KR101016907B1 - 광학 유니트 및 광 조사 장치 - Google Patents

Abstract

로드 렌즈와 집광 렌즈와의 축 맞춤이 불필요함과 동시에, 성형 공정수나 부품수가 적고, 조립 작업성이 향상해, 비용을 줄일 수 있는 광학 유니트 등을 제공한다. 그를 위해, 집광부(41)와, 상기 집광부(41)의 선단 측에 일체로 하여 형성되고, 상기 집광부(41)와 축이 일치하고 있는 광 전달부(42)를 마련했다. 집광부(41)는 광축(C)을 중심으로 하여 기단으로부터 선단으로 향하여 대략 끝으로 갈수록 넓어지는 회전체 형상을 이루는 것이고, 기단면(41a)에 개구된 발광소자(21)를 수용하기 위한 오목부(43)와, 상기 발광소자(21)로부터의 광을 안쪽에 반사하는 측둘레면(41c)과, 발광소자(21)로부터의 광을 광 전달부(42)에 도출하는 선단면(41b)을 구비하고 있다. 광 전달부(42)는 대략 원주 형상을 이루는 것이고, 상기 집광부(41)로부터의 광을 도입하는 기단면(42a)과, 상기 기단면(42a)으로부터 도입된 광을 안쪽으로 반사하는 측둘레면(42c)과, 상기 기단면(42a)으로부터 도입된 광을 외부에 사출하는 선단면(42b)을 구비하고 있다.

Description

광학 유니트 및 광 조사 장치{OPTICAL UNIT AND LIGHT IRRADIATING DEVICE}

본 발명은 컴팩트한 구성을 가지는 광학 유니트로서, 공장 등에 있어서 광을 조사(照射)하여 제품의 상처나 마크(mark) 검출 등(대체로 제품 검사라고 한다)에 이용되는 스포트(spot) 광 조사 장치나 그러한 종류의 광 조사 장치 등에 바람직하게 사용되어 광의 균일화를 실시하는 광학 유니트에 관한 것이다.

최근, 이런 종류의 광 조사 장치의 광원에 특허문헌 1 등에 나타내는 바와 같이, 할로겐(halogen) 광원에 비해 광도 안정성, 수명, 속응성(速應性) 등이 뛰어나 컴팩트화가 가능하고 저(低)발열인 LED가 이용되고 있다.

특히, 일정 영역에만 가능한 균일한 조도로 광을 조사하는 목적으로 만들어진 스포트 광 조사 장치라고 칭해지는 광 조사 장치에 있어서는 LED로부터 나온 광량군(群) 중 어느 광을 균일한 면발광 상태로 하기 위해서 케이싱의 선단 내부에 로드(rod) 렌즈라고 칭해지는 주상(柱狀)의 광 전달 소자를 마련하고, LED로부터 나온 광을 이 로드 렌즈를 통과시켜 광량군을 줄여 외부에 사출하도록 하고 있다.

이때, 로드 렌즈의 기단면인 광 도입면에 LED로부터 나온 광을 집광시킬 필요가 있기 때문에, LED의 주위에 반사면을 더 마련하여 LED로부터 나온 광의 거의 모두를 전방으로 사출할 수 있도록 한 집광 렌즈를 본 발명자는 개발중이다.

특허문헌 1 : 일본국 특개2003-240721호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그런데, 로드 렌즈와 집광 렌즈의 쌍방의 축이 광축에 일치하고 있지 않으면, 광원으로부터 사출된 광을 유효하게 전달할 수 없지만, 정밀도가 높은 축 맞춤은 어렵다.

또, 광 조사 장치는 부품수가 많을수록, 성형 공정수나 조립 공정수도 많게 되어, 비용이 늘어나게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 로드 렌즈와 집광 렌즈와의 축 맞춤이 불필요함과 동시에, 성형 공정수나 부품수가 적고, 조립 작업성이 향상해, 비용을 줄일 수 있는 광학 유니트 및 그것을 이용하여 이루어지는 광 조사 장치를 제공하는 것을 그 주된 소기 과제로 한 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

즉 본 발명에 관한 광학 유니트는 발광소자로부터 사출된 광을 기단 측으로부터 도입하여 선단 측으로부터 사출하는 것으로서, 집광부와, 상기 집광부의 선단 측에 일체로 하여 형성되고, 상기 집광부와 축이 일치하고 있는 광 전달부를 구비하고 있는 것이며, 상기 집광부는 광축을 중심으로 하여 기단으로부터 선단을 향하여 대략 끝으로 갈수록 넓어지는 회전체 형상을 이루는 것이고, 기단면에 개구된 발광소자를 수용하기 위한 오목부와, 상기 발광소자로부터의 광을 안쪽으로 반사하는 측둘레면과, 상기 발광소자로부터의 광을 상기 광 전달부에 도출하는 선단면을 구비하고 있으며, 상기 광 전달부는 대략 원주 형상을 이루는 것이고, 상기 집광부로부터의 광을 도입하는 기단면과, 상기 기단면으로부터 도입된 광을 안쪽으로 반사하는 측둘레면과, 상기 기단면으로부터 도입된 광을 외부로 사출하는 선단면을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것으로 하면, 로드 렌즈와 집광 렌즈가 일체화되어 있으므로, 축 맞춤이 불필요하고, 발광소자로부터 사출된 광의 전달 효율이 뛰어나다.

또, 로드 렌즈와 집광 렌즈를 일체화하는 것에 의해, 부품수를 줄일 수 있고, 이것에 의해 광 조사 장치에 조립할 때에 조립 작업성이 향상해, 비용을 줄일 수 있다.

상술한 각 구성에 있어서, 장착의 제한으로부터 정해지는 광 전달부의 선단 부의 지름을 유지하면서, 광 전달부의 기단면만을 크게 하여, 발광소자로부터 나온 광을 효율적으로 도입할 수 있도록 하는 데는 상기 광 전달부의 기단부가 상기 집광부의 선단을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어져 가는 형상을 하고 있는 것이 바람직하다. 덧붙여 이와 같은 것으로 하면, 종래의 로드 렌즈의 장착 부분의 형상과의 공통화를 도모할 수 있기 때문에, 예를 들면 케이싱에 의한 유지 구조를 종래와 바꾸는 일 없이, 그대로 유용하는 것도 가능하게 된다.

또한, 상기 광 전달부의 측둘레면에는 아무런 가공을 하지 않고, 굴절률 차이에 의해 전반사 시키도록 하여도 좋고, 측둘레면에 금속 피막을 증착시키거나 경면(鏡面)으로 가리거나 하여 광을 반사시키도록 하여도 좋다.

또, 본 발명에 관한 광 조사 장치는 상술한 구성의 광학 유니트와 발광소자를 구비하고, 상기 발광소자로부터 사출된 광을 상기 광학 유니트로부터 사출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것으로 하면, 조립하는 광학 유니트가 컴팩트화 가능한 구성이기 때문에, 이러한 조합에 의해, 매우 컴팩트하고 고효율, 또한 광량군이 적은 광 조사 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 관한 광 조사 장치는 상기 광학 유니트의 오목부에 상기 발광소자가 억지 끼워 넣음 하고, 상기 발광소자와 상기 집광부와의 축 맞춤을 하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 발광소자는 축 방향으로 밀어 붙여 고정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 관한 광 조사 장치가 케이스를 구비하고 있는 것으로서, 상기 케이스에 상기 광 전달부가 축과 직교하는 방향으로 억지 끼워 넣음 하고, 상기 케이스와 상기 광학 유니트와의 축에 직교하는 방향의 위치 결정이 행해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이때, 상기 광학 유니트는 상기 집광부의 선단면을 탄성 변형 부재를 통하여 축 방향으로 일정한 힘으로 가압하여 고정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 광학 유니트를 탄성 변형 부재가 가압하는 힘은 그 기단 오목부에 끼워 넣은 LED 등의 발광소자에 전달하지만, 발광소자의 방열 효율은 통상 그것과 접하여 설치되어 있는 열전도체와 서로 미는 힘에 의존한다. 그리고, 이 방열 효율이 발광소자의 수명에 크게 영향을 주고 있다. 이 때문에, 광학 유니트를 가압하는 힘이 변동하면, 발광소자의 수명에 불균형이 생긴다. 그렇지만, 이와 같은 것으로 하면, 발광소자와 열전도가 서로 미는 힘도 일정하게 되므로, 로트마다 발광소자의 수명에 불균형이 없고 균일한 성능의 광 조사 장치를 얻을 수 있다.

이와 같은 광 조사 장치는 상기 케이스와 상기 제2 케이스를 축 방향에 접근시켜, 상기 광학 유니트를 그들 사이에 끼워 넣어 고정하는 것으로서, 상기 케이스의 선단면과, 상기 광학 유니트의 선단면이 동일면 또는 축 방향으로 일정 거리가 되도록 상기 제2 케이스를 상기 케이스에 대해 장착하도록 구성되어 있다.

상기 발광소자로서는 LED가 바람직하게 이용된다. 이와 같은 것으로 하면, 광도 안정성, 수명, 속응성 등이 뛰어나 컴팩트화가 가능하고 저발열인 것으로 할 수 생긴다.

<발명의 효과>

그리하여, 본 발명에 의하면, 로드 렌즈와 집광 렌즈와의 축 맞춤이 불필요함과 동시에, 성형 공정수나 부품수가 적어 조립 작업성이 향상하기 때문에, 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 광 조사 장치의 구성을 나타내는 모식적 사시도.

도 2는 동일한 실시 형태에 있어서의 광 조사 장치의 모식적 단면도.

도 3은 동일한 실시 형태에 있어서의 광학 유니트의 단면도.

도 4는 동일한 실시 형태(일부 변형)에 있어서의 광학 유니트 내를 진행하는 광선을 나타내는 동작 설명도.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 광 조사 장치의 모식적 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 광학 유니트의 단면도.

<부호의 설명>

21 … 발광소자 41 … 집광부 41a … 기단면 41b … 선단면 41c… 축둘레면 42 … 광 전달부 42a … 기단면 42b … 선단면 42c … 측둘레면 43 … 오목부 C … 광축

<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>

이하에 본 발명의 일실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(1)는, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 선단면(42b)으로부터 광을 조사하는 것으로, 케이스(3)와, 그 케이스(3)에 내장된 광학 유니트(4)와, 상기 광학 유니트(4)의 기단 오목부(43)에 수용된 광원체(2)와, 상기 광원체(2)에 외부로부터 전력을 공급하는 전기 케이블 묶음(5)과, 제2 케이스로서 상기 광원체(2)를 가압 고정해 상기 전기 케이블 묶음(5)을 유지하는 바닥 덮개(7)를 구비하고 있다.

광원체(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 발광소자인 LED 소자(21)와 이것을 유지하는 유지 부재(22)로 이루어지는 것이다. 광원체(2)는 LED 소자(21)와 유지 부재(22)가 이른바 파워 LED로서 일체화된 것이다.

LED 소자(21)는 소정 시간 연속하여 200mA이상(예를 들면, 200mA ~ 2A의 것이 바람직하다)의 전류를 흘리는 것이 가능한 것으로서, 단체(單體)로도 종래의 것에 비교해 매우 큰 광량으로 발광한다. 유지 부재(22)는 상기 LED 소자(21)를 다이본딩(die bonding) 등에 의해 탑재한 금속제(예를 들면 동(銅)제)로 열전도성이 양호한 블록 모양의 도체(23)와, 상기 도체(23)에 바깥 끼움되어 이것을 지지하는 수지 프레임(24)과, 상기 LED 소자(21)를 보호하기 위한 반구상으로 중실(中實) 투명한 수지 몰드부(25)를 구비하고 있다. 또한 본 실시 형태에서는 이 광원체(2)가 유리 엑폭시 배선 기판(26)을 구비한 것으로 하고, 이 배선 기판(26)을 통하여 상기 LED 소자(21)와 전기 케이블 묶음(5)으로부터 연장된 리드선(51, 52)과의 접속을 실시하고 있다. 배선 기판(26)은 원환 모양을 이루는 것으로, 그 중심 구멍 근방에 수지 프레임(24)을 탑재하고, 상기 광원체(2)의 바닥면, 보다 구체적으로는 도체(23)의 바닥면을 노출시키고 있다.

광학 유니트(4)는, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기단 측이 기단으로부터 선단을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어지도록 형성한 회전체 형상을 이루고, 선단 측이 단면 원 형상인 집광부(41)와, 그 집광부(41)의 선단에 마련한 원주 형상의 광 전달부(42)를 서로의 축이 일치하도록 일체 성형한 투명 수지제인 것이다.

집광부(41)의 기단면에는, 도 3에 상세하게 나타내는 바와 같이, 상기 LED 소자(21)를 수용하기 위한 오목부(43)가 개구되어 있다. 이 오목부(43)는 상기 수지 몰드부(25)의 외주에 억지 바깥 끼움 하여, 이 광학 유니트(4)의 축선(C1)상에 LED 소자(21)를 배치한다. 오목부(43)의 바닥면(43a)은 기단 측을 향하여 팽창시킨 볼록 렌즈 형상으로 하고 있고, 그 측면(43b)은 축선(C1)에 대략 평행이다(제조나 굴절의 관계로부터 기단 측을 향함에 따라 서서히 넒어지는 테이퍼면으로 하여도 좋다). 상기 집광부(41)의 측면에는 반사 요소인 측둘레면(41c)이 마련되어 있고, 측둘레면(41c)의 기단 측은 단면(斷面) 윤곽이 포물선을 이루도록 형성되어 있으며, 측둘레면(41c)의 선단 측은 원통 형상으로 하고 있다.

그리고 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 LED 소자(21)로부터 사출된 광 가운데, 오목부(43)의 측면(43b)을 통과한 대략 모든 광이 상기 측둘레면(41c)의 단면 윤곽이 포물선을 이루는 기단 측에 도달하고, 거기서 전반사 되어, 광축(C)을 향하여 서로 모이는 방향의 광으로서, 상기 광 전달부(42)에 도출되도록 되어 있다. 또 한편, 상기 LED 소자(21)로부터 사출된 광 가운데, 오목부(43)의 바닥면(43a)을 굴절하여 통과한 대략 모든 광이 역시 광축(C)을 향하여 서로 모이는 광으로서 상기 광 전달부(42)에 도출되도록 구성되어 있다. 또한, 도 4에 나타내는 실시 형태는 상기 실시 형태보다 집광부(41)의 기단이 짧고, 광 전달부(42)는 기단으로부터 선단까지 축의 직선 방향의 단면적이 균일한 원주상인 것이다.

이와 같이 하여, LED 소자(21)로부터 사출되어 집광부(41)의 선단면에서부터 외부로 사출되는 대략 모든 광이 상기 광 전달부(42)에 도출된다.

이 광 전달부(42)는 원주 형상을 이루는 것으로, 상기 집광부(41)로부터의 광을 도입하는 기단면(42a)과, 상기 기단면으로부터 도입된 광을 안쪽으로 반사하는 측둘레면(42c)과, 상기 기단면으로부터 도입된 광을 외부로 사출하는 선단면(42b)을 구비하고 있는 것이다. 광 전달부(42)는 케이스(3)의 소경(小徑)부(3c) 에 끼워 넣어진다.

또한 본 실시 형태에서는 상기 광 전달부(42)의 기단부가 상기 집광부(41)의 선단면(41b)을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어져 가는 머리가 잘린 원추 모양이다.

광 전달부(42)의 기단부가 상기 집광부(41)의 선단면(41b)을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어져 가는 머리가 잘린 원추 상태인 것에 의해서 보다 큰 면적으로 상기 집광부(41)로부터 도출된 광을 받을 수 있다. 따라서, 보다 많은 광을 광 전달부(42)에 도입할 수 있다고 하는 이점을 가진다. 즉, LED 소자(21)가 이상적인 점광원이 된다면, 상기 도 4에 나타내는 바와 같이, 광학 유니트(4)의 집광부(41)에 의해서 모든 광을 광축(C)에 가까워지는 방향의 광으로 할 수 있지만, 실제로는 광축(C)으로부터 떨어지는 넓힘 광이 반드시 포함되게 된다. 그리하여 광 전달부(42)의 기단부가 상기 집광부(41)의 선단면(41b)을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어져 가는 머리가 잘린 원추 상태인 것에 의해 이와 같은 넓힘 광도 광 전달부(42)의 내부에 취입할 수 있어, 이 부분에서의 광량 로스(loss)를 억제하여 광 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

광 전달부(42)의 기단부가 상기 집광부(41)의 선단면(41b)을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어져 가는 머리가 잘린 원추 상태에 있어서도 광 전달부(42)의 형상은 종래의 로드 렌즈와 대략 동일한 형상을 이루고 있기 때문에, 상기 케이스(3)의 소경부(3c)를 특히 종래의 것으로부터 개조할 필요는 없다.

케이스(3)는, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회전체 형상을 이루는 것이 다. 그리고 외주에 복수의 바닥이 있는 홈을 마련하여 방열부인 방열 핀(F)을 형성하고 있다.

케이스(3)는 축선(L) 방향으로 관통하는 중심구멍을 가지므로, 그 중심 구멍은 기단부에 형성한 대경부(3a)와, 그 대경부(3a)의 선단으로부터 단차를 가지고 형성한 소경부(3c)로 이루어진다. 대경부(3a)는 일정 내경의 원통형으로 상기 집광부(41)의 선단면(41b)과 대략 동일한 지름을 이루고, 상기 집광부(41)의 전부를 수용한다. 소경부(3c)는 대경부(3a)에 연속하여 형성된 원통 모양을 이루는 일정 내경인 것이다. 소경부(3c)는 광 전달부(42)와 대략 동일한 지름을 이루고, 이것에 대략 억지 바깥 끼움 하는 것이다.

바닥 덮개(7)는 단면 원형 모양의 것이고, 바닥면(7a)으로부터 바닥 덮개(7)를 관통하는 케이블 삽입 통공(7b)이 마련되어 있으며, 이 케이블 삽입 통공(7b)을 통과하여 전기 케이블 묶음(5)이 외부로부터 삽입되고, 리드선(51, 52)이 납땜부 등에 의해 광원체(2)의 기판(26)에 접속하도록 되어 있다. 이 케이블 삽입 통공(7b)은 바닥 덮개(7)의 바닥면(7a)의 단부까지 연장하는 U자 절개 형상을 이루는 것이다.

케이스(3)에는 그 측면에 나사 구멍(81)이 마련되어 있고, 바닥 덮개(7)의 측면에는 암나사 구멍(82)이 잘려 있다. 그리고, 바닥 덮개(7)를 케이스(3)의 대경부(3a)에 끼워 넣고, 그 다음에, 케이스(3)에 마련된 나사 구멍(81)과 바닥 덮개(7)에 마련된 암나사 구멍(82)을 서로 겹치게 하며, 서로 겹친 나사 구멍(81) 및 암나사 구멍(82)에 나사(8)를 회전하면서 삽입해 나사 고정하여, 바닥 덮개(7)를 케이스(3)에 고정한다.

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(1)는 케이스(3)에 바닥 덮개(7)를 끼워 넣은 후, 케이스(3)의 가압면(61)과 바닥 덮개(7)의 가압면(62)으로 광원체(2) 및 광학 유니트(4)를 끼워 눌러 고정하는 끼워 누름 고정 구조와, 상기 끼워 누름 고정 구조에 의한 고정에 수반하여, 집광부(41)의 기단 오목부(43)에 억지로 광원체(2)를 끼워 넣어 광원체(2)의 광축(C)을 광학 유니트(4)의 축선(C1)에 합치시키는 축 맞춤 구조를 구비하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(1)는 케이스(3)에 광학 유니트(4)의 광 전달부(42) 또는 측둘레면(41c)을 억지 끼워 넣음 하고, 상기 광학 유니트의 축선(C1)을 케이스(3)의 축선(L)에 합치시키는 위치 결정 구조를 구비하고 있다.

끼워 누름 고정 구조는 케이스(3)에 마련한 가압면(61)과, 그것에 대향하여 바닥 덮개(7)에 마련한 가압면(62)을 가지고 이루어지고, 가압면(61, 62)의 접근을 이용하여 해당 가압면(61, 62) 사이에 상기 광원체(2)를 끼워 눌러 고정하는 것이다. 케이스(3)에 마련한 가압면(61)은 상기 대경부(3a)와 소경부(3c)와의 사이의 단차를 이용하여 형성한 오목부(3b)의 바닥면에 마련되어 있다. 이 가압면(61)은 바닥 덮개(7) 측을 향하여 탄성 변형 부재인 O링(R)을 개재시켜, 광학 유니트(4)의 집광부(41)의 선단면(41b)을 가압한다. 바닥 덮개(7)에 마련한 가압면(62)은 질화 알루미늄 등의 전기 절연성을 가지는 재질로 이루어지는 열전도판(27)을 개재하여, 광원체(2)의 도체(23)의 바닥면을 가압한다.

축 맞춤 구조는 광원체(2)의 끼워 누름 고정에 수반하는 광학 유니트(4)의 기단 오목부(43)와 유지 부재(22)의 수지 몰드부(25)와의 끼워 맞춤에 의해, 유지 부재(22)에 유지되어 있는 LED 소자(21)의 광축(C)과, 광학 유니트(4)의 축선(C1)을 합치시키는 것이다.

위치 결정 구조는 케이스(3)의 소경부(3c)와 광학 유니트(4)의 광 전달부(42)와의 끼워 맞춤에 의해, 광학 유니트(4)의 축선(C1)과 케이스(3)의 축선(L)을 합치시키는 것이다.

이와 같이 구성한 광 조사 장치(1)의 조립 방법의 일례에 대하여 이하에 서술한다.

우선 리드선(51, 52)을 광원체(2)의 기판(26)에 납땜부 등에 의해 접속한다. 다음에 광학 유니트(4)의 기단 오목부(43)를 수지 몰드부(25)에 바깥 끼움 시킨다.

한편, 케이스(3)에는 그 오목부(3b)에 O링(R)을 끼워 넣어 가압면(61)에 접촉 또는 근접하게 하고, 그 다음에, 광학 유니트(4)를 광 전달부(42)로부터 케이스(3) 내부에 삽입하여, 케이스(3)의 소경부(3c)에 광학 유니트(4)의 광 전달부(42)를 끼워 넣고, 광 전달부(42)의 선단면(42b)과 케이스(3)의 선단면이 동일면이 되도록 광 전달부(42)의 선단면(42b)과 케이스(3)의 선단면을 평면으로 밀어붙여 장착한다.

이 상태로부터, 케이스(3)와 바닥 덮개(7)를 체결한다. 즉, 전기 케이블 묶음(5)을 바닥 덮개(7)에 마련한 케이블 삽입 통공(7b)의 절개 부분에 끼워 넣고 나서, 바닥 덮개(7)를 케이스(3)의 대경부(3a)에 끼워 넣는다. 그 다음에, 케이스(3)에 마련된 나사 구멍(81)과 바닥 덮개(7)에 마련된 암나사 구멍(82)을 서로 겹치게 하고, 서로 겹친 나사 구멍(81) 및 암나사 구멍(82)에 나사(8)를 회전시키면서 삽입하여 나사 고정해 바닥 덮개(7)를 축 방향에 고정한다. 그리하여 바닥 덮개(7)를 케이스(3)의 대경부(3a)에 끼워 넣는 과정에서 가압면(61)이 O링(R)을 통하여 광학 유니트(4)의 집광부(41)를 바닥 덮개(7)에 밀어붙이고, 그 한편으로 가압면(62)이 열전도판(27)을 통하여 도체(23)의 바닥면을 케이스(3) 측으로 밀어붙이므로, 이들 가압면(61, 62)에 의해서 광원체(2) 및 광학 유니트(4)가 끼워 누름 고정된다.

또, 끼워 누름 고정 과정에서 광학 유니트(4)의 기단 오목부(43)와 유지 부재(22)의 수지 몰드부(25)가 확실히 끼워 맞춤하고, 또한 광학 유니트(4)의 광 전달부(42)와 케이스(3)의 소경부(3c)가 끼워 맞춤하기 때문에, 유지 부재(22)에 유지되어 있는 LED 소자(21)의 광축(C), 광학 유니트(4)의 축선(C1), 케이스(3)의 축선(L)이 합치하게 된다.

또한, 케이스(3)의 나사 구멍(81)과 바닥 덮개(7)의 암나사 구멍(82)이 서로 겹치는 소정 위치에서는 O링(R)은 약간 탄성 변형을 하여, 광학 유니트(4)에 가압하여 밀어붙이는 힘을 부여하여 덜컹거리지 않도록 이것을 유지한다. 그리고 이와 같은 구성에 의해, 광학 유니트(4)를 억지로, 게다가 과대한 끼움 압력이 작용하지 않는 범위에서 유지할 수 있도록 도모하고 있다. 또, O링(R)이 탄성 변형하는 것에 의해, 집광부의 축 방향의 치수 정밀도가 높지 않아도 광학 유니트(4)의 선단이 케이스(3)의 선단으로부터 돌출하는 것을 막을 수 있다.

또, 이 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 바닥 덮개(7)는 전기 케이블 묶음(5)을 케이블 삽입 통공(7b)에 의해 유지하는 역할도 겸하고 있어 전기 케이블 묶음(5)은 케이블 삽입 통공(7b)에 삽입되어, 결속 밴드(9)에 의해 바닥 덮개(7)에 고정된다.

이것에 의해, 전기 케이블 묶음(5)이 케이블 삽입 통공(7b) 내에 유지되기 때문에, 조립 후, 전기 케이블 묶음(5)에 다소의 인장력이나 압입력(壓入力)이 작용하여도 광원체(2)와의 접속 부분에 무리한 힘이 작용하지 않고, 이것에 의한 단선이나 접촉불량의 문제점도 회피할 수 있다. 또한, 전기 케이블 묶음(5)에 의해 케이블 삽입 통공(7b)이 완전하게 폐쇄되기 때문에, 이 케이블 삽입 통공(7b)으로부터의 누광(漏光)의 문제점도 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(1)에 의하면, 조립이 매우 간단하고, 그때에 광학 유니트(4) 및 광원체(2)의 고정 및 위치 결정을 동시에 할 수 있으며, 게다가, 전기 케이블 묶음(5)의 단선 등을 회피할 수 있는 것을 시작으로 하는 여러 가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 케이스(3)와 바닥 덮개(7)가 나사 이송 기구(10)를 통하여 서로 나사 맞춤해 직렬로 체결되고 있어도 좋다. 본 실시 형태에서는 바닥 덮개(7)는 외주에 복수의 바닥이 있는 홈을 마련하여 방열부인 방열 핀(F)을 형성하고 있고, 대경부(3a)는 바닥 덮개(7) 측에 형성되어 있다. 케이스(3)와 바닥 덮개(7)는 그 결합 부분에 형성한 나사부(11, 12)에 의해 서로 체결된다. 즉, 케이스(3)의 기단부에는 암나사부(11)가 형성되어 있다. 또한 바닥 덮개(7)의 선단부에는 상기 암나사부(11)에 나사 맞춤하는 수나사부(12)가 마련되어 있다.

그리고, 본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(1)는 케이스(3) 및 바닥 덮개(7)의 나사 맞춤 체결에 수반하는 가압면(61, 62)의 접근을 이용하여 광원체(2) 및 광학 유니트(4)를 끼워 눌러 고정하는 것이다.

이와 같이 구성한 광 조사 장치(1)의 조립 방법의 일례에 대하여 이하에 서술한다.

우선 전기 케이블 묶음(5)으로부터 연장해 있는 리드선(51, 52)을 광원체(2)의 기판(26)에 납땜부 등에 의해 접속한 후, 광원체(2) 및 열전도판(27)을 바닥 덮개(7)에 삽입해 가설치하고, 전기 케이블 묶음(5)은 케이블 삽입 통공(7b)의 절개 부분으로부터 삽입한다.

한편, 케이스(3)에는 오목부(3b)와 O링(R)을 끼워 넣어 가압면(61)에 접촉 또는 근접시켜 둠과 동시에, 그 소경부(31c)에 광학 유니트(4)의 광 전달부(42)를 끼워 넣고, 광 전달부(42)의 선단면(42b)과 케이스(3)의 선단면이 동일면이 되도록 광 전달부(42)의 선단면(42b)과 케이스(3)의 선단면을 평면으로 밀어붙여 장착해 둔다. 이때, 케이스(3)의 가압면(61)에 인접하여 형성된 작은 돌기(31)는 집광부(41)의 선단면(41b)과는 접하지 않고, 쌍방의 사이에는 약간의 틈이 생긴다. 또, 케이스(3)와 광학 유니트(4)의 치수는 엄밀하게 제어되므로, 이전 틈의 높이에 개개의 제품마다의 불균형 없이 항상 일정하게 되어, 가압면(61)이 O링(R)을 통하여 광학 유니트(4)를 가압하는 힘도 항상 일정하게 제어된다.

이 상태로부터, 케이스(3)와 바닥 덮개(7)를 체결한다. 즉 케이스(3)를 회전시키는 것에 의해, 그 암나사부(11)를 바닥 덮개(7)의 수나사부(12)에 나사 맞춤 시킨다. 그리하여 케이스(3)와 바닥 덮개(7)가 이러한 체결에 의해 서로 가까워지는 과정에서 광학 유니트(4)의 기단 오목부(43)가 광원체(2)의 수지 몰드부(25)에바깥 끼움되고, 또, 가압면(61)이 O링(R)을 통하여 집광부(41)의 선단면(41b)을 바닥 덮개(7) 측으로 밀어붙이며, 그 한편으로 가압면(62)이 열전도체(27)를 통하여 도체(23)의 바닥면을 케이스(3) 측으로 밀어붙이므로, 이들 가압면(61, 62)에 의해서 광학 유니트(4) 및 광원체(2)가 끼워 누름 고정된다. 이 사이, 광 전달부(42)의 선단면(42b)과 케이스(3)의 선단면은 동일면이 되도록 평면으로 밀어붙인 채로 있으므로, 광원체(2)의 치수에 불균형이 있는 경우는 암나사부(11)와 수나사부(12)와의 나사 맞춤의 정도로 조정한다. 따라서, 수나사부(12)의 선단은 케이스(3)에 접하지 않고, 약간의 틈이 생겨 있어도 좋으며, 이 경우, 암나사부(11)와 수나사부(12)를 나사 맞춤시킨 후에 나사 이송 기구(10)로 회전 멈춤 처리를 행하여 케이스(3)와 바닥 덮개(7)를 고정한다.

이와 같은 실시 형태에 의하면, 치수 정밀도가 높은 케이스(3)와 광학 유니트(4)에 의해서, 가압면(61)이 광학 유니트(4) 및 광원체(2)를 가압하는 힘이 일정하게 정해져, 광원체(2)의 치수의 불균형은 나사 이송 기구(10)를 이용하여 흡수할 수 있다.

또, 광 전달부(42)의 단면적이 충분히 큰 경우에는 광 전달부(42)의 기단부를 상기 집광부(41)의 선단면(41b)을 향함에 따라 서서히 단면이 넓어져 가는 머리가 잘린 원추 상태로 하지 않아도 좋다.

또한, 상기 광 전달부(42)의 기단부는 단면이 원형 모양인 것에 한정되지 않고, 다각형상인 것으로 하여도 좋고, 머리가 잘린 원추 모양과 같이 직선적으로 넓어지는 형상으로 한정되지 않으며, 만곡하면서 넓어져 가는 형상으로 하여도 좋다.

상기 집광부(41)에 대해 말하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 측둘레면(41c)은 기단으로부터 선단까지 연속하여 단면 윤곽이 포물선을 이루도록 형성되어 있어도 좋다. 또, 오목부(43)의 바닥부(43a)는 평면으로 하여도 좋다.

또한, 예를 들면, O링(R) 대신에 코일 스프링을 이용하는 등으로 하여도 좋고, 끼워 누름 구조는 LED 소자(21)의 형태나 케이스(3)나 바닥 덮개(7)의 형태에 의해서 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또, 기판(26)도 경우에 따라서는 불필요하게 할 수 있다.

물론 본 광 조사 장치는 조명용뿐만 아니라, 예를 들면 화학반응을 촉진시키도록 하는 용도에 이용하여도 상관없다.

또, 광원체(2)에는 통상의 LED를 이용하여도 좋고, 할로겐 램프나 텅스텐 램프를 이용하여도 좋다.

그 외 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하고, 상기 실시 형태 등에 한정되지 않으며, 상술한 여러 가지의 구성의 일부 또는 전부를 적당 조합하여 구성하여도 좋다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 로드 렌즈와 집광 렌즈와의 축 맞춤이 불필요함과 동시에 컴팩트한 구성을 취하는 것에 의해, 성형 공정수나 부품수가 적고, 조 립 작업성이 향상하여, 비용을 줄일 수 있다.

Claims (9)

1. 발광소자로부터 사출된 광을 기단(基端) 측으로부터 도입하여 선단 측으로부터 사출하는 광학 유니트로서,

   집광부와, 상기 집광부의 선단 측에 일체로 하여 형성되고, 상기 집광부와 축이 일치하고 있는 광 전달부를 구비하고 있는 것이며,

   상기 집광부는 광축(光軸)을 중심으로 하여 기단으로부터 선단을 향하여 끝으로 갈수록 넓어지는 회전체 형상을 이루는 것이고, 기단면에 개구된 발광소자를 수용하기 위한 오목부와, 상기 발광소자로부터의 광을 안쪽으로 반사하는 측둘레면과, 상기 발광소자로부터의 광을 상기 광 전달부에 도출하는 선단면을 구비하고 있으며,

   상기 광 전달부는 원주 형상을 이루는 것이고, 상기 집광부로부터의 광을 도입하는 기단면과, 상기 기단면으로부터 도입된 광을 안쪽으로 반사하는 측둘레면과, 상기 기단면으로부터 도입된 광을 외부로 사출하는 선단면을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 유니트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 광 전달부의 기단부가 상기 집광부의 선단을 향함에 따라 서서히 단면(斷面)이 넓어져 가는 형상을 하고 있는 광학 유니트.
3. 청구항 1에 기재한 광학 유니트와, 발광소자를 구비하고 있는 광 조사 장치로서,

   상기 발광소자로부터 사출된 광을 상기 광학 유니트로부터 사출하는 것인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 광학 유니트의 오목부에 상기 발광소자가 억지 끼워 넣음 하여, 상기 발광소자와 상기 집광부와의 축 맞춤이 행해지도록 구성되어 있는 광 조사 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 발광소자는 축 방향으로 밀어 붙여 고정하도록 구성되어 있는 광 조사 장치.
6. 청구항 3에 있어서,

   케이스를 구비하고 있는 것으로서, 상기 케이스에 상기 광 전달부가 억지 끼워 넣음 하여, 상기 케이스와 상기 광학 유니트와의 위치 결정이 행해지도록 구성되어 있는 광 조사 장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 광학 유니트는 상기 집광부의 선단면을 탄성 변형 부재를 통하여 축 방 향으로 일정한 힘으로 가압하여 고정하도록 구성되어 있는 광 조사 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   케이스와 제2 케이스를 축 방향으로 접근시키고, 상기 광학 유니트를 그들 사이에 끼워 넣어 고정하는 것으로서,

   상기 케이스의 선단면과 상기 광학 유니트의 선단면이 동일면 또는 축 방향으로 일정 거리가 되도록 상기 제2 케이스를 상기 케이스에 대해 장착하도록 하고 있는 광 조사 장치.
9. 청구항 3에 있어서,

   상기 발광소자가 LED인 광 조사 장치.

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