特開 2023-88785 検査用光照射システムおよび駆動制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023088785

(43)【公開日】2023-06-27

(54)【発明の名称】検査用光照射システムおよび駆動制御装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/3725 20200101AFI20230620BHJP

   H05B 47/17 20200101ALI20230620BHJP

   H05B 45/325 20200101ALI20230620BHJP

【ＦＩ】

H05B45/3725

H05B47/17

H05B45/325

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021203728

(22)【出願日】2021-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】牧岡 幸一

(72)【発明者】

【氏名】尾迫 佑樹

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273AA08

3K273BA02

3K273BA25

3K273CA02

3K273CA12

3K273CA13

3K273FA14

3K273FA26

3K273FA32

3K273GA22

(57)【要約】      （修正有）

【課題】検査用光照射システムにおいて、電力供給装置と光照射装置の間のケーブル長にかかわらず、光照射装置の安定した高速発光を可能とする。
【解決手段】検査用の光を射出する光源体１２を備えた光照射装置１と、前記光源体１２に電流を供給する電力供給装置２と、前記電力供給装置から前記光源体１２に供給される電流を中継する電流供給ライン３９、および、該電流の供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子３３を備えた中間装置３を備えており、前記電力供給装置２には、前記スイッチング素子に対する制御信号を出力する制御回路２３と、制御回路２３から出力された制御信号を差動伝送する差動ドライバ２４とが設けられており、前記中間装置３には、前記電流供給ライン３９上に設けられた補助電流供給用キャパシタ３２と、差動伝送された前記制御信号を受信して前記スイッチング素子３３に出力する差動レシーバ３４とが設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査用の光を射出する光源体であるＬＥＤまたはレーザを備えた光照射装置と、
前記光源体に電流を供給する電力供給装置と、
前記電力供給装置から前記光源体に供給される電流を中継する電流供給ライン、および、該電流の供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子を備えた中間装置と、を備えており、
前記電力供給装置には、前記スイッチング素子に対する制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路から出力された制御信号を差動伝送する差動ドライバとが設けられており、
前記中間装置には、前記電流供給ライン上に設けられた補助電流供給用キャパシタと、差動伝送された前記制御信号を受信して前記スイッチング素子に出力する差動レシーバとが設けられていることを特徴とする検査用光照射システム。

【請求項2】

前記差動伝送が、低電圧差動伝送である請求項１記載の検査用光照射システム。

【請求項3】

前記中間装置が、前記電力供給装置よりも前記光照射装置の近くに配置されている請求項１または２いずれか記載の検査用光照射システム。

【請求項4】

前記制御信号が、前記光源体をストロボ発光させるためのパルス信号である請求項１乃至３いずれか記載の検査用光照射システム。

【請求項5】

検査用の光を射出する光源体であるＬＥＤまたはレーザを備えた光照射装置を駆動制御する駆動制御装置であって、
前記光源体に電流を供給する電力供給装置と、
前記電力供給装置から前記光源体に供給される電流を中継する電流供給ライン、および、該電流の供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子を備えた中間装置と、を備えており、
前記電力供給装置には、前記スイッチング素子に対する制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路から出力された制御信号を差動伝送する差動ドライバとが設けられており、
前記中間装置には、前記電流供給ライン上に設けられた補助電流供給用キャパシタと、差動伝送された前記制御信号を受信して前記スイッチング素子に出力する差動レシーバとが設けられていることを特徴とする駆動制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの表面検査やマーク読み取り等の検査に用いられる光照射システム等に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のこの種のワーク検査に用いられる光照射システムは、特許文献１に示すように、ＬＥＤを光源体とする光照射装置と、この光照射装置のＬＥＤに電力供給ケーブルを通じて電流を供給し、発光させる電力供給装置との２つの装置から構成されている。

【0003】

この電力供給装置には、その筐体内に、ＬＥＤに電流を供給する直流電源と、ＬＥＤへの電流供給をＯＮ／ＯＦＦするＦＥＴ等のスイッチング素子と、このスイッチング素子を制御する制御回路とが設けられている。

【0004】

そして、前記スイッチング素子を高速でＯＮ／ＯＦＦさせることにより、ＬＥＤをストロボモード（単発発光モード）やＰＷＭモード（連続パルス発光モード）などで発光させることができるように構成されている。

【0005】

しかしながら、ユーザ先での配置制限などの理由から、前記光照射装置と電力供給装置とを接続する電力供給ケーブルがかなり長くなると（例えば５ｍ以上）、ケーブルの浮遊容量や寄生インダクタンスの影響で、高速でのＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ制御に遅延やノイズなどによる乱れが生じ、予定通りの輝度で発光されないという不具合が生じる。

【0006】

そのため、本出願人は、前記電力供給装置に配置されていた補助電流供給用のタンクコンデンサとスイッチング素子とを光照射装置の近傍に配置可能な中間装置に収容し、実質的な電力供給ケーブルの長さを短縮して前記遅延やノイズを低減し、高速発光を可能化することを考えた。

【特許文献1】特開２０１７－０３３７３６号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、このようにしてなお、十分な改善がなされないことを本発明者は見出し、その原因が、制御回路からスイッチング素子へのＯＮ／ＯＦＦ制御信号の制御ケーブルを介した伝送に原因があることを突き止めた。具体的には、このＯＮ／ＯＦＦ制御信号を伝送する制御ケーブルが長くなることによって、制御信号にノイズと遅延が顕著に発生し、スイッチング素子の動作に支障が生じていた。

【0008】

本発明は、上記原因を突き止めて初めてなされたものであって、電力供給装置と光照射装置との隔離距離や、その間のケーブル長にかかわらず、光照射装置の安定した高速発光が可能となる検査用光照射システムを提供すべく図ったものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

すなわち、本発明に係る検査用光照射システムは、検査用の光を射出する光源体であるＬＥＤまたはレーザを備えた光照射装置と、前記光源体に電流を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置から前記光源体に供給される電流を中継する電流供給ライン及び前記電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子を備えた中間装置とを備えており、
前記電力供給装置には、前記スイッチング素子に対する制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路から出力された制御信号を差動伝送する差動ドライバが設けられており、
前記中間装置には、前記電流供給ライン上に設けられた補助電流供給用キャパシタと、差動伝送された前記制御信号を受信して前記スイッチング素子に出力する差動レシーバとが設けられていることを特徴とする。

【0010】

このようなものであれば、中間装置には、補助電流供給用キャパシタやスイッチング素子等の小型素子のみを配置すればよいので、その小型化を図れ、この中間装置を光照射装置の近傍に配置できる。その結果、補助電流供給用キャパシタから光源体への電力供給経路の実質的な短縮化が可能になり、遅延やノイズを低減できる。

【0011】

他方、電力供給装置と中間装置とは、離れて配置されるなどして、制御回路からスイッチング素子への制御信号の伝送経路が長くなる場合が生じ得るが、その場合であっても、制御信号を差動伝送しているので、この制御信号におけるノイズ耐性の向上と遅延防止を図ることができ、スイッチング素子を高速動作させることができる。

【0012】

このように、電力供給経路および制御信号伝送経路のいずれにおいても、従来に比べ遅延やノイズの影響を大幅に低減できるので、電力供給装置と光照射装置との配置関係等にかかわらず、光照射装置の安定した高速発光ができるようになる。

【0013】

前記ＯＮ／ＯＦＦ制御信号の伝送に低電圧差動伝送を用いれば、制御信号をより確実に高速伝送できる。

【0014】

本発明の効果が顕著となる実施態様としては、前記中間装置が、前記電力供給装置よりも前記光照射装置の近くに配置されている構成が好ましい。
また、同様に前記制御信号が、前記光源体をストロボ発光させるためのパルス信号である場合も、本発明の効果がより顕著に奏される。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、電力供給装置と光照射装置との隔離距離や、その間のケーブル長にかかわらず、光照射装置の安定した高速発光が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態における検査用光照射システムの全体構成を示す概略電気回路図である。

【図2】同実施形態における検査用光照射システムの遅延およびノイズ抑制効果を示す実験データである。

【図3】本発明の他の実施形態における検査用光照射システムの全体構成を示す概略電気回路図である。

【図4】本発明のさらに他の実施形態における中間装置と光照射装置との接続態様を示す概略電気回路図である。

【図5】本発明のさらに他の実施形態における中間装置と光照射装置との接続態様を示す概略電気回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0018】

本実施形態に係る検査用光照射システム１００は、図１に示すように、例えば、種々のワークの表面検査等に用いられる検査光を射出する光照射装置１と、前記光照射装置１に電流を供給する電力供給装置２と、前記電力供給装置２および光照射装置１間に介在する中間装置３と、これらを接続する電気ケーブルとを備えたものである。なお、前記電力供給装置２と中間装置３とが請求項でいう駆動制御装置を構成する。
各部を説明する。

【0019】

前記光照射装置１は、光源体であるＬＥＤ１２を直列接続または並列接続したＬＥＤ回路１Ａと、このＬＥＤ回路１Ａを保持する第１筐体１１とを備えたものである。この光照射装置１には、検査目的に応じ、例えば、ＬＥＤ１２が直線状に配置されたライン型のもの、ＬＥＤ１２が円環状に配置されたリング型のもの、ＬＥＤ１２が面状に配置された面発光型のものなどといった種々のタイプがある。前記第１筐体１１には、ＬＥＤ回路１Ａに電流を供給するプラス端子１３と、ＬＥＤ回路１Ａを流れた電流をグラウンドに戻すためのマイナス端子１４とが設けられている。

【0020】

前記電力供給装置２は、直流定電圧電源２２と、制御回路２３と、差動ドライバ２４と、これら直流定電圧電源２２、制御回路２３及び差動ドライバ２４を収容する第２筐体２１とを備えたものである。

【0021】

前記直流定電圧電源２２は、前記ＬＥＤ１２に電流を供給するものであり、ここでは、商用電源に接続されて交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（図示しない）に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0022】

前記制御回路２３は、前記直流定電圧電源２２から前記ＬＥＤ１２への供給電流を制御するための制御信号を出力するものであり、例えばＦＰＧＡを利用して構成されている。前記制御信号は、ＯＮ／ＯＦＦの二値をとる単パルス信号または連続パルス信号であり、この制御信号の波形に基づいてＬＥＤ１２をストロボモードやＰＷＭモードで発光させる。この制御信号の立ち上がりタイミングやパルス幅等は、前記第２筐体２１に設けられた操作パネルや外部からの通信によって設定できるように構成されている。

【0023】

前記差動ドライバ２４は、前記制御回路２３から出力されたシングルエンド信号である制御信号を、互いに反転する２つの信号（Ｐ信号とＮ信号）に変換し、低電圧差動伝送するものであり、例えば、Ｈブリッジ回路を主体として構成されている。

【0024】

前記第２筐体２１は、前記第１筐体１１とは別体の、例えば直方体状をなすものであり、その外面には、前記直流定電圧電源２２の出力端子が接続された電流出力端子２５と、前記差動ドライバ２４の出力端子が接続された制御信号送信端子２６とが設けられている。

【0025】

前記中間装置３は、電流供給ライン３９と、スイッチング素子３３と、差動レシーバ３４と、補助電流供給用キャパシタ３２と、これら電流供給ライン３９、スイッチング素子３３、差動レシーバ３４および補助電流供給用キャパシタ３２を収容する第３筐体３１と、を備えたものである。なお、この中間装置３のスイッチング素子３３とグラウンドとの間に設けられている符号９（図１に示す）は、電流制限用の抵抗素子である。
前記電流供給ライン３９は、前記直流定電圧電源２２からＬＥＤ１２へ供給される電流を中継するものである。

【0026】

前記スイッチング素子３３は、前記直流定電圧電源２２からＬＥＤ１２に供給される電流を、前記制御回路２３から出力される制御信号にしたがってＯＮ／ＯＦＦする例えばＦＥＴである。具体的には、このスイッチング素子３３のドレイン端子に、前記ＬＥＤ回路１Ａのカソード側が接続され、そのソース端子に、電流制限抵抗９を介してグラウンドが接続されていて、ゲート端子に、前記制御信号が入力されることにより、直流定電圧電源２２からＬＥＤ１２に供給される電流を前記制御信号にしたがってＯＮ／ＯＦＦする。このスイッチング素子３３はＦＥＴに限られず、例えばトランジスタでも構成可能である。

【0027】

前記差動レシーバ３４は、コンパレータ等を利用して構成されたものであり、前記差動ドライバ２４から差動伝送された前記制御信号を受信し、これをシングルエンド信号に変換するとともに、前記スイッチング素子３３の入力端子に出力する。具体的には、この差動レシーバ３４のプラス入力端子およびマイナス入力端子に、前記差動ドライバ２４からのＰ信号及びＮ信号がそれぞれ入力されることにより、その出力端子からシングルエンド化された前記制御信号が出力されるように構成されている。

【0028】

前記補助電流供給用キャパシタ３２は、ＬＥＤ１２を点灯させる際に補助的に電流を供給するものであり、その突入電流を担保するとともにＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧が瞬間的に低下することを防止するためのアキュムレータとしての機能を担う。ここでは、このキャパシタ３２として、例えば電解コンデンサを用いており、その容量を１０００μＦ～３０００μＦに設定してある。

【0029】

前記第３筐体３１は、前記第１筐体１１および第２筐体２１とは別体の、例えば直方体形状をなすものであり、その外面には、前記電流供給ライン３９の一端に接続された電流中継入力端子３５と、その他端に接続された電流中継出力端子３６と、前記スイッチング素子３３のドレイン端子に接続された電流制御端子３７と、前記差動レシーバ３４のプラス入力端子およびマイナス入力端子に接続された電流制御端子３８とが設けられている。
これら電力供給装置２、光照射装置１および中間装置３は、以下に述べる電気ケーブルで接続されている。

【0030】

前記電気ケーブルとしては、ＬＥＤ１２に供給される電流が流れる電流ケーブルと、該電流を制御するための制御信号が伝送される制御ケーブルＣ２との２種が用意されている。

【0031】

前記電流ケーブルには、前記電力供給装置２の電流出力端子２５と前記中間装置３の電流中継入力端子３５とを接続する第１電流ケーブルＣ１１、前記中間装置３の電流中継出力端子３６と前記光照射装置１のプラス端子１３とを接続する第２電流ケーブルＣ１２、および、前記光照射装置１のマイナス端子１４と前記中間装置３の電流制御端子３７とを接続する第３電流ケーブルＣ１３がある。
前記制御ケーブルＣ２は、前記電力供給装置２の制御信号送信端子２６と前記中間装置３の電流制御端子３８とを接続する２線式のものである。

【0032】

しかしてこのようなものであれば、中間装置３には、補助電流供給用キャパシタ３２やスイッチング素子３３等の小型素子のみを配置すればよいので、その小型化を図れ、この中間装置３を光照射装置１の近傍に配置できる。

【0033】

その結果、図１の矢印に示すように、補助電流供給用キャパシタ３２からＬＥＤ回路１Ａを通ってグラウンドに流れる電流供給経路の短縮化が可能になり、ここで生じる遅延やノイズを大幅に低減できる。

【0034】

他方、電力供給装置２と中間装置３とが、離れて配置されるなどして、制御回路２３からスイッチング素子３３への制御信号の伝送経路が長くなる場合が生じ得るが、その場合であっても、制御信号の伝送に低圧差動伝送（ＬＶＤＳ）を用いているので、この制御信号の高速伝送とノイズ耐性向上とを図ることができ、スイッチング素子３３を安定して高速動作させることができる。

【0035】

このように、電力供給経路および制御信号伝送経路のいずれにおいても、従来に比べ遅延やノイズの影響を大幅に低減できるので、電力供給装置２と光照射装置１との配置関係等にかかわらず、光照射装置１の安定した高速発光ができるようになる。その一例を図２に示す。同図から発光遅延が大幅に改善されていることがわかる。
なお、本発明は前記実施形態に限られない。

【0036】

例えば、前記実施形態では、電力供給装置２、光照射装置１および中間装置３の筐体をそれぞれ別体にして分離していたが、図３に示すように、光照射装置１と中間装置３との筐体１１、３１を共通化してもよい。このようにすれば、さらに電流供給経路での遅延やノイズを抑制できる。
前記抵抗素子９は、直流定電圧電源２２からＬＥＤ回路１Ａ、スイッチング素子３３を経てグラウンドに至るまでの電流経路のいずれかに設けられていればよく、例えば、図４に示すように、光照射装置１におけるＬＥＤ回路１Ａとマイナス端子１４との間に設けてもよい。
スイッチング素子３３は、図５に示すように、電流供給ライン３９上に設けてもよい。
光源体はＬＥＤのみならずレーザでも構わない。

【0037】

その他、本発明は前記実施形態や変形例に限られるものではなく、それらの各構成を適宜組み合わせるようにするなど、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0038】

１００・・・検査用光照射システム
１・・・光照射装置
１２・・・ＬＥＤ（光源体）
２・・・電力供給装置
２２・・・直流定電圧電源
２３・・・制御回路
２４・・・差動ドライバ
３・・・中間装置
３２・・・補助電流供給用キャパシタ
３３・・・スイッチング素子
３４・・・差動レシーバ
３９・・・電流供給ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】