JPH08327826A

JPH08327826A - 光源装置

Info

Publication number: JPH08327826A
Application number: JP13339995A
Authority: JP
Inventors: Makoto Toyoda; 田誠豊; Tsuneo Baba; 場常夫馬; Tsutomu Kubota; 田勉窪
Original assignee: MORITETSUKUSU KK
Current assignee: MORITETSUKUSU KK
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】光源から照射される光を光センサでモニタし
ながら、その光センサの出力に基づいて照明光の光量を
一定に維持しようとする場合に，光源光量の変化だけで
なく，光源の光軸ズレに起因する配光パターンの変化
や，凹面鏡の曇りによる照明光量変化を確実に検知でき
るようにする。【構成】照明光を対象物に導くライトガイド（５）と
して、その入射端面(5in) に開口している光ファイバ
（４）のうち所要本数の光ファイバ（4a）を束ねて成る
モニタ用光ファイバ束（８）を分岐させた二分岐バンド
ルファイバを用い、当該モニタ用光ファイバ束（８) の
各光ファイバ（4a）は、１本ずつ又は複数本ずつライト
ガイド（５）の入射端面(5in) に偏りなく分散して配置
されると共に、モニタ用光ファイバ束（８）の出射端面
(8out) を光センサ（６）に対向して配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生物，鉱物，工作物の
観察や製品検査等の画像処理に用いられるＣＣＤカメラ
等の照明装置として用いられる光源装置に関する。

【０００２】例えば，ＣＣＤカメラを用いて製品検査を
行う場合、カメラから入力された画像を解析し、輝度変
化等に基づいて製品の良・不良を検知するようにしてい
る。しかし、光源装置の電源電圧が変動したり、電球が
経時的に劣化したりして、被検体となる製品に照射され
る照明光の光量が変化すると、その照射光に基づく輝度
変化が、そのまま被検体の製品品質の良否判断に影響
し、良品でも不良品と判断されたり、逆に不良品が良品
と判断されたりするおそれがある。

【０００３】そこで、従来は、照明光の光量を一定に維
持するために、電球等の光源から照射される光を光セン
サでモニタしながら、その光センサの出力に基づいて光
源の光量が一定になるように電源電圧を制御するように
しており、この場合に高輝度電球は正面より側面に発散
される光の光量が多いので、電球の側面にモニタ用光フ
ァイバを対向させている（実開平５−１５３９１号公
報，特開昭５１−５２６８３号公報，特開昭６０−１０
５９０号公報，特開昭６１−２３５８２９号公報参
照）。

【０００４】図５はこのような従来の光源装置を示すも
ので、電球（光源）３１から照射された光が凹面鏡３２
で集光されて、多数の光ファイバを束ねたライトガイド
３３の一端側３４ａから入射され、その他端側３４ｂか
ら対象物Ｗに照明光として照射されるように成されてい
る。また、電球３１から照射される光を光センサ３５に
導くモニタ用光ファイバ３６は、その入射端面が電球３
１の側面に対向するように凹面鏡３２を貫通して設けら
れると共に、その出射端面が光センサ３５に対向して配
設されており、光センサ３５には、その出力信号に基づ
いて光量を一定に維持するように電源装置３７の電源電
圧を制御する制御装置３８が接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合において、モニタ用光ファイバ３６は、ライトガイド
３３に入射する光を直接モニタしているわけではなく、
電球３１の側面から発散される光の一部をモニタしてい
るだけなので、例えば、電球３１を交換したときに発散
される光の配光パターンが変化すると、測定誤差を生じ
るという問題があった。また、電球３１の側面から発散
された光を凹面鏡３２で反射させる前にモニタしている
ので、モニタしている光強度が変化しなくても、例えば
凹面鏡３２が曇ったり光軸がずれたりして照明光の光量
が低下したときに、これを検知することができない。そ
こで、本発明は、照明光としてライトガイドに直接照射
される光をモニタして、光源の光量の変化だけでなく、
凹面鏡の曇等に起因する照明光量の変化も確実に検知す
ることにより、照明光の光量を一定に維持できるように
することを技術的課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１の発明は、光源から照射された光が、凹面
鏡で集光されて多数の光ファイバを束ねたライトガイド
の一端側から入射され、その他端側から対象物に照明光
として照射されると共に、前記光源から照射される光を
光センサでモニタしながら、その光センサの出力に基づ
いて照明光の光量を一定に維持する制御装置とを備えた
光源装置において、前記ライトガイドは、その入射端面
に開口している光ファイバのうち所要本数の光ファイバ
を束ねて成るモニタ用光ファイバ束を分岐させた二分岐
バンドルファイバが用いられ、当該モニタ用光ファイバ
束の各光ファイバは、１本ずつ又は複数本ずつライトガ
イドの入射端面に偏りなく分散して配置されると共に、
モニタ用光ファイバ束の出射端面が前記光センサに対向
して配設されていることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１と同様
の課題を解決するもので、前記ライトガイドの入射端面
の斜め前方に、光源から照射されて前記入射端面で反射
された光を前記光センサに導くモニタ用光ファイバ束
が、その入射端面同士を対向させて設けられていること
を特徴とする。

【０００８】さらに、請求項３の発明は、請求項１及び
２の光源装置において、前記ライトガイドの入射端面と
光源の間に、当該光源から照射される光を所定のタイミ
ングで遮断するシャッター装置が配設され、前記制御装
置では、前記シャッター装置を開閉するタイミング信号
に同期させて、シャッター装置が開いているときに光セ
ンサの出力信号に応じて光量制御を行い、当該シャッタ
ー装置が閉じているときはシャッター装置が閉じる直前
の光量を維持するようにしている。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、照明光を導くライト
ガイドとして、入射端面に開口している光ファイバのう
ち所要本数の光ファイバをモニタ用光ファイバ束として
分岐させた二分岐バンドルファイバを用いているので、
当該モニタ用光ファイバ束には照明光として照射される
光がそのまま入射され、したがって、モニタ用光ファイ
バから出射される光の光量変化は、照明光の光量変化を
正確に反映する。しかも、モニタ用光ファイバ束の各光
ファイバは、１本ずつ又は複数本ずつライトガイドの入
射端面に偏りなく分散して配置されているので、入射端
面に照射される照明光の光軸ずれ等に起因して配光パタ
ーンが変化しても測定誤差が極めて少ない。

【００１０】また、請求項２の発明によれば、光源から
照射されてライトガイドの入射端面で反射された光をモ
ニタ用光ファイバ束でモニタするようになされているの
で、この場合も、モニタ用光ファイバ束から出射される
光の光量変化は、照明光の光量変化を正確に反映する。

【００１１】さらに、請求項３の発明によれば、ライト
ガイドの入射端面と光源の間に、光源から照射される光
を所定のタイミングで遮断するシャッター装置が配設さ
れている場合に、前記シャッター装置を開閉するタイミ
ング信号に同期させて、シャッター装置が開いていると
きのみ光量を制御するようになされているので、シャッ
ター装置が閉じて光が遮断されたときに、光量が低下し
たと判断されることがない。

【００１２】

【実施例１】以下、本発明を図面に示す実施例に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る光源装置を示
すフローシート、図２はライトガイドの入射端面を示す
概念図である。

【００１３】図中１は、白熱灯，放電管，ハロゲンラン
プ，キセノンランプ等の光源２から照射された光を、そ
の背面側に配設された凹面鏡３で集光した後、多数の光
ファイバ４を束ねたライトガイド５で導き、対象物Ｗに
照射させるようなされた光源装置であって、前記光源２
から照射される光を光センサ６でモニタしながら、その
光センサ６の出力信号に基づいて照明光の光量を一定に
維持する制御装置７とを備えている。

【００１４】ライトガイド５は、入射端面５inに開口し
ている光ファイバ４のうち、所要本数の光ファイバ４ａ
を束ねて成るモニタ用光ファイバ束８と、それ以外の大
多数の光ファイバ４ｂを束ねて成る照明用光ファイバ束
９とに分岐した二分岐バンドルファイバが用いられ、凹
面鏡３の焦点又はその近傍にその入射端面５inが位置す
るように配設されると共に、モニタ用光ファイバ束８の
出射端面８out が光センサ６に対向して配設され、照明
用光ファイバ束９の出射端面９out が対象物Ｗに対向し
て配置されている。

【００１５】モニタ用光ファイバ束８の各光ファイバ４
ａは、例えば図２に示すようにライトガイド５の入射端
面５inを略均等に分割した１３個の各区画（図２：一点
鎖線図示）ごとに１本ずつ又は複数本ずつ偏りなく分散
して配置され、ライトガイド５の入射端面５inに入射さ
れる光の配光パターンが変化してもこれを平均化し、照
明光全体の光量変化を正確に検知できるようになされて
いる。また、ライトガイド５の入射端面５inと光源２と
の間には、光源２から照射される光を所定のタイミング
で遮断するためのシャッター板１０とこれを開閉する開
閉装置１１とから成るシャッター装置１２が配設されて
いる。

【００１６】制御装置７は、本例では、前記光センサ６
及び目標光量設定器１３から入力される信号を比較する
比較器１４と、その差分をカウントして電源電圧制御信
号を２値データとして出力するアップダウンカウンタ１
５と、アップダウンカウンタ１５から出力された２値デ
ータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１６とから
なり、当該Ｄ／Ａ変換器１６が光源２の電源装置１７に
接続されている。

【００１７】また、前記アップダウンカウンタ１５の入
力側にはクロックパルス発振器１８が接続され、このク
ロックパルス発振器１８はシャッター開閉装置１１から
出力されるタイミング信号によりシャッター板１０が開
いているときのみアップダウンカウンタ１５の計数用ク
ロックパルスを出力するように成されている。したがっ
て、シャッター板１０が閉じているときは、光センサ６
から入力される光量が著しく低下するが、クロックパル
ス発振器１８からクロックパルスが出力されないので、
アップダウンカウンタ１５が動作せず、光量不足と判断
されることがない。

【００１８】以上が本発明の一構成例であって、次にそ
の作用について説明する。まず、目標光量設定器１３で
例えばボリュームやテンキーを操作し、所望の光量を設
定する。そして、スイッチ（図示せず）をオンすると光
源２が点灯され、光源２から発散された光は凹面鏡３で
反射されて集光され、その略焦点位置に配置されたライ
トガイド５の入射端面５inに照射され、そのほとんどが
照明用光ファイバ束９に導かれて対象物Ｗに照射され
る。

【００１９】一方、入射端面５inに照射された光の一部
は、モニタ用光ファイバ束８に導かれて光センサ６に照
射されるが、モニタ用光ファイバ束８の各光ファイバ４
ａはライトガイド５の入射端面５inに分散して配置され
ていることから、光センサ６で検出された光強度は、照
明光として光源２から発散された全ての光が反映される
だけでなく、入射端面５inに照射された光の強度分布が
均一でなく所定の配光パターンが形成されている場合で
も、光が平均化されることになる。したがって、光源２
となる電球を交換することによりその配光パターンが変
動しても、照明光の光量を正確に検知することができ
る。

【００２０】そして、光センサ６で検出された光量と、
目標光量設定器１３に設定された目標光量が、制御装置
７の比較器１４で比較され、差がある場合には、アップ
ダウンカウンタ１５でその差分がカウントされ、光量差
に応じた電源電圧制御信号が２値データとして出力さ
れ、その２値データがＤ／Ａ変換器１６によりアナログ
信号に変換されて電源装置１７に出力される。次いで、
制御装置７から出力された電源電圧制御信号により電源
装置１７から出力される電源電圧が増減され、光センサ
６で検出された光量が、目標光量と等しくなるようにフ
ィードバック制御される。

【００２１】なお、このとき、シャッター装置１２のシ
ャッター板１０が閉じていると、クロックパルス発振器
１８からクロックパルスが出力されないので、アップダ
ウンカウンタ１５が動作せず、したがって、光源２に供
給されている電源電圧はそのまま維持されることにな
る。そして、シャッター板１０が開くと、再び制御が再
開されて、光センサ６で検出された光量に応じて電源電
圧が制御される。

【００２２】

【実施例２】図３は本発明に係る他の光源装置の要部を
示すフローシートである。なお、図１及び図２と共通す
る部分は同一符号を付して詳細説明は省略する。本例で
は、モニタ用光ファイバ束２１が、光源２からライトガ
イド２２へ照射される光を遮断しないように、ライトガ
イド２２の入射端面２２inの斜め前方に対向して設けら
れると共に、その入射端面２１in，２２in同士が対向し
て設けられ、光源２からライトガイド２２の入射端面２
２inに照射された光のうち当該入射端面２２inで反射し
た光を当該モニタ用光ファイバ束２１で光センサ６に導
くように成されている。

【００２３】ライトガイド２２の入射端面２２inから反
射される光の光量は、入射端面２２inに照射される光の
強度分布の変動に関係なく、図４に示すようになった。
すなわち、図４のグラフは、縦軸が光量，横軸が電源電
圧であって、Ｌ₁はライトガイト２２の出射端面２２ou
t から出力された光の強度（光量）を示し，Ｌ ₂は直径
５０μｍのガラス製光ファイバを束ねたモニタ用光ファ
イバ束２１を用いたときのライトガイド２２の入射端面
２２inにおける反射光強度（光量）を示し，Ｌ₃は直径
１ｍｍのプラスチック製光ファイバを束ねたモニタ用光
ファイバ束２１を用いたときのライトガイド２２の入射
端面２２inにおける反射光強度（光量）を示す。いずれ
の場合も、反射光の光量は、ライトガイド２２の出射端
面２２out から照射される照明光の光量と概ね比例する
ことが実験的に確かめられたので、反射光の光量を検出
することにより、照明光の光量を正確に検出できる。そ
して、前記実施例１と同様に、光センサ６で検出された
光量と、目標光量設定器１３で設定された目標光量とが
等しくなるようにフィードバック制御される。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、ライトガイドとして照明用光ファイバとモニタ用
光ファイバに分岐された二分岐バンドルファイバを用い
ており、照明光としてライトガイドの入射端面に照射さ
れた光の一部がモニタ用光ファイバ束で直接光センサに
導かれ、しかも、モニタ用光ファイバ束の各光ファイバ
は、ライトガイドの入射端面に偏りなく分散して配置さ
れており、入射端面に照射される光の強度分布が均一で
なく所定の配光パターンが形成されている場合であって
も、これを平均化して検出することができるので、光源
に起因する場合だけでなく、凹面鏡の曇等に起因する照
明光全体の光量変化を正確に検知することができるとい
う大変優れた効果を有する。

【００２５】また、請求項２の発明によれば、照明光と
してライトガイドの入射端面に照射された光の反射光を
モニタ用光ファイバ束で光センサに導くように成され、
その反射光の光量はライトガイドの出射端面から照射さ
れる照明光の光量と比例関係を有するので、この場合
も、前述同様に照明光全体の光量変化を正確に検知する
ことができる。さらに、請求項３の発明によれば、光源
とライトガイドの入射端面の間に配設されたシャッター
装置により光路が遮断された場合は、光量を制御しない
ので、シャッターの開閉に伴う誤動作を起こすことがな
いという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光源装置を示すフローシート。

【図２】ライトガイドの入射端面を示す概念図。

【図３】本発明に係る他の光源装置の要部を示すフロー
シート。

【図４】ライトガイドからの出射光と入射端面における
反射光の光強度の関係を示すグラフ。

【図５】従来の光源装置を示すフローシート。

【符号の説明】

１・・・光源装置２・・・光源３・・・凹面鏡４・・・光ファイバ５・・・ライトガイドＷ・・・対象物５in・・入射端面６・・・光センサ７・・・制御装置８・・・モニタ用光ファイバ束８out ・モニタ用光ファイバ束の出射端面９・・・照明用光ファイバ１２・・・シャッター装置１７・・・電源装置２１・・・モニタ用光ファイバ束２１in・・モニタ用光ファイバ束の入射端面２２・・・ライトガイド２２in・・ライトガイドの入射端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源（２）から照射された光が、凹面鏡
（３）で集光されて多数の光ファイバ（４）を束ねたラ
イトガイド（５）の一端側から入射され、その他端側か
ら対象物（Ｗ）に照明光として照射されると共に、前記
光源（２）から照射される光を光センサ（６）でモニタ
しながら、その光センサ（６）の出力に基づいて照明光
の光量を一定に維持する制御装置（７）とを備えた光源
装置において、前記ライトガイド（５）は、その入射端面(5in) に開口
している光ファイバ（４）のうち所要本数の光ファイバ
（4a）を束ねて成るモニタ用光ファイバ束（８）を分岐
させた二分岐バンドルファイバが用いられ、当該モニタ
用光ファイバ束（８) の各光ファイバ（4a）は、１本ず
つ又は複数本ずつライトガイド（５）の入射端面(5in)
に偏りなく分散して配置されると共に、モニタ用光ファ
イバ束（８）の出射端面 (8out) が前記光センサ（６）
に対向して配設されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】光源（２）から照射された光が、凹面鏡
（３）で集光されて多数の光ファイバ（４）を束ねたラ
イトガイド（22）の一端側から入射され、その他端側か
ら対象物（Ｗ）に照明光として照射されると共に、前記
光源（２）から照射される光を光センサ（６）でモニタ
しながら、その光センサ（６）の出力に基づいて照明光
の光量を一定に維持する制御装置（７）とを備えた光源
装置において、前記ライトガイド（22）の入射端面（22in）の斜め前方
に、光源（２）から照射されて前記入射端面（22in）で
反射された光を前記光センサ（６）に導くモニタ用光フ
ァイバ束（21）が、その入射端面（21in，22in）同士を
対向させて設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】前記ライトガイド（5,22）の入射端面(5
in，22in）と光源（２）の間に、当該光源（２）から照
射される光を所定のタイミングで遮断するシャッター装
置（12）が配設され、前記制御装置（７）では、前記シャッター装置（12）を
開閉するタイミング信号に同期させて、シャッター装置
（12）が開いているときに光センサ（６）の出力信号に
応じて光量制御を行い、当該シャッター装置（12）が閉
じているときはシャッター装置（12）が閉じる直前の光
量を維持する請求項１又は２記載の光源装置。