JP2011054293A - 照明装置および照明装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】経年による光源の照度低下に伴う校正を短時間で行うことができる照明装置を提供すること。
【解決手段】本発明では、ある特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値で光源３１を点灯させ、その際に測定される照明光の照度と前記特定の明るさ指令値に応じた照度規格値との比率、すなわち光源３１の照度の低下率を測定する。続いて、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の照度を、各明るさ指令値に対して規格される照度規格値と前記比率とから算出する。そして、各出力電流指令値と現在の照度との関係に基づいて、各明るさ指令値と各出力電流指令値との関係を校正する。所定の出力電流指令値を一回出力するだけなので、時間のかかる照度測定をこの際に一回だけ行えばよく、校正を短時間でできる。また、校正時間を大幅に短縮できるので、その分ユーザーにかかる校正費用を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置および照明装置の校正方法に関する。

従来、ワークに光を照射するＬＥＤ(Light Emitting Diode)およびＬＥＤを制御するコントローラを有する照明装置を備え、照明装置によりワークに光を照射してワークの画像を得、該ワークの画像からワークの形状を求める画像処理装置が利用される。コントローラは、所定の変換テーブルから、外部入力される照度の指令値である明るさ指令値に対応する出力電流指令値を読み出し、読み出した出力電流指令値をＤＡ変換器に出力することによりＬＥＤを点灯させる。ところが、所定の電流値が入力された際のＬＥＤの照度は、ＬＥＤの特性に大きく左右される。そのため、コントローラが、入力された明るさ指令値に対し、変換テーブルに基づいてＬＥＤに対して一律に所定の出力電流指令値を出力すると、照明装置に組み込まれたＬＥＤの特性により指令された照度とならない場合がある。

画像処理装置では、指令された照度に比べて照度が低くなると、光量が足りずワークの画像を得ることができなかったり、ワークのエッジを検出できなくなるおそれがあり、指令された照度に比べて照度が高くなると、ワークの画像が滲んでしまい、ワークのエッジを検出できなくなるおそれがある。そのため、画像処理装置に用いられる照明装置では、指令された照度となるように光源を制御することが極めて重要な課題となる。

そこで、組み込まれたＬＥＤの特性に応じて出荷前に変換テーブルを校正する照明装置が開発されている（例えば特許文献１）。この特許文献１の照明装置は、出荷段階では、組み込まれたＬＥＤの特性にかかわらず、指令された照度で光を照射できる。

特開２００４−２２０８３４号公報

しかしながら、ＬＥＤは時間の経過に伴って照度が低下するため、特許文献１の照明装置は、出荷後、十分な使用時間が経つと、変換テーブルが照度の低下したＬＥＤに対応しなくなり、指令された照度で光を照射できなくなるおそれがある。従って、特許文献１の照明装置は、出荷後、十分な使用時間を経た場合、ＬＥＤの照度の低下に合わせて変換テーブルを再校正することが望ましいが、特許文献１の照明装置による変換テーブルの再校正には、時間のかかる照度測定を何度も行う必要がある。そのため、特許文献１の照明装置により変換テーブルを再校正する場合、多大な時間がかかってしまうという問題がある。

本発明の目的は、経年による光源の照度低下に伴う校正を短時間で行うことができる照明装置および照明装置の校正方法を提供することにある。

本発明の校正装置は、入力される照度の指令値である明るさ指令値毎に出力電流指令値が紐付けられた変換テーブルを記憶する記憶部と、光源と、入力される明るさ指令値に対応する出力電流指令値を変換テーブルから読み出して前記光源に出力する制御部とを備える照明装置であって、前記制御部は、特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値を前記変換テーブルから読み出し、この出力電流指令値を前記光源に出力する校正用出力手段と、前記校正用出力手段にて読み出された前記出力電流指令値が前記光源に出力された際に前記光源から射出された照明光の照度と、前記特定の明るさ指令値に対して規格される照度規格値との比率を算出する比率算出手段と、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の各照度を、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値と前記算出された比率とから算出する照度算出手段と、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と前記算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、前記変換テーブル中の各明るさ指令値および各出力電流指令値の関係を校正する校正手段とを備えていることを特徴とする。

光源の照度が経年により低下する最大の原因は、発光部を封止する封止材が経年により劣化し、その透過率が低下することにある。従って、どの出力電流指令値に対しても、経年により光源の照度は一律に同じ比率で低下するので、ある特定の出力電流指令値で光源を点灯させた際の照明光の照度のみを測定すれば、前記比率、すなわち光源の照度の低下率を算出できる。
そこで、本発明では、まず、ある特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値で光源を点灯させ、その際に測定される照明光の照度と、前記特定の明るさ指令値に対して規格される照度規格値との比率、すなわち光源の照度の低下率を算出する。

変換テーブル中の各明るさ指令値には、照明装置の出荷時、照度が、各明るさ指令値に対して規格された照度規格値となるように、各出力電流指令値が紐付けられる。これらの各出力電流指令値に対する光源の照度は、前述したように、経年により一律に同じ比率で低下する。
そこで、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の照度を、各明るさ指令値に対して規格される照度規格値と前記比率とから算出する。
そして、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と前記算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、変換テーブル中の各明るさ指令値および各出力電流指令値の関係を校正する。

このような本発明によれば、変換テーブルの校正の際に、特定の出力電流指令値を一回出力するだけなので、時間のかかる照度測定をこの際に一回だけ行えばよく、校正を短時間で行うことができる。また、照明装置の校正は、測定精度に影響を及ぼす重要な設定であるのでサービスマンが行うべきであるが、本発明では、サービスマンによる照明装置の校正時間を大幅に短縮できるので、その分ユーザーにかかる校正費用を低減できる。

本発明では、前記校正手段は、前記変換テーブル中の各出力電流指令値を校正することが好ましい。
本発明によれば、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と、比率算出手段にて算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、各出力電流指令値を校正する。本発明によれば、各出力電流指令値の校正値を同一の方法で算出できるので、校正に係る計算を簡素化できる。

本発明では、前記校正手段は、前記変換テーブル中の各明るさ指令値を校正することが好ましい。
本発明によれば、各明るさ指令値を、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値に対して算出された各照度と等しい照度規格値となる明るさ指令値に校正する。明るさ指令値および照度規格値の関係は所定の数式により表される場合が多いので、前記算出された各照度と等しい照度規格値となる明るさ指令値は精度よく求めることができ、変換テーブルを精度よく校正できる。
なお、入力される最大の明るさ指令値（例えば１００）に紐付けられている出力電流指令値（例えば２８９２）に対して算出された照度（例えば１２６００）となる明るさ指令値は、例えば８６と、入力される最大の明るさ指令値（例えば１００）に対して低くなる。従って、この方法では、入力される最大の明るさ指令値（例えば１００）に対して低い所定の明るさ指令値（例えば８６）までしか校正できない。そのため、所定の低い明るさ指令値（例えば８６）より大きい明るさ指令値（例えば８７）から入力される最大の明るさ指令値（例えば１００）域においては、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値を、前段落で説明した方法、すなわち、該出力電流指令値が出力された際の照度が、各明るさ指令値に対して規格された各照度規格値となるように校正する。

本発明の照明装置の校正方法は、入力される照度の指令値である明るさ指令値毎に出力電流指令値が紐付けられた変換テーブルを記憶する記憶部と、光源と、入力される明るさ指令値に対応する出力電流指令値を変換テーブルから読み出して前記光源に出力する制御部とを備える照明装置の校正方法であって、特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値を前記変換テーブルから読み出し、この出力電流指令値を前記光源に出力する校正用出力工程と、前記校正用出力工程にて読み出された前記出力電流指令値が前記光源に出力された際に前記光源から射出された照明光の照度を測定する校正用照度測定工程と、前記校正用照度測定工程にて測定された照度と、前記特定の明るさ指令値に対して規格される照度規格値との比率を算出する比率算出工程と、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の各照度を、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値と前記算出された比率とから算出する照度算出工程と、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と前記算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、前記変換テーブル中の各明るさ指令値および各出力電流指令値の関係を校正する校正工程とを備えていることを特徴とする。

本発明でも、前述と同様、変換テーブルの校正に際し、時間のかかる照度測定を一回しか行わずにすむので、照明装置の校正を短時間でできるとともに、サービスマンによる照明装置の校正時間を大幅に短縮できることから、その分、ユーザにかかる校正費用を低減できる。

本発明の一実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図。 記憶部に記憶された変換テーブルの一部を示す図。 明るさ指令値に対する照度の規格値を示す図。 照明装置の出荷時に校正された変換テーブルと照度規格値との関係を示す図。 照明装置の校正方法を示すフローチャート。 校正用出力工程により測定される照度を示す図。 算出された比率から算出される各出力電流指令値に対する照度を示す図。 校正された変換テーブルと照度規格値との関係を示す図。 他の方法で校正された変換テーブルと照度規格値との関係を示す図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
画像処理装置は、ＰＣ１（Personal Computer）と、照明装置２とを備える。
ＰＣ１は、画像処理部１１と、入力手段１２とを備える。
画像処理部１１は、照明装置２により撮像されたワークの撮像画像に基づいてワークのエッジ検出等を行い、ワークの形状を算出する。
入力手段１２は、手動操作可能なボタン等から構成され、照明装置２がワークに照射する照明光の照度に対する指令値である明るさ指令値を０〜１００％の範囲で照明装置２に入力する。

照明装置２は、装置本体３と、コントローラ４とを備える。
装置本体３は、光源であるＬＥＤ３１と、撮像手段３２とを備える。
ＬＥＤ３１は、例えばワークの真上側からワークに対して照明光を照射する落射照明系の光源として用いられる。また、ＬＥＤ３１は、リング照明装置の光源としてワークの周囲上方に円周状に配され、ワークに対して周囲上方から所定角度で斜めに照明光を照射する。そのほか、ＬＥＤ３１は、ワークが載置されるステージの裏側からワークを照射する透過照明系の光源として用いられる。
撮像手段３２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)からなり、ＬＥＤ３１から射出されてワークにて反射した照明光、またはＬＥＤ３１から射出されてワークを透過した照明光を受光し、ワークを撮像する。

コントローラ４は、ＰＣ１から入力される明るさ指令値に基づいて出力電流指令値を出力し、ＬＥＤ３１の照度を制御する。なお、ＬＥＤ３１をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御する場合、出力電流指令値はデューティー比を意味するものとする。コントローラ４は、記憶部４１、制御部４２、ＤＡ変換器４３(Digital-to-Analog Converter)、および定電流発生器４４を備える。

図２は、記憶部４１に記憶された変換テーブル４１１の一部を示す図である。
記憶部４１は、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等のメモリからなり、明るさ指令値毎に出力電流指令値が紐付けられた変換テーブル４１１を記憶している。

図３は、明るさ指令値に対する照度の規格値を示す図、図４は、照明装置２の出荷時に校正された変換テーブル４１１と照度規格値との関係を示す図である。
変換テーブル４１１は、照明装置２の出荷時に照度規格値に基づいて校正される。照度規格値とは、図３に示すように、明るさ指令値に対して規格された照度値であり、明るさ指令値を変数とする所定の近似式により精度よく算出できる。図４に示すように、変換テーブル４１１中の各明るさ指令値に対応する各出力電流指令値は、照明装置２の出荷時に、照度が各明るさ指令値に対して規格された照度規格値となるように校正される。

図１に戻って制御部４２は、マイコン(Micro Controller)であり、正規出力手段４２１、出力値照度算出手段４２２、校正用出力手段４２３、比率算出手段４２４、照度算出手段４２５、および校正手段４２６を備える。このうち各手段４２３〜４２６については後述する。
出力値照度算出手段４２２は、ＬＥＤ３１から射出された照明光を受光する撮像手段３２の出力値から該照明光の照度を算出する。出力値照度算出手段４２２および撮像手段３２から、ＬＥＤ３１から射出された照明光の照度を測定する照度測定手段が構成される。

正規出力手段４２１は、ＰＣ１から入力された明るさ指令値に対応する出力電流指令値を変換テーブル４１１から読み出し、ＤＡ変換器４３に出力する。
ＤＡ変換器４３は、入力された出力電流指令値をデジタル形式からアナログ形式に変換する。
定電流発生器４４は、入力されたアナログ形式の出力電流指令値に応じた電流をＬＥＤ３１に出力する。
以上の構成により、照明装置２は、ＬＥＤ３１の照度が低下していない出荷直後の状態においては、入力される明るさ指令値に対し、該明るさ指令値に対して規格される照度を得ることができる。

以下、照明装置２による変換テーブル４１１の校正方法を、図５のフローチャートを参照しながら各手段４２３〜４２６の機能と併せて説明する。
校正用出力手段４２３は、コントローラ４が作業者に操作されることにより、特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値を変換テーブル４１１から読み出し、該出力電流指令値を出力する（校正用出力工程Ｓ１）。本実施形態では、校正用出力手段４２３は、明るさ指令値１００に対応する出力電流指令値２８９２を出力する。

図６は、前記工程Ｓ１により測定される照度を示す図である。
工程Ｓ１により、ＬＥＤ３１が出力電流指令値２８９２に基づいて点灯すると、撮像手段３２によりＬＥＤ３１から射出された照明光が受光され、出力値照度算出手段４２２により照明光の照度が例えば１２６００と算出される（校正用照度測定工程Ｓ２）。

工程Ｓ３の後、比率算出手段４２４は、前記特定の明るさ指令値１００に対して規格された照度規格値１８０００（図４）を算出し、該照度規格値１８０００と、工程Ｓ２において測定された照度１２６００との比率、すなわちＬＥＤ３１の照度の低下率を算出する（比率算出工程Ｓ３）。本実施形態では、該比率、（工程Ｓ２において測定された照度）／照度規格値は０．７と算出される。

図７は、前記比率から算出される各出力電流指令値に対する照度を示す図である。
ここで、ＬＥＤ３１の経年による照度低下の原因は、封止材や蛍光体の変質、ボンディング材料の劣化にあるが、本願出願人は、その最大の原因が、封止材が経年により劣化しその透過率が低下することにあることに着目した。ＬＥＤ３１の照度低下の原因が封止材の透過率の低下にあるのだから、いずれの出力電流指令値を出力した際にも、前記特定の出力電流指令値２８９２を出力した際の照度の低下率（０．７）で一律に照度は低下するはずである。
そこで、工程Ｓ３の後、照度算出手段４２５は、図７の斜線部に示すように、工程Ｓ３にで算出された比率に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の各照度を、各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値と前記算出された比率とから算出する（照度算出工程Ｓ４）。

図８は、校正された変換テーブル４１１と照度規格値との関係を示す図である。
工程Ｓ４の後、校正手段４２６は、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と前記工程Ｓ４にて算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、前記変換テーブル中の各明るさ指令値および各出力電流指令値の関係を校正する（校正工程Ｓ５）。

具体的に、校正手段４２６は、変換テーブル４１１中の各明るさ指令値（例えば１００）に紐付けられた各出力電流指令値（例えば２８９２（図７））を、各明るさ指令値（例えば１００）に紐付けられている各出力電流指令値（例えば２８９２）と前記工程Ｓ４にて算出された各照度（例えば１２６００）との関係に基づいて、該出力電流指令値を出力した際の照度が、各明るさ指令値（例えば１００）に対して規格された照度規格値（例えば１８０００）となる各出力電流指令値（例えば４４４５）に校正する。

図９は、他の校正方法により校正された変換テーブル４１１と照度規格値との関係を示す図である。
なお、校正手段４２６は、各明るさ指令値（例えば１００（図７））を、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値（例えば２８９２（図７））に対して算出された各照度（例えば１２６００（図７））と等しい照度規格値となる明るさ指令値（例えば８６）に校正してもよい。この場合、入力される最大の明るさ指令値（例えば１００）に対して低い所定の明るさ指令値（例えば８６）までしか校正できない。従って、前記所定の明るさ指令値（例えば８６）より大きい明るさ指令値（例えば８７）から入力される最大の明るさ指令値（例えば１００）域においては、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値を、前段落の方法、すなわち該出力電流指令値を出力した際の照度が、各明るさ指令値に対して規格された照度規格値となるように校正する。

以上により、校正後の照明装置２では、適宜の明るさ指令値が入力されると、制御部４２により該明るさ指令値に対応する出力電流指令値が変換テーブル４１１から読み出され、該出力電流指令値がＤＡ変換器４３、定電流発生器４４を介してＬＥＤ３１に出力される。前記出力電流指令値は、ＬＥＤ３１の経年による照度低下に合わせて校正されているので、該出力電流指令値により、入力した明るさ指令値に対して規格された照度（照度規格値）を得ることができる。これにより、画像処理部１１にて精度よくワークの形状を測定できる。

また、本実施形態では、照明装置２の校正の際に、所定の出力電流指令値を一回出力するだけなので、時間のかかる照度測定をこの際に一回だけ行えばよく、照明装置２の校正を短時間で行うことができる。さらに、照明装置２の校正は、測定精度に影響を及ぼす重要な設定であるのでサービスマンが行うべきであるが、本実施形態では、サービスマンによる照明装置２の校正時間を大幅に短縮できるので、その分、ユーザーにかかる校正費用を低減できる。

加えて、本実施形態では、各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と比率算出手段４２４にて算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、各出力電流指令値を校正する。そのため、各出力電流指令値の校正値を同一の方法で算出できるので、校正に係る計算を簡素化できる。

また、本実施形態では、各明るさ指令値を、例えば各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値に対して算出された各照度と等しい照度規格値となる明るさ指令値に校正する。明るさ指令値および照度規格値の関係は所定の数式により表せるので、前記各照度と等しい照度規格値となる明るさ指令値は精度よく求めることができ、変換テーブル４１１を精度よく校正できる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、ＬＥＤ３１から射出される照明光の照度を測定する照度測定手段として、出力値照度算出手段４２２および撮像手段３２を用いたが、照度測定手段として、照明装置２の出荷時に校正に用いた照度計を使用してもよい。
前記実施形態では、光源としてＬＥＤ３１を用いたが、光源として有機ＥＬ(Electro-Luminescence)等を用いてもよい。

２ 照明装置
３１ ＬＥＤ（光源）
４１ 記憶部
４２ 制御部
４１１ 変換テーブル
４２３ 校正用出力手段
４２４ 比率算出手段
４２５ 照度算出手段
４２６ 校正手段
Ｓ１ 校正用出力工程
Ｓ２ 校正用照度測定工程
Ｓ３ 比率算出工程
Ｓ４ 照度算出工程
Ｓ５ 校正工程

Claims (4)

1. 入力される照度の指令値である明るさ指令値毎に出力電流指令値が紐付けられた変換テーブルを記憶する記憶部と、光源と、入力される明るさ指令値に対応する出力電流指令値を変換テーブルから読み出して前記光源に出力する制御部とを備える照明装置であって、
   前記制御部は、
   特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値を前記変換テーブルから読み出し、この出力電流指令値を前記光源に出力する校正用出力手段と、
   前記校正用出力手段にて読み出された前記出力電流指令値が前記光源に出力された際に前記光源から射出された照明光の照度と、前記特定の明るさ指令値に対して規格される照度規格値との比率を算出する比率算出手段と、
   各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の各照度を、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値と前記算出された比率とから算出する照度算出手段と、
   各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と前記算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、前記変換テーブル中の各明るさ指令値および各出力電流指令値の関係を校正する校正手段とを備えている
   ことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記校正手段は、前記変換テーブル中の各出力電流指令値を校正する
   ことを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記校正手段は、前記変換テーブル中の各明るさ指令値を校正する
   ことを特徴とする照明装置。
4. 入力される照度の指令値である明るさ指令値毎に出力電流指令値が紐付けられた変換テーブルを記憶する記憶部と、光源と、入力される明るさ指令値に対応する出力電流指令値を変換テーブルから読み出して前記光源に出力する制御部とを備える照明装置の校正方法であって、
   特定の明るさ指令値に対応する出力電流指令値を前記変換テーブルから読み出し、この出力電流指令値を前記光源に出力する校正用出力工程と、
   前記校正用出力工程にて読み出された前記出力電流指令値が前記光源に出力された際に前記光源から射出された照明光の照度を測定する校正用照度測定工程と、
   前記校正用照度測定工程にて測定された照度と、前記特定の明るさ指令値に対して規格される照度規格値との比率を算出する比率算出工程と、
   各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値が出力された際の各照度を、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値と前記算出された比率とから算出する照度算出工程と、
   各明るさ指令値に紐付けられている各出力電流指令値と前記算出された各照度との関係に基づいて、各明るさ指令値に紐付けられた各出力電流指令値が出力された際の各照度が、前記各明るさ指令値に対して規格される各照度規格値となるように、前記変換テーブル中の各明るさ指令値および各出力電流指令値の関係を校正する校正工程とを備えている
   ことを特徴とする照明装置の校正方法。

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