JP2008090423A

JP2008090423A - Light source device

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Publication number: JP2008090423A
Application number: JP2006268152A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ichizawa; 康史市沢; Naomichi Senda; 直道千田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a light source device in which arbitrary spectral distribution can be set, and the approximate control of, especially, the spectral distribution of a halogen light source or the spectral distribution of existing various light sources such as D65 standard rays of light can be performed. <P>SOLUTION: This light source device having a plurality of multicolor light sources having predetermined light emission distribution and a light source control means for controlling the light emission quantity of the multicolor light sources respectively is provided with: a standard spectral distribution holding means for holding target spectral distribution data in a predetermined wavelength range; a characteristic data holding means for holding characteristic data on the basis of the correlative relationship of light emission output to the driving currents and luminous distribution of each light emission source; and a spectral distribution control means for comparing the spectral distribution data acquired from the target spectral distribution holding means with the characteristic data acquired from the characteristic data holding means, and for calculating the command value of the quantity of light emission of the multicolor light source where the deviation of the spectral distribution data and the characteristic data in each wavelength becomes the minimum, and for transferring it to the light source control means. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、所定の発光分布を持つ複数の多色発光源と、これら多色発光源の発光量を夫々制御する光源制御手段とを具備する光源装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device including a plurality of multicolor light sources having a predetermined light emission distribution and light source control means for controlling the light emission amounts of these multicolor light sources.

ＬＥＤを多色発光源として用いた光源で最も多い構成が、ＲＧＢの３原色による加法混色を用いる手法である。この手法によれば、ＸＹ色度図（ＣＩＥ（国際照明委員会）により制定されている）上においてＲＧＢの三角形の内側であれば所望する色を再現することが可能であり、分光分布を問題視しない光源であれば最小構成の３原色で十分である。 The most common configuration of light sources using LEDs as multicolor light sources is a method using additive color mixing using the three primary colors of RGB. According to this method, it is possible to reproduce a desired color as long as it is inside an RGB triangle on an XY chromaticity diagram (established by the CIE (International Lighting Commission)), and the spectral distribution is a problem. If the light source is not viewed, the three primary colors having the minimum configuration are sufficient.

ところが、撮像素子（ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等）の検査用光源や、色の再現性を厳密に評価する標準光源等の分光分布を問われる光源では、ハロゲン光や白熱灯光源、太陽光等の可視外から可視光にかけて広域になだらかな分光分布が必要とされる。 However, in light sources that require spectral distribution such as inspection light sources for image sensors (CCD, CMOS, etc.) and standard light sources that strictly evaluate color reproducibility, halogen light, incandescent light sources, sunlight, etc. are not visible. A gentle spectral distribution is required over a wide area from visible light to visible light.

分光分布に偏りや抜けを生じさせない光源を得るため、特許文献１では、青色、緑色、黄色、赤色の４色のＬＥＤを用いた光源が提案されている。 In order to obtain a light source that does not cause deviation or omission in the spectral distribution, Patent Document 1 proposes a light source using LEDs of four colors of blue, green, yellow, and red.

また特許文献２では、青色、水色、緑色、黄色、赤色の５色のＬＥＤ、更にはこれら５色のＬＥＤに白色を加えた６色のＬＥＤとして、できるだけ分光分布に抜けがないように工夫された光源が提案されている。 Further, in Patent Document 2, blue, light blue, green, yellow, and red LEDs are devised so that spectral distribution is not lost as much as possible by using these five-color LEDs plus six-color LEDs. A light source has been proposed.

図６は、特許文献２に開示されている、６色のＬＥＤを用いた光源装置の回路構成図である。各色のＬＥＤは、１個または複数個が直列接続され、トランジスタによるドライバにより定電流で駆動される。 FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a light source device using LEDs of six colors disclosed in Patent Document 2. One or a plurality of LEDs of each color are connected in series, and are driven with a constant current by a transistor driver.

図７は、青色、水色、緑色、黄色、赤色の５色のＬＥＤにより、ハロゲン光源（色温度3400K、図では黒色の細線）に近似するように各ＬＥＤの発光量をそれぞれ決定して加算した分光分布（図では黒色の太線）を示したものである。 In FIG. 7, the light emission amount of each LED is determined and added so as to approximate a halogen light source (color temperature 3400K, black thin line in the figure) by using LEDs of blue, light blue, green, yellow, and red. A spectral distribution (black thick line in the figure) is shown.

図８は、同様に５色でＣＩＥによって規定されているＤ６５標準光（6,500K、図では黒色の細線）に対して近似するように計算した分光分布（図では黒色の太線）である。 FIG. 8 is a spectral distribution (black thick line in the figure) calculated so as to approximate D65 standard light (6,500K, black thin line in the figure) similarly defined by CIE in five colors.

図９は、前記色に加えて白色を加えた６色のＬＥＤにより、ハロゲン光源（色温度3400K、図では黒色の細線）に近似するように各ＬＥＤの光出力をそれぞれ決定して加算した分光分布（図では黒色の太線）を示したものである。 FIG. 9 shows a spectrum obtained by determining and adding the light output of each LED so as to approximate a halogen light source (color temperature 3400K, black thin line in the figure) by using six colors of LEDs in addition to the above-described colors. The distribution (black thick line in the figure) is shown.

図１０は、同様に６色でＣＩＥによって規定されているＤ６５標準光（6,500K、図では黒色の細線）に対して近似するように計算した分光分布（図では黒色の太線）である。 FIG. 10 is a spectral distribution (black thick line in the figure) calculated so as to approximate D65 standard light (6,500K, black thin line in the figure) similarly defined by the CIE in six colors.

特開２００２−０５６９９２号公報JP 2002-056992 A 特開２００５−２５９４２６号公報JP 2005-259426 A 特開２００５−１９５４４４号公報JP 2005-195444 A

特許文献１で開示されている、青、緑、赤の３原色に黄色を加えた４色では、各色の間には相対光出力が３０％以下の大きな谷間が３箇所開いてしまい、分光分布を揃えられるレベルにない。また、可視外側も不足してしまう問題がある。 In the four colors disclosed in Patent Document 1, in which yellow is added to the three primary colors of blue, green, and red, three large valleys having a relative light output of 30% or less are opened between the respective colors, resulting in spectral distribution. Is not at a level where can be aligned. In addition, there is a problem that the visible outside is insufficient.

特許文献２で開示されている、５色を用いてハロゲン光源に近似させた例（図７）では、更に改善されるが主に以下の問題が残る。
440nm付近の短波長側が足りない
500nm付近が足りない
610nm付近が足りない In the example (FIG. 7) approximated to a halogen light source using five colors disclosed in Patent Document 2, the following problems remain mainly, although it is further improved.
Short wavelength near 440nm is not enough
Not enough around 500nm
Not enough around 610nm

特に500nm付近での谷間は、相対光出力が５０％程度で必要十分とは言えない。
更に白色を加えた６色の例（図９）では、一般的に高出力が望めるＧａＮ系半導体を用いた白色ＬＥＤを選んだ場合、青色ＬＥＤで黄色蛍光体（ＹＡＧ＝イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を励起しているため、別に入れている青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤと重複してしまう結果、分光分布改善にあまり寄与していない。 In particular, the valley in the vicinity of 500 nm cannot be said to be necessary and sufficient because the relative light output is about 50%.
Furthermore, in the example of six colors with white added (FIG. 9), when a white LED using a GaN-based semiconductor that can generally be expected to have a high output is selected, a blue phosphor and a yellow phosphor (YAG = yttrium, aluminum, garnet) As a result, it overlaps with the blue LED and the yellow LED that are separately provided, so that it does not contribute much to the improvement of the spectral distribution.

原理的には、更に発光色を増やせば分布は均一になるが、上記で問題視した波長のＬＥＤは出力が弱く、図６に示すように複数本を直列に接続して点灯せざるを得ない。 Theoretically, if the emission color is further increased, the distribution becomes uniform. However, the output of the LED with the wavelength considered as a problem is weak, and it is necessary to connect a plurality of LEDs in series as shown in FIG. Absent.

発光量に合わせて複数のＬＥＤを直列に接続することは、ＬＥＤ駆動電圧が回路毎に異なることになり、制御回路の広範囲なリニアリティーを確保するために大掛かりな制御部とならざるを得ない。 Connecting a plurality of LEDs in series according to the amount of light emission results in a different LED drive voltage for each circuit, and it must be a large-scale control unit in order to ensure a wide range of linearity of the control circuit.

ＬＥＤの駆動電圧を概ね４Ｖとすれば、図６の従来装置では、最大６０Ｖ（＝４Ｖ×１５本）になる。更に、高精度に光量制御が必要な場合には、ドライバに定電流を設定するためのＤ／Ａ変換器は精度が求められる。 If the driving voltage of the LED is approximately 4V, the maximum voltage is 60V (= 4V × 15) in the conventional device of FIG. Furthermore, when the light amount control is required with high accuracy, the D / A converter for setting a constant current in the driver is required to be accurate.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、任意の分光分布が設定可能であり、特にハロゲン光源の分光分布やＤ６５標準光等の既存の各種光源の分光分布に近似制御することが可能な光源装置の実現を目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an arbitrary spectral distribution can be set. In particular, approximate control is performed on the spectral distribution of a halogen light source and the spectral distribution of various existing light sources such as D65 standard light. It aims at realization of the light source device which can do.

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）所定の発光分布を持つ複数の多色発光源と、これら多色発光源の発光量を夫々制御する光源制御手段とを具備する光源装置において、
所定の波長範囲における目標の分光分布データを保持する目標分光分布保持手段と、
前記発光源毎の駆動電流及び発光分布に対する発光出力の相関関係に基づく特性データを保持する特性データ保持手段と、
前記目標分光分布保持手段から取得する前記分光分布データと、前記特性データ保持手段から取得する前記特性データとを比較し、各波長における前記分光分布データと前記特性データの偏差が最小となる前記多色発光源の発光量の指令値を計算し、前記光源制御手段に渡す分光分布制御手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。 In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) In a light source device comprising a plurality of multicolor light sources having a predetermined light emission distribution and light source control means for controlling the light emission amounts of these multicolor light sources, respectively.
Target spectral distribution holding means for holding target spectral distribution data in a predetermined wavelength range;
Characteristic data holding means for holding characteristic data based on the correlation of the light emission output with respect to the drive current and light emission distribution for each light emission source;
The spectral distribution data acquired from the target spectral distribution holding unit and the characteristic data acquired from the characteristic data holding unit are compared, and the multiple that minimizes the deviation between the spectral distribution data and the characteristic data at each wavelength. A spectral distribution control means for calculating a command value of the light emission amount of the color light source and passing it to the light source control means;
A light source device comprising:

（２）所定の波長範囲における前記目標の分光分布データを、前記目標分光分布保持手段に設定する分光分布設定手段を備えることを特徴とする（１）に記載の光源装置。 (2) The light source device according to (1), further comprising: a spectral distribution setting unit that sets the target spectral distribution data in a predetermined wavelength range in the target spectral distribution holding unit.

（３）前記分光分布制御手段は、前記目標分光分布保持手段より複数の分光分布データを切替えて取得することを特徴とする（１）または（２）に記載の光源装置。 (3) The light source device according to (1) or (2), wherein the spectral distribution control means switches and acquires a plurality of spectral distribution data from the target spectral distribution holding means.

（４）前記分光分布制御手段は、前記目標分光分布保持手段よりハロゲン光源の分光分布データまたはＣＩＥ規格のＤ６５標準光の分光分布データを取得することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の光源装置。 (4) The spectral distribution control means acquires the spectral distribution data of a halogen light source or the spectral distribution data of C65 D65 standard light from the target spectral distribution holding means (1) to (3) The light source device according to any one of the above.

（５）前記分光分布制御手段は、最小二乗法により前記偏差を最小とする計算を実行することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の光源装置。 (5) The light source device according to any one of (1) to (4), wherein the spectral distribution control means executes a calculation that minimizes the deviation by a least square method.

（６）前記分光分布制御手段は、絶対偏差最小法により前記偏差を最小とする計算を実行することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の光源装置。 (6) The light source device according to any one of (1) to (4), wherein the spectral distribution control means executes a calculation that minimizes the deviation by an absolute deviation minimum method.

（７）前記多色発光源は、全て自己発光の光を用いて所定の分光分布を与えることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の光源装置。 (7) The light source device according to any one of (1) to (6), wherein all the multicolor light emitting sources give a predetermined spectral distribution using self-luminous light.

（８）前記多色発光源は、同一発光源を一つ以上の色フィルターを用いて不要な波長を制限した光により、所定の分光分布を与えることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の光源装置。
（９）前記多色発光源は、自己発光の光及び色フィルターを用いて不要な波長を制限した光を混在させた光により、所定の分光分布を与えることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の光源装置。 (8) The multicolor light source is characterized in that the same light source is provided with a predetermined spectral distribution by light in which unnecessary wavelengths are limited by using one or more color filters. The light source device according to any one of the above.
(9) The multicolor light emitting source provides a predetermined spectral distribution by light in which self-luminous light and light having a wavelength that is not required are limited using a color filter. The light source device according to any one of 6).

従来装置の分光分布の問題点として前記した、440nm付近の短波長側が足りない、500nm付近が足りない、610nm付近が足りない問題については、いずれも改善が図られており、合成分光分布を目標の分光分布に近似できている。 As for the problems of the spectral distribution of the conventional equipment, the short wavelength side near 440 nm is insufficient, the area near 500 nm is insufficient, and the area near 610 nm is insufficient. Can be approximated to the spectral distribution.

図４は、目標の分光分布（ハロゲン光源の色温度3400K）に対し合成分光分布の偏差が最小になるよう、例えば最小二乗法によりそれぞれのＬＥＤ発光量を計算した結果を示したものである。図５は、同様に目標の分光分布（Ｄ６５標準光）に対して偏差が最小になるように計算を示したものである。 FIG. 4 shows the results of calculating the respective LED light emission amounts by, for example, the least square method so that the deviation of the combined spectral distribution is minimized with respect to the target spectral distribution (the color temperature of the halogen light source is 3400K). FIG. 5 shows the calculation so that the deviation is minimized with respect to the target spectral distribution (D65 standard light).

分光分布の近似例として２例あげたが、ＬＥＤ光源であるために単色光の発光も可能であり、所望の単色光または指定の分光波長を発生させることも可能である。例えばＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサー等の撮像素子検査用の光源では、テスト項目の一つにキズ検査があるが、この場合、分光分布の狭い単色光の方が検出能力が高く、分光分布の広い白色光より精度の高い測定が可能となる。 Two examples of spectral distribution approximation have been given. Since the LED light source is used, it is possible to emit monochromatic light, and it is also possible to generate desired monochromatic light or a designated spectral wavelength. For example, in a light source for inspecting an image sensor such as a CCD or C-MOS sensor, one of the test items is a scratch inspection. In this case, monochromatic light having a narrow spectral distribution has a higher detection capability and a wide spectral distribution. Measurement with higher accuracy than white light is possible.

一方ＣＣＤ面上に撮像素子単位で生成されるＲＧＢカラーフィルターの分光特性測定では、分光分布に抜けの無い白色光が必須である。本発明によれば、相反する測定条件に対しても予め目標分光分布を設定することで、瞬時に切替えが可能である。 On the other hand, in the spectral characteristic measurement of the RGB color filter generated on the CCD surface in units of image pickup devices, white light having no missing spectral distribution is essential. According to the present invention, it is possible to switch instantaneously by setting a target spectral distribution in advance even for conflicting measurement conditions.

特定の目標分光分布だけに近似できるのではなく、目標分光分布を複数任意に設定することで、単色光〜中範囲の分光〜広範囲な白色光まで、無数の制御が可能である。 Rather than being able to approximate only a specific target spectral distribution, by setting a plurality of target spectral distributions arbitrarily, countless control is possible from monochromatic light to medium-range spectrum to wide-range white light.

従来装置で分光分布抜の問題とした、波長440nm、500nm、620nmに、その主波長で発光するＬＥＤを加えることでの解決策もあるが、現在のところ、その波長で十分明るい製品はなく、数十本〜百本も加えなければ必要とする光量は得られない。 There is also a solution by adding an LED that emits light at its main wavelength to wavelengths 440 nm, 500 nm, and 620 nm, which was a problem with spectral distribution removal with conventional devices, but at present there are no products that are sufficiently bright at that wavelength, The required amount of light cannot be obtained unless tens to hundreds are added.

近年、白色ＬＥＤの光量は飛躍的に改善され、白色ＬＥＤに色フィルターをかけて所望の波長を得られるようにすることで、合成時に最適な分光分布にできると共に、その光量も稼ぐことができる。また、色フィルターをかけるＬＥＤは全て共通の白色光としたことでＬＥＤの種類を少なくまとめることができる。 In recent years, the amount of light of white LEDs has been dramatically improved, and by applying a color filter to the white LED to obtain a desired wavelength, it is possible to obtain an optimal spectral distribution at the time of synthesis and also to increase the amount of light. . Further, since all the LEDs to which the color filter is applied are common white light, the types of LEDs can be reduced.

また、図３のテーブルに示すように、Ｄ１６はフィルターをかけない白色ＬＥＤである。このＬＥＤを入れることで、分光分布の改善は白色を除く８色で制御し、大光量を得るときはこの白色ＬＥＤを点灯することで、微妙な色制御とダイナミックな光量制御の両方を改善することができる。 As shown in the table of FIG. 3, D16 is a white LED that is not filtered. By inserting this LED, the spectral distribution is improved with 8 colors except white, and when white light is obtained, this white LED is turned on to improve both subtle color control and dynamic light control. be able to.

大電流は短時間使われることが多いため、定格電流を超えて瞬時点灯することにより、相当大きな光量が得られる。一般に、ＬＥＤを定格電流近辺で使うと発熱が大きく、自己発熱及び周囲温度変化から微弱な照度制御をする場合の光量安定性が不十分となるが、瞬時点灯の場合では問題とならない。 Since a large current is often used for a short time, a considerable amount of light can be obtained by turning on the light instantaneously exceeding the rated current. Generally, when an LED is used in the vicinity of the rated current, the heat generation is large, and the light quantity stability is insufficient when the illuminance control is weak due to self-heating and the ambient temperature change, but there is no problem in the case of instantaneous lighting.

このように、大光量を担当するＬＥＤと色制御を担当するＬＥＤとを分けることで、極微弱光量から大光量までダイナミックな安定制御が可能となる。 In this way, by separating the LED in charge of large light quantity and the LED in charge of color control, dynamic stable control from extremely weak light quantity to large quantity of light is possible.

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した光源装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。１６回路に各１個設けられたＬＥＤ光源の光量制御の手法は、特許文献３に開示されている技術を利用している。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a light source device to which the present invention is applied. The technique of controlling the light amount of each LED light source provided in each of 16 circuits uses the technique disclosed in Patent Document 3.

１６個のＬＥＤ（Ｄ１乃至Ｄ１６）は、トランジスタによるドライバＱ１乃至Ｑ１６により定電流駆動され、発光量が制御される。駆動電流を制御する設定値は、制御装置４００に設けられた光源制御手段４０１内の定電流駆動手段４０１ａより、Ｄ／Ａ変換器１０１乃至１１６を介して各ドライバＱ１乃至Ｑ１６に出力される。Ｄ１乃至Ｄ１６の印加電圧は、Ａ／Ｄ変換器２０１乃至２１６を介して光源制御手段４０１にデジタルデータとして取り込まれる。 The 16 LEDs (D1 to D16) are driven at a constant current by drivers Q1 to Q16 by transistors, and the light emission amount is controlled. A set value for controlling the drive current is output from the constant current drive means 401a in the light source control means 401 provided in the control device 400 to the drivers Q1 to Q16 via the D / A converters 101 to 116. The applied voltages of D1 to D16 are taken as digital data into the light source control means 401 via the A / D converters 201 to 216.

制御装置４００に設けられた特性データ保持手段４０２は、発光源毎の駆動電流及び発光分布に対する発光出力の相関関係に基づく特性データを、外部測定手段５００より予めオフラインデータとして取得し、テーブル化して装置内の不揮発性メモリやハードディスクに記憶保持する。 The characteristic data holding unit 402 provided in the control device 400 acquires characteristic data based on the correlation of the light emission output with respect to the driving current and the light emission distribution for each light source as the offline data from the external measurement unit 500 in advance and forms a table. It is stored in a non-volatile memory or hard disk in the device.

外部測定手段５００は、フォトダイオード５０１で測定されたＤ１，Ｄ２，…Ｄ１６夫々の光出力による出力電流Ｉを、Ｉ／Ｖ変換回路５０２で電圧値Ｖに変換し、Ａ／Ｄ変換器５０３を介してオフラインデータとして前記特性データ保持手段４０２に渡たす。 The external measuring means 500 converts the output current I by the optical output of each of D1, D2,... D16 measured by the photodiode 501 into a voltage value V by the I / V conversion circuit 502, and the A / D converter 503 is To the characteristic data holding unit 402 as offline data.

図２は、特性データ保持手段４０２に保持されるＬＥＤ毎の特性データの一例を、Ｄ１の特性を代表として示すテーブルである。このテーブルは、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…Ｄ１６毎に印加電圧に対する駆動電流及び発光分布毎の発光量の相関関係を保持する。データ収集手法の詳細については、特許文献３に開示されている。 FIG. 2 is a table showing an example of the characteristic data for each LED held in the characteristic data holding unit 402, with the characteristic of D1 as a representative. This table holds the correlation between the drive current with respect to the applied voltage and the light emission amount for each light emission distribution for each of D1, D2, D3,. The details of the data collection method are disclosed in Patent Document 3.

本発明の構成上の特徴部として、ＬＥＤ毎に配置されたフィルター手段Ｆ１乃至Ｆ１６を備えている。このフィルター手段は、有色ＬＥＤでは透過（またはなし）とされ、白色ＬＥＤに対してのみ有効とされている。例外は白色ＬＥＤのＤ１６であり、フィルターなしの構成となっている。 As structural features of the present invention, filter means F1 to F16 arranged for each LED are provided. This filter means is transparent (or none) for colored LEDs and is only effective for white LEDs. An exception is D16 of white LED, which is configured without a filter.

図３は、１６回路に割り付けたＬＥＤの、色、フィルター色、フィルター透過色、ピーク波長の関係を示すテーブルである。ＬＥＤの色の選定及びフィルター手段の色の選定により、１６回路のＬＥＤより、濃青，青，水色，青緑，緑，黄，オレンジ，赤，白の９色を抽出している。 FIG. 3 is a table showing the relationship among colors, filter colors, filter transmission colors, and peak wavelengths of LEDs assigned to 16 circuits. Nine colors of dark blue, blue, light blue, blue green, green, yellow, orange, red, and white are extracted from 16 circuit LEDs by selecting the color of the LED and the color of the filter means.

９色の内３色（濃青，黄，オレンジ）に関しては、同一の白色ＬＥＤに夫々別の色フィルターをかけて特定波長の透過を抑え所望する分光分布となるようにしている。このように、白色を３色に分解したり、Ｄ１６のように、フィルターをかけないでそのまま白色として使うことで、ＬＥＤの種類は６種類にまとめている。 For three of the nine colors (dark blue, yellow, orange), different color filters are applied to the same white LED to suppress transmission of a specific wavelength so as to obtain a desired spectral distribution. In this way, by separating white into three colors or using it as white without applying a filter as in D16, the types of LEDs are grouped into six types.

フィルター手段を介して抽出される濃青，黄，オレンジは、透過波長の制限を行うことにより透過光量が不足するので、必要光量に対して足りないことから複数回路の並列接続構成となっている。 The dark blue, yellow, and orange extracted through the filter means have a configuration in which a plurality of circuits are connected in parallel because the amount of transmitted light is insufficient by limiting the transmission wavelength, so that the required amount of light is insufficient. .

この実施形態では、１回路１個のＬＥＤ構成により、ドライブ回路の共通化、低駆動電圧化を図っているが、電源電圧の範囲で１色１回路になるようＬＥＤを複数個直列接続して、９色に対応した９回路構成にすることもできる。 In this embodiment, the drive circuit is made common and the drive voltage is reduced by the configuration of one LED per circuit. However, a plurality of LEDs are connected in series so that one circuit is one color within the range of the power supply voltage. , Nine circuit configurations corresponding to nine colors can be used.

次に、本発明の構成上の特徴部である分光分布の制御手法について説明する。制御装置４００に設けられた分光分布制御手段４０３は、所定の波長範囲における目標の分光分布データを保持する目標分光分布保持手段（４０４ａ乃至４０４ｎ）から取得する目標の分光分布データと、特性データ保持手段４０２から取得する９色のＬＥＤの分光分布毎の特性データを取得する。 Next, a spectral distribution control method, which is a characteristic feature of the present invention, will be described. The spectral distribution control means 403 provided in the control device 400 holds target spectral distribution data and characteristic data acquired from target spectral distribution holding means (404a to 404n) that hold target spectral distribution data in a predetermined wavelength range. The characteristic data for each spectral distribution of the nine color LEDs acquired from the means 402 is acquired.

分光分布制御手段４０３は、取得した目標の分光分布データと特性データとを比較し、各波長における分光分布データと特性データの偏差が最小となるように、各ＬＥＤの発光量の指令値を計算して光源制御手段４０１に渡す。 The spectral distribution control means 403 compares the acquired target spectral distribution data with the characteristic data, and calculates a command value for the light emission amount of each LED so that the deviation between the spectral distribution data and the characteristic data at each wavelength is minimized. To the light source control means 401.

分光分布制御手段４０３は、偏差を最小にする計算を実行するために、各波長の偏差の二乗が最小となる演算を行なう最小二乗計算手段４０３ａを備える。偏差を最小にする計算手法としては、絶対偏差の最大値を最小とする手法を採用することも可能である。 The spectral distribution control unit 403 includes a least square calculation unit 403a that performs an operation that minimizes the square of the deviation of each wavelength in order to execute a calculation that minimizes the deviation. As a calculation method for minimizing the deviation, a method for minimizing the maximum absolute deviation can be employed.

目標分光分布保持手段４０４ａ乃至４０４ｎは、分光分布設定手段４０５で設定される複数の目標分光分布データを記憶保持しており、所望の分光分布データを瞬時に切り替えて分光分布制御手段４０３に渡すように構成している。 The target spectral distribution holding units 404 a to 404 n store and hold a plurality of target spectral distribution data set by the spectral distribution setting unit 405, and switch desired spectral distribution data to the spectral distribution control unit 403 instantaneously. It is configured.

目標の分光分布に選ぶものは、ハロゲン光源の分光分布データまたはＣＩＥ規格のＤ６５標準光（相関色温度6504K、昼光の可視・紫外波長域を代表）の分光分布データの他、例えば、ＣＩＥ規格の標準Ａ光源（温度2865Kの黒体が発する光で白熱電球を代表する）、標準Ｃ光源（相関色温度：6774K、平均的な昼光の可視波長域を代表する）等を任意に決めて記憶保持することができる。 The target spectral distribution is selected from the spectral distribution data of halogen light sources or CIE standard D65 standard light (correlated color temperature 6504K, representative of visible / ultraviolet wavelength region of daylight), for example, CIE standard Standard A light source (representing an incandescent bulb with light emitted by a black body with a temperature of 2865K), standard C light source (correlated color temperature: 6774K, representing the visible wavelength range of average daylight), etc. Can be retained.

図４は、ハロゲン光源の分光分布を目標の分光分布（細実線）に選定した場合の本発明の最小二乗法による９色の制御結果の合成分光分布（太実線）である。図７、図９に示した従来装置の合成分光分布に比較して目標の分光分布への一致度が改善されていることが分かる。 FIG. 4 is a combined spectral distribution (thick solid line) of the control result of nine colors according to the least square method of the present invention when the spectral distribution of the halogen light source is selected as the target spectral distribution (thin solid line). It can be seen that the degree of coincidence with the target spectral distribution is improved as compared with the combined spectral distribution of the conventional apparatus shown in FIGS.

図５は、Ｄ６５標準光の分光分布を目標の分光分布（細実線）に選定した場合の本発明の最小二乗法による９色の制御結果の合成分光分布（太実線）である。図８、図１０に示した従来装置の合成分光分布に比較して目標の分光分布への一致度が改善されていることが分かる。 FIG. 5 is a combined spectral distribution (thick solid line) of the control result of nine colors according to the least square method of the present invention when the spectral distribution of D65 standard light is selected as the target spectral distribution (thin solid line). It can be seen that the degree of coincidence with the target spectral distribution is improved as compared with the combined spectral distribution of the conventional apparatus shown in FIGS.

実施形態では、９色のＬＥＤにより分光分布を制御する光源装置について説明したが、白色を除く８色のＬＥＤにより分光分布を制御する構成でもよい。また、多色発光源としてＬＥＤを採用した場合を説明したが、レーザーダイオードを採用することも可能である。 In the embodiment, the light source device that controls the spectral distribution by using the nine-color LEDs has been described. Moreover, although the case where LED was employ | adopted as a multicolor light emission source was demonstrated, it is also possible to employ | adopt a laser diode.

本発明を適用した光源装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the light source device to which this invention is applied. 特性データ保持手段に保持されるＬＥＤ毎の特性データの一例を示すテーブルである。It is a table which shows an example of the characteristic data for every LED hold | maintained at a characteristic data holding means. １６回路に割り付けたＬＥＤの、色、フィルター色、フィルター透過色、ピーク波長の関係を示すテーブルである。It is a table which shows the relationship of the color, filter color, filter transmission color, and peak wavelength of LED allocated to 16 circuits. ハロゲン光源の分光分布を目標の分光分布に選定した場合の、本発明の制御結果の合成分光分布である。It is a synthetic | combination spectral distribution of the control result of this invention when the spectral distribution of a halogen light source is selected as the target spectral distribution. Ｄ６５標準光の分光分布を目標の分光分布に選定した場合の、本発明の制御結果の合成分光分布である。It is a synthetic | combination spectral distribution of the control result of this invention when the spectral distribution of D65 standard light is selected as target spectral distribution. 特許文献２に開示されている、６色のＬＥＤを用いた光源装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the light source device using 6 color LED currently disclosed by patent document 2. FIG. ５色のＬＥＤにより、ハロゲン光源の色温度に近似するように各ＬＥＤの発光量をそれぞれ決定し加算した分光分布である。This is a spectral distribution obtained by determining and adding the light emission amounts of the respective LEDs so as to approximate the color temperature of the halogen light source by the five color LEDs. ５色のＬＥＤにより、Ｄ６５標準光に対して近似するように計算した分光分布である。It is a spectral distribution calculated so as to approximate D65 standard light by five colors of LEDs. ６色のＬＥＤにより、ハロゲン光源の色温度に近似するように各ＬＥＤの発光量をそれぞれ決定し加算した分光分布である。This is a spectral distribution obtained by determining and adding the light emission amounts of the respective LEDs so as to approximate the color temperature of the halogen light source by the six color LEDs. ６色のＬＥＤにより、Ｄ６５標準光に対して近似するように計算した分光分布である。It is a spectral distribution calculated so as to approximate D65 standard light by six color LEDs.

符号の説明Explanation of symbols

Ｄ１〜Ｄ１６ＬＥＤ
Ｆ１〜Ｆ１６フィルター手段
Ｑ１〜Ｑ１６ドライバ
１０１〜１１６Ｄ／Ａ変換器
２０１〜２１６Ａ／Ｄ変換器
４００制御装置
４０１光源制御手段
４０１ａ定電流駆動手段
４０２特性データ保持手段
４０３分光分布設制御手段
４０３ａ最小二乗計算手段
４０４ａ，４０４ｂ，…４０４ｎ目標分光分布設保持手段
４０５分光分布設定手段
５００外部測定手段
５０１フォトダイオード
５０２Ｉ／Ｖ変換回路
５０３Ａ／Ｄ変換器 D1-D16 LED
F1-F16 Filter means Q1-Q16 Driver 101-116 D / A converter 201-216 A / D converter 400 Control device 401 Light source control means 401a Constant current drive means 402 Characteristic data holding means 403 Spectral distribution setting control means 403a Minimum Square calculation means 404a, 404b,... 404n Target spectral distribution setting holding means 405 Spectral distribution setting means 500 External measurement means 501 Photo diode 502 I / V conversion circuit 503 A / D converter

Claims

所定の発光分布を持つ複数の多色発光源と、これら多色発光源の発光量を夫々制御する光源制御手段とを具備する光源装置において、
所定の波長範囲における目標の分光分布データを保持する目標分光分布保持手段と、
前記発光源毎の駆動電流及び発光分布に対する発光出力の相関関係に基づく特性データを保持する特性データ保持手段と、
前記目標分光分布保持手段から取得する前記分光分布データと、前記特性データ保持手段から取得する前記特性データとを比較し、各波長における前記分光分布データと前記特性データの偏差が最小となる前記多色発光源の発光量の指令値を計算し、前記光源制御手段に渡す分光分布制御手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。 In a light source device comprising a plurality of multicolor light sources having a predetermined light emission distribution and light source control means for controlling the light emission amounts of these multicolor light sources, respectively.
Target spectral distribution holding means for holding target spectral distribution data in a predetermined wavelength range;
Characteristic data holding means for holding characteristic data based on the correlation of the light emission output with respect to the drive current and light emission distribution for each light emission source;
The spectral distribution data acquired from the target spectral distribution holding unit and the characteristic data acquired from the characteristic data holding unit are compared, and the multiple that minimizes the deviation between the spectral distribution data and the characteristic data at each wavelength. A spectral distribution control means for calculating a command value of the light emission amount of the color light source and passing it to the light source control means;
A light source device comprising:

所定の波長範囲における前記目標の分光分布データを、前記目標分光分布保持手段に設定する分光分布設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, further comprising a spectral distribution setting unit that sets the target spectral distribution data in a predetermined wavelength range in the target spectral distribution holding unit.

前記分光分布制御手段は、前記目標分光分布保持手段より複数の分光分布データを切替えて取得することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the spectral distribution control unit acquires a plurality of spectral distribution data by switching from the target spectral distribution holding unit.

前記分光分布制御手段は、前記目標分光分布保持手段よりハロゲン光源の分光分布データまたはＣＩＥ規格のＤ６５標準光の分光分布データを取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。 4. The spectral distribution control means acquires the spectral distribution data of a halogen light source or the spectral distribution data of C65 D65 standard light from the target spectral distribution holding means. Light source device.

前記分光分布制御手段は、最小二乗法により前記偏差を最小とする計算を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置。 5. The light source device according to claim 1, wherein the spectral distribution control unit executes a calculation that minimizes the deviation by a least square method.

前記分光分布制御手段は、絶対偏差最小法により前記偏差を最小とする計算を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置。 5. The light source device according to claim 1, wherein the spectral distribution control unit executes a calculation that minimizes the deviation by an absolute deviation minimum method. 6.

前記多色発光源は、全て自己発光の光を用いて所定の分光分布を与えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。 7. The light source device according to claim 1, wherein all of the multicolor light emission sources give a predetermined spectral distribution using self-luminous light.

前記多色発光源は、同一発光源を一つ以上の色フィルターを用いて不要な波長を制限した光により、所定の分光分布を与えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。 7. The multicolor light emitting source according to any one of claims 1 to 6, wherein the same light emitting source is provided with a predetermined spectral distribution by light in which unnecessary wavelengths are limited by using one or more color filters. Light source device.

前記多色発光源は、自己発光の光及び色フィルターを用いて不要な波長を制限した光を混在させた光により、所定の分光分布を与えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。 7. The multi-color light emitting source according to claim 1, wherein the multi-color light source provides a predetermined spectral distribution by light in which self-luminous light and light having a wavelength that is not required are limited using a color filter. The light source device according to 1.