JP2008166101A - 発光スペクトル可変の光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で複数の発光スペクトルを容易に生成できる発光スペクトル可変の光照射装置を提供する。
【解決手段】発光生成制御手段３の生成制御部１２で各発光素子２の発光強度を個別に制御して、発光スペクトルを任意に生成し、かつ同期制御部１３で生成制御対象の各発光素子２の発光タイミングを同期させるので、簡単な構成で複数の発光スペクトルを容易に生成できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の発光スペクトルを生成し、その光を照射する発光スペクトル可変の光照射装置に関する。

従来から、カメラで画像を取り込んで処理する画像処理装置の照明用などに使用される光照射装置として、リング状や矩形状などに複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を多数配置し、このＬＥＤから拡散させた均一な光を照射することが知られている。従来の光照射装置の発光スペクトルでは、一般にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）、Ｗ（白色）等の単色が用いられる。

また、従来の光照射装置において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光色ごとに独立してＬＥＤを駆動して、所望の発光スペクトルを生成することも知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００６−７３７６７号公報

しかし、従来装置では、各発光色の発光タイミングがずれると、所望の発光スペクトルが得られないという問題があった。図３（Ｂ）に示すように、例えばＧ（緑色）とＲ（赤色）で紫色の発光スペクトルを生成する場合、カメラの取り込みタイミングに対してＲの発光タイミングが半分ずれると、本来のＲ発光の２パルスが１パルスになってしまい所望の紫色ではなく青紫色の発光スペクトルになる。この場合、照明に必要な発光スペクトルが得られないこととなり、カメラの取り込む画像に影響を及ぼす結果となる。

特に、多数のＬＥＤを用いる場合には、発光スペクトルを生成する構成が複雑となり、その発光スペクトルの生成制御も一層困難となる。

本発明は、前記の問題点を解決して、簡単な構成で複数の発光スペクトルを容易に生成できる発光スペクトル可変の光照射装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る発光スペクトル可変の光照射装置は、異なる発光色の発光素子をそれぞれ複数有し、各発光素子が順次繰り返し配置されてなる発光手段と、各発光色の組合せに基づき発光スペクトルを生成する制御を行う発光生成制御手段とを備え、この生成された発光スペクトルの光を照射するものであって、前記発光生成制御手段は、各発光素子の発光強度を個別にそれぞれ可変制御して、任意の発光スペクトルを生成する生成制御部と、生成制御対象の各発光素子の発光タイミングを互いに同期させる同期制御部とを有する。

この構成によれば、生成制御部で各発光素子の発光強度を個別に制御して、発光スペクトルを任意に生成し、かつ同期制御部で生成制御対象の各発光素子の発光タイミングを同期させるので、簡単な構成で複数の発光スペクトルを容易に生成できる。

好ましくは、各発光スペクトルにそれぞれ対応する、各発光素子の発光強度を設定する発光強度設定値を記憶する発光設定値記憶手段を有し、前記生成制御部は、前記記憶された発光強度設定値に基づいて各発光素子の発光強度を個別に可変制御する。したがって、任意の発光スペクトルを容易に再現することができる。

好ましくは、前記発光設定値記憶手段は、さらに、各発光素子の発光強度設定値のそれぞれ最大設定値と最小設定値を記憶し、前記生成制御部は、前記最大設定値と最小設定値の間の発光強度で個別に任意の分解能を得られるように制御する。したがって、発光素子の品質ばらつきの影響を受けることなく発光スペクトルの白色をより純白に近く設定することができる。

好ましくは、前記生成制御部は、さらに各発光素子の発光強度について共通の可変制御を行う。したがって、発光素子全体の輝度調整を容易に一律に行うことができる。

好ましくは、前記発光素子は、ＬＥＤ本体、放熱用基板および放熱板を有するパワーＬＥＤであり、導光体を介して光を拡散させるものである。したがって、少数のＬＥＤでも十分な発光強度を有する発光スペクトルを得ることができる。

好ましくは、前記生成制御部は、ＰＷＭ制御を行うものであり、また、輝度調整のＰＷＭ制御と、色調調整のＰＷＭ制御の２段階のＰＷＭ制御を行う。したがって、２段階制御により発光強度の調整を容易にできる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光スペクトル可変の光照射装置を示す構成図である。本装置は、例えば画像処理装置の照明として使用されて、カメラへの取り込み画像にばらつきを生じないように、均一な光で照射するものであることが要求される。このため、本装置は、発光手段１と発光制御手段３とを備えており、発光生成制御手段３により生成された発光スペクトルの光を照射する。

図１（Ａ）に示すように、前記発光手段１は、筐体９内に収納されて、例えば異なる３つのＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の発光色の発光素子２をそれぞれ複数有し、各発光素子２が順次繰り返し配置されてなる。この例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光素子２を各６個有し、Ｒ、Ｇ、Ｂの順でほぼ等間隔に順次繰り返し配置されている。なお、各発光素子２がリング状に並べられているが、矩形状やドーム状などでもよい。

前記発光素子２は、図１（Ｂ）に示すように、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）本体４と、アルミ製の放熱用ベース基板５および放熱板（ヒートシンク）６とからなるパワーＬＥＤであり、導光体７を介して光を拡散させるものである。導光体７の出光面は粗面化されており、より均一な拡散光が得られる。パワーＬＥＤは、放熱用ベース基板５およびヒートシンク６を備えているので、大電流による発熱を効率良く放熱する構造を持っている。このため、従来では多数（例えば、１３２個）のＬＥＤを使用して必要な発光強度を得ていたのに比べて、パワーＬＥＤ1個あたりで従来の数倍の発光強度が得られるため、小数（例えば、１８個）でも十分な発光強度を有する発光スペクトルが得られる。

また、導光体７を、その入光面から出光面までの距離が十分に長く確保されるように所定長さに設定しているので、パワーＬＥＤ２が少数のために互いの間隔が離れてＬＥＤ実装のピッチが広くなることによる均一性の低下を防止することができる。

さらに、各パワーＬＥＤ２へ供給する電流を制限する抵抗体を、筐体９外部に外部コードＣを介してそれぞれ外部抵抗ボックス８として設置しているので、筐体９内の発熱をより低減させて、より十分な発光強度を得ることができる。

図２は、発光生成制御手段３の構成を示すブロック図である。この発光生成制御手段３は、各発光色の組合せに基づき発光スペクトルを生成する制御を行うものであり、各パワーＬＥＤ２の発光強度を個別に制御して、発光スペクトルを任意に生成する生成制御部１２と、発光制御対象の各パワーＬＥＤ２の発光タイミングを同期させる同期制御部１３とを有する。生成制御部１２は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うものであり、各発光色ごとにＰＷＭ制御（１〜３）部を有する。同期制御部１３は同期信号発生部１４からの同期信号に基づいて各パワーＬＥＤ２の発光タイミングを同期させる。

また、発光生成制御手段３は、調光設定入力ユニット１５および発光出力ユニット１６を有する。調光設定入力ユニット１５には、生成制御部１２に対して調光設定入力を行う調光設定入力（１〜３）部が設けられている。調光設定入力（１〜３）部はアナログ調光の場合には、例えば調光ボリュームからなり、ディジタル調光の場合には例えば複数のディップスイッチからなる。発光出力ユニット１６には、発光強度が制御された各パワーＬＥＤ２からの発光を出力する発光出力（１〜３）部が設けられている。

図３（Ａ）は、本発明にかかる発光生成制御手段３の動作を示すタイムチャートである。上から順にカメラへの取り込みタイミング、および各Ｒ、Ｇ、Ｂの発光タイミングが示されている。図２の生成制御部１２により、調光設定入力に基づいて各パワーＬＥＤ２の発光強度が個別に制御され、発光スペクトルが任意に生成される。これとともに、同期制御部１３により、生成制御対象の各Ｒ、Ｇ、Ｂの発光の立ち上がりのタイミングの同期が取られている。このため、図３（Ａ）では、各ＲＧＢの発光タイミングを同一にして発光スペクトルが生成されるので、従来の図３（Ｂ）のような各Ｒ、Ｇ、Ｂの発光タイミングのずれがないことから、所望の発光スペクトルを得ることができる。

こうして、本装置は、発光生成制御手段３の生成制御部１２で各パワーＬＥＤ２の発光強度を個別に制御して、発光スペクトルを任意に生成し、かつ同期制御部１３で生成制御対象の各パワーＬＥＤ２の発光タイミングを同期させるので、簡単な構成で複数の発光スペクトルを容易に生成できる。

図４は、発光生成制御手段３の第１他例の構成を示すブロック図である。この発光生成制御手段３は、各発光スペクトルに対応した調光設定入力の設定値を記憶する発光設定値記憶手段（メモリ）２２、この設定値を発光設定値記憶メモリ２２に保存入力する設定値保存入力部２３、この設定値を発光設定値記憶メモリ２２から呼び出す設定値呼出入力部２４を有する。この第１他例でも図２の同期制御部１３を有しているが、図示を省略している。その他の構成は図２と同様である。

この第１他例では、各パワーＬＥＤ２の発光強度の組み合わせに係る複数の発光スペクトルについて、その各発光強度の設定値をメモリ２２に保存し、またメモリ２２から呼び出しできるので、任意の発光スペクトルを容易に再現することができる。

図５は、発光生成制御手段３の第２他例の構成を示すブロック図である。この第２他例の発光設定値記憶手段（メモリ）２２は、設定値保存入力部２３の保存入力に基づき各パワーＬＥＤ２の発光強度設定値のそれぞれ最大設定値と最小設定値を記憶する。最大設定値は最大値設定（１〜３）部２５で設定され、最小設定値は最小値設定（１〜３）部２６で設定される。そして、前記生成制御部１２は、最大設定値と最小設定値の間の発光強度で個別に任意の分解能（階調度）を得られるように制御する。この分解能は分解能設定入力部２７により入力される。この第２他例でも図２の同期制御部１３を有しているが、図示を省略している。その他の構成は図２と同様である。

この第２他例では、もともと各パワーＬＥＤ２には固有の輝度のばらつきがあるので、最大値設定部２５により、ＲＧＢそれぞれ最大設定値で白色が得られるように補正するために設定される。これにより、各パワーＬＥＤ２の品質ばらつきの影響を受けることなく発光スペクトルの白色を赤みや青み等がかかることなく、より純白に近く設定可能となる。そして、分解能設定入力部２７で設定された分解能（階調度）に基づいて、各ＬＥＤ２について最大設定値と最小設定値の間で個別にその分解能が得られるように制御できる。

図６は、発光生成制御手段３の第３他例の構成を示すブロック図である。この第３他例では、発光生成制御手段３は、さらに前記生成制御部１２の前に各パワーＬＥＤ２の発光強度について共通の可変制御を行うものであり、発光強度設定値の共通設定値を入力する共通設定入力（０）部２８と、この共通設定値に基づいて各パワーＬＥＤ２の発光強度について共通の可変制御を行う単一のＰＷＭ制御（０）部２９とを有する。各パワーＬＥＤ２について生成制御部１２で個別に可変制御されるとともに、共通に可変制御される。これにより、第３他例では、パワーＬＥＤ２全体の輝度調整を容易に一律に行うことができる。

また、この生成制御部１２Ａは、ＰＷＭ制御１（１−１、２−１、３−１）部（輝度調整）とＰＷＭ制御２（１−２、２−２、３−２）部（色調調整）の２段階制御からなる。ＰＷＭ制御１部（輝度調整）は、輝度のばらつきを調整し、ＰＷＭ制御２部（色調調整）は色合いを調整する。この第３他例でも図２の同期制御部１３を有しているが、図示を省略している。その他の構成は図２と同様である。

例えば、ＰＷＭ制御１部で７０％で輝度のばらつきを調整し、ＰＷＭ制御２部で５５％で色合いを調整した場合、最終的には３８．５％で調整される。このように、第３他例では、１段階制御では発光強度（パルス幅）の調整に限界があるため、２段階制御により発光強度の調整を容易にできる。

なお、上記実施形態では、発光素子２をパワーＬＥＤとし、その発光色をＲ、Ｇ、ＢとしているがＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（白色）としてもよい。また、パワーＬＥＤの発光の代わりに赤外線や紫外線を発光させてもよい。

（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る発光スペクトル可変の光照射装置を示す平面図であり、（Ｂ）はその側面図である。 図１の発光スペクトル可変の光照射装置の発光生成制御手段の構成を示すブロック図である。 発光生成制御手段の動作を示すタイムチャート図である。 発光生成制御手段の第１他例の構成を示すブロック図である。 発光生成制御手段の第２他例の構成を示すブロック図である。 発光生成制御手段の第３他例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：発光手段
２：発光素子（パワーＬＥＤ）
３：発光生成制御手段
４：ＬＥＤ本体
５：放熱用基板
６：放熱板（ヒートシンク）
７：導光体
８：外部抵抗ボックス
９：筐体
１２：生成制御部（ＰＷＭ制御）
１３：同期制御部
２２：発光設定値記憶手段
２５：最大値設定部
２６：最小値設定部
２７：分解能設定入力部
２８：共通設定入力部

Claims (7)

1. 異なる発光色の発光素子をそれぞれ複数有し、各発光素子が順次繰り返し配置されてなる発光手段と、各発光色の組合せに基づき発光スペクトルを生成する制御を行う発光生成制御手段とを備えて、この生成された発光スペクトルの光を照射する光照射装置であって、
   前記発光生成制御手段は、
   各発光素子の発光強度を個別にそれぞれ可変制御して、任意の発光スペクトルを生成する生成制御部と、
   生成制御対象の各発光素子の発光タイミングを互いに同期させる同期制御部とを有する、発光スペクトル可変の光照射装置。
2. 請求項１において、
   各発光スペクトルにそれぞれ対応する、各発光素子の発光強度を設定する発光強度設定値を記憶する発光設定値記憶手段を有し、
   前記生成制御部は、前記記憶された発光強度設定値に基づいて各発光素子の発光強度を個別に制御する、発光スペクトル可変の光照射装置。
3. 請求項２において、
   前記発光設定値記憶手段は、各発光素子の発光強度設定値のそれぞれ最大設定値と最小設定値を記憶し、
   前記生成制御部は、前記最大設定値と最小設定値の間の発光強度で個別に任意の分解能を得られるように制御する、発光スペクトル可変の光照射装置。
4. 請求項１において、
   前記生成制御部は、さらに各発光素子の発光強度について共通の可変制御を行う、発光スペクトル可変の光照射装置。
5. 請求項１において、
   前記発光素子は、ＬＥＤ本体、放熱用基板および放熱板を有するパワーＬＥＤであり、導光体を介して光を拡散させるものである、発光スペクトル可変の光照射装置。
6. 請求項１において、
   前記生成制御部は、ＰＷＭ制御を行うものである、発光スペクトル可変の光照射装置。
7. 請求項６において、
   前記生成制御部は、輝度調整のＰＷＭ制御と、色調調整のＰＷＭ制御の２段階のＰＷＭ制御を行う、発光スペクトル可変の光照射装置。
   
   
   

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