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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
照明の波長選択

照明の波長選択によって、検査画像の見え方が大きく変わります。
主に使われる照明の波長とその用途を表に記します。
一般的に良く使われる可視光の照明では、白色が検査全般に使用されます。一方、単色のLED は用途に応じて使い分けています。
例えば物体の反射光で画像検査をする場合、異物のように色の変化を見る時と、キズのように凹凸を見る時とでは選択する照明の波長が異なります。
色の変化を見る場合、カラーカメラでは白色照明で色の明暗になり、白黒カメラでは物体の波長に対する反射率の違いが画像の明暗となります( 8章・9章参照)。
キズのような微小な凹凸を検査する場合には波長の短い青色光が適しています。一般的に波長の短い光では解像力が高く、波長が長くなるにつれて解像力が低下します。解像力が低下すると撮像画像がボケてしまい、微細なキズが検出しづらくなる為、波長の長い赤色光よりも波長の短い青色光が適していると言えます。
一方で、透過検査で物体を透かして見る場合には、物体を透過する波長を選択します。波長の長い赤外光は物体を透過しやすいため、透過検査でよく使用されます。また紫外光は蛍光観察という特殊な用途で用いられます。
名称 波長帯 適している検査
紫外光(UV) 380nm以下 蛍光観察
可視光 380~780nm 検査全般
└白色 - 検査全般、色判別
└青色光 470nm キズ・異物検出、寸法計測、
黄・赤系の色検出
└赤色光 660nm 透過検査、青系の色検出
赤外光(IR) 780nm以上 透過検査
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