JP5841839B2 - Ｌｅｄと集光レンズとの位置合わせ構造及び位置合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に実装されたＬＥＤとレンズユニットの集光レンズとの位置合わせ構造及び位置合わせ方法に関するものである。

例えば、カメラのストロボや照明装置には、発光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を使用するものがある。斯かる機器には、基板上に実装されたＬＥＤからの光をレンズユニットの集光レンズによって集光させる構造を採用するものがあり、このような構造を採用するものにあっては、ＬＥＤと集光レンズとを正確に位置合わせする必要がある。

ところで、特許文献１には、ＣＣＤカメラのＣＣＤチップとレンズの位置合わせ方法に関する提案がなされている。この位置合わせ方法では、ＣＣＤチップの有効画素領域の外側に目印を設けておくとともに、レンズ構体に、有効画素領域に対応した撮影用レンズとＣＣＤチップ上の目印に対応した位置合わせ用レンズを設け、該位置合わせ用レンズに対応して検出器を設け、位置合わせ用レンズが目印を被写体として検出器上に結像している状態を検出(観察)し、目印が位置合わせ用レンズの視野中心に配置されるようにレンズ構体をＣＣＤチップに対して平面上の直交する２方向(Ｘ―Ｙ方向)に移動させるようにしている。又、同時に、撮影用レンズと対応して設けられた検出器に結像しているＣＣＤチップの焦点整合状態を検出（観察）し、撮影用レンズを平面に直交するＺ軸方向に移動させることによってＣＣＤチップに対する焦点調整を行うようにしている。

特開平９−３１２８０８号公報

しかしながら、特許文献１において提案された位置合わせ方法においては、製品の小型化等によってスペースに制約を受ける場合には、位置合わせ用レンズを設けることが困難となる可能性がある。

又、位置合わせ用レンズと目印との距離が遠い場合には、機械による位置合わせは簡単に行うことができる反面、目視によって正確に位置合わせを行うことは困難である。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、スペースの制約を伴うことなく目視によって簡単且つ正確に位置合わせを行うことができるＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造及び位置合わせ方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、基板上に実装されたＬＥＤと、前記基板を覆うレンズユニットの前記ＬＥＤに対向する位置に設けられた集光レンズとの位置合わせ構造であって、前記基板上の少なくとも互いに直交する２方向に位置合わせ用導電パターンを形成し、前記レンズユニットの前記ＬＥＤに対向する面に、前記位置合わせ用導電パターンに向かって突出するプリズムを形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに向かって細くなる三角プリズムとしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに対向する面が平坦な台形プリズムとしたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記プリズムと前記位置合わせ用導電パターンとが接するか若しくは両者の間隔を前記プリズムの幅の３倍未満としたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、基板上に実装されたＬＥＤと、前記基板を覆うレンズユニットの前記ＬＥＤに対向する位置に設けられた集光レンズとの位置合わせ方法であって、前記基板上の少なくとも互いに直交する２方向に形成された位置合わせ用導電パターンを、前記レンズユニットの前記ＬＥＤに対向する面に前記位置合わせ用導電パターンに向かって突出するよう形成されたプリズムを介して視認し、その視認の可否によって前記ＬＥＤと前記集光レンズとの位置合わせを行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに向かって細くなる三角プリズムとし、該三角プリズムを介して前記位置合わせ用導電パターンが視認できない範囲を位置合わせ範囲とすることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに対向する面が平坦な台形プリズムとし、該台形プリズムを介して前記位置合わせ用導電パターンが視認できる範囲を位置合わせ範囲とすることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項５〜７の何れかに記載の発明において、前記プリズムと前記位置合わせ用導電パターンとが接するか若しくは両者の間隔を前記プリズムの幅の３倍未満としたことを特徴とする。

請求項１及び５記載の発明によれば、基板上の少なくとも互いに直交する２方向に形成された位置合わせ用導電パターンを、レンズユニットのＬＥＤに対向する面に位置合わせ用導電パターンに向かって突出するよう形成されたプリズムを介して視認し、その視認の可否によってＬＥＤと集光レンズとの位置合わせを行うようにしたため、目視によってもＬＥＤと集光レンズの位置合わせを簡単且つ正確に行うことができる。

又、位置合わせのためのプリズムは既存のレンズユニットに形成され、位置合わせ用導電パターンも既存の基板上に形成されるため、新たな部品を必要とせず、スペースに制約を伴うことなくＬＥＤと集光レンズの位置合わせを目視によって行うことができる。

請求項２及び６記載の発明によれば、位置合わせ用導電パターンが三角プリズムの幅に収まっているためにＬＥＤと集光レンズが正確に位置合わせされている場合には、レンズユニットの上面から三角プリズムを介して位置合わせ用導電パターンを見た場合、該位置決め用導電パターンからの光は三角プリズムで屈折して観察者の眼に届かないために位置合わせ用導電パターンが見えなくなる。従って、位置合わせ用導電パターンが三角プリズムを介して見えなくなるようにレンズユニットのＬＥＤに対する位置を調整すれば、ＬＥＤと集光レンズとの位置合わせが目視によって簡単且つ正確になされる。

請求項３及び７記載の発明によれば、位置決め用導電パターンが台形プリズムの幅に収まっているためにＬＥＤと集光レンズが正確に位置合わせされている場合には、レンズユニットの上面から台形プリズムを介して位置合わせ用導電パターンを見た場合、位置決め用導電パターンからの光は台形プリズムの平坦面を直進して観察者の眼に届くために観測者は位置合わせ用導電パターンを見ることができる。従って、位置合わせ用導電パターンが台形プリズムを介して見えるようにレンズユニットのＬＥＤに対する位置を調整すれば、ＬＥＤと集光レンズとの位置合わせが目視によって簡単且つ正確になされる。

請求項４及び８記載の発明によれば、プリズムと位置合わせ用導電パターンとが接するか若しくは両者の間隔をプリズムの幅の３倍未満として両者を近接させたため、ＬＥＤと集光レンズとのズレを高精度に目視することができる。

本発明の実施の形態１に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造を備える基板とレンズユニットの斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造を備える基板とレンズユニットの分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法において両者が位置合わせされている状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法において両者が位置合わせされていない状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態２に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造による位置合わせ方法において両者が位置合わせされている状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。視図である。 本発明の実施の形態２に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造による位置合わせ方法において両者が位置合わせされていない状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造を備える基板とレンズユニットの斜視図、図２は同分解斜視図であり、図２に示すように、矩形平板状の基板１上には導電パターン２とレジスト３が形成されるとともに、中央には光源としてのＬＥＤ４が実装されている。そして、基板１上の周縁であって、且つ、ＬＥＤ４の光軸を通る直交する２方向（Ｘ−Ｙ方向）には微小幅の計４つの位置合わせ用導電パターン５がそれぞれ形成されている。

又、上記基板１を図１に示すように上方から覆うように設置される透明なレンズユニット６は、中央部に矩形の空洞が形成された矩形蓋状の部材であって、その中心部（図１に示す組付状態においてＬＥＤ４の真上の箇所）には円形の集光レンズ７が設けられている。そして、このレンズユニット６の四周の壁の下面であって、且つ、基板１上の前記各位置合わせ用導電パターン５に対向する箇所には、各位置合わせ用導電パターン５に向かって細くなる三角プリズム８が一体に形成されている。

而して、基板１上に形成された計４つの位置合わせ用導電パターン５とレンズユニット６に形成された計４つの三角プリズム８によって本発明の実施の形態１に係る位置合わせ構造が構成されるが、以下、この位置合わせ構造によるＬＥＤ４と集光レンズ７との位置合わせ方法を図３及び図４に基づいて以下に説明する。

図３は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法において両者が位置合わせされている状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、図４はＬＥＤと集光レンズとが位置合わせされていない状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

図１に示すように、基板１を上方から覆うようにレンズユニット６を基板１上に設置したとき、レンズユニット６の各三角プリズム８の頂点が基板１上の各位置合わせ用導電パターン５の幅方向中心に一致したときにＬＥＤ４と集光レンズ７とが位置合わせされるよう三角プリズム８と位置合わせ用導電パターン５の各位置が設定されている。

而して、図３に示すように位置決め用導電パターン５が三角プリズム８の幅Ｂに収まっているためにＬＥＤ４と集光レンズ７が正確に位置合わせされている場合には、レンズユニット６の上面から三角プリズム８を介して位置合わせ用導電パターン５を見た場合、位置決め用導電パターン５からの光は三角プリズム８で屈折して観察者の眼に届かないために位置合わせ用導電パターン５が見えなくなる。

これに対して、図４に示すように位置決め用導電パターン５が三角プリズム８の幅Ｂから外れているためにＬＥＤ４と集光レンズ７が正確に位置合わせされていない場合には、レンズユニット６の上面から位置合わせ用導電パターン５を見た場合、位置決め用導電パターン５からの光は三角プリズム８以外の平坦面を直進して観察者の眼に届くために位置合わせ用導電パターン５が見える。

従って、位置合わせ用導電パターン５が三角プリズム８を介して見えなくなるようにレンズユニット６のＬＥＤ４に対する位置をＸ―Ｙ方向に調整すれば、ＬＥＤ４と集光レンズ７との位置合わせを目視によって簡単且つ正確に行うことができる。そして、本実施の形態に係る位置合わせ構造においては、位置合わせのための三角プリズム８は既存のレンズユニット６に形成され、位置合わせ用導電パターン５も既存の基板１上に形成されるため、新たな部品を必要とせず、スペースに制約を伴うことなくＬＥＤ４と集光レンズ７の位置合わせを目視によって正確に行うことができる。

尚、三角プリズム８の幅Ｂと位置合わせ用導電パターン５の幅ｂについては、両者を同一幅とすることが好ましいが、実際にはレンズユニット６の成形による公差を考慮すれば、三角プリズム８の幅Ｂは、位置合わせ用導電パターン５の幅ｂにレンズユニット６の成形上の公差を加えた値となるため、位置合わせ用導電パターン５の幅ｂよりも広くなる（Ｂ＞ｂ）。

又、本実施の形態では、三角プリズム８の頂点と位置合わせ用導電パターン５が接するか若しくは両者の間隔δ（図３（ａ）参照）を三角プリズム８の幅Ｂの３倍未満としており、このように設定することよって三角プリズム８の頂点と位置合わせ用導電パターン５を近接させることができ、ＬＥＤ４と集光レンズ７とのＸ−Ｙ平面上でのズレを高精度に目視することができる。

ところで、レンズユニット６の集光レンズ７の位置と三角プリズム８は同じ型によって一体成型されるため、両者に高い位置精度を確保することができる。又、基板１においては、ＬＥＤ４用の導電パッドのレジスト用開口位置と位置合わせ用導電パターン５のレジスト開口位置は同じメタルマスクを使用して設定されるため、両者の位置精度を高めることができ、ＬＥＤ４と集光レンズ７の位置合わせを高精度に行うことができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５及び図６に基づいて以下に説明する。

本発明の実施の形態２に係るＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造による位置合わせ方法において両者が位置合わせされている状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、図６はＬＥＤと集光レンズとが位置合わせされていない状態を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図であり、これらの図においては図３及び図４に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態に係る位置合わせ構造は、レンズユニット６に前記三角プリズム８に代えて台形プリズム９を用いたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。

上記台形プリズム９は、基板１の位置合わせ用導電パターン５に対向する面が平坦面９ａとなっており、図５に示すように位置決め用導電パターン５が台形プリズム９の幅Ｂに収まっているためにＬＥＤ４と集光レンズ７が正確に位置合わせされている場合には、レンズユニット６の上面から台形プリズム９を介して位置合わせ用導電パターン５を見た場合、位置決め用導電パターン５からの光は台形プリズム９の平坦面９ａを直進して観察者の眼に届くために観測者は位置合わせ用導電パターン５を見ることができる。

これに対して、図６に示すように位置決め用導電パターン５が台形プリズム９の幅Ｂから外れているためにＬＥＤ４と集光レンズ７が正確に位置合わせされていない場合には、レンズユニット６の上面から位置合わせ用導電パターン５を見た場合、位置決め用導電パターン５からの光は台形プリズム９によって屈折して観察者の眼に届かないために位置合わせ用導電パターン５が見えなくなる。

従って、位置合わせ用導電パターン５が台形プリズム９を介して見えるようにレンズユニット６のＬＥＤ４に対する位置をＸ―Ｙ方向に調整すれば、ＬＥＤ４と集光レンズ７との位置合わせを目視によって簡単且つ正確に行うことができる。そして、本実施の形態に係る位置合わせ構造においても、位置合わせのための台形プリズム９は既存のレンズユニット６に形成され、位置合わせ用導電パターン５も既存の基板１上に形成されるため、新たな部品を必要とせず、スペースに制約を伴うことなくＬＥＤ４と集光レンズ７の位置合わせを目視によって正確に行うことができる。

尚、台形プリズム９の幅Ｂと位置合わせ用導電パターン５の幅ｂについては、前記実施の形態１において述べたと同じ理由によって台形プリズム９の幅Ｂの方が位置合わせ用導電パターン５の幅ｂよりも広くなる（Ｂ＞ｂ）。

又、本実施の形態においても、台形プリズム９の平坦面９ａと位置合わせ用導電パターン５とガ接するか若しくは両者の間隔δ（図５（ａ）参照）を台形プリズム９の幅Ｂの３倍未満としており、このように設定することよって台形プリズム９の平坦面９ａと位置合わせ用導電パターン５を近接させることができ、ＬＥＤと集光レンズとのＸ−Ｙ平面上でのズレを高精度に目視することができる。

以上のように、本発明に係る位置合わせ構造による位置合わせ方法によれば、スペースの制約を伴うことなくＬＥＤ４と集光レンズ７との位置合わせを目視によって簡単且つ正確に行うことができるという効果が得られる。

１ 基板
２ 導電パターン
３ レジスト
４ ＬＥＤ
５ 位置合わせ用導電パターン
６ レンズユニット
７ 集光レンズ
８ 三角プリズム（プリズム）
９ 台形プリズム（プリズム）
９ａ 台形プリズムの平坦面
Ｂ プリズムの幅
ｂ 位置合わせ用導電パターンの幅
δ プリズムと位置合わせ用導電パターンとの間隔

Claims (8)

1. 基板上に実装されたＬＥＤと、前記基板を覆うレンズユニットの前記ＬＥＤに対向する位置に設けられた集光レンズとの位置合わせ構造であって、
   前記基板上の少なくとも互いに直交する２方向に位置合わせ用導電パターンを形成し、前記レンズユニットの前記ＬＥＤに対向する面に、前記位置合わせ用導電パターンに向かって突出するプリズムを形成したことを特徴とするＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造。
2. 前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに向かって細くなる三角プリズムとしたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造。
3. 前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに対向する面が平坦な台形プリズムとしたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造。
4. 前記プリズムと前記位置合わせ用導電パターンとが接するか若しくは両者の間隔を前記プリズムの幅の３倍未満としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ構造。
5. 基板上に実装されたＬＥＤと、前記基板を覆うレンズユニットの前記ＬＥＤに対向する位置に設けられた集光レンズとの位置合わせ方法であって、
   前記基板上の少なくとも互いに直交する２方向に形成された位置合わせ用導電パターンを、前記レンズユニットの前記ＬＥＤに対向する面に前記位置合わせ用導電パターンに向かって突出するよう形成されたプリズムを介して視認し、その視認の可否によって前記ＬＥＤと前記集光レンズとの位置合わせを行うことを特徴とするＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法。
6. 前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに向かって細くなる三角プリズムとし、該三角プリズムを介して前記位置合わせ用導電パターンが視認できない範囲を位置合わせ範囲とすることを特徴とする請求項５記載のＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法。
7. 前記プリズムを、前記位置合わせ用導電パターンに対向する面が平坦な台形プリズムとし、該台形プリズムを介して前記位置合わせ用導電パターンが視認できる範囲を位置合わせ範囲とすることを特徴とする請求項５記載のＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法。
8. 前記プリズムと前記位置合わせ用導電パターンとが接するか若しくは両者の間隔を前記プリズムの幅の３倍未満としたことを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載のＬＥＤと集光レンズとの位置合わせ方法。
   

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