(57)【要約】【課題】二次元状に多数のＬＥＤが配設されたＬＥＤ面状照明装置において、点灯駆動に由来するノイズを低減する。【解決手段】二次元状に配設されたＬＥＤを領域Ａと領域Ｂとに区分し、ＬＥＤを各領域毎に異なるパターンのＰＷＭ駆動信号により点灯駆動する。領域ＡのＬＥＤに対しては立ち上がりエッジの位置を固定しパルス幅ｗａを制御したＰＷＭ駆動信号（ｂ）、領域ＢのＬＥＤに対しては立ち下がりエッジの位置を固定しパルス幅ｗｂを制御したＰＷＭ駆動信号（ｃ）により点灯駆動する。これにより、駆動回路のトランジスタのオン動作又はオフ動作のタイミングがずれるために、スイッチングノイズが分散し、ノイズレベルのピークが下がる。【選択図】図２
2010153151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤが二次元的に配設された面状光源部と、前記複数のＬＥＤをＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するＬＥＤ駆動部と、を具備するＬＥＤ面状照明装置において、
前記ＬＥＤ駆動部は、立ち上がりエッジ位置及び立ち下がりエッジ位置がともに相違する少なくとも２以上の異なるパターンのＰＷＭ駆動信号を生成し、前記光源部において複数に分割された各領域に含まれるＬＥＤ毎に、前記異なるパターンのＰＷＭ駆動信号により点灯駆動することを特徴とするＬＥＤ面状照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ面状照明装置であって、
Ｎ（Ｎは２以上）種の異なるパターンは、各ＰＷＭ駆動信号のデューティ比が（１００／Ｎ）％未満であるときにパルス幅が重ならないパターンであることを特徴とするＬＥＤ面状照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤ面状照明装置であって、
前記ＰＷＭ駆動信号として互いに異なるパターンの第１及び第２のＰＷＭ駆動信号を含み、第１のＰＷＭ駆動信号の立ち上がりエッジ位置と第２のＰＷＭ駆動信号の立ち下がりエッジ位置とが一致し、第１のＰＷＭ駆動信号はパルス幅に応じて立ち下がりエッジ位置が変移し、第２のＰＷＭ駆動信号はパルス幅に応じて立ち上がりエッジ位置が変移するものであることを特徴とするＬＥＤ面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を二次元的に配設してなるＬＥＤ面状照明装置に関し、特に、平板状の対象物を略均一に照明し、その透過光や反射光により対象物を検査する用途に好適なＬＥＤ面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大形の液晶パネルなどの欠陥を製造ラインで検査するために、例えば特許文献１に開示されているような検査装置が利用されている。この検査装置は、平行配置された複数本の冷陰極管などの線状光源と、それら線状光源から発せられる光を面状に変換するための光学シートとを含む検査用バックライト装置（検査用照明装置）を備えている。
【０００３】
近年、こうした検査用照明装置にもより一層の照度の均一性、高寿命化、低消費電力化などが要求されている。一方、ＬＥＤの性能向上、特に高輝度化は最近、非常に進展しており、照明用光源として高輝度ＬＥＤが使用されるようになってきている。こうした流れの中で、上記のような検査用照明装置にもＬＥＤが使用されるようになってきている。
【０００４】
上記のような平面状の照明装置を構成する場合、多数の高輝度ＬＥＤを二次元的に配設し、各ＬＥＤをＰＷＭ（パルス幅変調）駆動することで輝度を調整することが考えられる。ところが、光源部を大型化するためにＬＥＤの数を増やすほど、ＰＷＭ駆動信号を生成する回路でのスイッチングノイズが大きくなり、不要輻射による外部機器への悪影響が問題となる。特に、検査用照明装置の場合、上記のようなノイズが対象物を撮影する撮像機器や画像処理回路などの誤動作の原因となると、適切な検査ができなくなり、不良品の見逃し或いは正常品の誤判定といった大きな問題を引き起こすおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、多数のＬＥＤを利用したＬＥＤ面状照明装置におけるノイズを低減することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明は、複数のＬＥＤが二次元的に配設された面状光源部と、前記複数のＬＥＤをＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するＬＥＤ駆動部と、を具備するＬＥＤ面状照明装置において、
前記ＬＥＤ駆動部は、立ち上がりエッジ位置及び立ち下がりエッジ位置がともに相違する少なくとも２以上の異なるパターンのＰＷＭ駆動信号を生成し、前記光源部において複数に分割された各領域に含まれるＬＥＤ毎に、前記異なるパターンのＰＷＭ駆動信号により点灯駆動することを特徴としている。
【０００８】
本発明に係るＬＥＤ面状照明装置では、ＬＥＤ駆動部が複数の異なるパターンのＰＷＭ駆動信号によりＬＥＤを点灯駆動することにより、光源部に含まれるＬＥＤへの駆動電流の供給期間（つまり点灯期間）を時間的に分散させることができる。これにより、ＬＥＤ駆動部に含まれるトランジスタなどの回路素子のオン・オフ動作に伴って発生するスイッチングノイズが分散化され、ノイズレベルのピーク値が減少する。
【０００９】
また、ＬＥＤへの駆動電流の供給期間が分散化されることで、電流を供給する電源の稼働率も或る程度平均化される。それにより、リップル電流が減少するため、電源を構成する回路素子へのストレスが減り、故障が起こりにくくなって信頼性の向上にもつながる。
【００１０】
本発明に係るＬＥＤ面状照明装置の好ましい一態様として、Ｎ（Ｎは２以上）種の異なるパターンは、各ＰＷＭ駆動信号のデューティ比が（１００／Ｎ）％未満であるときにパルス幅が重ならないパターンとするとよい。
【００１１】
具体的には例えば、前記ＰＷＭ駆動信号として互いに異なるパターンの第１及び第２のＰＷＭ駆動信号を含み、第１のＰＷＭ駆動信号の立ち上がりエッジ位置と第２のＰＷＭ駆動信号の立ち下がりエッジ位置とが一致し、第１のＰＷＭ駆動信号はパルス幅に応じて立ち下がりエッジ位置が変移し、第２のＰＷＭ駆動信号はパルス幅に応じて立ち上がりエッジ位置が変移する構成とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、ＬＥＤへの駆動電流の供給期間を適切に分散することができるので、ノイズ低減や電源の稼働率の平均化にも有利である。また、第１のＰＷＭ駆動信号が立ち上がる際に第２のＰＷＭ駆動信号は立ち下がるため、それらＰＷＭ駆動信号を生成するためのトランジスタなどの回路素子のオン・オフ動作に伴うノイズを低減する効果が期待できる。
【００１３】
なお、光源部における上記複数の領域は適宜に設定することができるが、例えばＬＥＤの１ライン毎に異なる領域となるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るＬＥＤ面状照明装置によれば、動作に伴うノイズレベルが下がるので、不要輻射による外部機器への悪影響などを防止することができる。それにより、本面状照明装置を検査装置に組み込む場合に、検査装置本体の回路の誤動作などを防止し、良好な検査を遂行することができる。また、本発明に係るＬＥＤ面状照明装置によれば、電源を構成する回路素子へのストレスが低減されるため、故障が起こりにくくなり、長寿命化による信頼性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るＬＥＤ面状照明装置の一実施例を図面を参照して説明する。図４は本実施例のＬＥＤ面状照明装置の一使用形態である検査装置の概略図である。
【００１６】
図４において、本実施例の面状照明装置は多数のＬＥＤが平面的に配列された（図４はこれを横から見た状態である）面状光源部１と各ＬＥＤを点灯駆動するＬＥＤ点灯装置２とから成る。面状光源部１は単位時間当たりの光エネルギーが略一定であり、また平面的な照射面（図４では上面）の輝度が略均一となっている。この面状光源部１と撮像装置４との間に液晶パネル等の検査対象物３が配設される。撮像装置４は面状光源部１によって背面側から照らされる検査対象物３を撮影し、画像処理装置５は撮影された画像を処理することで検査対象物３の微細な欠陥の有無を識別する。
【００１７】
図３は面状光源部１の平面図である。１枚の基板１２には同一種類の高輝度白色ＬＥＤ１１が格子状に配列され、この基板１２が平面的に２０枚並べられることで面状光源部１は構成されている。この例では、ＬＥＤ１１の１ライン毎に互いに異なる領域Ａ及び領域Ｂが設定されており、領域Ａに含まれるＬＥＤ１１と領域Ｂに含まれるＬＥＤ１１とは互いに異なるパターンのＰＷＭ駆動信号により点灯駆動されるようになっている。
【００１８】
図１は本実施例のＬＥＤ面状照明装置におけるＬＥＤ点灯装置２の概略構成図、図２はＬＥＤ点灯装置２の動作を説明するためのタイムチャートである。
【００１９】
このＬＥＤ点灯装置２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータによりその機能が達成されるＰＷＭ駆動部２１と、ＰＷＭ駆動部２１から与えられる駆動信号に応じて駆動電流をＬＥＤ１１に供給する駆動回路２６Ａ、２６Ｂと、を含む。ＰＷＭ駆動部２１からは、互いに異なるパターンのＰＷＭ駆動信号が出力され、駆動回路２６Ａは上述した領域Ａに含まれるＬＥＤ１１に駆動電流を供給し、駆動回路２６Ｂは上述した領域Ｂに含まれるＬＥＤ１１に駆動電流を供給する。ＰＷＭ駆動部２１はマイクロコンピュータにより達成される機能ブロックとして、基準パルス生成部２２、駆動パルスＡ生成部２３、駆動パルスＢ生成部２４、パルス幅制御部２５、を備える。
【００２０】
図２により、ＬＥＤ点灯装置２の動作を説明する。
基準パルス生成部２２は、例えば水晶発振器などにより発生される所定周波数の基準クロックを計数する１／ｎ分周カウンタを含む。このカウンタの出力値は、図２（ａ）に示すように０からｎまで順にインクリメントされ、ｎに達すると０にリセットされる。したがって、基準パルス生成部２２の出力は図２（ａ）に示すように三角波パルス信号である。この三角波パルス信号のサイクルは例えば８０[kHz]とすることができる。
【００２１】
上記三角波パルス信号が駆動パルスＡ生成部２３と駆動パルスＢ生成部２４とに入力される。駆動パルスＡ生成部２３は、三角波パルス信号がカウンタ値＝０で立ち上がり、カウンタ値がｐ（ｐ≦ｎ）に達すると立ち下がる矩形波パルス信号を第１のＰＷＭ駆動信号として生成する（図２（ｂ）参照）。一方、駆動パルスＢ生成部２４は、三角波パルス信号のカウンタ値がｑ（＝ｎ−ｐ）に達すると立ち上がり、カウンタ値が０になるときに立ち下がる矩形波パルス信号を第２のＰＷＭ駆動信号として生成する（図２（ｃ）参照）。つまり、第１のＰＷＭ駆動信号の立ち上がりエッジと第２のＰＷＭ駆動信号の立ち下がりエッジとは一致している。
【００２２】
パルス幅制御部２５は外部から指示される光量設定値に応じて、ｐ値を駆動パルスＡ生成部２３へ指示し、ｑ値を駆動パルスＢ生成部２４へ指示する。光量を増加する場合には、ｐ値を増加する一方、ｑ値を減少させる。これにより、駆動パルスＡ生成部２３で生成される第１のＰＷＭ駆動信号のパルス幅ｗａ、及び、駆動パルスＢ生成部２４で生成される第２のＰＷＭ駆動信号のパルス幅ｗｂ（＝ｗａ）は広がる。第１のＰＷＭ駆動信号は立ち上がりエッジの位置が固定され、第２のＰＷＭ駆動信号は立ち下がりエッジの位置が固定されているから、両ＰＷＭ駆動信号のデューティ比が５０％未満であるときにはパルス幅ｗａ、ｗｂは重ならない。
【００２３】
即ち、両ＰＷＭ駆動信号のデューティ比が５０％未満であるとき、領域Ａに含まれるＬＥＤ１１と領域Ｂに含まれるＬＥＤ１１とは交互に点灯することになる。ＰＷＭ点灯駆動の１サイクルは撮像装置４による１フレームの撮像サイクルに比べて十分に短いので、全てのＬＥＤがパルス幅ｗａの同一のＰＷＭ駆動信号により点灯駆動される場合と同じ輝度となる。
【００２４】
駆動回路２６Ａ、２６ＢにはＰＷＭ駆動信号によりオン・オフされるトランジスタ等が含まれ、そのオン・オフ動作に際してスイッチングノイズが発生する。本実施例のＬＥＤ面状照明装置では、駆動回路２６Ａに供給されるＰＷＭ駆動信号と駆動回路２６Ｂに供給されるＰＷＭ駆動信号とでは立ち上がりエッジ位置及び立ち下がりエッジ位置が相違するので、駆動回路２６Ａに含まれるトランジスタと駆動回路２６Ｂに含まれるトランジスタとが同時にオフ→オン動作又はオン→オフ動作することはなく、そのタイミングは時間的にずれる。そのため、スイッチングノイズは時間的に分散され、ノイズレベルのピーク値は下がる。
【００２５】
また、両ＰＷＭ駆動信号のデューティ比が５０％未満であるとき、駆動回路２６Ａに含まれるトランジスタと駆動回路２６Ｂに含まれるトランジスタとは同時にオン状態とならない。そのため、駆動電流を供給する電源の稼働率が平均化され、電源電流のリップル電流が減少する。それにより、電源の回路素子に対するストレスが軽減される。
【００２６】
なお、上記実施例は本発明の一例に過ぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正、追加を加えても本願の特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【００２７】
例えば上記実施例は、全てのＬＥＤを領域Ａ、Ｂの２つに分けているが、３以上に分けてそれぞれ異なるパターンのＰＷＭ駆動信号により点灯駆動してもよい。また、ＰＷＭ駆動信号の生成方法は上記記載のものに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例によるＬＥＤ面状照明装置における点灯駆動装置の概略構成図。
【図２】図１の点灯駆動装置の動作説明のタイムチャート。
【図３】本実施例のＬＥＤ面状照明装置における面状光源部の平面図。
【図４】本実施例のＬＥＤ面状照明装置の一使用形態である検査装置の概略図。
【符号の説明】
【００２９】
１…面状光源部
１１…ＬＥＤ
１２…基板
２…ＬＥＤ点灯装置
２１…ＰＷＭ駆動部
２２…基準パルス生成部
２３…駆動パルスＡ生成部
２４…駆動パルスＢ生成部
２５…パルス幅制御部
２６Ａ、２６Ｂ…駆動回路
３…検査対象物
４…撮像装置
５…画像処理装置
【図１】
2010153151.tif 000003
【図２】
2010153151.tif 000004
【図３】
2010153151.tif 000005
【図４】
2010153151.tif 000006