JP2001153808A

JP2001153808A - 照明装置の制御電源

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Publication number: JP2001153808A
Application number: JP33989299A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Ueda; 隆彦上田
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-08
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP4230628B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＥＤ照明装置の調光作業において、被検査
体の検査工程に対応した最適な照度分布を簡易な操作で
得ることができ、その照度分布を効率良く利用すること
ができ、更には検査効率と検査精度を向上せしめる照明
装置の制御電源を提供する点にある。【解決手段】制御電源１は、ＬＥＤ照明装置２のセグ
メントに対してＬＥＤの発光量を制御する出力制御部３
と、各セグメントに対応する調光値を設定し記憶する調
光レベル記憶部４と、ＣＰＵ５ａ等を有する主制御部５
と、入出力インターフェース６を介して主制御部５に接
続しているパターン設定器７、セグメント設定器８およ
び光量調節器９などと、外部機器１０への接続を介する
インターフェース１１と、からなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ照明装置の
ＬＥＤの発光量を制御して被検査体への照度分布を自在
に調整し得る電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、被検査体表面における凹凸や欠陥
などの表面性状や塵などの不純物を見出すための照明手
段としてＬＥＤが広く使用されている。複数のＬＥＤの
配列パターンを工夫することで、被検査体表面における
照度分布を均一にしたり、所望の照度分布を得ることが
容易に実現できるという利点がある。このようにして照
明された被検査体表面はＣＣＤカメラなどで撮像された
後、その画像データを表示装置に写して目視したり、画
像処理したりして被検査体の表面性状や不純物が検出さ
れる。この種のＬＥＤ照明装置は、例えば、特開平４−
２４１４７６号公報（名称：照明装置）、特公平７−５
０２９１号公報（名称：ビデオカメラ装置）、特開平２
−１００５８０号公報（名称：光学的撮影装置）などに
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、近年、被検査体
に全周方向から検査光を均一照射するだけでなく、被検
査体に特定方向からのみ検査光を照射し被検査面の凹凸
などを明瞭に顕在化させる工程や、照射方向に応じて検
査面の照度を変化させる工程などが要求されている。ま
た、ＬＥＤの発光波長域に特化した検査工程も要求され
る場合があり、このとき検査工程に適した発光波長域を
決めてＬＥＤを選択使用する必要がある。このように被
検査体の種類に応じて、ＬＥＤを選択し、照射方向によ
りＬＥＤの発光量を調整して照度分布を最適にし得る照
明装置が求められている。

【０００４】しかしながら、このような多種多様な照度
分布を必要とする検査工程の各々に対応した照明装置を
一々用意していたのではコストがかかり効率が悪い。そ
こで、本発明者は、ＬＥＤを取り付けた複数の基板を用
意し、これら基板をドーム状に組み立ててなるＬＥＤ照
明装置を作製した。前記複数の基板に供給される電力信
号を基板毎に個別に制御することにより、一つの装置
で、被検査体を全周方向から均一照射したり、特定方向
からのみ照射したり、照射方向に応じて各基板のＬＥＤ
の発光量を変化させることができるため、所望の照度分
布を簡易に形成することが可能となった。

【０００５】それに伴い、要求される多種多様な照度分
布に対応させるため、前記ＬＥＤ照明装置の照度分布を
最適なものに効率良く調整し得る調光手段や、その照度
分布を記憶して利用し得る装置の必要性が生じた。

【０００６】以上の事情に鑑み、本発明が解決しようと
するところは、ＬＥＤ照明装置の調光作業において、被
検査体の検査工程に対応した最適な照度分布を簡易な操
作で得ることができ、その照度分布を効率良く利用する
ことができ、更には検査効率と検査精度を向上せしめる
照明装置の制御電源を提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく、
本発明者が鋭意検討し試行錯誤の末に到達するに至った
発明は、互いに独立に電力供給される複数のセグメント
を立体的に配設し、該セグメントの各々にＬＥＤを設け
てなるＬＥＤ照明装置を用意し、前記ＬＥＤ照明装置の
各セグメントに対応する調光値を設定し格納する調光レ
ベル記憶部と、該調光レベル記憶部に格納した調光値に
従って前記セグメントの各々に対してＬＥＤの発光量を
制御する出力制御部と、前記調光レベル記憶部および出
力制御部を制御する主制御部と、を備えることにより、
前記セグメント毎にＬＥＤの発光量を変化させ被検査体
への照度分布を調整せしめることを特徴とした照明装置
の制御電源である。

【０００８】このような制御電源は、各セグメントを選
択し、選択したセグメントのＬＥＤの発光量を照度分布
を最適化するように調節して調光値を得る調光手段と、
前記調光値の組合せを前記調光レベル記憶部に記憶させ
る調光値記憶手段と、を備えることが好ましい。これに
より、多種多様な検査工程における照度分布を簡易に最
適化できると同時に、これら照度分布に対応した調光値
の組合せを記憶し、記憶した調光値の組合せを参照利用
することが可能となる。

【０００９】また、前記調光レベル記憶部としてバック
アップ電源により電力供給されたＲＡＭを用いることが
好ましい。これにより、主制御部の制御によりＲＡＭに
高速アクセスして調光値を取得し、各セグメントへ電力
信号を送出できるため、ＬＥＤの発光パターンの切換時
間を大幅に短縮することができ、複数の発光パターンを
瞬時に切り換えられるため、検査効率が向上する。

【００１０】また、前記出力制御部は、各セグメントへ
の電力信号をパルス幅変調させるパルス幅変調回路を有
することが好ましい。これにより、ＬＥＤの発光に要す
る消費電力を低減できる。

【００１１】さらに、前記出力制御部は、パワートラン
ジスタに代表される電力用半導体を備えたドライバ回路
を有することが望ましい。これにより、低電力で電力信
号のオン／オフ動作ができ、発光パターンを高速に切り
換えることが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る照明装置の
制御電源の実施形態を図面を参照しながら説明する。図
１は、本発明に係る照明装置の制御電源の一実施例を示
す概略ブロック図である。先ず、複数のセグメント１，
セグメント２，…，セグメントＮを有し、これら各セグ
メントにＬＥＤを配設してなるＬＥＤ照明装置２を用意
する。本実施例の制御電源１は、このようなＬＥＤ照明
装置２のセグメントの各々に対してＬＥＤの発光量を制
御する出力制御部３と、前記各セグメントに対応する調
光値を設定し記憶する調光レベル記憶部４と、ＣＰＵ５
ａなどを有する主制御部５と、入出力インターフェース
６を介して主制御部５に接続しているパターン設定器
７、セグメント設定器８および光量調節器９などと、外
部機器１０への接続を介するインターフェース１１と、
からなるものである。

【００１３】前記ＬＥＤ照明装置１は、単または複数の
ＬＥＤを設けたセグメント１，セグメント２，…，セグ
メントＮを有している。図３に、このようなＬＥＤ照明
装置１を例示して説明する。図３（ａ）は、本実施例の
ＬＥＤ照明装置２の底面図であり、同図（ｂ）は、同図
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施例のＬＥＤ照明装
置２は、１２個のセグメントを構成する屈曲可能なプリ
ント配線基板２０Ａ，２０Ｂ，…，２０Ｌを保持枠２１
の内部に取り付けて立体的なドーム形状となしたもので
ある。各プリント配線基板の内周面には、周方向に沿っ
て複数のＬＥＤ２２，２２，…が配設されており、各基
板にはＬＥＤ２２，２２，…に電力信号を供給する電力
供給線（図示せず）が上記出力制御部３から延びて接続
されている。このように複数の基板を立体的に組み立て
る際、各基板のＬＥＤの配設面の法線角度を調整しその
立体的形状を工夫することにより、所望の照度分布で被
検査体を照明することが可能となる。また、前記保持枠
２１には軸心に沿った中心孔２１ａが貫通形成されてお
り、図２に示すように、中心孔２１ａの下方に配置した
被検査体２３をＬＥＤ２２，２２，…の出射光で照射
し、中心孔２１ａの上方に配置したＣＣＤイメージセン
サなどの撮像装置２４で当該被検査体２３の表面像を得
て、この像に基づき被検査体２３を検査するのである。

【００１４】尚、前記ＬＥＤ２２，２２，…としては、
単色に限らず、赤色、緑色、青色などの可視光波長域を
有するＬＥＤや、紫外線領域、赤外線領域などの各種発
光波長域を有するＬＥＤを組み合わせて使用しても良
く、各色毎にまたは発光波長域毎にセグメントを構成し
て、所望の発光色でもしくは所望の発光波長域で被検査
体を照明してもよい。

【００１５】また、制御電源１の調光レベル記憶部４に
おいては、ＬＥＤ光量の調節値すなわち調光値の複数個
から構成される発光パターンの記憶領域Ｐ₁，…，Ｐ
_m（ｍ：自然数）がｍ個用意されており、各発光パター
ンの記憶領域において更にＮ個の独立した調光値の記憶
領域Ｄ₁，…，Ｄ_Nが設定されている。各々の調光値は、
ＬＥＤ照明装置２の各々のセグメントに対応付けられて
いる。また、このような調光レベル記憶部４には発光パ
ターンの瞬時の切り換えを実現すべくアクセス速度が高
速なＲＡＭを用い、このＲＡＭをバックアップ電源１２
で常時電力供給して調光値データの消失を防止するのが
好ましい。

【００１６】また、上記主制御部５は、ＣＰＵ５ａ、制
御プログラムが格納されたＥＥＰＲＯＭなどの書き換え
可能なＲＯＭ５ｂおよびＲＡＭ５ｃからなり、調光レベ
ル記憶部４や出力制御部３などの入出力信号を制御し、
調光レベル記憶部４を参照してそこに格納した発光パタ
ーンに基づき出力制御部３を制御することによりセグメ
ント毎にＬＥＤの発光量を指令する機能を有する。

【００１７】そして、上記出力制御部３は、パルス幅変
調したＰＷＭ（Pulse Width Modulator）信号を発生す
るパルス幅制御回路３ａと、パワートランジスタやフォ
トカプラ素子、フォトＭＯＳリレーなどを備えたドライ
バ回路３ｂから構成されている。パルス幅制御回路３ａ
はＣＰＵ５ａからの指令信号によりＰＷＭ信号を発生
し、このＰＷＭ信号を受けたドライバ回路３ｂはパワー
トランジスタを駆動することにより、ＬＥＤ照明装置２
の各セグメントに個別に電力信号を供給する。このよう
に、ドライバ回路３ｂにパワートランジスタを用いてい
るため、その駆動時間が短時間で済み、ＣＰＵ５ａが指
令信号を発してから短時間で各セグメントへ電力信号を
供給することができる。また、特にＰＷＭ信号を用いる
ことで、ＬＥＤの発光に要する消費電力が低減し発熱量
が抑えられるから、ＬＥＤの寿命を延ばしたり、ＬＥＤ
の実装密度を高めることができる。

【００１８】また、セグメントを選択し、選択したセグ
メントのＬＥＤの発光量を調節して調光値を得る調光手
段として、図１に示した入出力インターフェース６を通
じて接続される発光パターン設定器７，セグメント設定
器８，光量調節器９などがあり、これらにより各セグメ
ントのＬＥＤの発光量を確認しつつ調節したり、調節し
た発光量（調光値）を登録したり、登録した発光パター
ンを確認することができる。より具体的な実施例とし
て、図４に、入出力インターフェース６に接続される各
種設定器の一例を示して説明する。図４に示す設定パネ
ル３０には、電源スイッチ３１と、各種発光パターンの
設定状況を表示する表示器３２と、セグメントを構成す
る基板の調光値を設定する各種スイッチで構成される設
定部３３と、点灯，光量設定または消灯する基板の選択
を行う照明基板設定部３４と、上記した外部機器１０に
より外部制御可能にするか否かを選択するローカル／リ
モート切替スイッチ３５と、選択した当該発光パターン
で全ＬＥＤ照明基板の全点灯と全消灯を行うパターンオ
ン／オフスイッチ３６とが設けられている。

【００１９】前記設定部３３では、登録スイッチ３７を
除く各種スイッチは上昇スイッチと下降スイッチとが一
組になったものである。例えば、発光パターン番号を設
定するパターン選択スイッチ３８ａ，３８ｂでは、上部
スイッチ３８ａを押すと発光パターン番号が上昇し、下
部スイッチ３８ｂを押すと発光パターン番号が下がる。
このように発光パターン番号を選択した後は、照明基板
設定スイッチ３９ａ，３９ｂで調光する照明基板番号を
設定する。そして、光量調節スイッチ４０ａ，４０ｂで
当該照明基板におけるＬＥＤの発光量を確認しつつ調節
する。このように各照明基板を順次選択して、ＬＥＤの
発光量を確認しつつ調節することで、所望の照度分布を
得ることが可能となる。尚、ＬＥＤの発光量は１２８階
調で調節することが可能である。

【００２０】全ての照明基板の発光量すなわち調光値を
設定した後は、上記パターンオン／オフスイッチ３６を
押して、ＬＥＤ照明装置を当該発光パターンで点灯し照
度分布を確認することができる。このとき所望の照度分
布が得られなければ、照明基板毎に再度ＬＥＤの発光量
を調節する。そして、所望の照度分布を得ることができ
れば、調光値データ登録スイッチ３７を押して、上記調
光レベル記憶部４の当該発光パターン番号の記憶領域に
調光値を記憶させる。

【００２１】また、照明基板設定部３４では、照明基板
番号１〜１６に対応したスイッチＳＷ１，ＳＷ２，…が
並設されており、スイッチを一度押すと、当該発光パタ
ーン番号の設定光量で照明基板のＬＥＤが点灯し、再度
同スイッチを押すと上記設定部３３で当該照明基板のＬ
ＥＤの光量調節が可能となる。尚、図３に示したＬＥＤ
照明装置では、照明基板が１２個あるので、照明基板番
号１〜１２に対応したスイッチを利用できる。

【００２２】そして、以上の設定作業中、上記表示器３
２では、設定している照明基板番号や光量などの数値が
表示される。

【００２３】ところで、上記ローカル／リモート切替ス
イッチ３５をオンにして外部機器１０による制御を可能
とした場合、制御電源１が外部機器１０からインターフ
ェース１１を通して発光パターン１，発光パターン２，
…の指示信号を順次受けると、ＣＰＵ５ａは、調光レベ
ル記憶部４を参照して前記発光パターン１，発光パター
ン２，…に合致する発光パターンを見出し、当該発光パ
ターンに対応する調光値の組合せを呼び出して出力制御
部３へ発光パターン１に基づく指令信号を発する。次い
で、出力制御部３が当該発光パターンに基づく電力信号
をＬＥＤ照明装置２の各セグメントに供給し、ＬＥＤ照
明装置２は当該発光パターンで被検査体を照明する。次
いで、ＣＰＵ５ａは、指示された所定時間経過後、発光
パターン２に基づく指令信号を出力制御部３へ発し、被
検査体は発光パターン２で所定時間照明される。このよ
うに、本実施例の制御電源１は、外部機器１０が指示し
た発光パターン１，発光パターン２，…を順次切り換え
てＬＥＤ照明装置２に電力信号を供給できる。また、制
御電源内部に調光レベル記憶部４を備えているから、外
部機器から調光値データを転送するのに要する転送時間
に比べて、調光値データの呼び出し時間は短時間で済
み、発光パターンの切り換えを数ミリ秒以下の短時間で
実行することが可能となる。

【００２４】次に、図２に、上記制御電源１を用いた典
型的な画像検査システムを例示して説明する。この画像
検査システムは、上記制御電源１と、図３に示したもの
と同種のＬＥＤ照明装置２と、ＬＥＤ照明装置２の中心
孔２１ａを通して被検査体２３を撮像する撮像装置２４
と、被検査体２３の画像を表示する画像表示装置２５
と、被検査体２３の画像データが入力するとその画像デ
ータの二次処理を行うシステムコントローラ２６と、か
ら構成される。被検査体表面の画像データは、画像表示
装置２５に出力されて目視で確認可能であり、その画像
を確認しつつ上記した設定パネル３０で所望の照度分布
に調節するといういわゆるティーチング作業が可能とな
る。

【００２５】また、各セグメントのＬＥＤの発光量を調
節して調光値を得る調光手段として、外部機器であるシ
ステムコントローラ２６を利用することも可能である。
すなわち、システムコントローラ２６は、シーケンサや
コンピュータなどから構成され、制御電源１のインター
フェース１１に接続されている。このようなシステムコ
ントローラ２６は、撮像装置２４から入力した画像デー
タを画像処理し、この画像処理データが予め記憶されて
いる基準照度分布に一致しない場合、照度分布を修正す
べく、補正した調光値データを上記制御電源１に伝送指
示し、調光レベル記憶部４における当該調光値データを
書き換えたり、新規の発光パターンとして記憶させるこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に係る制御電源に
よれば、ＬＥＤ照明装置の各セグメントに対応する調光
値を設定し格納する調光レベル記憶部と、前記調光値に
従って前記セグメントの各々に対してＬＥＤの発光量を
制御する出力制御部と、前記調光レベル記憶部および出
力制御部を制御する主制御部と、を備えているから、セ
グメント毎にＬＥＤの発光量を変化させて所望の照度分
布に調整しこれを得ることが可能となる。

【００２７】また、請求項２に係る制御電源は、各セグ
メントを選択し、選択したセグメントのＬＥＤの発光量
を照度分布を最適化するように調節して調光値を得る調
光手段と、前記調光値の組合せを前記調光レベル記憶部
に記憶させる調光値記憶手段と、を備えているから、セ
グメント毎のＬＥＤ発光量を調節して照度分布を簡易に
最適化でき、最適化した照度分布に対応する調光値の組
合せを記憶し、記憶した調光値の組合せを参照利用する
ことができ、もって制御電源の操作性が向上する。

【００２８】また、請求項３に係る制御電源によれば、
調光レベル記憶部としてバックアップ電源により電力供
給されたＲＡＭを用いるので、外部コントローラから調
光値データを転送する場合に比べ、調光値データの呼び
出し時間が短縮し、ＬＥＤの発光パターンの切換時間が
大幅に短縮するから、複数の発光パターンを瞬時に切り
換えて実行できるため、検査効率が向上する。また、バ
ックアップ電源を用いているため、装置電源をオフにし
ても調光値データを消失させずに保持することが可能で
ある。

【００２９】また、請求項４に係る制御電源によれば、
出力制御部が各セグメントへの電力信号をパルス幅変調
させるパルス幅変調回路を有するので、ＬＥＤの発光に
要する消費電力を低減させることができる。

【００３０】また、請求項５および請求項６に係る制御
電源によれば、前記出力制御部が、パワートランジスタ
に代表される電力用半導体を備えたドライバ回路を有す
るので、低電力で電力信号のオン／オフ動作ができ、発
光パターンを高速に切り換えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照明装置の制御電源の一実施例を
示す概略ブロック図である。

【図２】図１に示した制御電源を用いた典型的な画像検
査システムの一例を示す概略図である。

【図３】本発明に係る制御電源と共に使用するＬＥＤ照
明装置の一実施例を示す概略図であり、（ａ）は、ＬＥ
Ｄ照明装置の底面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図４】本発明に係る制御電源の設定パネルの一例を示
す概略図である。

【符号の説明】

１制御電源２ＬＥＤ照明装置３出力制御部３ａパルス幅制御回路３ｂドライバ回路４調光レベル記憶部５主制御部５ａＣＰＵ５ｂ書換可能なＲＯＭ５ｃＲＡＭ６入出力インターフェース７パターン設定器８セグメント設定器９光量調節器１０外部機器１１インターフェース１２バックアップ電源２０Ａ〜２０Ｌプリント配線基板２１保持枠２１ａ中心孔２２ＬＥＤ２３被検査体２４撮像装置２５画像表示装置２６システムコントローラ３０設定パネル３１電源スイッチ３２表示器３３設定部３４照明基板設定部３５ローカル／リモート切替スイッチ３６パターンオン／オフスイッチ３７登録スイッチ３８ａ，３８ｂパターン選択スイッチ３９ａ，３９ｂ照明基板設定スイッチ４０ａ，４０ｂ光量調節スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに独立に電力供給される複数のセグ
メントを立体的に配設し、該セグメントの各々にＬＥＤ
を設けてなるＬＥＤ照明装置を用意し、前記ＬＥＤ照明装置の各セグメントに対応する調光値を
設定し格納する調光レベル記憶部と、該調光レベル記憶部に格納した調光値に従って前記セグ
メントの各々に対してＬＥＤの発光量を制御する出力制
御部と、前記調光レベル記憶部および出力制御部を制御する主制
御部と、を備えることにより、前記セグメント毎にＬＥ
Ｄの発光量を変化させ被検査体への照度分布を調整せし
めることを特徴とする照明装置の制御電源。
【請求項２】各セグメントを選択し、選択したセグメ
ントのＬＥＤの発光量を照度分布を最適化するように調
節して調光値を得る調光手段と、前記調光値の組合せを
前記調光レベル記憶部に記憶させる調光値記憶手段と、
を備えてなる請求項１記載の照明装置の制御電源。
【請求項３】調光レベル記憶部としてバックアップ電
源により電力供給されたＲＡＭを用いてなる請求項１ま
たは２記載の照明装置の制御電源。
【請求項４】前記出力制御部が各セグメントへの電力
信号をパルス幅変調させるパルス幅変調回路を有してな
る請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置の制御電
源。
【請求項５】前記出力制御部が電力用半導体を備えた
ドライバ回路を有してなる請求項１〜４の何れか１項に
記載の照明装置の制御電源。
【請求項６】前記電力用半導体としてパワートランジ
スタを用いてなる請求項５記載の照明装置の制御電源。