マシンビジョン向け大光量ファイバ光源ユニット「PFBR-600SW-LL/LLCF」とストロボ対応ライン照明用コントローラ「PST-10024-1-ET」の紹介

シーシーエス（以下、当社）は1993年の設立以来、10,000機種以上の特注照明を開発・設計・製作した実績と、50,000件以上のワーク撮像を行ってきた知見により、MV（マシンビジョン）照明のリーディングカンパニーとして、光学・放熱・制御・評価等の技術を培ってきた。

本稿では、これらの技術を活用して開発した、これまでにない画期的な製品である「大光量ファイバ光源ユニット」と「ストロボ対応ライン照明用コントローラ」を紹介したい。

大光量ファイバ光源ユニット「PRBR-600SW-LL /PFBR-600SW-LLCF」

　当社は、業務提携しているレボックス株式会社と共同で開発した、メタルハライドランプ250W相当の明るさのLEDファイバ光源ユニット「PFBR-150SW」を2014年に販売開始し、多くのお客様の生産ラインにご採用いただいている。

その後、当社はさらなる大光量化を目指し、様々な光源を選定・評価しながら模索を続けてきた。

その結果、2018年9月には、従来の方法では不可能だった７倍の光量アップ（図1：当社測定条件）を実現したファイバ光源ユニット「PFBR-600SW-LL」と、出射先端部で6色のフィルタがそれぞれ100m秒の時間で切り替わるフィルタチェンジャ機能を装備した「PFBR-600SW-LLCF」の2機種を販売開始した（図2）。

図1

図2

これらの製品は、メタルハライドランプ350Wの2台分相当の大光量化を実現する一方で、高い耐熱性を考慮した高信頼性設計を採用している。

また、このファイバ光源に装着するライトガイドも、耐熱評価試験を長時間にわたり実施しており、安心して使用いただけるものを用意している。

本製品では、定常発光モードでの大光量化を実現したほか、内部トリガモードと外部トリガモードによるストロボ発光を可能としている。トリガ信号入力時に、最大光量での点灯消灯を1μ秒以内の時間で実現する、高速応答機能（図3）も備えている。

図3

さらに、調光値と相対光出力に直線性の特性をもたせたリニアリティ調整機能（図4）、内部の光出力部のフォトセンサによって光量を安定化する光量フィードバック制御機能（図5）も備えている。

図4

図5

外部制御は手動、Ethernet、パラレル、シリアルの各種が可能で、定常発光時間を積算値として外部に出力することも可能とした。　安全性についてはCEマーキングを取得済みである。

ストロボ対応ライン照明用コントローラ「PST-10024-1-ET」

　当社は、これまで多様な種類のラインセンサ用照明（以下、ライン照明）をラインナップしているが、これらの照明をストロボ発光させることができるコントローラの販売を開始した（図6）。

図6

本製品は、拡散型または集光型といった汎用的なライン照明をはじめ、波長違い（可視光、赤外）や、ドームタイプ、同軸タイプといったやや専門的なライン照明まで、幅広い機種をストロボ発光させることができる。

エリアカメラによる撮像においては、露光タイミングでのみ照明を発光させるストロボ制御は一般的であるが、ラインカメラによる撮像において、ストロボ制御することはこれまであまりなかった。本稿では、ライン照明のストロボ制御の特徴と活用方法を紹介していく。

ライン照明のストロボ発光活用方法

　ラインカメラによる撮像の際には、露光タイミングはエンコーダ信号またはカメラ自体の内部同期信号を基準にし、明るさは露光時間によって制御している。このため、照明側は一定の電圧または電流値で固定して発光を持続させる運用となる。

一般的には上記の運用で特に問題ないが、一部のTDI（＝Time Delay Integration）カメラやCIS（＝Contact Image Sensor）等、カメラによっては露光時間を制御する機能がないため、搬送側の速度変動やエンコーダ信号のジッター等により、撮像した各ラインの露光時間が変動してしまい、取得した画像の明るさが不安定になることがある。

この場合、照明側の発光時間を一定にしてストロボ制御することで、ラインカメラ側の露光時間が変動しても、取得した画像の明るさを一定に保つことができる。

また、当社は、ストロボ発光対応の光源ボックス＋ライトガイドにより、1度のスキャンで複数の画像を取得できる1トリガ3スキャンシステムを販売しているが、本製品を用いることで、ライン照明の使用が可能となり照明の選択肢が広がる。結果、より多くの撮像条件に対応することが可能となる（図7、8）。