| 【発明の名称】 |
照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】米田 賢治
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| 【要約】 |
【課題】半田ごての熱による発光ダイオードの不良を回避することができるだけでなく、装置の小型化及び光量の増大化を図ることができると共に、安価で組み立てが容易な照明装置を提供する点にある。
【解決手段】ほぼ中心に開口５Ｋが形成された環状の基板５上に照射面６Ａが前方に向いた状態で発光体６の多数を敷き詰め、各発光体６から照射される照射光を集光させ、かつ、開口５Ｋとほぼ同一の大きさを有する開口７Ｋを備えたフレネルレンズ７を発光体６の照射面６Ａに接触又は近接配置してなる照明装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ほぼ中心に開口が形成された環状の基板上に照射面が前方に向いた状態で発光体の多数を敷き詰め、前記各発光体から照射される照射光を集光させ、かつ、前記開口とほぼ同一の大きさを有する開口を備えたフレネルレンズを該発光体の照射面に接触又は近接配置してなる照明装置。
【請求項２】 前記基板及びフレネルレンズに備えている開口の大きさをＣＣＤカメラのマクロレンズを通すことができる大きさに設定してなる請求項１記載の照明装置。
【請求項３】 前記基板に対して一直線上に並べてなる発光体群の複数列を配置し、それら互いに隣り合う発光体の中心位置が異なるように該発光体を千鳥状に配置してなる請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】 前記基板の表面をそれの中心を通る分割直線にて２分割し、それら２つに分割された部位のそれぞれに前記分割直線を挟んで対称となる状態で前記発光体を配置してなる請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項５】 前記発光体として発光ダイオードを用いてなる請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば工場等において製品に光を照射して基板等の製品の外観や傷の検査を行う時や基板への電子部品等の装着を行う時等に用いられる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記照明装置として、図４に示すものが用いられている。これは、図に示すほぼ円弧形状のアルミニウム製の取付台３０に形成の多数の孔３１のそれぞれに発光ダイオード（ＬＥＤ）３２を挿入してシリコン接着剤で固定した後、各々の発光ダイオード３２の端子に対して配線用電線を半田付けすることにより配線作業を行うようにしている。そして、出来上がった照明装置の発光ダイオード３２の光軸３２Ｂを被照射体Ｈの一点に集中させることにより、全発光ダイオード３２からの照射光を集中させて、光量を増大させ、確実な検査等が行えるようにしている。尚、前記取付台３０の中心に形成したボス部の内側に形成の孔３０Ａに図に示すようなＣＣＤカメラ１のマクロレンズ２を挿入して画像を取り込んで検査等を行う他、前記孔３０Ａを通して目視することにより検査を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記取付台３０は、角度の異なる多数の孔３１を精度よく備えさせなければならないため、取付台３０に対する加工費が高く付くだけでなく、円弧形状にしている分だけ装置全体が孔３０Ａの貫通方向において大型化してしまう不都合があった。又、多数の孔３１のそれぞれに発光ダイオード（ＬＥＤ）３２を挿入してシリコン接着剤で固定する作業と、各々の発光ダイオード３２の端子に対して半田付け処理をする配線作業とを行う関係上、多くの作業時間を必要とし、組立コストが非常に高くなる不都合があった。又、前記配線作業時に、半田ごての熱が必要以上に発光ダイオード３２に加わり、発光ダイオード３２の不良の原因となる不都合があった。又、円弧状に形成された取付台３０に取り付けられる発光ダイオード３２の光軸３２Ｂを一箇所に集中させる構成にするためには、発光ダイオード３２を同心円上にしか配置することができないため、隣り合う同心円上の発光ダイオード同士間を隙間無く密に配設することが難しく、光量アップを思い通りに図ることができない不都合があった。
【０００４】本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、半田ごての熱による発光ダイオードの不良を回避することができるだけでなく、装置の小型化及び光量の増大化を図ることができると共に、安価で組み立てが容易な照明装置を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、前述の課題解決のために、ほぼ中心に開口が形成された環状の基板上に照射面が前方に向いた状態で発光体の多数を敷き詰め、前記各発光体から照射される照射光を集光させ、かつ、前記開口とほぼ同一の大きさを有する開口を備えたフレネルレンズを該発光体の照射面に接触又は近接配置している。上記のように各発光体から照射される照射光をそれら発光体の照射面に接触又は近接配置したフレネルレンズにて集光させる構成にすることによって、多数の発光体を基板に対して同一の取付姿勢、つまり照射面が前方に向いた状態（基板の表面に対してほぼ垂直となる状態）で取り付ける（敷き詰める）ことができる。しかも、基板に発光体を直接取り付けることができるから、従来のような発光ダイオードに対する配線作業を不要にすることができる。又、基板が偏平なものであることと薄いフレネルレンズを用いていることとから、孔の貫通方向での装置の寸法を小さく抑えることができる。前記フレネルレンズは、加工し易いので容易に四角形にしたり、穴開け加工を施せる。又、従来のように発光体の取り付け位置や取り付け角度が規制されることがないから、隣り合う発光体同士を密の状態で配置することが可能になる。
【０００６】前記基板及びフレネルレンズに備えている開口の大きさをＣＣＤカメラのマクロレンズを通すことができる大きさに設定することによって、その孔を通して目視する他、ＣＣＤカメラにて取り込んだ画像を画像処理してモニター等に映し出して検査や電子部品の装着等を行うことができる。
【０００７】前記基板に対して一直線上に並べてなる発光体群の複数列を配置し、それら互いに隣り合う発光体の中心位置が異なるように該発光体を千鳥状に配置することによって、発光体同士間に発生する隙間を最小限に抑えた密の状態に発光体を配置することができる。
【０００８】前記基板の表面をそれの中心を通る分割直線にて２分割し、それら２つに分割された部位のそれぞれに前記分割直線を挟んで対称となる状態で前記発光体を配置することによって、設計がし易くなる。
【０００９】前記発光体として発光ダイオードを用いることによって、ハロゲンランプに比べて消費電力及び発熱面において有利になる。又、発光ダイオードは、光量がハロゲンランプのように時間経過と共に大きく変化するようなことがないから、安定して使用することができる。又、ハロゲンランプは、寿命が短く、時間経過と共に劣化して暗くなっていくが、発光ダイオードの寿命は飛躍的に長く、劣化スピードが遅い。更に、発光ダイオードは、スイッチング動作に強く、ストロボ的に瞬間的な光のＯＮ−ＯＦＦを容易に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１〜図３に、本発明の照明装置が示されている。この照明装置は、下方が開放された箱型形状で、かつ、上端部の中心にＣＣＤカメラ１のマクロレンズ２を挿入することができる大きさの円形の開口３Ａが形成されたケーシング３と、このケーシング３内に設けられた光源４とから構成している。前記光源４への電力供給は、後述の基板５に接続された電源ケーブル（図示せず）を介して行われるようになっている。前記照明装置は、主として工場や検査室等において基板等の製品の検査の他、基板への電子部品の装着の目的で用いられるものに適しているが、他の目的で用いてもよい。前記開口３Ａに挿入されたＣＣＤカメラ１のマクロレンズ２を通して得られる画像を画像処理してモニター等に映し出す他、開口３Ａから目視してもよい。又、前記照明装置は、図示していないが、他の支持部材や専用の支持部材を介して図１の状態に支持されている。
【００１１】前記光源４は、外形が正方形で、かつ、中心に前記マクロレンズ２を挿入することができる円形の開口５Ｋが形成された環状の基板５上に照射面６Ａが前方に向いた状態（基板５の表面５Ａに対して垂直となる状態、ほぼ垂直となる状態でもよい）で発光体としての発光ダイオード（ＬＥＤ）６の多数を同一姿勢で敷き詰め、前記各発光ダイオード６から照射される照射光を集光させ、かつ、前記開口５Ｋと同一の大きさを有する円形の開口７Ｋを備えた一枚のフレネルレンズ７を発光ダイオード６の照射面６Ａに接触する直前の状態（図では接触しているように見えるが、実際には接触していない状態）で配置して、前記発光ダイオード６の光軸６Ｂをフレネルレンズ７を通して被照射体Ｈの一点に集光させることができるようにしている。前記発光ダイオード９の照射角を１°程度に設定することによって、非常に強い光を得ることができるが、前記照射角度が１０°以下であれば、１０°を越える照射角度に設定した場合に比べて出射された光量を増大できる利点がある。
【００１２】前記フレネルレンズ７は、外形が円形で、かつ、輪帯状の溝を切って作製されたフレネルレンズを前記ケーシング１内に収まるように正方形に切断処理すると共に、前記開口７Ｋが形成されるように中心部を円形に切断処理したものを用いているが、外形が円形のままのフレネルレンズを用いてもよく、フレネルレンズ７の形状（大きさも含む）は、図に示す形状以外でもよい。図では、フレネルレンズ７を発光ダイオード６の照射面６Ａに接触する直前の状態で配置したが、接触した状態で配置してもよいし、又、両者間に光を受ける際に支障のない程度の隙間を持たせた状態で発光ダイオード６の照射面６Ａにフレネルレンズ７を近接配置してもよい。この近接配置の場合には、接触させた場合に発光ダイオード６の熱が直接伝達されないことになり、フレネルレンズ７の耐熱性において有利にすることができる。前記フレネルレンズ７は、耐熱性の樹脂等で構成することが好ましいが、発光ダイオード６の個数等によっては必ずしも耐熱性のある材料で構成しなくてもよい。
【００１３】前記基板５は、前記フレネルレンズ７と同一形状（正面視ほぼ正方形）で、かつ、同一の大きさに構成されているが、正面視ほぼ円形又は多角形あるいは楕円形等の形状及び大きさは自由に変更可能である。又、前記基板５をそれの表面５Ａが水平方向を向いた水平（横）姿勢に配置したが、表面が上下方向を向いた上下（縦）姿勢に配置したり、斜め姿勢に配置してもよい。図１及び図３に、水平方向に一直線上に並べて発光ダイオード６のリード線６Ｒ…を貫通し、半田付けされた前記基板５を示している。
【００１４】前記発光ダイオード６は、図１に示すように、それのリード線６Ｒを前記基板５に対して垂直に貫設し、又、図２に示すように、基板５を図の左右方向で２分割する図の上下（縦）分割直線８を挟んで左右それぞれに同数（８７個）で、かつ、左右対称となる位置に発光ダイオード６を規則的に取り付けて、全部で１７４個（個数は何個でもよい）の発光ダイオード６を取り付けるようにしている。しかも、図２に示すように、前記上下（縦）分割直線８を挟んで左右に分割された各表面に図の上下方向で一直線上に並べてなる発光ダイオード６群の多数列ａ，ｂ，ｃ…（実際は８列あるが３列のみ符号を付けた）を図の左右方向で各発光ダイオード６の中心位置が異なるように発光ダイオード６…を千鳥状に配置して、発光ダイオード６，６間の隙間が最小限になるようにしている。図２に示す７Ｍは、前記フレネルレンズ７の輪帯状の複数の溝のうちの最外周に位置する溝を示している。前記発光ダイオード６の取り付け位置は、図２で示したものに限定されるものではなく、他の配置であってもよい。
【００１５】前記発光ダイオード６は、同一色の発光ダイオードで構成する他、複数種類の色の発光ダイオードで構成してもよい。又、図３に示す９は、前記ケーシング３内に間隔を開けて前記基板５を取り付けるために４隅に配置した取付部材兼用のスペーサであり、又、１０は、前記フレネルレンズ７を取り付けると共に基板５との間に前記発光ダイオード６の収納空間を確保するために４隅に配置した取付部材兼用のスペーサである。これらスペーサ９，１０の具体構成は、図に示されるものに限定されるものではない。
【００１６】
【発明の効果】請求項１によれば、各発光体から照射される照射光をそれら発光体の照射面に接触又は近接配置したフレネルレンズにて集光させる構成にすることによって、従来のような特別な取付台を不要にして安価に構成することができるばかりでなく、多数の発光体を基板に対して同一の取付姿勢で取り付けることができるから、取付作業を容易迅速に行うことができる。しかも、従来のように発光体の取り付け位置や取り付け角度が規制されることがないから、隣り合う発光体同士を密の状態で配置することが可能になり、その分光量を増大させることができ、より強い光を発することができる照明装置に構成することができる。又、基板に発光体を直接取り付けることができるから、従来のような発光ダイオードに対する配線作業を不要にすることができ、半田ごての熱により発光ダイオードが不良になることがない。又、基板が偏平なものであることと薄いフレネルレンズを用いていることとから、孔の貫通方向での装置の寸法を小さく抑えることができ、装置全体の小型化を図ることができる。又、前記フレネルレンズは、加工し易いので容易に四角形にしたり、穴開け加工を施せ、製造面において有利になる。
【００１７】請求項２によれば、基板及びフレネルレンズに備えている開口の大きさをＣＣＤカメラのマクロレンズを通すことができる大きさに設定することによって、ＣＣＤカメラにて取り込んだ画像を画像処理してモニター等に映し出すことができるから、例えば肉眼で見落としてしまう傷や肉眼で見えにくい箇所の傷等を確実に見つけることができるだけでなく、電子部品の装着を容易に行うことができる利点がある。
【００１８】請求項３によれば、基板に対して一直線上に並べてなる発光体群の複数列を配置し、それら互いに隣り合う発光体の中心位置が異なるように発光体を千鳥状に配置することによって、発光体同士間に発生する隙間を最小限に抑えた密の状態に発光体を配置することができ、その分光量を多くすることができる。
【００１９】請求項４によれば、基板の表面をそれの中心を通る分割直線にて２分割し、それら２つに分割された部位のそれぞれに前記分割直線を挟んで対称となる状態で前記発光体を配置することによって、設計がし易くなり、設計の自由度を高めることができる。
【００２０】請求項５によれば、発光体として発光ダイオードを用いることによって、ハロゲンランプに比べて消費電力及び発熱面において有利になり、使用面において有利になる。又、発光ダイオードは、光量がハロゲンランプのように光量が時間経過と共に大きく変化するようなことがないから、安定して使用することができる。又、ハロゲンランプは、寿命が短く、時間経過と共に劣化して暗くなっていくが、発光ダイオードの寿命は飛躍的に長く、劣化スピードが遅く、使用面において有利になる。更に、発光ダイオードは、スイッチング動作に強く、ハロゲンランプではできなかったストロボ的な光のＯＮ−ＯＦＦを容易に行うことができ、省力化を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０９９４４６
【氏名又は名称】シーシーエス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２０日（２０００．６．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４５６１
【弁理士】
【氏名又は名称】柳野 隆生
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| 【公開番号】 |
特開２００２−８４１０（Ｐ２００２−８４１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月１１日（２００２．１．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８４７１９（Ｐ２０００−１８４７１９） |
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