JP2013195179A

JP2013195179A - リング状照明装置

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Publication number: JP2013195179A
Application number: JP2012061439A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Murakawa; 義宜村川; Masaya Nishikino; 雅哉錦野
Original assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Current assignee: Kyoto Denkiki Co Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP5906849B2

Abstract

【課題】光を有効利用しつつ、より照度の高いリング状照明装置を提供すること。
【解決手段】リング状照明装置１は、リング状の筐体２と、筐体２の内面２２に取り付けられた複数のプリント配線基板５１と、複数のプリント配線基板５１の各々に実装された複数のＬＥＤ５２と、複数のＬＥＤ５２に対応して設けられた複数の集光レンズ６と、筐体２に着脱可能に取り付けられたリング状の蓋部材３とを備える。複数のプリント配線基板５１は、筐体２の中心軸Ｃを中心とした環状に配置され、ＬＥＤ５２の光軸Ａは中心軸Ｃに対して傾斜する。複数の集光レンズ６は蓋部材３に取り付けられ、複数の集光レンズ６の各々の光軸と、対応する複数のＬＥＤ５２の各々の光軸Ａとが一致する。複数のＬＥＤ５２の各々から発した光は、対応する集光レンズ６により略平行光束にされて射出し、照射面Ｓ上で重なり合う。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば画像処理検査等において被検査物を照明するために用いられるリング状照明装置に関する。

従来より、液晶パネルや半導体等の工業製品の品質、例えば、ハンダ付けの不良や異物の付着等、あるいは飲料用缶に印字される製造日等の印字等を製造ライン上で検査する際に、ＣＣＤカメラ等による撮像を利用した画像処理検査が行われている。この画像処理検査においては、照明領域に配置された被検査物を照明するためのリング状照明装置が用いられている。

特許文献１に記載のリング状照明装置は、複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤを支持するリング状の台板と、を備える。台板には、径方向外方に向かって下り傾斜する傾斜面が設けられている。複数のＬＥＤの各々の発光部は、台板の傾斜面にリング状に配設されて、台板の軸線に対して所定角度でもって径方向内方を向くように支持される。このような構成により、複数のＬＥＤの各々からは、径方向内方へ向かって斜めに光が発せられ、照明領域の中央部に配置された被検査物上に照射される。

特開２００８−０７８０６６号公報

しかしながら、上述した従来のリング状照明装置では、比較的広い面積を有する被検査物を照明する場合には問題ないが、より小さな面積を有する被検査物を照明するには照度が足りず、より照度の高いリング状照明装置に対する要望があった。また、被検査物の面積が小さい場合には、被検査物に対して照明領域が過度に広くなり、照明領域の周縁部分は被検査物を照明しない無駄な領域となって、光を有効利用できないという問題があった。

本発明の目的は、光を有効利用しつつ、より照度の高いリング状照明装置を提供することである。

本発明のリング状照明装置は、リング状の筐体と、前記筐体の内面に取り付けられた複数のプリント配線基板と、前記複数のプリント配線基板の各々に実装された複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに対応して設けられた複数の集光レンズと、前記筐体に着脱可能に取り付けられたリング状の蓋部材とを備えるリング状照明装置であって、前記複数のプリント配線基板は、前記筐体の中心軸を中心とする環状に配置され、前記複数のＬＥＤの各々の光軸は、前記中心軸上で交差するように前記中心軸に対して傾斜し、前記複数の集光レンズは前記蓋部材に取り付けられ、前記複数の集光レンズの各々の光軸と、対応する前記複数のＬＥＤの各々の光軸とが一致し、前記複数のＬＥＤの各々から発した光は、対応する前記集光レンズにより略平行光束にされて射出し、照射面上で重なり合うことを特徴とする。

また、本発明の記載のリング状照明装置は、前記筐体の内面は、前記中心軸を中心として環状に配置された複数の第１取付面を有し、前記複数のプリント配線基板の各々は、前記複数の第１取付面の各々に取り付けられ、前記複数の第１取付面の各々は、前記中心軸を向くように前記中心軸及び前記照射面に対して傾斜することを特徴とする。

また、本発明のリング状照明装置は、前記蓋部材は、前記中心軸を中心とする環状位置で且つ前記複数のＬＥＤの各々に対応する位置に形成された複数のレンズ孔と、前記複数のレンズ孔の各々の一端部に形成された複数の第２取付面とを有し、前記複数の集光レンズの各々は、前記複数のレンズ孔の各々に挿入されて前記複数の第２取付面の各々に取り付けられ、前記複数の第２取付面の各々は、対応する前記第１取付面に対して平行であることを特徴とする。

また、本発明のリング状照明装置は、前記筐体の内面には、前記プリント配線基板を個々に載置する複数の凹部が形成され、前記複数の凹部の底面が前記複数の第１取付面であることを特徴とする。

本発明のリング状照明装置によれば、複数のＬＥＤの各々から発した光は照射面上で重なり合うため、照明領域を限定して高照度で照明できる。また、複数のＬＥＤの各々から発した光は、対応する集光レンズにより略平行光にされて射出するので、光の配光の広がりを制限して、所望の照明領域を効率よく照明できる。

また、本発明のリング状照明装置によれば、第１取付面は中心軸を向くように傾斜するので、プリント配線基板を第１取付面に取り付けるだけで、ＬＥＤの光軸の角度を容易に所定の角度とすることができる。

また、本発明のリング状照明装置によれば、第２取付面は、対応する第１取付面に対して平行であるので、第２取付面に集光レンズを取り付けるだけで、ＬＥＤの光軸と集光レンズの光軸とを容易に一致させることができる。

また、本発明のリング状照明装置によれば、凹部はプリント配線基板に対応した断面形状を有するので、プリント配線基板ひいてはＬＥＤ基板の筐体に対する位置決めを容易にできる。

本発明の一実施形態によるリング状照明装置を示す斜視図である。図１に示すリング状照明装置を示す分解斜視図である。図１に示すリング状照明装置のIII-III線断面図である。図１に示すリング状照明装置及び従来のリング状照明装置における照度分布を説明するための概略説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うリング状照明装置の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態によるリング状照明装置１を示す斜視図であり、図２はリング状照明装置１を示す分解斜視図であり、図３は図１に示すリング状照明装置１のIII-III線断面図であり、図４はリング状照明装置１及び従来のリング状照明装置による照射面の照度分布を説明するための概略説明図である。

図１〜図３を参照して、図示のリング状照明装置１は、筐体２と、筐体２に着脱可能に取り付けられた蓋部材３と、筐体２に収容された複数（本実施形態では８個）のＬＥＤ基板５と、蓋部材３に取り付けられた複数の集光レンズ６とを備える。以下、これら各構成要素について詳細に説明する。

筐体２は上面開口型の円筒形状を有し、下面中央部には貫通孔２１が形成され、全体的にリング形状を有する。筐体２の内面（内側下面）２２は径方向内側（貫通孔２１側）に向かって下り傾斜する傾斜面とされていて、内面２２には複数の凹部２２ａが中心軸Ｃを中心とする環状位置に所定間隔で形成されている。各凹部２２ａは後述するプリント配線基板５１を収容して載置する形状を有し、各凹部２２ａの底面（第１取付面）２２ｂに各プリント配線基板５１が載置され取付ネジ等で取り付けられる。以下、底面２２ｂをＬＥＤ基板取付面２２ｂと称する。ＬＥＤ基板取付面２２ｂは平坦面であって、筐体２の径方向内側に向かって所定角度で下り傾斜する傾斜面、即ち筐体２の中心軸Ｃを向くように中心軸Ｃ及び照射面Ｓに対して所定の角度で傾斜する傾斜面とされている。また、筐体２の内面２２には、上方に突出するリング状突部２３が貫通孔２１の周縁に沿って形成されている。筐体２の側壁２４には、平ネジ７を挿入するためのネジ挿入孔（図示せず）が周方向に所定間隔で複数個形成されている。

蓋部材３は切頭円錐形状を有し、その中央部位には筐体２の貫通孔２１に対応する貫通孔３１が形成されていて、全体的にリング形状とされている。貫通孔３１は貫通孔２１と同一の内径を有し、蓋部材３が筐体２に取り付けられた状態で貫通孔３１の内面と貫通孔２１との内面とが面一となるように形成されている。これら貫通孔２１及び３１により、リング状照明装置１の開口部Ｈが形成される。

蓋部材３の外周面上方部位は、筐体２の内面２２と平行に、即ち径方向内側（貫通孔３１側）に向かって下り傾斜する傾斜面とされていて、蓋部材３の上端外径は筐体２の上側開口の内径よりも僅かに小さく形成されている。蓋部材６は、当該上側開口から筐体２内部へ挿入され、蓋部材６の下端が筐体２のリング状突部２３に当接することで、上下方向において筐体２に対して位置決めされる。蓋部材３の外周面上方部位には平ネジ７が螺合されるネジ孔３５が周方向に所定間隔で複数個形成されている。このネジ孔３５と平ネジ７との螺合によって、周方向において蓋部材３が筐体２に対して位置決めされると共に、蓋部材３が筐体２に対して固定される。

また、蓋部材３には複数のレンズ孔３４が中心軸Ｃ（図３参照）を中心とする環状位置に所定間隔で形成されていて、レンズ孔３４の各々は筐体２に形成された凹部２２ａの各々に１対１で対応する。各レンズ孔３４の一端部（上端部）には一対の切欠き部３４ａが形成されていて、各切欠き部３４ａの底面（第２取付面）３４ｂにレンズ６が取り付けられる。以下、底面３４ｂをレンズ取付面３４ｂと称する。レンズ取付面３４ｂは対応するＬＥＤ基板取付面２２ｂと平行な平坦面、即ち筐体２の径方向内側に向かって所定角度で下り傾斜する傾斜面とされている。

複数のＬＥＤ基板５の各々は、一対のネジ挿入孔５１ａが形成された矩形状のプリント配線基板５１と、プリント配線基板５１の上側面に実装された高輝度ＬＥＤ（以下、単に“ＬＥＤ”と称する。）５２とを備える。プリント配線基板５１は、ネジ挿入孔５１ａに挿入された取付ネジ（図示せず）によって、対応するＬＥＤ基板取付面２２ｂに取り付けられる。これにより、プリント配線基板５１は筐体２の中心軸Ｃを中心とする環状に所定間隔で配置され、筐体２により保持される。また、複数のプリント配線基板５１は図示しないリード線を介して相互に電気的に接続されて、外部の電力供給装置（図示せず）に接続される。

上述したように、各ＬＥＤ基板取付面２２ｂは筐体２の径方向内側に向かって下り傾斜する傾斜面とされていることから、ＬＥＤ基板５がＬＥＤ基板取付面２２ｂに取り付けられた状態において、ＬＥＤ５２の光軸Ａは筐体２の径方向内方へ向かって延び、筐体２の中心軸Ｃに対して一定の角度αで傾斜する。これにより、全てのＬＥＤ５の光軸Ａは、筐体２の中心軸Ｃ上の一点で交差する。

複数の集光レンズ６の各々は、複数のＬＥＤ基板５の各々に１対１で対応して設けられ、集光レンズ６の光軸とこれに対応するＬＥＤ５２の光軸Ａは一致する。集光レンズ６の周縁部上端には外方に延出する一対の係止部６ａが設けられていて、各集光レンズ６は対応するレンズ孔３４に上方から挿入され、係止部６ａが切欠き部３４ａのレンズ取付面３４ｂに接着されることで蓋部材３に固定される。なお、本実施形態では集光レンズ６としてコリメートレンズを用いる。

上述した構成を有するリング状照明装置１は、例えば次のようにして画像処理検査に用いられる。複数の取付用ネジ（図示せず）を筐体２の下面に形成された複数のネジ孔（図示せず）に螺着することにより、蓋部材３が下側になるようにしてリング状照明装置１を検査用機器（図示せず）に取り付ける。また、リング状照明装置１の上方にＣＣＤカメラ（図示せず）を設置する。このＣＣＤカメラは、リング状照明装置１の開口部Ｈを通してリング状照射装置１の下方に位置する照射面Ｓを覗けるように構成されている。

電力供給装置からの所定の電力が図示しない電力ケーブル等を介してＬＥＤ基板５へ供給されると、各ＬＥＤ基板５のＬＥＤ５２が発光する。ＬＥＤ５２からの光はその光軸Ａを中心に立体角状に広がった配光を有し、対応する集光レンズ６に入射し、この集光レンズ６によって略平行光束となって集光レンズ６から射出し、リング状照明装置１の下方に位置する照射面Ｓを照射する。このとき、複数の集光レンズ６の光軸は筐体２の中心軸Ｃに向かって傾斜しているため、複数の集光レンズ６から射出した複数の光束は、照射面Ｓ上で重なり合い、照射面Ｓを高照度で照明する。この照射面Ｓに被検査物（図示せず）を配置し、高照度で照明された被検査物をＣＣＤカメラで撮像する。

このように、本実施形態におけるリング状照明装置１によれば、複数のＬＥＤ５２の各々から発した光は照射面Ｓ上で重なり合うため、図４に示す様に、従来のリング状照明装置による照明領域Ｌ２よりも狭い照明領域Ｌ１を高照度で照射できる。また、複数のＬＥＤ５２の各々から発した光は、対応する集光レンズ６により略平行光にされて射出するので、光の配光の広がりを制限して、照明領域を限定して効率よく照明できる。

また、ＬＥＤ基板取付面２２ｂは中心軸Ｃを向くように傾斜するので、プリント配線基板５１をＬＥＤ基板取付面２２ｂに取り付けるだけで、中心軸Ｃに対するＬＥＤ５２の光軸Ａの角度αを容易に所定の角度とすることができる。

更に、レンズ取付面３４ｂは、対応するＬＥＤ基板取付面２２ｂに対して平行であるので、レンズ取付面３４ｂに集光レンズ６を取り付けるだけで、ＬＥＤ５２の光軸Ａと集光レンズ６の光軸の傾斜角度を容易に一致させることができる。また、平ネジ７とネジ孔３５との螺着によって周方向における蓋部材６の筐体２に対する位置決めが行われるため、ネジ孔３５の形成位置をレンズ孔３４に対する所定位置とすることで、ＬＥＤ基板取付面２２ｂとレンズ孔３４即ちＬＥＤ５２と集光レンズ６の位相を一致させることができ、ＬＥＤ５２の光軸Ａと集光レンズの光軸を一致させることができる。更に、蓋部材６の下端が筐体２のリング状突部２３に当接することで、上下方向において蓋部材６が筐体２に対して位置決めされるため、リング状突部２３の厚み（突出距離）を調整することで、ＬＥＤ５２と集光レンズ６の距離を調整できる。

筐体２の内面２２に形成された凹部２２ａはプリント配線基板５１に対応した形状を有するので、プリント配線基板５１ひいてはＬＥＤ基板５の筐体２に対する取り付け／位置決めを容易にできる。

以上、本発明の実施形態に係るリング状照明装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上記実施形態では８個のＬＥＤ基板５を備えるように構成したが、７個以下或いは９個以上のＬＥＤ基板５を備えるように構成してもよい。ただし、被検査物上に光の影を形成することなく良好に照明するためには、少なくとも４個のＬＥＤ基板５を備えるのが好ましい。

上記実施形態においては、ＬＥＤ基板５を中心軸Ｃを中心とした環状位置に一定間隔で配置する構成としたが、必ずしも一定間隔である必要はない。

ＬＥＤ５２の光軸Ａの中心軸Ｃに対する傾き角度αに決まりはなく、種々の要件に応じて適宜決定できる。ここで、傾き角度αを小さくすれば、照射距離（即ち、集光レンズ６から照射面Ｓまでの距離）が長くなり、傾き角度αを大きくすれば、照射距離が短くなる。

上記実施形態においては、蓋部材３の外周面上端部位と筐体２の内面２２とが平行となるように構成したが、必ずしも平行である必要はない。

１リング状照明装置
２筐体
３蓋部材
５ＬＥＤ基板
６集光レンズ
２２ａ凹部
２２ｂＬＥＤ基板取付面（第１取付面）
３４レンズ孔
３４ａ切欠き部
３４ｂレンズ取付面（第２取付面）
Ａ光軸
Ｃ中心軸
Ｓ照射面

Claims

リング状の筐体と、前記筐体の内面に取り付けられた複数のプリント配線基板と、前記複数のプリント配線基板の各々に実装された複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに対応して設けられた複数の集光レンズと、前記筐体に着脱可能に取り付けられたリング状の蓋部材とを備えるリング状照明装置であって、
前記複数のプリント配線基板は、前記筐体の中心軸を中心とする環状に配置され、
前記複数のＬＥＤの各々の光軸は、前記中心軸上で交差するように前記中心軸に対して傾斜し、
前記複数の集光レンズは前記蓋部材に取り付けられ、
前記複数の集光レンズの各々の光軸と、対応する前記複数のＬＥＤの各々の光軸とが一致し、
前記複数のＬＥＤの各々から発した光は、対応する前記集光レンズにより略平行光束にされて射出し、照射面上で重なり合うことを特徴とするリング状照明装置。
前記筐体の内面は、前記中心軸を中心として環状に配置された複数の第１取付面を有し、
前記複数のプリント配線基板の各々は、前記複数の第１取付面の各々に取り付けられ、
前記複数の第１取付面の各々は、前記中心軸を向くように前記中心軸及び前記照射面に
対して傾斜することを特徴とする請求項１に記載のリング状照明装置。
前記蓋部材は、前記中心軸を中心とする環状位置で且つ前記複数のＬＥＤの各々に対応する位置に形成された複数のレンズ孔と、前記複数のレンズ孔の各々の一端部に形成された複数の第２取付面とを有し、
前記複数の集光レンズの各々は、前記複数のレンズ孔の各々に挿入されて前記複数の第２取付面の各々に取り付けられ、
前記複数の第２取付面の各々は、対応する前記第１取付面に対して平行であることを特徴とする請求項２に記載のリング状照明装置。
前記筐体の内面には、前記プリント配線基板を個々に載置する複数の凹部が形成され、前記複数の凹部の底面が前記複数の第１取付面であることを特徴とする請求項２又は３に記載のリング状照明装置。