特許 6614841 光照射装置

(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】6614841

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】光照射装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20191125BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20191125BHJP

   F21V 19/00 20060101ALI20191125BHJP

   G01N 21/84 20060101ALI20191125BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20191125BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 443

   F21S2/00 441

   F21V23/00 160

   F21V19/00 500

   F21V19/00 150

   G01N21/84 E

   F21Y115:10

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-149159(P2015-149159)

(22)【出願日】2015年7月29日

(65)【公開番号】特開2017-33635(P2017-33635A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2018年7月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104547

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100097995

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 悦一

(72)【発明者】

【氏名】可児 尚希

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１９４５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６８５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６６４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ １９／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｇ０１Ｎ ２１／８４

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光体を保持する多角形環状の保持体を備えた光照射装置であって、
前記保持体がその角部を構成する複数のジョイント部材と、環状方向に隣り合うジョイント部材間に配置されて、端部が前記ジョイント部材に接続され、かつ前記発光体を保持するベース部材とを備え、
前記ジョイント部材は係合部を有し、
前記ベース部材は前記係合部が係合する被係合部を有し、
前記被係合部は前記ベース部材の外側を向く外側面と端面とに開口しており、
前記外側面の開口側に、当該開口の開口幅を狭くするような壁部が形成され、
前記係合部は前記被係合部に前記端面の前記開口から挿入されて係合されるとともに、前記壁部に当接して前記外側面の前記開口からの抜け出しが防止されていることを特徴とする光照射装置。

【請求項2】

前記係合部が前記被係合部に係合した状態で、止着部材によって固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。

【請求項3】

前記ジョイント部材の少なくとも１つは、前記発光体に電力を供給する電気ケーブルを外部から挿通する挿通孔と、この挿通孔に挿通された電気ケーブルの抜け出しを防止する抜止部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光照射装置。

【請求項4】

前記発光体は、前記保持体の内部に設けられる導光板と、前記導光板の側端面から光を入射させる発光素子とから構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光照射装置。

【請求項5】

前記ベース部材は、光学部材とこの光学部材を支持する支持部とを有する光学素子が収納される凹部と、この凹部の入口部に設けられて前記支持部が当接することで、前記凹部からの前記光学素子の抜け出しを防止する当接部と、前記凹部の底部に設けられて、前記支持部を前記当接部に向けて押圧する押圧部材とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製品の外観検査などの際に検査対象に光を照射する光照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

製品の表面検査等を行う方法として、底面より発光する照明装置を用いて製品に照光し、その反射光を当該照明装置の近傍において目視あるいは撮影等を行って検査する方法が従来より一般的に知られている。
このような照明装置の一例として特許文献１に記載のものが知られている。この照明装置は、均一な面発光を行うためのバックライト照明装置であり、このバックライト照明装置は、矩形枠状のケーシングと、このケーシングに設けられた発光部と、この発光部からの光を案内して、該ケーシングの開口を覆う拡散カバーを介し外部に均一な面発光を行うための偏平板状で外形が矩形の導光板とを備えている。
矩形枠状のケーシングの４つの辺部を構成するフレームには、それぞれ発光部としてのＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板が取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−１３９７１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、前記従来の照明装置では、発光部を保持するケーシング（保持体）が矩形枠状に一体的に形成されている。例えば、ケーシングは素材となるアルミニウム等の金属から削り出すことによって一体的に形成されている。
このため、異なる大きさ、形状等の照明装置を製造する場合、その大きさおよび形状に合わせてケーシングを削り出し等によって形成する必要があるため、手間とコストがかかっていた。

【0005】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、大きさ、形状等が異なる場合でも容易かつ低コストで製造できる光照射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するために、本発明の光照射装置は、発光体を保持する多角形環状の保持体を備えたものであって、前記保持体がその角部を構成する複数のジョイント部材と、環状方向に隣り合うジョイント部材間に配置されて、端部が前記ジョイント部材に接続され、かつ前記発光体を保持するベース部材とを備えていることを特徴とする。

【0007】

本発明では、ベース部材の長さやジョイント部材の個数および形状を適宜変更することによって、保持体の形状および大きさを容易に変更することができる。したがって、大きさ、形状等が異なる場合でも容易かつ低コストで光照射装置を製造できる。

【0008】

本発明の前記構成において、前記ジョイント部材は係合部を有し、前記ベース部材は前記係合部が係合する被係合部を有することが好ましい。このような構成によれば、ジョイント部材の係合部をベース部材の被係合部に係合することによって、ジョイント部材にベース部材を容易かつ確実に接続でき、組立容易化を図ることができる。

【0009】

また、本発明の前記構成において、前記係合部が前記被係合部に係合した状態で、止着部材によって固定されていることが好ましく、このようにすれば、ジョイント部材からベース部材が外れるのを防止できる。

【0010】

また、本発明の前記構成において、前記ジョイント部材の少なくとも１つは、前記発光体に電力を供給する電気ケーブルを外部から挿通する挿通孔と、この挿通孔に挿通された電気ケーブルの抜け出しを防止する抜止部とを有することが好ましい。このような構成によれば、抜止部により電気ケーブルの抜け出しを防止できる。したがって、電気ケーブルの抜け出し防止のために、電気ケーブルをジョイント部材やベース部材等によって押圧する必要がないので、電気ケーブルの健全性を維持できる。

【0011】

また、本発明の前記構成において、前記ベース部材は、光学部材とこの光学部材を支持する支持部とを有する光学素子が収納される凹部と、この凹部の入口部に設けられて前記支持部が当接することで、前記凹部からの前記光学素子の抜け出しを防止する当接部と、前記凹部の底部に設けられて、前記支持部を前記当接部に向けて押圧する押圧部材とを有することが好ましい。

【0012】

このような構成によれば、光学素子の支持部が押圧部材によって当接部に当接し、光学部材を凹部の所定位置に位置決めして保持することができる。また、光学部材の形状や大きさが異なっている場合でも、押圧部材の厚さを変更するだけで良い。

【0013】

なお、本発明における発光体の具体例としては、多角形環状の保持体内部に設けられる導光板と、前記導光板の側端面から光を入射させる発光素子とから構成されたものが挙げられる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、大きさ、形状等が異なる場合でも容易かつ低コストで光照射装置を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係る光照射装置を示した斜視図である。

【図2】同、分解斜視図である。

【図3】同、ジョイント部材を示す斜視図である。

【図4】同、ジョイント部材とベース部材の端部を示す斜視図である。

【図5】同、側断面図である。

【図6】同、（ａ）は図５におけるＸ部の拡大図であり、（ｂ）は導光部材の厚さが異なる場合の要部の断面図である。

【図7】同、変形例の光照射装置の要部を示す断面図である。

【図8】同、光学素子を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態に係る光照射装置を示すもので、図１は斜視図、図２は分解斜視図である。

【0017】

本実施の形態に係る光照射装置は、製品の外観検査などの際に製品に光を照射するために使用されるもので、発光素子としてのＬＥＤ１ａ（図６参照）が実装されたＬＥＤ基板１を保持する保持体２を備えている。この保持体２は４つのジョイント部材３と、４つのベース部材４とを備え、これらを平面視において正方形環状に接合することで、正方形環状（矩形枠状）に形成されている。
また、保持体２の内側には正方形状の透明な導光板５と、この導光板５の表面に重ねて設けられた正方形状の保護板６とが設けられ、保持体２の表面（図２において上面）には正方形環状のカバー部材７が設けられている。

【0018】

ジョイント部材３は正方形環状の保持体２の角部を構成するもので、平面視において略Ｌ字形に形成されている。
４つのジョイント部材３のうち、１つのジョイント部材３Ａは、図４に示すように、電気ケーブルＫを外部から挿通する挿通孔１０と、この挿通孔１０に挿通された電気ケーブルＫの抜け出しを防止する抜止部１１とを有しているが、残り３つのジョイント部材３は挿通孔１０および抜止部１１を有していない。ジョイント部材３Ａは挿通孔１０および抜止部１１以外は、残りのジョイント部材３と同じ大きさおよび形状となっている。

【0019】

前記３つのジョイント部材３は、図３に示すように、平面視Ｌ字形に形成された本体部３ａと、平面視略Ｌ字形に形成された壁部３ｂとを有しており、この壁部３ｂは本体部３ａの外面側の縁部から上方に突出している。したがって、本体部３ａの上面には前記カバー部材７の角部を載置する載置面３ｃが設けられている。この載置面３ｃにはねじ孔３ｄが設けられている。
また、ジョイント部材３の本体部３ａの両方の端面にはそれぞれ係合部１２が当該端面の略中央部から突出して設けられている。係合部１２は略直方体に形成されており、略中央部にはねじ孔１２ａが係合部１２を貫通するようにして設けられている。
また、ジョイント部材３の下面側には底壁３ｅが載置面３ｃと平行に設けられており、この底壁３ｅの直角に配置された縁部に、底壁３ｅに対して垂直に立ち上がる２つの立壁３ｆ，３ｆが設けられている。立壁３ｆ，３ｆは互いに直角の位置にあり、後述する光学素子２２の導光部材２３の端面に当接可能となっている。

【0020】

前記ジョイント部材３Ａは、上述のように、挿通孔１０と抜止部１１以外は、ジョイント部材３と等しい構成となっているので、同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
挿通孔１０は略Ｌ字形のジョイント部材３Ａの一方の片部を貫通するようにして設けられている。
また、底壁３ｅには抜止部１１としての四角柱状の支柱１１が立設されている。この支柱１１はその中心軸が挿通孔１０の中心の延長線より、所定距離だけジョイント部材３Ａの他方の片部側ずれるようにして配置されている。そして、挿通孔１０に挿通された電気ケーブルＫは、挿通孔１０の近傍で略直角に曲がって支柱１１と本体部３ａの一方の片部との間に通り、さらに支柱１１の角部で略直角に曲がって当該支柱１１と本体部３ａの他方の片部との間を通ってＬＥＤ基板１に接続されるようになっている。したがって、電気ケーブルＫは、支柱１１と、本体部３ａの両方の片部との間に挟持され、挿通孔１０からの抜け出しが防止されている。

【0021】

ベース部材４は、図２および図４に示すように、アルミの押し出し品によって、略矩形棒状に形成されている。このようにベース部材４は押し出し品であるので、その横断面形状はベース部材４の長手方向のどの位置でも同形状となっている。

【0022】

ベース部材４の外側（保持体２の外側）を向く外側面には、ナットスロットたる凹部１５がベース部材４の長手方向に沿って形成されており、この凹部１５はベース部材４の外側面と両端面に開口している。なお、長手方向中央部に形成された開口幅の大きい部分はナット挿入口である。
凹部１５は、図５および図６に示すように、断面矩形状の第１凹部１６と第２凹部１７とを有している。第２凹部１７は第１凹部１６より断面形状が小さい矩形状に形成されており、当該第１凹部１６の底部に設けられ、第１凹部１６と連通している。
第１凹部１６の両端部にベース部材４の端面から係合部１２が挿通されて係合されるようになっており、第１凹部１６の端部１６ａは係合部１２が係合する被係合部１６ａを構成している。また、第１凹部１６の開口側（ベース部材４の外側面の開口側）には、第１凹部１６の開口を上下に狭くするような壁部１８，１８がベース部材４の長手方向に沿って形成されている。第１凹部１６の端部（被係合部）１６ａに挿入された係合部１２は壁部１８，１８に当接して、第１凹部１６の開口からの抜け出しが防止される。

【0023】

また、第１凹部１６の開口（壁部１８，１８の間）から止めねじ（止着部材）２０が挿入可能となっており、この止めねじ２０は、被係合部１６ａに係合された係合部１２のねじ孔１２ａにねじ込まれるようになっている。
そして、図６に示すように、ねじ孔１２ａに止めねじ２０をねじ込んで締め付けていくと、止めねじ２０の先端部が第２凹部１７の底面に当接し、さらに止めねじ２０をねじ込むと、この止めねじ２０の回転によって係合部１２が壁部１８，１８側に移動して当該壁部１８，１８に圧接することによって、係合部１２が被係合部１６ａに固定されている。

【0024】

また、図５に示すように、ベース部材４の内側（保持体２の内側）を向く内側面には、凹部２１がベース部材４の長手方向に沿って形成されており、この凹部２１はベース部材４の内側面と両端面に開口している。
この凹部２１には、図６に示すように、ベース部材４の長手方向に長尺な帯板状のＬＥＤ基板１がベース部材４の端面側から挿入されている。
また、凹部２１には、ＬＥＤ基板１の前方において透明な光学素子２２がベース部材４の端面側から挿入されて収納されている。光学素子２２は、透明な導光部材２３とこの導光部材２３を支持する支持部２４とを有している。なお、導光部材２３は、ＬＥＤ１ａから射出された光を導光板５側に案内するもので、内部に入射した光を反射させつつ導光板５側に導き、導光板５側の端面から外部に射出させる。

【0025】

ベース部材４の上面縁部（外側の上面縁部）には、壁部１９が上方に突出し、かつベース部材４の長手方向に沿って形成されている。したがって、ベース部材４の上面には、前記カバー部材７を載置する載置面４ｃが設けられている。この載置面４ｃにはねじ孔４ｄ，４ｄ（図２参照）が設けられている。

【0026】

導光部材２３は、断面台形状に形成されており、図８に示すように、長尺な棒状となっている。また、支持部２４は導光部材２３の長手方向に沿って所定間隔でこれと一体的に、かつこの両側面から張り出すようにして形成されている。
導光部材２３の一方の側面から張り出す支持部片２４ａの先端部は導光部材２３の先端面２３ａより窪んでおり、支持部片２４ａの基端部は導光部材２３の基端面２３ｂより突出している。また、導光部材２３の他方の側面から張り出す支持部片２４ｂの先端部は導光部材２３の先端面２３ａより突出しており、支持部片２４ｂの基端部は導光部材２３の基端面２３ｂより突出している。
また、図６に示すように、支持部片２４ａの基端部と支持部片２４ｂの基端部との間の距離は、ＬＥＤ１ａの幅より長く、かつ、支持部片２４ａおよび支持部片２４ｂのそれぞれ突出長さはＬＥＤ１ａの厚さより長くなっている。
そして、このような光学素子２２は、その支持部片２４ａ，２４ｂの基端部をＬＥＤ基板１に当接し、かつ支持部片２４ａの基端部と支持部片２４ｂの基端部とでＬＥＤ１ａを跨ぐようにして、凹部２１に収納されている。

【0027】

また、凹部２１の入口部には凹部２１からの光学素子２２の抜け出しを防止する当接部２５，２６が設けられている。
当接部２５は凹部２１の入口部の上縁部から下方に向けて突出し、かつベース部材４の長手方向に沿って設けられている。そして、この当接部２５に光学素子２２の支持部片２４ａの先端部が当接されている。
また、当接部２６は凹部２１の入口部の下縁部から上方に向けて突出し、かつベース部材４の長手方向に沿って設けられ、さらに、当接部２５より保持体２の内側に突出している。そして、この当接部２６に光学素子２２の支持部片２４ｂの先端部が当接されている。また、当接部２６の上面には前記導光板５の下面外周部が設置され、導光板５の側端面上部は当接部２５の外面下部に当接して導光部材２３と接触しないようになっている。

【0028】

また、凹部２１の底部には押圧部材３０がベース部材４の端面側から挿入されて設けられている。この押圧部材３０は熱伝導性の優れた金属によって形成されており、ＬＥＤ１ａに生じた熱をベース部材４に伝導して外部に放熱する。
また、押圧部材３０は伸縮性を有しており、凹部２１の底部に挿入された状態で弾性的に圧縮され、その弾性復帰力によって光学素子２２の支持部２４を当接部２５，２６に向けて押圧している。したがって、凹部２１に収納された光学素子２２は当接部２５，２６と押圧部材３０とによって挟持された状態となり、これによって凹部２１の深さ方向における位置決めがなされるとともに、深さ方向にガタが生じないようになっている。また、導光部材２３がベース部材４の内周面から突出していないため、光照射装置の組立時や導光板５をベース部材４の内部に配置する際に導光部材２３が傷付くのが防止される。さらに、光学素子２２の支持部２４を構成する支持部片２４ａ，２４ｂはそれぞれ凹部２１の対向する内面に当接しているので、光学素子２２の図６における上下方向の位置決めがなされている。

【0029】

また、導光板５はその側端面が光学素子２２の導光部材２３と所定の隙間をもって対向している。したがって、ＬＥＤ１ａからの光は導光部材２３の内部を通って導光板５にその側端面から入射する。
導光板５の表面（上面）には、導光板５に入射した光の一部を反射させて下方に案内するための多数の反射部（図示略）が所定間隔で設けられている。反射部は、例えば導光板５の表面に印刷によって黒色と白色とからなる２つの層を上下に重ねて設けることによって形成されている。なお、白色が下層を構成し、黒色が上層を構成している。
このような構成の導光板５を備えた光照射装置では、図５に示すように、検査対象物３１に照射されて反射した検査用の光が前記反射部の間を透過して導光板５の上方に配置した撮像手段としてのＣＣＤカメラ３２に取り込まれるようになっている。なお、前記ＬＥＤ基板１、ＬＥＤ１ａ、導光板５、光学素子２２が特許請求の範囲に言う発光体に該当する。

【0030】

図７は光照射装置の変形例を示す要部の断面図である。
図７では、ベース部材４に設ける凹部２１Ａが前記凹部２１より浅くなっている。
また、光学素子２２Ａのレンズ２３Ａはシリンドリカルレンズであり、支持部２４Ａはレンズ２３Ａから張り出す張出部２４Ａによって構成されている。
その他の構成は図６に示す本実施の形態の光照射装置と同様であるので同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。

【0031】

本実施の形態の光照射装置を組み立てる場合、４つのジョイント部材３と４つのベース部材４を用意し、予め、各ベース部材４の凹部２１に、押圧部材３０、ＬＥＤ１ａが実装されたＬＥＤ基板１および光学素子２２を収納しておく。
また、４つのジョイント部材３のうち、１つのジョイント部材３Ａの挿通孔１０に外部から電気ケーブルＫを挿通したうえで、抜止部１１によって電気ケーブルＫの抜け出しを防止しておく。

【0032】

次に、ベース部材４の両端部をそれぞれジョイント部材３，３に接続するが、その際、図４に示すように、ジョイント部材３の係合部１２をベース部材４の被係合部１６ａに挿入して係合し、止めねじ２０によりジョイント部材３とベース部材４とを固定する。
４つのジョイント部材３と４つのベース部材４とにより、平面視において正方形環状の保持体２を組み立て、電気ケーブルＫを所定のＬＥＤ基板１に接続する。

【0033】

最後に、導光板５をベース部材４の当接部２６の上面に載置し、この導光板５の上面に保護板６を重ねて載置するとともに、保持体２の載置面４ｃ，３ｃにカバー部材７を載置し、ねじ４０，４１によってカバー部材７を保持体２に固定する。

【0034】

以上のように本実施の形態によれば、４つのジョイント部材３と４つのベース部材４とにより矩形枠状の保持体２を構成するとともに、ベース部材４を押し出し品で形成したので、ベース部材４の長さを容易に変更することができる。また、ベース部材４の長さを変更することによって、保持体２の形状および大きさを容易に変更することができる。
例えば、４つのベース部材４の長さを変更するとともに、これらを同じ長さに設定することによって、保持体２の形状は相似形としたままで、大きさを容易に変更することができる。また、４つのベース部材４のうち、２つずつのベース部材４の長さを変更することによって、保持体の形状および大きさを容易に変更することができる。
また、保持体が矩形環状以外の多角形環状の場合でも、その角部の形状に対応したジョイント部材を用意し、ベース部材の長さを変更することによって、保持体の形状、大きさを容易に変更することができる。
したがって、大きさ、形状等が異なる場合でも容易かつ低コストで光照射装置を製造できる。

【0035】

また、ジョイント部材３の係合部１２をベース部材４の被係合部１６ａに係合することによって、ジョイント部材３とベース部材４とを容易かつ確実に接合できるし、止めねじ（止着部材）２０による固定によって、ジョイント部材３からベース部材４が外れるのを防止できる。
さらに、ジョイント部材３が挿通孔１０と抜止部１１とを有しているので、挿通孔１０に挿通された電気ケーブルＫの抜け出しを抜止部１１によって防止できる。このため、電気ケーブルＫの抜け出し防止のために、電気ケーブルＫをジョイント部材３やベース部材４等によって押圧する必要がないので、電気ケーブルＫの健全性を維持できる。
また、ベース部材４が凹部２１と当接部２５，２６を有し、凹部２１の底部に押圧部材３０が設けられているので、凹部２１に収納された光学素子２２は、その支持部２４が押圧部材３０によって押圧されて当接部２５，２６に当接する。したがって、導光部材２３を凹部２１の所定の位置に位置決めして保持することができる。
また、導光部材２３の形状や大きさが異なっている場合でも、押圧部材３０の厚さを変更することによって、導光部材２３を凹部２１の所定の位置に位置決めして保持することができる。
例えば、図６（ｂ）に示すように、導光部材２３の厚さや支持部２４の長さが図６（ａ）に示すものより小さくなっても、押圧部材３０を厚くすることで対応することができる。

【0036】

なお、本実施の形態では、正方形環状の保持体２を例にとって説明したが、本発明では、保持体は正方形環状に限ることはなく、三角形環状を含む多角形環状の場合でも適用できる。この場合、ベース部材を棒状に形成し、ジョイント部材を多角形の角部を構成するような形状とすればよい。また、ＬＥＤ１ａから射出される光は、可視光に限らず、紫外光や赤外光であっても良く、製品検査の態様に応じて適宜選択することができる。

【符号の説明】

【0037】

１ ＬＥＤ基板
２ ＬＥＤ（発光素子）
３，３Ａ ジョイント部材
４ ベース部材
１１ 抜止部
１２ 係合部
１５ 凹部
１６ａ 被係合部
２０ 止めねじ（止着部材）
２１ 凹部
２２，２２Ａ 光学素子
２３，２３Ａ 導光部材
２４，２４Ａ支持部
２５，２６ 当接部
３０，３０Ａ 押圧部材
Ｋ 電気ケーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】