JP4230628B2 - 照明装置の制御電源 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LED照明装置のLEDの発光量を制御して被検査体への照度分布を自在に調整し得る電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、被検査体表面における凹凸や欠陥などの表面性状や塵などの不純物を見出すための照明手段としてLEDが広く使用されている。複数のLEDの配列パターンを工夫することで、被検査体表面における照度分布を均一にしたり、所望の照度分布を得ることが容易に実現できるという利点がある。このようにして照明された被検査体表面はCCDカメラなどで撮像された後、その画像データを表示装置に写して目視したり、画像処理したりして被検査体の表面性状や不純物が検出される。この種のLED照明装置は、例えば、特開平4−241476号公報(名称:照明装置)、特公平7−50291号公報(名称:ビデオカメラ装置)、特開平2−100580号公報(名称:光学的撮影装置)などに開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
また、近年、被検査体に全周方向から検査光を均一照射するだけでなく、被検査体に特定方向からのみ検査光を照射し被検査面の凹凸などを明瞭に顕在化させる工程や、照射方向に応じて検査面の照度を変化させる工程などが要求されている。また、LEDの発光波長域に特化した検査工程も要求される場合があり、このとき検査工程に適した発光波長域を決めてLEDを選択使用する必要がある。このように被検査体の種類に応じて、LEDを選択し、照射方向によりLEDの発光量を調整して照度分布を最適にし得る照明装置が求められている。
【0004】
しかしながら、このような多種多様な照度分布を必要とする検査工程の各々に対応した照明装置を一々用意していたのではコストがかかり効率が悪い。そこで、本発明者は、LEDを取り付けた複数の基板を用意し、これら基板をドーム状に組み立ててなるLED照明装置を作製した。前記複数の基板に供給される電力信号を基板毎に個別に制御することにより、一つの装置で、被検査体を全周方向から均一照射したり、特定方向からのみ照射したり、照射方向に応じて各基板のLEDの発光量を変化させることができるため、所望の照度分布を簡易に形成することが可能となった。
【0005】
それに伴い、要求される多種多様な照度分布に対応させるため、前記LED照明装置の照度分布を最適なものに効率良く調整し得る調光手段や、その照度分布を記憶して利用し得る装置の必要性が生じた。
【0006】
以上の事情に鑑み、本発明が解決しようとするところは、LED照明装置の調光作業において、被検査体の検査工程に対応した最適な照度分布を簡易な操作で得ることができ、その照度分布を効率良く利用することができ、更には検査効率と検査精度を向上せしめる照明装置の制御電源を提供する点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく、本発明者が鋭意検討し試行錯誤の末に到達するに至った発明は、互いに独立に電力供給される複数のセグメントが径方向および周方向に立体的に配設され、該セグメントの各々にLEDが設けられ、該LEDの光軸が被検査体表面で略交差するように設けられたドーム型のLED照明装置に用いる照明装置の制御電源であって、前記LEDの調光値の複数から構成される発光パターンの記憶領域を複数有し、前記LED照明装置の各セグメントに対応する調光値を設定し格納する調光レベル記憶部と、該調光レベル記憶部に格納した調光値に従って前記セグメントの各々に対してLEDの発光量を制御する出力制御部と、前記調光レベル記憶部および前記出力制御部とは独立して設けられ、前記調光レベル記憶部および出力制御部を制御する主制御部と、を備えることにより、前記セグメント毎にLEDの発光量を変化させ被検査体への照度分布を調整せしめることを特徴とする照明装置の制御電源である。
【0008】
このような制御電源は、各セグメントを選択し、選択したセグメントのLEDの発光量を照度分布を最適化するように調節して調光値を得る調光手段と、前記調光値の組合せを前記調光レベル記憶部に記憶させる調光値記憶手段と、を備えることが好ましい。これにより、多種多様な検査工程における照度分布を簡易に最適化できると同時に、これら照度分布に対応した調光値の組合せを記憶し、記憶した調光値の組合せを参照利用することが可能となる。
【0009】
また、前記調光レベル記憶部としてバックアップ電源により電力供給されたRAMを用いることが好ましい。これにより、主制御部の制御によりRAMに高速アクセスして調光値を取得し、各セグメントへ電力信号を送出できるため、LEDの発光パターンの切換時間を大幅に短縮することができ、複数の発光パターンを瞬時に切り換えられるため、検査効率が向上する。
【0010】
また、前記出力制御部は、各セグメントへの電力信号をパルス幅変調させるパルス幅変調回路を有することが好ましい。これにより、LEDの発光に要する消費電力を低減できる。
【0011】
さらに、前記出力制御部は、パワートランジスタに代表される電力用半導体を備えたドライバ回路を有することが望ましい。これにより、低電力で電力信号のオン/オフ動作ができ、発光パターンを高速に切り換えることが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る照明装置の制御電源の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る照明装置の制御電源の一実施例を示す概略ブロック図である。先ず、複数のセグメント1,セグメント2,…,セグメントNを有し、これら各セグメントにLEDを配設してなるLED照明装置2を用意する。本実施例の制御電源1は、このようなLED照明装置2のセグメントの各々に対してLEDの発光量を制御する出力制御部3と、前記各セグメントに対応する調光値を設定し記憶する調光レベル記憶部4と、CPU5aなどを有する主制御部5と、入出力インターフェース6を介して主制御部5に接続しているパターン設定器7、セグメント設定器8および光量調節器9などと、外部機器10への接続を介するインターフェース11と、からなるものである。
【0013】
前記LED照明装置1は、単または複数のLEDを設けたセグメント1,セグメント2,…,セグメントNを有している。図3に、このようなLED照明装置1を例示して説明する。図3(a)は、本実施例のLED照明装置2の底面図であり、同図(b)は、同図(a)のA−A断面図である。本実施例のLED照明装置2は、12個のセグメントを構成する屈曲可能なプリント配線基板20A,20B,…,20Lを保持枠21の内部に取り付けて立体的なドーム形状となしたものである。各プリント配線基板の内周面には、周方向に沿って複数のLED22,22,…が配設されており、各基板にはLED22,22,…に電力信号を供給する電力供給線(図示せず)が上記出力制御部3から延びて接続されている。このように複数の基板を立体的に組み立てる際、各基板のLEDの配設面の法線角度を調整しその立体的形状を工夫することにより、所望の照度分布で被検査体を照明することが可能となる。また、前記保持枠21には軸心に沿った中心孔21aが貫通形成されており、図2に示すように、中心孔21aの下方に配置した被検査体23をLED22,22,…の出射光で照射し、中心孔21aの上方に配置したCCDイメージセンサなどの撮像装置24で当該被検査体23の表面像を得て、この像に基づき被検査体23を検査するのである。
【0014】
尚、前記LED22,22,…としては、単色に限らず、赤色、緑色、青色などの可視光波長域を有するLEDや、紫外線領域、赤外線領域などの各種発光波長域を有するLEDを組み合わせて使用しても良く、各色毎にまたは発光波長域毎にセグメントを構成して、所望の発光色でもしくは所望の発光波長域で被検査体を照明してもよい。
【0015】
また、制御電源1の調光レベル記憶部4においては、LED光量の調節値すなわち調光値の複数個から構成される発光パターンの記憶領域P1,…,Pm(m:自然数)がm個用意されており、各発光パターンの記憶領域において更にN個の独立した調光値の記憶領域D1,…,DNが設定されている。各々の調光値は、LED照明装置2の各々のセグメントに対応付けられている。また、このような調光レベル記憶部4には発光パターンの瞬時の切り換えを実現すべくアクセス速度が高速なRAMを用い、このRAMをバックアップ電源12で常時電力供給して調光値データの消失を防止するのが好ましい。
【0016】
また、上記主制御部5は、CPU5a、制御プログラムが格納されたEEPROMなどの書き換え可能なROM5bおよびRAM5cからなり、調光レベル記憶部4や出力制御部3などの入出力信号を制御し、調光レベル記憶部4を参照してそこに格納した発光パターンに基づき出力制御部3を制御することによりセグメント毎にLEDの発光量を指令する機能を有する。
【0017】
そして、上記出力制御部3は、パルス幅変調したPWM(Pulse Width Modulator)信号を発生するパルス幅制御回路3aと、パワートランジスタやフォトカプラ素子、フォトMOSリレーなどを備えたドライバ回路3bから構成されている。パルス幅制御回路3aはCPU5aからの指令信号によりPWM信号を発生し、このPWM信号を受けたドライバ回路3bはパワートランジスタを駆動することにより、LED照明装置2の各セグメントに個別に電力信号を供給する。このように、ドライバ回路3bにパワートランジスタを用いているため、その駆動時間が短時間で済み、CPU5aが指令信号を発してから短時間で各セグメントへ電力信号を供給することができる。また、特にPWM信号を用いることで、LEDの発光に要する消費電力が低減し発熱量が抑えられるから、LEDの寿命を延ばしたり、LEDの実装密度を高めることができる。
【0018】
また、セグメントを選択し、選択したセグメントのLEDの発光量を調節して調光値を得る調光手段として、図1に示した入出力インターフェース6を通じて接続される発光パターン設定器7,セグメント設定器8,光量調節器9などがあり、これらにより各セグメントのLEDの発光量を確認しつつ調節したり、調節した発光量(調光値)を登録したり、登録した発光パターンを確認することができる。より具体的な実施例として、図4に、入出力インターフェース6に接続される各種設定器の一例を示して説明する。図4に示す設定パネル30には、電源スイッチ31と、各種発光パターンの設定状況を表示する表示器32と、セグメントを構成する基板の調光値を設定する各種スイッチで構成される設定部33と、点灯,光量設定または消灯する基板の選択を行う照明基板設定部34と、上記した外部機器10により外部制御可能にするか否かを選択するローカル/リモート切替スイッチ35と、選択した当該発光パターンで全LED照明基板の全点灯と全消灯を行うパターンオン/オフスイッチ36とが設けられている。
【0019】
前記設定部33では、登録スイッチ37を除く各種スイッチは上昇スイッチと下降スイッチとが一組になったものである。例えば、発光パターン番号を設定するパターン選択スイッチ38a,38bでは、上部スイッチ38aを押すと発光パターン番号が上昇し、下部スイッチ38bを押すと発光パターン番号が下がる。このように発光パターン番号を選択した後は、照明基板設定スイッチ39a,39bで調光する照明基板番号を設定する。そして、光量調節スイッチ40a,40bで当該照明基板におけるLEDの発光量を確認しつつ調節する。このように各照明基板を順次選択して、LEDの発光量を確認しつつ調節することで、所望の照度分布を得ることが可能となる。尚、LEDの発光量は128階調で調節することが可能である。
【0020】
全ての照明基板の発光量すなわち調光値を設定した後は、上記パターンオン/オフスイッチ36を押して、LED照明装置を当該発光パターンで点灯し照度分布を確認することができる。このとき所望の照度分布が得られなければ、照明基板毎に再度LEDの発光量を調節する。そして、所望の照度分布を得ることができれば、調光値データ登録スイッチ37を押して、上記調光レベル記憶部4の当該発光パターン番号の記憶領域に調光値を記憶させる。
【0021】
また、照明基板設定部34では、照明基板番号1〜16に対応したスイッチSW1,SW2,…が並設されており、スイッチを一度押すと、当該発光パターン番号の設定光量で照明基板のLEDが点灯し、再度同スイッチを押すと上記設定部33で当該照明基板のLEDの光量調節が可能となる。尚、図3に示したLED照明装置では、照明基板が12個あるので、照明基板番号1〜12に対応したスイッチを利用できる。
【0022】
そして、以上の設定作業中、上記表示器32では、設定している照明基板番号や光量などの数値が表示される。
【0023】
ところで、上記ローカル/リモート切替スイッチ35をオンにして外部機器10による制御を可能とした場合、制御電源1が外部機器10からインターフェース11を通して発光パターン1,発光パターン2,…の指示信号を順次受けると、CPU5aは、調光レベル記憶部4を参照して前記発光パターン1,発光パターン2,…に合致する発光パターンを見出し、当該発光パターンに対応する調光値の組合せを呼び出して出力制御部3へ発光パターン1に基づく指令信号を発する。次いで、出力制御部3が当該発光パターンに基づく電力信号をLED照明装置2の各セグメントに供給し、LED照明装置2は当該発光パターンで被検査体を照明する。次いで、CPU5aは、指示された所定時間経過後、発光パターン2に基づく指令信号を出力制御部3へ発し、被検査体は発光パターン2で所定時間照明される。このように、本実施例の制御電源1は、外部機器10が指示した発光パターン1,発光パターン2,…を順次切り換えてLED照明装置2に電力信号を供給できる。また、制御電源内部に調光レベル記憶部4を備えているから、外部機器から調光値データを転送するのに要する転送時間に比べて、調光値データの呼び出し時間は短時間で済み、発光パターンの切り換えを数ミリ秒以下の短時間で実行することが可能となる。
【0024】
次に、図2に、上記制御電源1を用いた典型的な画像検査システムを例示して説明する。この画像検査システムは、上記制御電源1と、図3に示したものと同種のLED照明装置2と、LED照明装置2の中心孔21aを通して被検査体23を撮像する撮像装置24と、被検査体23の画像を表示する画像表示装置25と、被検査体23の画像データが入力するとその画像データの二次処理を行うシステムコントローラ26と、から構成される。被検査体表面の画像データは、画像表示装置25に出力されて目視で確認可能であり、その画像を確認しつつ上記した設定パネル30で所望の照度分布に調節するといういわゆるティーチング作業が可能となる。
【0025】
また、各セグメントのLEDの発光量を調節して調光値を得る調光手段として、外部機器であるシステムコントローラ26を利用することも可能である。すなわち、システムコントローラ26は、シーケンサやコンピュータなどから構成され、制御電源1のインターフェース11に接続されている。このようなシステムコントローラ26は、撮像装置24から入力した画像データを画像処理し、この画像処理データが予め記憶されている基準照度分布に一致しない場合、照度分布を修正すべく、補正した調光値データを上記制御電源1に伝送指示し、調光レベル記憶部4における当該調光値データを書き換えたり、新規の発光パターンとして記憶させることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1に係る制御電源によれば、LED照明装置の各セグメントに対応する調光値を設定し格納する調光レベル記憶部と、前記調光値に従って前記セグメントの各々に対してLEDの発光量を制御する出力制御部と、前記調光レベル記憶部および出力制御部を制御する主制御部と、を備えているから、セグメント毎にLEDの発光量を変化させて所望の照度分布に調整しこれを得ることが可能となる。
【0027】
また、請求項2に係る制御電源は、各セグメントを選択し、選択したセグメントのLEDの発光量を照度分布を最適化するように調節して調光値を得る調光手段と、前記調光値の組合せを前記調光レベル記憶部に記憶させる調光値記憶手段と、を備えているから、セグメント毎のLED発光量を調節して照度分布を簡易に最適化でき、最適化した照度分布に対応する調光値の組合せを記憶し、記憶した調光値の組合せを参照利用することができ、もって制御電源の操作性が向上する。
【0028】
また、請求項3に係る制御電源によれば、調光レベル記憶部としてバックアップ電源により電力供給されたRAMを用いるので、外部コントローラから調光値データを転送する場合に比べ、調光値データの呼び出し時間が短縮し、LEDの発光パターンの切換時間が大幅に短縮するから、複数の発光パターンを瞬時に切り換えて実行できるため、検査効率が向上する。また、バックアップ電源を用いているため、装置電源をオフにしても調光値データを消失させずに保持することが可能である。
【0029】
また、請求項4に係る制御電源によれば、出力制御部が各セグメントへの電力信号をパルス幅変調させるパルス幅変調回路を有するので、LEDの発光に要する消費電力を低減させることができる。
【0030】
また、請求項5および請求項6に係る制御電源によれば、前記出力制御部が、パワートランジスタに代表される電力用半導体を備えたドライバ回路を有するので、低電力で電力信号のオン/オフ動作ができ、発光パターンを高速に切り換えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る照明装置の制御電源の一実施例を示す概略ブロック図である。
【図2】図1に示した制御電源を用いた典型的な画像検査システムの一例を示す概略図である。
【図3】本発明に係る制御電源と共に使用するLED照明装置の一実施例を示す概略図であり、(a)は、LED照明装置の底面図、(b)は、そのA−A断面図である。
【図4】本発明に係る制御電源の設定パネルの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 制御電源
2 LED照明装置
3 出力制御部
3a パルス幅制御回路
3b ドライバ回路
4 調光レベル記憶部
5 主制御部
5a CPU
5b 書換可能なROM
5c RAM
6 入出力インターフェース
7 パターン設定器
8 セグメント設定器
9 光量調節器
10 外部機器
11 インターフェース
12 バックアップ電源
20A〜20L プリント配線基板
21 保持枠
21a 中心孔
22 LED
23 被検査体
24 撮像装置
25 画像表示装置
26 システムコントローラ
30 設定パネル
31 電源スイッチ
32 表示器
33 設定部
34 照明基板設定部
35 ローカル/リモート切替スイッチ
36 パターンオン/オフスイッチ
37 登録スイッチ
38a,38b パターン選択スイッチ
39a,39b 照明基板設定スイッチ
40a,40b 光量調節スイッチ
Claims (6)
- 互いに独立に電力供給される複数のセグメントが径方向および周方向に立体的に配設され、該セグメントの各々にLEDが設けられ、該LEDの光軸が被検査体表面で略交差するように設けられたドーム型のLED照明装置に用いる照明装置の制御電源であって、
前記LEDの調光値の複数から構成される発光パターンの記憶領域を複数有し、前記LED照明装置の各セグメントに対応する調光値を設定し格納する調光レベル記憶部と、
該調光レベル記憶部に格納した調光値に従って前記セグメントの各々に対してLEDの発光量を制御する出力制御部と、
前記調光レベル記憶部および前記出力制御部とは独立して設けられ、前記調光レベル記憶部および出力制御部を制御する主制御部と、を備えることにより、前記セグメント毎にLEDの発光量を変化させ被検査体への照度分布を調整せしめることを特徴とする照明装置の制御電源。 - 各セグメントを選択し、選択したセグメントのLEDの発光量を照度分布を最適化するように調節して調光値を得る調光手段と、前記調光値の組合せを前記調光レベル記憶部に記憶させる調光値記憶手段と、を備えてなる請求項1記載の照明装置の制御電源。
- 調光レベル記憶部としてバックアップ電源により電力供給されたRAMを用いてなる請求項1または2記載の照明装置の制御電源。
- 前記出力制御部が各セグメントへの電力信号をパルス幅変調させるパルス幅変調回路を有してなる請求項1〜3の何れか1項に記載の照明装置の制御電源。
- 前記出力制御部が電力用半導体を備えたドライバ回路を有してなる請求項1〜4の何れか1項に記載の照明装置の制御電源。
- 前記電力用半導体としてパワートランジスタを用いてなる請求項5記載の照明装置の制御電源。
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