JP2004212402A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造を用いて焦点距離を変えることができ、スポット照明等に好適に用いられる光照射装置を提供する。
【解決手段】光源装置から光ファイバ束Ｘ７を介して供給された光を照射対象部位に照射する光照射装置Ｘ６であって、前記光ファイバ束Ｘ７の先端部を光ファイバ束用ヘッド要素Ｘ６ｄと、ボールレンズＸ９を保持するボールレンズ用ヘッド要素Ｘ６ｃとを備え、これらヘッド要素Ｘ６ｄ、Ｘ６ｃを互いに嵌合させて、その嵌合深さを変更することにより、前記光ファイバ束Ｘ７の先端部と前記ボールレンズＸ９との距離を変化可能に構成した。
【選択図】図１２

Description

本発明は、光源装置から光ファイバ束を介して供給された光を照射対象部位に照射する光照射装置に関するものである。

従来、例えば光源装置として用いられるハロゲンランプは、製品検査における能率や精度を考えた場合、光度安定性、寿命、速応性等について十分なものであるとは言い難かったため、これらの点を改善し得る新たな光源装置としてＬＥＤを用いたものが開発されてきている。例えば、基板上に多数のＬＥＤを配設し、これら多数のＬＥＤそれぞれの前面に光ファイバの一端を接着し各光ファイバの他端を束ねてから、装置本体の外部まで引き出し、それら光ファイバを介してＬＥＤからの光を取り出すことができるようにしたものがある。（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−２１２０６号公報（第２、３頁、第１図、第３図）

ところで近時、検査すべきワークとして半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、極めて小さな部位に明るい照明を行って精密な検査を必要とする需要が増えてきており、前述した光源装置から光ファイバ束を介して供給される光を照射対象部位に照射する光照射装置が種々考えられている。

本発明は、上記需要に鑑み、簡素な構造を用いて焦点距離を変えることができ、スポット照明等に好適に用いられる光照射装置を提供することをその主たる所期の課題とするものである。

すなわち、本発明に係る光照射装置は、光源装置から光ファイバ束を介して供給された光を照射対象部位に照射するものであって、前記光ファイバ束の先端部を光ファイバ束用ヘッド要素と、ボールレンズを保持するボールレンズ用ヘッド要素とを備え、これらヘッド要素を互いに嵌合させて、その嵌合深さを変更することにより、前記光ファイバ束の先端部と前記ボールレンズとの距離が変化可能であることを特徴とする。

このようなものであれば、光ファイバ束用ヘッド要素とボールレンズ用ヘッド要素との嵌合深さを変えることによって前記光ファイバ束の先端部と前記ボールレンズとの距離が変化するため、光照射装置から照射対象部位までの距離や照射対象部位の大きさに応じて焦点距離を適宜調節することができ、光ファイバ束を介して供給された光源装置からの光を確実に照射対象部位に照射することができる。その結果、半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、小さな部位であって精密な検査を必要とする需要に無理なく対応することができる。

また、同様の作用効果を奏する他の態様としては、一の光源装置から分離して複数設けられた光ファイバ束を介して供給された光を照射対象部位に照射する光照射装置であって、前記各光ファイバ束の先端部を保持する複数の光ファイバ束用ヘッド要素と、ボールレンズを保持し且つ前記光ファイバ束用ヘッド要素に対応して設けられた複数のボールレンズ用ヘッド要素とを備え、これら光ファイバ束用ヘッド要素とボールレンズ用ヘッド要素とをそれぞれ互いに嵌合させて、その嵌合深さを変更することにより、前記各光ファイバ束の先端部と前記各ボールレンズとの距離が変化可能であることを特徴とするものが挙げられる。このようなものであれば、上記作用効果に加え、複数方向から照射対象部位に集光することが可能となり、照明高度を効率よく向上させることができるという効果をも得ることができる。

特に、前記嵌合深さが、ねじ送り構造を利用して変化可能であれば、簡素な構造を用いて光ファイバ束用ヘッド要素とボールレンズ用ヘッド要素との嵌合深さを簡単に調節することができ、使い勝手に優れたものとなる。

具体的な実施態様としては、前記光ファイバ束用ヘッド要素と前記ボールレンズ用ヘッド要素との間に、これらヘッド要素を互いに嵌合させた状態において、前記ボールレンズを前記光ファイバ束の先端部から離間する方向に付勢するコイルスプリングが配設されているものを挙げることができる。

加えて、前記ボールレンズの直径が、前記光ファイバ束の直径に対して相対的に大きく設定されていれば、前記嵌合深さの変更に応じて焦点距離をより確実に変化させることができる。

以上説明したように本発明の光照射装置によれば、光ファイバ束用ヘッド要素とボールレンズ用ヘッド要素との嵌合深さを変えることによって前記光ファイバ束の先端部と前記ボールレンズとの距離が変化するため、光照射装置から照射対象部位までの距離や照射対象部位の大きさに応じて焦点距離を適宜設定することができ、照射対象部位への集光をより好適に行うことができる。その結果、半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、小さな部位であって精密な検査を必要とする需要に無理なく対応することができる

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
本発明に係る光照射装置は図１２に示すようなものであり、第１実施形態では、この光照射装置について、図１に示すような製品検査システムの構成要素として用いられる場合を例にとり説明する。

この製品検査システムは、水平２軸方向、すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向に水平移動可能な可動支持体たるＸＹステージＸ１を利用するもので、このＸＹステージＸ１に支持された光導通管Ｘ２と、その光導通管Ｘ２を介して被検査体たるワークＸＷを撮影するための撮像装置Ｘ８と、前記ＸＹステージＸ１とは別の場所に設置した電源Ｘ３と、その電源Ｘ３からロボットケーブルＸ４を介して電力供給されるＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂと、被照明物たるワークＸＷに照射するための光の照射口Ｘ６Ａａ、Ｘ６Ｂａを備え前記光導通管Ｘ２に取り付けられた光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂと、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂから前記光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂに光を導くライトガイドたる光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂとを具備する。そして、図示しない搬送装置によって搬送されてくる前記ワークＸＷの照射対象部位（検査部位）に前記照射口Ｘ６Ａａ、Ｘ６Ｂａから射出された照射光をあて、撮像装置Ｘ８によってその外観状態を観察し検査するものである。

各部を説明する。

ＸＹステージＸ１は、図１に示すように、例えば前記搬送装置や床等に設置された固定体ＸＫによってＸ軸方向に水平スライド可能に支持されたＸステージＸ１１と、このＸステージＸ１１によってＹ軸方向に水平スライド可能に支持されたＹステージＸ１２とを備え、このＹステージＸ１２を水平２次元方向に自在に位置設定できるように構成したものである。各ステージＸ１１、Ｘ１２は、例えば図示しないステッピングモータ等の駆動機構を利用して、遠隔操作又は自動にて位置設定可能に駆動するようにしてある。

光導通管Ｘ２は、同図に示すように、前記ＸＹステージＸ１、具体的には前記ＹステージＸ１２にブラケットＸＢを介して固定され鉛直に起立する円筒状をなすものである。この光導通管Ｘ２の内部には、図示しないハーフミラーやレンズなどの光学部品を収容してある。そして、前記光導通管Ｘ２の中心軸線がワークＷの照射対象部位に向くように、ＸＹステージＸ１を駆動してこの光導通管Ｘ２を移動させるように構成している。

撮像装置Ｘ８は、例えばＣＣＤカメラであり、前記光導通管Ｘ２の上端部に、その撮像面が下方を向くように固定してある。

電源Ｘ３は、ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂに電力供給するための直流タイプのもので、ＸＹステージＸ１から離間した所定場所に配置してある。この電源Ｘ３から延出するロボットケーブルＸ４は、蛇腹上のケーブルベアＸ４１を挿通して、ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂに導かれる。このケーブルベアＸ４１は、図１では、ＸステージＸ１１に一端を取り付けられ、他端をＹステージＸ１２に取り付けられたもので、ＸステージＸ１１に対するＹステージＸ１２の動きにより、ケーブルＸ４が捩れたり縺れたりするのを防止する役割を果たす。もちろん、固定体ＸＫとＸステージＸ１１と間にさらにもう一つケーブルベアを設けても構わない。

ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂは、本実施形態では例えば２種類を設けている。そのうちの一方Ｘ５Ａは、１つのパワーＬＥＤＸ５２をケーシングＸ５３内に内蔵してなるものであり、他方は、色の異なる複数（Ｒ、Ｇ、Ｂの３つ）のパワーＬＥＤＸ５２をケーシングＸ５３内に内蔵してなるものである。

より具体的に説明すると、一方のＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａは、図２に示すように、基板Ｘ５１上に配設したＬＥＤＸ５２及びこのＬＥＤＸ５２から発される光を所定の集光部Ｘ５４ａに集光するレンズ機構Ｘ５４を内蔵してなるケーシングＸ５３と、光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端部に取り付けられた光入力コネクタＸ７１を接続されるとともに、前記集光部Ｘ５４ａにその光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端面を位置させる光出力コネクタＸ５５とを具備するものである。

ケーシングＸ５３は、外壁を有する金属性内部中空のもので、前記外壁にはフィンＸＦｉｎが一体に設けられてＬＥＤＸ５２の発熱に対する放熱作用を営むように構成している。

ＬＥＤＸ５２は表面発光タイプのベアチップであり、このＬＥＤＸ５２を支持する基板Ｘ５１には電気ケーブルＸ４が接続されてケーシングＸ５３の側板Ｘ５３１から延出させてある。なお、この側板Ｘ５３１は基板Ｘ５１及びＬＥＤＸ５２ごと取り外して交換可能に構成してある。

レンズ機構Ｘ５４は対をなすレンズＸ５４１、Ｘ５４２を直列に配置してなるもので、ＬＥＤＸ５２と光出力コネクタＸ５５との間に介在させてある。そして、ＬＥＤＸ５２側に配置した光源用第１レンズＸ５４１によりＬＥＤＸ５２から出た光を略平行にし、光源用第２レンズＸ５４２でその光を集光する。本実施形態において第１のレンズＸ５４１は、光の進む方向に向かって外拡がり形状となるほぼコーン型円錐状のものであり、光導入端側にＬＥＤＸ５２の照射部が円錐面よりも内方に入り込む凹部Ｘ５４１ａを形成してなる。そしてＬＥＤＸ５２から射出される光のうち所定角度内のものについては、その内部に設けた屈折平行化部Ｘ５４１ｂによってこれを屈折させレンズ光軸と略平行にするとともに、前記所定角度よりも外側に拡がる光については、内側面に設けた反射平行化部Ｘ５４１ｃでレンズ光軸と略平行にし、ＬＥＤＸ５２から射出される光をほとんど漏れなく前記レンズ光軸方向に進む略平行な光とするようにしている。光源用第２レンズＸ５４２は、前記光源用第１レンズＸ５４１とレンズ光軸を一致させて対向配置した凸レンズであり、光源用第１レンズＸ５４１を通過した略平行な光を前記集光部Ｘ５４ａに集光するように構成している。

光出力コネクタＸ５５は、ケーシングＸ５３の反ＬＥＤ側に取り付けたもので、光ファイバ束Ｘ７Ａの端部に取り付けた光入力コネクタＸ７１を嵌合させて保持するコネクタ孔Ｘ５５１を有するものである。この光出力コネクタＸ５５に接続された光入力コネクタＸ７１は、前記集光部Ｘ５４ａに光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端を位置させる。なおこの光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端面は、当該光ファイバ束Ｘ７Ａを構成する各光ファイバＸ７ａの端部を熱溶融により一体化し鏡面状をなすようにしたもので、前記光源用第２レンズ５４２により集光された光の径は、前記光導入端面と略一致して各光ファイバＸ７ａに略均等に光が導入されるように構成してある。

他方のＬＥＤ光源装置Ｘ５Ｂは、図３、図４に示すように、前記ＬＥＤＸ５２を３つ並列に配設してなるものであり、それに応じて基板Ｘ５１、レンズ機構Ｘ５４も３つ有している。各ＬＥＤＸ５２の色は同一でもよいが、本実施形態ではＲ、Ｇ、Ｂ等の異なる色に設定している。光出力コネクタＸ５５は、前記一方の光源装置Ｘ５Ａのものと共通する形状をなし、１つのみが設けられている。各レンズ機構Ｘ５４の集光部Ｘ５４ａには、内部光ファイバ束Ｘ５６の一端部が密に束ねられてそれぞれ取り付けられており、それら内部光ファイバ束Ｘ５６の他端部は一体にかつランダムに密に束ねて、この光出力コネクタＸ５５に取り付けてある。しかして、特にこの光源装置Ｘ５Ｂの光出力コネクタＸ５５においては、内部に光接続機構ＸＣＮを設け、この光接続機構ＸＣＮにおいて、内部光ファイバ束Ｘ５６から射出された光を均一に混合し、外部光ファイバ束Ｘ７Ｂを構成する各光ファイバに効率的に無駄なく色むらのない均一な光を導入できるように構成している。

具体的にこの光接続機構ＸＣＮは、円柱状のガラス部材ＸＧＬの端面を除く外周に鏡面コーティングを施し、コネクタ孔Ｘ５４ａに嵌め込んでなるものである。ガラス部材は、各光ファイバ束Ｘ５６、Ｘ７Ｂと略同径をなし、その軸心を当該光ファイバ束Ｘ５６、Ｘ７Ｂと一致させるとともに、その各端面を各光ファイバ束Ｘ５６、Ｘ７Ｂの端面と密接するように配置してある。そしてこのことにより、ガラス部材ＸＧＬが光を導通するとともに混合する光導通路としての役割を担い、その外周の鏡面コーティング部ＸＣＴが前記ガラス部材ＸＧＬを進む光を内方へ反射して逃がさない反射屈折部としての役割を担うようにしてある。このように３つに限られず複数のＬＥＤを有して、なおかつ各ＬＥＤに色の違いがあるような光源装置Ｘ５Ｂにおいて光を均一に混合する際に特に有効なものとなる。もちろん、光接続機構ＸＣＮはその他に、例えばコネクタ孔の内周面を鏡面処理し、光ファイバ束Ｘ５６の他端と光入力コネクタの入力端との間に前記鏡面によって完全に囲まれるような空間が存在するようにしてもよいし、コアとクラッドの２層からなるクラッドロッド型ガラス部材を用いても同様の作用効果を奏し得る。なお、このＬＥＤ光源装置Ｘ５Ｂにおいても、各基板Ｘ５１及びＬＥＤＸ５２ごと単独で引き抜いて取り外し、交換可能に構成してある。また、前記図３においては、一体化された一のケーシングＸ５３内に前記ＬＥＤＸ５２を並列に配設した光源装置Ｘ５Ｂを示しているが、前記図２に示すように、一のケーシング内に一のＬＥＤと、それに応じて基板Ｘ５１と、レンズ機構Ｘ５４とを配設した光源装置を複数並列させたものであってもよい。すなわち、各ＬＥＤがそれぞれ別々のケーシング内に配設された光源装置を採用してもよい。このようなものであれば、光源装置がユニット化され、用途に応じて簡単に交換することができ、実用的である。

これら各ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂからは、外装チューブで覆われたフレキシブルなライトガイドたる光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂが延出し、外部を通って光導通管Ｘ２に装着した光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂに接続してある。この光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂは３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度の極めて短いもので、その基端には、前記光出力コネクタＸ５５に嵌合する光入力コネクタＸ７１が取り付けてある一方、先端には前記光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂがそれぞれ取り付けてある。なお、図９は光ファイバＸ７ａを密に束ねてなる光ファイバ束Ｘ７Ａ（７Ｂ）の一例を示している。同図中（ａ）よりも（ｂ）の方が線径が小さい。

光照射装置Ｘ６Ａは、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａから光ファイバ束Ｘ７Ａを介して光を供給され、その光を前記照射対象部位に周囲から当てて照明するためのもので、その外径が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の超小型のものである。この光照射装置Ｘ６Ａは、前記光導通管Ｘ２の照射対象部位側端部、すなわち下端部に装着してあって、図６〜図８に示すように、前記照射対象部位ＸＷを観察するための観察孔Ｘ６Ｈを有してなる円筒状の筐体Ｘ６Ａ１と、光ファイバ束Ｘ７Ａの一端を保持するファイバ束保持部Ｘ６Ａ２と、前記筐体Ｘ６Ａ１を外側方からカバーするカバー体Ｘ６Ａ３とを備えてなる。

詳述すると、筐体Ｘ６Ａ１は、円筒状をなしその内周を前記観察孔Ｘ６Ｈとしている筐体本体Ｘ６Ａ１１と、この筐体本体Ｘ６Ａ１１に外嵌して前記観察孔Ｘ６Ｈの開口周縁部、すなわち照射対象部位側の端部から外側方に鍔状に突出するリング状のヘッド部Ｘ６Ａ１２とを備えたものである。

このヘッド部Ｘ６Ａ１２の鍔状部分には、中心軸線ＸＬが前記照射対象部位ＸＷの中心点を通るように、前記観察孔Ｘ６Ｈの軸線とは所定の角度をなして設定された複数の貫通孔ＸＨＬが円周方向に沿って等間隔で複数設けてある。

前記貫通孔ＸＨＬは、図８に拡大して示すように、その内径がレンズたるボールレンズＸ９の外径と同一又は略同一のものであり、照射部位Ｗ側の一端部のみが若干小径に構成してあって、ボールレンズＸ９を他端側から隙間なく嵌め入れて前記一端側に抜けないように保持する前記レンズ保持孔としての役割を担う。なお、各貫通孔ＸＨＬの照射対象部位側開口が光の照射口Ｘ６Ａａである。しかしてこの貫通孔ＸＨＬの他端部には、その内径と同径又は略同径をなす円柱部材ＸＢが、ボールレンズＸ９の上方への抜け止めも兼ねて圧入等により嵌め入れてある。この円柱部材ＸＢは例えばポリアセタール等の樹脂成形品であり、その中心軸に沿ってファイバ保持孔ＸＢ１を貫通させ、そのファイバ保持孔ＸＢ１に光ファイバＸ７ａを挿通させて保持させている。

かかるファイバ保持孔ＸＢ１は、その照射部位ＸＷ側の一端から例えば円錐状に座繰り形成してなる大径部ＸＢ１１と、内径を光ファイバＸ７ａの外径と同一又は略同一に設定してなる小径部ＸＢ１２とからなるもので、他端部から一端部に向かって挿通させた光ファイバＸ７ａの光照射端部をホットプレート等を用いて溶融させ、その溶融部Ｘ７ａ１を前記大径部ＸＢ１１に隙間なく嵌合させてある。本実施形態においては溶融部Ｘ７ａ１の先端面を円柱部材ＸＢにおける照射部位ＸＷ側の一端面と面一になるようにするとともに、溶融部Ｘ７ａ１の先端面が前記ボールレンズＸ９と接するように構成している。

すなわちこのような構成により、各光ファイバＸ７ａの光射出端それぞれにボールレンズＸ９を一つ一つ密接させるとともに、各光ファイバＸ７ａの光射出端部における軸線ＸＬ及びボールレンズＸ９の光軸が一致して前記照射対象部位ＸＷを向くように設定することにより、照射対象部位ＸＷを周囲から照明するようにしている。

ファイバ束保持部Ｘ６Ａ２は、筐体Ｘ６Ａ１の外側方に突出させて取り付けられたもので、前述したように、光ファイバ束Ｘ７Ａの一端部を保持する。しかして各光ファイバＸ７ａは、このファイバ束保持部Ｘ６Ａ２までは束としての形態を保ち、ここからは１本１本にばらけて、前記各ファイバ保持部ＸＢ１にそれぞれの光射出端部を保持される。なお、光ファイバ束Ｘ７Ａの他端部にはコネクタＸ７１が取り付けてあって、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａから発せられた照射光を導入できるように構成してある。

カバー体Ｘ６Ａ３は、円筒状をなすもので、前記筐体Ｘ６Ａ１の下端部外周面との間に空間ＸＳを形成するようにして当該筐体Ｘ６Ａ１に取り付けられている。そしてその空間ＸＳ内に前記各光ファイバＸ７ａを収容し保護する。

一方、他方の光照射装置Ｘ６Ｂは、図５に示すように、他方のＬＥＤ光源装置Ｘ５Ｂから延びる光ファイバ束Ｘ７Ｂの先端を密に束ねて保持する細長い円筒状をなすもので、その密に集合させた先端面から、この光照射装置Ｘ６Ｂの先端に形成した円形状の照射口Ｘ６Ｂａを介して、光が射出されるようにしてある。この光照射装置Ｘ６Ｂは、図１に示すように、その照射口Ｘ６Ｂａを前記光導通管Ｘ２１の軸方向に直交する方向に向けた姿勢で、当該光導通管Ｘ２１の上端部に取着してある。そして、照射口Ｘ６Ｂａから出た光は、光導通管Ｘ２１内部に設けたハーフミラー等の光学部材を介して反射、屈折し、光導通管Ｘ２１の軸方向に沿って下方に進み、筐体Ｘ６Ａ１の下端開口から射出されて照射対象部位ＸＷを上方から照明するように構成されている。

このように構成した本システムは以下のように動作する。

まず搬送装置により、プリント基板等のワークが搬送されてくると、例えばワークのアラインメントマークを撮像装置Ｘ８から取り込んで、図示しない画像認識部で認識させ、そのアラインメントマークの位置情報を算出する。そして、その位置情報からワークの照射対象部位Ｗの直上に光導通管Ｘ２１を位置させるべく、ＸＹステージＸ１を自動制御する。この結果、前記光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂから照射された光により、照射対象部位Ｗが周囲及び直上から照明され、撮像装置Ｘ８により照射対象部位Ｗの画像が得られる。なお、このようにしてＸＹステージＸ１の位置制御を行うことにより、逆にワークの位置情報が得られる。この位置情報をその後の工程に利用してよく、本装置は、ワークの位置測定装置として利用することもできる。またその他にバーコード読み取り等にも利用できる。

したがって本実施形態に係るＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａによれば、熱伝導性を有する金属製の外壁を備えたケーシングＸ５３と、ケーシングＸ５３の外壁に重合させた基板Ｘ５１上に配設される単一のパワーＬＥＤＸ５２と、パワーＬＥＤＸ５２から照射される照射光を所定の集光部Ｘ５４ａに集光するレンズ機構Ｘ５４とを具備しているため、基板Ｘ５１の熱をケーシングＸ５３の外部に放出させることができ、パワーＬＥＤＸ５２の発熱に対する放熱作用を効率よく行うことができる。また、一対の光源用レンズＸ５４１、Ｘ５４２を設け、特にＬＥＤＸ５２側のレンズＸ５４１において、ＬＥＤＸ５２の照射面を収容する凹部Ｘ５４１ａを設けたうえで、前記屈折平行化部Ｘ５４１ｂ及び反射平行化部Ｘ５４１ｃによってＬＥＤＸ５２から射出される光のほとんどを一旦略平行な光としているため、最終的な集光の際に、その集光面積を可及的に小さくすることができる。一方、光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂにおいてその光導入端に入射した光は、その入射角度と等しい角度で光射出端から射出されるところ、かかる光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂであれば光源用第２レンズＸ５４２を適宣設定するだけで、各光ファイバＸ７ａへの光の入射角を一挙に調整できる。したがって特に本実施形態のように各光ファイバ７ａにボールレンズ９をそれぞれ対応させている光照射装置Ｘ６Ａにおいて、１つ１つのボールレンズ９の調整を行うことなく、集光に好ましい出射角や集光面積となるように調整することが容易にできる。

また、本実施形態における光照射装置Ｘ６Ａによれば、光ファイバＸ７ａの１本１本から射出される光が、各光ファイバＸ７ａに対応してそれぞれ１つずつ設けられたボールレンズＸ９により指向性が強くなるように屈折されることとなるため、照射対象部位ＸＷにおける集光面積をより小さくすることが容易に可能となる。また、光ファイバＸ７ａの光射出端にボールレンズＸ９を密接させて配置しているため、各光ファイバＸ７ａから射出された光はほとんど漏れなく屈折されて、極めて高効率で照射対象部位ＸＷに照射することができる。

そしてこのような光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂ及び光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂを組み合わせて用いることにより、それらの特徴が重畳されて、半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、極めて小さな部位であって精密な検査を必要とする需要に無理なく対応するシステムを構築することができる。

一方、システム全体としてみた場合、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂの軽量化やコンパクト化が容易に可能なことから、ＸＹステージＸ１にＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂを取り付けているとはいえ、ＸＹステージＸ１ひいては光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂの駆動にほとんど影響を与えないようにすることができる。

また、光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂが各ワークの位置に対応すべく頻繁に移動しても、電気ケーブルＸ４のみが動き、ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂと光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂとの相対位置関係は原則的に変わらないため、光ファイバ束Ｘ７Ａ、７Ｂが変形することがない。そして電気ケーブルＸ４は光ファイバ７ａよりも可撓性や耐久性、価格等において遙かに優れるため、従来のように光ファイバを連れ動かすことによる負荷に比べ、非常に小さな負荷でＸＹステージＸ１や光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂを駆動することができ、しかも耐久性や信頼性にも優れたものとなる。もちろん、光ファイバ束Ｘ７Ａ、７Ｂの動きによる破壊を防止でき、装置の信頼性や寿命等への悪影響をも排除し得る。

また、図１０、図１１に示す光照射装置Ｘ６は、照射口Ｘ６ａが凹球面上に形成されるようにしたものである。なお、以下の説明において、その文中又は図中において前記実施形態と対応する部材には同様の符号を付することとする。照射口Ｘ６ａは凹球面上に密に配設され、各照射口Ｘ６ａにはボールレンズＸ９を介して光ファイバＸ７ａの先端が臨ませてある。この光照射装置Ｘ６は、光入力コネクタＸ７１を複数（３つ）有し、それに対応して光ファイバ束Ｘ７も複数（３つ）有している。そして前記実施形態とは異なり、それぞれのファイバ束Ｘ７を構成する光ファイバＸ７ａが、下段、中段、上段に対応して接続され、カラーハイライト照明のような用い方ができる。中央には前記実施形態同様、上下に貫通する貫通孔が設けてあって、この貫通孔を介してワークＸＷを検査する。なお、光照射装置Ｘ６内で各光ファイバ束Ｘ７をランダムに集合させてもよい。

しかして、図１２に、密に束ねた状態での光ファイバ束Ｘ７の先端とボールレンズＸ９との距離を可変にし得る本発明に係る光照射装置Ｘ６を示している。これら光照射装置Ｘ６は焦点距離を変えうるもので、スポット照明に好適に用いられる。具体的には、円筒状をなす二つのヘッド要素Ｘ６ｃ、Ｘ６ｄを互いに嵌合させてなり、その嵌合深さをねじ送り構造等を利用して変えることにより、光ファイバ束Ｘ７の先端とボールレンズＸ９との距離を可変にする構造のものである。なお前記実施形態のように光ファイバの１つ１つにボールレンズが設けられているのではなく、ボールレンズＸ９は唯一が設けられている。またかかる光照射装置Ｘ６は１つの光入力コネクタＸ７１から分離して複数設けてなる。

図１３〜図１５に示す光照射装置Ｘ６は、ライン検査用のものであり、各光ファイバＸ７ａは、その先端を１列あるいは複数列に並べた状態で保持されている。図中では、集光のためにリニアフレネルレンズを２段にしてなるレンズアレイを用いているが、リニアフレネルレンズの代わりにシリンドリカルタイプのものでも構わない。

図１６は、前記実施形態と同様、リングタイプの光照射装置Ｘ６を示している。このものは、光照射装置Ｘ６の厚みが薄く、例えば顕微鏡等、ワークＸＷと照射口Ｘ６ａとの距離が短いものに用いて好適なものである。

図１７は、レンズＸ９の光軸と光ファイバＸ７ａの光射出端部における軸線とがずれるように設定することにより、レンズＸ９を介して照射光の光軸を曲げ、当該光軸が照射対象部位ＸＷを向くようにした光照射装置Ｘ６の部分断面図である。このようにすれば光ファイバＸ７ａの光射出端部における軸線を、必ずしも前記照射対象部位ＸＷを向くように設定しなくともよい。具体的には、例えば柱状部材ＸＢの中心軸から偏位した部位にファイバ保持孔ＸＨＬを形成すればよい。

また、図１８に示すように、各レンズＸ９からの光をさらに集光させるために、中央に開口部Ｘ７５Ａが形成された単一の集光用第２レンズ（図中はフレネルレンズであるが凸レンズ等、どのようなレンズであってもよい）Ｘ７５を配置して実施することもできる。この場合、前記ボールレンズＸ９はこの第２レンズＸ７５での集光を考慮すれば、光ファイバーＸ７ａからの光をそれぞれ略平行な光に変換するものが好ましい。

さらに、用途によっては、前述した光照射装置の筐体に光源装置を一体的に設けてユニット化しても構わない。その場合光照射装置と光源装置とは光ファイバで接続し、この光ファイバを筐体内に収容しておくことが望ましい。

もちろん、光照射装置以外にも変形は考えられる。なお、光源装置の種々の変形例に関しては主に第２実施形態、第３実施形態で述べることとする。

例えば、前記ＬＥＤ光源装置を前記照射口の近傍に配設することにより光ファイバを短くし軽量化できることから、ＸＹステージに光照射装置を移動可能に支持させても、光照射装置の駆動を無理なく行うことが可能である。このとき、光照射装置は、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、ＸＹステージに対し微動又はゆっくり移動するように構成しておくと良い。

また、光ファイバ束に限らず、１本の光ファイバでも構成可能である。ＬＥＤ光源装置に電池を内蔵または付帯させて電源としても良い。このようにすればケーブルレス化が図れる。また、撮像装置やＸＹステージの駆動機構等、本光照射装置を構成する他の機構から電力をＬＥＤ光源装置に供給するようにしても良い。

さらに、可動支持体はＸＹステージに限らず、３次元に位置設定可能なものなど、種々のものを用いることができる。

複数色（３色）のＬＥＤを用いてフルカラー照明を行う場合、光照射装置６Ａ、６Ｂ側で、各色に発光する光ファイバが偏り無く配設されていることが好ましい。
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、主として光源装置側の種々の態様について説明する。なお以下の説明における符号は前記第１実施形態と全く関係がないものとする。

図１９及び図２０に光源装置が示されている。この光源装置は、ほぼ矩形状（円形でもよい）の基板Ｋ上に照射面が前方に向いた状態で取り付けた発光体としてのチップ型の発光ダイオードを構成するベアチップ２の多数、前記各発光ダイオードから照射される照射光を略平行な光にするために発光ダイオードの照射面側に配置された光源用第１レンズとしてのレンズアレイ３、前記レンズアレイ３からの光を集光させて光案内部材としての複数の光ファイバーを束ねた光ファイバー束（ライトガイトとも言う）４の光導入端４Ａに導入するための光源用第２レンズとしてのフレネルレンズ５、前記基板Ｋの裏面を冷却するための冷却手段６を備え、それらがケーシング７内に設けられている。

前記基板Ｋは、ガラエポ基板等で構成され、下側に位置するベース基板１と、これの上方に一体化されたすり鉢状の孔１７ａが形成された上側基板１７の２層から構成されているが、上側基板１７の無いベース基板１のみで基板Ｋを構成してもよい。前記上側基板１７のうちのすり鉢状の孔１７ａを備えた部分をリフレクターと称する。前記リフレクター１７ａを設けることによって、前記ベアチップ２からの光のうちの左右に拡がる光をリフレクター１７ａにて反射させて前方側へ案内することができる利点があるが、無くてもよい。

前記光源装置は、主として工場や検査室等において製品の検査等の目的で用いられるものに適しているが、他の目的で用いてもよい。又、前記光ファイバー束４を構成する光ファイバーの本数は、複数であれば何本でもよい。又、前記レンズアレイ３は、前記各発光ダイオードのベアチップ２に対応させて配置した同数のレンズ部３Ａからなっているが、発光ダイオードのベアチップ２からの光を略平行な光に変換できるものであれば、どのような構成のものであってもよい。図１９に示す４Ｂは、光射出端であり、この光射出端４Ｂから照射される光を検査対象物に当てて検査を行うことになり、例えば検査対象物を反射した反射光又は検査対象物を透過した透過光を撮像するためのカメラ（図示せず）を設け、前記カメラのシャッターが開いた時点又は開く前に前記発光ダイオードを点灯させ、かつ、該シャッターが閉じてから所定時間経過後に該発光ダイオードを消灯するために該発光ダイオードを点灯制御する点灯制御手段（図示せず）を設けて実施することもできる。図１９に示す２４は、調光つまみであり、２５は、電源にＯＮ−ＯＦＦするための電源用スイッチである。

前記発光ダイオードのベアチップ２は、図２０及び図２３に示すように、基板Ｋの上側基板１７の外周縁を除いた箇所、つまり多数のすり鉢状の孔１７ａに対応するベース基板１に所定の順序、つまり上から赤色発光ダイオードのベアチップ２Ａ、緑色発光ダイオードのベアチップ２Ｂ、青色発光ダイオードのベアチップ２Ｃの順序にて横方向にそれぞれ１８個を同一ピッチにて直接実装してから、透明性を有する材料（エポキシやシリコーン等のプラスチック、エラストマー、あるいはガラス等）１９でベアチップ２を密封保護するのである。ここでは、基板Ｋを構成する上側基板１７の多数のすり鉢状の孔１７ａに対応するベース基板１にベアチップを実装して発光ダイオードを構成したが、１つの孔を備えたリフレクター付きの発光ダイオードの多数を連結したものであってもよいし、リフレクターのないものであってもよい。又、前記上側基板１７の表面をメッキ仕上げしたり、表面に反射層をコーティングする等の処理を行うことによって、反射効率を上げるようにしてもよい。又、チップ型の発光ダイオードを、例えば樹脂やガラエポ等の絶縁物からなるベースの表裏にスルーホール（無いものでもよい）を介して一対の電極（カソードとアノード）を備えさせた表面実装型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）のものから構成してもよいし、他の構成のチップ型の発光ダイオードであってもよい。チップ型の発光ダイオードを用いることによって、実装密度を大きくすることができる利点があるが、場合によっては砲弾型の発光ダイオードを用いてもよい。図２１に示す２６は、ベアチップと電極（図示せず）とを接続するためのワイヤである。

前記基板Ｋを構成する上側基板１７の外周縁には、前記発光ダイオードのベアチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに接続される電流制限用の抵抗１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが取り付けられている。尚、ここでは、ベース基板１と上側基板１７とを一体にして基板Ｋを構成しているため、基板Ｋの上側基板１７の外周縁に抵抗１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを取り付けたが、前記上側基板１７の無い場合やベース基板１よりも小さな寸法に構成された別体形成のリフレクターを設定した場合、つまりベアチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを取り付けることができる程度の大きさに別体形成されたリフレクターを設ける場合には、前記ベース基板１の外周縁に直接取り付けることになる。又、前記抵抗１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの配置は、図に示す配置以外であってもよい。又、図に示すようにベアチップの所定個数（図では４個であるが、何個でもよい）に対して１個の抵抗を設けることによって、小型化及び組み付け面において有利になるが、１個のベアチップに対して１個の抵抗を接続する場合であってもよい。

図１９及び図２０に示すように、前記光ファイバー束４の導入端４Ａ側部分を挿入可能な円筒状部材２０をケーシング７の前面に取り付け、前記円筒状部材２０に光ファイバー束４の導入端４Ａ部分を挿入した状態で固定するためのねじ２３を該円筒状部材２０に備えさせている。

又、前記円筒状部材２０は、図２４（ａ）に示すものの他、図２４（ｂ），（ｃ）に示すように内径の異なるものから構成し、それら３種類の円筒状部材２０，２１，２２を付け替えることによって、異なる外径寸法を有する前記光ファイバー束４を装着することができるようにしている。図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）では、３種類の円筒状部材２０，２１，２２を備えさせることにより、３つの異なる外径寸法を有する光ファイバー束４をケーシング７に装着可能とする装着手段を構成したが、内径が変更可能に構成された１種類の円筒状部材から装着手段を構成してもよいし、他の構成であってもよい。又、外径寸法が異なる光ファイバー束４の２つ又は４つ以上を装着可能として実施することもできる。

図２５に示すように、前記光ファイバー束４の導入端４Ａ側部分を挿入可能で、かつ、前記ケーシング７に対してビスにより着脱自在なアダプタを設けて実施することによって、内径の大きさが異なる複数種類のアダプタを用意しておくだけで、外径寸法が異なる光ファイバー束４に対応して付け替えることができる。具体的には、前記光ファイバー束４の導入端４Ａ側部分を挿入する円筒部２７と、この円筒部２７の中間部に前記ケーシング７の螺子孔（図示せず）にねじ込んだり緩めることにより円筒部２７をケーシング７に固定及び固定解除するための４つのねじ（ビス）挿通孔を備えた矩形状のフランジ部２８とからアダプタを構成している。又、図２５に示すように、光ファイバー束４の導入端４Ａには、長手方向ほぼ中央箇所に周溝２９Ａが形成され、かつ、前記円筒部２７に内挿される円筒状の内挿部２９と、ライトガイド保持部３０とが端部側から順に外嵌固定されており、前記アダプタを構成する円筒部２７内に内方側にコイルスプリングにて突出付勢された状態で配置した１つのボール（図示せず）に前記周溝２９Ａがそれぞれ係合することにより円筒部２７に対して内挿部２９を位置決めすることができるようにしている。図に示す２７Ａは、前記ねじ２３が螺合する螺子孔であり、このねじ２３を螺合させることによって、前記内挿部２９を円筒部２７に確実に固定することができるようにしている。

前記冷却手段６は、図１９及び図２０に示すように、前記基板Ｋの表裏両面のうちの発光ダイオードのベアチップ２が取り付けられた側とは反対側の裏面に放熱性絶縁ゴムシート（放熱グリース等でもよい）８を介して配置された冷却プレート（無くてもよい）９と、性質の異なる２つの半導体素子に電流を流すことにより熱が移動して温度差が生じるというペルチェ効果を利用して基板Ｋを冷やすためのペルチェ素子１０と、前記ペルチェ素子１０に発生した熱を伝達して放出するための放熱フィン１１と、前記放熱フィン１１に冷却風を当てて熱放出を促進させるための放熱ファン１２とから構成している。従って、放熱性絶縁ゴムシート８、冷却プレート９を介して伝達される熱をペルチェ素子１０にて冷やし、ペルチェ素子１０の冷却プレート９とは反対側に発生する熱を、放熱フィン１１に伝達して放出させると共に放熱ファン１２にて放熱フィン１１の熱の放出を促進させるようにしている。

前記冷却手段６を、前記のようにペルチェ素子１０、放熱フィン１１、放熱ファン１２から構成することによって、効率よく冷却することができる利点があるが、発光ダイオード２の個数等によってはペルチェ素子１０のみ設けて実施してもよいし、放熱フィン１１と放熱ファン１２のみ設けて実施することもできる。

図２２に示すように、前記基板Ｋの温度を検出する温度センサからなる温度検出手段１３と、前記基板Ｋの温度を所望の目標温度として設定するための温度設定手段１４と、前記温度設定手段１４により設定された目標温度に基板Ｋの検出温度が一致する又はほぼ一致するようにペルチェ素子１０の電流を制御するペルチェ素子電流制御部１５を駆動制御するための制御装置としての温度制御手段１６とを設けて、基板Ｋの温度を常に設定された目標温度になるようにしている。

前記フレネルレンズ５は、前記基板Ｋ（図１９参照）と同一形状で、かつ、ほぼ同一の大きさを有する外形がほぼ正方形に切断処理されたものであるが、円形のままのフレネルレンズを用いてもよい。又、前記フレネルレンズ５を用いることによって、小型軽量化は勿論のこと、通常の凸レンズ（複合レンズも含む）を用いた場合に比べて、発光ダイオード２をフレネルレンズ５に近づけることができ、その分光ファイバー束４の光導入端４Ａへの光の取り込み効率を高めることができるが、通常の凸レンズを用いてもよい。尚、図２１では、フレネルレンズ５とレンズアレイ３との間にある程度の隙間を空けた状態を示しているが、隙間がほとんどない接近させた状態であってもよいし、場合によっては接触する状態であってもよい。前記隙間が大きいほど発光ダイオード２からの熱が伝達され難く、変形等の問題に対して有効である。

図２３に示すように、前記基板Ｋに対して、上から赤色発光ダイオードのベアチップ２Ａ、緑色発光ダイオードのベアチップ２Ｂ、青色発光ダイオードのベアチップ２Ｃの順に横方向にそれぞれ１８個を同一ピッチにて基板Ｋに取り付けることによって、バランスのよい白色光を得ることができる利点があるが、他の配列であってもよい。又、前記３種類以外の複数種類の発光ダイオードのベアチップから構成する他、同一色の単色の発光ダイオードのベアチップから構成してもよい。

前記発光ダイオードのベアチップのＯＮ時間（パルス幅）を制御することにより出力（電圧、電流、電力等）を安定化するためのＰＷＭ制御回路を設けて実施することによって、全部の発光ダイオード２からの光量を一定にすることができる等の光量制御を行うことができる。

前述のように、発光ダイオード２の照射側に前記基板Ｋを兼用構成する上側基板１７にすり鉢状の孔１７ａを設けることによって、取り込むことのできなかった光をも取り込んで光量を増大させることができる利点がある。

前記光源装置を、図２６〜図２７に示すように持ち運びに便利な小型（ハンディ型）の光源装置であってもよい。図２６（ａ），（ｂ）について説明すれば、先端（前端）に光ファイバー束３１を挿入してねじ３２により固定保持可能な円筒状の保持部３３の後端を内嵌支持するための円筒状の先端部３４と、この先端部３４の後端から後方に向けて後端側ほど外拡がり形状となる前側円錐部３５と、この前側円錐部３５の後端から後方にかけて延出された後側円筒部３６からなるケーシング本体３７と、このケーシング本体３７の後端開口を閉塞するための蓋体３８とからケーシング３９を構成している。そして、前記ケーシング３９を構成する蓋体３８を金属製の放熱フィンから構成し、その放熱フィン３８の内面に熱伝導性の材４０を固定し、その材４０の表面に多数の砲弾型の３原色の発光ダイオード、つまり４個の赤色発光ダイオード４１、４個の緑色発光ダイオード４２、４個の青色発光ダイオード４３が取り付けられた基板４４を接触した状態で固定している。前記材４０としては、熱伝導性を向上させる為の適当な充填材（例えば熱伝導性のよいセラミック粒子等）を充填したシリコーンエラストマーシート等の固形物の他、ゲル状に構成された半固形のものやグリス等の液状のものを用いることができる。

又、前記発光ダイオード４１，４２，４３の前方にそれら各発光ダイオードに対応させて配置した同数のレンズ部４５Ａからなるレンズアレイ（発光ダイオードからの光を略平行な光にするための光源用第１レンズ）４５を配置すると共に、前記レンズアレイ４５の前方に、レンズアレイ４５からの光を集光させて前記光ファイバー束３１の光導入端３１Ａに導入するための光源用第２レンズとしてのフレネルレンズ４６を配置している。そして、前記発光ダイオード４１，４２，４３へ電力を供給する電源コード４７の一端を基板４４の電極（図示せず）に接続し、かつ、他端を前記放熱フィン３８に形成の孔３８Ａを通して外部に出し、外部の電源に接続可能に構成している。

このように構成された光源装置は、電源を備えていないことから、光源装置全体を小型で軽量なものに構成することができ、しかも前述した長い光ファイバー束（ライトガイド）４が不要になり、長い光ファイバー束４を引き回してワークに対して光を照射する場合において、光ファイバー束４の折れ等の損傷を阻止することができる利点がある。図２６（ａ）では、前記光ファイバー束３１の先端を前記保持部３３の先端と同一に設定しているが、保持部３３の先端よりも少し長く設定したり、少し短く設定して実施することもできる。又、ねじ３２により光ファイバー束３１を固定及び固定解除自在に構成していることから、長さの異なる光ファイバー束３１に付け替えて使用することもできる。又、前記保持部３３の長さは、図に示されるものに限定されるものではない。又、前記４個の赤色発光ダイオード４１、４個の緑色発光ダイオード４２、４個の青色発光ダイオード４３の合計１２個の発光ダイオード４１，４２，４３を２つの同心円Ｓ１，Ｓ２上に配置すると共に、各同心円Ｓ１又はＳ２上の円上において円周方向で隣り合う発光ダイオードが異なる色の発光ダイオードとなるように配置することによって、一箇所に同一色の発光ダイオードが配置されることがなく、分散させることができるようにしている。ここでは、直径の小さい側の一方の同心円Ｓ１に４個の発光ダイオードを配置し、直径の大きな側の他方の同心円Ｓ２に８個の発光ダイオードを配置しているが、これら個数に限定されるものではない。尚、図において、発光ダイオード４１，４２，４３の配置を一目で分かり易くするために発光ダイオードの表面にＲ，Ｇ，Ｂの頭文字を付している。

図２７（ａ），（ｂ）では、図２６（ａ），（ｂ）で示した小型の光源装置の発光ダイオード４１，４２，４３の数（１２個）を２４個に増大させたものを示しており、基本的構成は、図２７（ａ），（ｂ）のものと同一であるため、同一の符号を付すと共に説明を省略する。尚、図において発光ダイオード４１，４２，４３の配置を４つの同心円Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４上に各円上において円周方向で隣り合う発光ダイオードが異なる色の発光ダイオードになるように配置している。具体的には、直径の最も小さな同心円Ｓ１に４個の発光ダイオードを配置し、次に大きな直径を有する同心円Ｓ２に８個の発光ダイオードを配置し、次に大きな直径を有する同心円Ｓ３に４個の発光ダイオードを配置し、次に大きな直径を有する同心円Ｓ４に８個の発光ダイオードを配置しているが、同色の発光ダイオードが一箇所に集中することなく、分散して配置することができるものであれば、図の配置に限定されるものではない。

前記小型（ハンディ型）の光源装置を、図２８（ａ），（ｂ）に示すように構成してもよい。これは、前記光ファイバー束３１を保持する保持部４８、この保持部４８の後端から外面が後端側ほど外方側に広がる階段状に形成された円筒状部４９からなる前側ケース部５０と、この前側ケース部５０に対して外嵌固定される前方開放型の底部５１Ａを有し、かつ、放熱フィン（無くてもよい）を側面に有する筒状の後側ケース部５１とからケーシング５２を構成している。前記後側ケース部５１の底部５１Ａの内面に単一（１個）の発光ダイオード５３が取り付けられた基板５４をボルト５５により固定している。前記発光ダイオード５３の前方には、発光ダイオード５３からの光を略平行な光にするための光源用第１レンズとしての外形がほぼコーン型（ほぼラッパ型）で透明な集光部材５６が配置され、この集光部材５６の後端面には、前記発光ダイオード５３の照射部５３Ａが入り込む凹部５６Ａが形成されている。そして、前記集光部材５６の前端が前記後側ケース部５１の内部に固定された位置決め用の固定部材５７と前記照射部５３Ａの間に挟まれた状態で保持されている。又、前記集光部材５６の前方には、集光部材５６からの光を集光させて前記光ファイバー束３１の光導入端３１Ａに導入するための光源用第２レンズとしての凸レンズ（フレネルレンズでもよい）５８が配置されている。従って、発光ダイオード５３からの光のうち、発光ダイオード５３の光軸に対して大きな角度にて発する光を集光部材５６の外周面に備えた反射平行化部たる光反射層５６Ｂにて反射させて凸レンズ５８へ入射させるようにしている。図に示す５９は、電源コードであり、それの端部に電源に接続及び接続解除自在なソケット５９Ａを備えさせている。

図２６〜図２８に示した光源装置内に、図示していない排出ファンを設けることにより、内部の熱気を外部に排出して冷却効率を高めるようにしてもよい。又、図２６〜図２８では、光案内部材として光ファイバー束３１を用いたが、クリスタルガラス等でなる円柱状の単一のものから構成してもよい。この場合、光射出端（先端）側ほど先細り形状にして光を集光させることにより強い光を照射できるようにしてもよい。

図２８（ａ），（ｂ）で示した小型の光源装置を、図２９（ａ），（ｂ）に示すように構成して実施することもできる。図２８（ａ），（ｂ）で示した光源装置の保持部４８を差し込むことにより光の受け渡しが可能な状態に接続可能な光ファイバー束３１Ｂをそれの上端部分がバンド等により束ねられた状態でカバー部材６０内に収納すると共に、前記光ファイバー束３１Ｂの先端をカバー部材６０の下端に円形状（リング状）に隣り合う該光ファイバー束同士が隙間のない密接した状態で１列（２列以上でもよい）で配置している。従って、例えば前述した長い光ファイバー束（ライトガイド）４の先端に前記カバー部材６０を装着し、前述のように長い光ファイバー束４を引き回してワークに対して光を照射する場合において、光ファイバー束４の折れ等の損傷が発生してしまう等のトラブルがなく、長期間に渡って良好に使用することができる利点がある。図に示すカバー部材６０には、貫通孔６０Ａが形成されており、この貫通孔６０Ａに撮像手段であるカメラのレンズ等を挿入し、延出部３１Ａからワークに照射して反射した光をカメラ等により撮像し、それを画像処理するようにしてもよいし、貫通孔６０Ａから目視により反射光を確認することもできる。図２９（ａ）に示す６０Ｂは、前記カバー部材６０の上端に前記保持部４８を内嵌支持するためのボス部であり、そのボス部６０Ｂには、内嵌された（差し込まれた）保持部４８を固定するためのねじ６１を備えている。又、前記光ファイバー束３１Ａの先端を円形状に配置する他、矩形状又は楕円状あるいは多角形に配置して、光ファイバー束３１Ａの先端から照射される環状の光の形状をどのような形状に構成してもよい。尚、図に示す他説明しなかった構成は、前述した構成と同一であり、同一符号を付している。

前記光ファイバー束４又は３１を、多数の光ファイバーを捻って撚り線のように構成することによって、特に３種類の光（赤色、緑色、青色）を光ファイバー束４又は３１を通して照射した場合に、バランスのよい（均一な）白色にすることが可能になり、白色光を使用する場合に有利になる。

又、図２９で示した光源装置を、図３０に示すように前記カバー部材６０内に収納できる形態で実施することによって、光源装置の小型化を図ることができる。尚、図３０に示す光ファイバー束３１Ｂは、光源装置の光ファイバー束３１を延出したものである。又、図３０に示すカバー部材６０は、実際には上下分割型又は水平分割型あるいは光源装置をカバー部材６０の内部に挿入できるように一側の壁のみ取り外し自在に構成して実施することになる。又、前記ケーシング５２を省略し、光源装置を構成する構成部材のみ、つまり、レンズ５８、集光部材５６、発光ダイオード５３、光ファイバー束３１のみを前記カバー部材６０に収納して構成することによって、更に光源装置の小型化を図ることができる。
＜第３実施形態＞
第３実施形態における光源装置として、図３１及び図３２に準じたものが挙げられる。

図３１及び図３２では、図２８で示した基板５４に一体化された発光ダイオード５３の多数（図では９個であるが、２個以上であれば何個であってもよい）を設けている。同図においては、９つの基板６９に９つの発光ダイオード５３をそれぞれ取り付けた場合を示している。又、図３１及び図３２に示す６８は、前記９つの基板６９を冷却するために、基板６９の裏面に接触させて配置した放熱フィンであり、又、図３２に示す１２は、図１９でも示した前記放熱ファンであり、詳細については後述する。それら各発光ダイオード５３から照射される照射光を略平行な光にするためのほぼコーン型（ほぼラッパ型）で透明な前記光源用第１レンズである集光部材５６を各発光ダイオード５３の照射面側に配置し、この集光部材５６からの光を集光させて複数本（一本でもよい）の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束（光案内部材）６２の光導入端６２Ａに導入するための前記光源用第２レンズ５８である凸レンズ（フレネルレンズでもよい）５８を各光源用第１レンズ５６の前方に配置している。図３１に示す６７は、ケーシングであり、前記各種部品を収容する角筒状のケーシング本体６７Ｂと、このケーシング本体６７Ｂの前方の開口を閉じる９つの角板状の前側蓋部６７Ａとからなっている。言い換えれば、それぞれの外壁を一体に備えたケーシング６７に、発光ダイオード５３と、各発光ダイオードに対応するように前記光源用第１レンズ及び前記光源用第２レンズとを配設している。前記９つの光ファイバー束６２の光射出側端部（先端部）を束ねて集合部（発光ダイオードの明るさのバラツキによって光の偏りが発生しないように光ファイバー束をランダムに束ねることからランダム部とも言う）６２Ｓを構成している。図では、前記凸レンズ５８からの光を前記光ファイバー束６２に更に集光させるための集光部６３を備えさせているが、省略して実施することもできる。又、前記集合部６２Ｓの光射出端（先端）を、第２の光案内部材である光ファイバー束４（図１９に示しているものを使用する）を内嵌保持している円筒状部材２０のケーシング７側端部に備えた円筒部２０Ａに差し込むことにより、円筒状部材２０に内嵌保持された光ファイバー束４の光導入端４Ａに集合部６２Ｓからの光を受け渡し可能になっている。従って、図１９にも示しているように可撓性を有する光ファイバー束４の光射出端４Ｂを任意の位置に移動させることによって、検査対象物を所定位置に位置した状態であらゆる方向から光を照射することができるようになっている。又、ここでは、２つのレンズ、つまり光源用第１レンズ５６及び光源用第２レンズ５８を用いているが、それら２つのレンズを一体化したものを用いてもよい。又、前記光源用第１レンズ５６及び光源用第２レンズ５８のそれぞれを、一枚の透明体に９つのレンズ部を備えさせた単一のレンズアレイあるいは単一のフレネルレンズから構成して実施することもできる。又、図３１に示すものに図２１で示したリフレクター１７ａを用いて実施することもできる。一方、図３１において、円筒状部材２０の円筒部２０Ａに、円柱状のガラス部材（図示せず）を内嵌し、光ファイバ集合部６２Ｓの先端と光ファイバ束４の光導入端４Ａ（図１９参照）との間にこの円柱状のガラス部材を介在させる構成とすることにより、光ファイバ集合部６２Ｓの先端から出射した光を前記ガラス部材の全反射により、効率的に無駄なくかつ色むらのない均一な光とし、光ファイバ束４の光挿入端４Ａに導くことができる。

このような構成は、２色以上の異なった色の発光ダイオードからの光を均一に混ぜるのに有効である。

図３１では、９つの発光ダイオードからの光を光ファイバ集光部６２Ｓに集める構成が示されているが、３つあるいは６つといった任意の個数の発光ダイオードからの光を光ファイバ集合部６２Ｓに集める構成であってもよい。

前記円柱状のガラス部材に代えて内側が中空の円筒状ガラス部材又は金属部材の内面を鏡面処理したものや、コアとクラッドの２層からなるクラッドロッド型ガラス部材であってもよい。

前記集光部６３について詳述すれば、例えば図３３で示すように多段階（図では４段階）に屈折率が異なるように４つの層６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄからなるマルチステップ構造の光ファイバー６４の多数本を一体化した状態で熱を加えながら伸ばすことにより、図３１で示すように先端側（光射出側）ほど小径となるほぼ円錐型（ほぼ逆ラッパ型又はテーパー型）に構成されたものであり、光の軌跡を内側に変更することで外側に漏れ出そうとする光を可及的になくす効果があるが、一本のガラスロッドから構成してもよいし、又、図３４に示すように、先端側ほど小径となるテーパー部分６５Ａとこのテーパー部分６５Ａの先端から同径となるストレート部分６５Ｂとからなる屈折率が徐々に連続的に変更されるような光ファイバーであるＧＩ（グレーテッドインデックス）型の光ファイバー６５であってもよい（前記ストレート部分６５Ｂが無く前記テーパー部分６５Ａのみで構成した光ファイバーであってもよい）。又、前記４つの層６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄからなるマルチステップ構造の光ファイバー６４のように段階的（断続的）に屈折率が異なるものを用いてもよい。又、前記光ファイバー６５は、高屈折率領域であるコア６６Ａと、コア６６Ａを取り囲む低屈折率のクラッド６６Ｂからなる二重構造を持っているものであるが、他の構成であってもよい。又、前記集光部６３の先端と前記光ファイバー６２の基端とは接着剤または熱溶着等により連結しているが、他の方法で連結してもよい。又、前記９つのケーシング本体６７Ｂの後方には、それら全ての開口を閉じると共に前記９つの基板６９をビスにより固定するための固定部材を兼用構成する単一の放熱フィン６８が配置されているが、他の構成であってもよい。又、図３２に示すように、前記放熱フィン６８の後側に、それに冷却風を当てて熱放出を促進させるための放熱ファン１２を設けて、熱による発光ダイオード５３の発光効率の低下を回避することや寿命を延ばすことができる等の利点がある。前記放熱フィン６８と前記発光ダイオード５３取付用の各基板６９との間に熱伝導性を向上させる為の適当な充填材（例えば熱伝導性のよいセラミック粒子等）を充填したシリコーンエラストマーシート等の固形物の他、ゲル状に構成された半固形のものやグリス等の液状のものを設けて実施してもよい。図３１及び図３２で示す他の部材は、図１９で示したものと同一であるため、同一の符号を付すと共に説明を省略する。

なお、図２９（ａ），（ｂ）で示した光源装置を、図３５（ａ），（ｂ）に示すように構成してもよい。つまり、図２８（ａ），（ｂ）で示した光ファイバー束（一本のガラスロッドで構成してもよい）３１を省略し、図２９（ａ）に示すガイド部材６０に備えさせた光ファイバー７１に凸レンズ５８からの光を直接入射するように構成している。詳述すれば、前記ケーシング５２を図３５（ａ）では、後側ケース部５１と円筒状部４９の２つの部材から構成することによって、凸レンズ５８からの光を直接、光ファイバー７１の入射端面７１Ａに入射させることができるので、その分光の減衰を回避することができる利点がある。図に示す７２は、前記光ファイバー７１の光入射側端部をガイド部材６０に保持させるための保持部材であり、又、７３は、撮像手段としてのカメラのレンズ７４をガイド部材６０の貫通孔に差し込んだ状態で固定するためのビス７３（図では２個あるが何個でもよい）である。前記光ファイバー７１の射出端を単数のまま又は複数本束ねた状態で所定間隔を置いて円形（楕円又は三角形あるいは多角形等、どのような形状態でもよい）で環状（リング状）に配置しているが、図２９（ｂ）で示したように隙間の無い状態で配置することもできる。

図３５で示した光源装置の光射出端に、図３６に示すように円周上に適当間隔を置いて配置された前記多数の光ファイバー７１からの光をそれぞれ略平行な光に変換するための凸レンズ（略平行な光に変換できるものであればフレネルレンズ等であってもよい）７０の多数（光ファイバー７１と同数）を配置し、これらレンズ７１からの光を集光させるために中央に開口部７５Aが形成された集光レンズ（フレネルレンズあるいは凸レンズ等、どのようなレンズであってもよい）７５を配置して実施することもできる。このように凸レンズ７０を配置することによって、凸レンズ５８により集光させた光のうち、光ファイバー７１の光射出端から拡がろうとする光を、略平行な光にすることで確実に取り込むことができ、その分照射面における単位面積当たりの光量を増大させることができる利点がある。又、前記凸レンズ５８を屈折率の異なるレンズに変更することにより、図３５において光ファイバー７１の射出端から出る射出角度を変更したり、図３６において集光レンズ７５から照射される光の照射範囲を変更することができる。又、前記集光レンズ７５に付け替え自在に構成しておけば、各種の検査に合わせて他の集光レンズに付け替えるだけで、集光距離（光の射出端面から対象ワークまでの距離）Lを変更することができる。図３５及び図３６で示す他の部材は、図２８及び図２９で示したものと同一であるため、同一の符号を付すと共に説明を省略する。

本発明の一実施形態における光照射装置の全体斜視図。 同実施形態における一方のＬＥＤ光源装置の縦断面図及び背面図。 同実施形態における他方のＬＥＤ光源装置の一部破断させた正面図。 同実施形態における他方のＬＥＤ光源装置の一部破断させた側面図。 同実施形態における他方の光照射装置の全体図。 同実施形態における一方の光照射装置の縦断面図。 同実施形態における一方の光照射装置の底面図。 同実施形態における一方の光照射装置の部分断面図。 同実施形態における光ファイバの密に束ねた状態を示す端面図。 同実施形態の一変形例における光照射装置の縦断面図。 同変形例における光照射装置の底面図。 同実施形態に係る光照射装置の縦断面図。 同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の縦断面図。 同変形例における光照射装置の横断面図。 同変形例における光照射装置の底面図。 同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の縦断面図。 同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の部分縦断面図。 同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の部分縦断面図。 本発明の第２実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の概略斜視図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の内部を示す概略平面図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の内部の要部を示す断面図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の制御ブロック図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の発光ダイオードが取り付けられた基板の正面図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の３種類の円筒状部材（（ａ），（ｂ），（ｃ））の正面図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置のアダプタの斜視図。 同実施形態における光源装置を説明するための図であり、小型の光源装置を示し、（ａ）は内部構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図。 図２６の光源装置を少し大きくした小型の光源装置を示し、（ａ）は内部構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線断面図。 同実施形態における光源装置を示し、（ａ）は内部構造を示す断面図、（ｂ）はそれの背面図。 図２８の小型の光源装置の先端にカバー部材を装着したものを示し、（ａ）はそれの側面図、（ｂ）はそれの要部の底面図。 図２９で示した光源装置をカバー部材に内装した状態の別の小型の光源装置を示す断面図。 本発明の第３実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の内部の要部の構造を示す断面図。 図３１で示した光源装置の概略斜視図。 同実施形態の変形例における集光部の具体的構成を示す正面図。 同実施形態のさらに他の変形例における集光部の具体的構成を示す側面図。 図２９で示した光源装置に備える光ファイバー束を省略した別の小型の光源装置を示し、（ａ）はそれの縦断側面図、（ｂ）はそれの底面図。 図２９で示した光源装置にレンズを装着した状態の別の小型の光源装置を示す縦断側面図。

符号の説明

Ｘ６・・・光照射装置
Ｘ６ｃ・・・ボールレンズ用ヘッド要素
Ｘ６ｄ・・・光ファイバ束用ヘッド要素
Ｘ７・・・光ファイバ束

Claims (5)

1. 光源装置から光ファイバ束を介して供給された光を照射対象部位に照射する光照射装置であって、
   前記光ファイバ束の先端部を光ファイバ束用ヘッド要素と、ボールレンズを保持するボールレンズ用ヘッド要素とを備え、これらヘッド要素を互いに嵌合させて、その嵌合深さを変更することにより、前記光ファイバ束の先端部と前記ボールレンズとの距離が変化可能であることを特徴とする光照射装置。
2. 一の光源装置から分離して複数設けられた光ファイバ束を介して供給された光を照射対象部位に照射する光照射装置であって、
   前記各光ファイバ束の先端部を保持する複数の光ファイバ束用ヘッド要素と、ボールレンズを保持し且つ前記光ファイバ束用ヘッド要素に対応して設けられた複数のボールレンズ用ヘッド要素とを備え、これら光ファイバ束用ヘッド要素とボールレンズ用ヘッド要素とをそれぞれ互いに嵌合させて、その嵌合深さを変更することにより、前記各光ファイバ束の先端部と前記各ボールレンズとの距離が変化可能であることを特徴とする光照射装置。
3. 前記嵌合深さが、ねじ送り構造を利用して変化可能であることを特徴とする請求項１または２記載の光照射装置。
4. 前記光ファイバ束用ヘッド要素と前記ボールレンズ用ヘッド要素との間に、これらヘッド要素を互いに嵌合させた状態において、前記ボールレンズを前記光ファイバ束の先端部から離間する方向に付勢するコイルスプリングが配設されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の光照射装置。
5. 前記ボールレンズの直径が、前記光ファイバ束の直径に対して相対的に大きく設定されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の光照射装置。
   

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