点光源とは
点光源とは、発光部の面積が非常に微小な光源で、点に近い大きさの光源のことです。
一般的なLEDではチップの表面全体から発光するのに対して、点光源LEDはチップの微小部分が発光します。一般的なLEDと異なり、光の回り込みがない、ビームサイズが小さく広がりにくいなどの特徴があります。各種センサに使用した場合、精度や分解能を高めることが可能です。また、LEDの他にキセノンランプや水銀灯などを光源とする点光源製品もあります。エンコーダ用点光源LED素子や、一般照明など様々な製品があります。
点光源の使用用途
1. 点光源LED
点光源LEDは、光学式エンコーダや光電センサの分解能などを高める目的で使用されます。
LEDビーム光源は、一般にLEDとレンズを使用して形成されますが、一般的なLED (面発光LED) の場合、ビームサイズは大きく、すぐに広がる傾向にありますが、点光源はビームサイズは小さく広がりにくい性質です。また、面発光の場合、光の回折により対象物に生じる影がぼやけて、検知精度が低下することがありますが、点光源の場合は影の輪郭がはっきりとします。このため、光学式エンコーダなど、精密な測定を行うセンサーの光源には、発光部の径が小さい点光源の方が有利です。
2. 外観検査
点光源装置を利用して外観検査が行われる場合もあります。点光源を利用した外観検査では、直射光を照射して、金属、プラスチック、ガラスなどの表面キズや仕上が
りムラ、塗装ムラや、ガラス、プラスチック等の透明体内部に存在する気泡や異物混入などを目視で検出します。
3. 主な用途
その他、点光源の主な用途例は下記の通りです。
- 光学式エンコーダ (高精度の回転角度検出を行う)
- 光電センサ (小さな物体を感知する)
- 光電スイッチ
- 光センサ
- 照準器
- プラスチック光ファイバ (POF) 通信用の光源
- ライトカーテン
- 外観検査用照明
また、高輝度点光源として用いられるキセノンランプは下記のような用途で用いられる場合があります。
- ソーラーシミュレータ
- 内視鏡
- 分析器
- ファイバー光源
点光源の原理
物理学的な点光源の定義とは、位置だけが定まり大きさを持たない光源です。実際には、通常の光源より発光径が非常に小さい光源を点光源と呼びます。例えば、点光源LEDの場合、一般的なLEDではチップ全体が発光するのに対し、点光源LEDはチップ上の更に微小の発光窓の部分のみが発光します。
LED以外に点光源として用いられるランプは、キセノンランプや水銀灯などです。一般的にはキセノンランプのほうがLEDよりも高輝度ですが、LED点光源の中にはキセノンランプの輝度に迫る高輝度製品もあります。
点光源の種類
点光源には様々な製品があります。光学式エンコーダ、光電センサ用の点光源LED製品には、点光源LED素子や、LED素子を埋め込んだ表面実装部品やCANなどのパッケージ品などがあります。提供波長は、赤色 (650nm) 、赤外線 (820nm、850nm、860nm、870nm) などです。点光源チップの中には、側面洩光対策を施したものもあります。発光窓の寸法は、φ60μmからφ160μmほどです。
一部の高温対応製品では、105℃まで動作保証されており、光学式エンコーダに搭載される点光源LEDにおける高温動作での光出力低下や短寿命の課題を解決します。産業用ロボットなどのACサーボモータに搭載される光学式エンコーダやリニアゲージにおける、高温対応や高負荷対応の需要に対応可能です。
また、その他に点光源装置として提供されている製品には、用途を限定しない一般照明のほか、外観検査用照明などがあり、光源には、LEDや水銀灯、キセノンランプなどが用いられます。特に、キセノンショートアークランプは紫外域から赤外域まで幅広い発光領域を持ち、高輝度、高演色性を特徴とし、瞬時再点灯が可能です。