(57)【要約】【課題】  擦りガラス状の粗面加工を施さずとも、所定範囲を均一に照明できると共に、製造コストの低減を図れる照明装置を提供する。【解決手段】  この照明装置１０は、筒状のケース２０と、このケース２０の基端側の開口部に装着された蓋体３０と、中央部が開口した凹面形状をなし、蓋体３０の前方に配設された反射部材４０と、反射部材４０の中央部に挿入された発光ダイオード５０と、発光ダイオード５０の前方に配設された集光レンズ６０と、集光レンズ６０の前方に配設された透明部材からなる導光ロッド７０とを備えている。導光ロッド７０は、正六角柱形状をなしており、かつ、その両端面７１，７２が平滑面をなしている。そして、集光レンズ６０により集光された光は、導光ロッド７０の各側面７３及び／又は角部Ｃで反射されて、先端面７２から拡散された光が出射される。【選択図】  図１
2007266515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケースと、
このケースの基端側の開口部に装着された蓋体と、
中央部が開口した凹面形状をなし、前記蓋体の前方に配設された反射部材と、
該反射部材の中央部に挿入された光源となる発光ダイオードと、
該発光ダイオードの前方に配設された集光レンズと、
該集光レンズの前方に配設された透明部材からなる導光ロッドとを備え、
前記導光ロッドは、角柱形状をなし、かつ、その両端面が平滑面をなしていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射部材の凹面形状は、放物面をなしている請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光ロッドは、４つ以上の角を有する正多角柱とされている請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光ロッドは、軸方向の長さが５〜２００ｍｍとされている請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体基板の検査等に用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の照明装置として、下記特許文献１には、筒状の筐体と、該筐体の基部に配設された発光ダイオードと、前記筐体の中間部に配設された集光レンズと、前記筐体の先端部に配設された円柱状の導光ロッドとを備えた、照明装置が開示されている。また、同特許文献１には、特には記載されていないが、前記導光ロッドの両端面は、粗い研磨材等によって研削されて、粗面加工が施されており、いわゆる擦りガラスのような表面状態とされている。
【０００３】
そして、発光ダイオードから出射され集光レンズにより集光された光は、導光ロッドの基端面から入射され、その先端面から出射されて、半導体基板等が照明される。このとき、導光ロッドに入射した光は、擦りガラス状の両端面により拡散されて出射されるので、所定範囲をほぼ均一に照明することができる。
【０００４】
一方、下記特許文献２には、導光手段の光出射面に、光軸に平行な光を出射するためのコリメート化手段が一体形成されている光学素子が開示されている。また、同公報には、導光手段としてロッドレンズが挙げられており、その光出射面を、凸レンズ状に加工したり、レンズ面に同心状の環状溝を形成する、いわゆるフレネルレンズ状に加工したりして、コリメート化手段が施されていることが併せて記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１１１３７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の場合、擦りガラス状に加工された導光ロッドの両端面により、光が拡散されているが、その反面、光の強度が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
一方、上記特許文献２の場合、導光手段であるロッドレンズ等の出射面を、凸レンズ状やフレネルレンズ状にする加工を施す必要があるので、製造コストが増大するという不都合が生じる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、擦りガラス状の粗面加工を施さずとも、所定範囲を均一に照明できると共に、製造コストの低減を図れる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の照明装置は、筒状のケースと、
このケースの基端側の開口部に装着された蓋体と、
中央部が開口した凹面形状をなし、前記蓋体の前方に配設された反射部材と、
該反射部材の中央部に挿入された光源となる発光ダイオードと、
該発光ダイオードの前方に配設された集光レンズと、
該集光レンズの前方に配設された透明部材からなる導光ロッドとを備え、
前記導光ロッドは、角柱形状をなし、かつ、その両端面が平滑面をなしていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の照明装置によれば、発光ダイオードから出射された光は、そのまま、又は反射部材により反射されて集光レンズに入射する。反射部材により出射された光を集光させて導光ロッドの基端面に効率よく入射させることができる。
【００１０】
そして、導光ロッドは角柱形状をなしているので、導光ロッド内に入射された光は、その側面及び／又は角部で反射しつつ、導光ロッド内を進行する。その結果、導光ロッド内部で反射された光がミキシングされて、導光ロッドの先端面から均一に拡散された光として出射され、その出射光が照射される所定の範囲をほぼ均一にムラなく照明することが可能となる。また、導光ロッドの両端面は平滑面をなしているので、基端面から入射された光の強度を低下させることなく、強い強度の光を先端面から出射させることができる。
【００１１】
更に、導光ロッドは、両端面に擦りガラス状の粗面加工を施したり、出射面を凸レンズ状に加工したりする必要がなく、その両端面を平滑面に形成しておけばよいので、製造コストの低減を図れる。
【００１２】
本発明の照明装置においては、前記反射部材の凹面形状は、放物面をなしていることが好ましい。これによれば、放物面をなす反射部材によって、反射された光が集光されて集光レンズに効率よく入射されるので、光の強度を向上できる。
【００１３】
本発明の照明装置においては、前記導光ロッドは、４つ以上の角を有する正多角柱とされていることが好ましい。これによれば、導光ロッドの断面形状を円に近づけて発光ダイオードから出射された光が導光ロッド内に入射しやすくし、導光ロッド内での光の反射方向を多様化させて、光のミキシング効果を高め、対象範囲をより均一に照らすことが可能となる。
【００１４】
本発明の照明装置においては、前記導光ロッドは、軸方向の長さが５〜２００ｍｍとされていることが好ましい。これによれば、光を十分に拡散することができると共に、光の強度を適度に維持することが可能となり、照明装置として好適に利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発光ダイオードから出射され、反射部材及び集光レンズにより集光された光が、導光ロッドを通って出射される。このとき、導光ロッドは角柱形状をなしているので、光は導光ロッド内で反射しつつ進行して、ミキシングされた均一な光が出射されるようになり、所定範囲をほぼ均一にムラなく照明することができる。また、導光ロッドの両端は平滑面をなしているので、高強度の光を出射でき、更に、凸レンズ状に加工が必要な場合と比べて、製造コストを低減可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の照明装置１０は、筒状のケース２０と、このケース２０の基端側の開口部に装着された蓋体３０とを有している。
【００１８】
図２を併せて参照すると、ケース２０は、円筒状の本体２１と、この本体２１の先端面から軸方向に向けて、本体２１よりも小さい外径で突出した円筒状のロッド収容部２２とを有している。
【００１９】
本体２１の基端側内周には雌ネジ部２１ａが螺刻され、後述する蓋体３０の雄ネジ部３４が螺合して、蓋体３０を装着可能となっている。また、本体２１の基端側外周には、複数の環状溝２１ｂが形成されており、外気との接触面積を増大させて、発光ダイオード５０の冷却効率を高めている。
【００２０】
更に、本体２１の先端側の外周一箇所には、軸方向に直交して雌ネジ孔２１ｃが貫通して形成されており、これに止めネジ８０が螺入されて、その先端面が後述する導光ロッド７０の一側面を押圧して、導光ロッド７０を回り止めして固定するようになっている。また、ロッド収容部２２の先端は、半径方向内方に向けて環状突部２２ａが突設されており、導光ロッド７０を抜け止め保持するようになっている。
【００２１】
蓋体３０は、雄ネジ部３４が螺刻された略円形状の基部３１と、この基部３１の基端周縁から外周方向に広がったフランジ部３２と、前記基部３１の先端中央から軸方向に突設した突起３３とを有している。また、基部３１及びフランジ部３２の周方向一箇所には、それぞれ切欠き部３１ａ，３２ａが設けられ、後述の配線５３を挿入可能とされている。なお、突起３３は、後述する発光ダイオード５０が設けられた基板５２の裏面に当接して、発光ダイオード５０を軸方向に対して平行に支持させる部分となる。
【００２２】
そして、上記ケース２０の本体２１内に、反射部材４０と、発光ダイオード５０と、集光レンズ６０とが収容され、ロッド収容部２２には導光ロッド７０が収容されている。
【００２３】
反射部材４０は、発光ダイオード５０からの光を反射させて、集光レンズ６０に導くための部材であり、外形がケース２０の内周に適合して円形状をなしていて、その中央部が開口すると共に、凹面形状をなした内周を有している。その内周の凹面４１は、放物面をなしていて、なだらかに湾曲した形状となっている（図２参照）。また、この反射部材４０は、例えば、Ａｕ系合金、Ａｇ系合金、Ｃｕ―Ｚｎ系合金（黄銅）等の反射率が高いものが適用される。
【００２４】
上記反射部材４０の開口した中央部には、発光ダイオード５０が挿入されており、これにより、発光ダイオード５０外周が、反射部材４０に囲まれている。発光ダイオード５０は、図１，２に示すように半球状をなした発光素子であって、枠体５１を介して基板５２に固定されており、基板５２裏側にて配線５３と接続されていて、この配線５３を介して図示しない電源ユニットに電気的に連結されるようになっている。
【００２５】
また、前記反射部材４０の前方には、半球状をなした一対の集光レンズ６０，６０が、互いの凸面どうしを対向させて配設されている。なお、集光レンズ６０，６０の間には、筒状のカラー６１が配設されている。このカラー６１の両端面周縁に、集光レンズ６０，６０の半球面が当接するようになるので、集光レンズ６０のガタツキを抑制して、光軸のずれを防止している。
【００２６】
そして、集光レンズ６０の前方であって、ケース２０のロッド収容部２２には、導光ロッド７０が収容されている。この導光ロッド７０は、この実施形態の場合、正六角柱形状をなしており、アクリル、ガラス等の透明部材から形成されている。更に、導光ロッド７０の軸方向の両端面７１，７２（基端面を７１、先端面を７２とする）は、平滑面をなしている。そして、前記集光レンズ６０により集光された光は、導光ロッド７０の基端面７１から入射されて、各側面７３及び／又は各角部Ｃ（図１参照）にて反射されつつ進行し、拡散された光が先端面７２から出射されるようになる。
【００２７】
なお、導光ロッド７０の両端面７１，７２における平滑面とは、通常の光学レンズ面と同等な程度に滑らかな面を意味している。このような平滑面は、導光ロッドを成形するときの金型内面を滑らかにしておく方法や、成形後に両端面を研磨仕上げする方法等によって形成することができる。
【００２８】
また、導光ロッド７０は、この実施形態の場合、正六角柱形状をなしているが、それ以上の角を有するものであってもよく、例えば、図３（ｂ）に示すように、外接円Ｓに外接する正八角柱形状であってもよい。角の数が多くなるほど、円に近づくので、比較的コンパクトな形状で、集光レンズを通過した光を効率よく入射させることができる。また、導光ロッド７０内での光の反射方向を多様化させてミキシング効果を高め、照明強度をより均一にすることができる。
【００２９】
なお、角柱形状をなした導光ロッド７０の大きさは、図３（ａ）に示すように、各角に外接する外接円Ｓの中心をＯとし、その外径をＤとした場合、外径Ｄが４〜２０ｍｍであることが好ましく、４〜１０ｍｍであることがより好ましい。外径Ｄが４ｍｍ未満だと、対象物の照明範囲が狭くなるので好ましくなく、２０ｍｍを超えると、光の照明強度にムラが生じ好ましくない。
【００３０】
また、導光ロッド７０の軸方向の長さＬ（図１参照）は、５〜２００ｍｍが好ましく、１５〜１００ｍｍであることがより好ましい。長さが５ｍｍ未満だと、導光ロッド７０内での光の反射回数が少なくなり、拡散が不十分となるので好ましくなく、２００ｍｍを超えると、出射される光の強度が低下するので好ましくない。長さＬが、５〜２００ｍｍであれば、光を十分に拡散することができると共に、光の強度を適度に維持することが可能となり、照明装置として好適に利用することができる。
【００３１】
また、導光ロッド７０の側面７３には、金属等の蒸着、メッキ、金属箔等の貼着等によって、反射膜を形成してもよい。このようにすれば、光をより反射させやすくすることができ、光の分散効果を向上させることが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の照明装置１０の作用効果について説明する。
【００３３】
この照明装置１０は、例えば、図４に示すような検査装置１００に適用される。この検査装置１００は、半導体製造装置等に配設されるものであって、半導体基板に対する半導体チップの取付け状態や、不良等を検査する際に用いられる。なお、本発明の照明装置１０は、このような用途に限定されるものではなく、照明が必要である状況に好適に用いることができる。
【００３４】
上記検査装置１００は、筒状のハウジング１０１と、このハウジング１０１の上端部に装着されたＣＣＤカメラ１０２とを有している。また、ハウジング１０１の上下方向のほぼ中間内には、上下方向に対して約４５度の角度で斜めに傾けられてハーフミラー１０３が配設されており、ハウジング１０１の下方内部には、一対の結像レンズ１０４，１０４部が所定間隔をあけて配設されている。そして、前記ハーフミラー１０３の斜めに傾けられた面に対して光が出射できるように、ハウジング１０１の上下方向の中間における側面に本発明の照明装置１０が取付けられている。
【００３５】
そして、照明装置１０から照射された光Ｒ１は、ハーフミラー１０３により下方に反射されて被検査物Ａを照明し、被検査物Ａにより反射された光Ｒ２は、結像レンズ１０４，１０４により結像されることにより、ＣＣＤカメラ１０２により撮像されて、これにより被検査物Ａの不良等を検査できる。なお、照明装置１０は、図４の想像線に示すように、被検査物Ａの左斜め上方に配設しておき、被検査物Ａを直接照明するようにしてもよい。
【００３６】
このとき、本発明の照明装置１０においては、発光ダイオード５０から出射された光は、反射部材４０により反射されて集光レンズ６０に入射するか、或いは、そのまま集光レンズ６０に入射して、集光レンズ６０により集光されるようになっており、この集光された光が導光ロッド７０の基端面７１から入射されて、先端面７２から出射されるようになる。
【００３７】
そして、本発明においては、導光ロッド７０は角柱形状をなしているので、導光ロッド７０内に入射された光は、各側面７３及び／又は角部Ｃ（図１参照）で反射しつつ、導光ロッド７０内を進行するようになる。その結果、導光ロッド７０の先端面７２から、拡散された均一な光が出射されるようになるので、披検査物Ａの所定範囲をほぼ均一にムラなく照明することが可能となる。
【００３８】
また、導光ロッド７０の両端面７１，７２は平滑面をなしているので、基端面７１から入射された光の強度を低下させることなく、強い強度の光を先端面７２から出射させることができる。
【００３９】
更に、導光ロッド７０は、両端面７１，２７に擦りガラス状の粗面加工を施したり、出射面を凸レンズ状に加工したりすることが必要なく、両端面７１，７２を平滑面に形成しておけばよいので、製造コストの低減を図れる。
【００４０】
また、本発明の照明装置１０において、反射部材４０の凹面形状が放物面をなしている場合には、反射された光を集光させて、集光レンズに効率よく入射させることができるので、光の強度を向上できる。
【００４１】
更に、本発明の照明装置１０において、導光ロッド７０が、４つ以上の角を有する正多角柱とされている場合には、断面形状が円に近づくので、比較的コンパクトな形状で、集光レンズを通過した光を効率よく入射させることができ、導光ロッド７０内における光の反射方向が多様化し、反射回数も増大するので、光の拡散効率を向上させることができ、対象範囲をより均一に精度よく照らすことが可能となる。
【実施例】
【００４２】
本発明の照明装置の試験装置として、図１，２に示す構造をなした照明装置１０を使用し、照射する光の強度、及び、均一性を確認した。
【００４３】
この場合、導光ロッド７０は、正六角形状をなしており、長さＬが１５ｍｍ、外径Ｄ（図３参照）が１０ｍｍのものを使用した。
【００４４】
比較装置としては、上記試験装置とは、導光ロッド７０の形状が異なるのみで、他は同一のものを使用した。すなわち、導光ロッドとして、長さ１５ｍｍ、直径１０ｍｍの円柱形状をなし、両端面が擦りガラス状に粗面加工されたものを用いた。
【００４５】
上記試験装置、及び、比較装置を用いて、６３０ｎｍの波長の赤色光を、１８１ｍｍの距離をおいて白い紙に照射し、反射した光を２００万画素のＣＣＤカメラで確認した。そのときの反射した光の領域のうち、Ｘ方向の座標値０〜９．０２７（約３ｍｍの範囲）における光の強度を測定した。その結果を、図５に示す。図中、Ｓ１が試験装置を用いた場合の光の強度分布を示しており、Ｓ２が比較装置を用いた場合の光の強度分布を示している。
【００４６】
この図５によると、試験装置の光の強度は、比較装置の光の強度に比べて、高まっていることが確認できる。更に、Ｘ方向の座標値が変化しても、光の強度のバラツキ（図５中、符号Ｔで示す）が比較的少なく、所定の範囲において、ほぼ均一に光が照射されていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えば、半導体基板の検査等の際に、被検査物等を照明すること等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の照明装置の分解斜視図である。
【図２】同照明装置の断面図である。
【図３】同照明装置に用いられる導光ロッドを示しており、（ａ）は正六角柱の場合の説明図、（ｂ）は正八角柱の場合の説明図である。
【図４】同照明装置を用いた検査装置の概略説明図である。
【図５】本発明の照明装置と従来の照明装置との、光の強度試験の測定結果を示す図表である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  照明装置
２０  ケース
３０  蓋体
４０  反射部材
４０ａ  凹面
５０  発光ダイオード
６０  集光レンズ
６１  カラー
７０  導光ロッド
７１  基端面
７２  先端面
【図１】
2007266515.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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