JP4406140B2

JP4406140B2 - 照明装置及びその調光方法

Info

Publication number: JP4406140B2
Application number: JP37193899A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎田代
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001184902A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＣＣＤカメラ等を利用した画像処理システムにおいて好適に使用される照明装置及びその調光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＣＤカメラ等を利用した画像処理システムでは、照明対象への照明が必要とされ、その照明方法としては、反射照明あるいは透過照明が一般的に用いられる。照明対象の反射率あるいは透過率が変わってもカメラが受光する光量を一定とするためには、照明対象の反射率あるいは透過率の変化に応じて照明装置から射出される光の光量を調節することが必要となる。
これを補正すべく照明装置の調光が必要となる。
従来から画像処理用として一般的に使用されている照明装置には、アナログ電圧入力あるいはデジタル信号等によりリモート調光可能なハロゲン光源装置と、該ハロゲン光源装置からの光を均一化するための透明体である角柱ロッドと、該角柱ロッドの出射光を照明対象へ導くための光ファイバー束とを備えたものがある。
この従来の照明装置では、照明対象の反射率あるいは透過率が変化しても、カメラが受光する光量が所定のレベルとなるように、ハロゲン光源装置をリモート調光することで自動調光を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の従来の照明装置では、過度に光量を下げた場合に色温度が下がったり、ランプの発光が不安定になるという問題があった。例えば、照明対象が透過率の高い材料でコーティングされている場合には、光量を絞る必要があるが、あまり光量を絞りすぎると（ハロゲン光源装置の電圧を下げすぎると）発光が不安定になったり、色温度の変化を生じることとなるのである。また、照明対象の反射率あるいは透過率の変化範囲がハロゲン光源装置の調光範囲を越えた場合には、調光不可能になるという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、光源の光量を過度に低下させ、光源の発光が不安定となったり、色温度の低下を生じさせたりすることなく光量を極めて低く絞ることを可能とし、ひいては従来より極めて広範囲な調光が可能な照明装置及びその照明方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明装置及びその調光方法は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち請求項１記載の照明装置は、光源装置と、該光源装置からの光を照明対象に導く光ファイバー束とを備えた照明装置において、前記光源装置が調光可能な光源装置であり、前記光源装置と前記光ファイバー束との間には、複数の貫通孔が形成され、光源装置から光ファイバー束に向かう光を減光する減光板を有したシャッタ機構と、該シャッタ機構を通過した光を均一化して光ファイバー束に出射する透明体であるロッドとが備えられていることを特徴とする。
【０００６】
上記請求項１記載の照明装置によれば、光源装置から出た光は、シャッタ機構を通って減光されてから光ファイバー束へと入射する。そして、光ファイバー束を通って照明対象へと導かれ、これを照射する。したがって、光源装置から出た後の光は、照明対象に照射される前にシャッタ機構で減光されるので、光源装置の光量を過度に低下させなくても光量を極めて低く絞ることができる。
【０００９】
また、本発明の照明装置の調光方法は、光源装置と、該光源装置からの光を照明対象に導く光ファイバー束とを備えた照明装置の調光方法において、
前記光源装置が調光可能となっており、
前記光源装置と前記光ファイバー束との間に、複数の貫通孔が形成されて所定の透過率を有する減光板と透明体であるロッドとを介在させて、前記光源装置から前記光ファイバー束に向かう光を減光し、均一化することを特徴とする。
【００１０】
上記照明装置の調光方法によれば、上記請求項１と同様の作用を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明を行うが、本発明がこれに限定解釈されるものでないことは勿論である。
図１に示すように、本実施形態の照明装置は、ハロゲンランプ光源装置１（光源装置）と、該ハロゲンランプ光源装置１からの光Ｌを均一化する透明体である角柱ロッド２と、該角柱ロッド２からの光Ｌを照明対象Ｔに導く光ファイバー束３とを備えている。さらに、この照明装置には、ハロゲンランプ光源装置１と角柱ロッド２との間に、該ハロゲンランプ光源装置１から該角柱ロッド２に向かう光の一部を遮って減光するシャッタ機構４が備えられている。
【００１２】
ハロゲンランプ光源装置１は、ハロゲンランプ１ａとハロゲンランプ点灯用の電源装置１ｂからなる光源装置であり、外部からのアナログ電圧、あるいは、デジタル信号によってリモート調光可能となっている。
透明体の角柱ロッド２は、アクリル系樹脂、ガラス等で作られた透明体の角柱ロッドであり、ハロゲンランプ１ａの光量斑を均一化する為に用いられるものである。一般的に、この角柱ロッド２の長さが長いほど均一化の効果が上がるので好ましい。なお、本実施形態では角柱ロッド２を採用しているが、これに限らず、ハロゲンランプ１ａの光量斑を均一化できれば良く、その他の光学部品を用いても問題ない。
光ファイバー束３は、角柱ロッド２から出射した光Ｌを照明対象Ｔに導くためのライトガイドで、一般的に、入射端３ａは複数の光ファイバーを円形に束ねてあり、出射端３ｂは照明対象Ｔや画像入力装置（図示せず）の形態に合わせて、円状、リング状、ライン状等に加工されるのが好ましい。この光ファイバー束３は、その出射端３ｂが鉛直下方に位置する照明対象Ｔを向くように緩やかに曲げられており、ハロゲンランプ１ａからの水平方向の光Ｌを、照明対象Ｔに向かって偏向させられるようになっている。
【００１３】
シャッタ機構４は、ハロゲンランプ光源装置１と透明体の角柱ロッド２との間に配置されたシャッタ５を備えている。このシャッタ５は、図２に示すように、多数の貫通孔５ａが略全面に渡って互いに等間隔を置いて形成された円盤形状の減光板５ｂと、該減光板５ｂの下端より鉛直下方に向かって延在形成された棒形状の減光板支持棒５ｃと、該減光板支持棒５ｃの下端に固定された回転軸５ｄとから構成されている。
【００１４】
回転軸５ｄは、減光板５ｂの貫通孔５ａが形成された面を含む仮想平面に対して垂直をなすように減光板支持棒５ｃの下端に固定されている。シャッタ機構４には、この回転軸５ｄをその軸線回りに回転駆動する回転駆動機構（図示せず）が備えられており、該回転駆動機構にソレノイド等を使用することにより、外部制御信号によって（遠隔操作によって）回転軸５ｄを前記軸線回りに回動させ、減光板５ｂをハロゲンランプ光源装置１と透明体の角柱ロッド２との間に配置させたり（以下、この配置状態をシャッタＯＮと称する）、ハロゲンランプ光源装置１と透明体の角柱ロッド２との間から外す（以下、この配置状態をシャッタＯＦＦと称する）ことが選択できるようになっている。なお、貫通孔５ａの配置としては、減光板５ｂの中央のみや外周のみに固まることなく、減光板５ｂの全面に満遍なく均等に配置されるのが好ましい。このような配置を取ることにより、減光板５ｂを通過した光が不均一となるのを防ぐことができる。また、減光板５ｂの外表面には、光の乱反射を防ぐために黒色塗装などの艶消し塗装処理を施しておくことが好ましい。
【００１５】
なお、図１に示すように、ハロゲンランプ１ａと角柱ロッド２と光ファイバー３の入射端３ａとの軸線は一致しており、減光板５ｂの中心も、シャッタＯＮ状態では前記軸線に合致するようになっている。シャッタＯＦＦ状態では、ハロゲンランプ光源装置１から透明体の角柱ロッド２に向かう光Ｌを一部でも遮らない位置に減光板５ｂが前記回転駆動機構によって回転移動させられる。
【００１６】
以上説明の構成を有する照明装置の調光方法について、以下に説明を続ける。まず、照明対象Ｔの反射率または透過率の変化が、ハロゲンランプ光源装置１自体のリモート調光により十分に対応可能な範囲である場合（ハロゲンランプ光源装置１の光量を過度に絞る必要がない場合）には、シャッタＯＦＦ状態とし、ハロゲンランプ光源装置１からの光Ｌを直接、角柱ロッド２に送り込む。すると、光Ｌは角柱ロッド２で光量斑が均一化され、その後、光ファイバ３の入射端３ａへと導入される。光ファイバ３内に導かれた光Ｌは、出射端３ｂより真下に位置する照明対象Ｔへと照射される。この照明対象Ｔの画像は、図示されない画像入力装置によって受像され、光量が過多または少ない場合には、この光量を適切にするための外部調光信号が前記電源装置１ｂへと送られる。電源装置１ｂは、受け取った外部調光信号に基づいてハロゲンランプ１ａの電圧を上げ下げし、その光Ｌの光量調節を行う。このようにして照明対象Ｔへの光量が適切となるように調光される。
【００１７】
一方、照明対象Ｔの反射率または透過率の変化が、ハロゲンランプ光源装置１単体の調光範囲の下限に近いところでの調光を必要としたり、もしくはこの下限よりもさらに光量を絞る調光を必要とする範囲である場合には、シャッタＯＮ状態とし、ハロゲンランプ光源装置１と角柱ロッド２との間に、所定の透過率を有する前記シャッタ機構４の減光板５ｂを挿入し、ハロゲンランプ光源装置１から角柱ロッド２に向かう光を減光する。
【００１８】
すなわち、ハロゲンランプ光源装置１からの光Ｌの内、減光板５ｂの貫通孔５ａを通過するものは角柱ロッド２へと入射し、その他は減光板５ｂによって角柱ロッド２への進行が妨げられるので、光Ｌの減光が行われる。この減光量は、減光板５ｂに入射する光Ｌに対して、これを通過できる光の量で決まるので、減光板５ｂに照射される光Ｌの照射面積中に存在する全ての貫通孔５ａの面積の総和で決まることとなる。したがって、本実施形態のシャッタ機構４では、減光板５ｂの貫通孔５ａの数またはその穴径の異なる他のシャッタ（図示せず）と交換することで、調光可能範囲（減光可能範囲）をさらに広げることも可能である。
【００１９】
本実施形態の照明装置及びその調光方法によれば、ハロゲンランプ光源装置１と角柱ロッド２との間に、該ハロゲンランプ光源装置１から該角柱ロッド２に向かう光Ｌを減光するシャッタ機構４を設けた構成を採用することで、ハロゲンランプ光源装置１から出た後の光Ｌは、照明対象Ｔに照射される前にシャッタ機構４で減光されるので、光Ｌの発光が不安定になるほどハロゲンランプ光源装置１の光量を低下させなくても、光量を極めて低く絞ることを可能とし、ひいては従来よりも極めて広範囲な調光が安定して可能となる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、シャッタ機構４が減光板５ｂによって減光を行うものとしたが、これに限らず、例えば、所定の透過率を有して光Ｌの減光を行う減光フィルター（図示せず）を減光板５ｂの代わりに前記減光板支持棒５ｃの上端に固定した構成を採用しても良い。この場合においても、減光板５ｂを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態のシャッタ機構４は、図１に示すようにハロゲンランプ光源装置１の外部に配置するものとしたが、これに限らず、ハロゲンランプ光源装置１の内部に設ける構成を採用しても良い。
また、上記実施形態の光源装置はハロゲンランプ光源装置１としたが、これに限らず、目的用途に応じてその他の光源を採用しても良い。
また、本発明の照明装置及び調光方法によれば極めて広い範囲の調光が安定して可能となるため、本発明の照明装置及び調光方法は、ＣＣＤカメラなどの受光装置と画像処理装置を備えた画像処理システムに適用することが好ましく、特に照明対象へ適切な光量で光を照射する必要性が高い欠陥検査用の画像処理システムに適用することが好ましい。
【００２１】
［実施例］
本発明の各構成要素を備えた照明装置を製作し、本発明の照明装置の調光能力を検証した。なお、以下の説明では、上記実施形態の各構成要素との対応を明瞭にするために、それぞれ同じ符号を付した。
ハロゲンランプ光源装置１には、アナログ電圧による外部調光機能を有する三菱レイヨン（株）製のハロゲンランプ光源装置ＥＬＩ−１００にシャッタ機構４を取り付け、接点信号によるシャッタＯＮ／ＯＦＦを可能としたものを用いた。
透明体の角柱ロッド２には、三菱レイヨン（株）製のアクリルミキシングロッドＥＭ−２２を使用した。
光ファイバー束３には、三菱レイヨン（株）製のライン状ライトガイドＰＬ４０を使用した。
【００２２】
本来、このタイプのハロゲンランプ光源装置１のシャッタ機構４は、ハロゲンランプ１ａを点灯したまま完全に遮光するために用いられていたものであるが、シャッタ５の減光板５ｂを図２のように貫通孔面積／遮光部面積の面積比が１／１００となるように多数の貫通孔５ａを形成しておくことにより、完全に遮光するのではなく、光Ｌの一部を遮光するようにした。
使用したハロゲンランプ光源装置１は、外部電圧により約１０００倍のリモート調光が可能であるが、過度に光量を低下させるとランプの色温度が低下したり、点灯が不安定になったりするため、用途にもよるが実用上の調光範囲は約１０００倍程度である。つまり、最大の光量を１とするとシャッタＯＦＦの状態で、光ファイバー束３の出射端３ｂからの光量は１〜１／１０００の範囲で調光することが可能である。
次にシャッタＯＮにすると、シャッタＯＦＦの場合と比較して１／１００の光Ｌのみがシャッタ５を通過することになる。つまり、光ファイバー束３の出射端３ｂからの光量は１／１００〜１／１０００００の範囲で調光することが可能である。
従って、外部電圧によるハロゲンランプ１ａの調光と、シャッタ機構４による調光とを併用することにより、１〜１／１０００００の広範囲での調光を、色温度の低下を招くことなく安定して行うことが可能となった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜２記載のいずれかの照明装置または請求項３記載の調光方法によれば、光源装置と光ファイバー束との間に、該光源装置から該光ファイバー束に向かう光を減光するシャッタ機構を設けた構成を採用することで、光源装置から出た後の光は、照明対象に照射される前にシャッタ機構で減光されるので、光源装置の光量を過度に低下させなくても光量を極めて低く絞ることを可能とし、ひいては従来よりも極めて広範囲な調光が安定して可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】同照明装置のシャッタの正面図である。
【符号の説明】
１・・・ハロゲンランプ光源装置（光源装置）
３・・・光ファイバー束
４・・・シャッタ機構
Ｌ・・・光
Ｔ・・・照明対象

Claims

光源装置と、該光源装置からの光を照明対象に導く光ファイバー束とを備えた照明装置において、
前記光源装置が調光可能な光源装置であり、
前記光源装置と前記光ファイバー束との間には、複数の貫通孔が形成され、光源装置から光ファイバー束に向かう光を減光する減光板を有したシャッタ機構と、
該シャッタ機構を通過した光を均一化して光ファイバー束に出射する透明体であるロッドとが備えられていることを特徴とする照明装置。
画像処理システム用であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
光源装置と、該光源装置からの光を照明対象に導く光ファイバー束とを備えた照明装置の調光方法において、
前記光源装置が調光可能となっており、
前記光源装置と前記光ファイバー束との間に、複数の貫通孔が形成されて所定の透過率を有する減光板と透明体であるロッドとを介在させて、前記光源装置から前記光ファイバー束に向かう光を減光し、均一化することを特徴とする照明装置の調光方法。