JP2010286339A

JP2010286339A - 光源の指向性検査方法およびその装置

Info

Publication number: JP2010286339A
Application number: JP2009140006A
Authority: JP
Inventors: Yuki Iiyama; 勇輝飯山; Isao Okita; 功沖田
Original assignee: Lossev Technology Corp
Current assignee: Lossev Technology Corp
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】光源の指向性を簡単な構成で高速で検査でき、ＬＥＤなどの生産ライン上に組み込める検査手段を提供する。
【解決手段】検査対象の光源２とカメラ３との間に、半透明スクリーン４を置き、光源２を点灯させて、半透明スクリーン４上に光源２の光源像２ａと光源２の投影光像２ｂとを映し出し、これらの光源像２ａおよび投影光像２ｂを上記カメラ３により撮影し、撮影画像８の画像処理によって撮影画像８上の輝度レベルの違いから指向特性として配光分布、指向角および方向角のいずれか１つを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオードや車両用ランプなどの光源の指向性を検査する方法およびその装置に関する。

光源、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の指向性検査は、一般に、ＬＥＤを実際に傾け、ＬＥＤの光をスクリーン上に照射して、スクリーン上で指向特性を測定することより行われている。そのような検査方式は、多くの時間を要することから、ＬＥＤの生産ライン上に組み込む検査手段として不適切である。

一方、特許文献１は、検査対象の光源とＣＣＤカメラとの間に、半透過スクリーンを退避可能な状態で置き、半透過スクリーンに映る光源の配光パターンから配光特性を測定し、半透過スクリーンを退避させて、光源の発光を確認する、ことを開示している。その検査方式によると、半透過スクリーンの移動に時間が掛かり、また退避（移動）手段が必要とされることから、装置が複雑となる。

また、特許文献２および特許文献３は、配光特性測定装置を開示しているが、それらは、いずれも光源を回転させなければならないため、生産ライン上に組み込む検査手段として適切なものといえない。

特開２００５−１０６６７２号公報特開２００６−１７４５９３号公報特開２００８−０７０２９０号公報

したがって、本発明の解決課題は、光源の指向性を簡単な構成で高速で検査でき、ＬＥＤなどの生産ライン上に組み込める検査手段を提供することである。

上記課題のもとに、発明者は、検査対象の光源、例えばＬＥＤとカメラとの間に、半透明スクリーンを置き、ＬＥＤを点灯させたときに、カメラ側から見て、半透明スクリーンにＬＥＤの光源像とＬＥＤの投影光像とを同時に観測でき、カメラの撮影画像の画像処理により指向特性を高速で求められることに着目し、本発明を完成した。なお、光源の指向特性は、配光分布、指向角および方向角の総称を言うものとする。

具体的に記載すると、請求項１に係る光源の指向性検査方法は、検査対象の光源とカメラとの間に、半透明スクリーンを置き、光源を点灯させて、半透明スクリーン上に光源の光源像と光源の投影光像とを映し出し、これらの光源像および投影光像を上記カメラにより撮影し、カメラの撮影画像を画像処理することによって、撮影画像上の輝度レベルの違いから光源の指向特性を求めている。

請求項２に係る光源の指向性検査方法は、光源の光軸とカメラの光学軸とを半透明スクリーンの面に対して垂直とし、同じ位置に設定している。

請求項３に係る光源の指向性検査方法は、撮影画像上で、等しい輝度レベルの等輝度分布曲線から配光分布を求めている。

請求項４に係る光源の指向性検査方法は、半透明スクリーン上において光源像から投影光像の高輝度点までの距離ｒを撮影画像上で求め、求めた距離ｒと、光源と半透明スクリーンとの間の距離Ｌとを用いて、式ｔａｎθ＝ｒ／Ｌからθを計算し、計算したθの値を光源の光軸に対する指向角として検出している。

請求項５に係る光源の指向性検査方法は、半透明スクリーン上において、光源像と投影光像の高輝度点とを通る直線と、光源像を通る基準線とのなす角度を撮影画像上で方向角として検出している。

請求項６に係る光源の指向性検査装置は、検査対象の光源と、光源の像を撮影するカメラと、光源とカメラとの間に置かれた半透明スクリーンと、光源を点灯させて、半透明スクリーン上に光源の光源像と光源の投影光像とを映し出し、上記カメラにより撮影された光源像および投影光像の撮影画像を入力として、画像処理による輝度レベルの違いから、光源の指向特性として配光分布、指向角および方向角の少なくとも１つを求める画像処理ユニットとを有する。

請求項７に係る光源の指向性検査装置は、光源の光軸とカメラの光学軸とを半透明スクリーンに対して垂直とし、同じ位置に設定している。

請求項１の発明によると、半透明スクリーン上に光源の光源像および光源の投影光像が同時に現れるから、一度の撮影で画像処理に必要な撮影画像が得られ、この撮影画像処理によって光源像および投影光像の輝度レベルの違いから光源の指向特性が高速で求められるから、ＬＥＤなどの生産ライン上で連続的な指向特性の検査が可能となる。

請求項２の発明によると、光源の光軸とカメラの光学軸とが半透明スクリーンの面に対して垂直で、同じ位置に設定しているから、光源の指向特性の検出や計算が容易となる。

請求項３の発明によると、撮影画像上で、等しい輝度レベルの等輝度点が画像処理によって特定できるから、配光分布が簡単に求められる。

請求項４の発明によると、撮影画像上で距離ｒが測定できると、三角関数の簡単な式から指向角が求められる。

請求項５の発明によると、光源像と投影光像の高輝度点とを通る直線が簡単に特定できるため、方向角が高速で検出できる。

請求項６の発明によると、光源の指向性検査装置がカメラ、半透明スクリーン、画像処理ユニットにより構成できるから、その構成が簡単であり、しかも、検査対象の光源に対して装置の構成部分が非接触の下に配置されるから、光源の生産ラインを変更しなくても、その生産ラインに対して検査装置の組み込みが容易となる。このような状況のもとで、前記請求項１の効果が得られる。

請求項７の発明によると、前記請求項２と同様に、光源の光軸とカメラの光学軸とが半透明スクリーンの面に対して垂直で、同じ位置に設定しているから、光源の指向特性の検出や計算が容易となる。

本発明に係る光源の指向性検査装置の側面図である。本発明に係る光源の指向性検査装置での半透明スクリーンと光源との位置関係を平面および側面で示す説明図である。撮影画像上における指向特性（配光分布、指向角および方向角）の説明図である。

図１は、本発明に係る光源の指向性検査方法を実施するための光源の指向性検査装置１を示している。光源の指向性検査装置１は、検査対象のＬＥＤなどの光源２と、光源２の像を撮影するＣＣＤカメラなどのカメラ３と、光源２とカメラ３との間に置かれたすりガラスなどの半透明スクリーン４と、カメラ３の撮影画像を画像処理する画像処理ユニット５とを有する。図示の具体例で、光源２の光軸６およびカメラ３の光学軸７は、好ましい態様として、半透明スクリーン４に対して垂直であり、同じ位置すなわち同一直線上に設定されている。

検査対象のＬＥＤなどの光源２は、生産ラインで搬送手段によって、発光方向を半透明スクリーン４に向けて、図１で矢印の方向に連続的にまたは間欠的に移動しており、カメラ３の光学軸７の延長上で点灯状態となっている。光源２の照射光は、半透明スクリーン４の下面に照射される。このとき、半透明スクリーン４の上面から見て、換言すると、カメラ３側から見て、半透明スクリーン４の上面に、光源２が半透明スクリーン４から透けて光源像２ａとして見え、同時に、光源２の照射光にもとづいて投影光像２ｂも映し出される。

ここでカメラ３は、これらの光源像２ａおよび投影光像２ｂを撮影し、撮影画像８のデータを画像処理ユニット５に送る。画像処理ユニット５は、画像処理のプログラムを内蔵しており、そのプログラムにより撮影画像８について画像処理を行い、全部の画素の輝度レベルを検出し、その輝度レベルの違いから、光源２の指向特性として配光分布Ｗ、指向角θおよび方向角αの少なくとも１つを求める。

配光分布Ｗは、撮影画像８上で、１または複数の輝度レベルを設定してから、同じ輝度レベルの画素を特定し、同じ輝度レベルの画素を順次に接続することによって得られる１または複数の等輝度分布曲線により表される。

指向角θは、光源２と半透明スクリーン４との間の距離Ｌ、半透明スクリーン４上において、光源像２ａから投影光像２ｂの一番輝度レベルの高い高輝度点２ｃまでの距離ｒを撮影画像８上で測定し、光源２の光軸６に対する三角関数の式ｔａｎθ＝ｒ／Ｌから計算できる。この式は、光源２の光軸６がカメラ３の光学軸７と完全に一致していなくても、成立するから、光源２が矢印の方向に連続的に移動していて、光源２の光軸６とカメラ３の光学軸７とにずれが起きたときにも、撮影画像８上で測定できる。

方向角αは、半透明スクリーン４上において、光源像２ａと投影光像２ｂの高輝度点２ｃとを通る直線と、光源像２ａを通る基準線９とのなす角度の値により求められる。

ある光源２の指向性（配光分布Ｗ、指向角θおよび方向角α）が悪く、良品の基準を越えているとき、その光源２は、生産ラインから外すよう選別される。この選別は、光源２の用途に応じて、配光分布Ｗ、指向角θおよび方向角αの少なくとも１つ、またはそれらの組み合わせによって、評価される。

なお、光源２の光軸６とカメラ３の光学軸７とが半透明スクリーン４に対して垂直であって、同じ位置に設定されていると、光源２の指向特性（配光分布Ｗ、指向角θおよび方向角α）の計算が容易となるから、有利である。

本発明は、ＬＥＤなどの半導体タイプの光源２に限らず、熱放射タイプの光源２、気体放電タイプの光源２にも利用できる。

１光源の指向性検査装置
２光源２ａ光源像２ｂ投影光像２ｃ高輝度点
３カメラ
４半透明スクリーン
５画像処理ユニット
６光軸
７光学軸
８撮影画像
９基準線
Ｗ配光分布（等輝度分布曲線）
θ 指向角
α 方向角
Ｌ距離
ｒ距離

Claims

検査対象の光源とカメラとの間に、半透明スクリーンを置き、光源を点灯させて、半透明スクリーン上に光源の光源像と光源の投影光像とを映し出し、これらの光源像および投影光像を上記カメラにより撮影し、カメラの撮影画像を画像処理することによって、撮影画像上の輝度レベルの違いから光源の指向特性を求める、ことを特徴とする光源の指向性検査方法。
光源の光軸とカメラの光学軸とを半透明スクリーンの面に対して垂直とし、同じ位置に設定する、ことを特徴とする請求項１記載の光源の指向性検査方法。
撮影画像上で、等しい輝度レベルの等輝度分布曲線から配光分布を求める、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光源の指向性検査方法。
半透明スクリーン上において光源像から投影光像の高輝度点までの距離ｒを撮影画像上で求め、求めた距離ｒと、光源と半透明スクリーンとの間の距離Ｌとを用いて、式ｔａｎθ＝ｒ／Ｌからθを計算し、計算したθの値を光源の光軸に対する指向角とする、ことを特徴とする請求項１、または請求項２記載の光源の指向性検査方法。
半透明スクリーン上において、光源像と投影光像の高輝度点とを通る直線と、光源像を通る基準線とのなす角度を撮影画像上で方向角として検出する、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光源の指向性検査方法。
検査対象の光源と、光源の像を撮影するカメラと、光源とカメラとの間に置かれた半透明スクリーンと、光源を点灯させて、半透明スクリーン上に光源の光源像と光源の投影光像とを映し出し、上記カメラにより撮影された光源像および投影光像の撮影画像を入力として、画像処理による輝度レベルの違いから、光源の指向特性として配光分布、指向角および方向角の少なくとも１つを求める画像処理ユニットとを有する、ことを特徴とする光源の指向性検査装置。
光源の光軸とカメラの光学軸とを半透明スクリーンに対して垂直とし、同じ位置に設定する、ことを特徴とする請求項６記載の光源の指向性検査方法。