JP2007025235A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度調整が困難な光源を用いた場合でも連続的な光量の調整を可能にする。
【解決手段】光発生器１０には、ランプ２０と、ランプ２０から照射される光の光路上に配置され、光を透過させる透過部分が回転方向に沿った連続する形状により形成された回転開口板２６と、回転開口板２６に形成された透過部分が光路上で連続的に通過するように回転開口板２６を回転駆動する駆動モータ２８が設けられている。制御装置１２は、駆動モータ２８による回転駆動を制御することで、ランプ２０から照射される光の強度調整をすることなく連続的な光量調整された光を光発生器１０から放射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光量調整機構が搭載された照明装置に関する。

従来、光量調整機構が搭載された照明装置として、例えばプロジェクタに用いられるものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された照明装置は、プロジェクタにおいて使用される高圧水銀ランプが１００％の発光光量を７０％程度まで減光できるに過ぎず、また光学絞りを用いて光源光を極端に減光しようとすると、熱が光学絞り部分に集中してしまい、周辺の光学部品等に悪影響を及ぼす等の問題に対処するために構成されている。

すなわち特許文献１に記載された照明装置では、高圧水銀ランプのような発光光量の可変量が少ない光源ランプを用いた場合において、光源ランプの発光光量を調節すると共に、開閉遮光部材を開閉させることによって出射する照明光の強度を遮蔽する構成としている。

ところで、光を放射しながら移動する物体を検知するためのカメラ装置の検査などに用いる照明装置が求められている。例えば、このカメラ装置では、物体が光を放射しながら近づいていることを正しく検知できるか検査する必要がある。こうした検査は、例えば人が光源を持ちながらカメラ装置に近づいたり、車両に光源を搭載してカメラ方向に近づくなどして実施することができるが、検査を実施するために広い場所が必要となったり、検査の実施に多くの作業が発生してしまうなどして効率が悪くなってしまう。

従って、光を照射する物体が近づいてくる場合と同様に、連続的に照射光が変化するように光量調節が可能な照明装置が求められる。
特開２００４−２６４８１９公報

従来の特許文献１に記載された照明装置は、プロジェクタに用いられる照明装置であるため動作モードに応じて照明光量を固定的に調整することを基本とするものである。

一般に、白熱灯などのようにフィラメントを利用している光源を用いる場合には、電圧を変化させることによって連続的に光量を調整することが可能である。しかし、カメラ装置の検査において、特許文献１で用いられる水銀ランプやキセノンランプのような放電型の光源が要求される場合、電圧の変化により要求される連続した範囲での光量調整ができない。

また、特許文献１に記載された照明装置の場合、開閉遮光板や格子状遮光板等、その機構を駆動させることで連続的に光量を変化させることも不可能ではないが、構造及びその制御が複雑になるという問題があり、本来的に連続的変化を予定していないため、これらの構造により連続的変化を実現することは現実的でない。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、強度調整が困難な光源を用いた場合でも連続的な光量の調整が容易に可能な照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源から照射される光の光路上に配置され、光を透過させる透過部分が回転方向に沿った連続する形状により形成された回転開口板と、前記回転開口板に形成された透過部分が前記光路上で連続的に通過するように前記回転開口板を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段による回転駆動を制御する制御手段とを具備するようにしたものである。

本発明によれば、回転開口板に光を透過させる透過部分を回転方向に沿った連続する形状により形成されているため、この回転開口板を回転駆動させることにより、強度調整が困難な光源を用いた場合でも、光源から照射される光量を制御する必要なく連続的な光量の調整が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態における光量調整機構が搭載された照明装置の構成を示す図である。本実施形態における照明装置は、例えば光を放射しながら移動する物体を検知するためのカメラ装置の検査に用いられるものとする。照明装置は、光を放射しながら移動する物体が近づいてくる場合の光の変化を再現できるように、連続的に光量を調整することができる光量調整機能が設けられている。

図１に示すように、本実施形態における照明装置は、光発生器１０と光発生器１０を制御する制御装置１２により構成されている。

光発生器１０には、制御装置１２によりオン／オフが制御されるランプ２０が設けられている。本実施形態における照明装置に用いられるランプ２０は、例えばキセノンランプのような放電管型のものが用いられるものとする。この種、放電管型のランプ２０は、放電可能な電圧・電流に範囲があるため、任意の範囲での光量制御をすることができない。本実施形態では、ランプ２０に対する光量調節のための制御は行わないものとする。

ランプ２０には、放物面鏡２１が取り付けられており、ランプ２０から照射された光を所定の方向に反射させる。また、ランプ２０には、ランプ２０及びその周辺を冷却するためのファン２３が取り付けられている。なお、光発生器１０には、筐体内を冷却するために吸気口、排気口、排気ファンなども設けられている。

ランプ２０から照射された光は、平面鏡２４により光路が変更されて、回転開口板２６を介してインテグレータ２９に導入される。ランプ２０から照射される光の光路上に配置された回転開口板２６には、光を透過させる透過部分が回転方向に沿った連続する形状により形成されている。

回転開口板２６は、駆動モータ２８により回転駆動される。回転開口板２６は、駆動モータ２８の回転軸に対して、開口板取付具２７により取り付けられている。開口板取付具２７は、回転開口板２６を脱着可能に取り付けている。従って、開口板取付具２７により異なる回転開口板２６を任意に交換して使用することができる。

駆動モータ２８は、例えばステッピングモータにより構成され、制御装置１２の制御により回転速度と回転角度が制御される。回転開口板２６を回転させることにより、回転開口板２６に形成された透過部分が光路上で連続的に通過するため、透過部分の形状に応じて通過する光量が連続的に変更される。

インテグレータ２９は、例えばロッドレンズにより構成され、回転開口板２６を介して導入された入射光を均一化して放射する。凸レンズ３０は、インテグレータ２９から放射された光を所定の広がり角により放射させる。前面ガラス３２は、凸レンズ３０の放射面を保護する。

図２には、図１に示すランプ２０から照射された光の光路上に配置された回転開口板２６を概念的に示す図である。

図２に示すように、回転開口板２６は、光源から照射される光の光路上に配置されている。
回転開口板２６は、図２に示すように、透過部分が光路上で連続的に通過するように、制御装置１２の制御のもとで駆動モータ２８により回転駆動される。透過部分は、回転開口板２６の回転方向に沿った連続する形状により形成されているため、回転開口板２６の回転量（角度）に応じて、通過する光量も変化する。また、光軸上の光は、常に回転開口板２６の透過部分を通過するため、光軸上の光の強度は変化しない。

図３は、本実施形態における回転開口板２６の構成の一例を示している。図３は、回転開口板２６の平面形状を示す図である。回転開口板２６は、透過する光量を調整するために、光を透過させない不透過部分２６ｂと、回転方向に沿った連続する形状により形成された光を透過させる透過部分２６ｃが設けられている。回転中心２６ａにおいて、回転開口板２６を回転駆動することにより、透過する光量を連続的に変化させることができる。回転開口板２６の回転速度を設定することで、光量が初期量（例えば０）から最大光量までに変化するのに要する時間（立ち上がり時間）、及び時間経過に伴って変化する光量の変化パターンを変更することができる（図４（ａ）参照）。また、回転開口板２６に設けられる透過部分２６ｃを、図３に示すように、回転開口板２６が回転されるのに伴って透過光量が増加する形状に形成しておくことにより、回転開口板２６の回転を停止させる位置を設定することで最大光量を変化させることができる。なお、回転開口板２６に対する回転制御は、駆動制御データ４３ａに基づいて行われる。

図４は、回転開口板２６に形成される透過部分２６ｃにより調整される透過光量を示す図である。
回転開口板２６に形成される透過部分２６ｃは、例えば図４（ｂ）に示すように、回転角度が変化するのに応じて比例して光量が増加する形状に形成されているものとする。例えば、回転開口板２６は、駆動モータ２８により０°から２４０°の範囲で回転角度が変更されるものとする。従って、回転開口板２６を何れの回転角度まで回転させるかによって、透過部分２６ｃを透過する光量を調節することができる。なお、回転開口板２６に対する回転範囲は、回転開口板２６に形成される透過部分２６ｃの形状に応じて任意に設定されるものとする。

図４（ｂ）に示すように、回転角度に応じて透過光量が決められるので、回転開口板２６の回転を停止させる位置を設定することで最大光量を決定することができる。

例えば、光を放射しながら移動する物体を検知するためのカメラ装置の検査に用いる場合、物体によって異なる最大光量に応じて、光発生器１０から照射される最大光量を調整することで、各物体を想定した検査が可能となる。

また、回転角度と透過光量との関係が図４（ｂ）に示す関係にある場合には、回転開口板２６を一定の回転速度で回転駆動させることで、光量の変化を一定にすることができる。

また、時間経過に伴う回転速度を任意に調整することで、任意の変化パターンにより光発生器１０から放射される光量を変化させることができる。例えば、図４（ａ）に示す変化パターンは、初期の段階では光量の変化が少なく、時間の経過と共に変化が多くなるように光量が調整される変化パターンの例を示している（詳細については図６を用いて説明する）。

図５は、図１に示す制御装置１２の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御装置１２には、制御部４０、表示部４１、入力部４２、及び記録部４３が設けられている。

制御部４０は、ランプ２０に対するオン／オフ制御や回転開口板２６の回転駆動の制御を司るもので、駆動制御設定部４０ａ、ランプ制御部４０ｂ、及びモータ制御部４０ｃの機能が設けられる。

駆動制御設定部４０ａは、記録部４３に記録された駆動制御データ４３ａをもとに、モータ制御部４０ｃによる回転開口板２６の駆動制御に用いる駆動パターンを設定するための処理を実行する。駆動制御設定部４０ａは、入力部４２から入力されるユーザからの指示に応じて、複数の駆動制御データ４３ａ（駆動パターン）の何れかを駆動制御用に設定する。駆動制御データ４３ａを設定することで、最大光量を決める回転開口板２６の回転を停止させる位置が規定される。ランプ制御部４０ｂは、ランプ２０に対するオン／オフを制御する。モータ制御部４０ｃは、駆動モータ２８の回転駆動を制御するもので、駆動制御設定部４０ａにより駆動制御用に設定された駆動制御データ４３ａ（駆動パターン）に従い駆動モータ２８を駆動する。

表示部４１は、制御部４０による制御のもとで各種表示をするもので、例えば回転開口板２６の回転制御に用いる駆動パターン（駆動制御データ４３ａ）をユーザに選択させるためのメニューなどを表示する。

入力部４２は、制御装置１２に対する各種指示やデータなどをユーザ操作により入力するもので、複数のボタンやキーが設けられている。

記録部４３は、光発生器１０の制御に用いられるデータなどが記録されるもので、例えば回転開口板２６の回転駆動の制御に用いられる駆動制御データ４３ａが記録されている。駆動制御データ４３ａは、回転開口板２６に対する回転速度を調整するためのもので、モータ制御部４０ｃによる駆動モータ２８に対する回転駆動の制御に用いられる。駆動制御データ４３ａには、光発生器１０からどのような変化パターンにより光量を変化させて放射させるかに応じた、複数の駆動パターンのそれぞれに応じたデータが含まれている。この複数の駆動制御データの何れかが駆動制御用に駆動制御設定部４０ａにより設定される。また、駆動制御データ４３ａには、開口板取付具２７により駆動モータ２８の回転軸に取り付けられて使用される複数の回転開口板のそれぞれに応じた、回転速度を調整するためのデータが含まれているものとする。開口板取付具２７により実際に装着された回転開口板２６に応じて、例えば入力部４２から入力されるユーザからの指示に応じて、何れかのデータが駆動制御設定部４０ａにより回転駆動の制御用として設定される。

次に、本実施形態における照明装置の動作及び作用効果について説明する。
まず、制御装置１２において、光発生器１０から放射させる光を、どのようなパターンにより連続的に変化させるかに応じて駆動パターンの設定が行われる。例えば、入力部４２から駆動パターンの設定要求が入力された場合、駆動制御設定部４０ａは、駆動制御データ４３ａとして用意された駆動パターンを表示部４１において一覧表示させる。この一覧表示された駆動パターンの何れかを選択する指示がユーザ操作により入力部４２から入力されると、駆動制御設定部４０ａは、選択された駆動パターン（駆動制御データ４３ａ）を回転開口板２６の駆動用として設定する。

図６には、本実施形態における記録部４３に記憶される駆動制御データ４３ａの一例を示している。駆動制御データ４３ａには、回転開口板２６の回転制御に用いる複数の駆動パターン（Ａ，Ｂ，Ｃ、…）のそれぞれについて、立ち上がり時間、最大光量、変化パターンなどを示すデータが対応付けて記録されている。駆動パターンの一覧表示では、駆動パターンＡ，Ｂ，Ｃ…が表示され、何れかが任意に選択される。

図６において駆動パターンＡは、立ち上がり時間「１秒」、最大光量「５０％」として、変化パターンが一定であることを示している。駆動パターンＢは、立ち上がり時間「５秒」、最大光量「８０％」として、変化パターンが初期の段階では光量の変化が多く、時間の経過と共に変化が少なくなることを示している。また、駆動パターンＣは、立ち上がり時間「３秒」、最大光量「１０％」として、変化パターンが初期の段階では光量の変化が少なく、時間の経過と共に変化が多くなることを示している。

図７は、図６に示す各駆動パターンＡ，Ｂ，Ｃの時間経過に伴う光量の変化を示している。図７に示すように、駆動パターンの違いにより、初期値から最大光量まで、それぞれの変化パターンに応じて連続的に光量が変化される。

例えば、駆動パターンＡでは、図７に示すように、初期量０から最大光量（回転開口板２６が透過させることができる最大光量の５０％）まで、１秒間に一定に光量を変化させることになる。

制御装置１２は、ランプ２０のオンが指示されると、ランプ制御部４０ｂにより点灯させる。そして、駆動パターンが設定された後、光の放射がユーザ操作により入力部４２から指示されると、モータ制御部４０ｃは、駆動制御設定部４０ａにより設定された駆動パターン（駆動制御データ４３ａ）に従い、駆動モータ２８に対する駆動を開始する。

すなわち、図７に示すように、駆動パターンに従って連続的に光量が変化されるように、駆動モータ２８を駆動して回転開口板２６を所定の回転速度により回転させる。

このようにして、ランプ２０からの光を透過部分２６ｃが設けられた回転開口板２６を介して放射する構成とし、回転開口板２６を回転駆動させることによって、ランプ２０から放射される光の強度を制御することなく、透過部分２６ｃの形状に応じた連続的に光量が調整された光を放射させることができる。

なお、図３に示す回転開口板２６に設けられた透過部分２６ｃは、図４（ｂ）に示すように、回転角度が変化するのに応じて比例して光量が増加する形状に形成されているが、その他のパターンにより光量が変化する形状とすることもできる。制御装置１２は、透過部分２６ｃの形状と回転開口板２６に対する回転駆動との組み合わせにより、所望するパターンにより連続的に変化する光を放射することができる。

また、前述した実施形態では、回転開口板２６を円形状にして回転中心２６ａで駆動モータ２８により回転駆動する構成としているが、開口板を他の形状とすることも可能である。例えば、帯状の開口板として、開口板に設けられた透過部分がランプ２０（光源）からの光路を通過するように、左右方向に開口板の位置が変化するように駆動する。これにより、前述した実施形態と同様にして、開口板の駆動により所定の連続した光量調整がされた光を照明することができる。その他、開口板を別の形状とし、その形状に応じた駆動方法を採用することが可能である。

また、本実施形態における照明装置は、光を放射しながら移動する物体を検知するためのカメラ装置の検査に用いられるものとしているが、その他の目的に使用されるものであっても良い。例えば、光量を連続的に変化させる照明効果を与えるために使用することもできる。

要するに本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の実施形態における光量調整機構が搭載された照明装置の構成を示す図。 図１に示すランプ２０から照射された光の光路上に配置された回転開口板２６を概念的に示す図。 本実施形態における回転開口板２６の構成の一例を示す図。 本実施形態における回転開口板２６に形成される透過部分２６ｃにより調整される透過光量を示す図。 図１に示す制御装置１２の機能構成を示すブロック図。 本実施形態における記録部４３に記憶される駆動制御データ４３ａの一例を示す図。 図６に示す各駆動パターンＡ，Ｂ，Ｃの時間経過に伴う光量の変化を示す図。

符号の説明

１０…光発生器、１２…制御装置、２０…ランプ、２１…放物面鏡、２３…ファン、２４…平面鏡、２６…回転開口板、２６ａ…回転中心、２６ｂ…不透過部分、２６ｃ…透過部分、２７…開口板取付具、２８…駆動モータ、２９…インテグレータ、３０…凸レンズ、３２…前面ガラス、４０…制御部、４０ａ…駆動制御設定部、４０ｂ…ランプ制御部、４０ｃ…モータ制御部、４１…表示部、４２…入力部、４３…記録部、４３ａ…駆動制御データ。

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源から照射される光の光路上に配置され、光を透過させる透過部分が回転方向に沿った連続する形状により形成された回転開口板と、
   前記回転開口板に形成された透過部分が前記光路上で連続的に通過するように前記回転開口板を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段による回転駆動を制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする照明装置。
2. 前記制御手段は、前記回転開口板に対する回転速度を調整することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記制御手段は、
   前記回転開口板に対する回転速度を調整するための駆動制御データを複数記録する記録手段と、
   前記記録手段に記録された複数の駆動制御データの何れかを駆動制御用に設定する駆動制御設定手段とを有し、
   前記駆動制御設定手段により設定された駆動制御データに応じて前記回転開口板に対する回転駆動を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
4. 前記回転開口板に設けられる透過部分を、前記回転開口板が回転されるのに伴って透過光量が増加する形状に形成し、
   前記制御手段は、照明する最大光量に応じて、前記回転開口板の回転を停止させる位置を設定することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 前記回転開口板を脱着可能に取り付ける開口板取付手段を具備したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
6. 前記制御手段は、
   前記開口板取付手段により取り付けられて使用される複数の回転開口板のそれぞれに応じた、回転速度を調整するための駆動制御データを記録する記録手段と、
   前記開口板取付手段により取り付けられた前記回転開口板に応じた、前記記録手段に記録された駆動制御データを設定する駆動制御設定手段とを有し、
   前記駆動制御設定手段により設定された駆動制御データに応じて前記回転開口板に対する回転駆動を制御することを特徴とする請求項５記載の照明装置。

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