JP4230628B2

JP4230628B2 - 照明装置の制御電源

Info

Publication number: JP4230628B2
Application number: JP33989299A
Authority: JP
Inventors: 隆彦上田
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001153808A

Description

【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７−５０２９１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が径方向および周方向に立体的に配設され、該セグメントの各々にＬＥＤが設けられ、該ＬＥＤの光軸が被検査体表面で略交差するように設けられたドーム型のＬＥＤ照明装置に用いる照明装置の制御電源であって、前記ＬＥＤの調光値の複数から構成される発光パターンの記憶領域を複数有し、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前記出力制御部とは独立して設けられ、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する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、ＣＰＵ５ａ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ＬＥＤ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３２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、ＬＥＤ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
５ａＣＰＵ
５ｂ書換可能なＲＯＭ
５ｃＲＡＭ
６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
２２ＬＥＤ
２３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

互いに独立に電力供給される複数のセグメントが径方向および周方向に立体的に配設され、該セグメントの各々にＬＥＤが設けられ、該ＬＥＤの光軸が被検査体表面で略交差するように設けられたドーム型のＬＥＤ照明装置に用いる照明装置の制御電源であって、
前記ＬＥＤの調光値の複数から構成される発光パターンの記憶領域を複数有し、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前記出力制御部とは独立して設けられ、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する照明装置の制御電源。
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。
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。
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。
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。
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。