JP2010286339A - 光源の指向性検査方法およびその装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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
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 (7)
- 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。
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JP2009140006A JP2010286339A (ja) | 2009-06-11 | 2009-06-11 | 光源の指向性検査方法およびその装置 |
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---|---|---|---|---|
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-
2009
- 2009-06-11 JP JP2009140006A patent/JP2010286339A/ja active Pending
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