する導光板２０と、複数の光源１２１～１２５を制御する制御手段２２と、を備える。図１、図３、図４に示すように、光源ユニット１８や導光板２０等の装置を構成している要素は筐体２４に収容され、該筐体２４の開口から導光板２０の照明面を外部に臨ませて設けられている。筐体２４は、例えば、中空矩形箱状に形成されており、光源ユニット１８及び導光板２０を支持する支持手段を備えている。本実施形態では、筐体２４は、一方を開口した筐体本体２６の開口側にネジ等で着脱可能に固定され正八角形状の開口が形成されたベースプレート２８と、ベースプレート２８上にネジ等を介して固定される光源ユニット固定ブロック３０と、該光源ユニット固定ブロック３０上にネジ等を介して固定されベースプレート２８と協働して導光板２０の周縁部を挟持状に固定する導光板押えブロック３２と、を有する。導光板押えブロック３２の導光板２０との当着部分にはクッション材３４が介設されている。また、導光板押えブロック３２は、光源ユニット１８を受け入れる空隙３２ａが形成されており、クッション材３４を介してベースプレート２８と導光板押えブロック３２と協働して該光源ユニット１８の上下を固定している。

【0033】

導光板２０は、光源ユニット１８の複数の光源１２１～１２５からの光を均一化して照射する光の均一化手段３６である。本実施形態では、導光板２０は、例えば、アクリル樹脂等の透明で光の透過性が高い硬質素材からなり、正八角形の板状に形成されている。導光板２０は、一方の面側が照光面となるとともに、その裏面側に光を反射する反射シート３８が装着されている。なお、反射シート３８は、例えば、アルミニウム製の裏面プレート４０に貼り付けられて導光板２０の裏面に装着されている。導光板２０の照光面側には拡散板４２が設置されている。導光板２０の正八角形状の８つの辺に対応した側端部のそれぞれに光源ユニット１８が配置されている。導光板２０は各側端部より光源ユニット１８からの光を入射して該導光板２０内で光を拡散することにより均一化して照光面全体を照明する。本実施形態のように導光板２０の全ての側端部に光源ユニット１８を設置した構成では、特に中央近傍において、照度の均一性が高い照射光を生成することができる。なお、導光板２０は、正方形状やその他多角形状に形成されたものを利用してもよい。導光板２０の８つの側端部全てに光源ユニット１８が設置されるものに限らず、一部の側端部に光源ユニット１８を設置した構成としてもよい。また、均一化手段３６は、入射した光の照度をむらなく均一化して照明しうるものであればよい。例えば、均一化手段３６は、導光板２０を利用する構成に限らずフライアイレンズやロッドインテグレータ等のインテグレータ光学系を利用する構成でもよい。この際、複数種類の導光板やインテグレータ光学系を組み合わせて利用することとしてもよい。

【0034】

本実施形態では、均一化手段３６である導光板２０の各側端部には複数の光源ユニット１８が直列状に配列されて光源ユニット列すなわち直列状の光源ユニット群４４が形成されている。すなわち、直線状に形成された光源ユニット群４４が導光板２０の側端部すなわち外形輪郭に沿って正八角形枠状に設置された構成となっている。

【0035】

図２に示すように、それぞれの光源ユニット１８の複数の光源１２１～１２５は、列状に配置されて所定の光源群をなしている。本実施形態では、光源１２１～１２５は、例えば、点状光源を実現しうるような極めて小型でかつ高輝度の発光ダイオードからなり基板４６に列状に固定されている。光源１２１～１２５は、１つの光源ユニット１８に５個配列されており、互いに一定の間隔で直線状に並設されている。５個の光源は全て同じ明るさ・性能の発光ダイオードからなるが、説明のために、各光源ユニット１８において、一端側から順に第１光源１２１、第２光源１２２、第３光源１２３、第４光源１２４、第５光源１２５とする。前記のように複数の光源ユニット１８が直列状に配列された構成であるが、本実施形態では、基板４６が導光板２０の一辺と略同じ長さに形成されており、該同一の基板４６に複数の光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５が繰り返して直線状に固定された配列構成となっている。光源１２１～１２５は、例えば、光源ユニット１８を導光板２０の側端部に設置した際に、該導光板２０の板厚の略中央部に位置するように基板４６に設置されている。基板４６の光源が設置される面とは反対の背面側は、ベースプレート２８に固定される光源ユニット固定ブロック３０に放熱用の熱伝導シート４８を介して密着されている。基板４６の下端はベースプレート２８上に支持され、同基板４６の上端は導光板押えブロック３２の溝部内に挿入されクッション材３４を介して当着され固定されている。なお、複数の光源は、本実施形態では一列状の配置としているが、複数列構成としてもよい。また、光源は、発光ダイオードに限らず、半導体レーザ等その他の光源であってもよい。

【0036】

図２、図３に示すように、減光手段１６は、複数の光源１２１～１２５の光の照射側に設置され、該光源からの光の照度を調整して導光板２０等に照射しうる光学手段である。減光手段１６は、複数の光源１２１～１２５の配列構成と対応して、光の透過率が異なる複数の減光領域１４１～１４５が列状に配列されて構成されている。減光領域１４１～１４５は、各光源からの光の照度を個別に変更しうる光学濃度調整領域であり、減光して透過させる減光フィルタ部といえる。なお、本実施形態では、減光領域には、光を１００％透過させる領域、すなわち透過率１００％（光学濃度＝ＯＤ０）となる領域も含まれることとしている。よって、減光領域は、透過率１００％未満で減光するいわゆる減光領域と、透過率１００％の透過領域を含む減光・透過領域となる概念としている。図上では、減光領域はクロスハッチングで示している。

【0037】

本実施形態では、減光領域１４１～１４５は、１つの光源ユニット１８において透過率が１００％（光学濃度＝ＯＤ０）、１０％（ＯＤ１）、１％（ＯＤ２）、０．１％（ＯＤ３）、０．０１％（ＯＤ４）の５つの減光領域が設定されて直列状に配列されて、減光フィルタ部群をなしている。それぞれの光源ユニット１８では、光源１２１～１２５に１対１で対応して各減光領域１４１～１４５が形成されており、第１～第５光源１２１～１２５に対応して、一端部から順に第１～第５減光領域１４１～１４５が設定される。後述のように、複数の光源ユニット１８（光源ユニット群４４）は、所望の１つ（又は複数）の透過率の減光領域に対応した光源を点灯（オン）させ、他の減光領域に対応した光源を消灯（オフ）することにより、導光板２０からの照射光の照度を調整することができる。加えて、光源を点灯する電流を調整することにより、広い照度ダイナミックレンジを実現している。

【0038】

図２に示すように、第１～第５減光領域１４１～１４５の配列は、端部側から順に第１減光領域１４１の透過率が０．１％、第１減光領域１４２の透過率が１０％、第３減光領域１４３の透過率が１００％、第４減光領域１４４の透過率が１％、第５減光領域１４５の透過率が０．０１％に設定されている。そして複数の光源ユニット１８が直列状に配列されることにより、第１～第５減光領域が繰り返し配列される。すなわち、それぞれの光源ユニット１８の減光手段の複数の減光領域の配列は、透過率が高い減光領域が中央寄り位置に設定され、端部側に行くにしたがって次第に透過率が低い減光領域が設定された構成となっている。

【0039】

減光手段の複数の減光領域の配列構成は、上記の構成に限らず基本的には任意でもよい。前述とは異なる複数の減光領域の配列構成として、例えば、透過率の大きいものから小さいものへ順番（１００％、１０％、１％、０．１％、０．０１％の順に）に配列する構成も考えられる。この場合には、複数の光源ユニット１８を配列して構成すると、複数の減光領域は、１００％、１０％、１％、０．１％、０．０１％、１００％、１０％、１％、・・・と繰り返し配列される。この際、透過率が最も高い（１００％）減光領域の隣に、透過率が最も低い（０．０１％）減光領域が配置されることとなる結果、透過率が低い減光領域に対応した光源を点灯させた際に、該点灯した光源からの光の漏れが隣接の透過率の高い減光領域を透過し、全体的な照度が高くなってしまう。これに対し、複数の減光領域１４１～１４５を本実施形態のようなの配列構成とすることにより、透過率が高い減光領域からの光の漏れが透過率が低い減光領域からの光に影響するのを比較的少なくすることができ、より低照度の照明を実現し、ひいては、より広い照度ダイナミックレンジを実現するのに有利な配列構成となる。

【0040】

なお、隣接する光源からの漏れを少なくするために、図６に示すように、それぞれの光源ユニット１８に、隣接する光源１２１～１２５どうしの間に遮光部５０を設けることとしてもよい。遮光部５０は、例えば、基板又は減光手段等に一体的に板状に形成され、各光源の照射方向を限定し、隣接する光源に対応した減光領域への干渉を低減しる。隣接する光源どうしの間に遮光部を設ける構成では、製造コストは若干高くなるが、隣接する減光領域への光の漏れの影響が少なくなると考えられるので、複数の減光領域の配列構成の自由度を高くできる。

【0041】

減光手段１６は、例えば、高い透光性で厚みが薄く一方に長い透明プレートに光学薄膜を蒸着して複数の減光領域１４１～１４５が形成される。よって、減光手段１６は、複数の透過率が異なる減光フィルタ部すなわち減光領域が配列された減光プレート部材５２から構成されている。減光プレート部材５２からなる減光手段１６は、その一方のプレート面を光源１２１～１２５に密着又は近接して配置されるとともに、他方のプレート面を導光板２０の側端部に近接又は密着して設置される。減光プレート部材５２の長さが基板４６と略同じ長さ、すなわち導光板２０の一辺の長さと略同じ長さに設定され、１つの光源ユニット群４４の複数の光源ユニットの第１～第５減光領域１４１～１４５を一体的に形成されている。なお、減光領域の透過率は上記したものに限らず任意でもよい。また、減光領域の数は、複数であれば任意でよい。減光領域は、装置構成や光源の制御を簡単にするために、例えば、３～６種類程度の透過率に設定して、繰り返し配列した構成とするとよい。また、それぞれの光源ユニット１８では、１つの光源に対して１つの透過率の減光領域が対応付けされた構成に限らず、例えば、１つの減光領域に対して複数の発光ダイオードが配置される構成等、光源の数と減光領域の数とを同じ数又は異なる数に構成することとしてもよい。

【0042】

制御手段２２は、光源ユニット１８の光源１２１～１２５の基板４６に電気的に接続されており、各光源１２１～１２５のオンオフ制御や電流調整による発光を制御する光源制御手段である。本実施形態では、制御手段２２は、複数の光源ユニット１８の減光手段１６の各減光領域に対応した光源のいずれかを選択して点灯及び電流を調整するように制御される。すなわち、図５にも示すように、高い照度の範囲で照明する際には、各光源ユニット１８では、透過率が高い（例えば、１００％＝ＯＤ０）の減光領域１４３に対応した第３光源１２３のみを点灯させ、その第３光源の電流を調整することで照度調整する。逆に低い照度の範囲で照明する際には、それぞれの光源ユニット１８では、透過率が低い（例えば、０．０１％＝ＯＤ５）の減光領域１４５に対応した第５光源１２５のみを点灯させ、その第５光源の電流を調整することで照度調整する。同様に、目的の照度の範囲の透過率に設定された減光領域（ＯＤ０～ＯＤ４）に対応する光源を選択するとともに、その光源に入力する電流を調整することにより、多段階的な照度範囲を一つの装置構成で実現して、広い照度ダイナミックレンジでの照明を実現できる。具体的には、高い照度の第１照度範囲Ｒ１は、透過率１００％（ＯＤ０）の減光領域１４３に対応した第３光源１２３を点灯するとともに、電流を調整することにより、３２７００Ｌｘ～２１４０Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。次に高い照度の第２照度範囲Ｒ２は、透過率１０％（ＯＤ１）の減光領域１４２に対応した第２光源１２２を点灯するとともに、電流を調整することにより、３２８０Ｌｘ～２１３Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。次に高い照度の第３照度範囲Ｒ３では、透過率１％（ＯＤ２）の減光領域１４４に対応した第４光源１２４を点灯するとともに、電流を調整することにより、４５１Ｌｘ～２９．３Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。この際、第３照度範囲Ｒ３の減光領域の透過率は第２照度範囲Ｒ２の減光領域の透過率に対して１／１０であるが、前述したように隣接する光源に対応する透過率が高い減光領域からの光の漏れ等の影響により、このような照度範囲となっている。以下、第４、第５照度範囲Ｒ４、Ｒ５も同様に隣接する光源からの光の漏れの影響によって、図のような照度範囲となっている。次に高い照度の第４照度範囲Ｒ４では、透過率０．１％（ＯＤ３）の減光領域１４１に対応した第１光源１２１を点灯するとともに、電流を調整することにより、６７．８Ｌｘ～４．４６Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。最も低い照度の第５照度範囲Ｒ５では、透過率０．０１％（ＯＤ４）の減光領域１４５に対応した第５光源１２５を点灯するとともに、電流を調整することにより、１４．９２Ｌｘ～０．９８Ｌｘの範囲まで照度を調整することができる。また、各照度範囲で、調整できる照度範囲に重なりを持たせているので、広い照度ダイナミックレンジ（３２７００Ｌｘ～０．９８Ｌｘ）を連続的に変更調整することができる。なお、本実施形態では、各光源ユニット１８では一つの光源が点灯されるが、複数の光源ユニット１８が設置され導光板２０に入射される構成であるので、導光板からは所定の範囲で照度が均一な照明光を得ることができる。なお、各光源ユニット１８の光源は、一つの減光領域に対応したもののみを点灯する制御方法に限らず、複数の透過率の減光領域に対応した複数の光源を同時に点灯して照度を調整する制御方法としてもよい。

【0043】

本実施形態では、制御手段２２は、例えば、コンピュータからなり、予め定められたテーブルを参照にして該第１～第５光源１２１～１２５の発光を制御するようになっている。すなわち、制御手段２２は、演算処理装置と、メモリやハードディスク等の記憶装置、マウスやディスプレイあるいはタッチパネル等の入出力装置を備えたコンピュータからなり、予め記憶装置に記憶されたプログラムに従って所定の制御を行う。制御手段２２の記憶装置には、例えば、図７に示すような、照度と、点灯する光源と、該光源に入力する電流と、をテーブル表として記憶されている。制御手段２２で、目的の照度を選択するだけで、テーブルを参照して、自動的に点灯する光源と、該光源に入力する電流が制御されて、照明調整することができる。図７に示すように、例えば、Ｌ_Ｎルクスの照度を得るためには、第Ｍ光源（Ｍ＝1～５の整数）に、電流Ｉ_Ｎアンペアを入力して点灯調整するように制御手段２２が光源ユニットの光源を発光制御する。

【0044】

なお制御手段２２による光源ユニット１８の光源１２１～１２５の制御は、テーブルを利用するものに限らずその他任意の制御方法を利用することとしてもよい。例えば、該制御手段２２は、予め該光源に流す電流と照明装置から照射される光の照度との関係から近似して求められるｎ次多項式（ｎは２以上の整数）を利用して該光源の発光を調整・制御することとしてもよい。このようなｎ次多項式を利用した制御の場合、テーブルを利用するものと比較して、より高精度でかつ連続的に照度調整を行うことができる。

【0045】

例えば、照度をｆ（ｘ）、光源に流す電流をｘとすると、照度ｆ（ｘ）と電流ｘとの関係は数式１のような多項式で近似することができる。制御手段２２で実際に光源の電流制御を行う場合には、上記の数式１をｎ次元（ｎは２以上の整数）までとした近似式として、数式２のｎ次多項式を利用することができる。

【0046】

【数1】

【0047】

【数2】

【0048】

具体的には、上記のように構成された照明装置１０の第１～第５光源１２１～１２５に電流を変化させながら流して、図８のようにそれぞれの電流値での照度を測定する。なお、図８の表では、一部の値を省略して表している。そして、照度と電流の実際の測定値から、上記数式２の近似式の係数ａ_０～ａ_ｎを算出する。例えば、２次近似であればａ_０、ａ_１、ａ_２の３つの係数を求めることとなり、６次近似であればａ_０～ａ_６の６つの係数を求めることで近似式を算出することができる。ｎ次多項式ｆ（ｘ）が決定したら、コンピュータ等からなる制御手段２２に該ｎ次多項式ｆ（ｘ）及びその解（電流ｘ）を求める計算プログラム等を予め記憶させておく。なお、ｎ次方程式の解を求める計算プログラムは周知のものを利用してもよい。照明装置１０を利用するにあたって照度調整を行う際には、該ｎ次多項式ｆ（ｘ）に目的の照度の数値を入力することにより、その解を求めて光源に流す電流ｘを算出して、その電流ｘを第１～第５光源１２１～１２５のいずれかに流す制御を行って照度調整を行うことができる。なお、ｎ次多項式では、最大ｎ個の解（ｘ）が存在するが、発光ダイオードからなる光源の電流として適正な値となる種々の境界条件（例えば、電流が正の実数、発光ダイオードの最大定格電流など）により１つの電流に決定される。次数ｎが大きいほど高精度に照度を調整することができるが、解である電流ｘを求めるための計算処理の負荷及び時間を要し照度調整に時間がかかることから、精度と調整時間等のバランスを考慮して次数ｎを決定するとよい。

【0049】

図９のグラフは、図８の実測値を元にして求めた近似式として、６次多項式を利用した場合の照度と電流の関係を示すグラフの例である。図９（ａ）は透過率１００％（ＯＤ０）の第３減光領域１４３に対応した第３光源１２３のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。同様に図９（ｂ）は透過率１０％（ＯＤ１）の第２減光領域１４２に対応した第２光源１２２のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。図９（ｃ）は透過率１％（ＯＤ２）の第４減光領域１４４に対応した第４光源１２４のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。図８（ｄ）は透過率０．１％（ＯＤ３）の第１減光領域１４１に対応した第１光源１２１のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。図９（ｅ）は透過率０．０１％（ＯＤ４）の第５減光領域１４５に対応した第５光源１２５のみを点灯して制御を行う際の電流を調整する場合のグラフである。さらに、図９（ｆ）は、電流（ｍＡ）を横軸とし、図８での測定照度を規格化した規格化照度（％）を縦軸として、規格化照度と電流との関係を表したグラフである。図９（ｆ）では、いずれの減光領域（ＯＤ０～ＯＤ４）に対応する第１～第５光源の各制御用の６次多項式どうしが互いに近似しておりグラフ上では重なって表されている。このように、制御手段２２がｎ次多項式を利用して照度調整する場合には、目的の照度を入力選択するだけで自動的に点灯する光源を選択するとともに、該光源に対応するｎ次多項式により該光源に入力する電流が制御されて、高精度でかつ広いダイナミックレンジを連続的に照度調整することができる。

【0050】

次に図１０、図１１を参照しつつ本発明の照明装置の第２の実施形態について説明する。上記実施形態と同一部材には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態に係る照明装置は、上記実施形態同様に、列状に配列された複数の光源１２１～１２５と、複数の減光領域１４１～１４５を配列した減光手段１６と、を備えた光源ユニット１８を複数有している。各光源ユニット１８における第１～第５光源１２１～１２５の配列や、減光手段１６の第１～第５減光領域１４１～１４５の透過率の配列等は上記実施形態と略同じに構成されている。複数の光源ユニット１８から構成された光源ユニット群４４ａが正八角形の導光板の側端部すなわち外形輪郭に沿って正八角形枠状にそれぞれ設置された構成も同様である。

【0051】

本実施形態では、光源ユニット群４４ａは、各光源ユニット１８の構成は、上記実施形態と略同じ構成であるが、複数の光源ユニット１８が行列状に配列されて構成されている。さらに、光源ユニット４４ａでは、直列方向（横方向Ｈ）に配列された光源ユニット１８どうしは、同一色（波長）で発光する光源で設定されるとともに、並列方向（縦方向Ｖ）に配列される光源ユニットどうしでは、異なる色（波長）で発光する光源となるように設定されている。

【0052】

具体的には、光源ユニット群４４ａは、同一基板４６に、該光源ユニット４４ａを構成している複数の光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５が所定間隔で行列状に固定されている。上から１段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｇ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は緑色に発光するように設定されている。上から２段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｒ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は赤色に発光するように設定されている。上から３段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｗ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は白色に発光するように設定されている。上から４段目に直列状（横方向Ｈ）に配列されて構成された光源ユニット列（４５Ｂ）では、各光源ユニット１８の第１～第５光源１２１～１２５は青色に発光するように設定されている。このように並列方向（縦方向Ｖ）に配列される光源ユニットどうしでは、異なる４色の光源で設定されている。並列状に配列される複数の光源ユニット１８では、並列方向に第１光源１２１どうしが直線状に配列されるとともに、第１減光領域１４１どうしが直線状に形成される。同様に、第２光源１２２どうし及び第２減光領域１４２どうしが縦方向に並設され、第３光源１２３どうし及び第３減光領域１４３どうしが縦方向に並設され、第４光源１２４どうし及び第４減光領域１４４どうしが縦方向に並設され、第５光源１２５どうし及び第５減光領域１４５どうしが縦方向に並設される。言い換えると、異なる透過率の減光領域１４１～１４５が配列されている減光手段１６において、それぞれの減光領域１４１～１４５では複数の異なる色（４色）の光源が並列して配置された構成と言える。なお、本実施形態でも前記図６のように、各光源ユニット１８において直列方向に隣接する光源どうしの間に遮光部を設けることとしてもよい。

【0053】

図１１に示すように、それぞれの光源ユニット群４４ａの複数の光源ユニット１８の減光手段１６は、行列状に配列された光源ユニット１８の配置領域に対応した広さの１枚の減光プレート部材５２で構成されている。すなわち、直列方向（横方向Ｈ）には第１～第５減光領域１４１～１４５が繰り返して配列されるとともに、並列方向（縦方向Ｖ）には、同一の減光領域が設定されるように、一枚の透明プレートに光学素材を蒸着して形成されている。さらに減光手段１６を構成する減光プレート部材５２は、各光源の照射面側であって導光板２０の各辺の側端部に近接又は密着して配置されている。なお、図１１では、説明のために減光プレート部材５２の一部を切り欠いてあらわしている。

【0054】

基板４６は、光源ユニット１８の各光源１２１～１２５のオンオフ制御や電流調整による発光を制御する制御手段２２に電気的に接続されている。本実施形態では、制御手段２２により、特定の一つの色（波長）の光源のみすなわち緑、赤、白、青のいずれかの光源のみを点灯させることにより、その選択した色の光で照明することができる。さらに、制御手段２２によって、複数の色の光源を組み合わせて点灯させることで、より多数の色（波長）の光に変化させて照明することもできる。併せて、同制御手段２２により、上記実施形態と同様なテーブルやｎ次多項式により各光源に流す電流を調整して、それぞれの色での照度を調整することができる。これにより、１台の照明装置だけで、多数の色に変化させながら照明を行える同時に、広い照度ダイナミックレンジを実現することができる。なお、並列状に配列される複数の光源ユニットの光源に設定される色（波長）は、４つの色に限らず、２色、３色又は５色以上に設定してもよい。光源ユニット群４４，４４ａを構成する複数の光源ユニット１８は、上記実施形態では、該減光手段の該減光領域の配列が同じとなるものを配列したが、該減光領域の配列構成が異なるものを配列して構成することとしてもよい。

【0055】

以上説明した本発明の照明装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明の照明装置は、例えば、広ダイナミックレンジの固体撮像素子等の光学デバイスのテスト用の照明装置やその他種々の広い照度範囲で照度を変更させながら照明を行う照明装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0057】

１０ 照明装置
１２１～１２５ 光源
１４１～１４５ 減光領域
１６ 減光手段
１８ 光源ユニット
２０ 導光板
２２ 制御手段
２４ 筐体
２６ 筐体本体
２８ ベースプレート
３０ 光源ユニット固定ブロック
３２ 導光板押えブロック
３４ クッション材
３６ 均一化手段
３８ 反射シート
４０ 裏面プレート
４２ 拡散板
４４、４４ａ 光源ユニット群
４６ 基板
５０ 遮光部
５２ プレート