JP2004045192A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光ダイオード1aからなる発光部8と、該発光部8からの光を入射し且つ外部へ導く光学系部9と、からなる照明装置Lにおいて、光学系部9は、発光部8からの光を入射し略平行な光を放射するコリメートレンズ2と、該コリメートレンズ2から放射された光を集光する集光レンズ3と、該集光レンズ3で集光された光を外部へ導く導光部5とから構成される。そして発光部8を基台部1に、光学系部9を本体部6にそれぞれ装着し、基台部1と本体部6は、発光ダイオード1aとコリメートレンズ2との離間距離が調節可能であるように結合される。その結果、光ファイバーを必要としない照明装置Lが実現できる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば工場等において製品検査等に用いられる照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板や半導体等の工業製品の品質、例えば、半田付けの不良、欠損、異物の付着等、および飲用缶の製造日等の印字ミス等を製造ライン上で検査する方法として、CCDカメラ等による撮像を利用する方法が用いられている。この方法は、部品の特定箇所を撮像し、正常な部品の撮像結果と比較することにより異常の有無を検査するというものである。このような検査方法においては、CCDカメラの撮像部位を照明する必要があり、そのための照明装置の一つとして、ライトガイドが知られている。
【0003】
上記ライトガイドは、多数本の光ファイバーを収束し、その基端を受光部として光源装置から発した光を入射させ、光ファイバーの先端を照射部とし、該照射部から出射される光を、CCDカメラを取付けた同軸落射照明部材を介して被検査物に照射するようにした照明装置である。
【0004】
この種のライトガイドとして、例えば特開平11−219608号公報や特開2000−21206号公報に記載のものが知られている。この文献に記載のライトガイドでは、発光ダイオードからなる発光部と、該発光部からの光を集光する集光部材と、発光ダイオードを点灯させるための電源と、が一体となった光源装置が使用される。この光源装置には、光ファイバーを接続するための光コネクタが設けられており、発光ダイオードの光を集光部材で集光して光コネクタに導入し、光ファイバーを介して光ファイバーの先端の照射部から光を出射させている。
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記文献のようなライトガイドでは、光ファイバーの屈曲性が低いため、光ファイバーの引き回しが制限されるという問題が生じてしまう。また、光ファイバーを極端に屈曲させた場合、出射光への影響が大きくなってしまう。また、光ファイバーは、受光部から光を入射し照射部から出射する間に光の伝達ロスが発生するので、基本的には光ファイバーの長さは短い方がよい。したがって、ライトガイドを用いた照明装置は、光源装置を被検査物に近い場所に設置しなければならないという制約も存在する。
【0006】
本発明は、このような従来技術が有していた問題を解決しようとするものであり、光ファイバーを不要とする照明装置を提供するものである。すなわち、光ファイバーを不要とすることによって、従来のような光ファイバーの引き回し方法を考慮することはなくなり、またその結果、照明装置の設置場所に自由度を持たせることも可能となる。さらに、発光部である発光ダイオードと、光学系部の構成要素の一つであるコリメートレンズとの離間距離を調節可能とすることにより、発光色の異なる発光ダイオード、あるいは異なる大きさの発光ダイオードを使用した場合でも、発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離を適宜最適値に設定することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記目的を達成するために、発光ダイオードからなる発光部と、該発光部からの光を入射し且つ外部へ導く光学系部と、からなる照明装置において、前記光学系部は、前記発光部からの光を入射し略平行な光を放射するコリメートレンズと、該コリメートレンズから放射された光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された光を外部へ導く導光部と、を含み、前記発光部を基台部に、また前記光学系部を本体部にそれぞれ装着し、前記基台部と前記本体部とを、前記発光ダイオードと前記コリメートレンズが近接対置するように結合したことを特徴とする。
【0008】
この構成によれば、光源から光を導くための光ファイバーが不要となるため、照明装置の設置場所の自由度が大きくなる。また、光学系部を本体部にまとめて装着することにより、寸法的にばらつきのある発光ダイオードとは切り離して、光学系部だけの調整を行なうことが可能となり、品質の安定した照明装置を得ることができる。
【0009】
また、本発明では、前記基台部と前記本体部は、前記発光ダイオードと前記コリメートレンズとの離間距離が調節可能であるように結合されることを特徴とする。
【0010】
この構成によれば、発光色の異なる発光ダイオード、あるいは異なる大きさの発光ダイオードを使用した場合でも、発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離を適宜最適値に設定することが可能となる。発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離が変化すると、照射する光の明るさも変化するため、上記離間距離を最適値に設定することにより、最適な明るさの光を照射することができる。また、発光ダイオードとコリメートレンズとが接触した状態で基台部と本体部とを結合すると、発光ダイオードに圧力が加わり破損してしまう恐れがあるが、両者の離間距離を調節することにより、この問題を解決できる。また、発光ダイオードの種類に応じて、照明装置の外形寸法等を適宜変更するなどの必要もなくなる。
【0011】
さらに、本発明では、前記基台部および前記本体部は互いに螺合することにより結合されることを特徴とする。また、前記基台部と前記本体部との間には所定の厚みを有するスペーサが介挿されることを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、発光色のいかなる種類、あるいは大きさの発光ダイオードを使用しても、発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離を簡単に最適値に設定することが可能となる。
【0013】
また、本発明では、前記本体部は、前記コリメートレンズおよび前記集光レンズを支持する筒部と、前記導光部を支持するガイド部と、を連結して構成されることを特徴とする。
【0014】
この構成によれば、筒部およびガイド部をそれぞれ加工し、両者を組み合わせることで本体部を形成するため、本体部の形成が容易となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図1および図2に基づいて説明する。図1は、本発明による照明装置を示す断面図、図2は、本発明による照明装置を示す分解断面図である。
【0016】
まず、本発明による照明装置の構造を図1および図2に基づいて説明する。本発明の照明装置Lは、発光ダイオード1aからなる発光部8と、コリメートレンズ2、集光レンズ3、および導光部5からなる光学系部9と、から構成される。さらに、発光部8は基台部1に、また光学系部9は本体部6にそれぞれ装着される。
【0017】
発光部8は、1個の発光ダイオード1aをアルミベースプリント基板1bに実装して構成される。アルミベースプリント基板1bは、発光ダイオード1aのリード線を半田付けするためのパッドと、各パッドを接続するパターン配線とが形成されている。発光ダイオード1aのリード線をそのパッドに半田付けすることにより、アルミベースプリント基板1b上に実装される。
【0018】
発光ダイオード1aは、発光体であるチップが樹脂やガラス等の透明体でモールドされたものであって、その発光ダイオード1aから放射される光の光軸が軸Cと平行になるように、絶縁性樹脂等で構成される取付ネジ1eを用いてアルミベースプリント基板1bに固定されている。また、発光ダイオード1aからは、光軸に対して大きな角度を持って放射される光が多数存在する。
【0019】
基台部1は、発光ダイオード1aで発生する熱を効率よく放散させるために、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い金属で構成される。発光ダイオード1aが実装されたアルミベースプリント基板1bは、基台部1の内底部にその底面を熱伝的に密接させた状態で樹脂製ネジ1eにて固定される。その結果、発光ダイオード1aから発生する熱は、アルミベースプリント基板1bから基台部1へ伝達した後、基台部1、及び基台部1から伝達された本体部6(後述する)から大気中へと放散される。
【0020】
さらに、基台部1の開口端部の外周には、本体部6(後述する)と螺合するための雄ネジ部1dが設けてある。また、発光ダイオード1aに電力を供給するための電線1cが基台部1の外底部より挿通され、アルミベースプリント基板1bの実装面上に半田付けにより接続される。
【0021】
コリメートレンズ2は、発光ダイオード1aから様々な方向へ拡がりつつ放射される光を集光して、軸Cに沿ったほぼ平行な光となるように光を屈曲させる作用を有している。これにより、コリメートレンズ2からは、軸Cにほぼ平行な光が放射される。また、コリメートレンズ2の、光が出射される側の外周には、支持台4(後述する)に固定するための鍔片2aが設けられている。
【0022】
集光レンズ3は、光を集光させる機能を有し、入射した光を軸C上に設定された焦点に集光させる。また、集光レンズ3の、光が出射される側の外周には、支持台4(後述する)に固定するための鍔部3aが設けられている。
【0023】
支持台4は、アルミや樹脂材によって筒状に構成され、内壁部には係止片4aおよび係止部4bが設けられている。コリメートレンズ2は、その鍔片2aが係止片4aに係止するように支持台4に取り付けられ、また、集光レンズ3は、その鍔部3aが係止部4bに係止するように支持台4に取り付けられる。また、コリメートレンズ2および集光レンズ3を支持台4に取り付けて固定する際に、接着剤等を用いてもよい。
【0024】
導光部5は、光ファイバーと同様の原理で、ガラスあるいは合成樹脂材から構成され、入射端面5aより入射した光をその円柱状の透明媒質中で全反射を繰り返しながら伝達し、出射端面5bより外部へと光を出射させる。
【0025】
本体部6は、支持台4の外径よりも小さい内径を有する筒部6aと、光を出射させるための開口端を有するガイド部6bと、から構成される。筒部6a内部には、コリメートレンズ2および集光レンズ3が取り付けられた支持台4が挿入され、締着ネジ6dにより支持台4は筒部6aに固定される。また、ガイド部6b内部には、その開口端より導光部5が挿入され、ネジ6eにより導光部5はガイド部6b内に固定される。筒部6a側の開口端部の内壁には、基台部1と螺合するための雌ネジ部6cが設けてある。
【0026】
発光ダイオード1aが実装されたアルミベースプリント基板1bを取り付けた基台部1と、コリメートレンズ2および集光レンズ3を取り付けた支持台4、および導光部5を装着した本体部6とを、それぞれの雄ネジ部1dと雌ネジ部6cとを螺合することにより結合させる。このとき、発光ダイオード1aから放射される光の光軸は、軸Cと平行になるように構成される。
【0027】
上記構成を有する本実施例の照明装置Lの動作を図1に基づいて説明する。発光ダイオード1aから放射された放射光Xはコリメートレンズ2で軸Cにほぼ平行な光とされる。したがって、コリメートレンズ2の出射面から出た光は略平行光Yとなる。この略平行光Yは集光レンズ3へと入射され、軸C上に設定された焦点に集光するように、集光レンズ3を通過する際に軸Cから離れた光ほど軸Cに向く方向に大きく屈曲される。そして、その焦点の近傍に配置されている導光部5の入射端面5aへ無駄なく光Zが到達し、導光部5内部に導入されて導光部5の出射端面5bから光が出射される。
【0028】
図3は、本発明の他の実施例による照明装置の断面図である。本図において、図1および図2と同一な構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0029】
この実施例による照明装置Lでは、上記の実施例で使用したものとは種類の異なる、すなわち大きさの異なる発光ダイオード1aを使用している。このとき、上記の実施例と同様の方法で照明装置Lを組み立てると、基台部1と本体部6とを螺合した際に、発光ダイオード1aがコリメートレンズ2と接触して、発光ダイオード1aに圧力が加わり破損してしまう恐れがある。そのため、基台部1と本体部6とを螺合する際、基台部1と本体部6との間に所定の厚みを有する中空円盤状のスペーサ7を介挿させる。これにより、発光ダイオード1aとコリメートレンズ2は接触することなく、最適な離間距離を保つことが可能となる。したがって、発光色のいかなる種類、あるいは大きさの発光ダイオード1aを使用しようとも、発光ダイオード1aの種類あるいは大きさに応じた厚みを有するスペーサ7を基台部1と本体部6との間に介挿することにより、発光ダイオード1aとコリメートレンズ2との離間距離を常に最適値に保つことが可能となる。
【0030】
図4は、本実施例の更に他の実施例による本体部の分解断面図である。本図において、図1および図2と同一な構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。この実施例では、筒部6aとガイド部6bとをそれぞれ別々に製造し、両者を結合することにより本体部6を構成する。筒部6aとガイド部6bとの結合は、例えば接着剤を用いた結合でもよいし、ネジ止めによる結合でもよい。
【0031】
更にまた、上記実施例はいずれも本発明の単に一例に過ぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を加えても、本願の特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【0032】
【発明の効果】
本発明の照明装置では、光源から光を導くための光ファイバーが不要となるため、照明装置の設置場所の自由度が大きくなる。また、光学系部を本体部にまとめて装着することにより、寸法的にばらつきのある発光ダイオードとは切り離して、光学系部だけの調整を行なうことが可能となり、品質の安定した照明装置を得ることができる。
【0033】
また、異なる発光色、あるいは異なる大きさの発光ダイオードを使用した場合でも、発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離を適宜最適値に設定することが可能となる。発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離が変化すると、照射する光の明るさも変化するため、上記離間距離を最適値に設定することにより、最適な明るさの光を照射することができる。また、発光ダイオードとコリメートレンズとが接触した状態で基台部と本体部とを結合すると、発光ダイオードに圧力が加わり破損してしまう恐れがあるが、両者の離間距離を調節することにより、この問題を解決できる。また、発光ダイオードの種類に応じて、照明装置の外形寸法等を適宜変更するなどの必要もなくなる。
【0034】
さらに、発光色のいかなる種類、あるいは大きさの発光ダイオードを使用しても、発光ダイオードとコリメートレンズとの離間距離を簡単に最適値に設定することが可能となる。また、筒部およびガイド部をそれぞれ加工し、両者を組み合わせることで本体部を形成するため、本体部の形成が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による照明装置を示す断面図。
【図2】同じく照明装置を示す分解断面図。
【図3】本発明の他の実施例による照明装置を示す断面図。
【図4】本発明の更に他の実施例による本体部の分解断面図。
【符号の説明】
L 照明装置
1 基台部
1a 発光ダイオード
1b アルミベースプリント基板
1c 電線
1d 雄ネジ部
1e 樹脂製ネジ
2 コリメートレンズ
2a 鍔片
3 集光レンズ
3a 鍔部
4 支持台
4a 係止片
4b 係止部
5 導光部
5a 入射端面
5b 出射端面
6 本体部
6a 筒部
6b ガイド部
6c 雌ネジ部
6d 締着ネジ
6e ネジ
7 スペーサ
8 発光部
9 光学系部
Claims (5)
- 発光ダイオードからなる発光部と、該発光部からの光を入射し且つ外部へ導く光学系部と、からなる照明装置において、前記光学系部は、前記発光部からの光を入射し略平行な光を放射するコリメートレンズと、該コリメートレンズから放射された光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された光を外部へ導く導光部と、を含み、前記発光部を基台部に、また前記光学系部を本体部にそれぞれ装着し、前記基台部と前記本体部とを、前記発光ダイオードと前記コリメートレンズが近接対置するように結合したことを特徴とする照明装置。
- 前記基台部と前記本体部は、前記発光ダイオードと前記コリメートレンズとの離間距離が調節可能であるように結合されることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記基台部および前記本体部は互いに螺合することにより結合されることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記基台部と前記本体部との間には所定の厚みを有するスペーサが介挿されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の照明装置。
- 前記本体部は、前記コリメートレンズおよび前記集光レンズを支持する筒部と、前記導光部を支持するガイド部と、を連結して構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の照明装置。
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