JPH1166937A

JPH1166937A - 照明装置

Info

Publication number: JPH1166937A
Application number: JP9240503A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Tanaka; 敏保田中; Sadaichi Ariga; 貞一有賀
Original assignee: T B OPT KK
Current assignee: T B OPT KK
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光源の寿命が長く、出射光を所定の個所に集
光させて明るく均一に照明でき、しかもできるだけ小型
化できるようにした照明装置を提供する。【解決手段】ヘッド１のハウジング４１内に設けた環
状のプリント基板５に、発光ダイオード５２をその発光
部Ｅを下方に向けて環状に配列する。発光部Ｅの前方に
は、環状の透明部材からなる光ガイド４３を配置し、光
ガイド４３の光出射面４３ａの少なくとも外周側から前
方に突出するように傾斜した反射板４５を設ける。この
反射板４５により光ガイド４３を通した出射光を被検査
物１００に集光させて照射する。発光ダイオード５２は
複数列に設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、飲食品な
どの容器や、プリント基板や、半導体などの工業製品の
欠損、異物の付着、位置決め精度などを、ＣＣＤカメラ
などで検査するときに用いられる照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、プリント基板の配線パターンや
半導体のボンディングワイヤーにおいては、欠損個所
や、異物の付着等があると、欠損部から腐食して断線し
たり、異物による絶縁不良を生じることがあるため、生
産ラインの随所において仕上がりの外観を検査すること
が行われている。

【０００３】このような半導体基板のパターンの確認、
処理ライン上における位置決め精度の確認、ボンディン
グワイヤの接続検査などは、ＣＣＤカメラなどにより部
品の特定箇所を撮像し、正常な部品の撮像結果と比較し
て異常がないかを判断させることにより、自動的に行わ
れている。このとき、ＣＣＤカメラの撮像部位を照明装
置によって明るく均一に照らし出す必要がある。

【０００４】このような目的で、例えば多数本の光ファ
イバーの基端を集束して受光部とし、先端を環状に配列
して光出射部とした照明装置が用いられている。この照
明装置では、受光部に取付けたコネクタを光源に設けた
ソケットに差し込むことにより、光が光ファイバーを通
って先端の光出射部から照射される。このため、検査し
ようとするポイントに光を集めて照らし出すことがで
き、しかも光ファイバーを通すことによりハロゲンラン
プなどの光源の熱が伝達されないので、検査部分の温度
上昇が起こらないという利点を有している。

【０００５】また、多数の発光ダイオードを光源として
プリント基板に搭載し、このような複数のプリント基板
を、その発光側が撮像部位に向くよう内側に傾けて環状
に配置した照明装置も知られている。この照明装置で
は、接続ケーブル内に収容された電線を介して、複数の
発光ダイオードに電源電圧が供給できるため、光ファイ
バーが不要であり、また、発光ダイオードは一般に長寿
命であるという利点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハロゲ
ンランプなどの光源では、点灯時間の経過と共に照度が
低下し、およそ２０００時間または２カ月程度で寿命と
なるため、ときどき新品と交換する必要がある。また、
照明装置のヘッドは、ＣＣＤカメラなどと共に、生産ラ
イン上で高速で繰り返し動かされるため、光ファイバー
が頻繁に屈曲させられ、疲労限界を越えて破断し易いと
いう問題もあった。このため、多数の照明装置を使用す
る生産ラインでは、ハロゲンランプや光ファイバーの交
換ごとに、頻繁に作業を休止させなければならないとい
う問題があった。

【０００７】このような問題を解決するためには、ハロ
ゲンランプに比べてはるかに長寿命で、ほとんど交換す
る必要のない発光ダイオードを光源とする照明装置の方
が好ましい。ところが、発光ダイオードは、ハロゲンラ
ンプに比べて１個当りの光量が非常に小さく、しかもそ
の発光部が光ファイバーの直径等に比べてはるかに大き
い。このため、光量を大きくするためには、多数の発光
ダイオードを並べる必要があり、そのようにすると、発
光部の配置スペースが大きくなって、所定の個所に集光
させることが困難となるという問題点があった。更に、
発光ダイオードを搭載する基板は通常平板であるため、
出射光を所定の個所に集光させようとした場合には、発
光ダイオードを搭載した複数の平板状の基板を、所定の
方向に向くようにそれぞれ傾斜させて環状に配列する必
要があり、それによってヘッドが極めて大型化してしま
い、しかも集光度はそれほど高めることができないとい
う問題点があった。

【０００８】したがって、本発明の目的は、光源の寿命
が長く、出射光を所定の個所に集光させて明るく均一に
照明でき、しかもできるだけ小型化できるようにした照
明装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、発光部を同一面側に向けて環状に配列さ
れた複数個の発光ダイオードと、これらの発光ダイオー
ドの発光部の前方に配置された、環状の透明部材からな
る光ガイドと、この光ガイドの光出射面から前方に突出
して、少なくとも前記光出射面の外周側に配置された反
射板とを備えていることを特徴とする照明装置を提供す
るものである。

【００１０】本発明によれば、環状に配列された発光ダ
イオードから出射された光が、所定の開口角で広がって
しまう前に、その前方に配置された環状の透明部材から
なる光ガイドに入射され、光ガイドの光出射面から出射
する。更に、光ガイドの光出射面から前方に突出して少
なくとも外周側に配置された反射板により、上記光束が
反射されて所定の方向に集光される。

【００１１】このように、環状の光ガイドを設けたこと
により、発光ダイオードから出射する光を逃がすことな
く、特定の出射面から出射させることができる。また、
光ガイドの光出射面の前方に反射板を設けたことによ
り、発光ダイオードを１枚の平板状の基板に搭載して
も、光ガイドからの出射光を反射板で反射して所定の個
所に集光させることが可能となる。この結果、多数の発
光ダイオードを用いて光量を大きくすることができ、ヘ
ッドを比較的コンパクトにすることができ、ＣＣＤカメ
ラ等で撮像する検査部位に光を集光させて明るく均一に
照らし出すことができ、しかも長期間にわたって所望の
照度を維持することができる。

【００１２】本発明において、前記反射板は、前記光ガ
イドから出射される光束の光軸に対して傾斜した角度で
設置されていることが好ましい。これによれば、光ガイ
ドから出射される光を傾斜した反射板で反射し、例えば
水平に近い角度で中心方向に集光させることなどが可能
となり、検査部位をより明るく立体的に照明することが
可能となる。また、反射板を取り替えるだけで、光照射
角度を変更することができ、様々な用途に適用すること
ができる。

【００１３】また、前記反射板は、前記光ガイドの光出
射面の両側に二重環状をなして配置されていてもよい。
これによれば、光ガイドから出射される光を、出射面の
両側の反射板で反射して、その光束をより絞ることがで
き、光をより小さな領域に集光させることが可能とな
る。

【００１４】更に、前記光ガイドが円筒状をなし、前記
反射板がテーパ状の反射面を有していることが好まし
い。これによれば、光ガイドの形状が単純となるためそ
の製作が容易であり、テーパ状の反射板によって光ガイ
ドの出射光を特定のスポットに集光させることができ
る。

【００１５】更にまた、前記発光ダイオードが複数列の
同心円状に配列されており、前記光ガイドの光入射面
が、前記複数列の発光ダイオードの光を受け入れること
が可能な幅を有していることが好ましい。これによれ
ば、発光ダイオードを多数配列すると共に、それらの光
を逃がすことなく光ガイドに導入できるので、光量を増
加することができる。

【００１６】また、前記発光ダイオードが複数列の同心
円状に配列されており、前記光ガイド及び前記反射板
が、前記複数列の発光ダイオードのそれぞれに対応して
個別に設けられていてもよい。これによれば、発光ダイ
オードを多数配列して光量を増加できると共に、発光ダ
イオードの列毎に、反射板の位置や角度を変えて、光の
照射方向を変えることができ、それによって光を所望の
個所に集光させたり、あるいは分散させたりすることが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１〜４には、本発明による照明
装置の第１実施形態が示されている。図１は平面図、図
２（ａ）は部分平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ’矢示線に
沿った側面の部分断面図、図２（ｃ）は底面図、図３は
図２（ａ）のＢ−Ｂ’矢示線に沿った拡大断面図，図４
は回路図である。

【００１８】この第１実施形態では、中心部にカメラ用
の挿入孔１１を有する全体として環状のヘッド１と、こ
のヘッド１に一端が接続されて、他端が公知の電気コネ
クタ３に接続された可撓性の接続ケーブル２とから照明
装置が構成されている。

【００１９】図２に示すように、ヘッド１は、環状のハ
ウジング４１と、このハウジング４１の上面に配置さ
れ、周縁の一部に端子部５１を有する同じく環状のプリ
ント基板５と、このプリント基板５上に設置され、前記
接続ケーブル２を導入するための円弧状の切欠き６１を
有する同じく環状の絶縁部材６と、この絶縁部材６上に
被され、前記接続ケーブル２を導入するための円弧状の
切欠き７１を有する同じく環状の上蓋７とを有してい
る。ハウジング４１、プリント基板５、絶縁部材６及び
上蓋７はネジ１２によって一体に固定され、絶縁部材６
及び上蓋７はネジ１３によっても固定されている。そし
て、上蓋７及び絶縁部材６の切欠き７１を通して接続ケ
ーブル２が導入され、接続ケーブル２の各電線がプリン
ト基板５の端子部５１に半田付けされている。

【００２０】プリント基板５の下面には、発光部Ｅを下
方に向けて環状に配列された複数の発光ダイオード５２
…５２が設置され、また、プリント基板５の温度上昇を
検知する図示しない温度センサーや、発光ダイオード５
２…５２に供給される電力を調整する抵抗体などが搭載
されている。

【００２１】ハウジング４１は、金属又は合成樹脂等の
絶縁部材からなり、下端内周に拡径した段部４２が設け
られている。このハウジング４１内周の中段には、円筒
状の透明部材からなる光ガイド４３が設置されている。
光ガイド４３の上端面は、前記発光ダイオード５２…５
２の発光部Ｅに整合して配置され、発光ダイオード５２
…５２からの光入射面をなしている。更に、光ガイド４
３の下端面は、発光ダイオード５２…５２から導入され
た光を出射する光出射面４３ａをなしている。なお、光
ガイド４３としては、例えば、アクリル樹脂、ガラスな
どの透明度の高い材料が使用されるが、軽量であること
から特にアクリル樹脂が好ましい。また、光ガイド４３
の内周面又は外周面、あるいは内外周面の両方に、金属
蒸着膜、金属箔等の反射膜を設けることによって、光量
の損失を更に少なくすることができる。

【００２２】更に、ハウジング４１の前記段部４２の内
周には、内径が下方に向かうつれて小さくなるテーパ状
の内周面を有するリング部材４４が接着等の手段で取付
けられている。リング部材４４のテーパ状の内周面に
は、反射板４５が設けられている。この反射板４５は、
光ガイド４３の光出射面４３ａの外周に沿って、しかも
光ガイド４３の光軸に対して内側に傾斜して配置されて
いる。なお、反射板４５としては、金属箔をラミネート
した合成樹脂シートなどを貼り付けたものが好ましく用
いられるが、リング部材４４の内面を鏡面研摩したり、
リング部材４４の内面に金属蒸着を施したり、金属メッ
キしたものを用いてもよい。

【００２３】図４に示すように、各発光ダイオード５２
…５２は、例えば、１０個程度が抵抗体Ｒと直列に接続
されており、この直列構成の複数組と温度センサーＳと
の配線が前記端子部５１を介して接続ケーブル２内の各
電線に接続されている。

【００２４】次に、この照明装置の使用方法について説
明する。電気コネクタ３を図示しない電源のソケットに
差し込むと、プリント基板５に所要の電気信号が供給さ
れて発光ダイオード５２…５２が発光する。そして、図
示しないＣＣＤカメラなどを、上方から前記挿入孔１１
内に差し込んで支持し、ヘッド１の真下では、半導体基
板などの被検査物１００を図示しない台上に載置する。

【００２５】発光ダイオード５２…５２の光出射部Ｅか
ら出射した光は、本来、前方に向けて広角度の広がり角
で発散するが、本発明の照明装置では、出射光が拡散し
てしまう前に光ガイド４３の上面に入射され、光ガイド
４３内を通過してその下端の光出射面４３ａから、より
絞られた光束となって出射される。このため、発光ダイ
オード５２…５２の光を弱めることなく、反射板４５の
直前まで導くことができる。

【００２６】続いて、光ガイド４３の光出射面４３ａか
ら出射した光が、前記反射板４５によって内周側に所定
角度で反射し、ヘッド１の中心からやや下方に配置され
た被検査物１００の検査箇所にスポット状に集光され
る。この場合、反射光は、水平に近い角度で集光される
ため、被検査物１００を立体的に明るく均一に照らすこ
とができ、検査精度を高めることができる。なお、前記
リング部材４４を取り替えて、反射板４５の設置角度を
変更するだけで、光の照射方向や集束度等を目的に応じ
て手軽に変更することができる。

【００２７】そして、図示しないＣＣＤカメラが被検査
物１００を撮像し、配線に破損部分あるいは異物等があ
ると、照明装置により照らし出された光によって、通常
の配線とは異なる光輝点等が現れるので、その撮像デー
タを図示しないコンピュータに送り、正常な被検査物の
撮像結果等と比較して、被検査物上のパターンや、被検
査物の位置決め精度や、ボンディングワイヤの接続状態
などの検査を行うことができる。他方、ハウジング４１
内部が所定の温度に達すると、一部の発光ダイオード５
２のみを点灯させて光量および発熱を制限し、熱による
被検査物１００やヘッド１の損傷を防止することができ
る。

【００２８】図５には、本発明による照明装置の第２実
施形態が示されている。図５（ａ）は側面の部分断面
図、（ｂ）は底面図である。なお、以下の実施形態にお
いて、図１〜４に示したものと実質的に同一部分には同
符号を付して、その説明を省略することにする。

【００２９】この第２実施形態では、発光ダイオード５
２…５２が複数列、この実施態様では２列の同心円状に
配列されている。なお、内周側の発光ダイオード５２の
間に外周側の発光ダイオード５２が位置するように千鳥
に配列して、発光ダイオード５２…５２の配列密度をで
きるだけ高めるようにしている。また、光ガイド８３
は、発光ダイオード５２…５２の発光部Ｅから照射され
る光を逃がすことなく受けることができるように、円筒
の肉厚を厚くされ、光入射面の幅を広くされている。同
様に、リング部材８４の内周の傾斜面に設けられた反射
板８５も、光ガイド８３の光出射面８３ａから出射され
る光を十分に受けることができるように、幅広とされて
いる。

【００３０】このように、発光ダイオード５２…５２を
複数列で配置することにより、照明装置の光量を大きく
することができる。また、光ガイド８３、反射板８５を
設けることにより、多数の発光ダイオード５２…５２の
光を逃がすことなく所望の個所に効率的に集光させるこ
とができると共に、ヘッド１を比較的コンパクトにする
ことができる。

【００３１】なお、同心円状に配列された２列の発光ダ
イオードは、１列ずつ接続ケーブルの別々の電線に配線
し、図示しない回路によって両者同時又は選択的に発光
させるようにすることもできる。それによって、目的と
する被検査物に応じて光量を切り替えたり、集光領域を
変化させたりすることができる。

【００３２】また、光ガイドとしては、前記各実施例に
示された円筒形状のものの他に、図６に示すように、光
入射面９３ａの幅が広く、光出射面９３ｂの幅が狭く、
外周９３ｃがテーパ状をなす光ガイド９３等を用いるこ
ともできる。これによれば、発光ダイオードを複数列に
配置したとき、光入射面９３ａは広くとって発光ダイオ
ードの光を逃がさないようにし、光出射面９３ｂは狭く
して光束をより絞るようにすることができる。更に、光
ガイドとしては、断面円形の環状体を用いることも可能
である。

【００３３】更に、前記各実施例では、反射板が光ガイ
ドの光出射面の外周にのみ配置されているが、光ガイド
の光出射面の両側に二重環状をなして配置してもよい。

【００３４】図７には、本発明による照明装置の第３実
施形態が示されている。図７（ａ）は部分側断面図、
（ｂ）は底面図である。なお、図１〜６に示したものと
実質的に同一部分には同符号を付して、その説明を省略
することにする。

【００３５】この第３実施形態では、前記発光ダイオー
ド５２…５２が２列の同心円状に配列されると共に、内
側の発光ダイオード５２…５２の光出射部Ｅの下部には
光ガイド１０３が配置され、外側の発光ダイオード５２
…５２の光出射部Ｅの下部には光ガイド８３が配置され
ている。各光ガイド８３，１０３は、それぞれ円筒状を
なして同心円状に配置されているが、内側の光ガイド１
０３の方が短くなっている。そして、光ガイド８３、１
０３の間に配置された環状部材１０４の下部が光ガイド
１０３の下方に向けて斜めに伸びており、その内側のテ
ーパ状の傾斜面に反射板１０５が設けられている。ま
た、外側の光ガイド８３の下方にもテーパ状に傾斜した
反射板８５が設置されている。

【００３６】更に、内側の光ガイド１０３の下部に設け
た反射板１０５の、出射光に対する傾斜角は、外側の光
ガイド８３の下方に配置した反射板８５の傾斜角よりも
小さくなっており、それによって、それぞれの反射板１
０５、８５で反射された光が、被検査物１００のある一
点１００ａに集中するようになっている。なお、反射板
１０５、８５の角度を調整することにより、それぞれの
反射板１０５、８５で反射された光を所定の幅で照射さ
せたり、あるいは分散させることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
照射光の光源に発光ダイオードを用いているため、従来
のハロゲンランプを使用する場合よりも長寿命であっ
て、光源を頻繁に交換する必要がなく、また、発光ダイ
オードを光源とすることから、光ファイバーよりも繰り
返しの屈曲に強い接続ケーブルを用いるため、耐久性が
向上し、前記光源の交換頻度の低さと合わせて保守コス
トを低減できる。

【００３８】更に、光ファイバーなどに比べて外径の大
きな発光ダイオードを多数配列しても、反射板によって
所望の個所に集光するようにしたので、ヘッドを大型化
することなく光量を大きくすることが可能であり、これ
に加えて、反射板をも２列に配置するようにしたので、
所望の箇所に集光させたり分散させることもできる。更
にまた、光の集光を光ガイドと反射板によって行うた
め、１枚のプリント基板上に発光ダイオードを平面的に
搭載することができ、製造作業性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明装置の第１実施形態を示す平
面図である。

【図２】同照明装置のヘッド部分を示し、（ａ）は部分
平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’矢示線に沿った側面の部分断
面図、（ｃ）は底面図である。

【図３】図２（ａ）のＢ−Ｂ’矢示線に沿った拡大断面
図である。

【図４】同照明装置の回路図である。

【図５】本発明による照明装置の第２実施形態を示し、
（ａ）は部分側断面図、（ｂ）は底面図である。

【図６】本発明の照明装置に用いられる光ガイドの他の
例を示す断面図である。

【図７】本発明による照射装置の第３実施形態を示し、
（ａ）は部分側断面図、（ｂ）は底面図である。

【符号の説明】

１ヘッド２接続ケーブル３電気コネクタ５プリント基板６絶縁部材７上蓋１１挿入孔４１ハウジング４２段部４３、８３、１０３光ガイド４４リング部材４５、８５、１０５反射板５１端子部５２発光ダイオード６１，７１切り欠き部Ｅ発光部Ｒ抵抗体Ｓ温度センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部を同一面側に向けて環状に配列さ
れた複数個の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードの発光部の前方に配置された、
環状の透明部材からなる光ガイドと、この光ガイドの光出射面から前方に突出して、少なくと
も前記光出射面の外周側に配置された反射板とを備えて
いることを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記反射板が、前記光ガイドから出射さ
れる光束の光軸に対して傾斜した角度で設置されている
請求項１記載の照明装置。
【請求項３】前記反射板が、前記光ガイドの光出射面
の両側に二重環状をなして配置されている請求項１又は
２記載の照明装置。
【請求項４】前記光ガイドが円筒状をなし、前記反射
板がテーパ状の反射面を有している請求項１〜３記載の
照明装置。
【請求項５】前記発光ダイオードが複数列の同心円状
に配列されており、前記光ガイドの光入射面が、前記複
数列の発光ダイオードの光を受け入れることが可能な幅
を有している請求項４記載の照明装置。
【請求項６】前記発光ダイオードが複数列の同心円状
に配列されており、前記光ガイド及び前記反射板が、前
記複数列の発光ダイオードのそれぞれに対応して個別に
設けられている請求項４記載の照明装置。