JP7082917B2

JP7082917B2 - 光射出装置

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Publication number: JP7082917B2
Application number: JP2018138972A
Authority: JP
Inventors: 芳樹元家
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: JP2020017392A

Description

本発明は、光射出装置に関するものである。

従来から光射出装置として、側面から導入された光を面板方向へ射出する導光板と、導光板の側面外側に設けられてこれを支持する枠体と、導光板の側面に臨んで配置され、当該側面から光を導入する光源部材と、を備えた構造のものがある（以下、第１従来装置という）。

前記第１従来装置では、熱伝導シートによって光源部材を枠体に貼り付け、光源部材の発光に伴って生じた熱を該熱伝導シートによって枠体に伝達して外部へ放熱している。

ところが、前記第１従来装置においては、光源部材の発熱により導光板が昇温して熱膨張すると、導光板の側面と光源部材との距離が変化し、導光板内に導入される光の量が変化して発光面の輝度が変化するという問題があった。

そこで、前記問題を解決した光射出装置として、特許文献１には、光源部材を導光板の側面に向かって押し付ける弾性部材を枠体に設け、この弾性部材の伸縮によって導光板の膨張・収縮を吸収し、導光板の側面と光源部材との距離を一定に保持した構造のものが開示されている（以下、第２従来装置）。

しかし、前記第２従来装置においては、導光板の膨張に追従して光源部材が枠体に対して移動する構造になっていることから、熱伝導シートによって光源部材を枠体に貼り付けることができず、光源部材に生じた熱を効率良く外部へ放熱できないという問題があった。

このように、前記各従来装置においては、放熱性と発光面の輝度を両立させることができず、いずれか一方しか問題解決することができなかった。

特開２０１４－２２３０９号公報

そこで、本発明は、導光板の熱膨張による発光面の輝度変化を防止するとともに、光源部材で生じる熱を効率的に放熱できる光射出装置を得ることを主な課題とするものである。

すなわち、本発明に係る光射出装置は、側面から導入された光を面板方向へ射出する導光板と、前記導光板の側面外側に設けられてこれを支持する枠体と、前記導光板の側面に臨んで配置され、当該側面から光を導入する光源部材と、前記導光板の側面と前記光源部材との間に配置されたスペーサと、前記枠体に設けられ、前記光源部材を前記導光板の側面に向かって押し付けて、前記スペーサを前記導光板の側面と前記光源部材とによって挟圧することにより、前記導光板の側面と前記光源部材との距離を一定に保つ弾性部材と、初期状態において前記光源部材と前記枠体との双方に密着して前記光源部材の熱を前記枠体に伝導する、粘弾性を有した熱伝導部材とを備えており、前記光源部材の発光による所期の発熱によって前記導光板が前記初期状態から膨張して前記熱伝導部材側に伸びる伸びしろに比べて、前記熱伝導部材を圧縮したときの最大の縮みしろが同じか又は大きくなるように設定してあることを特徴とするものである。

このようなものであれば、導光板の側面と光源部材との間にスペーサを配置し、弾性部材により光源部材を導光板の側面に向かって押し付けているため、導光板が膨張・収縮しても、導光板の側面と光源部材との距離が一定に保たれる。したがって、導光板内に導入される光の量が変化せず、導光板の発光面の輝度が一定に保たれる。また、光源部材の発光による所期の発熱によって導光板が初期状態から膨張して熱伝導部材側に伸びる伸びしろに比べて、熱伝導部材を圧縮したときの最大の縮みしろが同じか又は大きくなるように設定してあるので、導光板の膨張・収縮に追従して熱伝導部材が伸縮する。これにより、光源部材が常に熱伝導部材を介して枠体に接続された状態に保持され、光源部材に生じる熱が熱伝導部材を介して効率的に枠体に伝達、放熱される。

ここで、初期状態とは、導光板が光源部材の発光による発熱の影響を受けておらず、また、熱伝導部材が経年劣化していない状態を示している。なお、熱伝導部材が経年劣化していない状態とは、例えば、長年の使用によって、粘性が低下したり、材料が硬化して弾性が低下したりしていない状態等を示している。

また、前記光源部材が、長尺状の基板と、前記基板の長手方向に沿って列状に実装された複数のＬＥＤとを備え、前記熱伝導部材が、前記基板の長手方向に沿って連続的に設置されているものであってもよい。

このようなものであれば、熱伝導部材を介して枠体と接触する光源部材の面積が増し、光源部材から生じる熱がより効率良く枠体に伝達されるようになってさらに放熱性が向上する。

スペーサは、導光板の側面と光源部材との間に配置される。このため、光源部材から射出された光が、導光板の側面に導入される前にスペーサによって遮られる可能性があり、遮られると、光源部材から導光板へ導入される光が減少して、導光板から射出される光の強度が低下する。そこで、前記スペーサを、前記基板に対して間欠的に設置するようにすれば、光源部材から射出された光のスペーサによって遮られる量を減らすことができる。

また、前記枠体が、前記導光板の側縁部を両面板側から挟むように支持する一対の支持片を備え、前記導光板の側面外側であって前記両支持片の間に収容空間を形成するものであり、前記光源部材、前記スペーサ及び前記弾性部材が、前記収容空間に収容されているものであってもよい。

また、前記導光板が、矩形状をなし、前記枠体が、前記導光板の各側面外側に設けられた辺部材を有し、当該各辺部材を四辺とする矩形枠状をなし、前記光源部材が、前記導光板の各側面に臨むように配置されており、前記各辺部材に設けられた前記弾性部材によって前記光源部材を当該光源部材が臨む前記導光板の側面に向かって押し付けるように構成されているものであってもよい。

このようなものであれば、枠体の各辺部材に設けられた弾性部材によって導光板が各側面から押された状態となる。これにより、導光板が膨張・収縮しても、導光板の中心を枠体に対して常に所定位置に位置付けることができる。

このような構成の光射出装置によれば、発光面の輝度変化を防止しつつ、放熱性を向上できる。

本実施形態に係る検査装置を模式的に示す断面図である。同実施形態に係る光射出装置の平面図である。同実施形態に係る光射出装置の部分拡大断面図である。その他の実施形態に係る光射出装置を模式的に示す部分拡大断面図である。

以下に、本発明に係る光射出装置を図面に基づいて説明する。

本発明に係る光射出装置は、ワークＷの欠陥（傷、汚れ、異物の混入等）を検査する検査装置に用いられるものである。なお、当該検査装置は、例えば、工場等において、ワークＷを搬送する搬送ラインに設置されるものである。

＜実施形態＞本実施形態に係る検査装置Ａは、図１に示すように、検査対象であるワークＷに光を照射する光射出装置１００と、ワークＷに対し、光射出装置１００を挟んで反対側に配置されるカメラＣと、を備えている。なお、カメラＣとしては、例えば、ＣＣＤカメラを用いることができる。

前記光射出装置１００は、図１及び図２に示すように、側面Ｓ１から導入された光を面板方向へ射出する導光板１０と、導光板１０の側面Ｓ１外側に設けられてこれを支持する枠体２０と、導光板１０の側面Ｓ１に臨んで配置され、当該側面Ｓ１から光を導入する光源部材３０と、導光板１０の側面Ｓ１と光源部材３０との間に配置されるスペーサ４０と、枠体２０に設けられ、光源部材３０を導光板１０の側面Ｓ１に向かって押し付ける弾性部材５０と、枠体２０と光源部材３０との間に配置される熱伝導部材６０と、を備えている。

前記導光板１０は、矩形状をなす透明板であり、例えば、アクリル板やガラス板等から構成されている。よって、導光板１０は、四つの側面Ｓ１を有している。また、導光板１０は、四つの側面Ｓ１の他に、ワークＷと対向する一方の面板Ｓ２と、保護板１１側の他方の面板Ｓ３と、を有している。

前記他方の面板Ｓ３には、導光板１０の側面Ｓ１から導入された光を一方の面板Ｓ２へ向けて拡散反射する拡散反射部が形成される。なお、拡散反射部としては、例えば、面板Ｓ３全体に拡散要素をアレイ状に印刷して形成したものや、面板Ｓ３全体に拡散要素となる傷（窪みや溝を含む）を設けて形成したものが挙げられる。

前記枠体２０は、図２に示すように、導光板１０の各側面Ｓ１外側に設けられた辺部材２１を有し、当該各辺部材２１を四辺とする矩形枠状をなしている。そして、枠体２０は、導光板１０をその枠内に支持している。以下において、各辺部材２１による導光板１０の支持構造を詳述するが、いずれの辺部材２１も同様の支持構造を有していることから、一つの辺部材２１に着目して説明する。

前記辺部材２１は、図３に示すように、導光板１０の側面Ｓ１と間隔を空けて対向するように配置された側板２２と、側板２２から伸びて、その先端側が導光板１０の側縁部における一方の面板Ｓ２と対向する第１支持片２３と、側板２２から伸びて、その先端側が導光板１０の側縁部における他方の面板Ｓ３と対向する第２支持片２４と、を備えている。そして、辺部材２１は、第１支持片２３及び第２支持片２４によって導光板１０の側縁部を両面板Ｓ２，Ｓ３側から挟むように支持している。これにより、辺部材２１は、導光板１０の側面Ｓ１外側に、側板２２、第１支持片２３及び第２支持片２４で囲まれる収容空間ＡＳを形成する。なお、この収容空間ＡＳに、光源部材３０、スペーサ４０、弾性部材５０及び熱伝導部材６０が収容される。

前記光源部材３０は、基板３１と、当該基板３１上に実装されるＬＥＤ３２と、を備えている。そして、光源部材３０は、ＬＥＤ３２の光射出方向を導光板１０の側面Ｓ１に向けて配置されている。本実施形態の光源部材３０は、導光板１０の側面Ｓ１に沿って延びる長尺状の基板３１と、基板３１の長手方向に沿って列状に実装される複数のＬＥＤ３２と、を備えている（図２参照）。

なお、光源部材３０から照射され、導光板１０の側面Ｓ１へ入射した光は、他方の面板Ｓ３に設けられた拡散反射部１１で拡散反射された後、一方の面板Ｓ２から射出される。このように、一方の面板Ｓ２は発光面として機能する。

前記スペーサ４０は、光源部材３０と導光板１０の側面Ｓ１との間に配置される板状のものである。なお、本実施形態のスペーサ４０は、ブロック状をした中間部材４１の一部によって形成されている。具体的には、中間部材４１は、光源部材３０の基板３１が差し込まれる保持溝４２を有しており、この保持溝４２よりも一端側に位置する部分がスペーサ４０になっている。また、本実施形態のスペーサ４０は、図２に示すように、光源部材３０の各基板３１に対して間欠的に複数配置されている。

前記弾性部材５０は、所謂コイルバネである。なお、弾性部材５０は、コイルバネに限定されず、板バネやブロック状のゴム等を使用してもよい。

前記熱伝導部材６０は、粘弾性を有するものである。なお、本実施形態の熱伝導部材６０は、光源部材３０の基板３１の長手方向に沿って連続的に設置された長尺状のものである。

次に、前記収容空間ＡＳに対する光源部材３０、中間部材４１、弾性部材５０及び熱伝導部材６０の収容状態を詳細に説明する。

前記収容空間ＡＳには、弾性部材５０及び中間部材４１が、側板２２から導光板１０の側面Ｓ１へ向かってこの順番で配置されている。なお、弾性部材５０は、側板２２に一端を接触させた状態で配置されている。また、中間部材４１は、スペーサ４０を導光板１０の側面Ｓ１側へ向けた状態で、枠体２０（辺部材２１）に対してスライドできるように配置されている。そして、スペーサ４０は、導光板１０の側面Ｓ１における他方の面板Ｓ３側にのみ接触するように配置されている。また、光源部材３０は、中間部材４１に対して基板３１が保持溝４２に差し込まれた状態で保持されており、中間部材４１と共に枠体２０（辺部材２１）に対してスライドできるように配置されている。

そして、前記弾性部材５０は、中間部材４１を介して光源部材３０を導光板１０の側面Ｓ１に向かって押し付けている。これにより、スペーサ４０が、導光板１０の側面Ｓ１と光源部材３０とによって挟まれた状態となり、導光板１０の側面Ｓ１と光源部材３０との距離が一定に保たれるようになっている。すなわち、弾性部材５０及びスペーサ４０は、導光板１０の側面Ｓ１と光源部材３０との距離を一体に保つ距離一定機構を構成している。

また、前記収容空間ＡＳには、枠体２０（辺部材２１）と光源部材３０との間に熱伝導部材６０が配置されている。具体的には、収容空間ＡＳを構成する第１支持片２３には、第２支持片２４へ向けて立ち上がる段差が設けられており、この段差によって導光板１０の側面Ｓ１における一方の面板Ｓ２側と対向する対向面ＦＳが形成されている。なお、光源部材３０は、その一部が導光板１０の側面Ｓ１と対向面ＦＳとの間に位置付けられている。そして、熱伝導部材６０は、光源部材３０と対向面ＦＳとの間に配置されており、光源部材５０と対向面ＦＳとの双方に密着した状態になっている。

また、前記第１支持片２３には、中間部材４１の導光板１０側へ向かう方向へのスライドを規制するための第１規制面２３ａが設けられていると共に、光源部材３０の導光板１０側へ向かう方向へスライドを規制するための第２規制面２３ｂが設けられている。

次に、光射出装置１００の動作を説明する。具体的には、光射出装置１００を初期状態と光源部材３０を発光させた状態（以下、発光状態ともいう）との間で移行させた場合の動作を説明する。

先ず、初期状態においては、図３（ａ）に示すように、導光板１０が収縮した状態である。中間部材４１は、弾性部材５０によって側板２２から遠ざかる方向へ押され、第１規制面２３ａに接触した状態になっている。スペーサ４０は、中間部材４１を介して弾性部材５０によって導光板１０の側面Ｓ１に向かって押され、導光板１０の側面Ｓ１に接触した状態になっている。また、光源部材３０は、中間部材４１を介して弾性部材５０によって導光板１０の側面Ｓ１に向かって押され、第２規制面２３ｂに接触した状態になっている。これにより、光源部材３０は、対向面ＦＳから最も離れた状態となり、この状態において、熱伝導部材６０は、長さＤ１に伸長した状態で光源部材３０及び対向面ＦＳの双方に密着する。

次に、初期状態から発光状態に移行させると、図３（ｂ）に示すように、光源部材３０の発光による所期の発熱によって導光板１０が初期状態から膨張して側板２２側へ所定距離Ｘ伸びた状態になる。すなわち、導光板１０は、初期状態から発光状態になった場合に伸びる伸びしろＸを有している。なお、発光状態は、例えば、光照射装置１００が光源部材３０の発光による発熱によってメーカが保証する動作保証温度まで温度上昇した状態である。

発光状態になると、中間部材４１は、膨張した導光板１０によって側板２２へ近づく方向へスライドするように押されると共に、弾性部材５０によって導光板１０の側面Ｓ１に向かって押し付けられた状態となる。また、スペーサ４０及び光源部材３０も、中間部材４１を介して弾性部材５０によって導光板１０の側面Ｓ１に向かって押し付けられた状態となる。これにより、スペーサ４０は、導光板１０の側面Ｓ１と光源部材３０との間に挟まれた状態となり、導光板１０の側面Ｓ１と光源部材３０との距離が一定に保持される。

また、光源部材３０も、導光板１０によって中間部材４０と共に側板２２へ近づく方向へスライドするように押される。これにより、光源部材３０が、対向面ＦＳに近づいた状態となり、この状態において、熱伝導部材６０は、長さＤ２に縮んだ状態で光源部材３０及び対向面ＦＳの双方に密着する。すなわち、熱伝導部材６０は、初期状態から発光状態になった場合に縮む縮みしろＤ１－Ｄ２を有している。なお、この縮みしろＤ１－Ｄ２は、導光体１０の伸びしろＸと同じか又は大きく設定されている。これにより、熱伝導部材６０は、初期状態及び発光状態のいずれの状態においても光源部材３０及び対向面ＦＳの双方に密着する。

なお、本実施形態においては、第１規制部２３ａ及び第２規制部２３ｂを設けることによって、初期状態における中間部材４１及び光源部材５０の側板２２から遠ざかる方向へのスライドを規制している。このため、予め光源部材３０が対向面ＦＳから最も離れた状態となる距離を把握することができ、これにより、熱伝導部材６０の縮みしろの長さを設定し易くなる。なお、第１規制部２３ａ及び第２規制部２３ｂは、必ずしも設けなくてもよい。但し、この場合には、初期状態において、弾性部材５０によって中間部材４０が導光板１０の側面Ｓ１に押し付けられた状態に維持されるように設計することが好ましい。

なお、光射出装置１００は、初期状態及び発光状態のいずれに移行しても、導光板１０が各辺部材２１のそれぞれに設けられた弾性部材５０によって枠内側へ押え付けられた状態になっている。このため、各弾性部材５０の弾性力を略同一にしておくことにより、導光板１０は、枠体２０の中央に配置された状態となる。

＜その他の実施形態＞前記実施形態においては、弾性部材５０によって導光板１０の側面Ｓ１に向けて押え付けられる中間部材４１の一部によってスペーサ４０を形成したが、これに限定されない。例えば、図４に示すように、光源部材３０のＬＥＤ３２を覆うように配置されるレンズをスペーサ４０として代用してもよい。この場合、光源部材３０を中間部材４０を介することなく、弾性部材５０によって直接導光板１０の側面Ｓ１に向かって押し付けるように構成すればよい。

また、前記実施形態においては、初期状態において、熱伝導部材６０が伸長した状態で光源部材３０及び対向面ＦＳの双方に密着するように構成しているが、熱伝導部材６０が伸縮していない状態又は収縮した状態で光源部材３０及び対向面ＦＳの双方に密着するように構成してもよい。

また、前記実施形態においては、導光板１０の各側面Ｓ１と対向するように光源部材３０を配置した構造を採用しているが、導光板１０の互いに対向する一対の側面Ｓ１のみに対向するように光源部材３０を配置した構造にしてもよい。

その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００光射出装置
１０導光板
Ｓ１側面
Ｓ２一方の面板（発光面）
Ｓ３他方の面板
２０枠体
２１辺部材
３０光源部材
３２ＬＥＤ
４０スペーサ
５０弾性部材
６０熱伝導部材

Claims

側面から導入された光を面板方向へ射出する導光板と、
前記導光板の側面外側に設けられてこれを支持する枠体と、
前記導光板の側面に臨んで配置され、当該側面から光を導入する光源部材と、
前記導光板の側面と前記光源部材との間に配置されたスペーサと、
前記枠体に設けられ、前記光源部材を前記導光板の側面に向かって押し付けて、前記スペーサを前記導光板の側面と前記光源部材とによって挟圧することにより、前記導光板の側面と前記光源部材との距離を一定に保つ弾性部材と、
初期状態において前記光源部材と前記枠体との双方に密着して前記光源部材の熱を前記枠体に伝導する、粘弾性を有した熱伝導部材とを備えており、
前記光源部材の発光による所期の発熱によって前記導光板が前記初期状態から膨張して前記熱伝導部材側に伸びる伸びしろに比べて、前記熱伝導部材を圧縮したときの最大の縮みしろが同じか又は大きくなるように設定してあり、
前記光源部材が、長尺状の基板と、前記基板の長手方向に沿って列状に実装された複数のＬＥＤとを備え、
前記熱伝導部材が、前記ＬＥＤの直下を通るように、前記基板の長手方向に沿って連続的に設置された長尺状のものであることを特徴とする光射出装置。
前記スペーサが、前記基板の長手方向に沿って間欠的に設置されている請求項１記載の光射出装置。
前記枠体が、前記導光板の側縁部を両面板側から挟むように支持する一対の支持片を備え、前記導光板の側面外側であって前記両支持片の間に収容空間を形成するものであり、
前記光源部材、前記スペーサ及び前記弾性部材が、前記収容空間に収容されている請求項１又は２のいずれかに記載の光射出装置。
前記導光板が、矩形状をなし、
前記枠体が、前記導光板の各側面外側に設けられた辺部材を有し、当該各辺部材を四辺とする矩形枠状をなし、
前記光源部材が、前記導光板の各側面に臨むように配置されており、
前記各辺部材に設けられた前記弾性部材によって前記光源部材を当該光源部材が臨む前記導光板の側面に向かって押し付けるように構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の光射出装置。