-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit zur Verwendung bei der Überprüfung von Produkten hinsichtlich ihrer äußeren Erscheinung, Defekten oder Bearbeitungszuständen oder bei der Positionserfassung oder dergleichen Anwendungen.
-
Beschreibung des verwandten Sachstandes
-
Bisher sind Halogenlampen als Repräsentanten von Lichtquellen zur Verwendung in Beleuchtungseinheiten dieses Typs bekannt. Da eine derartige Halogenlampe eine beschränkte Freiheit bei der Auswahl eines geeigneten Platzes, an welchem die Halogenlampe anzubringen ist, aufgrund ihrer Sperrigkeit aufweist und es daher schwierig ist, Licht von der Halogenlampe zu kondensieren, ist es herkömmliche Praxis gewesen, ein Werkstück nicht direkt von einer Halogenlampe zu beleuchten, sondern indirekt, indem Licht von der Halogenlampe durch eine optische Faser zu einem Kopf geführt wird, der an dem vorderen Ende der optischen Faser angebracht ist, wie in dem offengelegten
japanischen Patent, Gazette Nr. HEI 5-248820 , beschrieben. Eine derartige optische Faser wird verwendet, weil sie eine Flexibilität aufweist und auf eine gewünschte Länge abgeschnitten werden kann und es somit zulässt, dass die Halogenlampe frei an einem Platz mit einfacher Installation angeordnet werden kann, auch wenn der Platz beispielsweise entfernt von dem Beleuchtungsort ist.
-
Eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten von Werkstücken, die konstant an nicht-festen Positionen sind, wie etwa jene, die ungenau positioniert sind und nacheinander von einer Fördereinheit zugeführt werden, muss eine Funktion aufweisen, die es zulässt, dass sich der Kopf, der eine Anstrahlapertur aufweist, häufig in Übereinstimmung mit der Position jedes Werkstücks bewegt.
-
Natürlich bewegt sich die optische Faser in einer derartigen Beleuchtungseinheit mit häufigen Bewegungen der Anstrahlapertur. Da eine derartige optische Faser eine Flexibilität aufweist, ist vordem in Erwägung gezogen worden, dass eine derartige Beleuchtungseinheit gut zu Anwendungen passt, wo der Kopf sich wie oben beschrieben bewegen muss.
-
Tatsächlich ist es jedoch, insbesondere dort, wo eine relativ lange (beispielsweise 2 oder 3 Meter oder länger) optische Faser verwendet wird, wahrscheinlich, dass ein vergrößerter Antriebsmechanismus zum Bewegen des Kopfs benötigt wird, während ein Herbeiführen, dass die zugeordnete optische Faser den Kopf oder diese Bewegung von oder eine Positionssteuerung über den Kopf begleitet, schwierig wird, weil eine optische Faser im allgemeinen sperrig und schwer verglichen mit elektrischen Drähten oder dergleichen ist.
-
Ferner ist es, da optische Fasern weniger flexibel als elektrische Drähte sind, wahrscheinlich, dass sie durch ein häufiges Biegen und Bewegen in relativ kurzer Zeit beschädigt werden, was zu Problemen hinsichtlich der Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der Beleuchtungseinheit führen kann.
-
Es ist möglich, eine LED zu verwenden, die kürzlich als Ersatz für eine Halogenlampe als eine Lichtquelle Aufmerksamkeit gefunden hat. Jedoch entsteht, wo eine Vielzahl von LEDs direkt in einen Kopf eingepasst sind, ohne eine optische Faser zu verwenden, ein Problem, dass eine Verkleinerung des Kopfs und ein Lichtkondensieren schwierig sind. Beispielsweise dann, wenn ein sehr kleines Objekt, wie etwa eine Komponente, die auf einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist, beleuchtet werden soll, weist ein Kopf, der direkt mit LEDs ausgestattet ist, einen relativ großen minimalen Brennpunktdurchmesser auf und beleuchtet somit das Objekt wie auch unerwünschte Abschnitte, was zu einer ineffizienten Beleuchtung führt.
-
Die vorliegende Erfindung, die nicht ausgeführt wird, bis das herkömmliche Konzept eines Bewegens des Kopfs unter Benutzung der Flexibilität und der Längeneinstellbarkeit einer optischen Faser vollständig verlassen worden ist, beabsichtigt, die voranstehenden Probleme jeweils zu lösen, indem Vorteile der Helligkeit, Kompaktheit und dergleichen einer LED-Lichtquellenvorrichtung wie auch der Vorteil eines optischen Faserkopfs in seiner Möglichkeit, die Größe davon zu verringern, herangezogen werden.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Beleuchtungseinheit gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt.
-
Mit der Beleuchtungseinheit des oben beschriebenen Aufbaus können das Gewicht und die Größe der LED-Lichtquellenvorrichtung auf einfache Weise verringert werden, und deswegen kann die LED-Lichtquellenvorrichtung, die somit im Gewicht und in der Größe verringert ist, obwohl sie an dem beweglichen Halteelement angebracht ist, kaum einen Einfluss auf das Antreiben des beweglichen Halteelements, somit des Kopfs, ausüben.
-
Wenn der Kopf fest von dem beweglichen Halteelement gehalten wird, um die relative Positionsbeziehung zwischen der LED-Lichtquellenvorrichtung und dem Kopf aufrechtzuerhalten, ist es möglich, die Last, die der optischen Faser auferlegt wird, zu verringern, wodurch der Einfluss einer derartigen Last auf die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der optischen Faser beseitigt wird. Der Kopf ist auf dem beweglichen Halteelement angebracht, um so relativ zu dem beweglichen Halteelement geringfügig beweglich oder langsam beweglich zu sein, außer wenn eine derartige Bewegung die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der optischen Faser beeinträchtigt.
-
Da der Kopf mit der optischen Faser verbunden ist und getrennt von der LED-Lichtquellenvorrichtung ist, ist es möglich, das Format des Kopfs sehr klein auszuführen sowie Licht auf einer kleinen Fläche zu kondensieren. Ferner ist es, da die Lichtquelle in einem gewissen Ausmaß von dem anzustrahlenden Objekt oder von einer Bildaufnahmevorrichtung zum Abbilden des Objekts beabstandet sein kann, möglich, zu verhindern, dass das Objekt oder die Bildaufnahmevorrichtung durch Wärme beeinträchtigt werden, die von der Lichtquelle erzeugt wird.
-
Die LED-Lichtquellenvorrichtung kann mit elektrischer Energie entweder von einer Batterie, die in oder vor der Lichtquelleneinheit bereitgestellt ist, oder von einer elektrischen Energiequelle, die getrennt von dem beweglichen Halteelement angeordnet ist, über ein elektrisches Kabel versorgt werden. Mit der ersteren Anordnung kann die Lichtquelle kabellos gemacht werden. Alternativ ist, obwohl die letztere Anordnung ein elektrisches Kabel erfordert, das elektrische Kabel einer optischen Faser hinsichtlich Flexibilität, Beständigkeit, Preis und dergleichen weit überlegen. Deswegen ist die letztere Anordnung in der Lage, das bewegliche Halteelement und den Kopf mit einer sehr geringen Last auf dem elektrischen Kabel verglichen mit der Last, die einer optischen Faser in herkömmlicher Weise auferlegt worden ist, wenn die optische Faser mit der Bewegung des Kopfs bewegt wird, anzutreiben. Eine Anordnung zum Zuführen einer elektrischen Energie von einer Bildaufnahmevorrichtung kann auch konzipiert werden.
-
Die Lichtquellenvorrichtung kann neben der Anstrahlapertur angeordnet werden, um die optische Faser zu verkürzen (beispielsweise auf 1 m oder weniger), wodurch das Gewicht der optischen Faser verringert wird. Mit diesem Merkmal kann der Kopf sanft angetrieben werden, auch wenn er an dem beweglichen Halteelement beweglich angebracht ist. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Kopf an dem beweglichen Halteelement so angebracht ist, relativ zu dem beweglichen Halteelement geringfügig beweglich oder langsam beweglich zu sein, außer eine derartige Bewegung beeinträchtigt die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der optischen Faser.
-
Zum Erhalten einer verbesserten Lichtkondensiercharakteristik ist die optische Faser vorzugsweise mit einer Linse an einem vorderen Ende davon auf einer Kopfseite versehen.
-
Eine wünschenswerte Form des elektrischen Kabels ist ein Roboterkabel.
-
Es ist eine Beleuchtungseinheit zur Verwendung bei einer Linienüberprüfung bereitgestellt, die aus dem oben beschriebenen technischen Konzept entwickelt ist.
-
Die Beleuchtungseinheit zur Verwendung in einer Linienüberprüfung umfasst: ein Faserkabel, in welchem eine Mehrzahl optischer Fasern, die von Lichtaufnahmeenden davon verlaufen, die einer Licht-emittierenden Fläche einer LED-Lichtquelle gegenüberstehen, in einem Kopfeinheitskörper gebündelt und untergebracht sind; ein Ausricht- und Halteelement für optische Fasern, das Licht-emittierende Enden der jeweiligen optischen Fasern ausgerichtet in einer horizontalen Zeile hält, indem der gebündelte Zustand vorderer Endabschnitte der Mehrzahl optischer Fasern, die in den Kopfeinheitskörper von einem hinteren Ende davon innerhalb des Kopfeinheitskörpers eingeführt sind, freigegeben werden und die vorderen Endabschnitte miteinander in einer gleichen Ebene nebeneinander angeordnet werden; und ein Paar von Linsen, die an einem vorderen Endabschnitt des Kopfeinheitskörpers eingepasst sind, wobei das Linsenpaar aus einer ersten Linse zum Ablenken eines Lichtbands, das aus der horizontalen Zeile der Lichtemittierenden Enden der optischen Fasern emittiert wird, in im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen, und einer zweiten Linse besteht, um herbeizuführen, dass Licht, das aus der ersten Linse austritt, in ein Linienlicht konvergiert, das aus einem länglichen Lichtband besteht.
-
In dem oben beschriebenen Aufbau kann das Ausricht- und Halteelement für die optischen Fasern an dem Kopfeinheitskörper angebracht werden, um so in Vor-und-Zurück-Richtungen positionsmäßig einstellbar zu sein, wodurch die Fokussierposition des Linienlichts eingestellt wird. Somit ist die Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung in Übereinstimmung mit anzustrahlenden Objekten in der Lage.
-
Die Beleuchtungseinheit des oben beschriebenen Aufbaus kann weiter ein optisches Element zum Bereitstellen einer gleichförmigen Luminanzverteilung in einer Richtung umfassen, in welcher das Linienlicht verläuft, wobei das optische Element an dem vorderen Endabschnitt des Kopfeinheitskörpers angeordnet ist, um so dem Linsenpaar zugeordnet zu sein.
-
In dem oben beschriebenen Aufbau weist der Kopfeinheitskörper gegenüberliegende Innenwandflächen auf, die mit jeweiligen ebenen Spiegeln gebildet sind, die verlaufen, um gegenüberliegende Enden der horizontalen Zeile der Licht-emittierenden Enden der Mehrzahl optischer Fasern abzudecken und Außenteilen des Linsenpaars gegenüberzustehen. Dieses Merkmal lässt es zu, dass die gegenüberstehenden Innenflächen Licht, das in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt ist, in der gleichen Ebene außerhalb der gegenüberstehenden Enden der Zeile der Licht-emittierenden Enden reflektieren, wodurch ein Lichtmengenverlust an gegenüberstehenden Enden der Lichtlinie kompensiert wird.
-
Es ist auch eine Lichteinheit bereitgestellt, die eine Mehrzahl von oben erwähnten Beleuchtungseinheiten umfasst, wobei jeweilige Kopfeinheiten in einer Zeile angeordnet sind, um ein kontinuierliches Linienlicht-Anstrahlmuster zu bilden, das eine Länge aufweist, die einer Gesamtbreite der Kopfeinheiten entspricht.
-
Es ist eine Beleuchtungseinheit zur Verwendung in einer Linienüberprüfung bereitgestellt, umfassend: ein Faserkabel, in welchem eine Mehrzahl optischer Fasern, die von Lichtaufnahmeenden davon verlaufen, die einer Licht-emittierenden Fläche einer LED-Lichtquelle gegenüberstehen, in einem Kopfeinheitskörper gebündelt und untergebracht sind; ein Ausricht- und Halteelement für optische Fasern, das Licht-emittierende Enden der jeweiligen optischen Fasern ausgerichtet in einer horizontalen Zeile hält, indem der gebündelte Zustand vorderer Endabschnitte der Mehrzahl optischer Fasern, die in den Kopfeinheitskörper von einem hinteren Ende davon innerhalb des Kopfeinheitskörpers eingeführt werden, freigegeben werden und die vorderen Endabschnitte miteinander in einer gleichen Ebene sequenziell nebeneinander angeordnet werden, wobei das Ausricht- und Halteelement für optische Fasern in Vor-und-Zurück-Richtungen innerhalb des Kopfeinheitskörpers positionsmäßig einstellbar ist; eine Konvergier- und Anstrahleinrichtung, die an einem vorderen Endabschnitt des Kopfeinheitskörpers bereitgestellt ist, um zu veranlassen, dass ein Lichtband, das von einer horizontalen Zeile der Licht-emittierenden Enden der optischen Fasern emittiert wird, in ein dünneres Lichtband an einer Position vor dem Kopfeinheitskörper konvergiert; einen linsenförmigen Schirm zum Bereitstellen einer gleichförmigen Luminanzverteilung in einer Richtung, in welcher die Lichtlinie verläuft, wobei der linsenförmige Schirm an einem vorderen Endabschnitt des Kopfeinheitskörpers angeordnet ist, um so der Konvergier- und Anstrahleinrichtung zugeordnet zu sein; und ein Paar von ebenen Spiegeln, die an gegenüberliegenden Innenwandflächen des Kopfeinheitskörpers gebildet sind, um so zu verlaufen, gegenüberliegende Enden der horizontalen Zeile der Licht-emittierenden Enden der Mehrzahl optischer Fasern abzudecken, um Außenteilen der Konvergier- und Anstrahleinrichtung gegenüberzustehen.
-
Die voranstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und einhergehende Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen offensichtlich werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine perspektivische Gesamtansicht einer Beleuchtungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2(A) und 2(B) eine vertikale Schnittansicht bzw. eine Rückansicht einer ersten LED-Lichtquellenvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
3 eine teilweise ausgeschnittene Vorderaufrissansicht einer zweiten LED-Lichtquellenvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
4 eine teilweise aufgeschnittene Seitenaufrissansicht der zweiten LED-Lichtquellenvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
5 eine Gesamtansicht einer ersten Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
6 eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
7 eine Unteransicht der zweiten Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
8 eine Teilschnittansicht der zweiten Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
9 eine Endansicht, die einen eng gebündelten Zustand optischer Fasern in der gleichen Ausführungsform veranschaulicht;
-
10 eine vertikale Schnittansicht einer Kopfvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
11 eine Unteransicht der Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
12 eine vertikale Schnittansicht einer Kopfvorrichtung in noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
13 eine vertikale Schnittansicht einer Kopfvorrichtung für eine Linienüberprüfung in noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
14 eine Querschnittsansicht der Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
15 eine Unteransicht der Kopfvorrichtung in der gleichen Ausführungsform;
-
16(A) eine teilweise perspektivische Schnittansicht einer spezifischen Form der Kopfvorrichtung für eine Linienüberprüfung, die in den 13 bis 14 gezeigt ist, und 16(B) eine perspektivische invertierte Ansicht eines interessierenden Abschnitts der Kopfvorrichtung;
-
17(A) bis 17(D) den Aufbau der Kopfvorrichtung für eine Linienüberprüfung in größerem Detail; spezifisch 17(A), 17(B) und 17(C) eine ebene Ansicht, eine Seitenschnittansicht bzw. eine vordere Endansicht eines interessierenden Abschnitts der Kopfvorrichtung und 17(D) eine schematische Ansicht, die einen Zustand außerhalb eines Brennpunkts veranschaulicht, der angenommen wird, wenn eine Zylinderlinse verwendet wird; und
-
18 eine vertikale Schnittansicht einer Kopfvorrichtung in noch einer weiteren Ausfführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile durchgehend in mehreren Ansichten bezeichnen.
-
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Beleuchtungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine XY-Stufe 1 als ein bewegliches Halteelement benutzt, das biaxial in einer horizontalen Ebene beweglich, d. h. horizontal beweglich entlang der X-Achse und der Y-Achse ist. Die Beleuchtungseinheit schließt einen Einheitskörper 2, der von der XY-Stufe 1 gehalten wird, eine elektrische Energiequelle 3, die getrennt von der XY-Stufe 1 angebracht ist, LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B, welchen elektrische Energie von der elektrischen Energiequelle 3 über ein Roboterkabel 4 zuzuführen ist, Köpfe 6A und 6B, die auf dem Einheitskörper 2 befestigt sind und Anstrahlaperturen 5Aa bzw. 6Ba definieren, zum Richten von Licht auf ein Werkstück W als ein anzustrahlendes Objekt, optische Faserbündel 7A und 7B als Lichtleiter zum Leiten von Licht von den LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B zu den Köpfen 6A und 6B und eine Bildaufnahmevorrichtung 8 zum Abbilden des Werkstücks W ein. Die Beleuchtungseinheit ist ausgelegt, Licht, das aus den Anstrahlaperturen 6Aa und 6Ba austritt, auf das Werkstück W als ein zu überprüfendes Objekt zu richten, das zu einer vorbestimmten Position von einer Beförderungseinheit befördert worden ist, und die äußere Erscheinung des Werkstücks W mittels der Bildaufnahmevorrichtung 8 zu überprüfen.
-
Eine Beschreibung jedes Teils der Beleuchtungseinheit wird ausgeführt werden.
-
Die XY-Stufe 1 umfasst beispielsweise eine X-Stufe 22, die zum horizontalen Gleiten entlang der X-Achse von einem stationären Element K gehalten wird, das beispielsweise auf der Beförderungseinheit oder dem Boden platziert ist, und eine Y-Stufe 12, die von der X-Stufe 11 gehalten wird, zum horizontalen Gleiten entlang der Y-Achse. Somit kann die Y-Stufe 12 frei in einer horizontalen Ebene durch ein biaxiales Bewegen in der horizontalen Ebene positioniert werden. Jede der Stufen 11 und 12 wird zu einer Position entweder durch eine Fernsteuerung oder automatisch unter Verwendung nicht-veranschaulichter Antriebsmechanismen, wie beispielsweise eines Schrittmotors, angetrieben.
-
Der Einheitskörper 2 ist an der XY-Stufe 1, spezifisch an der Y-Stufe 12 über einen Träger B befestigt und schließt eine zylindrische Lichtpfadröhre 21 ein, die vertikal steht und darin nicht-veranschaulichte optische Komponenten, wie etwa einen Halbspiegel und eine Linse, aufnimmt. Durch ein Antreiben der XY-Stufe 1 kann der Einheitskörper 2 so bewegt werden, dass die Lichtpfadröhre 21 genau oberhalb des Werkstücks W positioniert wird.
-
Die Bildaufnahmevorrichtung 8 ist beispielweise eine CCD-Kamera und ist an einem oberen Endabschnitt der Lichtpfadröhre 21 so befestigt, dass ihre Bildaufnahmeseite abwärts orientiert ist.
-
Die elektrische Energiequelle 3 ist eine Gleichspannungs-Energiequelle zum Zuführen einer Energie zu den LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B und ist an einem vorbestimmten Ort entfernt von der XY-Stufe 1 angeordnet. Das Roboterkabel 4, das von der elektrischen Energiequelle 3 verläuft, läuft durch einen Kabelhalter 41 einer Balgkonfiguration und erreicht die LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B. In 1 weist der Kabelhalter 41 ein Ende angebracht an der X-Stufe 11 und das andere Ende angebracht an der Y-Stufe 12 auf und funktioniert, zu verhindern, dass das Kabel 4 aufgrund einer Bewegung der Y-Stufe 12 relativ zu der X-Stufe 11 verdreht oder verwickelt wird. Es ist natürlich möglich, einen anderen Kabelhalter zwischen dem stationären Element K und der X-Stufe 11 bereitzustellen.
-
Zwei Typen von LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B werden beispielsweise in dieser Ausführungsform verwendet. Die LED-Lichtquellenvorrichtung 5A umfasst eine einzelne Leistungs-LED 52, die in einem Gehäuse 53 untergebracht ist, während die LED-Lichtquellenvorrichtung 5B eine Mehrzahl von Leistungs-LEDs 52A zum Emittieren von Licht unterschiedlicher Farben (drei Farben R, G und B) umfasst, die in einem Gehäuse 53A untergebracht sind.
-
Wie in 2 gezeigt, schließt eine LED-Lichtquellenvorrichtung 5A die LED 52, die auf einem Substrat 51 angebracht ist, einen Linsenmechanismus 54 zum Kondensieren von Licht, das von der LED 52 emittiert wird, und einen optischen Ausgangsverbinder 55 zum Leiten von Licht, das aus einem Lichtkondensierabschnitt 54a des Linsenmechanismus 54 austritt, zu dem optischen Faserbündel 7A ein. Die LED 52 ist ein blanker Chip eines Flächen-emittierenden Typs, und das Substrat 51, das mit der LED 52 verbunden ist, ist mit dem elektrischen Kabel 4 verbunden, das sich von einer Seite des Gehäuses 53 erstreckt. Der Linsenmechanismus 54 umfasst ein Paar erster und zweiter Linsen, die seriell angeordnet sind, und greift zwischen der LED 52 und dem optischen Ausgangsverbinder 55 ein. Die erste Linse, die auf der LED 52-Seite positioniert ist, lenkt Licht, das aus der LED 52 emittiert wird, in parallele Lichtstrahlen ab, und die zweite Linse kondensiert die parallelen Lichtstrahlen dann. In der vorliegenden Ausführungsform sind eine konische Linse 541 und eine konvexe Kondensorlinse 542 angeordnet, einander gegenüberzustehen. Die Licht-emittierende Fläche der LED 52 ist in einen Basisendabschnitt der ersten Linse 541 eingebettet. Ein Basisendabschnitt der zweiten Linse 542 dient als der Lichtkondensierabschnitt 54a, um herbeizuführen, dass Licht, das aus der LED 52 emittiert wird, konvergiert.
-
Wie in den 3 und 4 gezeigt, umfasst die andere LED-Lichtquellenvorrichtung 5B drei LEDs 52A, die in einer Zeile angeordnet sind. Dementsprechend schließt die LED-Lichtquellenvorrichtung 55 drei Substrate 51 und drei Linsenmechanismen 54 für jeweilige LEDs 52A ein. Die LED-Lichtquellenvorrichtung 5B verwendet nur einen einzigen optischen Ausgangsverbinder 55, der eine Form identisch zu jener aufweist, die in der LED-Lichtquellenvorrichtung 5A verwendet wird. Ein Endabschnitt eines internen optischen Faserbündels 56, in welchem Endabschnitte der jeweiligen optischen Fasern eng gebündelt sind, ist an dem Lichtkondensierabschnitt 54a jedes Linsenmechanismus 54 angebracht. Der andere Endabschnitt des internen optischen Faserbündels 56, in welchem Endabschnitte jeweiliger optischer Fasern einheitlich, zufällig und eng gebündelt sind, ist mit dem optischen Ausgangsverbinder 55 verbunden.
-
Die optischen Faserbündel 7A und 7B als flexible Lichtleiter, die mit jeweiligen äußeren Röhren umhüllt sind, verlaufen von den LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A bzw. 5B und sind nach außen freigelegt, bevor sie mit jeweiligen Köpfen 6A und 6B verbunden sind, die an dem Einheitskörper 2 angebracht sind. Die optischen Faserbündel 7A und 7B, die jeweils sehr kurz sind, wie etwa 30 bis etwa 40 cm, weisen jeweilige hintere Enden jeweils angebracht an einem optischen Eingangsverbinder 71, der in den optischen Ausgangsverbinder 71 eingepasst ist, und jeweilige vordere Enden angebracht an jeweiligen Köpfen 6A und 6B auf. Der optische Eingangsverbinder 71, das optische Faserbündel 7A (7B) und der Kopf 6A (6B) sind kombiniert, eine Kopfvorrichtung HA (HB), wie in den 5 und 6 gezeigt, zu bilden. Es sei darauf hingewiesen, dass 9 Beispiele des optischen Faserbündels 7A (7B) veranschaulicht, das eng gebündelte optische Fasern umfasst. In dieser Figur sind optische Fasern, die ein Bündel (a) bilden, jeweils kleiner im Durchmesser als jene, die ein Bündel (b) bilden.
-
Die beiden Köpfe 6A und 6B, die an dem Einheitskörper 2 angebracht sind, der den beiden LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B entspricht, sind jeweils in der Größe sehr gering, indem sie einen Außendurchmesser von ungefähr 10 bis ungefähr 30 mm aufweisen.
-
Wie in den 6 bis 8 gezeigt, trennt ein Kopf 6A vordere Endabschnitte der optischen Fasern 7a, die den vorderen Endabschnitt des optischen Faserbündels 7A bilden, das von der zugeordneten LED-Lichtquellenvorrichtung 5A verläuft, darin voneinander und hält die getrennten vorderen Endabschnitte kreisförmig angeordnet mit einer Beabstandung voneinander. Spezifisch schließt der Kopf 6A einen ringförmigen Kopfkörper 6A1, der Faserhaltelöcher F1 aufweist, die gleich beabstandet und ringförmig angeordnet sind, wobei die Faserhaltelöcher F1 darin jeweilige vordere Endabschnitte der optischen. Fasern 7a aufnehmen, um sie zu halten, eine ringförmige Linsendruckplatte 6A2, die Kugellinsen-Haltelöcher 9a aufweist, die an Abschnitten angeordnet sind, die den Faserhaltelöchern F1 überlagert sind, um Kugellinsen 9 zu halten, und eine zylindrische Befestigung 6A3 zum Anbringen des Kopfs 6a an der Lichtpfadröhre 21 ein. Der Kopf 6A ist so konfiguriert, dass die Kugellinsen 9 jeweils in Kontakt mit den jeweiligen vorderen Enden der optischen Fasern 7A gebracht werden oder nahe an diesen positioniert werden, indem die Linsendruckplatte 6A2 an dem Kopfkörper 6A1 mit einer Schraube koaxial befestigt wird. Wie in 1 gezeigt, ist der Kopf 6A vertikal gleitend an einem unteren Endabschnitt der Lichtpfadröhre 22 mittels der Befestigung 6A3 eingepasst. Aperturen, die unter den jeweiligen Kugelhaltelöchern 9a definiert sind, dienen als Anstrahlaperturen 6Aa zum Anstrahlen des Werkstücks W, das unter dem Kopf 6A positioniert ist, von oben und um dieses herum. Das vordere Ende jeder optischen Faser 7a ist leicht auswärts von der Oberseite der zugeordneten Kugellinse 9 angebracht, so dass die Kugellinsen 9 Licht von den optischen Fasern 7a brechen, um die Direktionalität davon zu verstärken, während Licht einwärts abgelenkt wird, um sich auf einen Abschnitt des Werkstücks W, das anzustrahlen ist, zu konzentrieren.
-
Wie in 5 gezeigt, ist der andere Kopf 6B von einer länglichen röhrenförmigen Form zum engen Bündeln und Halten vorderer Endabschnitte optischer Fasern, die das optische Faserbündel 7B bilden, das von der zugeordneten LED-Lichtquellenvorrichtung 5B verläuft. Licht wird von vorderen Endflächen der eng gebündelten optischen Fasern über eine kreisförmige Anstrahlapertur 6Ba emittiert, die an dem vorderen Ende des Kopfs 6B definiert ist. Wie in 1 gezeigt, ist der Kopf 6B an einem oberen Endabschnitt der Lichtpfadrähre 21 angebracht, wobei seine Anstrahlapertur 6Ba, die in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Lichtpfadrähre 21 orientiert ist, so dass Licht, das aus der Anstrahlapertur 6a austritt, über die optischen Komponenten, wie etwa einen Halbspiegel, der innerhalb der Lichtpfadrähre 21 angeordnet ist, reflektiert oder gebrochen wird, sich abwärts entlang der Achse der Lichtpfadrähre 21 ausbreitet und dann aus einem unteren offenen Ende der Lichtpfadrähre 21 emittiert wird, um das Werkstück W anzustrahlen.
-
Die somit aufgebaute Beleuchtungseinheit arbeitet wie folgt.
-
Zunächst liest die Bildaufnahmevorrichtung 8, wenn das Werkstück W, wie etwa eine gedruckte Schaltungsplatine, zu einer vorbestimmten Position von der Beförderungseinheit befördert wird, beispielsweise eine Ausrichtungsmarkierung des Werkstücks W, veranlasst einen nicht-veranschaulichten Bilderkennungsabschnitt dazu, die Markierung zu erkennen, und berechnet die Positionsinformation von der Markierung. Die XY-Stufe 1 wird wiederum auf der Grundlage der Positionsinformation automatisch gesteuert, so dass die Lichtpfadröhre 21 genau oberhalb eines Abschnitts des anzustrahlenden Werkstücks W positioniert wird. Folglich wird der interessierende Abschnitt genau von oben und von rundum mit Licht angestrahlt, das aus den Köpfen 6A und 6B emittiert wird, und die Bildaufnahmevorrichtung 8 nimmt das Bild des interessierenden Abschnitts auf.
-
Umgekehrt kann die Positionsinformation über das Werkstück W durch ein Steuern der Position der XY-Stufe 1 anstelle eines Lesens einer derartigen Ausrichtungsmarkierung oder dergleichen erhalten werden. Da die somit erhaltene Positionsinformation in der nachfolgenden oder einer späteren Prozedur benutzt werden kann, kann die Beleuchtungseinheit gemäß dieser Ausführungsform als eine Werkstückpositions-Bestimmungsvorrichtung benutzt werden. Die Beleuchtungseinheit kann auch zum Lesen von Strichcodes oder dergleichen benutzt werden.
-
Da es eine derartige Beleuchtungseinheit zulässt, dass die Gewichte und Größen der LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B auf einfache Weise verringert werden, können die LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B, obwohl sie auf einer XY-Stufe 1 angebracht sind, kaum irgendeinen Einfluss auf das Antreiben der XY-Stufe 1, somit der Köpfe 6A und 6B ausüben.
-
Da das elektrische Kabel 4 einer optischer Faser hinsichtlich Flexibilität, Beständigkeit, Preis und dergleichen weit überlegen ist, ist die Beleuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, die XY-Stufe 1 und die Köpfe 6A und 6B mit einer sehr geringen Last auf das elektrische Kabel verglichen mit der Last anzutreiben, die einer optischen Faser in herkömmlicher Weise auferlegt worden ist, wenn die optische Faser mit Bewegungen der XY-Stufe 1 und der Köpfe 6A und 6B bewegt wird. Somit zeigt die Beleuchtungseinheit überlegene Beständigkeit und Zuverlässigkeit auf.
-
Ferner ist es, da die Köpfe 6A und 6B an jeweiligen vorderen Enden der optischen Faserbündel 7A und 7B positioniert sind, möglich, die Größen der Köpfe 6A und 6B sehr gering auszuführen, wie auch Licht auf eine sehr kleine Fläche zu kondensieren. Überdies werden sich, da die Köpfe 6A und 6B fest von der XY-Stufe 1 gehalten werden, um die relative Positionsbeziehung zwischen den LED-Lichtquellenvorrichtungen 5A und 5B und den Köpfen 6A und 6B allgemein aufrechtzuerhalten, die optischen Faserbündel 7A und 7B nicht deformieren. Aus diesem Grund kann eine Zerstörung aufgrund einer Bewegung der optischen Faserbündel 7A und 7B vermieden werden, was den schädlichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der Beleuchtungseinheit beseitigen kann.
-
Außerdem kann, da die vorliegende Ausführungsform das Merkmal aufweist, dass jede der optischen Fasern an einer Linse an ihrem vorderen Ende auf der Kopfseite befestigt ist, ein Kondensieren von Licht wesentlich verbessert werden.
-
Die 10 und 11 veranschaulichen eine Kopfvorrichtung H, die einen Kopf 6 aufweist, der Anstrahlaperturen 6a auf einer konkaven sphärischen Fläche definiert. Die Anstrahlaperturen 6a sind dicht auf der konkaven optischen Fläche angeordnet und stehen jeweils einem vorderen Ende jeder optischen Faser 7a über eine Kugellinse 9 gegenüber. Die Kopfvorrichtung H weist mehrfache (drei) optische Eingangsverbinder 71 und mehrfache (drei) optische Faserbündel 7, die diesen entsprechen, auf.
-
Anders als in der früheren Ausführungsform sind die optischen Fasern 7a, die die jeweiligen optischen Faserbündel 7 bilden, entsprechend mit unteren, mittleren und oberen Abschnitten verbunden, wodurch die Beleuchtungseinheit für eine Farb-Hervorhebungs-Anstrahlung verwendet werden kann. Wie in der früheren Ausführungsform definiert die Kopfvorrichtung H ein Durchloch, das vertikal durch einen zentralen Abschnitt davon verläuft, um ein Werkstück W dorthindurch zu überprüfen. Die optischen Faserbündel 7 können in dem Kopf 6 zufallsmäßig aufgenommen werden.
-
12 veranschaulicht eine Kopfvorrichtung H, die mehrfache Köpfe 6 aufweist, die jeweils in der Lage sind, die Beabstandung zwischen einer Kugellinse 9 und dem vorderen Ende des optischen Faserbündels 7, an welchem vordere Enden der optischen Fasern eng gebündelt sind, zu variieren. Diese Köpfe sind in der Lage, die Brennweite zu variieren und sind somit für eine Punktbeleuchtung geeignet. Spezifisch ist jeder Kopf 6 von einem Aufbau, der zweite Elemente 6c und 6d aufweist, die miteinander eingepasst sind, um die Beabstandung zwischen der Kugellinse 9 und dem vorderen Ende des entsprechenden optischen Faserbündels 7 variabel auszuführen, indem die Tiefe der Einpassung zwischen den Kopfelementen 6c und 6d variiert wird. Anders als in der früheren Ausführungsform, bei der die optischen Fasern mit Kugellinsen in einer Eins-zu-eins-Beziehung versehen sind, ist nur die einzelne Kugellinse für jeden Kopf 6 bereitgestellt.
-
Die 13 bis 15 veranschaulichen eine Kopfvorrichtung H zur Verwendung in einer Linienüberprüfung, wobei optische Fasern innerhalb ihrer jeweiligen vorderen Enden gehalten werden, die in einer einzelnen Linie oder mehrfachen Linien durch einen Kopf 6 angeordnet sind. Während ein Linsenfeld 9, das lineare Fresnel-Linsen in zwei Stufen umfasst, zum Kondensieren von Licht in diesen Zeichnungen verwendet wird, kann statt der linearen Fresnel-Linsen eine Zylinderlinse verwendet werden.
-
Die 16 und 17 veranschaulichen eine spezifische Form der oben beschriebenen Kopfvorrichtung H zur Verwendung einer Linienüberprüfung. 16(A) ist eine perspektivische Ansicht der Kopfvorrichtung H, die mehrfache (zwei in dieser Ausführungsform) Kopfeinheiten 60 einschließt, die auf einem Substrat 100 nebeneinander angeordnet sind, wobei die nähere Kopfeinheit 60 in dieser Ansicht vertikal in der Hälfte aufgeschnitten gezeichnet ist, um den inneren Aufbau davon zu zeigen. 16(B) ist eine invertierte perspektivische Ansicht, die einen interessierenden Abschnitt eines Ausricht- und Halteelements für optische Fasern zeigt. In diesen Ansichten verläuft ein Faserkabel 7, in welchem eine Mehrzahl optischer Fasern 7a gebündelt und untergebracht sind, von einem optischen Eingangsverbinder 71, der als ein Lichtaufnahmeende dient, das angeordnet ist, einer Licht-emittierenden Fläche eines Lichtausgangsverbinders gegenüberzustehen, der als eine LED-Lichtquelle dient, zu einem hinteren Ende jeder Kopfeinheit 60. Die vorderen Endabschnitte der Mehrzahl optischer Fasern 7a sind von dem gebündelten Zustand innerhalb des Körpers der Kopfeinheit 60 freigegeben und werden ausgerichtet und gehalten, um so sequenziell nebeneinander in der gleichen Ebene durch obere und untere Klemmplatten 80a und 80b des Ausricht- und Halteelements 80 für optische Fasern angeordnet zu werden.
-
Die vorderen Endabschnitte der Mehrzahl optischer Fasern 7a sind jeweils in einem unregelmäßig vorstehenden Zustand, wenn sie nebeneinander angeordnet zwischen den oberen und unteren Klemmplatten 80a und 80b gehalten werden. Dann werden die vorderen Endabschnitte der Fasern 7a bündig mit den vorderen Endflächen der Klemmplatten 80a und 80b gemacht. Spezifisch werden die vorderen Endabschnitte der optischen Fasern 7a, die unregelmäßig von den vorderen Endflächen der Klemmplatten 80a und 80b vorstehen, durch eine Heißschneideeinrichtung oder dergleichen abgeschnitten, um so mit den vorderen Endflächen koplanar zu sein, und dann werden die Schnittflächen der optischen Fasern 7a geglättet und durch ein Schleifen oder durch eine Wärmebehandlung unter Verwendung einer heißen Platte ausgeweitet. Somit kommen benachbarte Schnittflächen der optischen Fasern 7a im Wesentlichen vollständig in Kontakt und kontinuierlich zueinander an der vorderen Kante (siehe 16B) eines Faserhalteschlitzes 80c, der durch die oberen und unteren Klemmplatten 80a und 80b definiert ist, wodurch eine sehr dünne einheitliche Licht-emittierende Fläche gebildet wird.
-
Die untere Klemmplatte 80b ist mit einer Klebenut 81 ausgebildet, die die ausgerichteten vorderen Endabschnitte der Mehrzahl optischer Fasern 7a fixiert, während die Licht-emittierenden Enden ausgerichtet in einer horizontalen Zeile in der gleichen Ebene mit den vorderen Endflächen der oberen und unteren Klemmplatten 80a und 80b gehalten werden. Ein Führungsabschnitt 82 des Ausricht- und Halteelements 80, das an der oberen Klemmplatte 80a befestigt ist und nach hinten vorsteht, wird auch in der gleichen Ebene mit den vorderen Endflächen der oberen und unteren Klemmplatten 80a und 80b gehalten. Eine obere Fläche des Führungsabschnitts 82 ist mit einem Gewindeloch versehen, welches es zulässt, dass die Vor-und-Zurück-Position des Ausricht- und Halteelements 80 innerhalb des Bereichs eingestellt wird, der einem Schlitz 61 entspricht, der in der Kapfeinheit 60 definiert ist, und es gestattet, dass das Ausricht- und Halteelement 80 durch eine Befestigungseinrichtung, wie etwa eine Schraube 83, befestigt wird.
-
In einem vorderen Endabschnitt der Kopfeinheit 60, der vor dem Faserausricht- und Halteelement 80 angeordnet ist, sind eine erste Linse 9a, die beispielsweise aus einer Linien-Fresnel-Linse besteht, zum Umlenken eines Lichtbands, das aus den ausgerichteten Licht-emittierenden Enden der optischen Fasern 7a austritt, in parallele Lichtstrahlen, und eine zweite Linse 9b angeordnet, die auch aus einer Linien-Fresnel-Linse besteht, um herbeizuführen, dass Licht, das aus der ersten Linse 9a austritt, in eine sehr dünne Lichtlinie konvergiert, wobei die ersten und zweiten Linsen 9a und 9b um einen vorbestimmten Abstand dazwischen beabstandet sind. Die Kopfeinheit 60 ist körperlich in einer Grundplatte 100 mittels eines Keils 62 befestigt.
-
Die 17(A) bis 17(D) zeigen die Kopfvorrichtung für eine Linienüberprüfung trigonometrisch, um den Aufbau davon detaillierter zu veranschaulichen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kopfeinheit 60 gezeigt ist, wobei ihre obere Platte 60a in der ebenen Ansicht in 17(A) weggelassen ist, und dass gleiche Bezugszeichen gleiche Funktionsteile durchgehend in den 1 bis 17 bezeichnen. In dem in den 17(A) bis 17(D) gezeigten Beispiel ist ein optisches Element 63, wie etwa ein linsenförmiger Schirm, an einer vorderen Endfläche der Kopfeinheit 60 bereitgestellt, um die Luminanzverteilung in einer Richtung gleichförmig zu machen, in welcher das Linienlicht verläuft. Das optische Element 63 kann entweder zwischen oder neben dem zuvor erwähnten Linsenpaar 9a und 9b positioniert werden. Ein Dellenabschnitt 63' zwischen den Linsen 9a und 9b in 17(B) ist eine Aussparung zum Aufnehmen des optischen Elements 63.
-
Unter Bezugnahme insbesondere auf die 17(A) und 17(C) sind die gegenüberliegenden inneren Wandflächen der Kopfeinheit 60, die, um die gegenüberliegenden Enden der horizontalen Zeile der Licht-emittierenden Enden der optischen Fasern 7a abzudecken, zu den gegenüberliegenden Außenteilen des Linsenpaars 9a und 9b verlaufen, jeweils mit einem ebenen Spiegel 64 durch beispielsweise Chrommetallisieren gebildet. Mit diesem Merkmal kann ein Verlust einer Lichtmenge an gegenüberliegenden Enden der Lichtlinie, der anderenfalls aufgrund einer Diffusion Reflexion von Licht herbeigeführt würde, das von den Licht-emittierenden Enden der optischen Fasern 7a diffundiert ist und auf die gegenüberliegenden inneren Wandflächen fällt, durch die ebenen Spiegel 64, die Licht regelmäßig einwärts reflektieren, kompensiert werden.
-
Wie oben beschrieben, setzt die Beleuchtungseinheit, die eine gleichförmige Lichtlinie für eine Linienüberprüfung emittiert, die spezifisch in den 16 und 17 gezeigt ist, das Paar von Linsen 9a und 9b ein, die jeweils aus einer Linien-Fresnel-Linse oder einer hierzu äquivalenten optischen Komponente bestehen. Aus diesem Grund ist die Beleuchtungseinheit in der Lage, eine präzise Brennpunktlinie vor dem Beleuchtungskopf 60 bereitzustellen, ohne einen Zustand aus dem Brennpunkt, der wesentlich für eine Zylinderlinse ist, zu erzeugen (zylindrische Aberration ähnlich sphärischer Aberration), was beispielsweise als ein sehr kleiner Bereich Ra in 17(D) gezeigt ist. Dementsprechend ist die Beleuchtungseinheit in der Lage, eine gleichförmige Lichtlinie bereitzustellen, die eine geeignete Breite aufweist, wenn eine angestrahlte Fläche eines interessierenden Objekts geeignet vor oder hinter der Brennpunktlinie positioniert ist.
-
Beispielsweise ist, wenn die Licht-emittierenden Enden der optischen Fasern 7a an einem Punkt P1 beabstandet von dem Linsenpaar 9a und 9b in 17(B) positioniert sind, die resultierende Brennpunktlinie an einem Punkt F1 relativ nahe dem vorderen Ende des Beleuchtungskopfs 60 positioniert. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Licht-emittierenden Enden der optischen Fasern 7a an einem Punkt P2 näher an dem Linsenpaar 9a und 9b in 17(B) positioniert sind, die resultierende Brennpunktlinie an einem Punkt F2 relativ entfernt von dem vorderen Ende des Beleuchtungskopfs 60 positioniert, wodurch eine dünnere Lichtlinie bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann die Brennweite der Beleuchtungseinheit wie in der Überprüfung gewünscht eingestellt werden.
-
Wie in 17 gezeigt, sind die gegenüberliegenden Seitenwände der Kopfeinheit 60 jeweils sehr dünn verglichen mit der Breite der horizontalen Zeile der optischen Fasern 7a und somit ist die Länge eines Linienlichts an einer erforderlichen Anstrahlposition gleich oder geringfügig größer als die Breite der Kopfeinheit. Durch ein Anordnen einer Mehrzahl derartiger Kopfeinheiten in einer Zeile ist es möglich, ein gleichförmiges Linienlicht-Anstrahlmuster zu bilden, das eine Länge aufweist, die der Gesamtbreite dieser Kopfeinheiten entspricht.
-
Die somit verwirklichte gleichförmige Linienlichtanstrahlung ist in der Lage, eine mit einem kontinuierlichen und länglichen Linienlicht angestrahlte Fläche zu zeigen, die eine relativ hohe Luminanz aufweist. Aus diesem Grund ist, auch wenn eine sehr geringe Rauheit in der angestrahlten Fläche vorhanden ist, eine derartige Rauheit als eine Variation in der Reflexion von Anstrahllicht gezeigt, was eine präzise optische Beobachtung ermöglicht. Insbesondere kann der Nachteil des Stands der Technik, dass eine Variation einer Luminanz für jede optische Faser auftritt, was dazu führt, dass sich eine Diskontinuität einer Helligkeit ergibt, überwunden werden, indem die Luminanzverteilung unter Verwendung des linsenförmigen Schirms gleichförmig gemacht wird. Die Verwendung der Linien-Fresnel-Linse zum Kondensieren von Licht verhindert, dass Licht in unnötiger Weise für den Liniensensor diffundiert, und ermöglicht es somit, den Energieverbrauch zu verringern. Aus diesem Grund kann die Linienlicht-emittierende Beleuchtungseinheit vorzugsweise für eine Beleuchtung für eine Überprüfung insbesondere von gedruckten Schaltungsplatinen und Anschlusstift-Gitterfeldern verwendet werden.
-
18 zeigt eine Kopfvorrichtung H eines Ringtyps ähnlich der vorangehenden Ausführungsform. Die Kopfvorrichtung H weist einen dünnen Kopf 6 auf und ist somit zur Verwendung in Anwendungen geeignet, wo der Abstand zwischen einem Werkstück W und der Anstrahlapertur 6a kurz ist, wie etwa in einem Mikroskop.
-
Natürlich sind Variationen anderer Komponenten als des Kopfs möglich. Da die Länge und das Gewicht der optischen Fasern verringert werden können, wenn die LED-Lichtquellenvorrichtungen neben den jeweiligen Anstrahlaperturen angeordnet sind, können die Köpfe sanft auch dann angetrieben werden, wenn sie beweglich auf der XY-Stufe gehalten werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Köpfe geringfügig oder langsam relativ zu der XY-Stufe beweglich ausgeführt werden, außer wenn ein Problem hinsichtlich der Zuverlässigkeit, Lebensdauer oder dergleichen der optischen Fasern auftritt.
-
Die Beleuchtungseinheit der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung einer einzelnen optischen Faser anstelle unter Verwendung eines optischen Faserbündels aufgebaut werden. Es ist auch möglich, dass eine Batterie in oder vor jeder LED-Lichtquellenvorrichtung als eine elektrische Energiequelle enthalten ist. Indem so verfahren wird, kann die Beleuchtungseinheit kabellos ausgeführt werden. Alternativ ist eine derartige Anordnung möglich, dass die LED-Lichtquellenvorrichtungen mit einer elektrischen Energie von einem anderen die Anordnung bildenden Teil der Beleuchtungseinheit der vorliegenden Erfindung als die elektrische Energiequelle versorgt werden, wie etwa der Bildaufnahmevorrichtung oder der Antriebsanordnung, die der XY-Stufe zugeordnet ist.
-
Das bewegliche Halteelement ist nicht auf die XY-Stufe beschränkt und kann irgendeines einer Vielzahl beweglicher Halteelemente sein, einschließlich einem, das zu einer dreidimensionalen Positionierung in der Lage ist.
-
Wenn eine Vollfarbbeleuchtung unter Verwendung von LEDs durchgeführt wird, die mehrfache Farben (drei Farben) emittieren, ist es vorzuziehen, dass optische Fasern zum Emittieren von Lichtanteilen jeweiliger Farben homogen auf den Kopf-6A, 6B-Seiten angeordnet sind.
-
Wie im Detail beschrieben worden ist, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, das Gewicht und die Größe der LED-Lichtquellenvorrichtung auf einfache Weise zu verringern, und deswegen kann die somit im Gewicht und in der Größe verringerte Lichtquellenvorrichtung, obwohl sie an dem beweglichen Halteelement angebracht ist, kaum einen Einfluss auf das Antreiben des beweglichen Halteelements, somit des Kopfs, ausüben.
-
Wenn der Kopf fest von dem beweglichen Halteelement gehalten wird, um die relative Positionsbeziehung zwischen der LED-Lichtquellenvorrichtung und dem Kopf aufrechtzuerhalten, ist es möglich, die Last, die der optischen Faser auferlegt wird, zu verringern, wodurch der Einfluss einer derartigen Last auf die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der optischen Faser beseitigt wird. Der Kopf ist an dem beweglichen Halteelement angebracht, um so geringfügig beweglich oder langsam beweglich zu sein, außer wenn eine derartige Bewegung die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der optischen Faser beeinträchtigt.
-
Da der Kopf mit der optischen Faser verbunden ist und getrennt von der LED-Lichtquellenvorrichtung ist, ist es möglich, die Größe des Kopfs sehr gering auszuführen wie auch Licht auf eine kleine Fläche zu kondensieren. Ferner ist es, da die Lichtquelle in gewissem Maß von dem anzustrahlenden Objekt oder von der Bildaufnahmevorrichtung zum Abbilden des Objekts beabstandet sein kann, auch möglich zu verhindern, dass das Objekt oder die Bildaufnahmevorrichtung durch Wärme beeinträchtigt werden, die von der Lichtquelle erzeugt wird.
-
Die LED-Lichtquellenvorrichtung kann mit einer elektrischen Energie entweder von einer Batterie, die in oder vor der Beleuchtungseinheit bereitgestellt ist, oder von einer elektrischen Energiequelle, die getrennt von dem beweglichen Element angeordnet ist, über ein elektrisches Kabel versorgt werden. Mit der ersteren Anordnung kann die Beleuchtungseinheit kabellos ausgeführt werden. Alternativ ist, obwohl die letztere Anordnung ein elektrisches Kabel erfordert, das elektrische Kabel einer optischen Faser hinsichtlich Flexibilität, Beständigkeit, Preis und dergleichen weit überlegen. Die letztere Anordnung ist in der Lage, das bewegliche Halteelement und den Kopf mit einer sehr geringen Last auf das elektrische Kabel verglichen mit der Last in hohem Maße zuverlässig anzutreiben, die in herkömmlicher Weise einer optischen Faser auferlegt worden ist, wenn die optische Faser mit der Bewegung des Kopfs bewegt wird. Eine Anordnung zum Zuführen einer elektrischen Energie von der Bildaufnahmevorrichtung kann auch betrachtet werden.
-
Die Lichtquellenvorrichtung kann neben der Anstrahlapertur angeordnet werden, um die optische Faser (beispielsweise auf 1 m oder weniger) zu verkürzen, wodurch das Gewicht der optischen Faser verringert wird. Mit diesem Merkmal kann der Kopf sanft auch dann angetrieben werden, wenn er beweglich an dem beweglichen Halteelement angebracht ist. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Kopf an dem beweglichen Halteelement angebracht ist, um so relativ zu dem beweglichen Halteelement geringfügig beweglich oder langsam beweglich zu sein, außer wenn eine derartige Bewegung die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dergleichen der optischen Faser beeinträchtigt.
