专利名称：光源装置和其使用的光量监视器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有光量控制器的光源装置，特别是适用于象使用CCD照相机等的图像处理检查装置等那样的必须维持一定光量向检查对象物体照射的检查装置的光源。
背景技术：
例如在显示面板的制造工艺中，作为在先技术使用的是，向作为检查对象物体的玻璃板和涂布有涂料的面照射光，通过CCD照相机等对它们进行观察以检测诸如划痕以及涂装工艺中的不良处等等的缺陷的图像处理检查装置。
此时，作为光源装置所要求的条件例如可举出照向检查对象物体(被照射物体)的光量至少在检查时间内不能变化，而且能够照射与所用照相机的感光度性能级别相适应的必要的光量的光。
作为图像处理检查用光源装置的光源，使用卤素灯，LED等等的固体光元件，水银灯以及金属氢化物灯等的放电灯，其中，由于水银灯和金属氢化物灯等的放电灯，能够上升时间缓慢地获得高光量，因此最合适作为这种光源。
但是，由于这些放电灯照明1000-2000小时后向检查对象物体照射的光量慢慢的衰减，因此在使用的时候，必须相对于照相机一侧的亮度变化对它的照射光量进行调整。
由此，在在先技术中，如图11所示的那样，将从灯31照射出的从红外线截取滤镜37透过的光光量分布均匀地导入束状光纤32中的混合棒33的光射出端33out与检测用光纤34的一端连接，基于连接在该检测用光纤34的另一端的感光元件35检测出的光量，控制由驱动电路36输出到灯31的供给电压。
专利文件1特开2001-307523。
然而，通过发明人的实验发现，虽然在检测由混合棒33的光射出端33out射出的光的光量的场合下，能够高精度地检测出灯本体31的发光量的变化，但是实际上在准备使用在生产线上的时候，不受到照向检查对象物体的照射光量的变化的限制，也存在不能检测这个照射光量的变化的场合。
进一步追寻原因的时候，发现作为朝向检查对象物体的照射光量随时间衰减的原因，与其说其受到灯31自身的发光量的变化，不如说其受到随着电极的变化引起的放电场所的变化，发光点离开第一焦点等，由灯的光量分布图的变化导致的强烈的影响。
换句话说，即使灯31的发光量实际上没有变化，由于光量分布图变化了，通过束状光纤等向检查对象物体照射的照射光量也产生了变化。
在将来自混合棒33的光射出端33out的光导出并对它的光量进行检测的场合，由于发光点偏离第一焦点等也使照射光量发生了变化，即使灯31自身的发光量没有变化的时候也不能对它进行检测，结果是，产生了不能维持以一定光量向检查对象物体照射的致命缺陷。
这相信也是从灯31照射的强光的一部分直接照射到与光射出端33out的检测用光纤34连接的部分的原因。
现在，这个装置中，即使具有在由灯31引起的光量分布图不同的时候，入射到束状光纤32的光量和检测用光纤的光量之间的比也不发生变化的特性，想要对由光量分布图的变化引起的照射光量的变化进行检测到底还是不可能。
因此本发明所要解决的问题是，无论是灯光量变化引起的照射光量的变化，还是光量分布图变化引起的照射光量的变化，都能进行正确的检测，并能够稳定的维持该照射光量。
发明内容
为了解决这个问题，本发明提供一种具有在将灯的光通过反射镜会聚并从光出射口射出，直接的或者间接地对着被照射物体进行照射的时候，检测出照射在被照射物体上的光的照射光量的光量监视器，和反馈控制相应于这个检测光量的照射光量的光量控制器的光源装置，其特征在于所述光量监视器，具有由将通过反射镜会聚的光导入到光出射口的光路构成的导光棒，和将来自这个导光棒的周围表面的漏光量作为所述照射光量进行检测的光传感器。
由于在导光棒上不只有无数的内部缺陷，在它的外表面上也存在细微的划痕，因此通过反射镜会聚的光入射到导光棒时，由其内部缺陷和划痕引起漫反射，该光的一部分从周围表面上漏出。
于是经过发明人的实验，通过在这个导光棒的周围表面上设置光传感器，来检测从导光棒漏出的光量，和从与导光棒的光出射口连接的束状光纤的前端照向被照射物体的照射光量的时候，别说是由灯本体的发光量的变化引起的照射光量的变化，即使是由光量分布图的变化引起的照射光量的变化，也能正确地检测出来。
换句话说，即使是存在不明原因，也能正确检测出照射到被照射物体上的光的照射光量。
因此，在检测出的光量发生变化的时候，如果通过调整从灯入射到导光棒的光量，可稳定地维持光量。
这种场合中，光量的调整可以是如权利要求2中所记载的那样，通过调光滤镜可变地控制朝向导光棒的入射光量。
而且，如权利要求4那样的，将光量监视器的导光棒的周围表面中的，除了用光传感器来检测导出到外部的漏光的部分之外的部分，用遮光材料将它覆盖，能够不受到从外部入射的光的影响，正确检测出光量。
另外，如权利要求5那样的，光传感器的光检测面与导光棒的周围表面相对的配置，导光棒的周围表面和光检测面之间的空隙形成由光扩散面环绕的光扩散空间，由于漏出的光在该光扩散空间中均匀化了，所以能够更加正确地进行检测。
进一步的，如权利要求6那样的，在外装在导光棒上的遮光管的内表面上形成由环状凹槽构成的光扩散空间，光传感器安装在该光扩散空间上的话，从导光棒的整个表面漏出的光在光扩散空间内扩散，由于能够通过光传感器检测该全部漏光量，因此提高了检测精度。
由于在导光棒的端面周边部分上容易产生大的缺陷和划痕，以及由于这些缺陷和划痕的存在影响检测精度，因此如权利要求7那样的，如果在导光棒的光入射一侧端面安装有由具有比导光棒的口径还要小的直径的透光部分形成的小孔，覆盖该端面周边部分，能够遮断从该缺陷和划痕透过的光，其结果是提高了检测精度。
另外还有，如权利要求8那样的，以不对导光棒的光出射端面上的照射光量产生影响的程度的施加粗糙化处理，从导光棒透过的光的一部分回到导光棒内部，回去的光在导光棒的内部由缺陷和划痕引起漫反射，由于它的一部分成为漏光，增大了漏光的光量，提高了检测精度。
图1示出本发明所述的光源装置的示意图。
图2示出调光滤镜的示意图。
图3示出光量监视器的示意图。
图4示出光量监视器的示意图。
图5示出光量监视器的示意图。
图6示出光量监视器的示意图。
图7示出光量监视器的示意图。
图8示出光量监视器的示意图。
图9示出了由粗糙化处理导致的光损失和检测光量以及照射光量的关系图。
图10示出了照射光量和检测光量的关系图。
图11示出在先技术的装置的示意图。
符号的说明1光源装置4灯5反射镜56光出射口6M(M1-M6)光量监视器7光量控制器8导光棒8a周围表面9光传感器9a光检测面10调光滤镜12a，16a光扩散面13，15遮光管(遮光材料)1314，17光扩散空间16环状凹槽18小孔具体实施方式
本实施例中，用极为简单的结构实现了无论是在灯自身的发光量的变化引起的照射光量的变化，还是光量分布图的变化引起的照射光量的变化的情况下，都能够进行正确的检测，并稳定地维持照射光量的方案。
图1是示出本发明所述的光源装置的示意图，图2是示出调光滤镜的示意图，图3-图8是示出光量监视器的示意图，图9示出了由粗糙化处理导致的光损失和检测光量以及照射光量的关系图，图10示出了照射光量和检测光量的关系图。
图1示出的光源装置1，用于例如在对检查对象物体(被照射物体)的表面进行摄像并通过图像处理进行产品检查的时候，通过束状光纤2向检查对象物体照射照明光。
这个光源装置1，将配置在壳体3内的金属氢化物灯4照射的光通过椭圆反射镜5会聚，透过红外线截取滤镜20，从光出射口6射出，通过与光出射口6连接的束状光纤2照射到检查对象物体上去。
另外，在壳体3内部，配置有检测向检查对象物体照射的光的照射光量的光量监视器M，对与该检测光量相应的照射光量进行反馈控制的光量控制器7，之外还配置有灯4的照明电路21，冷却风扇22。
光量监视器M包括由将通过反射镜5会聚的光导入光出射口6的光路构成的导光棒8，和将来自该导光棒8的周围表面8a的漏光量作为照射光量检测的硅光电单元等的光电变换型光传感器9。
导光棒8由透光性玻璃材料形成，本实施例中，由直径12.4mm，长40mm的圆柱棒构成，将反射镜5的第二焦点的位置设置于光入射端面8in的中心。
光量控制器7，在它的输入侧与光量监视器M的光传感器9连接的同时，在输出侧上具有使得调光滤镜10按照预定角度旋转的步进电机11。
这个调光滤镜10是由开口率慢慢变化的多个狭缝在圆周上成列配置形成的(参考图2)，随着旋转并与它的旋转方向相应地使得透过光量渐渐增大/渐渐减少。
图3-图8，示出本发明所述的光量监视器M1-M6的例子。
图3(a)示出的光量监视器M1将导光棒8的周围表面8a与光传感器9的光检测面9a连接。
这样，导光棒8内透过的光，如图3(b)所示的那样，在遇到该导光棒8内的缺陷C，以及光在导光棒8内进行全反射的同时，光遇到周围表面8a上的划痕而产生漫反射时，由于其中一部分光从光传感器9侧漏出，可以通过光传感器9对该光的漏出量进行检测。
图4(a)示出的光量监视器M2是这样构成的将在管壁13a上贯通的形成有用于安装光传感器9的安装孔12的遮光管(遮光材料)13外装在导光棒8上，除了将通过光传感器9检测出的漏光向外部导出的部分，用遮光材料覆盖导光棒8的周围表面8a。
这样的话，与通过光传感器9检测漏光量的光量监视器M1同样的，如图4(b)所示的那样周围表面8a能够不受到导光棒8以外的亮度变化和泄漏进入壳体3内的外部光的影响。
另外，在安装孔12的内表面上形成光扩散面12a，在光传感器9的光检测面9a相对于导光棒8的周围表面8a进行安装的时候，在光检测面9a和导光棒8的周围表面8a之间的空隙(例如8mm程度)形成由光扩散面12a环绕的光扩散空间14。
这样，由于从安装孔12漏出的光在光扩散空间14内散乱并均匀化，相信能够进一步提高检测精度。
如图5(a)示出的光量监视器M3是这样构成的在外装在导光棒8上的遮光管15的内表面上，以沿着它的圆周方向形成有环状凹槽16的内表面作为光扩散面16a的方式形成环状的光扩散空间17，光传感器9安装在具有与导光棒8的周围表面相对设置的预定空隙(例如8mm的程度)的光扩散空间17上。
这样的话，如图5(b)所示的那样，在导光棒8的周围表面8a的整个圆周范围内形成光扩散空间17，使得不仅在与光传感器9相对的部分，而且来自导光棒8的整个周面的漏光在光扩散空间17内扩散，由于能够将这些全部的漏光量通过光传感器的进行检测，提高了检测精度。
图6(a)所示的光量监视器M4这样构成在所述光量监视器M3的导光棒8的光入射端面8in上安装有其上形成具有比导光棒8的口径还要小的直径的透光部分18a的小孔18，并由此覆盖导光棒8的光入射一侧端面的周围边缘部分8b。
这样的话，如图6(b)所示的那样，即使在导光棒8的端面周围边缘部分8b上产生了较大的缺陷和划痕，由于能够将由这些缺陷和划痕透过的光隔断，能够避免对检测精度产生恶劣的影响，其结果是提高了检测精度。
图7(a)所示的光量监视器M5这样构成在所述光量监视器M3的导光棒8的光出射端面8out上实施粗糙化处理，以不使照射光量显著降低的程度，将透过导光棒8的光的一部分返回到导光棒8的内部。
这样的话，如图7(b)所示的那样，将透过导光棒8的光的一部分返回到导光棒8的内部，返回的光由导光棒8的内部的缺陷和划痕产生漫反射，由于它的一部分成为了漏光，使得漏光量增大，相应的提高了检测精度。
粗糙化处理，使得光出射端面8out形成为具有粗糙的表面，通过进行粗糙化处理使得通过光出射端面8out的光漫反射，产生光量损失，但由于该部分光量提高了检测光量。
图9示出了相对由粗糙化处理导致的光损失的检测光量以及照射光量的变化的图，横轴是进行了粗糙化处理的时候导光棒的透过光的光损失，纵轴左边的刻度是照射光量，纵轴右边的刻度是检测光量，均以没有进行粗糙化处理的场合(光损失0)作为100％时的光量进行显示。
这样的话，通过粗糙化处理的粗糙表面的确使得光损失增大，增大检测光量提高了检测精度，但降低了来自束状光纤2的照射光量。
因此，例如为了确保照射光量在90％以上，检测光量在200％以上，必须将由粗糙化处理导致的光损失抑制在4.5-5.5％的程度。
进一步的，图8(a)所示的光量监视器M6这样构成在所述光量监视器M5的导光棒8的光入射端面8in上，安装有适用于光量监视器M4的小孔18。
这样的话，如图8(b)所示的那样，通过小孔18除去外部干扰，进而通过粗糙化处理增大漏光量，进一步提高检测精度。
图10示出了使用了这样形成的各个光量监视器M1-M6的，从束状光纤2照射的照射光量和光量监视器M1-M6的检测光量的图。
照射光量的变化，主要分为灯4的光量变化引起的场合，和由束状光纤2入射的光量分布变化引起的场合。
其中，测定与从灯4入射到导光棒8的光量发生变化的时候的照射光量相对应的光量监视器M1-M6的检测光量的同时，测定相对于由于相对反射镜5的第二焦点的位置偏离了导光棒8的中心引起的光量分布的变化的时候的照射光量的检测光量。
图的横轴表示照射光量，纵轴表示检测光量，照射光量是在通过额定电压点亮灯4的时候，通过配置在束状光纤2的光出射端的光传感器检测出的光量作为100的标准量化的值，检测光量是在照射光量是100的时候通过光量监视器M1-M6检测出的光量作为100的标准量化的值。
虚线L0示出与旋转调光滤镜10使朝向导光棒8的入射光量发生变化的时候的照射光量对应的光量监视器M1-M6的检测光量。
这个场合中，任何光量监视器M1-M6的测定结果都一样，检测光量正确地依据照射光量。
另外，实线L1-L6，示出与由于反射镜5的第二焦点的位置偏离导光棒8的中心而发生变化的照射光量的变化相对应的，光量监视器M1-M6的检测光量的变化。
这个场合中，在导光棒8的光入射端面8in上安装有小孔18，在光出射端面8out上进行粗糙化处理的光量监视器M6的检测光量正确的依据照射光量(参考实线L6)。
因此，光量监视器M6在照射光量的变化由灯4的光量变化引起的场合下和由光量分布变化引起的场合下都能将漏光量作为照射光量进行检测。
其它的光量监视器M1-M5，即使不能在整个范围内使得检测光量正确的依据照射光量，在照射光量100％附近的范围内，能够与光量监视器M6一样，使得检测光量正确的依据照射光量(参考实线L1-L5)。
换句话说，通过光传感器9检测出的漏光量，由于是与从束状光纤2照射的照射光量相对应，因此在照射光量由灯4的光量变化引起的场合，和由光量分布变化引起的场合，都能够将漏光量作为照射光量的检测。
上述是本发明的一个例子，接下来对它的作用进行说明。
由于预想中在照明1500-2000小时之后的照射光量，与初期光量比较减少了40％，在开始时就通过调光滤镜10将灯4的光量降低到60％。
这种状态中光量监视器M(M1-M6)通过光传感器9检测出的检测光量Q0作为100％的值存储在光量控制器7，在检测光量Q发生变化的时候旋转调光滤镜10，使之等同于当初存储的检测光量Q0的。
由于检测光量Q具有随着时间经过降低的趋势，例如检测光量Q降低1/％的时候，调光滤镜10朝着使狭缝10a增大的方向旋转，进行使检测光量Q＝100(％)的光量调整。
该场合中，检测光量Q通常维持在100(％)，由于每当检测光量Q产生1％的变化就进行光量调整，检测光量Q通常在100％附近变化，因此，使用任何光量监视器M1-M6的场合都能够正确的检测出照射光量的变化。
而且，无论它的原因是由灯4的光量变化引起的，还是由光量分布的变化引起的，不受其原因限制的能够正确检测出照射光量。
这样，通过与检测光量相应的用调光滤镜10慢慢的增大朝向导光棒8的入射光量，即使是经过1500-2000小时的照明之后，也能够以与当初的照射光量大致相等的光量进行照射。
而且在上说明中，作为光量控制器7使用的是可变的控制朝向导光棒8的入射光量的调光滤镜10，但本发明不限于此，使用可变的控制灯光量的调光电路也可以。
另外，本发明不限于使用照射可视光的灯4的场合，同样适用于用紫外线灯，红外线灯作为光源的光照射装置。
如上所述，在本发明的光源装置中，因为由灯光量的变化引起的照射光量变化和由光量分布的变化引起的照射光量变化都能同样的检测出来，因此可基于这个检测出来的检测光量进行将照射光量维持为一个定值的控制，得到非常优良的效果。
本发明可适用于图像处理检查装置等的光源装置等的用途，并可满足这样的要求，使朝向检查对象物体(被照射物体)的光量至少在检查时间中不发生变化，另外，能够照射与使用的照相机的感光性能级别相应的必要的光量的光。
权利要求
1.一种光源装置，包括将灯的光通过反射镜汇聚从光出射口射出，直接的或者间接的朝向被照射物体照射的时候，检测照射在被照射物体上的光的照射光量的光量监视器，以及对应该检测光量，对照射光量进行反馈控制的光量控制器，其特征在于所述光量监视器包括将通过反射镜汇聚的光引导到光出射口的光路构成的导光棒，和将来自该导光棒的周围表面的漏光量作为所述照射光量检测的光传感器。
2.如权利要求1所述的光源装置，所述光量控制器包括能够可变的控制向导光棒的入射光量的调光滤镜。
3.一种检测从光源出射的照射在被照射物体上的光的照射光量的光量监视器，其特征在于包括，由引导从光源出射的光的光路构成的导光棒，以及将来自该导光棒的周围表面的漏光量作为所述照射光量检测的光传感器。
4.如权利要求3所述的光量监视器，其特征在于将所述导光棒的周围表面的除了将通过光传感器检测的漏光向外部导出的部分，用遮光材料覆盖。
5.如权利要求3所述的光量监视器，其特征在于将所述光传感器的光检测面与导光棒的周围表面相对配置，同时在光检测面和导光棒周围表面之间的空隙处形成由光扩散面围成的光扩散空间。
6.如权利要求3所述的光量监视器，其特征在于在外装在所述导光棒上的遮光管内表面上，以沿着它的外周方向形成的环状凹槽的内表面为光扩散面的方式形成光扩散空间，所述光传感器与所述导光棒的周围表面相对地安装在该光扩散空间上。
7.如权利要求3所述的光量监视器，其特征在于由形成有比所述导光棒的口径小的直径的透光部的小孔，覆盖导光棒的光入射一侧端面的周围边缘部分。
8.如权利要求3所述的光量监视器，其特征在于在所述导光棒的光出射端面上进行粗糙化处理，使将透过导光棒的光的一部分返回到导光棒内部。
全文摘要
本发明的目的在于能够正确的检测出由灯光量引起的照射光量的变化以及由光量分布图的变化引起的照射光量的变化，并能稳定的维持照射光量。包括在灯(4)的光通过反射镜(5)汇聚从光出射口(6)射出，直接的或者间接的朝向被照射物体照射的时候，检测照射在被照射物体上的光的照射光量的光量监视器(M)和与这个检测光量相应的对照射光量进行反馈控制的光量控制器(7)的光源装置(1)中，光量监视器(M)具有将通过反射镜(5)汇聚的光引导到光出射口(6)的光路构成的导光棒(8)，和将来自这个导光棒(8)的周围表面(8a)的漏光量作为照射光量检测的光传感器(9)。
文档编号G01N21/84GK1576690SQ20041007940
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月2日 优先权日2003年7月2日
发明者北藤明博, 大塚宏树, 小久保哲夫, 小川大辅, 酒井雅宽 申请人:岩崎电气株式会社