KR20010012585A

KR20010012585A - 가요성 발광 소자 회로 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20010012585A
Application number: KR1019997010542A
Authority: KR
Inventors: 화이트티모시피; 메시나마이클씨
Original assignee: 노쓰이스트 로보틱스 엘엘씨
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2001-02-15
Also published as: US5920643A; CA2289557C; WO1998052384A2; EP1019654A2; JP2001525978A; WO1998052384A3; EP1019654A4; AU7483898A; CA2289557A1

Abstract

본 발명은 광축에 대해 소정 각도로 배열된 복수개의 광원을 구비한 원추형 또는 돔형 링 광원을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 조명 장치의 일부 치수가 먼저 결정되고, 그후, 적절한 공식을 사용하여 상기 회로 보드의 나머지 치수가 계산된다. 그후, 계산된 치수는 평면 가요성 회로보드로부터 소정의 아치형 부분을 절단하는데 사용된다. 그후, 광원이 가요성 회로 보드의 제 1 면상의 소정 위치에 설치되고, 하나 또는 복수개의 전원을 구비한 공용 전기적 커넥터에 각각 결합되어 광원 각각으로 전기 에너지가 공급되게 된다. 그후, 상기 회로 보드는 상기 광원들이 내향한 상태로 원추형 또는 돔형 형상으로 접혀지고, 접혀진 회로 보드의 각 접촉 단부 및 측방향 표면은 가요성 회로 보드를 접혀진 상태로 영구적으로 유지하도록 서로 적절하게 죄어지거나 고정되게 된다.

Description

가요성 발광 소자 회로 및 그 제조 방법{Flexible lighting element circuit and method of manufacturing the same}

기계장치 조명 시스템을 설계할 때, 조명 지오메트리(illumination geometry)는 관찰되는 물체의 외관과 이미지의 질을 결정하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이는 광을 관찰자에게 직접적으로 반사하는 표면과 물체의 반사성이 매우 좋을 경우에 더욱 중요하다.

머신 비젼(machine vision) 산업 분야의 기술자들은 카메라의 시계내에서 대상물의 형상을 가장 명확하게 볼 수 있도록 하는 광 지오메트리를 선택하여야만 한다. 반사성 물체가 그 자체의 특징적인 기하학적 형상에 따라 광 환경을 반사하기 때문에, 이런 작업의 광 지오메트리의 선택은 특히 중요하다. 예로서, 일부 작업에서는 "고각도"의 광, 즉, 광 축에 대해 작은 각도로 공급되는 광이 필요하고, 다른 작업에서는 "저 각도"의 조명, 즉, 광축에 대해 보다 큰 각도로 공급되는 광이 필요하다. 머신 비젼 산업의 기술자들에게는 소정의 특수한 조명 작업에 대해 이상적인 조명을 선택할 수 있도록 사용가능한 조명 지오메트리를 가장 많이 변화시킬 수 있게 되는 것이 바람직하다.

다수의 작업들은 대상물의 형상이 시계 내에서 그들의 방향에 무관하게 동일하게 조명될 수 있도록 반경방향으로 균일한 광 지오메트리를 필요로 한다. 현재, 링 광원은 단지 한정적으로만 입사각을 변화시킬 수 있다. 예로서, 광학 섬유 링 광원은 링 광원의 중앙축에 평행하거나 거의 평행한 조명 방향으로 협소한 대역의 강한 조명을 제공한다. 각이 형성된 반사기 링이 상이한 각도로 조명 영역을 방향전환하도록 광학 섬유 링 광원에 부착될 수 있다. 예로서, 섬유 링 조명 구멍 바로 아래에 45°내부 반사면을 구비한 링 반사기는 "저각도 암흑 영역" 조명 지오메트리를 발생시키면서 광을 링 광원의 중앙축에 수직으로 내향하도록 방향전환 할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 발광 소자 링 광원은 중앙 구멍(6) 둘레의 원형 배열로 회로 보드(4) 상에 위치된 다수의 발광 다이오드(LED; 2)로 구성된다. 자동화된 제조 과정으로 인하여, 발광 소자(2)는 반드시 장착된 각 발광 소자의 조명 축이 제조된 링 광원의 중앙 축(A)에 평행하고 회로 보드(4)의 표면에 수직이 되도록 평면 회로 보드에 장착되어야만 한다. 선택적으로, 길고 얇은 회로 보드(8)는 그위에 복수개의 발광 소자(10)가 장착될 수 있고, 그후, 대향한 한쌍의 직선 측방향 에지(12)를 구비한 길고 얇은 회로 보드(8)가 도 2에 도시된 바와 같이 원통형으로 굽혀져서 발광 소자가 링 광원의 중앙축(A)에 실질적으로 수직인 상태로 내측을 향하게 된다.

발광 소자를 회로 보드상에 조립하는 것을 자동화하기 위해서는 발광 소자가 회로 보드에 수직으로 위치될 필요가 있다. 발광 소자가 회로 보드에 수직이 아닌 다른 소정의 각도로 광을 방출할 필요가 있을 때, 상기 발광 소자는 회로 보드에 대하여 소정 각도로 개별적으로 굽혀져야 하고, 이로 인해, 발광 소자를 부착부에 조립할 때 수동으로 조립하여야 하며, 배선 설비도 소정 회로 형상으로 리드를 접속하도록 수동으로 설치되었다. 이런 수동 조립은 제조 비용을 현저히 증가시키며 최종 조명 생산품의 신뢰성을 감소시킨다. 발광 소자가 수작업 노동력을 필요로하지 않으면서 소정의 방향으로 지향될 수 있는 방식으로 높은 신뢰성으로 자동화된 위치 설정 및 조립 기계에 의해 조립할 수 있도록 발광 소자 조명 회로를 설계하는 것이 바람직하다.

본 발명은 신규한 형상의 원추형 또는 돔형 링 광원과 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 발광 소자가 중앙 구멍 둘레에 배치된 배열을 구비한 종래의 평면 링 광원의 개략적인 평면도,

도 2는 복수개의 발광 소자가 그 위에 배치되어 있는 긴 회로 보드를 원통형으로 굽혀서 형성된 종래의 링 광원의 개략적인 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원추형 또는 돔형 링 광원을 제조하는데 사용되는 아치형 가요성 회로의 개략적인 상면도.

도 4는 도 3의 4-4선을 따라 취한 개략적인 단면도.

도 5는 도 3의 가요성 회로의 조립된 원추형 또는 돔형 형상을 도시하는 개략적인 사시도.

도 6은 도 5의 6-6선을 따라 취한 성형된 돔형 링 광원의 개략적인 부분 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 돔형 링 광원의 제조에 사용되는 가요성 회로의 제 2 실시예의 개략적인 평면도.

도 8은 도 7의 가요성 회로의 개략적인 저면도.

도 9는 도 8의 9-9 선을 따라 취한 가요성 회로의 개략적인 단면도.

도 10은 도 7의 돔형 링 광원의 조립된 상태를 도시하는 개략적인 사시도.

도 11은 도 10의 11-11 선을 따라 취한 성형된 복합 원추형 또는 돔형 링 광원의 개략적인 부분 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 원추형 또는 돔형 링 광원의 일 용도를 도시하는 도면.

도 13a는 가요성 회로의 대향 단부 사이의 중첩 결합을 도시하는 개략적인 부분 단면도.

도 13b는 가요성 회로의 두 중첩부 사이의 중첩 결합을 도시하는 개략적인 부분 단면도.

도 14는 본 발명에 따른 원추형 또는 돔형 링 광원을 제조하는데 사용되는 가요성 회로의 제 3 실시예의 개략적인 상면도.

도 15는 도 14의 가요성 회로의 조립된 원추형 또는 돔형 형상을 도시하는 개략적인 사시도.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 형태와 관련된 결점과 상술한 문제점을 극복하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표준 자동화 회로 보드 조립 기술을 사용하여 LED 배열 등의 복수개의 발광 소자를 가지는 회로 보드를 설계 및 제조하고, 그에 의해, 결과적인 발광 소자가 실질적으로 원하는 입사각과 원하는 중실부 조명 각도를 갖게하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 평면 아치형 부재 또는 각각 "C"자 형상인 공용 에지를 가지는 복수의 부재로 회로 보드를 설계 및 제조하는 것이고, 그후, 정밀하게 성형된 각 부재상에 수직으로 발광 소자를 장착하는 것이다. 자동화된 조립 및 용접 이후, 정밀하게 성형된 회로 보드는 발광 소자가 내측을 향한 상태로 돔형 또는 원추형 부분으로 굽혀지거나 성형된다.

본 발명의 또 다른 목적은 링 광원의 중심축에 대한 원하는 조명 및 중실부 각도 조명이 얻어지도록, 최종 굽힘 및 성형 전에 아치형 회로 보드가 둘러싸게되는 각도 및 회로 보드의 폭을 선택할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상이한 폭 및 상이한 형태의 아치형 부분을 갖는 가요성 아치형 회로를 단일의 일체형 회로 보드로 설계 및 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이고, 상기 회로 보드상에는 원하는 조명원이 배치되며, 그후, 다양한 원통형, 평면형 및/또는 원추형 부분이 일체형으로 결합되어 구성되는 돔형 부재를 형성하도록 굽혀지거나 접혀지게된다. 복수개의 아치형 부분은 하나 또는 복수의 전원을 갖는 공용 버스를 경유하는 단일 전원에 의해, 또는 필요시에는 복수개의 독립적인 전원에 의해 전력이 공급될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조된 조명원에 의해 부가적인 기능이 실행될 수 있도록 스트로브 회로(strobe circuitry), 이미지 분석부 또는 보드-레벨 카메라 장착 및 제어부 등과 같은 다른 전기 구성부품을 발광 소자와 그 레지스터에 부가하여 아치형 회로 보드에 일체화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 표준 자동화 회로 보드 조립 기술 및 방법에 의해 복합 발광 지오메트리의 제조를 용이하게 하여 낮은 제조 단가와 높은 제조 신뢰성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 원추형 링 광원 형성용 회로 보드에 관한 것으로, 상기 회로 보드는 대향한 제 1 및 제 2 외면과 대향 단부면 쌍 및 측방향 측면 쌍을 구비한 긴 가요성 부재를 포함하고, 상기 가요성 회로 보드의 상기 제 1 면 위에는 복수개의 독립적인 광원이 지지되어 있으며, 상기 회로 보드는 상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상에 연결되는 하나 이상의 전원을 구비한 전기적 버스를 지지하고 있어서 상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상의 전원에 대한 연결을 촉진하며, 상기 회로보드의 상기 측방향 측면쌍 중 하나 이상은 가요성 회로 보드를 그를 통해 중앙 개구가 연장되는 원추형 링 광원 형상으로 성형하는 것을 돕도록 아치형 형상을 갖는다.

또한, 본 발명은 가요성 회로 보드로부터 원추형 링 광원을 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 긴 가요성 부재로부터 회로 보드를 절단하는 단계와, 상기 가요성 회로 보드의 상기 제 1 면상에 복수개의 독립적인 광원을 위치시키는 단계와, 하나 이상의 광원을 갖는 전기 버스를 상기 회로 보드에 접속하는 단계와, 상기 복수개의 독립적인 광원중 하나 이상을 상기 하나 이상의 전원에 용이하게 접속하기 위해 상기 복수개의 독립적인 광원중 하나 이상을 상기 전기 버스에 연결하는 단계와, 상기 가요성 회로를 상기 복수개의 독립적인 광원이 내측을 향하는 상태로 원추형 링 광원 형상으로 성형하는 단계를 포함하고, 상기 회로 보드는 대향한 제 1 및 제 2 외면을 가지며, 대향 단부면 쌍 및 측방향 측면 쌍을 가지고, 상기 회로 보드의 상기 측방향 측면 쌍 중 하나 이상은 상기 가요성 회로 보드를 원추형 링 광원 형상으로 용이하게 성형할 수 있도록 원추형 형상을 갖는다.

도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 돔형 링 광원(20)은 도 3에 도시되어 있는 아치형의 평면 가요성 회로 보드(22)로 형성된다.

상기 평면 가요성 회로(22)는 중앙점(35)으로부터 측정된 내측 반경(24)과 외측 반경(26)을 가지며, 이들 두 반경의 차이는 가요성 회로의 폭 또는 세그먼트 폭(28)을 형성한다. 상기 가요성 회로(22)는 제 1 단부면(30)과 제 2 단부면(32)을 포함하는 한쌍의 대향 단부를 갖는다. 각 면은 가요성 회로(22)의 세그먼트 폭과 동일한 폭을 갖는다. 중앙점(35) 둘레에서 제 1 단부면(30)으로부터 제 2 단부면(32)까지의 각도로서 측정되는 평면 아치형 중실부 각도(34)는 아치형 가요성 회로(22)에 의해 한정된다.

가요성 회로(22)의 세그먼트 폭(28)은 소정 수의 LED 또는 발광 소자(36)나 소정의 다른 조명 부재가 가요성 회로(22)의 폭을 가로질러 이격 배치될 수 있도록 선택되고, 길이는 소정 수의 발광 소자(36)가 가요성 회로(22)의 길이를 따라 이격 배치될 수 있도록 선택된다. 발광 소자(36)는 가요성 회로(22)의 부가적인 가공 이전에 종래의 자동화된 조립 및 용접 기술에 의해 가요성 회로(22)에 대해 수직으로 또는 소정의 다른 방향으로 장착된다.

도 4는 가요성 회로(22)의 제 2 외면(21)상의 발광 소자(36)의 설치 위치를 도시하고 있다. 일단 모든 설치된 발광 소자(36)가 공용 버스(37)에 전기적으로 접속되면, 가요성 회로(22)는 그후 원추형 또는 돔형 형상(39; 도 5 참조)으로 굽혀지거나 성형될 준비가 된다. 상기 공용 버스(37)는 단일 전원 또는 다수의 전원이나 회로에 의해 발광 소자(36) 모두 또는 그 중 일부에 전력을 공급하기에 용이하도록 종래의 전기적 회로(상세히 도시되지 않음)에 의해 제 1 외면(23)에 위치된 단일 또는 복수개의 전원을 가지고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도 3의 평면 가요성 회로(22)는 단일 또는 복수개의 전원을 구비한 공용 버스(37)가 외향하고 설치된 모든 발광 소자(36)가 내향한 상태로 원추형 또는 돔형 형상(39)으로 굽혀지게 된다. 비록, 본원의 나머지 부분에서는 최종 조립 형상에서 공용 버스(37)가 외측을 향하는 것으로 설명하고 있지만, 공용 버스는 다른 방향으로 변화되어 배치될 수 있다. 예로서, 공용 버스(37)는 내향, 즉, 내향면상에 배치되거나, 가요성 회로의 에지를 따라 위치되거나, 예로서, 공용 커넥터가 가요성 회로를 형성하는 중간층에 위치되거나 중간층에 의해 지지되는 방식으로 가요성 회로의 두 개의 외면 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 하기에는 공용 버스가 외향면상에 위치된 것으로 설명하지만, 이는 가요성 회로내의, 즉, 내향면상의 또는 가요성 회로상의 어떠한 부분에도, 또한, 가요성 회로를 형성하는 중간층상이나 가요성 회로의 에지를 따른 외향면상에도 공용 버스가 위치될 수 있다는 것을 내포하고 있다.

가요성 회로(22)의 제 1 단부면(30)은 가요성 회로(22)의 제 2 단부면(32)과 접하여 정렬된다. 일단 가요성 회로(22)가 이 위치에 위치되면, 가요성 회로(22)의 서로 접한 단부면들(30, 32)은 접착제나 소정의 다른 종래의 부착 또는 고정 기구 또는 수단에 의해서 영구적으로 고정될 수 있다. 이 조립 상태에서, 원추형 또는 돔형 형상(39)은 상부 에지 직경(40)과 하부 에지 직경(42)을 형성하며, 그들 사이에 연장되는 중앙 개구(44)를 형성한다.

선택적으로, 가요성 회로(22)의 두 대향 단부는 서로 겹쳐질 수 있다. 예로서, 도 13a에 도시된 바와 같이 하나의 광학 소자는 가요성 회로(22)의 일 단부에 인접한 표면상에서 상기 표면을 통해 연장되는 긴 리드(41)에 의해 지지될 수 있다. 상기 긴 리드(41)는 가요성 회로(22)의 두께의 대략 두배인 길이를 갖는다. 따라서, 긴 리드(41)는 구멍(43)을 가진 긴 회로의 제 2 대향 단부(28)가 리드(41)를 수용할 수 있도록 하여, 가요성 회로(22)의 두 대향 단부(30, 32)가 서로 겹쳐져 접촉하는 관계로 유지될 수 있도록 한다. 필요시에는 긴 가요성 회로의 제 2 대향 단부를 통과하는 리드(41)의 단부에 미케니즘(45), 예를 들어, 구멍(43)을 용이하게 통과할 수 있는 테이퍼진 환형 립을 제공하여 두 겹쳐진 단부(30, 32)가 서로 분리되지 않도록 한다. 이런 배열은 두 겹쳐진 단부(30, 32)를 접촉된 상태로 유지하며, 원추형 또는 돔형 형상이 바람직하지 못하게 분리되는 것을 방지한다.

도 13b는 도 13a와 유사한 제 2 실시예를 도시하고 있으며, 제 2 실시예에서는 한쌍의 리드(41)가 가요성 회로(22)의 중첩된 부분에 제공된 한쌍의 정합 구멍(43)을 통과하여 가요성 회로의 두 중첩된 부분을 서로 접한 상태로 유지하며, 그에 의해 원추형 또는 돔형 형상의 바람직하지 못한 분리를 방지한다. 본 실시예는 도 13a의 실시예와 매우 유사하기 때문에 동일한 부분에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

돔형 형상(39)은 제 1 상부 측방향 에지 원주(46)와 제 2 하부 측방향 에지 원주(48)를 형성한다. 돔형 형상(39)의 중앙 개구(44)는 사용시에 관찰 대상물(57)과 관찰 장치(56) 사이에 연장되는 광축(50)을 따라서 또는 광축에 인접하게 위치되어 원하는 조명 효과를 제공한다.

아치형 세그먼트 각도(52; 도 6)는 돔 형상(39)의 측면(53)과, 돔형 형상의 제 2 측방향 에지 원주(48)와 부합되어 평행하게 연장되는 수평면(51)에 의해 형성된다. 형성된 돔형 링 광원에 의해 공급될 광의 입사각(54)은 세그먼트 각도(52)와 상호보완적인 각도이다. 즉, 아치형 세그먼트 각도(52)와 광의 입사각(54)의 조합은 90도이다.

머신 비젼 산업의 기술자들은 특정 조명 작업을 위한 이상적인 조명 지오메트리를 달성하도록 세그먼트 각도(52)와 세그먼트 폭(28)을 미리 설정하는 능력이 필요하다. 조명 광원의 형상은 광축(50)에 대한 소정의 입사각(54)과 마찬가지로 필요한 폭의 조명 영역을 달성하는데 중요하다.

입사각(54)은 작업에 따라 변화될 수 있다. 주어진 작업에 대하여 머신 비젼 산업의 기술자들은 먼저 필요한 조명 조건을 결정하고, 그후, 일련의 방정식을 사용하여 적절한 조명원을 설계한다. 광축(50)에 대한 소정의 입사각(54)을 얻도록 평면 아치형 중실부 각도(34)를 결정하는 것에는 정확한 입력값이 필수적이다. 하기의 기술에서 명백해질 바와 같이, 본 발명을 통해 광원, 예로서, 발광 소자를 종래의 자동화된 제조 기술을 사용하여 가요성 회로(22)에 장착할 수 있으면서, 조명 작업의 변화에 대한 소정의 입사각을 용이하게 얻을 수 있다.

세그먼트 각도(52)와 세그먼트 폭(28)을 위한 소정의 조건을 나타내는 적절한 입력값을 사용함으로써 소정의 발광 효과를 달성하는 원추형 또는 돔형 링 광원(20)을 설계할 수 있다. 필요한 입력값은 1) 세그먼트 폭(28; 일반적으로 인치 또는 밀리미터), 2) 세그먼트 각도(52; 일반적으로 도(degree)), 3) 하부 에지 직경(42; 일반적으로 인치 또는 밀리미터)이다. 이들 값으로부터, 내부 평면 반경(24; IFR; inner flat radius)과, 외부 평면 반경(26; OFR) 및 평면 아치형 중실부 각도(34; FASA)를 계산하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 원추형 또는 돔형 링 광원을 형성하기 위한 다양한 치수를 산출하는데 사용되는 공식은 하기와 같다.

(1) 조립된 상부 에지 직경

(AUED) = (LD) - (2)(SW)(Cos B°)

여기서, LD는 돔형 형상의 하부 직경과 동일하고, B는 세그먼트 각도와 동일하며, SW는 평면 가요성 회로 보드의 세그먼트 폭이다.

조립된 상부 및 하부 에지 원주는 하기와 같이 계산된다.

(2) 조립된 하부 에지 원주

(C) = (LD)(π)

LD는 돔형 형상의 하부 에지 직경이다.

(3) 조립된 상부 에지 원주

(c) = (AUED)(π)

AUED는 돔형 형상의 조립된 상부 에지 직경이다.

내부 형면 반경(IFR)은 하기와 같이 계산된다.

(4)내부 평면 반경

(IFR) = (c)(SW)/(C-c)

여기서, C는 돔형 링 광원의 조립된 하부 에지 원주이고, c는 돔형 링 광원의 조립된 상부 에지 원주이며, SW는 평면 가요성 회로 보드의 세그먼트 폭이다.

외부 평면 반경(OFR)은 하기와 같이 계산된다.

(5) 외부 평면 반경

(OFR) = (IFR) + (SW)

여기서, IFR은 평면 가요성 회로 보드의 내부 평면 반경과 동일하고, SW는 평면 가요성 회로 보드의 세그먼트 폭이다.

평면 아치형 중실부 각도는 하기의 공식을 사용하여 계산된다.

(6) 평면 아치형 중실부 각도

(FASA) = (외부 아치형 길이)(360°)/(2π)(OFR)

이 공식은 하기와 같이 정리된다.

(7) 평면 아치형 중실부 각도

(FASA) = (IFR)(c)/(2)(π)

여기서, IFR은 평면 가요성 회로 보드의 내부 평면 반경이고, c는 돔형 형상의 조립된 상부 에지 원주이다.

내부 평면 반경(IFR)과, 외부 평면 반경(OFR)과, 평면 아치형 중실부 각도(FASA)가 일단 결정되면, 이들 치수는 적절한 가요성 회로의 표면상에 표시 또는 기재되거나 회로를 제조하는 자동 조립 기계에 사용되는 제어 프로그램에 입력될 수 있다. 그후, 가요성 회로는 표시 또는 기재된 치수를 따라 절단되어 도 3에 도시된 아치형 부분을 형성할 수 있다. 다음에, 발광 소자(36)가 가요성 회로(22)의 제 1 표면(21)에 적용되고, 하나 또는 복수의 전원을 구비한 공용 버스(37)가 제 2 대향면(23)에 부착된다. 그후, 모든 발광 소자(36)가 하나 또는 복수개의 전원을 구비한 공용 버스(37)에 전기 회로에 의해 접속된다. 마지막으로, 도 5에 도시된 원추형 또는 돔형 형상으로 굽혀져서 완전히 제조된 회로가 형성된다.

상술한 공식은 다양한 다른 형상을 제조하는데도 사용될 수 있다. 예로서, 도 7 내지 도 11, 도 14, 도 15에 도시된 바와 같이, 세 개(3)의 상이한 세그먼트 각도를 가진 복합적인 원추 또는 돔형 형상이 제조될 수 있고, 이들 형상의 제조는 하기에 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 평면 가요성 회로(60)가 사용된다. 이 회로는 세 개(3)의 아치형 부분(62, 64, 66)을 가지고 있으며, 이들은 모두 공용 단부면(68)을 따라 서로 일체형으로 접속되어 있다.

제 1 내부 아치형 부분(62)은 내부 반경(70)과 외부 반경(72)을 가지며, 이들 두 반경 사이의 차이는 제 1 아치형 부분(62)의 아치형 부분 폭(74)을 형성한다. 제 1 아치형 부분(62)은 공용 단부면(68)에 대향하여 위치된 대향 단부면(76)을 가진다. 상기 제 1 아치형 부분(62)은 또한 중앙점(75) 둘레에서 공용 단부면(68)으로부터 대향 단부면(76)까지 각도 단위로 측정된 평면 아치형 중실부 각도(73)를 형성한다.

제 2 중간 아치형 부분(64)은 내부 반경(78)과 외부 반경(80)을 가지며, 이들 두 반경 사이의 차이는 제 2 중간 아치형 부분(64)의 아치형 부분 폭(82)을 형성한다. 제 2 중간 아치형 부분(64)은 공용 단부면(68)에 대향하게 위치된 대향 단부면(84)을 갖는다. 제 2 중간 아치형 부분(64)은 또한 중앙점(85) 둘레에서 공용 단부면(68)으로부터 대향 단부면(84)까지 각도 단위로 측정된 평면 아치형 중실부 각도(83)를 형성한다.

제 3 외부 아치형 부분(66)은 내부 반경(86)과 외부 반경(88)을 가지며, 이들 두 반경 사이의 차이는 제 3 외부 아치형 부분(66)의 아치형 부분 폭(90)을 형성한다. 제 3 외부 아치형 부분(66)은 공용 단부면(68)에 대향하여 위치된 대향 단부면(92)을 갖는다. 또한, 제 3 외부 아치형 부분(66)은 중앙점(96) 둘레에서 공용 단부면(68)으로부터 대향 단부면(92)까지 각도 단위로 측정된 평면 아치형 중실부 각도(94)를 형성한다.

세 개의 단부면(76, 84, 92)의 조합된 폭은 공용 단부면(68)의 폭과 동일하며, 또한, 복합 돔형 형상의 전체 세그먼트 폭(98)과 동일하다. 상술한 실시예에서와 같이, 각 아치형 부분 폭(74, 82, 90)은 소정 수의 발광 소자(100; 도 8)가 세 개의 아치형 부분(62, 64, 66) 중 각 하나의 폭을 가로질러 이격 배치될 수 있도록 선택된다.

일단 모든 발광 소자(100)가 가요성 회로 보드(58)의 제 1 표면(102)상에 위치되어 단일 또는 복수개의 전원을 구비한 다른 측면상에 위치된 공용 버스(104)에 전기적으로 접속되면, 가요성 회로(58)는 모든 설치된 발광 소자(100)가 내향하고, 단일 또는 복수개의 전원을 구비한 공용 버스(104)가 외향한 상태로 복합 원추형 또는 돔형 형상(100)으로 굽혀지거나 성형된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가요성 회로(58)는 공용 단부면(68)이 세 개의 대향 종방향 에지(76, 84, 92)와 맞물려 정렬되도록 복합 원추형 또는 돔형 형상으로 굽혀진다. 일단 이 위치가 되면, 접하고 있는 에지들(68, 76, 84, 92)과 인접한 측방향 에지들은 접착제나 예로서 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같은 종래의 다른 부착 또는 고정 기구나 수단에 의해 서로 영구적으로 고정된다. 형성된 돔형 형상은 상부 직경(106)과 하부 직경(108)을 형성하고, 그들을 통해 연장된 중앙 개구(110)를 형성한다. 상술한 실시예에서와 같이, 조명원의 중앙 개구(110)는 사용시에 광축(112)을 따라 위치되어 관측 대상물에 소정의 조명 효과를 제공한다.

가요성 회로(60)는 검사 장치 또는 소정의 다른 원하는 부품이나 부재를 구비할 수 있다. 부가적인 세그먼트(111)의 일 단부(109)는 제 1 내부 아치형 부분(62)의 내부 반경부와 일체로 형성되거나 내부 반경부에 부착되며, 부가적인 세그먼트(111)의 대향 단부(113)는 부착되지 않는다. 일단 가요성 회로가 완전히 위치되고, 그후, 복합 원추형 또는 돔형 형상으로 굽혀지면, 부가적인 세그먼트(111)는 도 10에 도시된 형상으로 굽혀지고, 부가적인 세그먼트(111)의 부착되지 않은 자유 단부(113)는 원추형 또는 돔형 형상의 상부 에지에 접착되거나 종래의 부착 기구에 의해 다른 방식으로 영구히 고정된다. 그후, 부가적인 세그먼트(111)는 예로서 관측 장치(115)나 소정의 다른 부품을 지지하도록 사용될 수 있다.

비록 도면에 특별히 도시되어 있지는 않지만, 부가적인 세그먼트(111)는 공용 버스(37)에 결합되는 하나 이상의 전기 배선 또는 리드를 구비하여 가요성 세그먼트(111)에 의해 지지되는 광학 또는 전기적 부품이나 장치에 전력을 공급하거나, 필요시에 완전히 독립적인 전원에 직접적으로 결합될 수 있다. 부가적으로, 부가적인 세그먼트 또는 세그먼트들(111)은 상이한 형상 및/또는 구조로 변화될 수 있고, 그래서, 예를 들어, 소정의 필요한 광학 또는 전기 장치나 부품, 카메라, 조명 소자 등의 복수개의 원하는 부품 및/또는 장치들이 그위에 지지될 수 있다. 부가적인 세그먼트(111)의 형상 및/또는 구조가 용도에 따라 변화될 수 있다는 것에 관하여 본 기술 분야의 숙련자들은 명백하게 알고 있는 것이므로 이런 변화에 관한 부가적인 상세한 설명이나 해설은 생략하도록 한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 세 개의 아치형 부분(62, 64, 66) 중 각 하나씩은 각각 복합 돔형 셩상의 제 2 측방향 에지 원주(122)와 일치되어 평행하게 연장되는 수평면(120)과 복합 돔형 형상의 측면(124, 126, 128) 사이에 아치형 세그먼트 각도(118, 116, 114)를 형성한다. 상술한 실시예에서와 마찬가지로 성형된 복합 돔형 링 광원에 의해 공급되는 광의 입사각은 형성된 세그먼트 각도(114, 116, 118)와 상호보완적이다.

상술한 실시예에서, 필요한 입력 데이터는 (1) 외부 아치형 부분(66)의 세그먼트 폭(90; 일반적으로 인치 또는 밀리미터)과, (2) 외부 아치형 부분(66)의 세그먼트 각도(114)와, (3) 외부 아치형 부분(66)의 하부 에지 직경(108; 일반적으로 인치 또는 밀리미터)이다. 이들 입력값으로부터 외부 아치형 부분(66)의 내부 평면 반경(86)과, 외부 아치형 부분(66)의 외부 평면 반경(88)과, 외부 아치형 부분(66)의 평면 중실부 각도(94)가 공식 (1) 내지 (5) 및 (7)에 의해 계산된다.

이 계산이 수행된 이후에, 외부 아치형 부분(66)의 내부 평면 반경(86)에 2를 곱하고, 중간 아치형 부분(64)의 하부 직경(LD)으로서 사용한다. 이 입력값은 중간 아치형 부분(64)의 세그먼트 각도(116; 일반적으로 도(degree))와, 중간 아치형 부분(64)의 세그먼트 폭(82; 일반적으로 인치 또는 밀리미터)과 함께 중간 아치형 부분(64)의 나머지 치수를 계산하도록 사용된다. 상술한 공식 (1) 내지 (5) 및 (7)은 중간 아치형 부분(64)의 최종 내부 평면 반경(78)과, 외부 평면 반경(80) 및 평면 아치형 중실부 각도(83)를 계산하도록 사용된다.

이들 계산이 수행되고 나면, 중간 아치형 부분(64)의 내부 평면 반경(78)의 치수에 2를 곱하여 내부 아치형 부분(62)의 하부 직경(LD)으로서 사용한다. 이 입력값은 내부 아치형 부분(62)의 세그먼트 각도(118; 일반적으로 도(degree)) 및 내부 아치형 부분(62)의 세그먼트 폭(74; 일반적으로 인치 또는 밀리미터)과 함께 사용되어 내부 아치형 부분(62)의 나머지 치수를 계산한다. 공식(1) 내지 (5) 및 (7)은 최종적인 내부 아치형 부분(62)의 내부 평면 반경(70)과, 외부 평면 반경(72) 및 평면 아치형 중실부 각도(73)를 계산하도록 사용된다.

최외부 아치형 부분으로부터 최내부 아치형 부분으로의 상술한 계산 절차는 아치형 부분 각 하나씩의 치수가 계산될때까지 계속된다.

본 발명에 따른 돔형 링 광원(20)의 일 응용예가 도 12에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 링 광원(20)은 관찰 축(134)을 따라 카메라 등의 관찰 장치(132)에 의해 관찰될 대상물(130)에 대해 원하는 입사각을 갖는다. 그후, 감지된 이미지는 관찰 장치(132)에 의해 이미지 또는 검사될 다른 부품 또는 관찰 대상물(130)의 부가적인 처리를 제어하도록 사용된다. 예로서, 감지된 이미지는 연산 수단 또는 기구(136)로 이송될 수 있고, 상기 연산 수단 또는 기구는 감지된 이미지를 관찰 대상물(130)의 형상 또는 특성을 결정하도록 공지된 알고리듬과 조합하여 사용한다. 그후, 연산 수단 또는 기구(136)는 적절한 제어 신호를 이송 수단 또는 기구(138)로 보내고, 상기 이송 수단 또는 기구는 검사 또는 이미지될 관찰 대상물(130)이나 다른 부품의 부가적인 조종이나 가공을 제어한다. 본 발명은 단지 조명원에 관한 것이고 관찰 장치(132)에 특별히 관련된 것은 아니므로, 연산 수단(136)이나 이송 수단(138)에 관한 공지된 형상 등의 부가적인 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 14 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 관하여 개략적으로 설명한다. 본 실시예에 따라, 가요성 회로(140)는 제 1 아치형 세그먼트(142)과, 제 2 아치형 세그먼트(144) 및 제 3 아치형 세그먼트(146)를 포함하고, 상기 세그먼트들은 모두 서로 접속되어 공용 단부(148)와 함께 일체로 형성되어 있다. 제 1 아치형 세그먼트(142)는 대향 단부(150)을 구비하고, 제 2 아치형 세그먼트(144)는 대향 단부(152)를 구비하며, 제 3 아치형 세그먼트(146)는 대향 단부(154)를 구비한다.

제 1 및 제 2 아치형 세그먼트(142, 144)의 폭은 두 아치형 세그먼트의 길이를 따라 변화되고, 제 3 아치형 세그먼트(146)의 폭은 그 길이를 따라 일정하다. 폭 변화의 결과로써, 결과적인 돔형 형상(158)에 형성된 구멍(156)은 중앙축으로부터 벗어나있다.

본 발명의 개념을 사용하여 상이한 배열과 구성으로 변형할 수 있다. 부가적으로, 가요성 회로는 탭과, 홀과, 커넥터 및 다른 기계적 전기적 형상을 포함하여, 성형된 돔형 형상의 조립 및 제조를 용이하게 한다. 일반적으로, 복수개의 독립적인 광원은 광축에 대하여 대략 2.5°내지 대략 87.5°사이의 입사각을 갖는다.

본 명세서와 청구범위에 사용된 "아치형" 표면이라는 용어는 단일 평면에 놓여있지 않은 표면 또는 연속적으로 배열된 표면의 조합을 의미한다. 즉, 단일 표면 또는 연속적으로 배열된 표면들은 실질적으로 원추형 또는 돔형 형상의 형성을 촉진하도록 굽혀지거나 굴곡되거나 다른 비선형 형상으로 가공된다.

상술한 원추형 또는 돔형 링 광원 및 방법에서 본 발명의 정신과 개념으로부터 벗어나지 않고 특정 변형을 구성할 수 있기 때문에, 본 상세한 설명에 기재된 설명들과 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 개념을 설명하는 예로서 생각해야 하며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

Claims

대향한 제 1 및 제 2 외면을 가진 긴 가요성 부재를 포함하고, 대향 단부면 쌍과 측방향 측면 쌍을 구비하고,

상기 제 1 외면은 그 위에 복수개의 독립적인 광원을 지지하고 있으며,

상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상을 전원에 접속하도록 상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상에 접속되는 하나 이상의 전원을 구비한 전기적 버스를 지지하고 있는 원추형 링 광원을 형성하기 위한 회로 보드에 있어서,

상기 회로 보드의 측방향 측면쌍 중 하나 이상은 상기 가요성 회로 보드를 그를 통해 중앙 개구가 연장되어 있는 원추형 링 광원으로 성형할 수 있도록 아치형 형상을 가지는 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 상기 회로 보드의 측방향 측면쌍 각각은 상기 가요성 회로 보드를 원추형 링 광원 형상으로 성형할 수 있도록 아치형 형상을 갖는 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 전원을 구비한 전기적 버스는 상기 하나 이상의 전원에 상기 복수개의 독립적인 광원 각각을 접속하도록 상기 복수개의 독립적인 광원 각각에 접속되어 있는 회로 보드.
제 3 항에 있어서, 상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상의 리드는 상기 가요성 회로의 대향 단부면을 서로 부분적으로 중첩되어 접촉하는 관계로 유지하는 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 상기 회로 보드는 복수개의 아치형 부분을 구비하고,

상기 복수개의 아치형 부분 각각은 상기 공용 단부면과 일체로 성형되어 있는 회로 보드.
제 5 항에 있어서, 상기 복수개의 아치형 부분 각각은 상이한 평면 아치형 중실부 각도를 가지는 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 독립적인 광원 각각의 입사각은 대략 2.5°에서 대략 87.5°까지의 범위인 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 상기 가요성 회로의 대향 단부면은 부분적으로 중첩되어 서로 접하며, 부착 기구에 의해 서로 고정되는 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 상기 가요성 회로 보드를 원추형 링 광원 형상으로 성형한 이후에, 관찰될 대상물의 조명 영역의 일부를 형성하는 상기 복수개의 독립적인 광원 각각은 내측을 향하게 되는 회로 보드.
제 1 항에 있어서, 원추형 링 광원 형상으로 성형될 때, 연산 기구 및 상기 연산 기구에 전기적으로 접속된 이송 기구에 전기적으로 결합되어 있는 이미징 장치와 조합되고,

상기 이미징 장치는 이미지될 대상물의 감지된 이미지를 상기 연산 기구로 공급하고,

상기 연산 기구는 관찰 대상물의 소정 특성을 결정하고 상기 이송 기구로 신호를 출력하여 결정된 특성에 기초한 상기 측정 대상물의 부가적인 조작을 제어하는 회로 보드.
대향한 제 1 및 제 2 외면과, 대향 단부면 쌍 및 측방향 측면 쌍을 구비하고, 상기 회로 보드의 측방향 측면 쌍 중 하나 이상은 원추형 링 광원 형상으로 성형할 수 있도록 아치형 형상을 가지고 있는 회로 보드를 긴 가요성 부재로부터 절단하는 단계와,

상기 가요성 회로 보드의 상기 제 1 표면상에 복수개의 독립적인 광원을 위치시키는 단계와,

하나 이상의 전원을 구비한 전기적 버스를 상기 회로 보드에 접속하는 단계와,

상기 하나 이상의 전원에 대해 상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상을 접속하도록 상기 전기적 버스에 상기 복수개의 독립적인 광원 중 하나 이상을 상호접속하는 단계와,

상기 복수개의 독립적인 광원이 내측을 향하게되는 상태로 상기 가요성 회로를 원추형 링 광원 형상으로 성형하는 단계를 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 회로 보드의 상기 측방향 측면 쌍 각각에 상기 가요성 회로 보드를 원추형 링 광원 형상으로 성형할 수 있도록 아치형 형상을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 원추형 링 광원 형상을 영구적으로 형성하기 위해 중첩된 인접한 표면 중 일부 이상을 소정 위치에 유지하기 위해 중첩된 인접한 단부면과 측면 중 일부 이상을 영구적으로 고정하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 복수개의 아치형 부분을 제공하고, 상기 복수개의 아크형 부분 각각을 공용 단부면과 일체로 성형하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 하나 이상의 전원에 상기 복수개의 독립적인 광원 각각을 접속시키도록 상기 복수개의 독립적인 광원 각각에 접속되는 공용 전기적 버스를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 복수개의 아치형 부분 각각에 상이한 평면 아치형 중실부 각도를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 각 아치형 부분의 소정 세그먼트 폭과, 상기 각 아치형 부분의 소정 세그먼트 각도와, 최하부 아치형 부분의 소정 하부 에지 직경을 선택하는 단계와,

상기 각 아치형 부분의 내부 평면 반경과, 상기 각 아치형 부분의 외부 평면 반경과, 상기 각 아치형 부분의 평면 아치형 중실부 각도를 계산하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 원추형 링 광원 형상을 연산 기구에 전기적으로 결합된 이미징 장치와 조합하여 사용하는 단계와,

이송 기구를 상기 연산 기구에 전기적으로 접속하는 단계와,

측정 대상물의 소정 특성을 결정하도록 이미지될 대상물의 감지된 이미지를 상기 이미징 장치로부터 상기 연산기구로 공급하는 단계와,

결정된 특성에 기초한 상기 측정 대상물의 부가적인 조종을 제어하도록 상기 이송 기구로 신호를 출력하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 가요성 회로의 상기 대향 단부면을 서로 부분적으로 중첩되어 접하는 관계로 유지하도록 상기 각 복수개의 광원 중 하나 이상의 리드를 사용하는 단계를 추가로 포함하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 원추형 링 광원 형상을 이미징 장치와 조합하여 사용하는 단계와,

상기 이미징 장치를 연산 기구에 전기적으로 결합하는 단계와,

이미지될 대상물의 감지된 이미지를 상기 이미징 장치를 경유하여 상기 연산 기구로 공급하는 단계를 추가로 포함하고,

상기 연산 기구는 측정 대상물의 소정 특성을 결정하고, 상기 이송 기구로 신호를 출력하여 결정된 특성에 기초한 상기 측정 대상물의 부가적인 조정을 제어하는 가요성 회로 보드로 원추형 링 광원을 성형하는 방법.