照明装置及び撮影装置
【課題】ＬＥＤの長寿命化を図ることができる照明装置及び撮影装置を提供する。
【解決手段】駆動電流が入力されると点灯するとともに駆動電流の入力が中断されると消灯するＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４と、駆動電流をＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４に入力させるトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４とを有する照明装置１００及び撮影装置２００は、トランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４の駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的にＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力されていることを特徴とする。
【解決手段】駆動電流が入力されると点灯するとともに駆動電流の入力が中断されると消灯するＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４と、駆動電流をＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４に入力させるトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４とを有する照明装置１００及び撮影装置２００は、トランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４の駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的にＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置及び撮影装置に関する。特に、工業製品の外観検査等に好適に用いられる照明装置及び撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体、液晶パネル、水晶デバイス等の工業製品の製造工程における外観検査工程では、ＣＣＤカメラ(Charge-coupled device Camera)等の撮影装置によって工業製品を撮影して画像を取得し、その画像に画像処理を施して外観検査を行うことがある。この場合において、画像処理との関係で工業製品に対する照度を一定にするために照明装置が不可欠である。この照明装置としては、駆動電流が数百ｍＡ以上の発光ダイオ−ド（以下「ＬＥＤ」(Light Emitting Diode)という。）を１個備えたものや、複数のＬＥＤを備えたものがある。この複数のＬＥＤを備えた照明装置は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の製品等検査装置又は照明制御装置（照明装置）は、供給される電流量により光量が変化する照明器（複数のＬＥＤ）と、検査対象物側に配置された照度検出手段と、前記照度検出手段の検出値が所定の照度になるように前記照明器（複数のＬＥＤ）の駆動電流を制御する制御手段とを有している。これにより、検査対象物の照度を一定に保つことができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の光源装置（照明装置）は、発光スペクトルが異なる複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤの光出力を測定する光出力測定手段と、前記光出力測定手段の測定値に基づいて前記複数のＬＥＤのそれぞれの動作点（駆動電流と光出力の関係）の変動に対応した駆動電流を再設定して前記複数のＬＥＤを制御する制御手段とを有している。これにより、前記複数のＬＥＤの輝度を一定に保つことができる
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２１３６７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＬＥＤを１個備えた照明装置は、このＬＥＤを点灯させ続けることにより、ＬＥＤの輝度が約２、３年で低下してしまうので、ＬＥＤの寿命が短いという問題がある。さらに、このＬＥＤを交換する際には、製造工程の装置を全て停止させる必要があるので、生産性や装置の稼働率が低下してしまう。
【０００７】
同様に、特許文献１と特許文献２に記載の照明装置は、その複数のＬＥＤを点灯させた状態で、前記複数のＬＥＤの駆動電流を制御したり前記複数のＬＥＤの動作点を再設定したりすることにより、前記複数のＬＥＤが発熱劣化するので、前記複数のＬＥＤの寿命が短いという問題がある。
【０００８】
そこで、上記問題点を解決するものであり、その課題は、ＬＥＤの如き発光素子を備えた照明装置において、その発光素子の長寿命化を図ることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の照明装置は、駆動電流が入力されると点灯するとともに前記駆動電流の入力が中断されると消灯する発光素子と、前記駆動電流を前記発光素子に入力させる駆動手段とを有する照明装置であって、前記駆動手段の前記駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に前記発光素子に入力されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記発光素子は駆動電流が入力されると点灯するとともに前記駆動電流の入力が中断されると消灯するとともに、前記駆動手段の前記駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に前記発光素子に入力されていることにより、前記発光素子が点灯と消灯とを交互に繰り返すので、消灯時に前記発光素子を冷却させることができ、前記発光素子を点灯させ続ける場合に比べて、前記発光素子の発熱劣化を低減できる。
【００１１】
ここで、前記発光素子の数量は１個でもよいし、２個以上でもよい。また、前記発光素子は例えばＬＥＤである。さらに、前記駆動手段は例えばトランジスタ（Transistor）である。
【００１２】
本発明の態様の１つは、前記発光素子は複数設けられているとともに、前記駆動手段の前記駆動電流が前記複数の発光素子のそれぞれに入力されており、前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが前記複数の発光素子ごとに異なっていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記駆動手段の前記駆動電流が前記複数の発光素子のそれぞれに入力されており、前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが前記複数の発光素子ごとに異なっていることにより、前記複数の発光素子のそれぞれの点灯時期が互いに異なるので、前記複数の発光素子の全て又はいくつかが同時に点灯する場合に比べて、隣接する前記発光素子の輻射熱を低減でき、前記複数の発光素子のそれぞれの温度上昇を抑制できる。
【００１４】
本発明の態様の１つは、前記複数の発光素子の光を混合して合成光を出射させる合成手段と、前記合成光の光量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出光量が所定光量に近づくように前記駆動電流の前記入力期間及び前記中断期間からなる入力周期の位相を相互に調節する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記合成光の光量が所定光量に近づくように前記制御手段が前記駆動電流の前記入力期間及び前記中断期間からなる入力周期の位相を相互に調節することにより、前記複数の発光素子のそれぞれに入力される前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが一致したりずれたりするので、同時に点灯する前記複数の発光素子の個数を増減させることができ、前記合成光の光量を増減できる。
【００１６】
ここで、前記合成手段は例えば反射鏡である。また、前記検出手段は例えばフォトダイオードやフォトトランジスタである。
【００１７】
また、前記制御手段は前記駆動電流の前記入力期間と前記中断期間とのいずれか一方又は両方を伸縮させてもよい。また、前記制御手段は前記駆動電流の電流量を増減させてもよい。
【００１８】
本発明の撮影装置は、請求項１又は請求項２に記載の照明装置を有しており、前記照明装置は前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが撮影期間に同期していることを特徴とする。この発明によれば、前記発光素子の点灯期間が撮影期間に同期しているので、撮影しない期間に前記発光素子を消灯させて冷却させることができ、前記発光素子の発熱劣化を低減できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように本発明によれば、駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に発光素子に入力されていることにより、前記発光素子が点灯と消灯とを交互に繰り返すので、消灯時に前記発光素子を冷却させることができ、延いては前記発光素子の長寿命化を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施形態の照明装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の照明装置における４つの駆動電流の波形を示す図のうちの初期のもの（ａ）と中期のもの（ｂ）と末期のもの（ｃ）である。
【図３】本実施形態の撮影装置を外観検査に用いた状態を模式的に示す概略斜視図である。
【図４】本実施形態の撮影装置の点灯と撮影とを含む駆動状態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［照明装置］
まず、図１を参照して、本発明に係る実施形態の照明装置について説明する。図１は本発明に係る実施形態の照明装置を示す概略構成図である。図１に示すように、照明装置１００は、光を出射する投光器１１０と、この投光器１１０を駆動させる駆動手段と、この駆動手段を制御させる制御手段とを有している。
【００２２】
この投光器１１０は、ケース１１６と、当該ケース１１６の内部にそれぞれ収容された４個のＬＥＤ（発光素子）１１１、１１２、１１３、１１４及び１個の反射鏡（合成手段）１１５とを有している。
【００２３】
このケース１１６は有底筒状であり、その一端にはケース１１６の内側から外側まで貫通した開口部１１６ａが形成されているとともに、その他端にはケース１１６の内側から外側まで貫通した貫通孔１１６ｂが形成されている。これら開口部１１６ａと貫通孔１１６ｂは光が通過可能な内径を備えており、前記開口部１１６ａの内径は前記貫通孔１１６ｂの内径に比べて拡径している。
【００２４】
４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４は、それぞれ駆動電流が数百ｍＡ以上の高出力ＬＥＤ（High Power Light Emitting Diode）であり、ケース１１６の一端側から他端に向かって光出射可能な姿勢でケース１１６の一端側の内側に互いに所定間隔を空けて配置されている。これにより、前記４個のＬＥＤが近接配置されている場合に比べて、前記４個のＬＥＤは互いに隣接するＬＥＤの輻射熱の影響が低減され、前記４個のＬＥＤのそれぞれの温度上昇が抑制される。なお、これら４個のＬＥＤはケース１１６の外側に配置された図示しない放熱回路基板やヒートシンク（Heat Sink：放熱板）の如く放熱器に配線を介してそれぞれ接続されていることが好ましい。これにより、前記４個のＬＥＤのそれぞれの温度上昇がさらに抑制される。
【００２５】
反射鏡１１５は、光反射可能な回転放物面（Paraboloid of revolution）の如き凹面部１１５ａを備えているとともに、この凹面部１１５ａからその反対側の背面部まで反射鏡１１５の厚さ方向に貫通した貫通孔１１５ｂが形成されており、この貫通孔１１５ｂは光が通過可能な内径を備えている。この反射鏡１１５はケース１１６の内側の他端側に配置されている。この状態で、前記反射鏡１１５の凹面部１１５ａは前記４個のＬＥＤとケース１１６の開口部１１６ａとにそれぞれ対向しており、前記４個のＬＥＤの光を全て受光可能な姿勢になっているとともに、凹面部１１５ａの反射光がケース１１６の開口部１１６ａを通過可能な姿勢になっている。また、反射鏡１１５の貫通孔１１５ｂはケース１１６の貫通孔１１６ｂに連通しており、光が反射鏡１１５の貫通孔１１５ｂとケース１１６の貫通孔１１６ｂとを連続して通過するようになっている。
【００２６】
このように構成された投光器１１０は、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４から出射した光は反射鏡１１５の凹面部１１５ａで光反射するとともに混合されて合成光Ｌが形成され、この合成光Ｌがケース１１６の開口部１１６ａを通過して外部に出射するとともに、この合成光Ｌの一部が反射鏡１１５の貫通孔１１５ｂとケース１１６の貫通孔１１６ｂとを順次通過して外部に洩れるようになっている。
【００２７】
次に、駆動手段は４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４を駆動させるものであり、例えば、４個のトランジスタ（Transistors）１２１、１２２、１２３、１２４である。これら４個のトランジスタは、そのそれぞれのベース（Base）とエミッタ（Emitter）の間に電流（ベース電流）が流れることにより、そのそれぞれのエミッタ（Emitter）とコレクタ（Collector）の間に電流（駆動電流）が流れるようになっている。これら４個のトランジスタのコレクタは前記４個のＬＥＤにそれぞれ電気的に接続されている。したがって、前記４個のトランジスタのベースに電流がそれぞれ入力されると、前記４個のＬＥＤのそれぞれに駆動電流が流れて、前記４個のＬＥＤがそれぞれ点灯するようになっている。
【００２８】
また、制御手段は、前記４個のトランジスタの駆動電流をそれぞれ制御するものであり、光検出器（Photodetector or Photosensor）１３１と、増幅器（Amplifier）１３２と、Ａ／Ｄ変換器（Analogue to Digital Converter）１３３と、発振器（Clock Generator）１３４と、シフトレジスタ（Shift Register）１３５とを有している。
【００２９】
光検出器１３１は、光を検出するとその検出光の光量に応じた電流を出力するものであり、例えば、フォトダイオード（Photodiode）やフォトトランジスタ（Phototransistor）である。この光検出器１３１は投光器１１０から出射される合成光Ｌを検出可能な位置に配置されている。図示例では光検出器１３１は投光器１１０の外側位置であって、ケース１１６の貫通孔１１６ｂに対向する位置に配置されている。これにより、光検出器１３１はケース１１６の貫通孔１１６ｂから洩れる合成光Ｌを検出するようになっている。
【００３０】
増幅器１３２は前記光検出器１３１の出力電流（出力信号）を増幅するものであり、Ａ／Ｄ変換器１３３は前記増幅器１３２の出力信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。また、発振器１３４は前記Ａ／Ｄ変換器１３３のデジタル信号を所定光量に対応する所定値と比較して、前記デジタル信号を前記所定値に近づける制御信号Ｃｌｏｃｋを生成するものである。
【００３１】
また、シフトレジスタ１３５は前記発振器１３４の制御信号Ｃｌｏｃｋを分配するものであり、４つの出力端子を備えており、これら４つの出力端子は上記４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４のベースにそれぞれ電気的に接続されている。したがって、前記発振器１３４の制御信号Ｃｌｏｃｋがシフトレジスタ１３５によって４つに分配されて、これら４つの制御信号が上記４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４のベースにそれぞれ入力されるようになっている。
【００３２】
ここで、上記４つの制御信号は、前記４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４を制御するものであり、前記４個のトランジスタから駆動電流を断続的に出力させている。この状態において、合成光Ｌの光量に応じて上記４つの制御信号が前記４個のトランジスタの駆動電流の出力タイミングや出力期間を相互に調節するようになっている。なお、上記４つの制御信号は前記４個のトランジスタの駆動電流の電流量を調節してもよい。
【００３３】
上記４つの制御信号によって制御された４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４の駆動電流は、例えば、図２（ａ）から図２（ｃ）までに図示されている。図２（ａ）は初期における４つの駆動電流の波形を示す図であり、図２（ｂ）は中期における４つの駆動電流の波形を示す図であり、図２（ｃ）は末期における４つの駆動電流の波形を示す図である。
【００３４】
なお、初期とは４個のＬＥＤが新品当初の光量を保持している時期をいい、中期とは４個のＬＥＤの光量が前記初期における４個のＬＥＤの光量より低減した時期をいい、末期とは４個のＬＥＤの光量が前記中期における４個のＬＥＤの光量より低減した時期をいう。この末期の図示例ではさらに４個のＬＥＤのうちの１個が点灯不可能に壊れている場合を示している（図２（ｃ）参照）。また、図２（ａ）から図２（ｃ）までにおいて紙面に向かって左側から右側に向かって時間の経過を示している。
【００３５】
図２（ａ）から図２（ｃ）までに示すように、初期における４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１と、中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２と、末期における３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３とはそれぞれオンオフ（On-Off）を交互に繰り返す方形波（Rectangular Wave）のパルス電流（Pulse）であり、オン状態の期間であるパルス幅（Pulse Width）ｔ１、ｔ２、ｔ３と、オフ状態の期間であるパルス間隔（Pulse Interval）ｉ１、ｉ２、ｉ３とからなるパルス周期（Pulse Period）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を備えている。これにより、これら４つの駆動電流が４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力されると、４個のＬＥＤがそれぞれ点灯と消灯とを交互に繰り返すようになっている。このとき、これら４つの駆動電流のパルス幅ｔ１、ｔ２、ｔ３の期間は４個のＬＥＤの点灯期間に対応しているとともに、これら４つの駆動電流のパルス間隔ｉ１、ｉ２、ｉ３の期間は４個のＬＥＤの消灯期間に対応している。
【００３６】
なお、初期における４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１はそのパルス周期Ｔ１とパルス幅ｔ１とパルス間隔ｉ１とがそれぞれ同一の期間になっている。同様に、中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２はそのパルス周期Ｔ２とパルス幅ｔ２とパルス間隔ｉ２とがそれぞれ同一の期間になっている。さらに、末期における３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３はそのパルス周期Ｔ３とパルス幅ｔ３とパルス間隔ｉ３とがそれぞれ同一の期間になっている。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、初期では４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１のデューティー比（Duty Ratio：パルス周期に対するパルス幅の比率）が０．５より小さく設定されている（ｔ１／Ｔ１＜０．５）。言い換えるとパルス幅ｔ１がパルス間隔ｉ１より短くなっている（ｔ１＜ｉ１）。これにより、４個のＬＥＤの点灯期間が消灯期間に比べて短くなっている。
【００３８】
また、これら４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１のパルス周期Ｔ１の位相（Phase）が互いに異なっている。例えば、これら４つの駆動電流のうちの１つの駆動電流ａ１のパルス周期Ｔ１の位相を０とすると、他の３つの駆動電流ｄ１、ｂ１、ｃ１のパルス周期Ｔ１の位相はそれぞれ約２／１４、約７／１４および約９／１４ずつ遅延している。これにより、４個のＬＥＤの点灯時間が互いに異なり、４個のＬＥＤの全て又はいくつかが同時に点灯する場合に比べて、隣接するＬＥＤの輻射熱の影響をなくして、４個のＬＥＤのそれぞれの温度上昇を抑制できる。
【００３９】
この状態で、１つのパルス周期Ｔ１の中におけるオン状態の駆動電流の数を順次数えると、１つ（駆動電流ａ１）、２つ（駆動電流ａ１、ｄ１）、１つ（駆動電流ｄ１）、１つ（駆動電流ｂ１）、２つ（駆動電流ｂ１、ｃ１）及び１つ（駆動電流ｃ１）になっており、２つの駆動電流がオン状態の場合と１つの駆動電流がオン状態の場合とが混在している。これにより、ＬＥＤの点灯数を２つから１つに適宜減少させて、合成光Ｌの光量を一定に抑制できる。
【００４０】
図２（ｂ）に示すように、中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、そのパルス周期Ｔ２が初期における４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１のパルス周期Ｔ１と同一の期間であるとともに、そのデューティー比が略０．５に設定されている（ｔ２／Ｔ２≒０．５）。言い換えるとパルス幅ｔ２とパルス間隔ｉ２とが略同一の期間になっている（ｔ２≒ｉ２）。これにより、４個のＬＥＤの点灯期間が上記初期の点灯期間に比べて長くなっている。
【００４１】
また、これら４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ３、ｄ２のうち、２つの駆動電流ａ２、ｃ２のパルス周期Ｔ２と、２つの駆動電流ｂ２、ｄ２のパルス周期Ｔ２とは位相が互いに異なっている。例えば、一方の２つの駆動電流ａ２、ｃ２のパルス周期Ｔ２の位相を０とすると、他方の２つの駆動電流ｂ２、ｄ２のパルス周期Ｔ２の位相は約１／２遅延している。つまり、一方の２つの駆動電流ａ２、ｃ２と他方の２つの駆動電流ｂ２、ｄ２とのオン状態が交互に繰り返されている。これにより、２個のＬＥＤ１１１、１１３と２個のＬＥＤ１１２、１１４との点灯が交互に繰り返され、４個のＬＥＤのうちの２個を同時に点灯させることができ、合成光Ｌの光量を一定に保持できる。
【００４２】
図２（ｃ）に示すように、末期では、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４のうちの１個のＬＥＤ１１２が点灯不可能に壊れており、この１個のＬＥＤ１１２を駆動させる駆動電流ｂ３が常時オフ状態になっている場合である。他の３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３はそのパルス周期Ｔ３が中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２のパルス周期Ｔ２に比べて長く設定されているとともに（Ｔ３＞Ｔ２）、そのデューティー比が０．５より大きく設定されている（ｔ３／Ｔ３＞０．５）。言い換えるとパルス幅ｔ３がパルス間隔ｉ３に比べて長くなっている（ｔ３＞ｉ３）。これにより、３個のＬＥＤ１１１、１１３、１１４の点灯期間が消灯期間に比べて長くなっているとともに、中期における４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４の点灯期間に比べて長くなっている。
【００４３】
また、これら３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３のうちの１つの駆動電流ａ３のパルス周期Ｔ３の位相を０とすると、他の２つの駆動電流ｄ３、ｃ３のパルス周期Ｔ３の位相がそれぞれ約１／３、約２／３ずつ遅延している。つまり、３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３のうち、２つの駆動電流ａ３、ｃ３と、２つの駆動電流ａ３、ｄ３と、２つの駆動電流ｃ３、ｄ３とが順次オン状態に切り替わるようになっており、３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３のうちのいずれか２つが常時オン状態になっている。これにより、４個のＬＥＤのうちの１個が点灯不可能でも、３個のＬＥＤ１１１、１１３、１１４のうちのいずれか２個を順次点灯させて、合成光Ｌの光量を一定に保持できる。
【００４４】
このように構成された照明装置１００は、光検出器１３１が投光器１１０の合成光Ｌを検出して電流を出力し、増幅器１３２が増幅してＡ／Ｄ変換器１３３がデジタル信号に変換し、発振器１３４が制御信号Ｃｌｏｃｋを生成してシフトレジスタ１３５が分配して４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４に入力させて、当該４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４から４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、又はａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３）がそれぞれ出力して４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力される。
【００４５】
この実施形態の照明装置１００は、４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２又はａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３）がオンオフを交互に繰り返す方形波のパルス電流であり、これら４つの駆動電流が４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力されていることにより、４個のＬＥＤは点灯と消灯を交互に繰り返すので、４個のＬＥＤを周期的に消灯させて冷却でき、４個のＬＥＤの発熱劣化を低減できる。
【００４６】
また、この照明装置１００は、４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２又はａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３）がパルス幅ｔ１、ｔ２、ｔ３とパルス間隔ｉ１、ｉ２、ｉ３とからなるパルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を備えており、合成光Ｌの光量を所定光量に近づくように４つの駆動電流のパルス周期の位相が相互に調整されていることにより、４個のＬＥＤのそれぞれの光量が多量でも、劣化により少量になったとしても、さらに４個のＬＥＤのうちの１個が点灯不可能になったとしても、同時に点灯する４個のＬＥＤの個数を増減させて、合成光Ｌの光量を一定に保持できる。
【００４７】
［撮影装置］
次に、図３及び図４を参照して、本発明に係る実施形態の撮影装置を説明する。図３は本実施形態の撮影装置を外観検査に用いた状態を模式的に示す概略斜視図である。図４は本実施形態の撮影装置の点灯と撮影を含む駆動状態を示すタイムチャートである。この図４において紙面の下側から上側に向かって時間の経過を示している。図３に示すように、撮影装置２００は、カメラ２１０と、カメラの撮影側に取り付けられた拡大鏡２２０と、拡大鏡２２０の側部に取り付けられた上記照明装置１００とを有している。
【００４８】
このカメラ２１０はグレースケール画像（Gray Scale）又はカラー画像（color）を画像処理可能な電子データとして取得するように構成されており、例えばＣＣＤカメラ（Charge Coupled Device Camera）である。このカメラ２１０は光を電子データに変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）の如き図示しない撮像素子（Image Sensor）と当該電子データを格納する図示しないメモリ（Memory）とを有している。また、このカメラ２１０には外部メモリーとして配線２４０を介してパソコン（Personal Computer）が電気的に接続されている。
【００４９】
図４に示すように、このカメラ２１０は所定期間を空けて周期的に撮影するように構成されており、このカメラ２１０の撮影周期ｓは撮影期間ｓｐと非撮影期間ｓｉとを備えている。例えば、この撮影期間ｓｐと非撮影期間ｓｉをそれぞれ４［ｍｓ］と１４６［ｍｓ］にすると、カメラ２１０は１４６秒ごとに４秒間撮影するようになっている。
【００５０】
また、このカメラ２１０は撮像素子からメモリ又はパソコン２３０に画像を周期的に転送するように構成されており、このカメラ２１０の転送周期ｆは転送期間ｆｐと非転送期間ｆｉとを備えている。例えば、この転送期間ｆｐと非転送期間ｆｉをそれぞれ７０［ｍｓ］と８０［ｍｓ］にすると、カメラ２１０は８０秒ごとに７０秒間転送するようになっている。
【００５１】
この場合において、カメラ２１０の撮影期間ｓｐと転送期間ｆｐとの開始時点のタイミングが一致している。これにより、カメラ２１０は撮影を開始すると同時に画像の転送を開始するようになっている。
【００５２】
拡大鏡２２０は入射画像を所定倍率に拡大させるように構成されており、例えば顕微鏡である。また、照明装置１００は上記照明装置１００と同一の構成を有しており、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４が内蔵されている。なお、上記照明装置１００と同一の構成についてはその説明を省略する。
【００５３】
これら４個のＬＥＤは所定期間を空けて１個ずつ切り替わりながら点灯するように設定されており、４個のＬＥＤの点灯周期は点灯期間ｏｎと消灯期間ｏｆｆとを備えている。例えば、この点灯期間ｏｎと消灯期間ｏｆｆをそれぞれ１０［ｍｓ］と１４０［ｍｓ］にすると、１４０秒ごとに４個のＬＥＤのいずれか１個が１０秒間点灯するようになっている。
【００５４】
カメラ２１０の撮影期間ｓｐと４個のＬＥＤの点灯期間ｏｎとは同期している。したがって、４個のＬＥＤは撮影時に点灯するとともに撮影しない時に消灯するようになっている。
【００５５】
また、４個のＬＥＤの点灯期間ｏｎはカメラ２１０の撮影期間ｓｐに比べて長く設定されているとともに（ｏｎ＞ｓｐ）、点灯期間ｏｎの中間期間に撮影期間ｓｐが対応している。これにより、４個のＬＥＤの光量が不安定な点灯開始時点や点灯終了時点に撮影することなく、照明装置１００の光量が安定した時期に撮影するようになっている。
【００５６】
図３に示すように、このように構成された撮影装置２００は、検査対象物Ｗが載置されたＸ−Ｙステ−ジ３００に対向する位置に配置された状態で、その照明装置１００が点灯して光（合成光Ｌ）が検査対象物Ｗを照射し、この状態でカメラ２１０が検出対象物Ｗにおける照射範囲Ｓの中を拡大鏡２２０を介して画像を取得するとともに配線２４０を介してパソコン２３０に転送し、その後に照明装置１００が消灯してから画像の転送が終了して、図４に示す駆動電流ｍによってＸ−Ｙステ−ジ３００が駆動されて検査対象物ＷをＡ方向及びＢ方向に移動し、その後、再び照明装置１０が点灯して上記作業を繰り返す。
【００５７】
この実施形態の撮影装置２００においては、カメラ２１０の撮影期間ｓｐと照明装置１００の点灯期間ｏｎとが同期していることにより、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４が撮影時に点灯するとともに撮影しない期間に消灯するので、４個のＬＥＤの消灯が撮影の障害になることなく、４個のＬＥＤを消灯して冷却できる。
【００５８】
また、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４は所定期間を空けて１個ずつ切り替わりながら点灯することにより、４個のＬＥＤのそれぞれの消灯期間が長くなるので、４個のＬＥＤのそれぞれを十分に冷却することができ、４個のＬＥＤの発熱劣化をさらに低減できる。
【００５９】
尚、本実施形態の照明装置及び撮影装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００はそれぞれＬＥＤを４個備えているが、このＬＥＤの個数は特に限定されず、１個でもよいし、２個でもよいし、３個でもよいし、５個以上でもよい。
【００６０】
また、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００にはそれぞれＬＥＤが備えられているが、ＬＥＤの代わりにＬＤ（Laser Diode）、白熱電球、放電電球、又は冷陰極管が備えられていてもよい。
【００６１】
なお、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００における光検出器１３１は投光器１１０の外側位置であって、ケース１１６の貫通孔１１６ｂに対向する位置に配置されているが、ケース１１６の開口部１１６ａ側に配置されていてもよいし、投光器１１０の内側に配置されていてもよい。かかる場合には反射鏡１１５とケース１１６に貫通孔１１５ｂ、１１６ｂがそれぞれ形成されている必要はない。
【００６２】
また、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００には反射鏡１１５が設けられているが、反射鏡１１５の代わりに４個のＬＥＤの光を合成可能なレンズ又はフィルターが設けられていてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態の撮影装置２００は、４個のＬＥＤが所定期間を空けて１個ずつ切り替わりながら点灯しているが、所定期間を空けることなく点灯してもよいし、１個ずつでなく２個ずつ又は３個ずつ点灯してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００…照明装置、１１０…投光器、１１１、１１２、１１３、１１４…ＬＥＤ、１１５…反射鏡、１１５ａ…凹面部、１１５ｂ、１１６ｂ…貫通孔、１１６…ケース、１１６ａ…開口部、１２１、１２２、１２３、１２４…トランジスタ、１３１…光検出器、１３２…増幅器、１３３…Ａ／Ｄ変換器、１３４…発振器、１３５…シフトレジスタ、２００…撮影装置、２１０…カメラ、２２０…拡大鏡、２３０…パソコン、２４０…配線、３００…Ｘ−Ｙステ−ジ、Ｃｌｏｃｋ…制御信号、ａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｄ１、ｄ２、ｄ３…駆動電流、ｔ１、ｔ２、ｔ３…パルス幅、ｉ１、ｉ２、ｉ３…パルス間隔、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…パルス周期、ｓ…撮影周期、ｓｐ…撮影期間、ｓｉ…非撮影期間、ｆ…転送周期、ｆｐ…転送期間、ｆｉ…非転送期間、ｏｎ…点灯期間、ｏｆｆ…消灯期間、Ｗ…検査対象物、Ｌ…合成光、Ｓ…照射範囲、ｍ…駆動電流、Ａ、Ｂ…方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置及び撮影装置に関する。特に、工業製品の外観検査等に好適に用いられる照明装置及び撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体、液晶パネル、水晶デバイス等の工業製品の製造工程における外観検査工程では、ＣＣＤカメラ(Charge-coupled device Camera)等の撮影装置によって工業製品を撮影して画像を取得し、その画像に画像処理を施して外観検査を行うことがある。この場合において、画像処理との関係で工業製品に対する照度を一定にするために照明装置が不可欠である。この照明装置としては、駆動電流が数百ｍＡ以上の発光ダイオ−ド（以下「ＬＥＤ」(Light Emitting Diode)という。）を１個備えたものや、複数のＬＥＤを備えたものがある。この複数のＬＥＤを備えた照明装置は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の製品等検査装置又は照明制御装置（照明装置）は、供給される電流量により光量が変化する照明器（複数のＬＥＤ）と、検査対象物側に配置された照度検出手段と、前記照度検出手段の検出値が所定の照度になるように前記照明器（複数のＬＥＤ）の駆動電流を制御する制御手段とを有している。これにより、検査対象物の照度を一定に保つことができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の光源装置（照明装置）は、発光スペクトルが異なる複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤの光出力を測定する光出力測定手段と、前記光出力測定手段の測定値に基づいて前記複数のＬＥＤのそれぞれの動作点（駆動電流と光出力の関係）の変動に対応した駆動電流を再設定して前記複数のＬＥＤを制御する制御手段とを有している。これにより、前記複数のＬＥＤの輝度を一定に保つことができる
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２１３６７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＬＥＤを１個備えた照明装置は、このＬＥＤを点灯させ続けることにより、ＬＥＤの輝度が約２、３年で低下してしまうので、ＬＥＤの寿命が短いという問題がある。さらに、このＬＥＤを交換する際には、製造工程の装置を全て停止させる必要があるので、生産性や装置の稼働率が低下してしまう。
【０００７】
同様に、特許文献１と特許文献２に記載の照明装置は、その複数のＬＥＤを点灯させた状態で、前記複数のＬＥＤの駆動電流を制御したり前記複数のＬＥＤの動作点を再設定したりすることにより、前記複数のＬＥＤが発熱劣化するので、前記複数のＬＥＤの寿命が短いという問題がある。
【０００８】
そこで、上記問題点を解決するものであり、その課題は、ＬＥＤの如き発光素子を備えた照明装置において、その発光素子の長寿命化を図ることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の照明装置は、駆動電流が入力されると点灯するとともに前記駆動電流の入力が中断されると消灯する発光素子と、前記駆動電流を前記発光素子に入力させる駆動手段とを有する照明装置であって、前記駆動手段の前記駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に前記発光素子に入力されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記発光素子は駆動電流が入力されると点灯するとともに前記駆動電流の入力が中断されると消灯するとともに、前記駆動手段の前記駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に前記発光素子に入力されていることにより、前記発光素子が点灯と消灯とを交互に繰り返すので、消灯時に前記発光素子を冷却させることができ、前記発光素子を点灯させ続ける場合に比べて、前記発光素子の発熱劣化を低減できる。
【００１１】
ここで、前記発光素子の数量は１個でもよいし、２個以上でもよい。また、前記発光素子は例えばＬＥＤである。さらに、前記駆動手段は例えばトランジスタ（Transistor）である。
【００１２】
本発明の態様の１つは、前記発光素子は複数設けられているとともに、前記駆動手段の前記駆動電流が前記複数の発光素子のそれぞれに入力されており、前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが前記複数の発光素子ごとに異なっていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記駆動手段の前記駆動電流が前記複数の発光素子のそれぞれに入力されており、前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが前記複数の発光素子ごとに異なっていることにより、前記複数の発光素子のそれぞれの点灯時期が互いに異なるので、前記複数の発光素子の全て又はいくつかが同時に点灯する場合に比べて、隣接する前記発光素子の輻射熱を低減でき、前記複数の発光素子のそれぞれの温度上昇を抑制できる。
【００１４】
本発明の態様の１つは、前記複数の発光素子の光を混合して合成光を出射させる合成手段と、前記合成光の光量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出光量が所定光量に近づくように前記駆動電流の前記入力期間及び前記中断期間からなる入力周期の位相を相互に調節する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記合成光の光量が所定光量に近づくように前記制御手段が前記駆動電流の前記入力期間及び前記中断期間からなる入力周期の位相を相互に調節することにより、前記複数の発光素子のそれぞれに入力される前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが一致したりずれたりするので、同時に点灯する前記複数の発光素子の個数を増減させることができ、前記合成光の光量を増減できる。
【００１６】
ここで、前記合成手段は例えば反射鏡である。また、前記検出手段は例えばフォトダイオードやフォトトランジスタである。
【００１７】
また、前記制御手段は前記駆動電流の前記入力期間と前記中断期間とのいずれか一方又は両方を伸縮させてもよい。また、前記制御手段は前記駆動電流の電流量を増減させてもよい。
【００１８】
本発明の撮影装置は、請求項１又は請求項２に記載の照明装置を有しており、前記照明装置は前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが撮影期間に同期していることを特徴とする。この発明によれば、前記発光素子の点灯期間が撮影期間に同期しているので、撮影しない期間に前記発光素子を消灯させて冷却させることができ、前記発光素子の発熱劣化を低減できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように本発明によれば、駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に発光素子に入力されていることにより、前記発光素子が点灯と消灯とを交互に繰り返すので、消灯時に前記発光素子を冷却させることができ、延いては前記発光素子の長寿命化を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施形態の照明装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の照明装置における４つの駆動電流の波形を示す図のうちの初期のもの（ａ）と中期のもの（ｂ）と末期のもの（ｃ）である。
【図３】本実施形態の撮影装置を外観検査に用いた状態を模式的に示す概略斜視図である。
【図４】本実施形態の撮影装置の点灯と撮影とを含む駆動状態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［照明装置］
まず、図１を参照して、本発明に係る実施形態の照明装置について説明する。図１は本発明に係る実施形態の照明装置を示す概略構成図である。図１に示すように、照明装置１００は、光を出射する投光器１１０と、この投光器１１０を駆動させる駆動手段と、この駆動手段を制御させる制御手段とを有している。
【００２２】
この投光器１１０は、ケース１１６と、当該ケース１１６の内部にそれぞれ収容された４個のＬＥＤ（発光素子）１１１、１１２、１１３、１１４及び１個の反射鏡（合成手段）１１５とを有している。
【００２３】
このケース１１６は有底筒状であり、その一端にはケース１１６の内側から外側まで貫通した開口部１１６ａが形成されているとともに、その他端にはケース１１６の内側から外側まで貫通した貫通孔１１６ｂが形成されている。これら開口部１１６ａと貫通孔１１６ｂは光が通過可能な内径を備えており、前記開口部１１６ａの内径は前記貫通孔１１６ｂの内径に比べて拡径している。
【００２４】
４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４は、それぞれ駆動電流が数百ｍＡ以上の高出力ＬＥＤ（High Power Light Emitting Diode）であり、ケース１１６の一端側から他端に向かって光出射可能な姿勢でケース１１６の一端側の内側に互いに所定間隔を空けて配置されている。これにより、前記４個のＬＥＤが近接配置されている場合に比べて、前記４個のＬＥＤは互いに隣接するＬＥＤの輻射熱の影響が低減され、前記４個のＬＥＤのそれぞれの温度上昇が抑制される。なお、これら４個のＬＥＤはケース１１６の外側に配置された図示しない放熱回路基板やヒートシンク（Heat Sink：放熱板）の如く放熱器に配線を介してそれぞれ接続されていることが好ましい。これにより、前記４個のＬＥＤのそれぞれの温度上昇がさらに抑制される。
【００２５】
反射鏡１１５は、光反射可能な回転放物面（Paraboloid of revolution）の如き凹面部１１５ａを備えているとともに、この凹面部１１５ａからその反対側の背面部まで反射鏡１１５の厚さ方向に貫通した貫通孔１１５ｂが形成されており、この貫通孔１１５ｂは光が通過可能な内径を備えている。この反射鏡１１５はケース１１６の内側の他端側に配置されている。この状態で、前記反射鏡１１５の凹面部１１５ａは前記４個のＬＥＤとケース１１６の開口部１１６ａとにそれぞれ対向しており、前記４個のＬＥＤの光を全て受光可能な姿勢になっているとともに、凹面部１１５ａの反射光がケース１１６の開口部１１６ａを通過可能な姿勢になっている。また、反射鏡１１５の貫通孔１１５ｂはケース１１６の貫通孔１１６ｂに連通しており、光が反射鏡１１５の貫通孔１１５ｂとケース１１６の貫通孔１１６ｂとを連続して通過するようになっている。
【００２６】
このように構成された投光器１１０は、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４から出射した光は反射鏡１１５の凹面部１１５ａで光反射するとともに混合されて合成光Ｌが形成され、この合成光Ｌがケース１１６の開口部１１６ａを通過して外部に出射するとともに、この合成光Ｌの一部が反射鏡１１５の貫通孔１１５ｂとケース１１６の貫通孔１１６ｂとを順次通過して外部に洩れるようになっている。
【００２７】
次に、駆動手段は４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４を駆動させるものであり、例えば、４個のトランジスタ（Transistors）１２１、１２２、１２３、１２４である。これら４個のトランジスタは、そのそれぞれのベース（Base）とエミッタ（Emitter）の間に電流（ベース電流）が流れることにより、そのそれぞれのエミッタ（Emitter）とコレクタ（Collector）の間に電流（駆動電流）が流れるようになっている。これら４個のトランジスタのコレクタは前記４個のＬＥＤにそれぞれ電気的に接続されている。したがって、前記４個のトランジスタのベースに電流がそれぞれ入力されると、前記４個のＬＥＤのそれぞれに駆動電流が流れて、前記４個のＬＥＤがそれぞれ点灯するようになっている。
【００２８】
また、制御手段は、前記４個のトランジスタの駆動電流をそれぞれ制御するものであり、光検出器（Photodetector or Photosensor）１３１と、増幅器（Amplifier）１３２と、Ａ／Ｄ変換器（Analogue to Digital Converter）１３３と、発振器（Clock Generator）１３４と、シフトレジスタ（Shift Register）１３５とを有している。
【００２９】
光検出器１３１は、光を検出するとその検出光の光量に応じた電流を出力するものであり、例えば、フォトダイオード（Photodiode）やフォトトランジスタ（Phototransistor）である。この光検出器１３１は投光器１１０から出射される合成光Ｌを検出可能な位置に配置されている。図示例では光検出器１３１は投光器１１０の外側位置であって、ケース１１６の貫通孔１１６ｂに対向する位置に配置されている。これにより、光検出器１３１はケース１１６の貫通孔１１６ｂから洩れる合成光Ｌを検出するようになっている。
【００３０】
増幅器１３２は前記光検出器１３１の出力電流（出力信号）を増幅するものであり、Ａ／Ｄ変換器１３３は前記増幅器１３２の出力信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。また、発振器１３４は前記Ａ／Ｄ変換器１３３のデジタル信号を所定光量に対応する所定値と比較して、前記デジタル信号を前記所定値に近づける制御信号Ｃｌｏｃｋを生成するものである。
【００３１】
また、シフトレジスタ１３５は前記発振器１３４の制御信号Ｃｌｏｃｋを分配するものであり、４つの出力端子を備えており、これら４つの出力端子は上記４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４のベースにそれぞれ電気的に接続されている。したがって、前記発振器１３４の制御信号Ｃｌｏｃｋがシフトレジスタ１３５によって４つに分配されて、これら４つの制御信号が上記４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４のベースにそれぞれ入力されるようになっている。
【００３２】
ここで、上記４つの制御信号は、前記４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４を制御するものであり、前記４個のトランジスタから駆動電流を断続的に出力させている。この状態において、合成光Ｌの光量に応じて上記４つの制御信号が前記４個のトランジスタの駆動電流の出力タイミングや出力期間を相互に調節するようになっている。なお、上記４つの制御信号は前記４個のトランジスタの駆動電流の電流量を調節してもよい。
【００３３】
上記４つの制御信号によって制御された４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４の駆動電流は、例えば、図２（ａ）から図２（ｃ）までに図示されている。図２（ａ）は初期における４つの駆動電流の波形を示す図であり、図２（ｂ）は中期における４つの駆動電流の波形を示す図であり、図２（ｃ）は末期における４つの駆動電流の波形を示す図である。
【００３４】
なお、初期とは４個のＬＥＤが新品当初の光量を保持している時期をいい、中期とは４個のＬＥＤの光量が前記初期における４個のＬＥＤの光量より低減した時期をいい、末期とは４個のＬＥＤの光量が前記中期における４個のＬＥＤの光量より低減した時期をいう。この末期の図示例ではさらに４個のＬＥＤのうちの１個が点灯不可能に壊れている場合を示している（図２（ｃ）参照）。また、図２（ａ）から図２（ｃ）までにおいて紙面に向かって左側から右側に向かって時間の経過を示している。
【００３５】
図２（ａ）から図２（ｃ）までに示すように、初期における４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１と、中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２と、末期における３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３とはそれぞれオンオフ（On-Off）を交互に繰り返す方形波（Rectangular Wave）のパルス電流（Pulse）であり、オン状態の期間であるパルス幅（Pulse Width）ｔ１、ｔ２、ｔ３と、オフ状態の期間であるパルス間隔（Pulse Interval）ｉ１、ｉ２、ｉ３とからなるパルス周期（Pulse Period）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を備えている。これにより、これら４つの駆動電流が４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力されると、４個のＬＥＤがそれぞれ点灯と消灯とを交互に繰り返すようになっている。このとき、これら４つの駆動電流のパルス幅ｔ１、ｔ２、ｔ３の期間は４個のＬＥＤの点灯期間に対応しているとともに、これら４つの駆動電流のパルス間隔ｉ１、ｉ２、ｉ３の期間は４個のＬＥＤの消灯期間に対応している。
【００３６】
なお、初期における４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１はそのパルス周期Ｔ１とパルス幅ｔ１とパルス間隔ｉ１とがそれぞれ同一の期間になっている。同様に、中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２はそのパルス周期Ｔ２とパルス幅ｔ２とパルス間隔ｉ２とがそれぞれ同一の期間になっている。さらに、末期における３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３はそのパルス周期Ｔ３とパルス幅ｔ３とパルス間隔ｉ３とがそれぞれ同一の期間になっている。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、初期では４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１のデューティー比（Duty Ratio：パルス周期に対するパルス幅の比率）が０．５より小さく設定されている（ｔ１／Ｔ１＜０．５）。言い換えるとパルス幅ｔ１がパルス間隔ｉ１より短くなっている（ｔ１＜ｉ１）。これにより、４個のＬＥＤの点灯期間が消灯期間に比べて短くなっている。
【００３８】
また、これら４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１のパルス周期Ｔ１の位相（Phase）が互いに異なっている。例えば、これら４つの駆動電流のうちの１つの駆動電流ａ１のパルス周期Ｔ１の位相を０とすると、他の３つの駆動電流ｄ１、ｂ１、ｃ１のパルス周期Ｔ１の位相はそれぞれ約２／１４、約７／１４および約９／１４ずつ遅延している。これにより、４個のＬＥＤの点灯時間が互いに異なり、４個のＬＥＤの全て又はいくつかが同時に点灯する場合に比べて、隣接するＬＥＤの輻射熱の影響をなくして、４個のＬＥＤのそれぞれの温度上昇を抑制できる。
【００３９】
この状態で、１つのパルス周期Ｔ１の中におけるオン状態の駆動電流の数を順次数えると、１つ（駆動電流ａ１）、２つ（駆動電流ａ１、ｄ１）、１つ（駆動電流ｄ１）、１つ（駆動電流ｂ１）、２つ（駆動電流ｂ１、ｃ１）及び１つ（駆動電流ｃ１）になっており、２つの駆動電流がオン状態の場合と１つの駆動電流がオン状態の場合とが混在している。これにより、ＬＥＤの点灯数を２つから１つに適宜減少させて、合成光Ｌの光量を一定に抑制できる。
【００４０】
図２（ｂ）に示すように、中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、そのパルス周期Ｔ２が初期における４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１のパルス周期Ｔ１と同一の期間であるとともに、そのデューティー比が略０．５に設定されている（ｔ２／Ｔ２≒０．５）。言い換えるとパルス幅ｔ２とパルス間隔ｉ２とが略同一の期間になっている（ｔ２≒ｉ２）。これにより、４個のＬＥＤの点灯期間が上記初期の点灯期間に比べて長くなっている。
【００４１】
また、これら４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ３、ｄ２のうち、２つの駆動電流ａ２、ｃ２のパルス周期Ｔ２と、２つの駆動電流ｂ２、ｄ２のパルス周期Ｔ２とは位相が互いに異なっている。例えば、一方の２つの駆動電流ａ２、ｃ２のパルス周期Ｔ２の位相を０とすると、他方の２つの駆動電流ｂ２、ｄ２のパルス周期Ｔ２の位相は約１／２遅延している。つまり、一方の２つの駆動電流ａ２、ｃ２と他方の２つの駆動電流ｂ２、ｄ２とのオン状態が交互に繰り返されている。これにより、２個のＬＥＤ１１１、１１３と２個のＬＥＤ１１２、１１４との点灯が交互に繰り返され、４個のＬＥＤのうちの２個を同時に点灯させることができ、合成光Ｌの光量を一定に保持できる。
【００４２】
図２（ｃ）に示すように、末期では、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４のうちの１個のＬＥＤ１１２が点灯不可能に壊れており、この１個のＬＥＤ１１２を駆動させる駆動電流ｂ３が常時オフ状態になっている場合である。他の３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３はそのパルス周期Ｔ３が中期における４つの駆動電流ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２のパルス周期Ｔ２に比べて長く設定されているとともに（Ｔ３＞Ｔ２）、そのデューティー比が０．５より大きく設定されている（ｔ３／Ｔ３＞０．５）。言い換えるとパルス幅ｔ３がパルス間隔ｉ３に比べて長くなっている（ｔ３＞ｉ３）。これにより、３個のＬＥＤ１１１、１１３、１１４の点灯期間が消灯期間に比べて長くなっているとともに、中期における４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４の点灯期間に比べて長くなっている。
【００４３】
また、これら３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３のうちの１つの駆動電流ａ３のパルス周期Ｔ３の位相を０とすると、他の２つの駆動電流ｄ３、ｃ３のパルス周期Ｔ３の位相がそれぞれ約１／３、約２／３ずつ遅延している。つまり、３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３のうち、２つの駆動電流ａ３、ｃ３と、２つの駆動電流ａ３、ｄ３と、２つの駆動電流ｃ３、ｄ３とが順次オン状態に切り替わるようになっており、３つの駆動電流ａ３、ｃ３、ｄ３のうちのいずれか２つが常時オン状態になっている。これにより、４個のＬＥＤのうちの１個が点灯不可能でも、３個のＬＥＤ１１１、１１３、１１４のうちのいずれか２個を順次点灯させて、合成光Ｌの光量を一定に保持できる。
【００４４】
このように構成された照明装置１００は、光検出器１３１が投光器１１０の合成光Ｌを検出して電流を出力し、増幅器１３２が増幅してＡ／Ｄ変換器１３３がデジタル信号に変換し、発振器１３４が制御信号Ｃｌｏｃｋを生成してシフトレジスタ１３５が分配して４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４に入力させて、当該４個のトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４から４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、又はａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３）がそれぞれ出力して４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力される。
【００４５】
この実施形態の照明装置１００は、４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２又はａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３）がオンオフを交互に繰り返す方形波のパルス電流であり、これら４つの駆動電流が４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４にそれぞれ入力されていることにより、４個のＬＥＤは点灯と消灯を交互に繰り返すので、４個のＬＥＤを周期的に消灯させて冷却でき、４個のＬＥＤの発熱劣化を低減できる。
【００４６】
また、この照明装置１００は、４つの駆動電流ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２又はａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３）がパルス幅ｔ１、ｔ２、ｔ３とパルス間隔ｉ１、ｉ２、ｉ３とからなるパルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を備えており、合成光Ｌの光量を所定光量に近づくように４つの駆動電流のパルス周期の位相が相互に調整されていることにより、４個のＬＥＤのそれぞれの光量が多量でも、劣化により少量になったとしても、さらに４個のＬＥＤのうちの１個が点灯不可能になったとしても、同時に点灯する４個のＬＥＤの個数を増減させて、合成光Ｌの光量を一定に保持できる。
【００４７】
［撮影装置］
次に、図３及び図４を参照して、本発明に係る実施形態の撮影装置を説明する。図３は本実施形態の撮影装置を外観検査に用いた状態を模式的に示す概略斜視図である。図４は本実施形態の撮影装置の点灯と撮影を含む駆動状態を示すタイムチャートである。この図４において紙面の下側から上側に向かって時間の経過を示している。図３に示すように、撮影装置２００は、カメラ２１０と、カメラの撮影側に取り付けられた拡大鏡２２０と、拡大鏡２２０の側部に取り付けられた上記照明装置１００とを有している。
【００４８】
このカメラ２１０はグレースケール画像（Gray Scale）又はカラー画像（color）を画像処理可能な電子データとして取得するように構成されており、例えばＣＣＤカメラ（Charge Coupled Device Camera）である。このカメラ２１０は光を電子データに変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）の如き図示しない撮像素子（Image Sensor）と当該電子データを格納する図示しないメモリ（Memory）とを有している。また、このカメラ２１０には外部メモリーとして配線２４０を介してパソコン（Personal Computer）が電気的に接続されている。
【００４９】
図４に示すように、このカメラ２１０は所定期間を空けて周期的に撮影するように構成されており、このカメラ２１０の撮影周期ｓは撮影期間ｓｐと非撮影期間ｓｉとを備えている。例えば、この撮影期間ｓｐと非撮影期間ｓｉをそれぞれ４［ｍｓ］と１４６［ｍｓ］にすると、カメラ２１０は１４６秒ごとに４秒間撮影するようになっている。
【００５０】
また、このカメラ２１０は撮像素子からメモリ又はパソコン２３０に画像を周期的に転送するように構成されており、このカメラ２１０の転送周期ｆは転送期間ｆｐと非転送期間ｆｉとを備えている。例えば、この転送期間ｆｐと非転送期間ｆｉをそれぞれ７０［ｍｓ］と８０［ｍｓ］にすると、カメラ２１０は８０秒ごとに７０秒間転送するようになっている。
【００５１】
この場合において、カメラ２１０の撮影期間ｓｐと転送期間ｆｐとの開始時点のタイミングが一致している。これにより、カメラ２１０は撮影を開始すると同時に画像の転送を開始するようになっている。
【００５２】
拡大鏡２２０は入射画像を所定倍率に拡大させるように構成されており、例えば顕微鏡である。また、照明装置１００は上記照明装置１００と同一の構成を有しており、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４が内蔵されている。なお、上記照明装置１００と同一の構成についてはその説明を省略する。
【００５３】
これら４個のＬＥＤは所定期間を空けて１個ずつ切り替わりながら点灯するように設定されており、４個のＬＥＤの点灯周期は点灯期間ｏｎと消灯期間ｏｆｆとを備えている。例えば、この点灯期間ｏｎと消灯期間ｏｆｆをそれぞれ１０［ｍｓ］と１４０［ｍｓ］にすると、１４０秒ごとに４個のＬＥＤのいずれか１個が１０秒間点灯するようになっている。
【００５４】
カメラ２１０の撮影期間ｓｐと４個のＬＥＤの点灯期間ｏｎとは同期している。したがって、４個のＬＥＤは撮影時に点灯するとともに撮影しない時に消灯するようになっている。
【００５５】
また、４個のＬＥＤの点灯期間ｏｎはカメラ２１０の撮影期間ｓｐに比べて長く設定されているとともに（ｏｎ＞ｓｐ）、点灯期間ｏｎの中間期間に撮影期間ｓｐが対応している。これにより、４個のＬＥＤの光量が不安定な点灯開始時点や点灯終了時点に撮影することなく、照明装置１００の光量が安定した時期に撮影するようになっている。
【００５６】
図３に示すように、このように構成された撮影装置２００は、検査対象物Ｗが載置されたＸ−Ｙステ−ジ３００に対向する位置に配置された状態で、その照明装置１００が点灯して光（合成光Ｌ）が検査対象物Ｗを照射し、この状態でカメラ２１０が検出対象物Ｗにおける照射範囲Ｓの中を拡大鏡２２０を介して画像を取得するとともに配線２４０を介してパソコン２３０に転送し、その後に照明装置１００が消灯してから画像の転送が終了して、図４に示す駆動電流ｍによってＸ−Ｙステ−ジ３００が駆動されて検査対象物ＷをＡ方向及びＢ方向に移動し、その後、再び照明装置１０が点灯して上記作業を繰り返す。
【００５７】
この実施形態の撮影装置２００においては、カメラ２１０の撮影期間ｓｐと照明装置１００の点灯期間ｏｎとが同期していることにより、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４が撮影時に点灯するとともに撮影しない期間に消灯するので、４個のＬＥＤの消灯が撮影の障害になることなく、４個のＬＥＤを消灯して冷却できる。
【００５８】
また、４個のＬＥＤ１１１、１１２、１１３、１１４は所定期間を空けて１個ずつ切り替わりながら点灯することにより、４個のＬＥＤのそれぞれの消灯期間が長くなるので、４個のＬＥＤのそれぞれを十分に冷却することができ、４個のＬＥＤの発熱劣化をさらに低減できる。
【００５９】
尚、本実施形態の照明装置及び撮影装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００はそれぞれＬＥＤを４個備えているが、このＬＥＤの個数は特に限定されず、１個でもよいし、２個でもよいし、３個でもよいし、５個以上でもよい。
【００６０】
また、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００にはそれぞれＬＥＤが備えられているが、ＬＥＤの代わりにＬＤ（Laser Diode）、白熱電球、放電電球、又は冷陰極管が備えられていてもよい。
【００６１】
なお、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００における光検出器１３１は投光器１１０の外側位置であって、ケース１１６の貫通孔１１６ｂに対向する位置に配置されているが、ケース１１６の開口部１１６ａ側に配置されていてもよいし、投光器１１０の内側に配置されていてもよい。かかる場合には反射鏡１１５とケース１１６に貫通孔１１５ｂ、１１６ｂがそれぞれ形成されている必要はない。
【００６２】
また、本実施形態の照明装置１００と撮影装置２００には反射鏡１１５が設けられているが、反射鏡１１５の代わりに４個のＬＥＤの光を合成可能なレンズ又はフィルターが設けられていてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態の撮影装置２００は、４個のＬＥＤが所定期間を空けて１個ずつ切り替わりながら点灯しているが、所定期間を空けることなく点灯してもよいし、１個ずつでなく２個ずつ又は３個ずつ点灯してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００…照明装置、１１０…投光器、１１１、１１２、１１３、１１４…ＬＥＤ、１１５…反射鏡、１１５ａ…凹面部、１１５ｂ、１１６ｂ…貫通孔、１１６…ケース、１１６ａ…開口部、１２１、１２２、１２３、１２４…トランジスタ、１３１…光検出器、１３２…増幅器、１３３…Ａ／Ｄ変換器、１３４…発振器、１３５…シフトレジスタ、２００…撮影装置、２１０…カメラ、２２０…拡大鏡、２３０…パソコン、２４０…配線、３００…Ｘ−Ｙステ−ジ、Ｃｌｏｃｋ…制御信号、ａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｄ１、ｄ２、ｄ３…駆動電流、ｔ１、ｔ２、ｔ３…パルス幅、ｉ１、ｉ２、ｉ３…パルス間隔、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…パルス周期、ｓ…撮影周期、ｓｐ…撮影期間、ｓｉ…非撮影期間、ｆ…転送周期、ｆｐ…転送期間、ｆｉ…非転送期間、ｏｎ…点灯期間、ｏｆｆ…消灯期間、Ｗ…検査対象物、Ｌ…合成光、Ｓ…照射範囲、ｍ…駆動電流、Ａ、Ｂ…方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流が入力されると点灯するとともに前記駆動電流の入力が中断されると消灯する発光素子と、前記駆動電流を前記発光素子に入力させる駆動手段とを有する照明装置であって、前記駆動手段の前記駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に前記発光素子に入力されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記発光素子は複数設けられているとともに、前記駆動手段の前記駆動電流が前記複数の発光素子のそれぞれに入力されており、前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが前記複数の発光素子ごとに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子の光を混合して合成光を出射させる合成手段と、前記合成光の光量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出光量が所定光量に近づくように前記駆動電流の前記入力期間及び前記中断期間からなる入力周期の位相を相互に調節する制御手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の照明装置を有しており、前記照明装置は前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが撮影期間に同期していることを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
駆動電流が入力されると点灯するとともに前記駆動電流の入力が中断されると消灯する発光素子と、前記駆動電流を前記発光素子に入力させる駆動手段とを有する照明装置であって、前記駆動手段の前記駆動電流が入力期間と中断期間とを交互に繰り返すように断続的に前記発光素子に入力されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記発光素子は複数設けられているとともに、前記駆動手段の前記駆動電流が前記複数の発光素子のそれぞれに入力されており、前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが前記複数の発光素子ごとに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子の光を混合して合成光を出射させる合成手段と、前記合成光の光量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出光量が所定光量に近づくように前記駆動電流の前記入力期間及び前記中断期間からなる入力周期の位相を相互に調節する制御手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の照明装置を有しており、前記照明装置は前記駆動電流の前記入力期間のタイミングが撮影期間に同期していることを特徴とする撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９２４１（Ｐ２０１２−９２４１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３４４０（Ｐ２０１０−１４３４４０）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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