| 【発明の名称】 |
発光ダイオードユニット及びその点灯方式 |
| 【発明者】 |
【氏名】山崎 繁
【氏名】内田 浩二
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】赤色、緑色、青色を発する複数の各色発光ダイオードからなり、各発光ダイオードは発光素子と対向して反射面が設けられ、かつ発光素子から発した光を反射面で反射した後に、該発光素子の背面側の放射面から外部に放射される反射型発光ダイオードよりなり、該発光ダイオードを集合して配列させ、各発光ダイオードからの放射光が少なくとも一点に収束させるように配列させてなる発光ダイオードユニット。
【請求項２】前記各赤色、緑色、青色発光ダイオードの集合体は、収束点において、収束点を中心軸として少なくとも軸対称的に配列されてなる請求項１項記載の発光ダイオードユニット。
【請求項３】前記発光ダイオード集合体は、各色を順送りパルス点灯方式により単色放射を可能としてなる発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項４】前記発光ダイオード集合体は、点灯サイクルを１／４０〜１／１０のデューティ比で点灯し、かつ点灯時間を１０ｎｓ以上と設定してなる請求項３項記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像認識用ＣＣＤカメラ等の照明用光源に用いられる発光ダイオードユニット及びその点灯方式の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、画像認識用光源の照射方法として、複数の又は／及び複数色の発光ダイオードを集合させて電子部品などの被対象物に照射することが提案されており、特開平４−３６５１７８号公報に開示されている、図３に示すような照射方法がある。図中３１はＣＣＤカメラ部、３２は被対象物、３３は多色搭載された発光ダイオードユニット、３４は被対象物用台である。これは、単に被対象物の位置や姿勢を各色での反射率の違いを利用して被対象物に最適な発光色を選択して電子部品の位置補正をしようとういうものである。
【０００３】また、被対象物の物体色を認識する場合、従来からある赤色、緑色、青色の各色のレンズ型（砲弾型）発光ダイオードを配列、集合させて白色のスポット光源を得ているが、実用上は色ムラが大きくて充分な識別が難しいという問題がある。
【０００４】更に、物体色を色分解する際の手法として赤色、緑色、青色の単色で被対象物を照射する点灯方式が考えられているが、単色点灯をすることによって白色点灯時と異なり、より一層色ムラが大きくなり、色分解機能が低下してしまったり、被対象物における照度不足が生じることから画像認識する際に誤認識となり実用に供することができないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のように多色の発光ダイオードを多数個配列して被対象物に光を照射する装置として画像認識用光源が挙げられる。しかし、１つの光源（ユニット）の中に多色の発光ダイオードを配列すると色ムラが発生し、特に多色配列されたユニットにおいて、単色点灯する場合発光ダイオードの配列及び発光ダイオード単体の配光ムラによってより一層色ムラが大きいものとなり実用上の問題点がある。
【０００６】また、従来のレンズ型発光ダイオードを多数個配列した場合、その製造方法に起因する個々の配光バラツキが大きいことから、全ての発光ダイオードを一点に集光させるような場合の光学的な光軸合わせを行うことが困難であり、かつ配光ムラが大きい等の問題がある。
【０００７】更に、発光ダイオードを直流点灯による順次点灯する場合、被対象物の形状や物体色を認識するのに照度が不足して充分に明るく照射することができない。一方、発光ダイオードへの入力電力を増加させることによって、照度をある程度改善することは可能であるが、発光素子が温度上昇することとなり照度改善にも限界が生じてしまう。
【０００８】本発明者等は、多色の発光ダイオードを一つのユニットとして配列したような光源の色ムラ、特に単色点灯による色分解を行なう場合の色ムラを解決する手段を見出した。本発明は、前記に鑑みなされたもので、発光ダイオードとして反射型発光ダイオードを用い、その配列を工夫することによって、多色の発光ダイオードを一つのユニットに配列したような白色の照射が可能な照明用光源を提供することを目的とし、又、単色発光させた場合の色ムラや照度不足もなく、かつ光軸合わせも容易な発光ダイオードユニット及びその点灯方式を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、赤色、緑色、青色を発する複数の各色発光ダイオードからなり、各発光ダイオードは発光素子と対向して反射面が設けられ、かつ発光素子から発した光を反射面で反射した後に、該発光素子の背面側の放射面から外部に放射される反射型発光ダイオードよりなり、該発光ダイオードを集合して配列させ、各発光ダイオードからの放射光が少なくとも一点に収束させるように配列させることを特徴とする。又、前記各赤色、緑色、青色発光ダイオードの集合体は、収束点において、収束点を中心軸として少なくとも軸対称的に配列されてなる。更に、前記発光ダイオード集合体は、各色を順送りパルス点灯方式により単色放射を可能としてなり、また、前記発光ダイオード集合体は、点灯サイクルを１／４０〜１／１０のデューティ比で点灯し、かつ点灯時間を１０ｎｓ以上と設定することを特徴とする。
【００１０】上記した構成の発光ダイオーユニットを採用することによって、特に、赤色、緑色、青色の特定された点灯条件下における順次発光による色分解時においても認識性が低下せずに優れた色識別可能な画像認識用光源となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施例に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態である発光ダイオードユニットの概略正面図、図２は該ユニットのＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。図１，２に示す発光ダイオードユニットは１５２個の発光ダイオード１と、保持具１０とを備えるものである。また、２１は被照射物であり、各発光ダイオードは順次点灯用電源に電気的に接続されている。なお、本実施形態では複数の発光ダイオード１を環状に配列した光源を得る場合について説明する。
【００１２】前記発光ダイオード１は発光素子と、リードと、光透過性材料と、凹面状反射面と、放射面とよりなる反射型の発光ダイオードよりなる。前記凹面状反射面は光透過性材料の一方の面上にメッキや金属蒸着等により鏡面加工したものであり発光素子の発光面に対向する側に形成されている。又、凹面状反射面を発光素子の発光パターンにあわせた回転放物面に近い形状に形成し、その焦点に発光素子の発光面の中心を配置する。一方、放射面は発光素子の背面側に形成されている。かかる反射型発光ダイオード１は、発光素子が発する光を凹面状反射面の中心軸に対して平行な光として効率よく取り出し、有効に利用することができる。
【００１３】また、発光ダイオード１は、赤色発光ダイオード（Ｒ）２、緑色発光ダイオード（Ｇ）３、青色発光ダイオード（Ｂ）４の三原色よりなり、 図示するように規則的に配列されている。なお、各発光ダイオード２，３，４は、凹面状反射面の端部が中心軸に垂直な平面で左右対称に切断されており、凹面状反射面の切断面が隣り合うように各発光ダイオードを環状に配列する場合、各発光ダイオードの間隔を狭くすることができる。このように発光ダイオードを密に配列することにより、照射密度の向上を図ることができる。
【００１４】このように構成された反射型の発光ダイオードユニットにおいて、保持具１０は各発光ダイオード２，３，４が光学的に一点に集光できるような放射面に合わせて発光ダイオードの取り付け穴１１が形成されている。そして、該穴に各光ダイオードの放射面を嵌合し、各発光ダイオードが集光軸に対して対照的に配置されるように発光ダイオードの端部を接着剤にて固定する。
【００１５】また、このように構成された各発光ダイオードのリード間を各色毎に点灯できるように電気的に独立させて配線して接続する。そして、これら各色毎に配線された電線を種々デューティ比及び点灯時間を変化させてパルス順次点灯を行ったところ、色分解が可能で認識率が優れ、かつ寿命特性も低下しない、発光出力の安定した画像認識用光源が得られた。
【００１６】本発明の一実施例として、反射型発光ダイオードを用いて複数の多色発光ダイオードを一体的に密着するように配列してユニットを構成し、その点灯方式として発光ダイオードの寿命特性を低下させないで、かつ被対象物への照度を高める条件としてデューティ比が１／４０〜１／１０の範囲内で点灯し、かつ点灯時間を１０ｎｓ以上とすることにより１パルス毎の発光強度が安定した発光特性が得られる。
【００１７】なお、前記デューティ比が１／４０未満の場合、寿命特性を考慮すると、発光素子への通電電流を大幅に高められないことから被対象物への照度が低下すると共に画像情報量も低下して実用上問題が生じる。また、デューティ比が１／１０を超えるとＣＣＤカメラの時定数とのマッチングが取れなくなり画像が乱れてしまい、実用上問題が発生する。さらに、点灯時間が１０ｎｓ未満になると、発光素子自体の応答速度の面から照度が不安定となり、実用上問題が発生する。
【００１８】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。上記実施形態では、凹面状反射面の端部を左右対称に切断し凹面状反射面の切断面が隣り合うように発光ダイオードを環状に配列した場合について説明したが、発光ダイオードを密に配列する必要がない場合は、凹面状反射面の端部を切断しなくてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は発光ダイオードとして反射型発光ダイオードを用い、その配列を工夫することにより、多色の発光ダイオードを一つのユニットに配列した白色の照明用光源が得られる。又、単色発光させる場合もその色ムラや照度不足もなく、かつ光軸合わせも容易な発光ダイオードユニット及びその点灯方式が得られるとの利点がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１９２
【氏名又は名称】岩崎電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）８月２１日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−６６９１８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２３９１１９ |
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