特許 6571327 ＬＥＤリングライト及びその製造方法並びにＬＥＤリングライトを用いた画像測定機及び光学機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6571327

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】ＬＥＤリングライト及びその製造方法並びにＬＥＤリングライトを用いた画像測定機及び光学機器

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20190826BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20190826BHJP

   F21V 19/00 20060101ALI20190826BHJP

   G02B 7/02 20060101ALI20190826BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20190826BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20190826BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 312

   H01L33/00 H

   F21V19/00 150

   F21V19/00 170

   F21V19/00 450

   F21V19/00 510

   G02B7/02 E

   G02B21/06

   F21Y115:10

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-238386(P2014-238386)

(22)【出願日】2014年11月26日

(65)【公開番号】特開2016-100293(P2016-100293A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】きさらぎ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】森内 栄介

(72)【発明者】

【氏名】川崎 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】西尾 幸真

【審査官】 竹中 辰利

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１７９３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６９６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６２００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１５８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−７５７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１５８１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ １９／００

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０２Ｂ ２１／０６

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中央近傍に対物レンズが挿通可能な孔を有し、平面的に見て略円環形状を有する保持枠と、
前記保持枠の内部に略切頭多角錐状に保持されたＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤ基板の内周面上に配設された複数のＬＥＤと、
を備え、
前記ＬＥＤ基板は、複数の基板を略切頭多角錐状に並設してなることで、前記保持枠の内周面の周方向の複数箇所で分割されていることを特徴とするＬＥＤリングライト。

【請求項2】

請求項１に記載のＬＥＤリングライトにおいて、
前記複数の基板は、台形状及び矩形状のいずれかの形状であることを特徴とするＬＥＤリングライト。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のＬＥＤリングライトにおいて、
前記複数の基板は、フレキシブルプリント回路であることを特徴とするＬＥＤリングライト。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤリングライトにおいて、
前記複数の基板は、各々略同一の形状であることを特徴とするＬＥＤリングライト。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤリングライトを用いたことを特徴とする光学機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像測定装置や、顕微鏡等の光学機器に用いられるＬＥＤリングライト及びその製造方法並びにＬＥＤリングライトを用いた画像測定機及び光学機器に関する。

【背景技術】

【0002】

被測定物を撮像し、得られた画像に基づいて被測定物を測定する画像測定装置や、被測定物を拡大観察する顕微鏡等の光学機器においては、被測定物を照明するために、ＬＥＤリングライトが良く用いられる。

【0003】

代表的なＬＥＤリングライトは、図１Ａ、１Ｂに示されたようなものである。図１Ａは、ＬＥＤリングライトを発光面側から見た斜視図であり、図１Ｂは図１Ａに示したＬＥＤリングライトをその光軸と並行な平面で切り取った断面図である。
代表的なＬＥＤリングライト１は、平面的に見て略円環状の保持枠２と、保持枠２の内部に略切頭錐体状（本図では切頭円錐状）に保持されたＬＥＤ基板３と、ＬＥＤ基板３の内周面上に配設された複数のＬＥＤ４と、を有している。また、保持枠２は、中央近傍に対物レンズ５が挿通可能な孔６を有している。なお、図１Ａでは不図示であるが、図１Ｂ中の符号８はＬＥＤに電源を供給するための電源ケーブルである。

【0004】

図１で示したＬＥＤリングライト１においては、ＬＥＤ基板３を保持枠２の内部に円錐台状に保持し、表面に複数のＬＥＤ４を配設してある。このような構成にすることで、ＬＥＤ４の発光軸が被測定物方向に向くことになり、ＬＥＤ４の照明光を効率よく利用でき、また、立体的な被測定物に対しても有効な照明手段とすることができる。

【0005】

特許文献１にも、図１で示したものと同様に、保持枠の内部に発光体（ＬＥＤ）を切頭円錐凹面に配置した照明装置が記載されている。特許文献１においては、ＬＥＤを配設する基板を保持枠内で切頭円錐状に保持するために、図２で示すような、一部切り欠きを有する円環状の屈曲可能なプリント配線基板８を平面状態に保持した上で、基板８に発光体９を配設し、基板８の一方の切り欠き辺１０ａと他方の切り欠き辺１０ｂとを、発光体９が切頭円錐状に形成した基板８の凹面側に位置するように、接合または近接保持させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−２１７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載された、１枚の基板に切り欠きを入れ、切り欠き片同士を接合又は近接保持させる方法では、以下のような問題が生じてしまう。すなわち、配設した複数のＬＥＤのうち一つでも不良品が混じっていると、リングライト自体が不良品になってしまう。ゆえに、図２のように発光体（ＬＥＤ）の全てが一枚の基板をリングライトに用いると、不良が発生した場合の損失が大きく、歩留まりが大きく低下してしまう。

【0008】

本発明は、上記のような問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、製造の際の歩留まりを向上させることのできるＬＥＤリングライト及びその製造方法並びにＬＥＤリングライトを用いた画像測定機及び光学機器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の問題を解決するために、本発明に係るＬＥＤリングライトは、中央近傍に対物レンズが挿通可能な孔を有し、平面的に見て略円環形状を有する保持枠と、前記保持枠の内部に略切頭錐体状に保持されたＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板の内周面上に配設された複数のＬＥＤと、を備え、前記ＬＥＤ基板は、複数の基板を並設してなることで、前記保持枠の内周面の周方向の複数箇所で分割されていることを特徴とする。

【0010】

また、上記複数の基板は、フレキシブルプリント回路にすることも可能である。ここで、本発明におけるフレキシブルプリント回路基板とは、一般にＦＰＣなどと称されることもあるが、フレキシブルな基板、つまり可撓性を有する基板であり、ＬＥＤを配設することが可能であればよい。

【0011】

また、上記複数の基板は、各々略同一の形状であってもよい。ここでいう略同一とは、同一の規格や設計に基づいて製造された結果それらの形状がほとんど同一であることを示し、製造上の誤差程度は許容されることを意味する。

【0012】

また、上記複数の基板は、円弧状、台形状、又は矩形状のいずれかとしてもよい。

【0013】

また、本発明に係る画像測定機又は光学機器は、上記のいずれかに記載したＬＥＤリングライトを用いた画像測定機又は光学機器である。なお、ここでいう画像測定機とは、被測定物をカメラ等の光学系で撮像した結果得られた画像を基に被測定物を測定する類の機器であり、光学機器は、顕微鏡等光学系を用いて被観察物を観察する類のものであり、特にそれらの種類が限定されることはない。

【0014】

本発明に係るＬＥＤリングライトの製造方法は、中央近傍に対物レンズが挿通可能な孔を有し、平面的に見て略円環形状を有する保持枠の内部にその表面に複数のＬＥＤが配設されたＬＥＤ基板を略切頭錐体状に保持させてなるＬＥＤリングライトの製造方法であって、前記ＬＥＤ基板を、複数の基板を並設することで、前記保持枠の内周面の周方向の複数箇所で分割保持させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ＬＥＤリングライトに用いるＬＥＤ基板として、ＬＥＤを配設した基板を複数用いている。すなわち、従来であれば１枚であったＬＥＤ基板を複数に分割して用いているため、複数の基板毎に歩留まりを管理することができる。そして、ＬＥＤや基板自体に不良が発生した場合でも、基板を１枚のみ用いた場合と比べて廃棄量が減少し、結果としてＬＥＤリングライト自体の歩留まりを向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】ＬＥＤリングライトの概要を説明する図であり、発光面側下方から見た斜視図である。

【図1B】ＬＥＤリングライトの概要を説明する図であり、光軸と平行な平面で切り取った断面図である。

【図2】従来のＬＥＤリングライトに用いられていたＬＥＤ基板を説明する平面図である。

【図3A】本発明に係るＬＥＤリングライトに用いるＬＥＤ基板を説明する図である。

【図3B】本発明に係るＬＥＤリングライトに用いるＬＥＤ基板を説明する図である。

【図3C】本発明に係るＬＥＤリングライトに用いるＬＥＤ基板を説明する図である。

【図4A】本発明に係るＬＥＤリングライトの他の実施例を説明する図であり、ＬＥＤリングライトの装着面側から見た斜視図である。

【図4B】本発明に係るＬＥＤリングライトの他の実施例を説明する図であり、保持枠を展開した状態で発光面側から見た斜視図である。

【図5A】本発明に係るＬＥＤリングライトの他の実施例を説明する図であり、ＬＥＤリングライトの装着面側から見た斜視図である。

【図5B】本発明に係るＬＥＤリングライトの他の実施例を説明する図であり、保持枠を展開した状態で装着側から見た斜視図である。

【図6A】本発明に係るＬＥＤリングライトの他の実施例を説明する図であり、側面図である。

【図6B】本発明に係るＬＥＤリングライトの他の実施例を説明する図であり、発光面側から見た斜視図である。

【図7】本発明に係る、ＬＥＤリングライトを用いた画像測定機の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好適な実施例について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の一実施例に係るＬＥＤリングライトは、略円環状の保持枠内部に、ＬＥＤが配設された基板が切頭円錐状に保持されている点においては図１に示したＬＥＤリングライト１と共通しているが、本実施例においては保持枠内に保持される基板にその特徴がある。

【0018】

すなわち、本発明に係るＬＥＤリングライトで用いる基板は、図３にいくつか例示されているように、ＬＥＤを配設した基板を複数並設することで形成されている。なお、図３Ａ乃至Ｃはいずれも、複数の基板を保持枠内に保持させる前段階の、平面状に配置した状態を示す平面図である。

【0019】

図３Ａは、円弧状の基板１１及び１２を用いた場合を示している。平面状態に保持した基板１１及び１２に、複数のＬＥＤ４をはんだ付け等により配設する。次いで、基板１１の端部１１ａ、１１ｂと基板１２の端部１２ａ、１２ｂとをそれぞれ接合又は近接保持させることで切頭錐体状（図３Ａの場合では切頭円錐状）に形成する。

【0020】

このように構成することで、基板１１と基板１２とは保持枠内で並設され、保持枠内の内周面の周方向に２箇所（端部１１ａと１２ａとが接合又は近接保持される箇所及び端部１１ｂと１２ｂとが接合又は近接保持される箇所）で分割保持されることになる。

【0021】

基板１１と１２の端部同士を接合する方法については、接合することで適切に切頭円錐状が保持されるような方法であれば特に限定されず、基板同士を熱等で直接接合させる直接接合や、接着剤等を介して接合させる間接接合等の方法を採用できる。

【0022】

また、基板の端部同士を接合しないことも可能で、その場合には、基板１１と基板１２とを別個に保持枠内部に半切頭円錐状に保持し、それぞれの端部同士を近接保持させることができる。なお、本明細書において用いる「基板の端部同士を近接保持させる」なる表現は、複数の基板が組み合わさって切頭錐体状になり、表面に配設されたＬＥＤの光量が、基板の端部近傍とその他の領域とで差が生じない程度に端部同士が近接していることを意味している。

【0023】

上記では基板同士の接合又は近接保持について説明したが、基板を保持枠内に保持させる方法としては、例えばステープラー等の物理的要素によって保持させたり、接着剤等を用いて接合させる等周知の技術が採用可能である。

【0024】

図３Ａでは、円弧状の基板２枚を用いた例を説明したが、図３Ｂに示すように円弧状の基板４枚（１１〜１４）を用いても、図３Ｃに示すように台形状の基板８枚（１１〜１８）を用いてもよい。なお、複数枚数を用いる基板の例は図３に示したものに限られず、矩形状の基板を用いてもよいし、使用する枚数も任意に選択可能である。

【0025】

ただし、複数の基板のそれぞれが異なった形状であると、それぞれのたわみ等の変形量が異なってしまうことから保持枠内に略切頭錐体状に保持し続けることが難しくなる場合がある。また、基板の端部同士を接合した場合に接合位置が保持枠内の周方向で非対称になりやすく、その結果基板にかかる応力も非対称となり、基板の一部の剥離等不具合が生じやすくなる。このことから、基板に加わる応力を一定に保つため、複数の基板は、各々略同一であることが好ましい。

【0026】

また、複数の基板の材質は、図３Ａ乃至Ｃで示した実施例の場合にはフレキシブルプリント回路を使用することが好ましい。フレキシブルプリント回路は可撓性を有するので、複数の基板を保持枠内で略切頭円錐状（円錐台状）に形成保持することが容易となるからである。

【0027】

ただし、フレキシブルプリント回路でなく、剛性の比較的高い基板を用いることもできる。例えば図３Ｃで示した８枚の台形状基板１１〜１８を剛性の高い基板で形成した場合には、基板それぞれの端部を接合又は近接保持させることで略切頭八角錘状とすることができる。また、複数の基板の形状を矩形状として、保持枠でそれぞれの基板端部の上部（ＬＥＤリングライトの装着面側）同士を接合又は近接保持させることで、略切頭角錐状に形成保持することもできる。

【0028】

上記で説明した実施例からも明らかな通り、本発明は例えば以下のような効果を奏する。
本発明のＬＥＤリングライトでは、上記で説明した通り従来は１枚で形成していた基板を複数並設し、保持枠内の周方向に分割させた構成としている。このことにより、実装されるＬＥＤの基板１枚当たりの個数は従来のリングライトに比べ減少する。従って、基板に実装後にＬＥＤに不良が生じた場合でも、廃棄するＬＥＤの個数も減少し、結果としてＬＥＤリングライト自体の歩留まりが向上する。

【0029】

また、並設させる複数の基板は、その形状や使用する枚数を適宜選択できるため、使用する画像測定機・光学機器の用途や被測定物の種類に応じてＬＥＤの発光軸や発光量の調整を容易に調節することが可能になる。

【0030】

加えて、適用する機器毎に一枚の基板を加工する必要があった従来のリングライトとは異なり、いくつかの形状・大きさの基板を用意するだけで多くの種類の機器に対応することができるため、製造の効率化も実現できる。

【0031】

さらに、一枚の基板を屈曲させて切頭錐体状に形成する従来のリングライトでは、ＬＥＤリングライトのサイズが大きくなればなるほど基板にかかる負荷が大きくなってしまう。これに対し、本発明のように基板を複数用いることで、複数の基板それぞれに負荷を分散させることができるためリングライトの大型化に容易に対応することが可能になる。

【0032】

上記では、ＬＥＤリングライトに用いる基板の分割について説明したが、以下では、本発明の他の実施例として、基板を保持する保持枠の分割について説明する。
図７は、ＬＥＤリングライトを画像測定機に対して使用した例を示す図である。ＬＥＤリングライトを機器に対して使用する場合は、図７に示すように、画像測定機が備えるカメラの対物レンズを挿通させた状態で測定機に固定して使用する。このような場合に、つまりリングライトを機器等に設置した状態で、対物レンズのみを寿命や種類変更等の理由で交換する場合がある。ところが、リングライトは直径１０ｃｍ以下程度のものが多いため、リングライトを固定したまま手などを入れて対物レンズを取り外すことは困難であり、また、無理に取り外そうとするとＬＥＤを破損させてしまう等の虞があった。

【0033】

そこで、本発明のＬＥＤリングライトにおいては、この問題を解決し、かつ上記で説明した基板の分割の利点をも更に生かすべく、図４乃至６で示すように基板と共に保持枠をも分割させる構成とした。

【0034】

図４乃至６に示したＬＥＤリングライトは、略円環状の保持枠を周方向に分割させた複数の保持枠片からなっており、保持枠内部に保持された基板（周方向に複数に分割されている）と共に分割可能になるように保持枠片の端部同士が接合又は近接保持されている。

【0035】

図４Ａにおいては、ＬＥＤリングライト１の保持枠は周方向に分割された２つの保持枠片１９及び２０からなっており、それらの端部同士の一方は蝶番２１で接合され、他方は接合されずに近接保持されている。この構成によって、図４Ｂに示すように保持枠は基板と共に周方向に分割可能になっている。

【0036】

図５Ａにおいては、ＬＥＤリングライト１の保持枠は図４の場合と同様に周方向に分割された２つの保持枠片２２及び２３からなっており、図５Ｂに示すようにそれらの端部同士は共に、保持枠の機器装着面側が蝶番２４で接合されている。この構成によって、保持枠は基板と共に分割可能であり、その分割方向は図４とは異なり光軸方向である。

【0037】

そして、図６は、分割した保持枠を利用した更なる応用例であり、周方向に分割した２つの保持枠片２５及び２６が、光軸方向にずれて配置されている。この構成により、保持枠片２５内のＬＥＤ４と保持枠片２６内のＬＥＤ４とで照射光の方向が変わるため、照明された被測定物の陰影を際立たせることが可能になり、より鮮明な画像データを得られる。なお、図６では保持枠片２５及び２６は光軸方向にずれた構成としているが、半径方向にずれた構成とすることも可能である。また、図６における２つの保持枠片の接合方法は図４及び５と同様に蝶番を用いることができる。

【0038】

上記では保持枠片の端部同士を接合させる手段としては蝶番のみを説明したが、保持枠片同士を接合させる手段としてはこれに限られず、保持枠を分割した保持枠片の個数も図４乃至６で説明した２つに限定されないことはいうまでもない。

【0039】

上記で説明したようなＬＥＤリングライトを画像測定機３０の測定機本体２７に用い、被測定物２８を撮像して得られた画像データを画像測定機３０の一部であるデータ処理装置２９で分析していく。なお、ＬＥＤリングライトを実装した機器としては画像測定機のみを例示したが、顕微鏡等の光学機器にも好適に使用可能である。

【0040】

以上、図面に基づいて本発明の実施例について説明したが、本発明は上述の実施例に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明によれば、製造の際の歩留まりを向上させることのできるＬＥＤリングライト及びその製造方法並びにＬＥＤリングライトを用いた画像測定機及び光学機器を提供することが可能になる。

【符号の説明】

【0042】

１ ＬＥＤリングライト
２、８ 保持枠
３ 基板
４ ＬＥＤ
５ 対物レンズ
６ 孔
７ 電源ケーブル
９ 発光体
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 切欠き片
１１〜１８ 基板
１９、２０、２２、２３、２５、２６ 保持枠片
２１、２４ 蝶番
２７ 測定機本体
２８ 被測定物
２９ データ処理装置
３０ 画像測定機

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】