JP2000133029A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色調を自由かつ簡単に調整でき、光源の寿命
が長く、ほとんど交換する必要がなく、電力消費量が少
なく、しかも十分な光量が得られる光源装置を提供す
る。 【解決手段】 少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイ
オード（ＬＥＤ）３の各発光面に、光ファイバ７の受光
面をそれぞれ配置し、光ファイバ７の出射面を結束して
光コネクタ１０に連結する。各３色のＬＥＤ３の発光強
度をそれぞれ独立に変えることができるＬＥＤ駆動回路
１３を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の発光ダイ
オードから出射される照明光を光ファイバを用いて結束
する光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、飲食品などに用いられる瓶、缶
などの容器においては、欠損箇所や、異物の付着等があ
ると、それらが口に入って人体に危害を与えるおそれが
あり、缶などでは欠損部から腐食して不良品となること
があるため、飲食品を充填する前に、容器を検査するこ
とが行われている。

【０００３】この検査は、ＣＣＤカメラなどによって容
器の、特に内周を撮像し、正常な容器の撮像結果と比較
して異常がないかを判断させることにより、自動的に行
なわれる。このとき、ＣＣＤカメラによる撮像部位を光
源装置からの照明光によって、明るく均一に照明する必
要がある。

【０００４】又、半導体基板のパターンの認識、処理ラ
イン上における位置決め精度、ボンディングワイヤーの
接続検査などにおいても、ＣＣＤカメラなどを利用した
自動的検査が行われており、この場合もＣＣＤカメラに
よる撮像部位を、光源からの照明光により明るく均一に
照明する必要がある。

【０００５】一般に、光源装置に内蔵する光源として
は、ハロゲンランプを用いる場合が多い。すなわち、ハ
ロゲンランプからの照明光を集光レンズ等により集光し
た後、光コネクタへ導き、この光コネクタに接続するラ
イトガイドを経て、被検査体を照明する。

【０００６】この場合、ハロゲンランプの寿命が、約２
０００時間と比較的短く、しかも、この寿命には著しい
固体差があるため、常に予備のランプを準備しておく必
要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば半導体
の製造ラインでは、ライトガイドを何百本も使用し、そ
れぞれに照明光源を設置しているため、常にハロゲンラ
ンプのどれかが切れる可能性があり、作業員が常時巡回
してランプ切れが発生した時は、直ちに交換できる体制
を整える必要があり、メンテナンスが煩雑である。

【０００８】又、ランプ交換の際には、製造ラインを止
めて、検査を一時中断させなければならないので、生産
効率が低下する。

【０００９】更に、ハロゲンランプは高熱を発するた
め、大型の冷却ファンを設けて冷却しなければならない
ため、光源装置全体が大型化してしまうばかりでなく、
電力消費量が多くなる問題がある。

【００１０】一方、検査対象の色によって、光源の色を
変えた方が検出しやすくなることがあり、ハロゲンラン
プを光源として採用する場合、色調整は色フィルターを
用いて行うが、色フィルターは劣化し易く、取扱いが不
便である。

【００１１】又、最近では、ハロゲンランプに比し、は
るかに長寿命で、ほとんど交換する必要がなく、発光に
伴う発熱量も少ない発光ダイオードを光源として採用す
ることも検討されているが、発光ダイオードはハロゲン
ランプに比し、１個当りの光量が非常に少ないという問
題があった。

【００１２】したがって、本発明の目的は、色フィルタ
ーを用いることなく色調を自由かつ簡単に調整すること
ができ、又、光源の寿命が長く、ほとんど交換する必要
がなく、更に発熱量、及び電力消費量が少なく、しかも
照明光として十分な光量を得ることのできる光源装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光源装置は、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの三色
の発光ダイオードが１又は複数の基板上に支持されてお
り、各発光ダイオードの発光面に光ファイバの受光面が
それぞれ配置され、これらの光ファイバの出射面が結束
されて光コネクタに連結されており、前記各色の発光ダ
イオードの発光強度を個別に変えるＬＥＤ駆動回路が設
けられていることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの
三色の発光ダイオードの発光強度を個別に変えることに
より、これらの色の光を混合した出力光の色調を自由か
つ簡単に調整することができる。また、複数の発光ダイ
オードの光を光ファイバで結束させることにより、照明
光として十分な光量を得ることができる。更に、発光ダ
イオードを光源にすることにより、光源の寿命が長く、
ほとんど交換する必要がなく、更に発熱量、及び電力消
費量を少なくすることができる。

【００１５】本発明の好ましい態様によれば、前記各発
光ダイオードの発光面が平坦に形成され、これらの発光
面に、それぞれに対応する前記光ファイバの受光面が密
着されている。この態様によれば、各発光ダイオードか
らの光を効率良く集光することができる。

【００１６】本発明の更に好ましい態様によれば、前記
各光ファイバの結束した出射面と、前記光コネクタとの
間に、集光レンズが介装されている。この態様によれ
ば、光ファイバの出射面から出射された光を集めて効率
よく光コネクタに導くことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図中の符号１は光源装置で、光
源装置１内の後部に光源２が配設されている。

【００１８】光源２は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）
の３色の発光ダイオード（ＬＥＤ）３をそれぞれ個別に
有する光源部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを有し、各光源部２Ｒ，
２Ｇ，２Ｂが図示しないブラケットを介して立設されて
いる。

【００１９】各光源部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、複数個のＬ
ＥＤ３を有し、この各ＬＥＤ３が、アルミ板等のＬＥＤ
保持プレート４にハニカム状に穿設された複数の位置決
め孔４ａに装着され、圧着或いは接着剤などを介して保
持されており、そのリード線３ａがＬＥＤ基板５に半田
付けされている。

【００２０】又、各ＬＥＤ３の発光面３ｂがＬＥＤ保持
プレート４の表面と同一面に臨まされている。このＬＥ
Ｄ３の発光面３ｂは平坦に加工されており、且つ表面が
所定に研磨されている。なお、ＬＥＤ３の発光面３ｂの
研磨は、ＬＥＤ保持プレート４に装着後、ＬＥＤ保持プ
レート４と共に行うようにしても良い。

【００２１】更に、このＬＥＤ保持プレート４の表面
に、アルミ板等の光ファイバ保持プレート６が密接され
ている。この光ファイバ保持プレート６には、位置決め
孔６ａが、上記ＬＥＤ保持プレート４に穿設されている
位置決め孔４ａに対応した状態で穿設されている。

【００２２】この位置決め孔６ａに光ファイバ７の基端
部が挿通されて、接着剤８により固定されている。光フ
ァイバ７の基端に形成した受光面７ａが所定に研磨され
て、光ファイバ保持プレート６の表面と同一面に配設さ
れており、光ファイバ保持プレート６とＬＥＤ保持プレ
ート４とを当接することで、光ファイバ７の受光面７ａ
とＬＥＤ３の発光面３ｂとが密着される。なお、光ファ
イバ７の受光面７ａの研磨は、光ファイバ保持プレート
６に装着後、光ファイバ保持プレート６と共に行うよう
にしても良い。

【００２３】各光源部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから延出された
光ファイバ７の先端部は、各光源部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに
接続された光ファイバ７が均一に混じるようにランダム
に配列されて結束された状態で、前面パネル１ａの方向
へ延出され、口金８に挿通されて固定されている。この
場合、各光源部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに接続された光ファイ
バ７を規則正しく交互に配列して結束してもよい。この
光ファイバ７の先端に形成された出射面７ｂは口金８の
端面と同一面となるように、口金８に挿通した後、口金
８の端面からやや突出させ、口金８の端面に沿って切削
加工された後、所定に研磨されている。

【００２４】上記口金８が前面パネル１ａの裏面に固設
されたホルダ９に挿通され、捩子或いは接着などにより
固設されている。このホルダ９が前面パネル１ａの前面
に突設する光コネクタ１０に連結されている。

【００２５】上記ホルダ９の口金８と光コネクタ１０と
の間に、光ファイバ７の出射端７ｂから出射される照明
光を集光する球形状の集光レンズ１１が介装されてい
る。集光レンズ１１としては、上記球形状以外のものも
使用できるが、球形状の場合には、集光レンズの方向性
がなくなるため、組み付け性がよくなる。

【００２６】なお、符号１２は光コネクタ１０に装着さ
れるライトガイドであり、光ファイバ７から出射され、
集光レンズ１１により集光された照明光を、被検査体に
照射する。

【００２７】又、集光レンズ１１は、必ずしも必要なも
のではなく、例えば図１０に示すように、口金８で結束
されてホルダ９に挿入された光ファイバ７の出射端７ｂ
を光コネクタ１０の開口部に臨ませ、出射端７ｂから出
射される光を、ライトガイド１２に直接導入するように
してもよい。

【００２８】一方、光源装置１には、ＬＥＤ駆動回路１
３を実装するＬＥＤ駆動基板１４、及び、このＬＥＤ駆
動回路１３に対して駆動用電源を供給する電源部１５が
設けられている。

【００２９】前面パネル１ａには、電源部１５をＯＮ／
ＯＦＦするパワースイッチ１６、ＬＥＤ３全体の明るさ
を調整する明るさ調整ボリューム１７、ＬＥＤ基板５毎
にＬＥＤ３の明るさを調整する、Ｒ，Ｇ，Ｂの各個別明
るさ調整ボリューム１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ、ＬＥＤ３
の点滅時の発光強度を、デューテイ比０％の最小発光強
度から、デューティ比１００％の最大発光強度まで設定
可能なデューティ調整ボリューム１８、及びＬＥＤ３の
断線を知らせるアラームランプ１９などが配設されてお
り、又、背面パネル１ｂには、外部機器に接続可能なす
るサブコネクタ２５等が配設されている。なお、符号２
６はヒューズボックスである。

【００３０】ＬＥＤ駆動回路１３には、Ｒ制御回路２７
Ｒ、Ｂ制御回路２７Ｂ、Ｇ制御回路２７Ｇ、ダイナミッ
ク点灯制御回路３５等が設けられており、各制御回路２
７Ｒ，２７Ｂ，２７Ｇには、定電流回路３４から出力さ
れる電流値を設定する点消灯制御回路３１、ＬＥＤ３の
断線を検出するＬＥＤ断線検出回路３２、ＬＥＤ３の過
熱状態を検出する過温度検出回路３３、ＬＥＤ３に安定
電流を供給する定電流回路３４等が設けられている。

【００３１】又、ダイナミック点灯制御回路３５には、
所定デューティ比のパルスを形成するパルス形成回路３
６、積分回路３７、電流比調整回路３８等が設けられて
いる。

【００３２】次に、上記構成による本実施の形態の作用
について説明する。パワースイッチ１６をＯＮすると、
電源部１５に電源が投入され、各制御回路２７Ｒ，２７
Ｇ，２７Ｂに設けられた定電流回路３４から定電流（２
５〜５０ｍＡ程度）が、ＬＥＤ基板５に実装されている
各ＬＥＤ３に供給され、ＬＥＤ３を点灯させる。このＬ
ＥＤ基板３には、過熱時にＯＮするサーミスタ等の感温
素子４０が配設されており、各制御回路２７Ｒ，２７
Ｇ，２７Ｂの過温度検出回路３３では、感温素子４０の
ＯＮ信号を検出したとき、アラームランプ１９を点灯さ
せると共に、アラーム信号を出力してブザー等をＯＮさ
せる。

【００３３】又、各制御回路２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂに
設けられたＬＥＤ断線検出回路３２では、定電流回路３
４の出力値に基づき、ＬＥＤ３の断線を監視し、断線が
検出されたときは、上述したＬＥＤ３の過温検出と同
様、アラームランプ１９を点灯させると共に、ブザー等
をＯＮさせる。

【００３４】各ＬＥＤ３全体の明るさは、明るさ調整ボ
リューム１７で調整し、各ＬＥＤ基板５毎の調整は、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各明るさ調整ボューム１７Ｒ，１７Ｇ，１
７Ｂで調整する。

【００３５】明るさ調整ボリューム１７は主に発光強度
（明るさ）を調整するもので、明るさ調整ボリューム１
７を操作すると、明るさ調整信号Ｓの出力値が可変さ
れ、ＤＣ／ダイナミック点灯切替え回路４１を介して、
各制御回路２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂの各点消灯制御回路
３１に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各明るさ調整信号ＳＲ，ＳＧ，Ｓ
Ｂを出力し、定電流回路３４から出力される電流値を一
律に可変させ、ＬＥＤ３の明るさを調整する。

【００３６】又、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の個別明るさ調整ボリュ
ーム１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、主に照明光の色調を調
整するもので、各個別明るさ調整ボリューム１７Ｒ，１
７Ｇ，１７Ｂを操作すると、各制御回路２７Ｒ，２７
Ｇ，２７Ｂの各点消灯制御回路３１に明るさ調整信号Ｓ
Ｒ，ＳＧ，ＳＢが個別に出力され、定電流回路３４から
出力される電流値が色別に可変設定される。

【００３７】色調調整は、被検査体に応じて識別し易い
色調を得るもので、例えば、被検査体が体腔内である場
合には、体腔内と同系色のＲ（赤色）を弱め、又、被検
査体が基板である場合には、レジストと同系色のＧ（緑
色）を弱める。

【００３８】本実施の形態では、ＬＥＤ３の発光強度を
色毎に個別に調整することで、色調調整を行うようにし
たので、劣化し易い色フィルターが不要となり、又、色
調を自由かつ簡単に調整することが可能となる。

【００３９】又、ダイナミック点灯制御回路３５は、外
部の制御機器から出力される同期信号に同期して、例え
ば、通常時５０ｍＡ程度の発光強度を２００ｍＡまで増
加させるもので、被検査体を撮像する際のカメラのシャ
ッタに同期させて、発光強度を可変させる場合等に用い
られる。この発光強度はデューティ調整ボリューム１８
からの出力値に基づいて可変設定される。

【００４０】すなわち、デューティ調整ボリューム１８
を操作すると、対応するデューティ調整信号Ｄがパルス
形成回路３６に入力され、所定デューティ比のパルス
（デューティパルス）が形成され、積分回路３７を介し
て電流比調整回路３８で、デューティパルスのＯＮ／Ｏ
ＦＦに対応した電流が設定され、この電流値がＤＣ／ダ
イナミック点灯切替え回路４１を介して、各制御回路２
７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂの各点消灯制御回路３１に、明る
さ調整信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢとして個別に出力される。

【００４１】そして、各制御回路２７Ｒ，２７Ｇ，２７
Ｂの定電流回路３４から各ＬＥＤ３に電流が供給される
と、ＬＥＤ３が発光し、発光面３ｂから出射される照明
光が光ファイバ７の受光面７ａにて受光されて前面パネ
ル１ａの方向へ導かれる。

【００４２】このとき、図６、図７に示すように、上記
ＬＥＤ３の発光面３ｂが平坦に形成され、この発光面３
ｂに光ファイバ７の平坦に形成された受光面７ａが密着
されているため、ＬＥＤ３からの照明光が効率良く受光
される。

【００４３】又、ＬＥＤ３と光ファイバ７とを保持プレ
ート４，６に穿設した位置決め孔４ａ，６ａに固設し、
この保持プレート４，６を密着させたときに、ＬＥＤ３
の発光面３ｂと光ファイバ７の受光面７ａとが密着され
るようにしたので、組付け性が良い。

【００４４】各光ファイバ７の基端は口金８により結束
された状態で、ホルダ９に装着されており、その出射端
７ｂから出射された照明光は、球形状に形成された集光
レンズ１１により集光され、光コネクタ１０に接続され
ているライトガイド１２を経て被検査体に照射される。

【００４５】被検査体にはＣＣＤカメラ等の撮像手段が
対設されており、この撮像手段にて、被検査体に照射さ
れた照明光の反射光を検出し、製品の良、不良などを検
査する。

【００４６】このように、本実施の形態によれば、光源
としてＬＥＤ３を採用したことで、光源を長寿命化する
ことができ、ほとんど交換する必要がないために、メン
テナンスが容易となり、しかも発熱量が少ないため放熱
構造を簡素化でき、その上、電力消費量が軽減されるた
め経済的である。また、ＬＥＤ３の発光強度を色毎に個
別に調整することで、色調を自由かつ簡単に調整するこ
とが可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
光源として発光ダイオードを採用したので、光源の長寿
命化が図れ、ほとんど交換する必要がないためにメンテ
ナンスが容易となる。更に、発光ダイオードを採用する
ことで、発熱量、及び電力消費量が少ないため経済的で
ある。又、発光部を少なくともＲ，Ｇ，Ｂの３色を有す
る発光ダイオードで構成したので、この３色の発光強度
を個別に可変することで、色フィルターを用いることな
く色調を自由かつ簡単に調整することができ、取扱い性
が良い。更に、複数個の発光ダイオードを集光して照明
光としたので、十分な光量を得ることができる。

【００４８】更に、各発光ダイオードの先端を平坦に形
成し、この各発光ダイオードの先端に光ファイバの受光
面を密着させた場合には、各発光ダイオードからの光を
効率良く集光することができる。

【００４９】又、各光ファイバの出射面と光コネクタと
の間に集光レンズを配置した場合には、光ファイバの出
射面から出射された光を集めて効率よく光コネクタに導
くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光源装置の平面図

【図２】光源装置の正面図

【図３】図２の右側面図

【図４】図２の左側面図

【図５】ＬＥＤ保持プレートの正面図

【図６】図４のVI-VI 断面図

【図７】図６の要部拡大図

【図８】図２のVIII部拡大断面図

【図９】ＬＥＤ駆動回路の構成図

【図１０】光ファイバとコネクタとの連結部の別の態様
を示す図８と同様な図

【符号の説明】

１ 光源装置 ３ 発光ダイオード ３ｂ 発光面 ５ ＬＥＤ基板 ７ 光ファイバ ７ａ 受光面 １０ 光コネクタ １１ 集光レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともＲ、Ｇ、Ｂの三色の発光ダイ
   オードが１又は複数の基板上に支持されており、各発光
   ダイオードの発光面に光ファイバの受光面がそれぞれ配
   置され、これらの光ファイバの出射面が結束されて光コ
   ネクタに連結されており、前記各色の発光ダイオードの
   発光強度を個別に変えるＬＥＤ駆動回路が設けられてい
   ることを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】 前記各発光ダイオードの発光面が平坦に
   形成され、これらの発光面に、それぞれに対応する前記
   光ファイバの受光面が密着されている請求項１記載の光
   源装置。
3. 【請求項３】 前記各光ファイバの結束した出射面と、
   前記光コネクタとの間に、集光レンズが介装されている
   請求項１又は２記載の光源装置。