JP3554318B2 - Light source device and light irradiation unit - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤを備え光を供給する光源装置、及び光源装置と、導入された光を照射対象部位に照射する光照射装置とを光ファイバ束により接続する光照射ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば光源装置として用いられるハロゲンランプは、製品検査における能率や精度を考えた場合、光度安定性、寿命、速応性等について十分なものであるとは言い難かったため、これらの点を改善し得る新たな光源装置としてＬＥＤを用いたものが開発されてきている。例えば、基板上に多数のＬＥＤを配設し、これら多数のＬＥＤそれぞれの前面に光ファイバの一端を接着し各光ファイバの他端を束ねてから、装置本体の外部まで引き出し、それら光ファイバを介してＬＥＤからの光を取り出すことができるようにしたものがある。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１２０６号公報（第２、３頁、第１図、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近時、検査すべきワークとして半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、極めて小さな部位に明るい照明を行って精密な検査を必要とする需要が増えてきており、そのために光をより集光させて、より明るい光をより効率的に照射対象部位に照射する必要が生じてきている。
【０００５】
しかしながらその観点からみると、前記特許文献１記載の光源装置では、ＬＥＤから出た光を効率よく光ファイバに導入することに限界がある。また、そのことをカバーすべく光源装置においてその光度を無理に上げたりすると、発生する熱の問題が大きくなるなど好ましいものではない。また、ＬＥＤの発熱に対する放熱作用を考慮したものはそれほど考えられていない。
【０００６】
そこで本発明は、ＬＥＤの発熱に対する放熱作用を効率よく行うとともに、ＬＥＤからの光を極めて効率的に光ファイバに導入でき、かつ照明に適した光とすることのできる光源装置を提供することをその主たる所期の課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る光源装置は、熱伝導性を有する金属製の外壁を備えたケーシングと、当該ケーシングの外壁に重合させた基板上に配設される単一のパワーＬＥＤと、当該パワーＬＥＤから照射される照射光を所定の集光部に集光するレンズ機構とを具備してなり、前記集光部に集光した光を外部に供給するものであって、前記レンズ機構が、前記パワーＬＥＤから照射される照射光を略平行な光にする光源用第１レンズと、前記光源用第１レンズからの光を前記集光部に集光する光源用第２レンズとを備えたものであり、前記光源用第 1 レンズの光導入端側に前記パワーＬＥＤの照射部の外周が嵌り込む凹部を形成するとともに、この光源用第 1 レンズの外周を固定部材を介して前記ケーシングの内周に保持させることによって、この光源用第１レンズと、前記ケーシングの内周に嵌装された前記光源用第２レンズと、前記パワーＬＥＤとを光軸が一致するように位置決めしていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、前記基板の熱をケーシングの外部に放出させることができ、パワーＬＥＤの発熱に対する放熱作用を効率よく行うことができる。又、持ち運びに便利な小型（ハンディ型）にすることも容易であるため、光照射装置の移動等の取扱性の向上を図ることができるだけでなく、ニーズに合った大きさの光源装置を安価に製造することができ、使用面及びコスト面の両方において有利になる。しかも、長い光ファイバー束（ライトガイド）を引き回してワークに対して光を照射する場合において、光ファイバー束の折れ等の損傷を阻止することができる利点があり、耐久性において有利になる。
【０００９】
また、レンズ機構が、前記パワーＬＥＤから照射される照射光を略平行な光にする光源用第１レンズと、前記光源用第１レンズからの光を前記集光部に集光する光源用第２レンズとを備えたものであるため、従来のように光導入端へ取り込むことができなかった光をも集光させて取り込み、極めて効率よくＬＥＤからの光を外部に供給できる。
【００１０】
また、複数の光ファイバを束ねてなる光ファイバ束やガラスロッド等の光案内部材を介して光を供給するためのものであって、前記集光部に前記光案内部材の光導入端を位置させているものであれば、光ファイバ束等の案内部材、ひいては前記光照射装置に効率よく光を供給することができる。
【００１１】
ＬＥＤから発せられる光の取り込み効率を可及的に向上させるとともに、最終的に光照射装置を経て集光させたときの集光面積を可及的に小さくするためには、前記光源用第１レンズの光導入端側に前記パワーＬＥＤの照射部が入り込む凹部を形成し、光源用第１レンズの内部に設けた屈折平行化部によって前記パワーＬＥＤから射出される光のうち所定角度内のものを屈折させレンズ光軸と略平行にするとともに、前記光源用第１レンズの内 側面に設けた反射平行化部によって前記パワーＬＥＤから射出される光のうち前記所定角度よりも外側に拡がる光を反射させレンズ光軸と略平行にするよように構成すればよい。
また、前記ケーシングに、前記パワーＬＥＤの発熱に対する放熱作用を営む冷却手段を備えていれば、ＬＥＤの温度を下げ、光量の安定化や寿命増大等をより促進することができる。
具体的には、前記冷却手段が、前記ケーシングの一部又は全部に設けたフィンであるものが挙げられる。このようにすれば、ケーシング自体に前ＬＥＤから発せられる熱を放熱する機能を具備させることができる。加えて、光源装置自体のコンパクト化を有効に図ることができる。
また、好適な具体的な実施態様としては、前記レンズ機構が、前記ケーシングと前記パワーＬＥＤとの間に挟まれた状態で保持されているものが挙げられる。
【００１２】
上述した光源装置と、導入された光を照射対象部位に照射する光照射装置とは光ファイバ束により接続することができるが、用途によっては、筐体を共通化しこれら光照射装置と光源装置とを一体的にユニット化した光照射ユニットが使い勝手の点で好ましい場合もある。
【００１３】
しかして、かかる光源装置には、他にも種々のものが考えられる。特に冷却手段を具備させることによって、ＬＥＤの温度を下げ、光量の安定化や寿命増大等をより促進することができる。そのような光源装置の実施態様を以下に挙げる。
【００１４】
すなわち、基板上に発光体を敷き詰め、前記各発光体から照射される照射光を略平行な光にするための光源用第１レンズを該発光体の照射面側に配置し、前記光源用第１レンズからの略平行な光を集光させて光案内部材の光導入端に導入するための光源用第２レンズを該光源用第１レンズの前方に配置し、前記基板の裏面を冷却するための冷却手段を設けたものを挙げることができる。
【００１５】
このようなものであれば、上記のように各発光体から照射される照射光を光源用第１レンズにより略平行な光に変換し、変換された略平行な光を光源用第２レンズにて集光させる構成にすることによって、従来のように光導入端へ取り込むことができなかった光をも集光させて取り込むことができる。又、従来のように発光体の取り付け位置等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。又、基板の表裏両面のうちの発光体が取り付けられていない広い面積を有する裏面を冷却手段により冷却することによって、発光体の温度上昇による光度低下を効率よく抑制することができるだけでなく、レンズや基板の変形等のトラブル発生を防止することができる。
【００１６】
前記発光体が発光ダイオードでなり、前記基板の外周縁に、前記発光ダイオードに接続される抵抗を配置しているものであれば、発光ダイオードが存在しない基板の外周縁を利用し、その箇所に抵抗を配置することによって、抵抗から発する熱が発光ダイオードへ伝わり難くすることができる。
【００１７】
前記光源用第１レンズを、前記各発光体に対応させて配置したレンズアレイから構成すれば、各発光体からの照射光を確実に略平行な光に変換することができる。
【００１８】
前記光源用第２レンズとして、フレネルレンズを用いるようにすれば、通常の凸レンズに比べて小型軽量化を図ることができるだけでなく、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。しかも、薄いレンズであることから、発光体側へフレネルレンズに近づけることができ、光案内部材の光導入端への光の取り込み効率を高めることができる。
【００１９】
前記冷却手段を、前記基板の裏面側に配置されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の基板側とは反対側に配置された放熱フィンと、放熱フィンに向けて冷却風を供給する放熱ファンとから構成すれば、ペルチェ素子に発生する熱を放出させて、基板を効率よく冷却することができる。前記ペルチェ素子を用いることによって、発光ダイオードの実装密度を大きくしたり、発光ダイオードの個数の増加により大電流が流れて発熱量が増大しても、これらを確実に冷却することができ、発光ダイオードの高寿命化等を実現することができる。
【００２０】
前記基板の温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段からの検出温度を設定温度にするために前記ペルチェ素子に供給する電流を制御するための温度制御手段を備え、一定温度に保つようにしたものとすれば、例えば３原色の発光ダイオードを用いて白色光を発する場合において、ホワイトバランスの向上を実現することができる。なお、前記３原色の発光ダイオードのうち、青色発光ダイオードは、温度上昇に伴い輝度が明るくなり、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードは温度上昇に伴い輝度が暗くなり、ホワイトバランスが低下する（崩れる）ことになる。
【００２１】
前記発光ダイオードが、チップ型の発光ダイオードからなり、該チップ型の発光ダイオードの照射面側にリフレクターを配置するようにしたものであれば、砲弾型（ディスクリート型とも言う）の発光ダイオードに比べて実装密度を大きくできながらも、取り込むことができない光をもリフレクターにて取り込むことができる。前記チップ型の発光ダイオードとは、例えばベースの表裏にスルーホール（無いものでもよい）を介して一対の電極（カソードとアノード）を備えさせた表面実装型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）のものの他、基板上に発光ダイオードのベアチップを直接実装していくものも含むものとする。
【００２２】
前記発光ダイオードをパルス制御信号により点灯制御するようにすれば、連続駆動に比べて発光ダイオードの耐久性を向上させることができる。
【００２３】
前記発光ダイオードからの光を検査対象物に照射して反射した反射光又は該検査対象物を透過した透過光を撮像するためのカメラを設け、前記カメラのシャッターが開いた時点又は開く前に前記発光ダイオードを点灯させ、かつ、該シャッターが閉じてから所定時間経過後に該発光ダイオードを消灯するために該発光ダイオードを点灯制御するようにすれば、シャッターが開いているときに大電流を流して、発光ダイオードの点灯時の輝度を大きくすることができ、又、シャッターが閉じているときに発光ダイオードを点灯させないため、発生する熱を最小限に抑えることができる。
【００２４】
【００２５】
単数の発光体を敷き詰めた基板と、前記発光体から照射される照射光を略平行な光にするための光源用第１レンズと、前記光源用第１レンズからの略平行な光を集光させて光案内部材の光導入端に導入するための光源用第２レンズとを、ケーシング内に設け、前記発光体への電力供給を行うための電源コードを備えさせ、前記基板の裏面を冷却するための冷却手段を備えさせて、持ち運びに便利な小型（ハンディ型）の光照射装置を構成してもよい。
【００２６】
このようなものであれば、発光体から照射される照射光を光源用第１レンズにより略平行な光に変換し、変換された略平行な光を光源用第２レンズにて集光させる構成にすることによって、従来のように光導入端へ取り込むことができなかった光をも集光させて取り込むことができる。又、基板の表裏両面のうちの発光体が取り付けられていない広い面積を有する裏面を冷却手段により冷却することによって、発光体の温度上昇による光度低下を効率よく抑制することができるだけでなく、レンズや基板の変形等のトラブル発生を防止することができる。又、持ち運びに便利な小型（ハンディ型）にすることによって、光照射装置の移動等の取扱性の向上を図ることができるだけでなく、ニーズに合った大きさの光照射装置を安価に製造することができる。
【００２７】
前記ケーシングの光射出側端部に前記光案内部材を挿入保持するための筒状の保持部を備えさせ、前記保持部内にそれの先端とほぼ同一の先端を有する寸法に設定された前記光ファイバー束を挿入保持させるようにすれば、高価な光ファイバーを安価に済ませることが可能になるだけでなく、長くしたものに比べて取扱性の向上を図ることができる。
【００２８】
前記冷却手段を、前記基板の熱をケーシングの外部に放出させるために前記ケーシングの一部又は全部に形成した放熱フィンから構成すれば、ケーシングと放熱フィンとを別々に作製して組み付ける場合に比べて、部品点数の削減化を図ることができる。
【００２９】
前記発光体が単数であり、光源用第１レンズが光射出端側ほど外拡がり形状となるほぼコーン型（ほぼラッパ型）で透明な集光部材からなり、前記発光体の照射部が入り込む凹部を前記光源用第１レンズの光導入端側に形成してなるものであれば、発光体の照射部から照射される光のうちの通常のレンズでは取り込むことができなかった光を、集光部材の外周面に備えた光反射層にて反射させることで光源用第２レンズへの光量を増大させることができる。
【００３０】
基板を備えた発光体の多数を設け、前記各発光体から照射される照射光をそれぞれ略平行な光にするための光源用第１レンズを該各発光体の照射面側にそれぞれ配置し、前記光源用第１レンズからの光を集光させて単数又は複数の束からなる光案内部材の光導入端に導入するための光源用第２レンズを該各光源用第１レンズの前方に配置し、前記発光体と同数の光案内部材の光射出端を束ねて集合部を構成し、前記基板の裏面を冷却するための冷却手段を設けているものであれば、発光体から照射される照射光を光源用第１レンズにより略平行な光に変換し、変換された光を光源用第２レンズにて集光させる構成にすることによって、従来のように光導入端へ取り込むことができなかった光をも集光させて取り込むことができる。又、単数（一本）の光ファイバー又は単数のものよりも直径の小さな複数の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束等の光案内部材の光導入端へ発光体からの光を効率よく、しかも確実に導入することができる。前記光ファイバー束を用いることによって、単数の光ファイバーから構成したものに比べて、柔軟性を高めることができると共に、光を照射する照射部に対して均一に照射することができる。又、基板の表裏両面のうちの発光体が取り付けられていない広い面積を有する裏面を冷却手段により冷却することによって、発光体の温度上昇による光度低下を効率よく抑制することができるだけでなく、発光体の寿命が長くなることやレンズ及び基板の変形等のトラブル発生を防止することができる。
【００３１】
又、前記集合部の光射出端に、それからの光を任意の位置に案内するための第２の光案内部材の光導入端を配置するようにすれば、第２の光案内部材の光射出端を移動させるだけで所望の照射位置に光を照射させることができる。尚、前記第２の光案内部材を光ファイバー等の可撓性を有するものから構成することが好ましい。前記光源用第１レンズと光源用第２レンズの２つのレンズを設けて実施する他、それら２つのレンズを一体化した単一のレンズを用いる場合でもよい。
【００３２】
一方、例えば搬送装置上に正確に位置決めされずに配置され次々と送られてくるもののように、常に一定位置にないワークを照明する場合には、各ワークの位置に応じて光照射装置を頻繁に移動させ得る機能が光照射装置に要求される。そして光照射装置の頻繁な移動によって当然に光ファイバも連れ動くところ、従来は、光ファイバがフレキシブル性を有することから、このように移動するという用途にも光ファイバの可撓性で十分に対応できると考えられていた。
【００３３】
しかしながら、実際には光ファイバは電線等と比べ嵩張って重く、特に光ファイバを長く（例えば２〜３ｍ以上）した場合に、その光ファイバを引き回しつつ光照射装置を移動させるために、駆動機構が大きくなったり、光照射装置の移動や位置制御が難しくなったりする。また、光ファイバは電線に比してフレキシビリティに劣り、頻繁な曲げや動きによって比較的短期間で破損するため、装置の信頼性や寿命等の点において問題が発生することもある。かといって、近時ハロゲンランプに代わるものとして注目を浴びつつあるＬＥＤを光源とし、光ファイバを用いずに光照射装置に直接ＬＥＤを多数装着した場合には、光照射装置の小型化や集光が難しいといった問題が発生する。例えば、プリント基板の搭載部品のように極めて小さい部材を照明する場合、直接ＬＥＤを搭載した光照射装置のように最小集光径が大きいと、無駄な部位まで照明することとなり、効率的な照明ができない。
【００３４】
そこで、従来のように光ファイバの柔軟性や延長自在性を利用して光照射装置を移動させるという発想を完全に捨て、ＬＥＤ光源装置が有する軽量性やコンパクト性等に係る利点を損なわないようにして、上述した不具合を一挙に解決するには、照射対象部位に照射する光の照射口を有し、移動可能な可動支持体に支持させた光照射装置と、前記可動支持体とは別に設けた電源から電気ケーブルを介して電力供給され発光するものであって、前記可動支持体に取り付けてなるＬＥＤ光源装置と、前記ＬＥＤ光源装置から外部を通って前記ヘッドの照射口に光を導くフレキシブルな１又は複数の光ファイバとを具備する照明検査システムが好ましい。
【００３５】
このようなものであれば、ＬＥＤ光源装置の軽量化やコンパクト化が容易に可能なことから、可動支持体にＬＥＤ光源装置を取り付けているとはいえ、可動支持体ひいては光照射装置の駆動にほとんど影響を与えないようにすることができる。
【００３６】
また、光照射装置を可動支持体に固定支持させ、ＬＥＤ光源装置と光照射装置との相対位置関係を変えないようにすれば、光ファイバに対する負荷を軽減することができ、信頼性や寿命等への影響を排除し得る。もちろん、光照射装置を、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、可動支持体に対し微動又はゆっくり移動するように構成しても構わない。
【００３７】
さらに、光照射装置が光ファイバに接続され、ＬＥＤ光源装置とは別体であるため、光照射装置の超小型化や小面積への集光が可能である。また光源と照射対象部位あるいはこの照射対象部位を撮影するための撮像装置とをある程度離間させることができるため、光源から発する熱の、照射対象部位や撮像装置に対する悪影響を防止することもできる。
【００３８】
一方、ＬＥＤ光源装置には、その装置内又は装置に付随させた電池から電力を供給してもよいし、前記可動支持体とは別に設けた電源から電気ケーブルを介して前記ＬＥＤ光源装置に電力供給するようにしてもよい。前者の構成であると、ケーブルレス化が可能となる。また後者の構成であると、電気ケーブルが必要となるものの、電気ケーブルは光ファイバよりも可撓性や耐久性、価格等において遙かに優れるため、従来のように光ファイバを連れ動かすことによる負荷に比べ、非常に小さな負荷で、かつ高い信頼性可動支持体や光照射装置を駆動することができるようになる。電力供給にはその他に撮像装置から行う構成も考えられる。
【００３９】
また、前記光源装置を前記照射口の近傍に配設することにより光ファイバを短くし（例えば１ｍ以下）軽量化できる。そしてそのように構成した場合には、可動支持体に光照射装置を移動可能に支持させても、光照射装置の駆動を無理なく行うことができる。このとき、光照射装置は、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、可動支持体に対し微動又はゆっくり移動するように構成しておくことが好ましい。
【００４０】
集光性を向上させるには、光ファイバの光照射装置側先端にレンズを取り付けているものが好ましい。
【００４１】
電気ケーブルの望ましい態様としては、ロボットケーブルを挙げることできる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
この第１実施形態では、本発明に係る光源装置について、図１に示すような製品検査システムの構成要素として用いられる場合を例にとり説明する。
【００４３】
この製品検査システムは、水平２軸方向、すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向に水平移動可能な可動支持体たるＸＹステージＸ１を利用するもので、このＸＹステージＸ１に支持された光導通管Ｘ２と、その光導通管Ｘ２を介して被検査体たるワークＸＷを撮影するための撮像装置Ｘ８と、前記ＸＹステージＸ１とは別の場所に設置した電源Ｘ３と、その電源Ｘ３からロボットケーブルＸ４を介して電力供給されるＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂと、被照明物たるワークＸＷに照射するための光の照射口Ｘ６Ａａ、Ｘ６Ｂａを備え前記光導通管Ｘ２に取り付けられた光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂと、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂから前記光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂに光を導くライトガイドたる光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂとを具備する。そして、図示しない搬送装置によって搬送されてくる前記ワークＸＷの照射対象部位（検査部位）に前記照射口Ｘ６Ａａ、Ｘ６Ｂａから射出された照射光をあて、撮像装置Ｘ８によってその外観状態を観察し検査するものである。
【００４４】
各部を説明する。
【００４５】
ＸＹステージＸ１は、図１に示すように、例えば前記搬送装置や床等に設置された固定体ＸＫによってＸ軸方向に水平スライド可能に支持されたＸステージＸ１１と、このＸステージＸ１１によってＹ軸方向に水平スライド可能に支持されたＹステージＸ１２とを備え、このＹステージＸ１２を水平２次元方向に自在に位置設定できるように構成したものである。各ステージＸ１１、Ｘ１２は、例えば図示しないステッピングモータ等の駆動機構を利用して、遠隔操作又は自動にて位置設定可能に駆動するようにしてある。
【００４６】
光導通管Ｘ２は、同図に示すように、前記ＸＹステージＸ１、具体的には前記ＹステージＸ１２にブラケットＸＢを介して固定され鉛直に起立する円筒状をなすものである。この光導通管Ｘ２の内部には、図示しないハーフミラーやレンズなどの光学部品を収容してある。そして、前記光導通管Ｘ２の中心軸線がワークＷの照射対象部位に向くように、ＸＹステージＸ１を駆動してこの光導通管Ｘ２を移動させるように構成している。
【００４７】
撮像装置Ｘ８は、例えばＣＣＤカメラであり、前記光導通管Ｘ２の上端部に、その撮像面が下方を向くように固定してある。
【００４８】
電源Ｘ３は、ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂに電力供給するための直流タイプのもので、ＸＹステージＸ１から離間した所定場所に配置してある。この電源Ｘ３から延出するロボットケーブルＸ４は、蛇腹上のケーブルベアＸ４１を挿通して、ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂに導かれる。このケーブルベアＸ４１は、図１では、ＸステージＸ１１に一端を取り付けられ、他端をＹステージＸ１２に取り付けられたもので、ＸステージＸ１１に対するＹステージＸ１２の動きにより、ケーブルＸ４が捩れたり縺れたりするのを防止する役割を果たす。もちろん、固定体ＸＫとＸステージＸ１１と間にさらにもう一つケーブルベアを設けても構わない。
【００４９】
ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂは、本実施形態では例えば２種類を設けている。そのうちの一方Ｘ５Ａは、本発明に係る光源装置であり、１つのパワーＬＥＤＸ５２をケーシングＸ５３内に内蔵してなるものであり、他方は、色の異なる複数（Ｒ、Ｇ、Ｂの３つ）のパワーＬＥＤＸ５２をケーシングＸ５３内に内蔵してなるものである。
【００５０】
より具体的に説明すると、一方のＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａは、図２に示すように、基板Ｘ５１上に配設したＬＥＤＸ５２及びこのＬＥＤＸ５２から発される光を所定の集光部Ｘ５４ａに集光するレンズ機構Ｘ５４を内蔵してなるケーシングＸ５３と、光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端部に取り付けられた光入力コネクタＸ７１を接続されるとともに、前記集光部Ｘ５４ａにその光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端面を位置させる光出力コネクタＸ５５とを具備するものである。
【００５１】
ケーシングＸ５３は、外壁を有する金属性内部中空のもので、前記外壁にはフィンＸＦｉｎが一体に設けられてＬＥＤＸ５２の発熱に対する放熱作用を営むように構成している。
【００５２】
ＬＥＤＸ５２は表面発光タイプのベアチップであり、このＬＥＤＸ５２を支持する基板Ｘ５１には電気ケーブルＸ４が接続されてケーシングＸ５３の側板Ｘ５３１から延出させてある。なお、この側板Ｘ５３１は基板Ｘ５１及びＬＥＤＸ５２ごと取り外して交換可能に構成してある。
【００５３】
レンズ機構Ｘ５４は対をなすレンズＸ５４１、Ｘ５４２を直列に配置してなるもので、ＬＥＤＸ５２と光出力コネクタＸ５５との間に介在させてある。そして、ＬＥＤＸ５２側に配置した光源用第１レンズＸ５４１によりＬＥＤＸ５２から出た光を略平行にし、光源用第２レンズＸ５４２でその光を集光する。本実施形態において第１のレンズＸ５４１は、光の進む方向に向かって外拡がり形状となるほぼコーン型円錐状のものであり、光導入端側にＬＥＤＸ５２の照射部が円錐面よりも内方に入り込む凹部Ｘ５４１ａを形成してなる。そしてＬＥＤＸ５２から射出される光のうち所定角度内のものについては、その内部に設けた屈折平行化部Ｘ５４１ｂによってこれを屈折させレンズ光軸と略平行にするとともに、前記所定角度よりも外側に拡がる光については、内側面に設けた反射平行化部Ｘ５４１ｃでレンズ光軸と略平行にし、ＬＥＤＸ５２から射出される光をほとんど漏れなく前記レンズ光軸方向に進む略平行な光とするようにしている。光源用第２レンズＸ５４２は、前記光源用第１レンズＸ５４１とレンズ光軸を一致させて対向配置した凸レンズであり、光源用第１レンズＸ５４１を通過した略平行な光を前記集光部Ｘ５４ａに集光するように構成している。
【００５４】
光出力コネクタＸ５５は、ケーシングＸ５３の反ＬＥＤ側に取り付けたもので、光ファイバ束Ｘ７Ａの端部に取り付けた光入力コネクタＸ７１を嵌合させて保持するコネクタ孔Ｘ５５１を有するものである。この光出力コネクタＸ５５に接続された光入力コネクタＸ７１は、前記集光部Ｘ５４ａに光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端を位置させる。なおこの光ファイバ束Ｘ７Ａの光導入端面は、当該光ファイバ束Ｘ７Ａを構成する各光ファイバＸ７ａの端部を熱溶融により一体化し鏡面状をなすようにしたもので、前記光源用第２レンズ５４２により集光された光の径は、前記光導入端面と略一致して各光ファイバＸ７ａに略均等に光が導入されるように構成してある。
【００５５】
他方のＬＥＤ光源装置Ｘ５Ｂは、図３、図４に示すように、前記ＬＥＤＸ５２を３つ並列に配設してなるものであり、それに応じて基板Ｘ５１、レンズ機構Ｘ５４も３つ有している。各ＬＥＤＸ５２の色は同一でもよいが、本実施形態ではＲ、Ｇ、Ｂ等の異なる色に設定している。光出力コネクタＸ５５は、前記一方の光源装置Ｘ５Ａのものと共通する形状をなし、１つのみが設けられている。各レンズ機構Ｘ５４の集光部Ｘ５４ａには、内部光ファイバ束Ｘ５６の一端部が密に束ねられてそれぞれ取り付けられており、それら内部光ファイバ束Ｘ５６の他端部は一体にかつランダムに密に束ねて、この光出力コネクタＸ５５に取り付けてある。しかして、特にこの光源装置Ｘ５Ｂの光出力コネクタＸ５５においては、内部に光接続機構ＸＣＮを設け、この光接続機構ＸＣＮにおいて、内部光ファイバ束Ｘ５６から射出された光を均一に混合し、外部光ファイバ束Ｘ７Ｂを構成する各光ファイバに効率的に無駄なく色むらのない均一な光を導入できるように構成している。
【００５６】
具体的にこの光接続機構ＸＣＮは、円柱状のガラス部材ＸＧＬの端面を除く外周に鏡面コーティングを施し、コネクタ孔Ｘ５４ａに嵌め込んでなるものである。ガラス部材は、各光ファイバ束Ｘ５６、Ｘ７Ｂと略同径をなし、その軸心を当該光ファイバ束Ｘ５６、Ｘ７Ｂと一致させるとともに、その各端面を各光ファイバ束Ｘ５６、Ｘ７Ｂの端面と密接するように配置してある。そしてこのことにより、ガラス部材ＸＧＬが光を導通するとともに混合する光導通路としての役割を担い、その外周の鏡面コーティング部ＸＣＴが前記ガラス部材ＸＧＬを進む光を内方へ反射して逃がさない反射屈折部としての役割を担うようにしてある。このように３つに限られず複数のＬＥＤを有して、なおかつ各ＬＥＤに色の違いがあるような光源装置Ｘ５Ｂにおいて光を均一に混合する際に特に有効なものとなる。もちろん、光接続機構ＸＣＮはその他に、例えばコネクタ孔の内周面を鏡面処理し、光ファイバ束Ｘ５６の他端と光入力コネクタの入力端との間に前記鏡面によって完全に囲まれるような空間が存在するようにしてもよいし、コアとクラッドの２層からなるクラッドロッド型ガラス部材を用いても同様の作用効果を奏し得る。なお、このＬＥＤ光源装置Ｘ５Ｂにおいても、各基板Ｘ５１及びＬＥＤＸ５２ごと単独で引き抜いて取り外し、交換可能に構成してある。また、前記図３においては、一体化された一のケーシングＸ５３内に前記ＬＥＤＸ５２を並列に配設した光源装置Ｘ５Ｂを示しているが、前記図２に示すように、一のケーシング内に一のＬＥＤと、それに応じて基板Ｘ５１と、レンズ機構Ｘ５４とを配設した光源装置を複数並列させたものであってもよい。すなわち、各ＬＥＤがそれぞれ別々のケーシング内に配設された光源装置を採用してもよい。このようなものであれば、光源装置がユニット化され、用途に応じて簡単に交換することができ、実用的である。
【００５７】
これら各ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂからは、外装チューブで覆われたフレキシブルなライトガイドたる光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂが延出し、外部を通って光導通管Ｘ２に装着した光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂに接続してある。この光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂは３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度の極めて短いもので、その基端には、前記光出力コネクタＸ５５に嵌合する光入力コネクタＸ７１が取り付けてある一方、先端には前記光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂがそれぞれ取り付けてある。なお、図９は光ファイバＸ７ａを密に束ねてなる光ファイバ束Ｘ７Ａ（７Ｂ）の一例を示している。同図中（ａ）よりも（ｂ）の方が線径が小さい。
【００５８】
光照射装置Ｘ６Ａは、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａから光ファイバ束Ｘ７Ａを介して光を供給され、その光を前記照射対象部位に周囲から当てて照明するためのもので、その外径が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の超小型のものである。この光照射装置Ｘ６Ａは、前記光導通管Ｘ２の照射対象部位側端部、すなわち下端部に装着してあって、図６〜図８に示すように、前記照射対象部位ＸＷを観察するための観察孔Ｘ６Ｈを有してなる円筒状の筐体Ｘ６Ａ１と、光ファイバ束Ｘ７Ａの一端を保持するファイバ束保持部Ｘ６Ａ２と、前記筐体Ｘ６Ａ１を外側方からカバーするカバー体Ｘ６Ａ３とを備えてなる。
【００５９】
詳述すると、筐体Ｘ６Ａ１は、円筒状をなしその内周を前記観察孔Ｘ６Ｈとしている筐体本体Ｘ６Ａ１１と、この筐体本体Ｘ６Ａ１１に外嵌して前記観察孔Ｘ６Ｈの開口周縁部、すなわち照射対象部位側の端部から外側方に鍔状に突出するリング状のヘッド部Ｘ６Ａ１２とを備えたものである。
【００６０】
このヘッド部Ｘ６Ａ１２の鍔状部分には、中心軸線ＸＬが前記照射対象部位ＸＷの中心点を通るように、前記観察孔Ｘ６Ｈの軸線とは所定の角度をなして設定された複数の貫通孔ＸＨＬが円周方向に沿って等間隔で複数設けてある。
【００６１】
前記貫通孔ＸＨＬは、図８に拡大して示すように、その内径がレンズたるボールレンズＸ９の外径と同一又は略同一のものであり、照射部位Ｗ側の一端部のみが若干小径に構成してあって、ボールレンズＸ９を他端側から隙間なく嵌め入れて前記一端側に抜けないように保持する前記レンズ保持孔としての役割を担う。なお、各貫通孔ＸＨＬの照射対象部位側開口が光の照射口Ｘ６Ａａである。しかしてこの貫通孔ＸＨＬの他端部には、その内径と同径又は略同径をなす円柱部材ＸＢが、ボールレンズＸ９の上方への抜け止めも兼ねて圧入等により嵌め入れてある。この円柱部材ＸＢは例えばポリアセタール等の樹脂成形品であり、その中心軸に沿ってファイバ保持孔ＸＢ１を貫通させ、そのファイバ保持孔ＸＢ１に光ファイバＸ７ａを挿通させて保持させている。
【００６２】
かかるファイバ保持孔ＸＢ１は、その照射部位ＸＷ側の一端から例えば円錐状に座繰り形成してなる大径部ＸＢ１１と、内径を光ファイバＸ７ａの外径と同一又は略同一に設定してなる小径部ＸＢ１２とからなるもので、他端部から一端部に向かって挿通させた光ファイバＸ７ａの光照射端部をホットプレート等を用いて溶融させ、その溶融部Ｘ７ａ１を前記大径部ＸＢ１１に隙間なく嵌合させてある。本実施形態においては溶融部Ｘ７ａ１の先端面を円柱部材ＸＢにおける照射部位ＸＷ側の一端面と面一になるようにするとともに、溶融部Ｘ７ａ１の先端面が前記ボールレンズＸ９と接するように構成している。
【００６３】
すなわちこのような構成により、各光ファイバＸ７ａの光射出端それぞれにボールレンズＸ９を一つ一つ密接させるとともに、各光ファイバＸ７ａの光射出端部における軸線ＸＬ及びボールレンズＸ９の光軸が一致して前記照射対象部位ＸＷを向くように設定することにより、照射対象部位ＸＷを周囲から照明するようにしている。
【００６４】
ファイバ束保持部Ｘ６Ａ２は、筐体Ｘ６Ａ１の外側方に突出させて取り付けられたもので、前述したように、光ファイバ束Ｘ７Ａの一端部を保持する。しかして各光ファイバＸ７ａは、このファイバ束保持部Ｘ６Ａ２までは束としての形態を保ち、ここからは１本１本にばらけて、前記各ファイバ保持部ＸＢ１にそれぞれの光射出端部を保持される。なお、光ファイバ束Ｘ７Ａの他端部にはコネクタＸ７１が取り付けてあって、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａから発せられた照射光を導入できるように構成してある。
【００６５】
カバー体Ｘ６Ａ３は、円筒状をなすもので、前記筐体Ｘ６Ａ１の下端部外周面との間に空間ＸＳを形成するようにして当該筐体Ｘ６Ａ１に取り付けられている。そしてその空間ＸＳ内に前記各光ファイバＸ７ａを収容し保護する。
【００６６】
一方、他方の光照射装置Ｘ６Ｂは、図５に示すように、他方のＬＥＤ光源装置Ｘ５Ｂから延びる光ファイバ束Ｘ７Ｂの先端を密に束ねて保持する細長い円筒状をなすもので、その密に集合させた先端面から、この光照射装置Ｘ６Ｂの先端に形成した円形状の照射口Ｘ６Ｂａを介して、光が射出されるようにしてある。この光照射装置Ｘ６Ｂは、図１に示すように、その照射口Ｘ６Ｂａを前記光導通管Ｘ２１の軸方向に直交する方向に向けた姿勢で、当該光導通管Ｘ２１の上端部に取着してある。そして、照射口Ｘ６Ｂａから出た光は、光導通管Ｘ２１内部に設けたハーフミラー等の光学部材を介して反射、屈折し、光導通管Ｘ２１の軸方向に沿って下方に進み、筐体Ｘ６Ａ１の下端開口から射出されて照射対象部位ＸＷを上方から照明するように構成されている。
【００６７】
このように構成した本システムは以下のように動作する。
【００６８】
まず搬送装置により、プリント基板等のワークが搬送されてくると、例えばワークのアラインメントマークを撮像装置Ｘ８から取り込んで、図示しない画像認識部で認識させ、そのアラインメントマークの位置情報を算出する。そして、その位置情報からワークの照射対象部位Ｗの直上に光導通管Ｘ２１を位置させるべく、ＸＹステージＸ１を自動制御する。この結果、前記光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂから照射された光により、照射対象部位Ｗが周囲及び直上から照明され、撮像装置Ｘ８により照射対象部位Ｗの画像が得られる。なお、このようにしてＸＹステージＸ１の位置制御を行うことにより、逆にワークの位置情報が得られる。この位置情報をその後の工程に利用してよく、本装置は、ワークの位置測定装置として利用することもできる。またその他にバーコード読み取り等にも利用できる。
【００６９】
したがって本実施形態に係る本実施形態に係るＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａによれば、熱伝導性を有する金属製の外壁を備えたケーシングＸ５３と、ケーシングＸ５３の外壁に重合させた基板Ｘ５１上に配設される単一のパワーＬＥＤＸ５２と、パワーＬＥＤＸ５２から照射される照射光を所定の集光部Ｘ５４ａに集光するレンズ機構Ｘ５４とを具備しているため、基板Ｘ５１の熱をケーシングＸ５３の外部に放出させることができ、パワーＬＥＤＸ５２の発熱に対する放熱作用を効率よく行うことができる。また、一対の光源用レンズＸ５４１、Ｘ５４２を設け、特にＬＥＤＸ５２側のレンズＸ５４１において、ＬＥＤＸ５２の照射面を収容する凹部Ｘ５４１ａを設けたうえで、前記屈折平行化部Ｘ５４１ｂ及び反射平行化部Ｘ５４１ｃによってＬＥＤＸ５２から射出される光のほとんどを一旦略平行な光としているため、最終的な集光の際に、その集光面積を可及的に小さくすることができる。一方、光ファイバ束Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂにおいてその光導入端に入射した光は、その入射角度と等しい角度で光射出端から射出されるところ、かかる光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂであれば光源用第２レンズＸ５４２を適宣設定するだけで、各光ファイバＸ７ａへの光の入射角を一挙に調整できる。したがって特に本実施形態のように各光ファイバ７ａにボールレンズ９をそれぞれ対応させている光照射装置Ｘ６Ａにおいて、１つ１つのボールレンズ９の調整を行うことなく、集光に好ましい出射角や集光面積となるように調整することが容易にできる。
【００７０】
また、本実施形態における光照射装置Ｘ６Ａによれば、光ファイバＸ７ａの１本１本から射出される光が、各光ファイバＸ７ａに対応してそれぞれ１つずつ設けられたボールレンズＸ９により指向性が強くなるように屈折されることとなるため、照射対象部位ＸＷにおける集光面積をより小さくすることが容易に可能となる。また、光ファイバＸ７ａの光射出端にボールレンズＸ９を密接させて配置しているため、各光ファイバＸ７ａから射出された光はほとんど漏れなく屈折されて、極めて高効率で照射対象部位ＸＷに照射することができる。
【００７１】
そしてこのような光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂ及び光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂを組み合わせて用いることにより、それらの特徴が重畳されて、半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、極めて小さな部位であって精密な検査を必要とする需要に無理なく対応するシステムを構築することができる。
【００７２】
一方、システム全体としてみた場合、前記ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂの軽量化やコンパクト化が容易に可能なことから、ＸＹステージＸ１にＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂを取り付けているとはいえ、ＸＹステージＸ１ひいては光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂの駆動にほとんど影響を与えないようにすることができる。
【００７３】
また、光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂが各ワークの位置に対応すべく頻繁に移動しても、電気ケーブルＸ４のみが動き、ＬＥＤ光源装置Ｘ５Ａ、Ｘ５Ｂと光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂとの相対位置関係は原則的に変わらないため、光ファイバ束Ｘ７Ａ、７Ｂが変形することがない。そして電気ケーブルＸ４は光ファイバ７ａよりも可撓性や耐久性、価格等において遙かに優れるため、従来のように光ファイバを連れ動かすことによる負荷に比べ、非常に小さな負荷でＸＹステージＸ１や光照射装置Ｘ６Ａ、Ｘ６Ｂを駆動することができ、しかも耐久性や信頼性にも優れたものとなる。もちろん、光ファイバ束Ｘ７Ａ、７Ｂの動きによる破壊を防止でき、装置の信頼性や寿命等への悪影響をも排除し得る。
【００７４】
なお、上記実施形態に限られず種々の変形が可能である。以下に主として光照射装置の変形例を説明するが、その文中又は図中において前記実施形態と対応する部材には同様の符号を付することとする。
【００７５】
図１０、図１１は、照射口Ｘ６ａが凹球面上に形成されるようにした光照射装置６を示している。照射口Ｘ６ａは凹球面上に密に配設され、各照射口Ｘ６ａにはボールレンズＸ９を介して光ファイバＸ７ａの先端が臨ませてある。この光照射装置Ｘ６は、光入力コネクタＸ７１を複数（３つ）有し、それに対応して光ファイバ束Ｘ７も複数（３つ）有している。そして前記実施形態とは異なり、それぞれのファイバ束Ｘ７を構成する光ファイバＸ７ａが、下段、中段、上段に対応して接続され、カラーハイライト照明のような用い方ができる。中央には前記実施形態同様、上下に貫通する貫通孔が設けてあって、この貫通孔を介してワークＸＷを検査する。なお、光照射装置Ｘ６内で各光ファイバ束Ｘ７をランダムに集合させてもよい。
【００７６】
図１２は、密に束ねた状態での光ファイバ束Ｘ７の先端とボールレンズＸ９との距離を可変にし得る光照射装置Ｘ６を示している。これら光照射装置Ｘ６は焦点距離を変えうるもので、スポット照明に好適に用いられる。具体的には、円筒状をなす二つのヘッド要素Ｘ６ｃ、Ｘ６ｄを互いに嵌合させてなり、その嵌合深さをねじ送り構造等を利用して変えることにより、光ファイバ束Ｘ７の先端とボールレンズＸ９との距離を可変にする構造のものである。なお前記実施形態のように光ファイバの１つ１つにボールレンズが設けられているのではなく、ボールレンズＸ９は唯一が設けられている。またかかる光照射装置Ｘ６は１つの光入力コネクタＸ７１から分離して複数設けてなる。
【００７７】
図１３〜図１５に示す光照射装置Ｘ６は、ライン検査用のものであり、各光ファイバＸ７ａは、その先端を１列あるいは複数列に並べた状態で保持されている。図中では、集光のためにリニアフレネルレンズを２段にしてなるレンズアレイを用いているが、リニアフレネルレンズの代わりにシリンドリカルタイプのものでも構わない。
【００７８】
図１６は、前記実施形態と同様、リングタイプの光照射装置Ｘ６を示している。このものは、光照射装置Ｘ６の厚みが薄く、例えば顕微鏡等、ワークＸＷと照射口Ｘ６ａとの距離が短いものに用いて好適なものである。
【００７９】
図１７は、レンズＸ９の光軸と光ファイバＸ７ａの光射出端部における軸線とがずれるように設定することにより、レンズＸ９を介して照射光の光軸を曲げ、当該光軸が照射対象部位ＸＷを向くようにした光照射装置Ｘ６の部分断面図である。このようにすれば光ファイバＸ７ａの光射出端部における軸線を、必ずしも前記照射対象部位ＸＷを向くように設定しなくともよい。具体的には、例えば柱状部材ＸＢの中心軸から偏位した部位にファイバ保持孔ＸＨＬを形成すればよい。
【００８０】
また、図１８に示すように、各レンズＸ９からの光をさらに集光させるために、中央に開口部Ｘ７５Ａが形成された単一の集光用第２レンズ（図中はフレネルレンズであるが凸レンズ等、どのようなレンズであってもよい）Ｘ７５を配置して実施することもできる。この場合、前記ボールレンズＸ９はこの第２レンズＸ７５での集光を考慮すれば、光ファイバーＸ７ａからの光をそれぞれ略平行な光に変換するものが好ましい。
【００８１】
さらに、用途によっては、前述した光照射装置の筐体に光源装置を一体的に設けてユニット化しても構わない。その場合光照射装置と光源装置とは光ファイバで接続し、この光ファイバを筐体内に収容しておくことが望ましい。
【００８２】
もちろん、光照射装置以外にも変形は考えられる。なお、光源装置の種々の変形例に関しては主に第２実施形態で述べることとする。
【００８３】
例えば、前記ＬＥＤ光源装置を前記照射口の近傍に配設することにより光ファイバを短くし軽量化できることから、ＸＹステージに光照射装置を移動可能に支持させても、光照射装置の駆動を無理なく行うことが可能である。このとき、光照射装置は、光ファイバの信頼性や寿命等に問題の無い範囲で、ＸＹステージに対し微動又はゆっくり移動するように構成しておくと良い。
【００８４】
また、光ファイバ束に限らず、１本の光ファイバでも構成可能である。ＬＥＤ光源装置に電池を内蔵または付帯させて電源としても良い。このようにすればケーブルレス化が図れる。また、撮像装置やＸＹステージの駆動機構等、本光照射装置を構成する他の機構から電力をＬＥＤ光源装置に供給するようにしても良い。
【００８５】
さらに、可動支持体はＸＹステージに限らず、３次元に位置設定可能なものなど、種々のものを用いることができる。
【００８６】
複数色（３色）のＬＥＤを用いてフルカラー照明を行う場合、光照射装置６Ａ、６Ｂ側で、各色に発光する光ファイバが偏り無く配設されていることが好ましい。
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る光源装置は、図２８に示すようなものである。そこで、図２８に示す本発明に係る光源装置を説明するために、先ず、この光源装置に関連する部分から図１９〜図２７を参照しながら順を追って説明する。なお以下の説明における符号は前記第１実施形態と全く関係がないものとする。
【００８７】
図１９及び図２０に光源装置が示されている。この光源装置は、ほぼ矩形状（円形でもよい）の基板Ｋ上に照射面が前方に向いた状態で取り付けた発光体としてのチップ型の発光ダイオードを構成するベアチップ２の多数、前記各発光ダイオードから照射される照射光を略平行な光にするために発光ダイオードの照射面側に配置された光源用第１レンズとしてのレンズアレイ３、前記レンズアレイ３からの光を集光させて光案内部材としての複数の光ファイバーを束ねた光ファイバー束（ライトガイトとも言う）４の光導入端４Ａに導入するための光源用第２レンズとしてのフレネルレンズ５、前記基板Ｋの裏面を冷却するための冷却手段６を備え、それらがケーシング７内に設けられている。
【００８８】
前記基板Ｋは、ガラエポ基板等で構成され、下側に位置するベース基板１と、これの上方に一体化されたすり鉢状の孔１７ａが形成された上側基板１７の２層から構成されているが、上側基板１７の無いベース基板１のみで基板Ｋを構成してもよい。前記上側基板１７のうちのすり鉢状の孔１７ａを備えた部分をリフレクターと称する。前記リフレクター１７ａを設けることによって、前記ベアチップ２からの光のうちの左右に拡がる光をリフレクター１７ａにて反射させて前方側へ案内することができる利点があるが、無くてもよい。
【００８９】
前記光源装置は、主として工場や検査室等において製品の検査等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。又、前記光ファイバー束４を構成する光ファイバーの本数は、複数であれば何本でもよい。又、前記レンズアレイ３は、前記各発光ダイオードのベアチップ２に対応させて配置した同数のレンズ部３Ａからなっているが、発光ダイオードのベアチップ２からの光を略平行な光に変換できるものであれば、どのような構成のものであってもよい。図１９に示す４Ｂは、光射出端であり、この光射出端４Ｂから照射される光を検査対象物に当てて検査を行うことになり、例えば検査対象物を反射した反射光又は検査対象物を透過した透過光を撮像するためのカメラ（図示せず）を設け、前記カメラのシャッターが開いた時点又は開く前に前記発光ダイオードを点灯させ、かつ、該シャッターが閉じてから所定時間経過後に該発光ダイオードを消灯するために該発光ダイオードを点灯制御する点灯制御手段（図示せず）を設けて実施することもできる。図１９に示す２４は、調光つまみであり、２５は、電源にＯＮ−ＯＦＦするための電源用スイッチである。
【００９０】
前記発光ダイオードのベアチップ２は、図２０及び図２３に示すように、基板Ｋの上側基板１７の外周縁を除いた箇所、つまり多数のすり鉢状の孔１７ａに対応するベース基板１に所定の順序、つまり上から赤色発光ダイオードのベアチップ２Ａ、緑色発光ダイオードのベアチップ２Ｂ、青色発光ダイオードのベアチップ２Ｃの順序にて横方向にそれぞれ１８個を同一ピッチにて直接実装してから、透明性を有する材料（エポキシやシリコーン等のプラスチック、エラストマー、あるいはガラス等）１９でベアチップ２を密封保護するのである。ここでは、基板Ｋを構成する上側基板１７の多数のすり鉢状の孔１７ａに対応するベース基板１にベアチップを実装して発光ダイオードを構成したが、１つの孔を備えたリフレクター付きの発光ダイオードの多数を連結したものであってもよいし、リフレクターのないものであってもよい。又、前記上側基板１７の表面をメッキ仕上げしたり、表面に反射層をコーティングする等の処理を行うことによって、反射効率を上げるようにしてもよい。又、チップ型の発光ダイオードを、例えば樹脂やガラエポ等の絶縁物からなるベースの表裏にスルーホール（無いものでもよい）を介して一対の電極（カソードとアノード）を備えさせた表面実装型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）のものから構成してもよいし、他の構成のチップ型の発光ダイオードであってもよい。チップ型の発光ダイオードを用いることによって、実装密度を大きくすることができる利点があるが、場合によっては砲弾型の発光ダイオードを用いてもよい。図２１に示す２６は、ベアチップと電極（図示せず）とを接続するためのワイヤである。
【００９１】
前記基板Ｋを構成する上側基板１７の外周縁には、前記発光ダイオードのベアチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに接続される電流制限用の抵抗１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが取り付けられている。尚、ここでは、ベース基板１と上側基板１７とを一体にして基板Ｋを構成しているため、基板Ｋの上側基板１７の外周縁に抵抗１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを取り付けたが、前記上側基板１７の無い場合やベース基板１よりも小さな寸法に構成された別体形成のリフレクターを設定した場合、つまりベアチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを取り付けることができる程度の大きさに別体形成されたリフレクターを設ける場合には、前記ベース基板１の外周縁に直接取り付けることになる。又、前記抵抗１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの配置は、図に示す配置以外であってもよい。又、図に示すようにベアチップの所定個数（図では４個であるが、何個でもよい）に対して１個の抵抗を設けることによって、小型化及び組み付け面において有利になるが、１個のベアチップに対して１個の抵抗を接続する場合であってもよい。
【００９２】
図１９及び図２０に示すように、前記光ファイバー束４の導入端４Ａ側部分を挿入可能な円筒状部材２０をケーシング７の前面に取り付け、前記円筒状部材２０に光ファイバー束４の導入端４Ａ部分を挿入した状態で固定するためのねじ２３を該円筒状部材２０に備えさせている。
【００９３】
又、前記円筒状部材２０は、図２４（ａ）に示すものの他、図２４（ｂ），（ｃ）に示すように内径の異なるものから構成し、それら３種類の円筒状部材２０，２１，２２を付け替えることによって、異なる外径寸法を有する前記光ファイバー束４を装着することができるようにしている。図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）では、３種類の円筒状部材２０，２１，２２を備えさせることにより、３つの異なる外径寸法を有する光ファイバー束４をケーシング７に装着可能とする装着手段を構成したが、内径が変更可能に構成された１種類の円筒状部材から装着手段を構成してもよいし、他の構成であってもよい。又、外径寸法が異なる光ファイバー束４の２つ又は４つ以上を装着可能として実施することもできる。
【００９４】
図２５に示すように、前記光ファイバー束４の導入端４Ａ側部分を挿入可能で、かつ、前記ケーシング７に対してビスにより着脱自在なアダプタを設けて実施することによって、内径の大きさが異なる複数種類のアダプタを用意しておくだけで、外径寸法が異なる光ファイバー束４に対応して付け替えることができる。具体的には、前記光ファイバー束４の導入端４Ａ側部分を挿入する円筒部２７と、この円筒部２７の中間部に前記ケーシング７の螺子孔（図示せず）にねじ込んだり緩めることにより円筒部２７をケーシング７に固定及び固定解除するための４つのねじ（ビス）挿通孔を備えた矩形状のフランジ部２８とからアダプタを構成している。又、図２５に示すように、光ファイバー束４の導入端４Ａには、長手方向ほぼ中央箇所に周溝２９Ａが形成され、かつ、前記円筒部２７に内挿される円筒状の内挿部２９と、ライトガイド保持部３０とが端部側から順に外嵌固定されており、前記アダプタを構成する円筒部２７内に内方側にコイルスプリングにて突出付勢された状態で配置した１つのボール（図示せず）に前記周溝２９Ａがそれぞれ係合することにより円筒部２７に対して内挿部２９を位置決めすることができるようにしている。図に示す２７Ａは、前記ねじ２３が螺合する螺子孔であり、このねじ２３を螺合させることによって、前記内挿部２９を円筒部２７に確実に固定することができるようにしている。
【００９５】
前記冷却手段６は、図１９及び図２０に示すように、前記基板Ｋの表裏両面のうちの発光ダイオードのベアチップ２が取り付けられた側とは反対側の裏面に放熱性絶縁ゴムシート（放熱グリース等でもよい）８を介して配置された冷却プレート（無くてもよい）９と、性質の異なる２つの半導体素子に電流を流すことにより熱が移動して温度差が生じるというペルチェ効果を利用して基板Ｋを冷やすためのペルチェ素子１０と、前記ペルチェ素子１０に発生した熱を伝達して放出するための放熱フィン１１と、前記放熱フィン１１に冷却風を当てて熱放出を促進させるための放熱ファン１２とから構成している。従って、放熱性絶縁ゴムシート８、冷却プレート９を介して伝達される熱をペルチェ素子１０にて冷やし、ペルチェ素子１０の冷却プレート９とは反対側に発生する熱を、放熱フィン１１に伝達して放出させると共に放熱ファン１２にて放熱フィン１１の熱の放出を促進させるようにしている。
【００９６】
前記冷却手段６を、前記のようにペルチェ素子１０、放熱フィン１１、放熱ファン１２から構成することによって、効率よく冷却することができる利点があるが、発光ダイオード２の個数等によってはペルチェ素子１０のみ設けて実施してもよいし、放熱フィン１１と放熱ファン１２のみ設けて実施することもできる。
【００９７】
図２２に示すように、前記基板Ｋの温度を検出する温度センサからなる温度検出手段１３と、前記基板Ｋの温度を所望の目標温度として設定するための温度設定手段１４と、前記温度設定手段１４により設定された目標温度に基板Ｋの検出温度が一致する又はほぼ一致するようにペルチェ素子１０の電流を制御するペルチェ素子電流制御部１５を駆動制御するための制御装置としての温度制御手段１６とを設けて、基板Ｋの温度を常に設定された目標温度になるようにしている。
【００９８】
前記フレネルレンズ５は、前記基板Ｋ（図１９参照）と同一形状で、かつ、ほぼ同一の大きさを有する外形がほぼ正方形に切断処理されたものであるが、円形のままのフレネルレンズを用いてもよい。又、前記フレネルレンズ５を用いることによって、小型軽量化は勿論のこと、通常の凸レンズ（複合レンズも含む）を用いた場合に比べて、発光ダイオード２をフレネルレンズ５に近づけることができ、その分光ファイバー束４の光導入端４Ａへの光の取り込み効率を高めることができるが、通常の凸レンズを用いてもよい。尚、図２１では、フレネルレンズ５とレンズアレイ３との間にある程度の隙間を空けた状態を示しているが、隙間がほとんどない接近させた状態であってもよいし、場合によっては接触する状態であってもよい。前記隙間が大きいほど発光ダイオード２からの熱が伝達され難く、変形等の問題に対して有効である。
【００９９】
図２３に示すように、前記基板Ｋに対して、上から赤色発光ダイオードのベアチップ２Ａ、緑色発光ダイオードのベアチップ２Ｂ、青色発光ダイオードのベアチップ２Ｃの順に横方向にそれぞれ１８個を同一ピッチにて基板Ｋに取り付けることによって、バランスのよい白色光を得ることができる利点があるが、他の配列であってもよい。又、前記３種類以外の複数種類の発光ダイオードのベアチップから構成する他、同一色の単色の発光ダイオードのベアチップから構成してもよい。
【０１００】
前記発光ダイオードのベアチップのＯＮ時間（パルス幅）を制御することにより出力（電圧、電流、電力等）を安定化するためのＰＷＭ制御回路を設けて実施することによって、全部の発光ダイオード２からの光量を一定にすることができる等の光量制御を行うことができる。
【０１０１】
前述のように、発光ダイオード２の照射側に前記基板Ｋを兼用構成する上側基板１７にすり鉢状の孔１７ａを設けることによって、取り込むことのできなかった光をも取り込んで光量を増大させることができる利点がある。
【０１０２】
前記光源装置を、図２６〜図２７に示すように持ち運びに便利な小型（ハンディ型）の光源装置であってもよい。図２６（ａ），（ｂ）について説明すれば、先端（前端）に光ファイバー束３１を挿入してねじ３２により固定保持可能な円筒状の保持部３３の後端を内嵌支持するための円筒状の先端部３４と、この先端部３４の後端から後方に向けて後端側ほど外拡がり形状となる前側円錐部３５と、この前側円錐部３５の後端から後方にかけて延出された後側円筒部３６からなるケーシング本体３７と、このケーシング本体３７の後端開口を閉塞するための蓋体３８とからケーシング３９を構成している。そして、前記ケーシング３９を構成する蓋体３８を金属製の放熱フィンから構成し、その放熱フィン３８の内面に熱伝導性の材４０を固定し、その材４０の表面に多数の砲弾型の３原色の発光ダイオード、つまり４個の赤色発光ダイオード４１、４個の緑色発光ダイオード４２、４個の青色発光ダイオード４３が取り付けられた基板４４を接触した状態で固定している。前記材４０としては、熱伝導性を向上させる為の適当な充填材（例えば熱伝導性のよいセラミック粒子等）を充填したシリコーンエラストマーシート等の固形物の他、ゲル状に構成された半固形のものやグリス等の液状のものを用いることができる。
【０１０３】
又、前記発光ダイオード４１，４２，４３の前方にそれら各発光ダイオードに対応させて配置した同数のレンズ部４５Ａからなるレンズアレイ（発光ダイオードからの光を略平行な光にするための光源用第１レンズ）４５を配置すると共に、前記レンズアレイ４５の前方に、レンズアレイ４５からの光を集光させて前記光ファイバー束３１の光導入端３１Ａに導入するための光源用第２レンズとしてのフレネルレンズ４６を配置している。そして、前記発光ダイオード４１，４２，４３へ電力を供給する電源コード４７の一端を基板４４の電極（図示せず）に接続し、かつ、他端を前記放熱フィン３８に形成の孔３８Ａを通して外部に出し、外部の電源に接続可能に構成している。
【０１０４】
このように構成された光源装置は、電源を備えていないことから、光源装置全体を小型で軽量なものに構成することができ、しかも前述した長い光ファイバー束（ライトガイド）４が不要になり、長い光ファイバー束４を引き回してワークに対して光を照射する場合において、光ファイバー束４の折れ等の損傷を阻止することができる利点がある。図２６（ａ）では、前記光ファイバー束３１の先端を前記保持部３３の先端と同一に設定しているが、保持部３３の先端よりも少し長く設定したり、少し短く設定して実施することもできる。又、ねじ３２により光ファイバー束３１を固定及び固定解除自在に構成していることから、長さの異なる光ファイバー束３１に付け替えて使用することもできる。又、前記保持部３３の長さは、図に示されるものに限定されるものではない。又、前記４個の赤色発光ダイオード４１、４個の緑色発光ダイオード４２、４個の青色発光ダイオード４３の合計１２個の発光ダイオード４１，４２，４３を２つの同心円Ｓ１，Ｓ２上に配置すると共に、各同心円Ｓ１又はＳ２上の円上において円周方向で隣り合う発光ダイオードが異なる色の発光ダイオードとなるように配置することによって、一箇所に同一色の発光ダイオードが配置されることがなく、分散させることができるようにしている。ここでは、直径の小さい側の一方の同心円Ｓ１に４個の発光ダイオードを配置し、直径の大きな側の他方の同心円Ｓ２に８個の発光ダイオードを配置しているが、これら個数に限定されるものではない。尚、図において、発光ダイオード４１，４２，４３の配置を一目で分かり易くするために発光ダイオードの表面にＲ，Ｇ，Ｂの頭文字を付している。
【０１０５】
図２７（ａ），（ｂ）では、図２６（ａ），（ｂ）で示した小型の光源装置の発光ダイオード４１，４２，４３の数（１２個）を２４個に増大させたものを示しており、基本的構成は、図２７（ａ），（ｂ）のものと同一であるため、同一の符号を付すと共に説明を省略する。尚、図において発光ダイオード４１，４２，４３の配置を４つの同心円Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４上に各円上において円周方向で隣り合う発光ダイオードが異なる色の発光ダイオードになるように配置している。具体的には、直径の最も小さな同心円Ｓ１に４個の発光ダイオードを配置し、次に大きな直径を有する同心円Ｓ２に８個の発光ダイオードを配置し、次に大きな直径を有する同心円Ｓ３に４個の発光ダイオードを配置し、次に大きな直径を有する同心円Ｓ４に８個の発光ダイオードを配置しているが、同色の発光ダイオードが一箇所に集中することなく、分散して配置することができるものであれば、図の配置に限定されるものではない。
【０１０６】
しかして、前記小型（ハンディ型）の光源装置を、図２８（ａ），（ｂ）に示すように構成してもよい。これは、前記光ファイバー束３１を保持する保持部４８、この保持部４８の後端から外面が後端側ほど外方側に広がる階段状に形成された円筒状部４９からなる前側ケース部５０と、この前側ケース部５０に対して外嵌固定される前方開放型の底部５１Ａを有し、かつ、放熱フィン（無くてもよい）を側面に有する筒状の後側ケース部５１とからケーシング５２を構成している。前記後側ケース部５１の底部５１Ａの内面に単一（１個）の発光ダイオード５３が取り付けられた基板５４をボルト５５により固定している。前記発光ダイオード５３の前方には、発光ダイオード５３からの光を略平行な光にするための光源用第１レンズとしての外形がほぼコーン型（ほぼラッパ型）で透明な集光部材５６が配置され、この集光部材５６の後端面には、前記発光ダイオード５３の照射部５３Ａが入り込む凹部５６Ａが形成されている。そして、前記集光部材５６の前端が前記後側ケース部５１の内部に固定された位置決め用の固定部材５７と前記照射部５３Ａの間に挟まれた状態で保持されている。又、前記集光部材５６の前方には、集光部材５６からの光を集光させて前記光ファイバー束３１の光導入端３１Ａに導入するための光源用第２レンズとしての凸レンズ（フレネルレンズでもよい）５８が配置されている。従って、発光ダイオード５３からの光のうち、発光ダイオード５３の光軸に対して大きな角度にて発する光を集光部材５６の外周面に備えた反射平行化部たる光反射層５６Ｂにて反射させて凸レンズ５８へ入射させるようにしている。図に示す５９は、電源コードであり、それの端部に電源に接続及び接続解除自在なソケット５９Ａを備えさせている。
【０１０７】
図２６〜図２８に示した光源装置内に、図示していない排出ファンを設けることにより、内部の熱気を外部に排出して冷却効率を高めるようにしてもよい。又、図２６〜図２８では、光案内部材として光ファイバー束３１を用いたが、クリスタルガラス等でなる円柱状の単一のものから構成してもよい。この場合、光射出端（先端）側ほど先細り形状にして光を集光させることにより強い光を照射できるようにしてもよい。
【０１０８】
図２８（ａ），（ｂ）で示した本発明に係る小型の光源装置を、図２９（ａ），（ｂ）に示すように構成して実施することもできる。図２８（ａ），（ｂ）で示した光源装置の保持部４８を差し込むことにより光の受け渡しが可能な状態に接続可能な光ファイバー束３１Ｂをそれの上端部分がバンド等により束ねられた状態でカバー部材６０内に収納すると共に、前記光ファイバー束３１Ｂの先端をカバー部材６０の下端に円形状（リング状）に隣り合う該光ファイバー束同士が隙間のない密接した状態で１列（２列以上でもよい）で配置している。従って、例えば前述した長い光ファイバー束（ライトガイド）４の先端に前記カバー部材６０を装着し、前述のように長い光ファイバー束４を引き回してワークに対して光を照射する場合において、光ファイバー束４の折れ等の損傷が発生してしまう等のトラブルがなく、長期間に渡って良好に使用することができる利点がある。図に示すカバー部材６０には、貫通孔６０Ａが形成されており、この貫通孔６０Ａに撮像手段であるカメラのレンズ等を挿入し、延出部３１Ａからワークに照射して反射した光をカメラ等により撮像し、それを画像処理するようにしてもよいし、貫通孔６０Ａから目視により反射光を確認することもできる。図２９（ａ）に示す６０Ｂは、前記カバー部材６０の上端に前記保持部４８を内嵌支持するためのボス部であり、そのボス部６０Ｂには、内嵌された（差し込まれた）保持部４８を固定するためのねじ６１を備えている。又、前記光ファイバー束３１Ａの先端を円形状に配置する他、矩形状又は楕円状あるいは多角形に配置して、光ファイバー束３１Ａの先端から照射される環状の光の形状をどのような形状に構成してもよい。尚、図に示す他説明しなかった構成は、前述した構成と同一であり、同一符号を付している。
【０１０９】
前記光ファイバー束４又は３１を、多数の光ファイバーを捻って撚り線のように構成することによって、特に３種類の光（赤色、緑色、青色）を光ファイバー束４又は３１を通して照射した場合に、バランスのよい（均一な）白色にすることが可能になり、白色光を使用する場合に有利になる。
【０１１０】
又、図２９で示した光源装置を、図３０に示すように前記カバー部材６０内に収納できる形態で実施することによって、光源装置の小型化を図ることができる。尚、図３０に示す光ファイバー束３１Ｂは、光源装置の光ファイバー束３１を延出したものである。又、図３０に示すカバー部材６０は、実際には上下分割型又は水平分割型あるいは光源装置をカバー部材６０の内部に挿入できるように一側の壁のみ取り外し自在に構成して実施することになる。又、前記ケーシング５２を省略し、光源装置を構成する構成部材のみ、つまり、レンズ５８、集光部材５６、発光ダイオード５３、光ファイバー束３１のみを前記カバー部材６０に収納して構成することによって、更に光源装置の小型化を図ることができる。
【０１１１】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る光源装置として、図３１及び図３２に準じたものが挙げられる。
図３１及び図３２では、図２８で示した基板５４に一体化された発光ダイオード５３の多数（図では９個であるが、２個以上であれば何個であってもよい）を設けている。同図においては、９つの基板６９に９つの発光ダイオード５３をそれぞれ取り付けた場合を示 している。又、図３１及び図３２に示す６８は、前記９つの基板６９を冷却するために、基板６９の裏面に接触させて配置した放熱フィンであり、又、図３２に示す１２は、図１９でも示した前記放熱ファンであり、詳細については後述する。なお、図３１では１個の放熱フィンを示しているが、この放熱フィンを発光ダイオードに対応させて９分割したものが本発明に係る光源装置に相当するものである。それら各発光ダイオード５３から照射される照射光を略平行な光にするためのほぼコーン型（ほぼラッパ型）で透明な前記光源用第１レンズである集光部材５６を各発光ダイオード５３の照射面側に配置し、この集光部材５６からの光を集光させて複数本（一本でもよい）の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束（光案内部材）６２の光導入端６２Ａに導入するための前記光源用第２レンズ５８である凸レンズ（フレネルレンズでもよい）５８を各光源用第１レンズ５６の前方に配置している。図３１に示す６７は、ケーシングであり、前記各種部品を収容する角筒状のケーシング本体６７Ｂと、このケーシング本体６７Ｂの前方の開口を閉じる９つの角板状の前側蓋部６７Ａとからなっている。言い換えれば、それぞれの外壁を一体に備えたケーシング６７に、発光ダイオード５３と、各発光ダイオードに対応するように前記光源用第１レンズ及び前記光源用第２レンズとを配設している。前記９つの光ファイバー束６２の光射出側端部（先端部）を束ねて集合部（発光ダイオードの明るさのバラツキによって光の偏りが発生しないように光ファイバー束をランダムに束ねることからランダム部とも言う）６２Ｓを構成している。図では、前記凸レンズ５８からの光を前記光ファイバー束６２に更に集光させるための集光部６３を備えさせているが、省略して実施することもできる。又、前記集合部６２Ｓの光射出端（先端）を、第２の光案内部材である光ファイバー束４（図１９に示しているものを使用する）を内嵌保持している円筒状部材２０のケーシング７側端部に備えた円筒部２０Ａに差し込むことにより、円筒状部材２０に内嵌保持された光ファイバー束４の光導入端４Ａに集合部６２Ｓからの光を受け渡し可能になっている。従って、図１９にも示しているように可撓性を有する光ファイバー束４の光射出端４Ｂを任意の位置に移動させることによって、検査対象物を所定位置に位置した状態であらゆる方向から光を照射することができるようになっている。又、ここでは、２つのレンズ、つまり光源用第１レンズ５６及び光源用第２レンズ５８を用いているが、それら２つのレンズを一体化したものを用いてもよい。又、前記光源用第１レンズ５６及び光源用第２レンズ５８のそれぞれを、一枚の透明体に９つのレンズ部を備えさせた単一のレンズアレイあるいは単一のフレネルレンズから構成して実施することもできる。又、図３１に示すものに図２１で示したリフレクター１７ａを用いて実施することもできる。一方、図３１において、円筒状部材２０の円筒部２０Ａに、円柱状のガラス部材（図示せず）を内嵌し、光ファイバ集合部６２Ｓの先端と光ファイバ束４の光導入端４Ａ（図１９参照）との間にこの円柱状のガラス部材を介在させる構成とすることにより、光ファイバ集合部６２Ｓの先端から出射した光を前記ガラス部材の全反射により、効率的に無駄なくかつ色むらのない均一な光とし、光ファイバ束４の光挿入端４Ａに導くことができる。
【０１１２】
このような構成は、２色以上の異なった色の発光ダイオードからの光を均一に混ぜるのに有効である。
【０１１３】
図３１では、９つの発光ダイオードからの光を光ファイバ集光部６２Ｓに集める構成が示されているが、３つあるいは６つといった任意の個数の発光ダイオードからの光を光ファイバ集合部６２Ｓに集める構成であってもよい。
【０１１４】
前記円柱状のガラス部材に代えて内側が中空の円筒状ガラス部材又は金属部材の内面を鏡面処理したものや、コアとクラッドの２層からなるクラッドロッド型ガラス部材であってもよい。
【０１１５】
前記集光部６３について詳述すれば、例えば図３３で示すように多段階（図では４段階）に屈折率が異なるように４つの層６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄからなるマルチステップ構造の光ファイバー６４の多数本を一体化した状態で熱を加えながら伸ばすことにより、図３１で示すように先端側（光射出側）ほど小径となるほぼ円錐型（ほぼ逆ラッパ型又はテーパー型）に構成されたものであり、光の軌跡を内側に変更することで外側に漏れ出そうとする光を可及的になくす効果があるが、一本のガラスロッドから構成してもよいし、又、図３４に示すように、先端側ほど小径となるテーパー部分６５Ａとこのテーパー部分６５Ａの先端から同径となるストレート部分６５Ｂとからなる屈折率が徐々に連続的に変更されるような光ファイバーであるＧＩ（グレーテッドインデックス）型の光ファイバー６５であってもよい（前記ストレート部分６５Ｂが無く前記テーパー部分６５Ａのみで構成した光ファイバーであってもよい）。又、前記４つの層６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄからなるマルチステップ構造の光ファイバー６４のように段階的（断続的）に屈折率が異なるものを用いてもよい。又、前記光ファイバー６５は、高屈折率領域であるコア６６Ａと、コア６６Ａを取り囲む低屈折率のクラッド６６Ｂからなる二重構造を持っているものであるが、他の構成であってもよい。又、前記集光部６３の先端と前記光ファイバー６２の基端とは接着剤または熱溶着等により連結しているが、他の方法で連結してもよい。又、前記９つのケーシング本体６７Ｂの後方には、それら全ての開口を閉じると共に前記９つの基板６９をビスにより固定するための固定部材を兼用構成する単一の放熱フィン６８が配置されているが、他の構成であってもよい。又、図３２に示すように、前記放熱フィン６８の後側に、それに冷却風を当てて熱放出を促進させるための放熱ファン１２を設けて、熱による発光ダイオード５３の発光効率の低下を回避することや寿命を延ばすことができる等の利点がある。前記放熱フィン６８と前記発光ダイオード５３取付用の各基板６９との間に熱伝導性を向上させる為の適当な充填材（例えば熱伝導性のよいセラミック粒子等）を充填したシリコーンエラストマーシート等の固形物の他、ゲル状に構成された半固形のものやグリス等の液状のものを設けて実施してもよい。図３１及び図３２で示す他の部材は、図１９で示したものと同一であるため、同一の符号を付すと共に説明を省略する。
【０１１６】
なお、図２９（ａ），（ｂ）で示した光源装置を、図３５（ａ），（ｂ）に示すように構成してもよい。つまり、図２８（ａ），（ｂ）で示した光ファイバー束（一本のガラスロッドで構成してもよい）３１を省略し、図２９（ａ）に示すガイド部材６０に備えさせた光ファイバー７１に凸レンズ５８からの光を直接入射するように構成している。詳述すれば、前記ケーシング５２を図３５（ａ）では、後側ケース部５１と円筒状部４９の２つの部材から構成することによって、凸レンズ５８からの光を直接、光ファイバー７１の入射端面７１Ａに入射させることができるので、その分光の減衰を回避することができる利点がある。図に示す７２は、前記光ファイバー７１の光入射側端部をガイド部材６０に保持させるための保持部材であり、又、７３は、撮像手段としてのカメラのレンズ７４をガイド部材６０の貫通孔に差し込んだ状態で固定するためのビス７３（図では２個あるが何個でもよい）である。前記光ファイバー７１の射出端を単数のまま又は複数本束ねた状態で所定間隔を置いて円形（楕円又は三角形あるいは多角形等、どのような形状態でもよい）で環状（リング状）に配置しているが、図２９（ｂ）で示したように隙間の無い状態で配置することもできる。
【０１１７】
図３５で示した光源装置の光射出端に、図３６に示すように円周上に適当間隔を置いて配置された前記多数の光ファイバー７１からの光をそれぞれ略平行な光に変換するための凸レンズ（略平行な光に変換できるものであればフレネルレンズ等であってもよい）７０の多数（光ファイバー７１と同数）を配置し、これらレンズ７１からの光を集光させるために中央に開口部７５Aが形成された集光レンズ（フレネルレンズあるいは凸レンズ等、どのようなレンズであってもよい）７５を配置して実施することもできる。このように凸レンズ７０を配置することによって、凸レンズ５８により集光させた光のうち、光ファイバー７１の光射出端から拡がろうとする光を、略平行な光にすることで確実に取り込むことができ、その分照射面における単位面積当たりの光量を増大させることができる利点がある。又、前記凸レンズ５８を屈折率の異なるレンズに変更することにより、図３５において光ファイバー７１の射出端から出る射出角度を変更したり、図３６において集光レンズ７５から照射される光の照射範囲を変更することができる。又、前記集光レンズ７５に付け替え自在に構成しておけば、各種の検査に合わせて他の集光レンズに付け替えるだけで、集光距離（光の射出端面から対象ワークまでの距離）Lを変更することができる。図３５及び図３６で示す他の部材は、図２８及び図２９で示したものと同一であるため、同一の符号を付すと共に説明を省略する。
【０１１８】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、基板の熱をケーシングの外部に放出させることができ、パワーＬＥＤの発熱に対する放熱作用を効率よく行うことができる。また、従来では光導入端へ取り込むことができなかった光をも集光させて取り込むことができ、極めて効率よくＬＥＤからの光を光ファイバ束ひいては光照射装置に供給できる。又、持ち運びに便利な小型（ハンディ型）にすることも容易であるため、光照射装置の移動等の取扱性の向上を図ることができるだけでなく、ニーズに合った大きさの光源装置を安価に製造することができ、使用面及びコスト面の両方において有利になる。その結果、光ファイバを介在させて光源装置と光源照射装置とを分離したシステムの特徴を活かしつつ、半導体チップやその半導体チップのプリント基板への半田付け部分など、極めて小さな部位であって精密な検査を必要とする需要に無理なく対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における光照射装置の全体斜視図。
【図２】同実施形態における一方のＬＥＤ光源装置の縦断面図及び背面図。
【図３】同実施形態における他方のＬＥＤ光源装置の一部破断させた正面図。
【図４】同実施形態における他方のＬＥＤ光源装置の一部破断させた側面図。
【図５】同実施形態における他方の光照射装置の全体図。
【図６】同実施形態における一方の光照射装置の縦断面図。
【図７】同実施形態における一方の光照射装置の底面図。
【図８】同実施形態における一方の光照射装置の部分断面図。
【図９】同実施形態における光ファイバの密に束ねた状態を示す端面図。
【図１０】同実施形態の変形例における光照射装置の縦断面図。
【図１１】同変形例における光照射装置の底面図。
【図１２】同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の縦断面図。
【図１３】同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の縦断面図。
【図１４】同変形例における光照射装置の横断面図。
【図１５】同変形例における光照射装置の底面図。
【図１６】同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の縦断面図。
【図１７】同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の部分縦断面図。
【図１８】同実施形態のさらに他の変形例における光照射装置の部分縦断面図。
【図１９】本発明の第２実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の概略斜視図。
【図２０】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の内部を示す概略平面図。
【図２１】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の内部の要部を示す断面図。
【図２２】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の制御ブロック図。
【図２３】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の発光ダイオードが取り付けられた基板の正面図。
【図２４】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の３種類の円筒状部材（（ａ），（ｂ），（ｃ））の正面図。
【図２５】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置のアダプタの斜視図。
【図２６】同実施形態における光源装置を説明するための図であり、小型の光源装置を示し、（ａ）は内部構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図。
【図２７】図２６の光源装置を少し大きくした小型の光源装置を示し、（ａ）は内部構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図２８】同実施形態に係る光源装置を示し、（ａ）は内部構造を示す断面図、（ｂ）はそれの背面図。
【図２９】図２８の小型の光源装置の先端にカバー部材を装着したものを示し、（ａ）はそれの側面図、（ｂ）はそれの要部の底面図。
【図３０】図２９で示した光源装置をカバー部材に内装した状態の別の小型の光源装置を示す断面図。
【図３１】本発明の第３実施形態における光源装置を説明するための図であり、当該光源装置の内部の要部の構造を示す断面図。
【図３２】図３１で示した光源装置の概略斜視図。
【図３３】同実施形態の変形例における集光部の具体的構成を示す正面図。
【図３４】同実施形態のさらに他の変形例における集光部の具体的構成を示す側面図。
【図３５】図２９で示した光源装置に備える光ファイバー束を省略した別の小型の光源装置を示し、（ａ）はそれの縦断側面図、（ｂ）はそれの底面図。
【図３６】図２９で示した光源装置にレンズを装着した状態の別の小型の光源装置を示す縦断側面図。
【符号の説明】
Ｘ７ａ、Ｘ７ｂ・・・光ファイバ
Ｘ７Ａ、Ｘ７Ｂ、Ｘ７・・・光ファイバ束
Ｘ５２、５３・・・ＬＥＤ
Ｘ５４１、５６・・・光源用第１レンズ
Ｘ５４２、５８・・・光源用第２レンズ
Ｘ５３、５２、６７・・・ケーシング
Ｘ５４１ａ、５６Ａ・・・凹部
Ｘ５Ａ・・・ＬＥＤ光源装置
Ｘ５４ａ、５６・・・集光部
Ｘ５４・・・レンズ機構
Ｘ５４１ｂ・・・屈折平行化部
Ｘ５４１ｃ、５６Ｂ・・・反射平行化部
ＸＦｉｎ、６８・・・フィン [0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present inventionWith LEDThe present invention relates to a light source device that supplies light, and a light irradiation unit that connects a light irradiation device that irradiates the irradiation target site with the introduced light by an optical fiber bundle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, halogen lamps used as light source devices were not sufficiently satisfactory in terms of luminous stability, life, quick response, etc. when considering efficiency and accuracy in product inspection. Devices using LEDs have been developed as new light source devices to be obtained. For example, a large number of LEDs are arranged on a substrate, one end of an optical fiber is adhered to the front surface of each of these many LEDs, and the other end of each optical fiber is bundled. In some cases, light from an LED can be extracted through an LED. (See, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-21206 (pages 2, 3; FIGS. 1, 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, recently, there is an increasing demand for performing a precise inspection by illuminating extremely small parts such as a semiconductor chip and a portion where the semiconductor chip is soldered to a printed circuit board as a work to be inspected. There is a need to collect light more efficiently and irradiate brighter light more efficiently to an irradiation target portion.
[0005]
However, from this viewpoint, the light source device described in Patent Document 1 has a limit in efficiently introducing light emitted from the LED into the optical fiber. Further, if the luminous intensity is forcibly increased in the light source device in order to cover this, it is not preferable because the problem of generated heat increases.Further, there is not much thought of a device that considers a heat radiation effect on heat generation of an LED.
[0006]
Therefore, the present inventionEfficiently dissipates heat from the LED heat,It is a main object of the present invention to provide a light source device capable of introducing light from an LED into an optical fiber very efficiently and making the light suitable for illumination.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the light source device according to the present invention includes a casing having a metal outer wall having thermal conductivity, a single power LED disposed on a substrate superposed on the outer wall of the casing, and a power LED. And a lens mechanism for condensing the irradiation light irradiated from the light collector to a predetermined condensing part, and supplying the light condensed to the condensing part to the outsideWherein the lens mechanism converges the light from the first lens for a light source to the light condensing unit, the first lens for a light source converting the irradiation light emitted from the power LED into substantially parallel light, And a second lens for the light source. 1 A concave portion into which the outer periphery of the irradiation section of the power LED fits is formed on the light introducing end side of the lens. 1 By holding the outer periphery of the lens on the inner periphery of the casing via a fixing member, the first lens for the light source, the second lens for the light source fitted on the inner periphery of the casing, and the power LED Are positioned so that their optical axes coincide.It is characterized by the following.
[0008]
If something like this,The heat of the substrate can be released to the outside of the casing, and the heat radiation effect on the heat generated by the power LED can be efficiently performed.In addition, since it is easy to make it compact (handy type) that is convenient to carry, not only can the handling of the light irradiation device be improved, etc., but also the size of the light source device that meets the needs can be reduced. This is advantageous in both use and cost. In addition, when a long optical fiber bundle (light guide) is drawn around to irradiate the work with light, there is an advantage that damage such as breakage of the optical fiber bundle can be prevented, which is advantageous in durability.
[0009]
Also,A first lens for a light source having a lens mechanism for converting irradiation light emitted from the power LED into substantially parallel light, and a second lens for a light source for condensing light from the first lens for the light source to the light condensing unit Because it is equipped withLight that could not be taken into the light introducing end as in the prior art is also collected and taken in, and the light from the LED can be supplied to the outside very efficiently.
[0010]
Further, it is for supplying light via a light guide member such as an optical fiber bundle formed by bundling a plurality of optical fibers or a glass rod, and the light introducing end of the light guide member is positioned at the light condensing portion. With this configuration, light can be efficiently supplied to a guide member such as an optical fiber bundle and the light irradiation device.
[0011]
In order to improve the capturing efficiency of light emitted from the LED as much as possible, and to minimize the light condensing area when condensing finally through the light irradiation device,A concave portion into which the irradiating portion of the power LED enters is formed on the light introduction end side of the first lens for light source, and the light emitted from the power LED by the refraction parallelizing portion provided inside the first lens for light source. An object within a predetermined angle is refracted so as to be substantially parallel to the optical axis of the lens. What is necessary is just to comprise so that the light which spreads outside the said predetermined angle among the light emitted from the said power LED by the reflection parallelizing part provided in the side surface may be made substantially parallel with a lens optical axis.
In addition, if the casing is provided with a cooling means for radiating heat generated by the power LED, it is possible to lower the temperature of the LED and further promote the stabilization of the light amount and the extension of the life.
Specifically, the cooling unit may be a fin provided on a part or all of the casing. In this case, the casing itself can be provided with a function of radiating heat generated from the front LED. In addition, it is possible to effectively reduce the size of the light source device itself.
In addition, as a preferable specific embodiment, there is an embodiment in which the lens mechanism is held in a state sandwiched between the casing and the power LED.
[0012]
The above-described light source device and a light irradiation device that irradiates the irradiation target site with the introduced light can be connected by an optical fiber bundle. However, depending on the application, a common housing is used, and the light irradiation device and the light source device are used. There is a case where a light irradiation unit in which is integrated as a unit is preferable in terms of usability.
[0013]
Thus, various other light source devices are conceivable. In particular, by providing the cooling means, it is possible to lower the temperature of the LED, and to further promote the stabilization of the light amount and the increase of the life. Embodiments of such a light source device will be described below.
[0014]
That is, a luminous body is spread over a substrate, and a first lens for a light source for making irradiation light emitted from each of the luminous bodies into substantially parallel light is arranged on an irradiation surface side of the luminous body. A second lens for a light source for condensing substantially parallel light from one lens and introducing the light to the light introducing end of the light guide member is disposed in front of the first lens for the light source, and the back surface of the substrate is cooled. Provided with cooling means for cooling.
[0015]
In such a case, the irradiation light emitted from each light emitter is converted into substantially parallel light by the first light source lens as described above, and the converted substantially parallel light is converted to the second light source lens by the light source. With this configuration, light that could not be taken into the light introducing end as in the related art can be collected and taken in. In addition, since the mounting position of the luminous body is not restricted as in the related art, it is possible to arrange the adjacent luminous bodies in a dense state. In addition, by cooling the back surface having a large area, on which the luminous body is not attached, of the front and back surfaces of the substrate by cooling means, it is possible to efficiently suppress the luminous intensity decrease due to the temperature rise of the luminous body, And troubles such as deformation of the substrate can be prevented.
[0016]
If the light-emitting body is a light-emitting diode, and if a resistor connected to the light-emitting diode is arranged on the outer edge of the substrate, use the outer edge of the substrate where no light-emitting diode is present, and By disposing the resistor, it is possible to make it difficult for heat generated from the resistor to be transmitted to the light emitting diode.
[0017]
If the first light source lens is constituted by a lens array arranged corresponding to each of the light emitters, the irradiation light from each light emitter can be surely converted into substantially parallel light.
[0018]
If a Fresnel lens is used as the second lens for the light source, not only can it be made smaller and lighter than a normal convex lens, but it can be easily processed, so that it can be easily made into a square or perforated. In addition, since the lens is thin, it is possible to approach the Fresnel lens toward the light-emitting body, and it is possible to increase the efficiency of capturing light into the light introduction end of the light guide member.
[0019]
The cooling means comprises a Peltier element arranged on the back side of the substrate, a radiating fin arranged on the opposite side of the Peltier element from the substrate, and a radiating fan for supplying cooling air toward the radiating fin. With this configuration, heat generated in the Peltier element is released, and the substrate can be efficiently cooled. By using the Peltier element, even if the mounting density of the light emitting diodes is increased, or even if a large current flows due to an increase in the number of light emitting diodes and the amount of generated heat increases, these can be reliably cooled, and the light emitting diodes can be cooled. , Etc., can be extended.
[0020]
Temperature detection means for detecting the temperature of the substrate, temperature control means for controlling a current supplied to the Peltier element for setting the detected temperature from the temperature detection means to a set temperature, and keeping the temperature constant With this configuration, for example, when white light is emitted using light emitting diodes of three primary colors, an improvement in white balance can be realized. In addition, among the three primary color light emitting diodes, the blue light emitting diode becomes brighter as the temperature rises, and the red light emitting diode and the green light emitting diode become darker as the temperature rises, and the white balance decreases (collapses). Will be.
[0021]
If the light-emitting diode is a chip-type light-emitting diode and a reflector is arranged on the irradiation surface side of the chip-type light-emitting diode, the light-emitting diode is compared with a shell-type (also called a discrete-type) light-emitting diode. Even though the mounting density can be increased, light that cannot be captured can be captured by the reflector. The chip type light emitting diode is, for example, a surface mount type (Surface Mount Device) in which a pair of electrodes (cathode and anode) are provided via through holes (or may not be provided) on the front and back of a base, and a substrate. It also includes one on which a bare chip of a light emitting diode is directly mounted.
[0022]
If the light emitting diode is controlled to be turned on by a pulse control signal, the durability of the light emitting diode can be improved as compared with continuous driving.
[0023]
Providing a camera for imaging reflected light or transmitted light transmitted through the inspection object by irradiating the inspection object with light from the light emitting diode, and at or before the shutter of the camera is opened. If the light emitting diode is turned on, and if the light emitting diode is controlled to be turned off in order to turn off the light emitting diode after a predetermined time has elapsed since the shutter is closed, a large current flows when the shutter is open. In addition, the brightness at the time of lighting of the light emitting diode can be increased, and since the light emitting diode is not turned on when the shutter is closed, generated heat can be minimized.
[0024]
[0025]
A substrate on which a single luminous body is spread, a first lens for a light source for converting irradiation light emitted from the luminous body into substantially parallel light, and a substantially parallel light from the first lens for the light source condensed; A second lens for a light source for introducing the light into the light introducing end of the light guide member, a power cord for supplying power to the illuminant is provided in the casing, and the back surface of the substrate is cooled. A small (handy type) light irradiation device that is convenient to carry.
[0026]
In such a configuration, the irradiation light emitted from the light emitter is converted into substantially parallel light by the first light source lens, and the converted substantially parallel light is condensed by the second light source lens. By doing so, light that could not be taken into the light introducing end as in the related art can be collected and taken in. In addition, by cooling the back surface having a large area, on which the luminous body is not attached, of the front and back surfaces of the substrate by cooling means, it is possible to efficiently suppress the luminous intensity decrease due to the temperature rise of the luminous body, And troubles such as deformation of the substrate can be prevented. In addition, by making the light irradiation device small (handy type) that is easy to carry, not only can the light irradiation device be improved in handling properties such as movement, but also a light irradiation device having a size that meets needs can be manufactured at low cost. be able to.
[0027]
A cylindrical holding portion for inserting and holding the light guide member is provided at a light emitting side end portion of the casing, and the optical fiber bundle set to have a size substantially equal to a tip end thereof in the holding portion. If the optical fiber is inserted and held, it is possible not only to reduce the cost of an expensive optical fiber, but also to improve the handleability as compared with a longer optical fiber.
[0028]
If the cooling means is constituted by radiating fins formed on part or all of the casing in order to release the heat of the substrate to the outside of the casing, compared to a case where the casing and the radiating fins are separately manufactured and assembled. Thus, the number of parts can be reduced.
[0029]
The light-emitting body is a single, and the first lens for the light source is formed of a substantially cone-shaped (substantially trumpet-shaped) transparent light-condensing member having a shape that expands outward toward the light-emitting end, and a concave portion into which the irradiation portion of the light-emitting body enters Is formed on the light introduction end side of the first light source lens, the light that cannot be captured by a normal lens out of the light emitted from the irradiation unit of the light emitter is collected. By reflecting the light on the light reflecting layer provided on the outer peripheral surface of the member, the amount of light to the second light source lens can be increased.
[0030]
Providing a large number of illuminants provided with a substrate, a first light source lens for irradiating the illumination light emitted from each of the illuminants into substantially parallel light is disposed on the illumination surface side of each of the illuminants, A second light source lens for condensing light from the first light source lens and introducing the light to the light introducing end of the light guide member formed of one or more bundles is disposed in front of each of the first light source lenses. If the light emitting members and the light emitting end of the same number of light emitting members are bundled to form an assembly, and provided with a cooling means for cooling the back surface of the substrate, the light is emitted from the light emitting members. Irradiation light is converted into substantially parallel light by the first lens for light source, and the converted light is condensed by the second lens for light source. Light that was not present can also be collected and captured. In addition, light from the luminous body can be efficiently and reliably introduced to the light introduction end of a light guide member such as a single (one) optical fiber or an optical fiber bundle in which a plurality of optical fibers smaller in diameter than the single optical fiber are bundled. can do. By using the optical fiber bundle, the flexibility can be increased as compared with the case where the optical fiber bundle is composed of a single optical fiber, and the light can be uniformly irradiated on the irradiation unit. In addition, by cooling the back surface having a large area, on which the luminous body is not attached, of the front and back surfaces of the substrate by the cooling means, it is possible to efficiently suppress the decrease in luminous intensity due to the temperature rise of the luminous body, It is possible to prevent troubles such as a prolonged life of the body and deformation of the lens and the substrate.
[0031]
Further, if the light introduction end of the second light guide member for guiding light therefrom to an arbitrary position is arranged at the light emission end of the collecting portion, the light emission end of the second light guide member is arranged. Light can be irradiated to a desired irradiation position only by moving the end. Preferably, the second light guide member is made of a flexible material such as an optical fiber. In addition to providing two lenses of the first lens for the light source and the second lens for the light source, the present invention may be applied to a case where a single lens in which the two lenses are integrated is used.
[0032]
On the other hand, when illuminating a work that is not always at a fixed position, for example, a work that is not accurately positioned on the transfer device and is sent one after another, the light irradiation device is frequently used according to the position of each work. The light irradiation device is required to have a function that can be moved. The optical fiber naturally moves with the frequent movement of the light irradiating device.However, the flexibility of the optical fiber has conventionally been sufficient because the optical fiber has flexibility. Was thought to be possible.
[0033]
However, in practice, the optical fiber is bulky and heavy as compared with an electric wire or the like. And the movement and position control of the light irradiation device become difficult. Further, the optical fiber is inferior in flexibility to an electric wire, and is broken in a relatively short time by frequent bending or movement, so that a problem may occur in terms of reliability and life of the device. On the other hand, when LEDs are attracting attention as alternatives to halogen lamps in recent years, and when a large number of LEDs are mounted directly on the light irradiation device without using optical fibers, the light irradiation device can be reduced in size or collected. The problem that light is difficult occurs. For example, when illuminating an extremely small member such as a component mounted on a printed circuit board, if the minimum condensing diameter is large as in a light irradiation device directly mounted with an LED, an unnecessary portion is illuminated, and efficient illumination is achieved. Can not.
[0034]
Therefore, the idea of moving the light irradiation device by using the flexibility and extendability of the optical fiber as in the related art is completely discarded, and the advantages of the light source and the compactness of the LED light source device are not impaired. In order to solve the above-described problems at once, a light irradiation device having an irradiation port of light for irradiating an irradiation target site and supported by a movable movable support, and the movable support separately. A light source that is supplied with electric power from an provided power supply via an electric cable, emits light, and guides light from the LED light source device to the irradiation port of the head through the outside through the LED light source device. Illumination inspection systems comprising one or more flexible optical fibers are preferred.
[0035]
In such a case, since the LED light source device can be easily reduced in weight and size, the LED light source device is attached to the movable support. Can have little effect.
[0036]
In addition, if the light irradiation device is fixedly supported by the movable support so that the relative positional relationship between the LED light source device and the light irradiation device is not changed, the load on the optical fiber can be reduced, and the reliability and life can be reduced. The effect on Of course, the light irradiation device may be configured to move slightly or slowly with respect to the movable support within a range where there is no problem in the reliability, life, and the like of the optical fiber.
[0037]
Further, since the light irradiation device is connected to the optical fiber and is separate from the LED light source device, the light irradiation device can be miniaturized and condensed on a small area. Further, since the light source and the irradiation target portion or the imaging device for photographing the irradiation target portion can be separated to some extent, it is possible to prevent the heat generated from the light source from adversely affecting the irradiation target portion and the imaging device.
[0038]
On the other hand, the LED light source device may be supplied with electric power from a battery in the device or attached to the device, or may be supplied with power from a power source provided separately from the movable support to the LED light source device via an electric cable. You may make it supply. With the former configuration, it is possible to reduce the cable. In the latter configuration, although an electric cable is required, the electric cable is far superior in flexibility, durability, price, and the like to the optical fiber. A highly reliable movable support or a light irradiation device can be driven with a very small load compared to a load. In addition, a configuration in which the power is supplied from the imaging device may be considered.
[0039]
Further, by disposing the light source device in the vicinity of the irradiation port, the optical fiber can be shortened (for example, 1 m or less) and the weight can be reduced. In such a configuration, even if the light irradiation device is movably supported by the movable support, the light irradiation device can be driven without difficulty. At this time, it is preferable that the light irradiating device is configured to move slightly or slowly with respect to the movable support within a range in which there is no problem in the reliability and the life of the optical fiber.
[0040]
In order to improve the light collecting property, it is preferable that a lens is attached to the tip of the optical fiber on the light irradiation device side.
[0041]
A desirable mode of the electric cable includes a robot cable.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment>
In the first embodiment, a light source device according to the present invention will be described by taking as an example a case where the light source device is used as a component of a product inspection system as shown in FIG.
[0043]
This product inspection system uses an XY stage X1, which is a movable support that can move horizontally in two horizontal directions, that is, in the X-axis direction and the Y-axis direction. The light conducting tube X2 supported by the XY stage X1 and An imaging device X8 for photographing a workpiece XW to be inspected through the light conducting tube X2, a power supply X3 installed at a place different from the XY stage X1, and a robot cable X4 from the power supply X3. LED light source devices X5A and X5B to be supplied with power, and light irradiation devices X6A and X6B provided with light irradiation ports X6Aa and X6Ba for irradiating a work XW as an object to be illuminated and attached to the light conducting tube X2. Optical fiber bundles X7A and X7B are light guides for guiding light from the LED light source devices X5A and X5B to the light irradiation devices X6A and X6B. Then, the irradiation light emitted from the irradiation ports X6Aa and X6Ba is applied to the irradiation target portion (inspection site) of the work XW conveyed by the conveyance device (not shown), and the appearance state is observed and inspected by the imaging device X8. Things.
[0044]
Each part will be described.
[0045]
As shown in FIG. 1, for example, an XY stage X1 is supported by a fixed body XK installed on the transfer device or the floor or the like so as to be horizontally slidable in the X-axis direction. And a Y stage X12 supported so as to be slidable in the horizontal direction. The Y stage X12 can be freely set in a horizontal two-dimensional direction. Each of the stages X11 and X12 is driven so that the position can be set remotely or automatically by using a drive mechanism such as a stepping motor (not shown).
[0046]
As shown in the figure, the light conducting tube X2 has a cylindrical shape that is fixed to the XY stage X1, specifically, the Y stage X12 via a bracket XB, and stands vertically. Inside the light conducting tube X2, optical components such as a half mirror and a lens (not shown) are housed. Then, the XY stage X1 is driven to move the light conducting tube X2 such that the central axis of the light conducting tube X2 is directed to the irradiation target portion of the work W.
[0047]
The imaging device X8 is, for example, a CCD camera, and is fixed to the upper end of the light conducting tube X2 so that the imaging surface faces downward.
[0048]
The power source X3 is of a DC type for supplying power to the LED light source devices X5A and X5B, and is disposed at a predetermined location separated from the XY stage X1. The robot cable X4 extending from the power supply X3 is guided through the cable carrier X41 on the bellows to the LED light source devices X5A and X5B. In FIG. 1, the cable bearer X41 has one end attached to the X stage X11 and the other end attached to the Y stage X12. The movement of the Y stage X12 with respect to the X stage X11 causes the cable X4 to be twisted or twisted. Play a role in preventing Of course, another cable carrier may be provided between the fixed body XK and the X stage X11.
[0049]
In the present embodiment, for example, two types of LED light source devices X5A and X5B are provided. One of them, X5A,A light source device according to the present invention,One power LED X52 is built in a casing X53, and the other is a plurality of (three R, G, B) power LEDs X52 of different colors built in a casing X53.
[0050]
More specifically, as shown in FIG. 2, one LED light source device X5A includes an LED X52 disposed on a substrate X51 and a lens for condensing light emitted from the LED X52 to a predetermined light condensing portion X54a. A casing X53 containing a mechanism X54 is connected to an optical input connector X71 attached to a light introducing end of an optical fiber bundle X7A, and the light introducing end face of the optical fiber bundle X7A is connected to the condensing section X54a. And an optical output connector X55 to be positioned.
[0051]
The casing X53 is a metal hollow inside having an outer wall, and the outer wall is integrally provided with fins XFin so as to perform a heat radiating action for heat generation of the LED X52.
[0052]
The LEDX52 is a bare chip of a surface emitting type, and an electric cable X4 is connected to a substrate X51 supporting the LEDX52 and extends from a side plate X531 of a casing X53. The side plate X531 is configured to be detachable and replaceable with the substrate X51 and the LED X52.
[0053]
The lens mechanism X54 has a pair of lenses X541 and X542 arranged in series, and is interposed between the LED X52 and the light output connector X55. The light emitted from the LEDX52 is made substantially parallel by the first light source lens X541 disposed on the LEDX52 side, and the light is collected by the second light source lens X542. In the present embodiment, the first lens X541 is a substantially cone-shaped cone having an outwardly diverging shape in the direction in which light travels, and the irradiation portion of the LEDX52 is located on the light introduction end side inward of the conical surface. The recessed portion X541a is formed. For the light emitted from the LEDX 52 within a predetermined angle, the refraction / parallelizing unit provided inside the lightX541bThe light is refracted to make the lens substantially parallel to the optical axis of the lens.X541cTo make the light emitted from the LEDX 52 substantially parallel light traveling in the lens optical axis direction with almost no leakage. The second lens X542 for the light source is a convex lens disposed so as to face the first lens X541 for the light source with the lens optical axis coincident with the first lens X541, and applies substantially parallel light passing through the first lens X541 for the light source to the condensing portion X54a. It is configured to collect light.
[0054]
The optical output connector X55 is mounted on the opposite side of the LED of the casing X53, and has a connector hole X551 for fitting and holding the optical input connector X71 mounted on the end of the optical fiber bundle X7A. The light input connector X71 connected to the light output connector X55 positions the light introducing end of the optical fiber bundle X7A at the light condensing part X54a. The light introduction end face of the optical fiber bundle X7A is formed by integrating the ends of the respective optical fibers X7a constituting the optical fiber bundle X7A by heat melting to form a mirror surface. The diameter of the light condensed by the optical fiber X7a is substantially equal to the diameter of the light-introducing end face, so that the light is introduced into each optical fiber X7a substantially uniformly.
[0055]
As shown in FIGS. 3 and 4, the other LED light source device X5B has three LEDs X52 arranged in parallel, and accordingly has three substrates X51 and three lens mechanisms X54. . The colors of the LEDs X52 may be the same, but in the present embodiment, they are set to different colors such as R, G, and B. The light output connector X55 has a shape common to that of the one light source device X5A, and only one is provided. An internal optical fiber bundle is provided at the light collecting portion X54a of each lens mechanism X54.XOne end of each of the optical fiber bundles 56 is tightly bundled,XThe other end of 56 is integrally and randomly bundled tightly and attached to the optical output connector X55. In particular, in the optical output connector X55 of the light source device X5B, the optical connection mechanism XCN is provided inside, and the internal optical fiber bundle is provided in the optical connection mechanism XCN.XThe light emitted from the optical fiber 56 is uniformly mixed so that uniform light without color loss can be efficiently introduced into each optical fiber constituting the external optical fiber bundle X7B.
[0056]
Specifically, the optical connection mechanism XCN is formed by applying a mirror coating to the outer periphery of the cylindrical glass member XGL excluding the end face, and fitting the mirror into the connector hole X54a. The glass member has substantially the same diameter as each of the optical fiber bundles X56 and X7B, and its axis is aligned with the optical fiber bundles X56 and X7B, and each end face is in close contact with the end surface of each of the optical fiber bundles X56 and X7B. It is arranged as follows. This allows the glass member XGL to serve as a light conducting path for conducting and mixing light, and the outer peripheral mirror coating portion XCT reflects inward the light traveling through the glass member XGL so that it does not escape. It plays a role as a department. The light source device X5B having a plurality of LEDs, not limited to three, and having different colors in each LED, is particularly effective when light is uniformly mixed. Needless to say, the optical connection mechanism XCN additionally performs, for example, a mirror finish on the inner peripheral surface of the connector hole and an optical fiber bundle.XA space may be provided between the other end of the optical input connector and the input end of the optical input connector so as to be completely surrounded by the mirror surface, or a clad rod type glass member composed of two layers of a core and a clad may be used. The same operation and effect can be obtained. In addition, also in this LED light source device X5B, it is comprised so that each board | substrate X51 and LEDX52 can be pulled out and removed independently, and can be replaced.In addition, FIG. 3 shows the light source device X5B in which the LEDs X52 are arranged in parallel in one integrated casing X53. However, as shown in FIG. A plurality of light source devices provided with an LED, a substrate X51, and a lens mechanism X54 corresponding thereto may be arranged in parallel. That is, a light source device in which each LED is disposed in a separate casing may be employed. In such a case, the light source device is unitized, and can be easily replaced according to the application, which is practical.
[0057]
From these LED light source devices X5A and X5B, optical fiber bundles X7A and X7B, which are flexible light guides covered with an outer tube, extend and pass through the outside.Light conduit X2 are connected to the light irradiation devices X6A and X6B attached to the light irradiation device X2. The optical fiber bundles X7A and X7B are extremely short, about 30 cm to 40 cm, and a light input connector X71 fitted to the light output connector X55 is attached to a base end thereof, while the light irradiation device is provided at a front end. X6A and X6B are respectively attached. FIG. 9 shows an example of an optical fiber bundle X7A (7B) in which the optical fibers X7a are tightly bundled. The wire diameter of (b) is smaller than that of (a) in FIG.
[0058]
The light irradiation device X6A is supplied with light from the LED light source device X5A via an optical fiber bundle X7A, and irradiates the light by irradiating the light to the irradiation target site from the surroundings, and has an outer diameter of 10 mm to 30 mm. It is very small. The light irradiation device X6A is attached to an irradiation target portion side end of the light guide tube X2, that is, a lower end portion, and is used to observe the irradiation target portion XW as shown in FIGS. It comprises a cylindrical housing X6A1 having an observation hole X6H, a fiber bundle holding portion X6A2 for holding one end of an optical fiber bundle X7A, and a cover body X6A3 for covering the housing X6A1 from the outside. .
[0059]
More specifically, the housing X6A1 has a cylindrical shape and the inner periphery thereof is the observation hole X6H. The housing X6A11 is fitted to the housing main body X6A11, and the periphery of the opening of the observation hole X6H, ie, irradiation. A ring-shaped head portion X6A12 that protrudes outward in a flange shape from an end on the target site side is provided.
[0060]
A plurality of through-holes XHL set at a predetermined angle with respect to the axis of the observation hole X6H are formed in the flange portion of the head portion X6A12 so that the center axis XL passes through the center point of the irradiation target portion XW. Are provided at equal intervals along the circumferential direction.
[0061]
As shown in the enlarged view of FIG. 8, the through hole XHL has the same or substantially the same inner diameter as the outer diameter of the ball lens X9 as a lens, and only one end on the irradiation site W side has a slightly smaller diameter. This serves as the lens holding hole for fitting the ball lens X9 from the other end without any gap and holding the ball lens X9 so as not to come off to the one end. The opening of the through hole XHL on the irradiation target site side is the light irradiation port X6Aa. A cylindrical member XB having the same or substantially the same diameter as the inner diameter of the through-hole XHL is fitted into the other end of the through-hole XHL by press-fitting, for example, so as to also prevent the ball lens X9 from slipping upward. The cylindrical member XB is, for example, a resin molded product such as polyacetal, and penetrates the fiber holding hole XB1 along the center axis thereof, and holds the optical fiber X7a through the fiber holding hole XB1.
[0062]
The fiber holding hole XB1 has a large-diameter portion XB11 formed, for example, in a cone shape from one end on the irradiation site XW side, and a small-diameter having an inner diameter set to be substantially the same as the outer diameter of the optical fiber X7a. The optical irradiation end of the optical fiber X7a, which is inserted from the other end toward the one end, is melted using a hot plate or the like, and the melted portion X7a1 is separated from the large diameter portion XB11 by a gap. It is fitted without. In the present embodiment, the distal end surface of the fusion portion X7a1 is made flush with one end surface of the cylindrical member XB on the irradiation site XW side, and the distal end surface of the fusion portion X7a1 is configured to be in contact with the ball lens X9. ing.
[0063]
That is, with such a configuration, the ball lenses X9 are brought into close contact with the respective light emitting ends of the respective optical fibers X7a, and the axis XL and the optical axis of the ball lens X9 at the light emitting ends of the respective optical fibers X7a are aligned. By setting the irradiation target site XW so as to face, the irradiation target site XW is illuminated from the surroundings.
[0064]
The fiber bundle holding portion X6A2 is attached so as to protrude outside the housing X6A1, and holds one end of the optical fiber bundle X7A as described above. Thus, each optical fiber X7a keeps a form as a bundle up to the fiber bundle holding portion X6A2, and from here on, each of the optical fibers X7a holds each light emitting end portion in each of the fiber holding portions XB1. Is done. In addition, a connector X71 is attached to the other end of the optical fiber bundle X7A, so that irradiation light emitted from the LED light source device X5A can be introduced.
[0065]
The cover X6A3 has a cylindrical shape and is attached to the housing X6A1 so as to form a space XS between the cover X6A3 and the outer peripheral surface of the lower end portion of the housing X6A1. The optical fibers X7a are accommodated and protected in the space XS.
[0066]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the other light irradiating device X6B has an elongated cylindrical shape that tightly bundles and holds the tip of an optical fiber bundle X7B extending from the other LED light source device X5B. Light is emitted from the front end surface through a circular irradiation port X6Ba formed at the front end of the light irradiation device X6B. As shown in FIG. 1, the light irradiation device X6B is attached to the upper end of the light conducting tube X21 with its irradiation port X6Ba oriented in a direction perpendicular to the axial direction of the light conducting tube X21. is there. Then, the light emitted from the irradiation port X6Ba is reflected and refracted through an optical member such as a half mirror provided inside the light conducting tube X21, travels downward along the axial direction of the light conducting tube X21, and enters the housing X6A1. And is configured to illuminate the irradiation target portion XW from above from the lower end opening.
[0067]
The system configured as described above operates as follows.
[0068]
First, when a workpiece such as a printed circuit board is transported by the transport device, for example, an alignment mark of the workpiece is taken in from the imaging device X8 and recognized by an image recognition unit (not shown), and position information of the alignment mark is calculated. Then, based on the position information, the XY stage X1 is automatically controlled to position the light guide tube X21 immediately above the irradiation target site W of the work. As a result, the irradiation target site W is illuminated from around and directly above by the light emitted from the light irradiation devices X6A and X6B, and an image of the irradiation target site W is obtained by the imaging device X8. By performing the position control of the XY stage X1 in this manner, the position information of the work can be obtained on the contrary. This position information may be used in subsequent steps, and the present device can also be used as a work position measuring device. In addition, it can be used for bar code reading and the like.
[0069]
Therefore, according to the LED light source device X5A according to the present embodiment according to the present embodiment,A casing X53 having a metal outer wall having thermal conductivity, a single power LED X52 disposed on a substrate X51 superposed on the outer wall of the casing X53, and irradiation light radiated from the power LED X52 are irradiated with predetermined light. Since the lens mechanism X54 for condensing the light on the light condensing portion X54a is provided, the heat of the substrate X51 can be released to the outside of the casing X53, and the heat radiation effect of the heat generated by the power LED X52 can be efficiently performed. Also,A pair of light source lenses X541 and X542 are provided. In particular, in the lens X541 on the LEDX52 side, a concave portion X541a for accommodating the irradiation surface of the LEDX52 is provided.X541bAnd reflection collimatorX541cSince almost all of the light emitted from the LEDX 52 is once converted into substantially parallel light, the light collection area can be made as small as possible at the time of final light collection. On the other hand, in the optical fiber bundles X7A and X7B, the light incident on the light entrance ends is emitted from the light exit end at an angle equal to the incident angle. In the case of the light source devices X5A and X5B, the second lens X542 for the light source is used. The incident angle of light to each optical fiber X7a can be adjusted at once by simply setting. Therefore, in particular, in the light irradiation device X6A in which the ball lenses 9 are respectively associated with the optical fibers 7a as in the present embodiment, it is possible to adjust the emission angle and the collection angle preferable for light collection without adjusting each ball lens 9. It can be easily adjusted to have an optical area.
[0070]
Further, according to the light irradiation device X6A in the present embodiment, the light emitted from each of the optical fibers X7a is directed by the ball lenses X9 provided one by one corresponding to each optical fiber X7a. Is refracted so as to be stronger, so that the light condensing area at the irradiation target portion XW can be easily reduced. Further, since the ball lens X9 is arranged close to the light emitting end of the optical fiber X7a, the light emitted from each optical fiber X7a is refracted with almost no leakage, and irradiates the irradiation target portion XW with extremely high efficiency. can do.
[0071]
By using such a combination of the light source devices X5A and X5B and the light irradiation devices X6A and X6B, their features are superimposed, and extremely small portions such as a semiconductor chip and a portion where the semiconductor chip is soldered to a printed circuit board. Therefore, it is possible to construct a system that can reasonably respond to a demand that requires precise inspection.
[0072]
On the other hand, when viewed as a whole system, the LED light source devices X5A and X5B can be easily mounted on the XY stage X1 because the LED light source devices X5A and X5B can be easily reduced in weight and size. Consequently, it is possible to hardly affect the driving of the light irradiation devices X6A and X6B.
[0073]
Even if the light irradiation devices X6A and X6B frequently move to correspond to the positions of the respective workpieces, only the electric cable X4 moves, and the relative positional relationship between the LED light source devices X5A and X5B and the light irradiation devices X6A and X6B is changed. Since it does not change in principle, the optical fiber bundles X7A and 7B do not deform. Since the electric cable X4 is far superior in flexibility, durability, price, and the like to the optical fiber 7a, the XY stage X1 and the XY stage X1 can be moved with a very small load compared to the conventional load by moving the optical fiber. The light irradiation devices X6A and X6B can be driven, and also have excellent durability and reliability. Of course, destruction due to the movement of the optical fiber bundles X7A and 7B can be prevented, and adverse effects on the reliability and life of the device can be eliminated.
[0074]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. Hereinafter, a modified example of the light irradiation device will be mainly described. In the description or in the drawings, members corresponding to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0075]
10 and 11 show the light irradiation device 6 in which the irradiation port X6a is formed on a concave spherical surface. The irradiation ports X6a are densely arranged on a concave spherical surface, and the tip of an optical fiber X7a faces each of the irradiation ports X6a via a ball lens X9. The light irradiation device X6 has a plurality (three) of light input connectors X71, and also has a plurality (three) of optical fiber bundles X7 corresponding thereto. Unlike the above-described embodiment, the optical fibers X7a constituting each of the fiber bundles X7 are connected correspondingly to the lower, middle, and upper stages, and can be used in a manner such as color highlight illumination. At the center, as in the above-described embodiment, a through-hole penetrating vertically is provided, and the work XW is inspected through the through-hole. Note that the optical fiber bundles X7 may be randomly assembled in the light irradiation device X6.
[0076]
FIG. 12 shows a light irradiation device X6 that can change the distance between the tip of the optical fiber bundle X7 and the ball lens X9 in a tightly bundled state. These light irradiation devices X6 can change the focal length and are suitably used for spot illumination. Specifically, two cylindrical head elements X6c and X6d are fitted with each other, and the fitting depth is changed by using a screw feed structure or the like, so that the tip of the optical fiber bundle X7 and the ball It has a structure that makes the distance to the lens X9 variable. It should be noted that a ball lens is not provided for each optical fiber as in the above-described embodiment, but only one ball lens X9 is provided. Further, a plurality of such light irradiation devices X6 are provided separately from one light input connector X71.
[0077]
The light irradiation device X6 shown in FIGS. 13 to 15 is for line inspection, and each optical fiber X7a is held with its tips arranged in one or more rows. In the drawing, a lens array having two stages of linear Fresnel lenses is used for light collection, but a cylindrical type may be used instead of the linear Fresnel lens.
[0078]
FIG. 16 shows a ring-type light irradiation device X6 as in the above embodiment. This is suitable for use when the thickness of the light irradiation device X6 is small and the distance between the work XW and the irradiation port X6a is short, such as a microscope.
[0079]
FIG. 17 shows that the optical axis of the irradiation light is bent through the lens X9 by setting the optical axis of the lens X9 so as to be deviated from the axis at the light emitting end of the optical fiber X7a. It is a partial sectional view of light irradiation device X6 turned to XW. In this case, the axis at the light emitting end of the optical fiber X7a does not necessarily need to be set so as to face the irradiation target portion XW. Specifically, for example, the fiber holding hole XHL may be formed at a position deviated from the central axis of the columnar member XB.
[0080]
As shown in FIG. 18, in order to further condense the light from each lens X9, a single condensing second lens having an opening X75A at the center (the Fresnel lens in FIG. Any lens, such as a convex lens, may be used. In this case, it is preferable that the ball lens X9 converts the light from the optical fiber X7a into substantially parallel light in consideration of the light condensing by the second lens X75.
[0081]
Further, depending on the application, a light source device may be provided integrally with the housing of the light irradiation device described above to form a unit. In this case, it is desirable that the light irradiation device and the light source device are connected by an optical fiber, and the optical fiber is housed in a housing.
[0082]
Of course, modifications other than the light irradiation device are conceivable. Note that various modifications of the light source device will be mainly described in the second embodiment.
[0083]
For example, by disposing the LED light source device in the vicinity of the irradiation port, the optical fiber can be shortened and lightened. Therefore, even if the light irradiation device is movably supported on the XY stage, the driving of the light irradiation device is impossible. It is possible to do without. At this time, it is preferable that the light irradiation device be configured to move slightly or slowly with respect to the XY stage within a range where there is no problem in the reliability and life of the optical fiber.
[0084]
Further, the configuration is not limited to the optical fiber bundle, and may be configured by one optical fiber. A power source may be provided by incorporating or attaching a battery to the LED light source device. This makes it possible to reduce cable. Further, power may be supplied to the LED light source device from another mechanism constituting the light irradiation device, such as an imaging device or a drive mechanism of an XY stage.
[0085]
Further, the movable support is not limited to the XY stage, and various types such as those capable of setting the position in three dimensions can be used.
[0086]
In the case of performing full-color illumination using LEDs of a plurality of colors (three colors), it is preferable that optical fibers that emit light of each color are arranged without bias on the light irradiation devices 6A and 6B side.
<Second embodiment>
Second embodimentIs as shown in FIG. Therefore, in order to explain the light source device according to the present invention shown in FIG. 28, first, parts related to the light source device will be sequentially described with reference to FIGS.It is assumed that reference numerals in the following description have nothing to do with the first embodiment.
[0087]
19 and 20 show the light source device. This light source device includes a large number of bare chips 2 constituting a chip-type light emitting diode as a light emitting body mounted on a substantially rectangular (or circular) substrate K with an irradiation surface facing forward, and each of the light emitting diodes. A lens array 3 as a first lens for a light source disposed on the irradiation surface side of the light emitting diode so as to make the irradiation light emitted from the light into substantially parallel light, and collects light from the lens array 3 to guide the light. A Fresnel lens 5 as a second light source lens for introducing the optical fiber bundle (also referred to as a light guide) 4 into a light introducing end 4A of a plurality of optical fibers as members, and cooling for cooling the back surface of the substrate K Means 6 are provided, which are provided in a casing 7.
[0088]
The substrate K is composed of a glass epoxy substrate or the like, and is composed of two layers of a base substrate 1 located on the lower side and an upper substrate 17 having a mortar-shaped hole 17a integrated thereon. However, the substrate K may be constituted only by the base substrate 1 without the upper substrate 17. The portion of the upper substrate 17 having the mortar-shaped hole 17a is referred to as a reflector. By providing the reflector 17a, there is an advantage that the light that spreads to the left and right of the light from the bare chip 2 can be reflected by the reflector 17a and guided forward, but may be omitted.
[0089]
The light source device is suitable for a device mainly used for a product inspection in a factory or an inspection room, but may be used for other purposes. The number of optical fibers constituting the optical fiber bundle 4 may be any number as long as it is plural. The lens array 3 is composed of the same number of lens portions 3A arranged corresponding to the bare chips 2 of the respective light emitting diodes, but can convert light from the bare chips 2 of the light emitting diodes into substantially parallel light. Any configuration may be used. 4B shown in FIG. 19 is a light emitting end, and the inspection is performed by irradiating the light emitted from the light emitting end 4B to the inspection target. For example, reflected light that reflects the inspection target or the inspection target A camera (not shown) for imaging transmitted light transmitted through the light-emitting diode, turning on the light-emitting diode at or before the shutter of the camera is opened, and after a lapse of a predetermined time after the shutter is closed Lighting control means (not shown) for controlling the lighting of the light emitting diode to turn off the light emitting diode may be provided. Reference numeral 24 shown in FIG. 19 is a light control knob, and reference numeral 25 is a power switch for turning on and off the power.
[0090]
As shown in FIGS. 20 and 23, the bare chip 2 of the light emitting diode is provided in a predetermined order on the base substrate 1 corresponding to a portion of the substrate K excluding the outer peripheral edge of the upper substrate 17, that is, a large number of mortar-shaped holes 17a. In other words, in order from the top, a bare chip 2A of a red light emitting diode, a bare chip 2B of a green light emitting diode, and a bare chip 2C of a blue light emitting diode are directly mounted in the horizontal direction at the same pitch, respectively, and then a material having transparency. The bare chip 2 is sealed and protected with 19 (plastic, elastomer such as epoxy or silicone, glass, or the like) 19. Here, a light emitting diode is formed by mounting a bare chip on the base substrate 1 corresponding to the many mortar-shaped holes 17a of the upper substrate 17 forming the substrate K. However, a light emitting diode with a reflector having one hole is used. Many may be connected or one without a reflector may be used. Further, the surface of the upper substrate 17 may be plated, or the surface may be coated with a reflective layer to increase the reflection efficiency. In addition, a chip type light emitting diode is provided with a pair of electrodes (cathode and anode) via through holes (or not) on the front and back of a base made of an insulating material such as resin or glass epoxy, for example. (Surface Mount Device) or a chip type light emitting diode having another structure. The use of the chip type light emitting diode has an advantage that the mounting density can be increased. However, in some cases, a shell type light emitting diode may be used. Reference numeral 26 shown in FIG. 21 is a wire for connecting a bare chip and an electrode (not shown).
[0091]
Current limiting resistors 18R, 18G, 18B connected to the light emitting diode bare chips 2A, 2B, 2C are attached to the outer peripheral edge of the upper substrate 17 constituting the substrate K. Here, since the base substrate 1 and the upper substrate 17 are integrated to form the substrate K, the resistors 18R, 18G, and 18B are attached to the outer periphery of the upper substrate 17 of the substrate K. In the case where there is no reflector 17 or when a reflector formed separately and having a size smaller than that of the base substrate 1 is set, that is, the reflector separately formed in a size that can attach the bare chips 2A, 2B and 2C is used. In the case where it is provided, it is directly attached to the outer peripheral edge of the base substrate 1. The arrangement of the resistors 18R, 18G, 18B may be other than the arrangement shown in the figure. Also, as shown in the figure, providing one resistor for a predetermined number of bare chips (four in the figure, but any number) is advantageous in terms of miniaturization and assembling. May be connected to one bare chip.
[0092]
As shown in FIGS. 19 and 20, a cylindrical member 20 into which the introduction end 4A side portion of the optical fiber bundle 4 can be inserted is attached to the front surface of the casing 7, and the introduction end 4A portion of the optical fiber bundle 4 is attached to the cylindrical member 20. The cylindrical member 20 is provided with a screw 23 for fixing the inserted member.
[0093]
Further, the cylindrical member 20 is constituted by members having different inner diameters as shown in FIGS. 24 (b) and (c) in addition to those shown in FIG. , 22 can be mounted so that the optical fiber bundles 4 having different outer diameters can be mounted. In FIGS. 24 (a), (b) and (c), three types of cylindrical members 20, 21 and 22 are provided so that the optical fiber bundle 4 having three different outer diameters can be mounted on the casing 7. Although the mounting means is constructed, the mounting means may be composed of one kind of cylindrical member whose inner diameter is changeable, or may be another configuration. Further, two or four or more optical fiber bundles 4 having different outer diameters can be mounted.
[0094]
As shown in FIG. 25, the size of the inner diameter is different by providing an adapter into which the introduction end 4A side portion of the optical fiber bundle 4 can be inserted and which is detachable from the casing 7 with screws. By simply preparing a plurality of types of adapters, the adapters can be replaced corresponding to the optical fiber bundles 4 having different outer diameters. Specifically, a cylindrical portion 27 into which the introduction end 4A side portion of the optical fiber bundle 4 is inserted, and a cylindrical portion formed by screwing or loosening a screw hole (not shown) of the casing 7 into an intermediate portion of the cylindrical portion 27. An adapter is constituted by a rectangular flange portion 28 having four screw (screw) insertion holes for fixing and releasing the fixing of the 27 to the casing 7. Further, as shown in FIG. 25, a circumferential groove 29 </ b> A is formed substantially at the center of the introduction end 4 </ b> A of the optical fiber bundle 4 in the longitudinal direction, and a cylindrical insertion portion 29 inserted into the cylindrical portion 27 is formed. And a light guide holding portion 30 which is externally fitted and fixed in order from an end portion, and which is arranged in a cylindrical portion 27 constituting the adapter in a state of being protruded and biased inward by a coil spring in a cylindrical portion 27. The inner insertion portion 29 can be positioned with respect to the cylindrical portion 27 by engaging with the peripheral grooves 29A (not shown). 27A shown in the figure is a screw hole into which the screw 23 is screwed. By screwing the screw 23, the insertion portion 29 can be securely fixed to the cylindrical portion 27.
[0095]
As shown in FIGS. 19 and 20, the cooling means 6 has a heat-dissipating insulating rubber sheet (heat-dissipating grease) on the back surface of the front and back surfaces of the substrate K opposite to the side on which the bare chip 2 of the light emitting diode is mounted. And a cooling plate (which may be omitted) 9 disposed via a Peltier effect in which heat is transferred by flowing a current through two semiconductor elements having different properties to generate a temperature difference. Peltier device 10 for cooling the substrate K by pressing, a radiating fin 11 for transmitting and releasing the heat generated in the Peltier device 10, and a radiating fin 11 for applying a cooling air to the radiating fin 11 to promote heat release. The heat dissipation fan 12 is provided. Therefore, the heat transmitted through the heat insulating rubber sheet 8 and the cooling plate 9 is cooled by the Peltier element 10, and the heat generated on the side of the Peltier element 10 opposite to the cooling plate 9 is transmitted to the radiation fins 11. And radiating the heat from the radiating fins 11 by the radiating fan 12.
[0096]
When the cooling means 6 is composed of the Peltier device 10, the radiating fins 11, and the radiating fan 12 as described above, there is an advantage that the cooling can be performed efficiently. However, depending on the number of the light emitting diodes 2, the Peltier device 10 is provided. Only the heat radiating fin 11 and the heat radiating fan 12 may be provided and implemented.
[0097]
As shown in FIG. 22, temperature detecting means 13 comprising a temperature sensor for detecting the temperature of the substrate K, temperature setting means 14 for setting the temperature of the substrate K as a desired target temperature, and the temperature setting means Temperature control means 16 as a control device for driving and controlling a Peltier device current control unit 15 for controlling the current of the Peltier device 10 so that the detected temperature of the substrate K matches or substantially matches the target temperature set by the unit 14 Is provided so that the temperature of the substrate K always becomes the set target temperature.
[0098]
The Fresnel lens 5 has the same shape as the substrate K (see FIG. 19), and has an outer shape having substantially the same size and is cut into a substantially square shape. You may. Further, by using the Fresnel lens 5, the light emitting diode 2 can be brought closer to the Fresnel lens 5 as compared with the case of using a normal convex lens (including a compound lens), as well as reducing the size and weight. Although the efficiency of capturing light into the light introducing end 4A of the light splitting fiber bundle 4 can be improved, a normal convex lens may be used. Although FIG. 21 shows a state in which a certain gap is provided between the Fresnel lens 5 and the lens array 3, a close state where there is almost no gap may be provided, or contact may occur in some cases. It may be in a state. The larger the gap is, the less heat is transmitted from the light emitting diode 2, which is effective for problems such as deformation.
[0099]
As shown in FIG. 23, with respect to the substrate K, 18 red light-emitting diode bare chips 2A, green light-emitting diode bare chips 2B, and blue light-emitting diode bare chips 2C are arranged at the same pitch in the horizontal direction from the top. By attaching to K, there is an advantage that a well-balanced white light can be obtained, but other arrangements may be used. Further, in addition to the bare chips of the plurality of types of light emitting diodes other than the above three types, the bare chips of the same color single color light emitting diodes may be used.
[0100]
By providing and implementing a PWM control circuit for stabilizing the output (voltage, current, power, etc.) by controlling the ON time (pulse width) of the bare chip of the light emitting diode, all the light emitting diodes 2 Light amount control such as making the light amount constant can be performed.
[0101]
As described above, by providing the mortar-shaped hole 17a in the upper substrate 17 which also serves as the substrate K on the irradiation side of the light-emitting diode 2, it is possible to capture light that could not be captured and increase the amount of light. There are advantages that can be done.
[0102]
26 to FIG.7A small (handy) light source device that is convenient to carry as shown in FIG. Referring to FIGS. 26A and 26B, a cylinder for internally fitting and supporting a rear end of a cylindrical holding portion 33 which can be fixedly held by screws 32 by inserting an optical fiber bundle 31 at the front end (front end). A front end portion 34, a front conical portion 35 having a shape expanding outward toward the rear end from the rear end of the front end portion 34, and a rear end extending rearward from the rear end of the front conical portion 35. A casing 39 is composed of a casing body 37 composed of the side cylindrical portion 36 and a lid 38 for closing the rear end opening of the casing body 37. The cover 38 constituting the casing 39 is made of a metal radiating fin, and a heat conductive material 40 is fixed to the inner surface of the radiating fin 38. A substrate 44 on which primary color light emitting diodes, that is, four red light emitting diodes 41, four green light emitting diodes 42, and four blue light emitting diodes 43 are attached, is fixed in a contact state. Examples of the material 40 include a solid material such as a silicone elastomer sheet filled with a suitable filler (for example, ceramic particles having good heat conductivity) for improving thermal conductivity, and a semi-solid formed in a gel state. And a liquid such as grease can be used.
[0103]
A lens array (the light source for converting light from the light-emitting diodes into substantially parallel light) including the same number of lens portions 45A disposed in front of the light-emitting diodes 41, 42, and 43 so as to correspond to the respective light-emitting diodes. 1 lens) 45, and a Fresnel as a second light source lens for condensing light from the lens array 45 and introducing the light from the lens array 45 to the light introduction end 31 A of the optical fiber bundle 31 in front of the lens array 45. The lens 46 is arranged. Then, one end of a power supply cord 47 for supplying power to the light emitting diodes 41, 42, 43 is connected to an electrode (not shown) of the substrate 44, and the other end is externally connected through a hole 38A formed in the radiation fin 38. And can be connected to an external power supply.
[0104]
Since the light source device configured as described above does not include a power supply, the entire light source device can be configured to be small and lightweight, and the long optical fiber bundle (light guide) 4 described above is not required. When the long optical fiber bundle 4 is routed to irradiate the work with light, there is an advantage that damage such as breakage of the optical fiber bundle 4 can be prevented. In FIG. 26 (a), the tip of the optical fiber bundle 31 is set to be the same as the tip of the holding unit 33, but it may be set to be slightly longer or slightly shorter than the tip of the holding unit 33. You can also. Further, since the optical fiber bundle 31 is configured to be fixed and released by the screw 32, the optical fiber bundle 31 can be replaced with an optical fiber bundle 31 having a different length. Further, the length of the holding portion 33 is not limited to that shown in the drawing. Further, a total of twelve light emitting diodes 41, 42, and 43 of the four red light emitting diodes 41, four green light emitting diodes 42, and four blue light emitting diodes 43 are arranged on two concentric circles S1 and S2. By arranging the light emitting diodes adjacent to each other in the circumferential direction on the circle on each concentric circle S1 or S2 to be light emitting diodes of different colors, the light emitting diodes of the same color are not arranged at one place, It can be dispersed. Here, four light emitting diodes are arranged on one concentric circle S1 on the smaller diameter side, and eight light emitting diodes are arranged on the other concentric circle S2 on the larger diameter side. However, the number is limited to these numbers. Not something. In the drawings, the light emitting diodes 41, 42, and 43 are affixed with initials of R, G, and B on the surface of the light emitting diodes for easy understanding at a glance.
[0105]
FIGS. 27A and 27B show the small light source device shown in FIGS. 26A and 26B in which the number (12) of the light emitting diodes 41, 42, and 43 is increased to 24. Since the basic configuration is the same as that shown in FIGS. 27A and 27B, the same reference numerals are given and the description is omitted. In the figure, the light emitting diodes 41, 42 and 43 are arranged on four concentric circles S1, S2, S3 and S4 such that light emitting diodes adjacent in the circumferential direction on each circle become light emitting diodes of different colors. ing. Specifically, four light emitting diodes are arranged on the concentric circle S1 having the smallest diameter, eight light emitting diodes are arranged on the concentric circle S2 having the next largest diameter, and four light emitting diodes are arranged on the concentric circle S3 having the next largest diameter. Are arranged next to each other, and eight light-emitting diodes are arranged in a concentric circle S4 having the next largest diameter, but the light-emitting diodes of the same color can be dispersed and arranged without being concentrated at one place. If so, it is not limited to the arrangement in the figure.
[0106]
AndThe small (handy) light source device may be configured as shown in FIGS. 28 (a) and 28 (b). The front case 50 includes a holding portion 48 for holding the optical fiber bundle 31, a cylindrical portion 49 formed in a step-like shape in which the outer surface extends outward from the rear end of the holding portion 48 toward the rear end. A casing 52 having a front open bottom portion 51A which is fitted and fixed to the front case portion 50, and a tubular rear case portion 51 having heat radiation fins (may be omitted) on the side surface. Is composed. A substrate 54 on which a single (one) light emitting diode 53 is attached is fixed to the inner surface of the bottom 51A of the rear case portion 51 with bolts 55. In front of the light-emitting diode 53, a transparent condensing member 56 having a substantially cone-shaped (substantially trumpet-shaped) outer shape as a first light source lens for converting light from the light-emitting diode 53 into substantially parallel light is disposed. A concave portion 56A into which the irradiation portion 53A of the light emitting diode 53 enters is formed on the rear end surface of the light collecting member 56. Then, the front end of the light collecting member 56 is held in a state sandwiched between the positioning fixing member 57 fixed inside the rear case portion 51 and the irradiation section 53A. Further, in front of the light collecting member 56, a convex lens (Fresnel lens as a second light source lens) for condensing light from the light collecting member 56 and introducing the light to the light introducing end 31A of the optical fiber bundle 31 is also provided. Good) 58 is disposed. Therefore, of the light from the light emitting diode 53, light emitted at a large angle with respect to the optical axis of the light emitting diode 53 is provided on the outer peripheral surface of the light collecting member 56.Reflective parallelizerThe light is reflected by the light reflection layer 56B and is incident on the convex lens 58. A power cord 59 shown in the figure has a socket 59A at an end thereof which can be connected to and disconnected from a power source.
[0107]
By providing a discharge fan (not shown) in the light source device shown in FIGS. 26 to 28, the internal hot air may be discharged to the outside to increase the cooling efficiency. Although the optical fiber bundle 31 is used as the light guide member in FIGS. 26 to 28, the optical fiber bundle may be formed of a single columnar member made of crystal glass or the like. In this case, the light emitting end (tip) may be tapered toward the light emitting end (front end) side to condense light so that strong light can be emitted.
[0108]
As shown in FIGS. 28 (a) and 28 (b)According to the present inventionA small light source device can be configured and implemented as shown in FIGS. 29 (a) and (b). The optical fiber bundle 31B which can be connected in a state in which light can be transferred by inserting the holding portion 48 of the light source device shown in FIGS. 28 (a) and 28 (b) in a state where the upper end portion thereof is bundled by a band or the like. The optical fiber bundle 31 is housed in the cover member 60 andBThe optical fiber bundles adjacent to each other in a circular shape (ring shape) at the lower end of the cover member 60 are arranged in one row (or two or more rows) in a state where they are in close contact with no gap. Therefore, for example, when the cover member 60 is attached to the end of the above-described long optical fiber bundle (light guide) 4 and the long optical fiber bundle 4 is routed as described above to irradiate the work with light, There is no trouble such as damage such as breakage, and there is an advantage that it can be used favorably for a long period of time. A through hole 60A is formed in the cover member 60 shown in the figure, and a lens of a camera, which is an image pickup means, is inserted into the through hole 60A, and light reflected by irradiating a workpiece from the extension portion 31A with the camera is reflected by the camera. For example, the image may be captured and image processing may be performed on the captured image, or the reflected light may be visually confirmed from the through hole 60A. Numeral 60B shown in FIG. 29A is a boss portion for internally fitting and supporting the holding portion 48 at the upper end of the cover member 60. The boss portion 60B has an internally fitted (inserted) holding portion. A screw 61 for fixing the part 48 is provided. In addition to arranging the tip of the optical fiber bundle 31A in a circular shape, arranging it in a rectangular shape, an elliptical shape, or a polygon, the shape of the annular light emitted from the tip of the optical fiber bundle 31A is configured in any shape. May be. In addition, the configuration shown in the drawing and not described is the same as the configuration described above, and is denoted by the same reference numerals.
[0109]
By configuring the optical fiber bundle 4 or 31 like a stranded wire by twisting a large number of optical fibers, especially when three types of light (red, green, and blue) are irradiated through the optical fiber bundle 4 or 31, Good (uniform) white color can be achieved, which is advantageous when white light is used.
[0110]
Also, by implementing the light source device shown in FIG. 29 in a form that can be housed in the cover member 60 as shown in FIG. 30, the size of the light source device can be reduced. The optical fiber bundle 31B shown in FIG. 30 is obtained by extending the optical fiber bundle 31 of the light source device. In addition, the cover member 60 shown in FIG. 30 is actually implemented by a vertically split type or a horizontal split type, or a structure in which only one wall is detachable so that the light source device can be inserted into the inside of the cover member 60. Become. In addition, by omitting the casing 52 and housing only the components constituting the light source device, that is, only the lens 58, the light condensing member 56, the light emitting diode 53, and the optical fiber bundle 31 in the cover member 60, Further, the size of the light source device can be reduced.
[0111]
<Third embodiment>
As a light source device according to the third embodiment, a light source device according to FIGS.
31 and 32, a large number of light emitting diodes 53 integrated with the substrate 54 shown in FIG. 28 (nine in the figure, but any number of two or more may be used).ing. FIG. 9 shows a case where nine light emitting diodes 53 are attached to nine substrates 69, respectively. are doing. 31 and 32 are radiating fins arranged in contact with the back surface of the substrate 69 in order to cool the nine substrates 69, and 12 shown in FIG. This is the radiating fan shown and will be described later in detail. Although one heat radiation fin is shown in FIG. 31, the heat radiation fin is divided into nine parts corresponding to the light emitting diodes, which corresponds to the light source device according to the present invention.Each of the light-emitting diodes 53 is irradiated with a light-collecting member 56, which is a substantially cone-shaped (substantially trumpet-shaped) transparent first light source lens for converting the irradiation light emitted from each of the light-emitting diodes 53 into substantially parallel light. In order to collect the light from the light collecting member 56 and to introduce the light from the light collecting member 56 to the light introduction end 62A of the optical fiber bundle (light guide member) 62 in which a plurality of (or one) optical fibers are bundled. The convex lens (which may be a Fresnel lens) 58 as the second lens 58 for the light source is disposed in front of the first lens 56 for the light source.ing. Reference numeral 67 shown in FIG. 31 denotes a casing, which comprises a square tubular casing body 67B for accommodating the above-mentioned various components, and nine square plate-shaped front lids 67A for closing the front opening of the casing body 67B. I have. In other words, the light emitting diodes 53 and the first lens for the light source and the second lens for the light source are arranged in the casing 67 integrally provided with the respective outer walls so as to correspond to the respective light emitting diodes.The light emitting side ends (tips) of the nine optical fiber bundles 62 are bundled together to form an aggregated portion (optical fiber bundles are randomly bundled so that light is not deflected due to variations in brightness of light emitting diodes, and are also referred to as random portions. ) 62S. In the figure, a light condensing portion 63 for further condensing the light from the convex lens 58 to the optical fiber bundle 62 is provided, but it may be omitted and practiced. Also, the light emitting end (tip) of the collecting portion 62S is the cylindrical member 20 holding the optical fiber bundle 4 (the one shown in FIG. 19) as the second light guide member. Cylindrical part 20 provided at end of casing 7 sideA, The light from the collecting portion 62S can be transferred to the light introduction end 4A of the optical fiber bundle 4 internally fitted and held in the cylindrical member 20. Therefore, as shown in FIG. 19, by moving the light emitting end 4B of the flexible optical fiber bundle 4 to an arbitrary position, light can be emitted from all directions with the inspection object positioned at a predetermined position. Irradiation is possible. Further, here, two lenses, that is, the first lens 56 for the light source and the second lens 58 for the light source are used, but an integrated lens of the two lenses may be used. Further, each of the first lens 56 for the light source and the second lens 58 for the light source is constituted by a single lens array or a single Fresnel lens in which one transparent member is provided with nine lens portions. You can also. In addition, the present invention can be implemented by using the reflector 17a shown in FIG. 21 instead of the one shown in FIG. On the other hand, in FIG. 31, a cylindrical glass member (not shown) is fitted inside the cylindrical portion 20A of the cylindrical member 20, and the distal end of the optical fiber assembly 62S and the light introducing end 4A of the optical fiber bundle 4 (FIG. 19), the light emitted from the tip of the optical fiber collecting portion 62S is efficiently reflected by the glass member without waste and color unevenness. The light can be guided to the light insertion end 4A of the optical fiber bundle 4 as uniform light without any light.
[0112]
Such a configuration is effective in uniformly mixing light from light-emitting diodes of two or more different colors.
[0113]
FIG. 31 shows a configuration in which light from nine light emitting diodes is collected in the optical fiber condensing part 62S. However, light from an arbitrary number of light emitting diodes such as three or six is collected in the optical fiber collecting part 62S. A configuration for collecting may be used.
[0114]
Instead of the cylindrical glass member, a cylindrical glass member having a hollow inside or a metal member having a mirror-finished inner surface, or a clad rod type glass member having two layers of a core and a clad may be used.
[0115]
The condensing unit 63 will be described in detail. For example, as shown in FIG. 33, an optical fiber having a multi-step structure composed of four layers 64A, 64B, 64C, and 64D so that the refractive index differs in multiple stages (four stages in the figure). As shown in FIG. 31, by forming a large number of 64 pieces in an integrated state and expanding them while applying heat, they are formed in a substantially conical shape (substantially inverted trumpet type or tapered type) having a smaller diameter toward the tip end (light emission side). By changing the trajectory of light inward, there is an effect of minimizing light leaking to the outside, but it may be constituted by a single glass rod, or 34, an optical fiber whose refractive index is gradually and continuously changed from a tapered portion 65A having a smaller diameter toward the distal end and a straight portion 65B having the same diameter from the distal end of the tapered portion 65A. In a GI (it may be an optical fiber wherein the straight portion 65B is composed of only without the tapered portion 65A) (graded index) type may be a fiber optic 65. Also, a multi-step optical fiber 64 having a refractive index that is stepwise (intermittently) may be used, such as the optical fiber 64 having the four layers 64A, 64B, 64C, and 64D. The optical fiber 65 has a double structure including a core 66A as a high refractive index region and a low refractive index clad 66B surrounding the core 66A, but may have another configuration. Further, the distal end of the light condensing portion 63 and the proximal end of the optical fiber 62 are connected by an adhesive or heat welding, but may be connected by another method. A single radiating fin 68 is disposed behind the nine casing bodies 67B to close all the openings and to also serve as a fixing member for fixing the nine substrates 69 with screws. , And other configurations. Further, as shown in FIG. 32, a radiating fan 12 is provided at the rear side of the radiating fin 68 to blow cooling air to the radiating fin 68 to promote heat release, thereby avoiding a decrease in luminous efficiency of the light emitting diode 53 due to heat. There is an advantage that the operation can be performed and the life can be extended. A silicone elastomer sheet or the like filled with a suitable filler (for example, ceramic particles having good thermal conductivity) for improving thermal conductivity between the radiation fins 68 and the substrates 69 for mounting the light emitting diodes 53. In addition to a solid, a semi-solid gel or a liquid such as grease may be provided. Since the other members shown in FIGS. 31 and 32 are the same as those shown in FIG. 19, they are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0116]
In addition,The light source device shown in FIGS. 29A and 29B may be configured as shown in FIGS. 35A and 35B. That is, the optical fiber bundle (which may be constituted by a single glass rod) 31 shown in FIGS. 28A and 28B is omitted, and the optical fiber 71 provided in the guide member 60 shown in FIG. Is configured so that light from the convex lens 58 is directly incident on the lens. More specifically, in FIG. 35 (a), the casing 52 is composed of two members, the rear case portion 51 and the cylindrical portion 49, so that the light from the convex lens 58 can directly enter the incident end face 71A of the optical fiber 71. , Which is advantageous in that attenuation of the spectrum can be avoided. Numeral 72 shown in the figure is a holding member for holding the light incident side end of the optical fiber 71 on the guide member 60, and 73 is a lens 74 of a camera as an image pickup means in a through hole of the guide member 60. Screws 73 (two in the figure, but any number) for fixing in the inserted state. The exit ends of the optical fibers 71 are arranged singly or in a bundle with a plurality of them at predetermined intervals and are arranged in a circular shape (an arbitrary shape such as an ellipse, a triangle, or a polygon) in a ring shape (ring shape). However, as shown in FIG. 29B, they can be arranged without any gap.
[0117]
At the light emitting end of the light source device shown in FIG. 35, the light from the large number of optical fibers 71 arranged at appropriate intervals on the circumference as shown in FIG. 36 is converted into substantially parallel light. A large number of convex lenses (a Fresnel lens or the like may be used as long as they can be converted into substantially parallel light) 70 (the same number as the optical fibers 71) are arranged, and an aperture is formed at the center in order to collect the light from these lenses 71. It is also possible to arrange and implement a condenser lens (which may be any lens such as a Fresnel lens or a convex lens) 75 provided with the portion 75A. By arranging the convex lens 70 in this way, of the light condensed by the convex lens 58, the light that is about to spread from the light exit end of the optical fiber 71 can be reliably captured by making it approximately parallel light. Therefore, there is an advantage that the amount of light per unit area on the irradiation surface can be increased accordingly. Further, by changing the convex lens 58 to a lens having a different refractive index, the emission angle of the optical fiber 71 from the emission end is changed in FIG. 35, and the irradiation range of the light emitted from the condenser lens 75 in FIG. Can be changed. Further, if the condenser lens 75 is configured so as to be freely replaceable, the condenser distance (distance from the light emitting end surface to the target work) L can be changed simply by replacing the condenser lens with another condenser lens in accordance with various inspections. Can be changed. Since the other members shown in FIGS. 35 and 36 are the same as those shown in FIGS. 28 and 29, the same reference numerals are given and the description is omitted.
[0118]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention,The heat of the substrate can be released to the outside of the casing, and the heat radiation effect on the heat generated by the power LED can be efficiently performed. Also,Light that could not be taken into the light introduction end in the past can be collected and taken in, and the light from the LED can be supplied to the optical fiber bundle and eventually to the light irradiation device with high efficiency. In addition, since it is easy to make it compact (handy type) that is convenient to carry, not only can the handling of the light irradiation device be improved, etc., but also the size of the light source device that meets the needs can be reduced. This is advantageous in both use and cost. As a result, while utilizing the features of the system in which the light source device and the light source irradiating device are separated by interposing an optical fiber, a very small part such as a semiconductor chip or a soldered portion of the semiconductor chip to a printed circuit board is used for precision. It can easily respond to demands that require inspection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view and a rear view of one LED light source device in the embodiment.
FIG. 3 is an exemplary front view of the other LED light source device according to the embodiment with a part cut away;
FIG. 4 is an exemplary side view of the other LED light source device in the same embodiment with a part broken away;
FIG. 5 is an overall view of the other light irradiation device in the embodiment.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of one light irradiation device in the same embodiment.
FIG. 7 is a bottom view of one light irradiation device in the embodiment.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of one light irradiation device in the same embodiment.
FIG. 9 is an end view showing a state where the optical fibers in the embodiment are tightly bundled.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a light irradiation device according to a modification of the embodiment.
FIG. 11 is a bottom view of the light irradiation device in the modification.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a light irradiation device in still another modification of the embodiment.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a light irradiation device in still another modification of the embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a light irradiation device in the modification.
FIG. 15 is a bottom view of the light irradiation device in the modification.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a light irradiation device in still another modification of the embodiment.
FIG. 17 is a partial longitudinal sectional view of a light irradiation device according to still another modification of the embodiment.
FIG. 18 is a partial vertical sectional view of a light irradiation device according to still another modification of the embodiment.
FIG. 19 is a light source device according to a second embodiment of the present invention.It is a diagram for explaining the light source deviceFIG.
FIG. 20 is a light source device according to the embodiment.It is a diagram for explaining the light source deviceFIG.
FIG. 21 is a light source device according to the same embodiment.It is a diagram for explaining the light source deviceSectional drawing which shows the principal part inside.
FIG. 22 in the embodiment;It is a diagram for explaining the light source device, the light source device of theThe control block diagram.
FIG. 23 is a view showing the embodiment;It is a diagram for explaining the light source device, the light source device of theFIG. 2 is a front view of a substrate to which a light emitting diode is attached.
FIG. 24 is the same as the embodiment;It is a diagram for explaining the light source device, the light source device of theThe front view of three types of cylindrical members ((a), (b), (c)).
FIG. 25 is the same as the embodiment;It is a diagram for explaining the light source device, the light source device of theFIG.
FIG. 26 is a view showing the embodiment;It is a diagram for explaining a light source device,3A and 3B show a small light source device, wherein FIG. 3A is a cross-sectional view showing an internal structure, and FIG.
27A and 27B show a small light source device in which the light source device of FIG. 26 is slightly enlarged, wherein FIG. 27A is a cross-sectional view showing the internal structure, and FIG. 27B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 28Pertain3A and 3B illustrate a light source device, in which FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an internal structure, and FIG.
FIGS. 29A and 29B show the small light source device of FIG. 28 with a cover member attached to the tip thereof, wherein FIG. 29A is a side view thereof, and FIG. 29B is a bottom view of a main part thereof.
30 is a cross-sectional view showing another small light source device in a state where the light source device shown in FIG. 29 is housed in a cover member.
FIG. 31It is a figure for explaining a light source device in a 3rd embodiment of the present invention,Sectional drawing which shows the structure of the principal part inside a light source device.
FIG. 32 is a schematic perspective view of the light source device shown in FIG. 31.
FIG. 33 is an exemplary front view showing a specific configuration of a light collecting section in a modification of the embodiment;
FIG. 34 is a side view showing a specific configuration of the light collector in still another modification of the embodiment.
35A and 35B show another small light source device in which the optical fiber bundle provided in the light source device shown in FIG. 29 is omitted, wherein FIG. 35A is a longitudinal side view thereof, and FIG. 35B is a bottom view thereof.
36 is a vertical sectional side view showing another small light source device in a state where a lens is mounted on the light source device shown in FIG. 29.
[Explanation of symbols]
X7a, X7b ... optical fiber
X7A, X7B, X7 ... optical fiber bundle
X52, 53 ... LED
X541, 56: First lens for light source
X542, 58: Second lens for light source
X53, 52, 67···casing
X541a, 56A... Recesses
X5A: LED light source device
X54a, 56: Condenser
X54: Lens mechanism
X541b ... refraction parallelizing part
X541c, 56B: Reflection parallelizing unit
XFin, 68 fin

Claims (7)

熱伝導性を有する金属製の外壁を備えたケーシングと、当該ケーシングの外壁に重合させた基板上に配設される単一のパワーＬＥＤと、当該パワーＬＥＤから照射される照射光を所定の集光部に集光するレンズ機構とを具備してなり、前記集光部に集光した光を外部に供給する光源装置であって、
前記レンズ機構が、前記パワーＬＥＤから照射される照射光を略平行な光にする光源用第１レンズと、前記光源用第１レンズからの光を前記集光部に集光する光源用第２レンズとを備えたものであり、
前記光源用第 1 レンズの光導入端側に前記パワーＬＥＤの照射部の外周が嵌り込む凹部を形成するとともに、この光源用第 1 レンズの外周を固定部材を介して前記ケーシングの内周に保持させることによって、この光源用第１レンズと、前記ケーシングの内周に嵌装された前記光源用第２レンズと、前記パワーＬＥＤとを光軸が一致するように位置決めしていることを特徴とする光源装置。A casing having a metal outer wall having thermal conductivity, a single power LED disposed on a substrate superimposed on the outer wall of the casing, and a predetermined collection of light emitted from the power LED. A light source device for supplying the light condensed to the light condensing unit to the outside , comprising:
A first lens for a light source for converting the irradiation light emitted from the power LED into substantially parallel light; and a second lens for a light source for condensing light from the first lens for the light source to the light condensing unit. With a lens,
To form a recess periphery is fitted in the irradiation portion of the power LED on the light injection side of the first lens for the light source, at an internal periphery of the casing outer periphery of the first lens for the light source via the fixing member With this configuration, the first lens for light source, the second lens for light source fitted on the inner periphery of the casing, and the power LED are positioned so that their optical axes coincide with each other. Light source device. 複数の光ファイバを束ねてなる光ファイバ束やガラスロッド等の光案内部材を介して光を供給するためのものであって、前記集光部に前記光案内部材の光導入端を位置させている請求項１記載の光源装置。It is for supplying light through a light guide member such as an optical fiber bundle or a glass rod formed by bundling a plurality of optical fibers, and a light introduction end of the light guide member is positioned at the light condensing portion. The light source device according to claim 1. 前記光源用第１レンズの光導入端側に前記パワーＬＥＤの照射部が入り込む凹部を形成し、光源用第１レンズの内部に設けた屈折平行化部によって前記パワーＬＥＤから射出される光のうち所定角度内のものを屈折させレンズ光軸と略平行にするとともに、前記光源用第１レンズの内側面に設けた反射平行化部によって前記パワーＬＥＤから射出される光のうち前記所定角度よりも外側に拡がる光を反射させレンズ光軸と略平行にする請求項１又は２記載の光源装置。A concave portion into which the irradiating portion of the power LED enters is formed on the light introducing end side of the first light source lens, and the light emitted from the power LED by the refraction and parallelizing portion provided inside the first light source lens. The light within a predetermined angle is refracted so as to be substantially parallel to the lens optical axis, and the light emitted from the power LED by the reflection parallelizing portion provided on the inner surface of the first light source lens is smaller than the predetermined angle. The light source device according to claim 1, wherein the light that spreads outward is made substantially parallel to the optical axis of the lens. 前記ケーシングに、前記パワーＬＥＤの発熱に対する放熱作用を営む冷却手段を備えている請求項１、２又は３記載の光源装置。4. The light source device according to claim 1, wherein the casing is provided with a cooling unit that performs a heat radiating action on heat generated by the power LED. 5. 前記冷却手段が、前記ケーシングの一部又は全部に設けたフィンである請求項４記載の光源装置。The light source device according to claim 4, wherein the cooling unit is a fin provided on a part or all of the casing. 前記レンズ機構が、前記ケーシングと前記パワーＬＥＤとの間に挟まれた状態で保持されている請求項１、２、３、４又は５記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein the lens mechanism is held in a state sandwiched between the casing and the power LED. 請求項１乃至６いずれかに記載の光源装置と、導入された光を照射対象部位に照射する光照射装置とを複数の光ファイバを束ねてなる光ファイバ束により接続するとともに、前記光源装置を前記光照射装置の筐体に一体的に保持させている光照射ユニット。The light source device according to any one of claims 1 to 6, and a light irradiation device that irradiates the irradiation target site with the introduced light is connected by an optical fiber bundle formed by bundling a plurality of optical fibers, and the light source device is connected. A light irradiation unit integrally held in a housing of the light irradiation device.

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