JP2006147171A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 3原色の光を混色して所定の光を出力する光源装置であって、
前記3原色の光を発光する発光素子の駆動電気量と出射光量の関係を示す情報を格納した記憶手段と、
前記駆動電気量と出射光量の関係に基づいて前記所定の光の色度、照度または輝度の値に対応する各発光素子の駆動電気量を算出する制御手段と、
を備えたことを特徴とした光源装置。
【選択図】 図1
Description
また、発光源としてLED(発光ダイオード)ランプを用いた光源装置を用いて撮像素子の検査を行う装置がある(例えば特許文献2参照。)。
図5において、LED1a,1bは、赤色光を発光する発光ダイオード、LED2a,2bは、緑色光を発光する発光ダイオード、LED3a,3bは、青色光を発光する発光ダイオードである。保持機構4は、これらの3原色のLEDを保持する。
赤LED電流源61a,緑LED電流源61b,青LED電流源61cは、それぞれ赤,緑,青のLEDに、設定された電流値を通電させる。
LEDを用いた光源装置では、色を変えるには3原色のLEDの光量をそれぞれのLEDに流す電流を変化させることになる。しかし、電流値とそれぞれの照度の値は直線関係に無い。また、電流の値変化でLEDの分光放射輝度が変化することにより、同じ色で照度だけ変更したいと思っても単純に電流値を同じ割合だけ変更したのでは色を同じに保つことはできない。
従って、照度値と色を国際照明委員会(以下、CIEという。)などの規格に準拠した値で設定することが容易にできなかった。
前記3原色の光を発光する発光素子の駆動電気量と出射光量の関係を示す情報を格納した記憶手段と、
前記駆動電気量と出射光量の関係に基づいて前記所定の光の色度、照度または輝度の値に対応する各発光素子の駆動電気量を算出する制御手段と、
を備えたことを特徴とした光源装置。
前記多原色の中から3原色を選択して1原色に加法混色し、前記多原色が3原色になるまで前記加法混色を繰り返し、混色後の3原色を混色して前記所定の光を生成する制御手段を有することを特徴とする光源装置。
これら発光素子の駆動電気量と出射光量の関係を示す情報を格納した記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記駆動電気量と出射光量の関係に基づいて前記所定の光の色度、照度または輝度の値に対応する各発光素子の駆動電気量を算出することを特徴とした(2)に記載の光源装置。
赤LED電流源6a,緑LED電流源6b,青LED電流源6cは、それぞれ赤,緑,青のLEDに設定された電流値を通電させる。赤用D/A変換器7a,緑用D/A変換器7b,青用D/A変換器7cは、設定電流値に対応するデジタル信号が入力され、このデジタル値に対応するアナログ信号を発生させる。このアナログ信号により各電流源6aから6cが制御され、設定された電流値を発生させる。
図2は、本発明の光源装置の発光範囲を示した色度図である。
図2において、3原色として使用しているLEDの発光範囲で最も刺激純度が低い点R,G,Bを結んだ三角形の内側が本発明の光源装置の発光範囲である。与えられたxyがこの三角形の内側内に含まれていれば本光源装置で発光可能な色度である。この色度を仮にC(xc,yc)とする。
なお、電流や分光分布を求める補間計算には例えばラグランジェ補間を用いる。
ここで、記憶素子9に格納されている周囲温度に対する駆動電気量と出射光量のデータ間はラグランジェ補間などによる関数で補うことで、データ量を削減できる。
また、本実施例では光源の形状をLEDの直接光を照射するように記述してあるが、照射光学系はこれに限るものではなく、インテグレータ光学系やレンズ、拡散板、ライトガイド、光ファイバなどを含む光学系であっても良い。これらにより、均一な照度分布が得られる。
図3において、任意の色度点C(xC,yC)が与えられた場合の各LEDの照度の設定方法について述べる。これら5原色の色度座標は予め測定した三刺激値から(5)式を用いて求めてあるものとし、それぞれの色度座標をY(x(0),y(0))、R(x(1),y(1))、G(x(2),y(2))、B(x(3),y(3))、E(x(4),y(4))とする。ここでは黄(Y),赤(R),緑(G)の色度点を使用して1原色を表現する。
ここまで、各LEDの分光分布、三刺激値、色度は代表分布を用いて計算してきたが、LEDに流す電流を変えるとLEDの分光分布は変化する。変化した分光分布は前述した電流とLEDの分光分布の関係によって求めることができる。これにより算出された電流値での三刺激値を求めて、再度(4)式以降の計算を実施し、設定すべき正確な電流を求める。
図4は、図3の色度図に黒体放射軌跡を示した色度図である。
図4において、任意の相対色温度が与えられた場合の各LEDの照度の設定方法ついて述べる。与えられた相関色温度Tから一意に分光放射分布が求められる。この分布をL(λ)として、(1)式に入れると三刺激値X,Y,Zを求めることができる。本実施例では照度値が1になるようにして計算を進め、最後に必要な照度に戻すこととする。
目的の三刺激値をXT,YT=1,ZTとすると、
図4は、5種類のLEDの色度を表したものである。ここで、Qの仮想の色度点を考えその色度座標を(xq,yq)とする。Q点は固定であり、(0.34,0.56)とする。ある色温度が与えられた時、その色の色度は黒体放射軌跡上の点Tとして与えられる。その色度座標は(xT,yT)である。
G点とE点の中点に仮想点Uを取る。Y点とU点を結ぶ直線YUとQ点とT点を結ぶ直線QTを考え、その交点にP点を取る。
この色度座標から照度1の三刺激値を求めると、
ここまで各LEDの分光分布、三刺激値、色度は代表分布を用いて計算してきたが、LEDに流す電流を変えるとLEDの分光分布は変化する。変化した分光分布は前述した電流とLEDの分光分布の関係によって求めることができる。
これにより算出された電流での三刺激値を求めて、再度(18)式以降の計算を実施し、設定すべき正確な電流を求める。本実施例では、これらの工程を一度だけ行うことを想定しているが、複数回繰り返せばより設定値に対して正確な色や照度に合わせこむことができる。
また、前述のように、周囲温度に対する駆動電気量と出射光量の関係から出射光量が一定になるように電流値などの駆動電気量を変化させる。
以上により、3原色を越える発光素子を用いた場合であっても、簡単にCIEなどで規定されている色度図上の任意の色や照度を作り出すことができる。
5 被照射物
6a 赤用電流電
6b 緑用電流源
6c 青用電流源
7a 赤用D/A変換器
7b 緑用D/A変換器
7c 青用D/A変換器
8 コントローラ
9 記憶素子
10 操作部
Claims (9)
- 3原色の光を混色して所定の光を出力する光源装置であって、
前記3原色の光を発光する発光素子の駆動電気量と出射光量の関係を示す情報を格納した記憶手段と、
前記駆動電気量と出射光量の関係に基づいて前記所定の光の色度、照度または輝度の値に対応する各発光素子の駆動電気量を算出する制御手段と、
を備えたことを特徴とした光源装置。 - 3つを越える多原色の光を混色して所定の光を出力する光源装置であって、
前記多原色の中から3原色を選択して1原色に加法混色し、前記多原色が3原色になるまで前記加法混色を繰り返し、混色後の3原色を混色して前記所定の光を生成する制御手段を有することを特徴とする光源装置。 - 前記多原色の光を発光する発光素子と、
これら発光素子の駆動電気量と出射光量の関係を示す情報を格納した記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記駆動電気量と出射光量の関係に基づいて前記所定の光の色度、照度または輝度の値に対応する各発光素子の駆動電気量を算出することを特徴とした請求項2に記載の光源装置。 - 前記記憶手段に前記発光素子の駆動電気量と分光放射輝度の関係を示す情報を格納しておき、前記駆動電気量の変化に応じて各原色の加法混色の割合を補正することを特徴とする請求項1または請求項3に記載の光源装置。
- 前記分光放射輝度のデータは所定波長域を所定間隔で区切ったときの輝度データであることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
- 前記分光放射輝度のデータは重心波長およびスペクトル半値幅であることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
- 前記記憶手段に前記発光素子の周囲温度に対する駆動電気量と出射光量の関係を示す情報を格納しておき、前記周囲温度の変化に応じて前記駆動電気量を補正することを特徴とする請求項1、請求項3から請求項6のいずれかに記載の光源装置。
- 前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする請求項1、請求項3から請求項7のいずれかに記載の光源装置。
- 前記発光素子の光放射を均一な照度または輝度分布にする光学系を備えたことを特徴とする請求項1、請求項3から請求項8のいずれかに記載の光源装置。
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