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HOME > 技術情報 > LED照明・電源まるわかりガイド-LED照明の基礎知識 > LED照明・電源まるわかりガイド-LED照明技術解説
 
点灯制御における照度変化
測定方法
照明電源の調光値を100%に設定し、外部制御機器にてDuty比
を変更したときの照度・温度変化を測定。
Duty比設定
(周囲温度:25℃)
Duty比 10% 50% 100%
周期[sec] 1 1 1
ON時間[sec] 0.1 0.5 1
OPDR-90-50R(赤色)
OPDR-90-50W(白色)
LEDの発光スペクトル分布
従来一般的に使われてきた蛍光灯やハロゲンランプの発光スペクトル分布は短波長~長波長にわたる幅広い波長分布です。
一方、LEDの場合、その多くが単一波長にピークを持った幅の狭い波長分布です。
波長によって光学特性が異なりますので、用途に応じて波長を選択することが可能です。

LEDのスペクトル分布
ハロゲンのスペクトル分布
蛍光灯のスペクトル分布
散乱率

波長による違いの一つが散乱率です。下記は赤色の散乱率を1としたときの各波長の散乱率です。
波長が短いほど散乱率が高くなり、例えば470nmの青色光では約4倍の違いがあります。散乱率の高い波長を使うと、物体表面で光が散乱しやすくなり、散乱光の観察に有効です。
ただし、緑色より短い波長はカメラの感度が低くなることが多いため、注意が必要です。逆に波長が長くなるに従い散乱しにくくなり、物体を透過しやすくなります。
この特性から特に透過検査には赤外照明が有効です。
LEDは前述の通り、波長を選択できますので、用途に合わせた波長を利用して下さい。
  ピーク波長 主な検査用途 散乱率
白色 カラー処理など
紫外 375nm 詳細なキズ検査など 約9倍
400nm 約8倍
青色 470nm キズ検査など 約4倍
緑色 525nm 目視検査など 約2.5倍
赤色 660nm バックライト用途など 約1倍
赤外 850nm 透過照明 約0.4倍
光の明暗と色の認識(標準比視感度・センサの分光感度・LED の発光スペクトル・物体の分光反射率)

人の目で物体を見ると、そこには非常に多くの情報が含まれています。例えば、形状・奥行・色・明るさといったものがあります。しかしマシンビジョンシステムで良く利用されるCCDやCMOSなどのイメージセンサを用いたモノクロカメラで撮像した画像は二次元の数値データしかありまん。撮像エリアを格子状に区切ったX-Yの位置座標とその点の明るさのみで表されます。
よって、人が感じる色もカメラでは明るさの情報に変換されると考える必要があります。物体に反射した光がどのように見えるのか/撮像されるのかは、その光の波長と受け手(人の目/イメージセンサ)の分光感度特性に依存します。つまり受け手の感じる明るさは以下のように表せます。

img-21

右図は人の目の分光感度特性(標準比視感度*)と代表的なCCDカメラの分光感度特性です。一般的に人の目で見える光を可視光線と呼び、その波長帯域は380~780nm程度と言われています。380nmより短い光を紫外線、780nmより長い光を赤外線と呼んでいます。
また、カメラの分光感度特性はイメージセンサの仕様書として公開されていますが、標準比視感度とカメラの分光感度では、見える領域と感度のピークが異なることが分かります。
マシンビジョンシステムでは、特定波長の照明を使用する/特定波長の光を透過するフィルタを使用する等の工夫で人には見えないキズや異物の検出も可能です。照明を選定する際には、カメラの分光感度特性と検査対象ワークの分光反射率を把握した上で照明の波長を選択して下さい。
*CIE(国際照明委員会)によって定義された標準的な人の目の感度曲線。
明るさを示す輝度[cd/m2]や照度[lx]などの心理物理量は標準視感度が係数として掛かっている。
標準比視感度曲線
代表的カメラの分光感度特性