JPH0752678B2 - ランプ切替装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はハロゲンランプ等フィラメントを使用した白熱
電球の異常を漏れなく検出して、予備の白熱電球に切り
替えるランプ切替装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、CCDカメラ等に用いる照明用光源として照度の
高い白熱電球が使われることが多い。ところがこの白熱
電球は比較的寿命が短い。白熱電球は寿命になると、フ
ィラメント切れにより発光しなくなるか、又はフィラメ
ントが一部短絡状態になり、照度が大きく変化するとい
う現象を示す。照度が大きく変化すると、他に悪影響を
及ぼすような環境、例えば生産ラインで使用するような
場合は、白熱電球の予想寿命時間よりもかなり前に、白
熱電球を交換するということが必要であり、そのため、
メンテナンスが煩雑になり、ランニングコストが高くな
るという欠点があった。

そこで、このような欠点をなくすために、ランプ切れの
予告検出が要請されているが、現状では未だ効果的な検
出方法はない。そのため、有効な検出方法を見いだすた
めには白熱電球の溶断特性が重要となる。これをハロゲ
ンランプを例にとって説明する。

ハロゲンランプが寿命になった場合、そのフィラメント
が切れて（溶断）点灯しなくなるが、この溶断時のハロ
ゲンランプに流れる電流特性を示したのが第４図であ
る。この図からわかるように、フィラメントの溶断は一
度に完全に切れるのではなく、崩れるように発生するた
め、フィラメント各部が短絡状態になりながら進行して
いく。このため各段階で電流が増減し、最終的には完全
に溶断するという過程をたどる。そして、溶断現象が始
まってから最長でも数秒以内でフィラメントは完全に溶
断する。

ところで、ハロゲンランプに電力を供給する電源とし
て、一般にスイッチング電源が使われており、これには
自己の回路素子を保護するため、一定以上の電流が流れ
ないようにする過電流防止機能が付いている。第５図は
この過電流垂下特性例を示したもので、定格電流8.3Aに
対して約115％（9.5A）以上は電圧を垂下させて電流を
制限している。

このためランプの溶断現象が起きて電流が増加し、9.5A
に達した場合、スイッチング電源がこの溶断現象を止め
る働きをして、フィラメントの一部が崩れた状態（半切
れ状態又は一部短絡状態）のまま、ハロゲンランプは点
灯を続けることになる。この電流制限された状態は、第
４図で示せばａ点辺りになる。この点で止まるから、寿
命は幾分伸びるものの、いずれは溶断に至る。この状態
を検出できれば、ランプ異常の有効検出が可能になる。

また、ランプによっては9.5Aを越える前にフィラメント
が完全に溶断する場合もある。半切れ状態を経由しない
で完全に溶断してしまう割合は、全体からみれば僅かで
あるが、無視することはできない。

上述した半切れ時のフィラメントの様子を示したのが第
６図（ロ）で、同（イ）は正常時のフィラメントの様子
を示す。また半切れ発生時のランプ電流、ランプ電圧、
照度（ランプ光を導いたライトガイド先端で測定した照
度）の各変動特性を示したのが第７図（イ）、（ロ）、
（ハ）である。但し、第７図に示した値は一例であり、
フィラメントの溶断の仕方はそれぞれ異なるため、ラン
プ半切れ後のランプ電流、ランプ電圧、照度の変化率も
個々に異なった値を取る。

以上述べたように、ランプ寿命時のフィラメントの溶断
現象は、半切れ状態になる場合と、完全に溶断する場合
とがある。半切れ状態になる場合が大半であるが、中に
は半切れ状態を経由することなく、完全に溶断してしま
うものもあるため、その検出方法も２通り必要になる。

ここでは、まず半切れ状態の検出を取り上げる。

第８図は正常なランプと半切れ状態のランプとのランプ
電圧に対するランプ電流を示したものである。この図か
らわかるように半切れ状態のランプは、フィラメントの
インピーダンスが低下するため、同じ電圧を加えても正
常なランプよりランプ電流が多くなる。

そこで従来は、このランプ電流差に着目し、ランプ電流
を検出することにより、フィラメントの半切れないし、
一部短絡検出を行っていた。即ち、第２図に示すように
正常ランプ電流ｅよりも大きな一定電流値ａ（例えば9
A）を設定し、ランプに流れる電流がその設定値ａを越
えたとき、フィラメントの一部短絡が生じたとするもの
である。

ところが、出射光量をコントロールするために、電圧調
整式調光機能により調光する方式の場合は、第２図の設
定値ａのように、一定電流値（9A）以上の電流が流れた
ことによりフィラメントの一部短絡検出を行おうとする
と、ランプ電圧が低いときにランプ電流も低下するため
に、フィラメント一部短絡ランプ電流ｂと設定値ａとの
交点ｃよりも、ランプ電圧が高いときは検出が可能とな
るが、交点ｃよりもランプ電圧が低いときは、ランプ電
流が設定値ａを常に下回るため、一部短絡の検出ができ
なくなるという欠点があった。

次に完全に溶断する場合のランプ切れ検出を取り上げ
る。

従来、フィラメントの完全溶断が生じると、インピーダ
ンスが無限大となって電流が流れなくなることから、白
熱電球に電力を供給する点灯用電源の供給電流を検出
し、この電流がゼロになったときランプ切れを検出する
ようにしていた。

しかしこの従来の方法では、ランプが点灯していないと
きや、ランプに供給する電圧が調光により下がった場合
にランプ切れの検出ができないという欠点があった。

例えば、ロボット視覚用の光源装置のような場合には、
点灯用電源からランプに常時電力を供給しているわけで
はなく、ランプ寿命を延ばすために、ロボット稼働中で
あっても待機位置に戻るような場合には、電源をこまめ
に落として消灯させるようにしている。

また通常、光源装置では、カメラ撮影される被写体の種
類に拘らず、被写体からの反射光を一定に保つために、
被写体からの反射光に応じてランプの電源電圧を変化さ
せる調光制御を行っている。このため、ランプ電圧が高
いときは問題ないのであるが、ランプ電圧が低くなる
と、ランプへの供給電流も小さくなる。

このように電源が落ちた場合や電圧が低くなったとき
に、従来のものではランプ切れが生じていないのに、ゼ
ロ電流を検出し、ランプ切れ発生と誤判定してしまうと
いう問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したように従来のランプ異常検出回路では、フィラ
メント一部短絡による異常電流を検出するための設定電
流を、定格電圧時に設定した一定値としていたので、調
光のために白熱電球に供給する電源電圧を下げた場合、
一部短絡電流も下がってしまうため、定格電圧よりも低
いときに、この一部短絡を検出することが困難であっ
た。

また、上記したように、点灯用電源のランプ電流を検出
して、この検出電流がゼロのときランプ切れを検出して
いた従来のランプ切れ検出回路では、白熱電球を消灯し
たときや、白熱電球に供給する電圧が調光により下がっ
て、ランプ電流がゼロになるようなときには、これもラ
ンプ切れと判定してしまうため、これらの条件下ではラ
ンプ切れの検出ができないという欠点があった。

また、従来のものでは一部短絡検出と完全溶断検出とが
全く関連なく別個に行われ、一部短絡検出を行うものに
あっては完全溶断の検出を欠いており、逆に完全溶断検
出を行うものにあっては一部短絡検出を欠いていたの
で、ランプ異常を100％完全には検出できなかった。

更に、従来のものでは、たとえランプ異常を検出できた
としても、白熱電球の交換を待たなければ引き続き照射
することができなかったので、その間撮影が中断すると
いう欠点もあった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、白熱電
球の供給電圧が低い場合や消灯時であっても、フィラメ
ントの一部短絡又は完全溶断による異常を共に、しかも
誤りなく検出して、ランプ異常を漏れなく検出すること
ができるようにすると共に、ランプ異常が検出されたと
き、自動的に正常なランプに切り替えることが可能なラ
ンプ切替装置を提供することにある。

また本発明の目的は、上記目的に加え、異常時のランプ
切替えによっても、照度の落ち込みが生じないランプ切
替装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明におけるランプ切替
装置は、ハロゲンランプなどフィラメントを使用した白
熱電球に電力を供給する点灯用電源の出力電圧が白熱電
球の光量を可変させるために変化すると共に、白熱電球
への電力供給を断続する光源装置において、一方を照射
側、他方を待機側とする２個の白熱電球と、これら白熱
電球からそれぞれ延出して途中で束ねた各光ファイバの
心線を均等に混在して、照射側白熱電球又は待機側白熱
電球の光を被写体に等しく導くライトガイドと、フィラ
メントの溶断を検出するための微小電流を点灯用電源の
供給電流に重畳させて白熱電球に供給するランプ切れ検
出用電源と、このランプ切れ検出用電源から白熱電球に
供給される電流を検出して、その電流がゼロになったと
き異常信号を出力するゼロ電流検出回路と、フィラメン
ト溶断前に発生するフィラメント一部短絡時に電源電圧
に比例して白熱電球に流れる異常電流の特性に合わせた
電流値を予め設定し、この設定電流を白熱電球に流れる
検出電流と比較して、検出電流が設定電流よりも大きく
なったとき異常信号を出力する異常電流検出回路と、上
記異常電流検出回路又はゼロ電流検出回路の異常信号出
力により照射側白熱電球から待機側白熱電球に点灯用電
源の電力供給を切り替える切替手段とを備えてなるもの
である。

また本発明におけるランプ切替装置は、一方を照射側、
他方を待機側とするハロゲンランプなどフィラメントを
使用した２個の白熱電球と、これら白熱電球からそれぞ
れ延出して途中で束ねた各光ファイバの心線を均等に混
在して、照射側白熱電球又は待機側白熱電球の光を被写
体に等しく導くライトガイドと、上記白熱電球の光をそ
れぞれ遮光する遮光手段と、白熱電球の光量を可変させ
るための調光レベルを高低２種類に分割する分割手段
と、照射側白熱電球、待機側白熱電球に調光レベルに応
じた電源電圧をそれぞれ供給する照射側点灯用電源及び
待機側点灯用電源と、フィラメントの溶断を検出するた
めの微小電流を点灯用電源の供給電流に重畳させて白熱
電球に供給するランプ切れ検出用電源と、このランプ切
れ検出用電源から白熱電球に供給される電流を検出し
て、その電流がゼロになったとき異常信号を出力するゼ
ロ電流検出回路と、フィラメント溶断前に発生するフィ
ラメント一部短絡時に電源電圧に比例して白熱電球に流
れる異常電流の特性に合わせた設定電流値を設け、これ
を白熱電球に流れる検出電流と比較して、検出電流が設
定電流を越えたとき異常信号を出力する異常電流検出回
路と、正常時は上記分割手段から出力される調光レベル
の高い方を照射側点灯用電源に、低い方を待機側点灯用
電源に与えると共に、上記遮光手段による照射側白熱電
球の光の遮光を解除し、待機側白熱電球の光を遮光し、
異常時は調光レベルの高い方を待機側点灯用電源に、低
い方を照射側点灯用電源に与えると共に、待機側白熱電
球の遮光を解除し、照射側白熱電球の光を遮光する制御
手段とを備えてなるようにすることもできる。

［作用］ 本発明の第１のランプ切替装置においては、白熱電球の
光量を減光させるために点灯用電源の出力電圧が低下す
ると、それに伴ってフィラメントの一部短絡を検出する
ための設定電流も低下する。すると、この低下した設定
電流と検出電流とが比較されるため、検出電流が低い値
のときであっても、異常電流検出回路から異常信号が出
力され得る。従って、定格電圧より電源電圧が低下した
ときであっても、一部短絡が検出し難いということはな
い。

また点灯用電源とは別個に、ランプ切れ検出用電源から
白熱電球に検出用の電流が常に供給される。このため、
点灯用電源からの電流供給がなくなる消灯時や、点灯用
電源の出力電圧が低下する調光時であっても、検出用の
電流は常に一定値を保つことになる。従って、フィラメ
ントが溶断したときだけ検出電流がゼロとなって、電流
検出回路からランプ切れ信号が出力されるため、フィラ
メントの溶断が消灯時や低電圧時でも検出される。

このようにして、光源装置がいかなる状態であっても、
フィラメントの一部短絡のみならず、フィラメントの完
全溶断が併せて検出される。

更に、照射側白熱電球に異常電流が流れるか、またはラ
ンプ切れ検出用の微小電流が流れなくなると、電流検出
回路がこれを検出して、異常信号が出力される。する
と、この異常信号によって、切替手段が照射側白熱電球
から待機側白熱電球に点灯用電源の電力供給を切り替え
るため、待機側白熱電球が自動的に点灯する。従って、
白熱電球の交換作業を待つことなく、連続照射が行え
る。

また白熱電球が切り替わっても、各ファイバ心線を均等
に混在させてあるため、いずれの白熱電球による被写体
への照射光量は同じで、電球切替による被写体の照度変
化は生じない。

また、本発明の第２のランプ切替装置においては、正常
時は分割手段から低い方の調光レベルが待機側点灯電源
に加えられる。このため低い供給電圧が待機側白熱電球
に供給され、白熱電球は予熱状態となり本来より低い照
度で点灯する。このとき待機側白熱電球の遮光手段は閉
じてその光を遮光しているので、待機側白熱電球の光は
外部に漏れない。

異常時は電流検出回路の異常信号出力によって制御手段
が働き、異常発生のため照度が変化した照射側白熱電球
が照射側の遮光手段によって遮光される。同時に分割手
段から、それまで低い方の調光レベルが加えられていた
待機側点灯用電源に、高い方の調光レベルが加えられる
ため、待機側白熱電球は急速に本来の明るさに達すると
共に、待機側の遮光手段が遮光を解除するため、光源の
自動切替時に照度の落ち込みが生じることはない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を用いて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、特にロボッ
トに搭載される視覚部を構成する２灯式ファイバ光源装
置を例示したものである。

１はロボットの可動部に取り付けられるランプハウスで
あり、内部には特性の揃った２個のミラー付ハロゲンラ
ンプ2,3が設けられている。一つは待機側ないし予備側
で、他の一つは照射側ないしメイン側である。

各ハロゲンランプ2,3を臨むランプハウス１の前面に
は、ランプハウス１から離れた位置にある被写体６を照
射するための光ファイバを用いたライトガイド４が設け
られる。その基端は２本に別れ途中から合流して一本に
なり、カメラ、例えばCCDカメラ５近傍位置まで先端が
延出している。このライトガイド４はハロゲンランプ２
又は３のいずれから光が出ても、同一の照度で被写体６
が照らされるように、分岐した部分を構成するファイバ
心線が、合流した部分の少なくとも先端で均等に混在す
るように束ねられている。ライトガイド４を使用するの
は、赤外線がカットされ、光路がフレキシブルとなり、
加えて先端形状がリング状でもライン状でも自由な形状
とすることができるからである。

ランプハウス１の後面には、各ハロゲンランプ2,3の電
源ラインが引き出され、固定部に取り付けたランプ点灯
用電源７に接続されている。この電源７は、ここでは過
電流防止機能を有するスイッチングレギュレータを用い
ているが、過電流防止機能を有するものであればシリー
ズレギュレータであってもよい。過電流防止機能は自己
の回路素子を保護するために設けられている。

フォトダイオードPDなどの受光器９は被写体６より反射
される光量の強度に比例した電圧を発生し、これがラン
プ電圧制御用アナログ電圧発生回路８に加えられる。こ
こでランプ電圧制御用アナログ電圧発生回路８は、被写
体６の反射光を被写体６の種類に拘らず一定に保持する
ための調光指令をアナログ電圧の形でランプ点灯用電源
７の出力電圧制御用アナログ入力端子に加える。これに
よりCCDカメラ５は常に一定の反射光量を取り込むこと
ができる。

ランプ点灯用電源７の負の出力ラインは、各ハロゲンラ
ンプ2,3の一方の端子に共通接続され、正の出力ライン
は、リレーRYを介してランプ２又は３の他方の端子のい
ずれかに択一的に接続されるようになっている。

上記リレーRYは、フィラメントの一部異常を検出する異
常電流検出回路18、又はゼロ電流検出回路21のいずれか
の異常信号検出があったときに出力を出すOR回路31によ
って制御される。

異常電流検出回路18は、基準電圧発生回路10と、負の出
力ラインに介挿した抵抗R1から取り出したランプ電流に
比例する検出電圧を、基準電圧発生回路10の出力である
基準電圧と比較して異常信号を出力する比較回路11とに
よって構成される。基準電圧発生回路10は第２図に示す
ように、ランプ点灯用電源７の出力であるランプ供給電
圧に比例した電流設定値ｄに比例する基準電圧を発生す
る。この一定値ではない可変の電流設定値ｄは、フィラ
メント一部短絡時のランプ電流ｂとランプ正常時のラン
プ電流ｅとの中間の異常電流の特性に合わせた値を取る
ように設定してある。予め知り得る一部短絡ランプ電極
ｂ及び正常ランプ電流ｅは平均的な値であり、従って実
際のバラツキを考慮するとそれらの値の中間値が設定値
として好ましいからである。基準電圧発生器10は例えば
公知の加算器や関数発生器で構成される。

かくして比較回路11は、ランプ検出電流と設定電流とを
比較して、検出電流が設定電流よりも大きくなったとき
ランプ半切れ異常信号をOR回路31を介して切替回路19に
出力する。

上記ゼロ電流検出回路21は、ランプ点灯用電源７とは別
個に設けたランプ切れ検出用電源20からランプ２または
３に供給される電流を検出する。ランプ切れ検出用電源
20は、ランプ２または３のフィラメント溶断を検出する
ための微小電流をランプ２または３に供給するための電
源である。この電源20は図示例では定電圧源としている
が、定電流源でも良い。微小電流を流すのは、これによ
りランプが点灯しないようにするためである。微小電流
を点灯用電源７に逆流させることなく、その供給電流に
重畳させてランプ２または３に供給するために、ランプ
切れ検出用電源20は、その負の出力ラインをランプ点灯
用電源７の負の出力ラインと共通接続する一方、ダイオ
ードD2を介して引き出した正の出力ラインを、同じくダ
イオードD1を介して引き出した点灯用の電源７の正の出
力ラインに共通接続する。即ち、両電源7,20の電流が互
いに逆流せず、重畳してランプ2,3に供給されるように
ダイオードD1,D2のカソード側を共通にして接続してい
る。

ゼロ電流検出回路21はランプ切れ検出用電源20の正の出
力ラインに介挿した抵抗R2の両端から取り出した微小電
流に比例する検出電圧を検出して、検出電圧がゼロ、即
ち電流がゼロのときランプ切れ異常信号をOR回路31を介
して切替回路19に出力する。なお、ランプ切れ検出用電
源20を定電流源とした場合には、上記ゼロ電流検出回路
21は回路オープンによって定電流源に生じる異常高電圧
を検出する電圧検出回路とすることもできる。

切替回路19はＴタイプフリップフロップ12とリレーRYと
から成り、異常信号によって、OR回路31に接続されたＴ
タイプフリップフロップ12が反転し、リレーRYをオンさ
せ、正の出力ラインを照射側ランプ３から待機側ランプ
２に切り替える。また同時に異常信号によって、ランプ
点灯用電源７に取り付けた警報ランプ13を点灯させるよ
うになっている。尚、警報ランプの代わりに警報器を鳴
動させるようにしても良い。

次に上述した構成の動作について説明する。

当初リレーRYはオフしており、照射側ランプ３側に切り
替えられている。従って、ランプ点灯用電源７からの電
力が供給されるランプ３が照射光源となり、その光がラ
イトガイド４に導かれライトガイド先端より被写体６を
照射している。

ここでランプ３のフィラメントに寿命がきて、フィラメ
ントが一部短絡状態となり、ランプ３に流れるランプ電
流が大きくなって、基準電圧発生回路10から換算して出
力される設定電流を越えると、比較回路11から異常信号
“H"がOR回路31に出される。するとＴタイプフリップフ
ロップ12が反転して“H"となり、リレーRYがオンするた
め、それまでランプ点灯用電源７から電力を供給されて
いた照射側ランプ３から待機側ランプ２に電源供給が自
動的に切り替わり、待機側ランプ２が新たな光源とな
る。と同時に警告ランプ13が点灯するので、ランプ異常
が作業者に認知される。従って、作業者はロボットが停
止する間を利用して、異常となったハロゲンランプ３を
新しいランプと交換する。

反対に電源供給され始めた予備ランプ２が異常となった
ときは、同様に再度比較回路11から異常信号が出て、今
度はＴタイプフリップフロップ12を“L"とするから、リ
レーRYがオフすることになり、従って、電源供給はラン
プ２から新たに交換したランプ３に切り替わる。

一方、ランプ３が照射光源となり、ランプ２が待機光源
となっている正常時、ランプ点灯用電源７の電圧をV1,
ランプ切れ検出用電源20の電圧をV2とすると、V2＞V1で
あれば、ランプ切れ検出用電源20の正の出力ラインに
は、次式で示される微小電流I₂が流れる。

I₂＝｛V₂−（V₁−VD1）−VD2｝/R 但し、VD1,VD2はダイオードD1,D2の順方向電圧であり、
電流検出用抵抗R2は、ランプフィラメントのインピーダ
ンスに比べてかなり高い抵抗値を選定する。

ここでランプ３のフィラメントに寿命がきて、フィラメ
ントが完全に溶断状態となると、ランプ切れ検出用電源
20側に介挿したダイオードD2のカソード側のインピーダ
ンスがほぼ無限大となるため、ランプ点灯用電源７のモ
ード状態（消灯や低電圧状態）に拘らず、ランプ切れ検
出用電源20から上記式で示された値でランプ３に流れて
いたランプ電流はI₂≒０になる。これにより、抵抗R2の
両端に生じる電圧降下がゼロになるため、ゼロ電流検出
回路21からランプ切れ異常信号“H"がOR回路31に出され
る。すると、後は前述したフィラメント一部短絡検出の
場合と同様に作用して、ランプが自動的に切り替えら
れ、警報ランプが点灯する。

以上述べたように本実施例では比較回路11に設定した電
流設定値ｄを、第２図に示すように、ランプ供給電圧に
比例して変化させるようにしたので、調光によってたと
え電源電圧が低下しても、フィラメントの一部短絡現象
を検知出来る。即ち、第２図において、フィラメント一
部短絡ランプ電流ｂと可変の電流設定値ｄとの交点ｆよ
りもランプ電圧が高ければ検出が可能であり、この交点
ｆは電流設定値を一定とした従来の交点ｃよりも、大幅
に低電圧側（5V以下）に寄っているので、低電圧でも一
部短絡異常を確実に検出できる。なお、ランプ電圧が５
ボルトよりも小さい調光は照度が取れないので実用の範
囲外となり、問題とならない。

また、ランプ点灯用電源７の外に、ランプ切れ検出用電
源20を設けて、ランプ点灯用電源７のランプ電流とは独
立して、検出用の微小電流をランプ2,3に供給するよう
にしたので、点灯中は勿論、ロボットを搭載した光源装
置が、ロボットの稼働中停止してランプ点灯用電源７か
ら電力の供給を受けなくなる点灯中であっても、ランプ
切れ用の検出電流をランプに流し続けることができる。
また調光によりランプ点灯用電源７の電源電圧が低下し
て、ランプ点灯用電源７からランプ２または３に供給さ
れる電流の値が小さくなった場合であっても、同様にラ
ンプ切れを検出し得る大きさの電流を流し続けることが
できる。

従って、ランプ切れ検出用電源20の電流をゼロ電流検出
回路21で常時検出することによって、ランプ切れも誤り
なく確実に検出することができる。

またダイオードD1,D2をカソードを共通にして互いに逆
流しないように両電源7,20を接続すると共に、ランプ切
れ検出用電源20からランプ２または３に供給する電流を
微小電流としたので、調光制御を乱すことも、検出電流
によって点灯するような不都合もない。

このように本実施例によれば、ランプ半切れに止まら
ず、ランプ切れをも同時に検出できるようにしたので、
ランプ異常を100％検出することができると共に、ラン
プ異常時正常なランプに自動的に切り替えることができ
るため、ランプ異常による撮影の中断を有効に回避する
ことができる。

ところで、照射側のランプが寿命になったとき、待機側
のランプに切り替えるようにした上記２灯式ファイバ光
源では、全く通電されていなかった待機側のランプが新
たな光源となるため、立ち上がりに時間がかかり、一時
的に照度の落ち込みが生じる。第３図はこの切り替え時
の照度の落ち込みを解消した別の実施例を示す。

ランプハウス１内の２個（NO1,NO2）のハロゲンランプ
2,3の前面に、分岐ライトガイド４への光路をそれぞれ
開閉するための遮光手段であるシャッター24,14が設け
られている。これらのシャッター24,14はロータリソレ
ノイド駆動用電源23からの電圧を印加されて作動するシ
ャッター駆動用ロータリソレノイド26,16によって開閉
制御される。ロータリソレノイド駆動用電源23の出力電
圧はリレーRY2によってシャッター駆動用ロータリソレ
ノイド26または、16に択一的に印加されるようになって
いる。リレーRY2がオフのときは、図示例のように電源
電圧はNO2側のシャッター駆動用ロータリソレノイド26
に印加され、シャッター24を開いてNO2のランプ２の光
をライトガイド４に導き、NO1側のシャッター14を閉じ
てNO1のランプ３の光は遮光する。また、リレーRY2がオ
ンのときは、逆にNO1ランプ３の光を通し、NO2ランプ２
の光は遮光するようになっている。

なお、シャッターは上記したような機械的なものに限定
されず、例えば光スイッチのような光学的なものであっ
ても良い。

ランプ2,3はNO2ランプ点灯用電源27とNO1ランプ点灯用
電源17とによって、別個に電力が供給されるようになっ
ており、それらの電力を供給する出力ラインには第１図
で述べた異常電流検出回路18とゼロ電流検出回路21とか
ら構成されたNO2電流検出回路25、NO1電流検出回路15が
それぞれ介設されている。また、これらNO2電流検出回
路25、NO1電流検出回路15にはそれぞれNO2ランプ切れ検
出用電源42及びNO1ランプ切れ検出用電源32が接続され
ている。

NO2側とNO1側の各点灯用電源27、17の出力電圧制御用ア
ナログ入力端子には、調光用のランプ電圧制御用アナロ
グ電圧発生回路８の出力信号が加えられる。この出力信
号は、一方のランプを待機側とすべく、他方のランプよ
りも低電圧で点灯させるため、電圧発生回路８と点灯用
電源27,17との間に設けた分割手段としての分圧回路30
によって２種類作られ、そのいずれかをNO2側またはNO1
側の点灯用電源27,17に加えると共に、いずれのランプ
も照射側又は待機側とし得るように、リレーRY1によっ
て信号の種類を切り替えられるようにしてある。分圧回
路30は、ここでは、ランプ電圧制御用アナログ電圧を10
0％と90％とに分割して取り出すようにしてあるが、分
圧比90％はこれに限定されるものではない。待機側のラ
ンプを照射側のランプより低い電圧で点灯させるのは、
待機側のランプの寿命を延ばすためで、一般的にはラン
プ印加電圧を10％低くすると寿命は３倍延びる。

また、リレーRY1のオフにより、図示例のように100％の
アナログ電圧がNO2のランプ用点灯電源27に、90％のア
ナログ電圧がNO1のランプ用点灯電源17に加えられる。
リレーRY1がオンすると、反対に90％電圧がNO2点灯用電
源27に、100％電圧がNO1点灯用電源17に加えられる。

上記したリレーRY1、RY2をオン、オフ制御する制御手段
40は、点灯ランプ弁別回路28と切替回路22とから構成さ
れる。点灯弁別回路28は、電流検出回路25又は15から出
力される異常信号からNO1またはNO2のいずれのランプが
異常になったかを判別する。また切替回路22は点灯弁別
回路28の判別結果に基づき、照射中のNO1のランプ３が
異常であれば、NO1を待機側にし、NO2を照射側に変更す
るリレー出力を出し、逆に照射中のNO2のランプ２が異
常であれば、NO2を待機側にし、NO1を照射側に変更する
リレー出力を出す。

図示例では、切替回路22は、NAND−ＣとNAND−Ｄとから
成るRSフリップフロップで構成されている。点灯ランプ
弁別回路28は、RSフリップフロップの出力が“L"のとき
NO2電流検出回路25の異常信号“H"をRSフリップフロッ
プのセット入力端子Ｓに反転して入力させるNAND−Ａ
と、RSフリップフロップの出力が“H"のときNO1電流検
出回路15の異常信号“H"をRSフリップフロップのリセッ
ト入力端子Ｒに反転して入力させるNAND−Ｂとから構成
されている。しかし、これらの回路は例示であってこれ
らに限定されるものではない。

次に上述した構成の動作について説明する。

リレーRY1,RY2がオンすると、NO1側のシャッター14が開
き、NO1ランプ点灯用電源17が、ランプ電圧制御用アナ
ログ電圧発生回路８の100％電圧信号により調光制御さ
れる。これにより、NO1のランプ３が本来の明るさで点
灯し、その光が２分岐ライトガイド４を通って外部の被
写体６に照射される。このときNO2ランプ用の電源27の
アナログ入力には、ランプ電圧制御用アナログ電圧の約
90％の電圧が加えられるめ、NO2ランプ２はNO1ランプ３
よりも低い電圧（90％）で点灯している。またNO2シャ
ッター24は閉じるため、NO2ランプ２の光は外部に出な
い。

上記した状態で、今NO1のランプ３に寿命（フィラメン
トの一部短絡または完全溶断）が来て、NO1側の電流検
出回路15が動作して異常信号“H"が出力されると、点灯
ランプ弁別回路28のNAND−Ｂの出力が“L"となるため、
切替回路22のNAND−Ｃの出力が“L"に反転し、リレーRY
1,RY2がオフする。このためロータリソレノイド駆動用
電源23の電圧がNO1側からNO2側のシャッター駆動用ロー
タリソレノイド26に加えられて、それまで閉じていたNO
2のシャッター24が開く。また、それまで90％電圧駆動
であったNO2用の点灯用電源27が、ランプ電圧制御用ア
ナログ電圧発生回路８の100％電圧信号を加えられてフ
ルパワー動作し、NO2ランプ２の光が２分岐ライトガイ
ド４を通って外部に照射される。

このときNO1ランプ用の電源17のアナログ入力にはラン
プ電圧制御用アナログ電圧の約90％の電圧が加えられ
る。異常となったNO1ランプ３の異常がフィラメントの
完全溶断ならば問題はないが、フィラメントの一部短絡
であれば、100％から90％に落ちた低い電圧でNO1ランプ
３は点灯し被写体に影響を与えることになる。しかし、
今まで開いていたシャッター14は、シャッター駆動用ロ
ータリソレノイド16の駆動を解除されて閉じるため、照
度の落ちたNO1ランプ３の光は外部に出ない。従って、
ライトガイド４を介して照射される被写体６の照度は、
正しい照度が保たれる。NO1ランプ３は新品ランプと交
換した後、低電圧点灯で待機することになる。

同様にしてNO2ランプ２が異常になったときは、上記過
程を経てNO1ランプ３と切り替わる。

尚、NO1ランプ３が照射中、予備通電しているNO2が異常
となって電流検出回路25が動作したときは、NO2への切
替の主体となる点灯ランプ弁別回路28のNAND−Ｂの出力
が“L"にならないので、NO2へは切り替わらない。また
このことはNO2ランプ２の照射中も同じである。

以上述べたように上記実施例では、２灯式のランプ2,3
の内の待機側に低電圧を常時印加して、余熱するように
したので、照射側にフィラメントの一部短絡または完全
溶断による異常が発生して光源が待機側に切り替わって
も、待機側のランプは素早く本来の照度に立ち上がるこ
とができるため、切り替え時に伴う照度低下が生じな
い。従って、照度低下に伴う撮影トラブルがなくなり、
ロボットの視覚機能の維持が図れる。また、待機側のラ
ンプが点灯しているときは、シャッターを閉じて遮光
し、その光が照射側ランプの光と重畳されるのを防止し
ているので、待機側の点灯によっても被写体の照度が高
くなることはない。

更に、分圧回路30によって待機側ランプに90％の電圧を
かけるようにしたので、待機側のランプ寿命を３倍近く
延ばすことができる。

［発明の効果］ 本発明は次に記載する効果を奏する。

請求項１のランプ切替装置においては、フィラメントの
一部短絡及び完全溶断の両方の異常を検出するようにし
ているので、ランプ異常を漏れなく検出することがで
き、また白熱電球の供給電圧が低い場合や消灯時であっ
ても、異常電流検出回路の設定電流を可変にしたり、ラ
ンプ切れ検出用の電源を点灯用電源とは別個に設けたり
することによって、これらの影響を受けないようにした
ので、異常を誤りなく検出できる。しかも異常信号が出
力されたら、照射側白熱電球から待機側白熱電球に電力
供給を切り替えるようにしたので、異常時白熱電球を交
換することなく連続照射が可能となる。

請求項２のランプ切替装置においては、待機側白熱電球
を予通電しておき、照射側白熱電球に異常が発生した
ら、本通電に切り替えて、待機側白熱電球を遮光してい
た遮光手段の遮光を解除するようにしたので、正常時の
照度に影響を与えることなく、ランプ切替時の照度の落
ち込みを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すランプ切替装置の構成
図、第２図はランプフィラメント半切れ検出のための従
来例と本発明例との設定電流を比較した電圧電流特性
図、第３図は本発明の他の実施例を示すランプ切替装置
の構成図、第４図はハロゲンランプ溶断時の電流特性
図、第５図は過電流防止機能を持つ電源の電流垂下特性
図、第６図は正常時、半切れ時のフィラメント比較図、
第７図はフィラメント半切れ時の変動特性図、第８図は
ハロゲンランプの電圧電流特性図である。 図中、２は待機側ハロゲンランプ（白熱電球）、３は照
射側ハロゲンランプ（白熱電球）、６は被写体、７はラ
ンプ点灯用電源、８は調光レベル発生器としてのランプ
電圧制御用アナログ電圧発生回路、14は照射側のシャッ
ター、15は照射側の電流検出回路、17は照射側の点灯用
電源、18は異常電流検出回路、19は切替回路、24は待機
側のシャッター、20はランプ切れ検出用電源、21はゼロ
電流検出回路、25は待機側の電流検出回路、27は待機側
の点灯用電源、30は分割手段としての分圧回路、40は制
御回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハロゲンランプなどフィラメントを使用し
   た白熱電球に電力を供給する点灯用電源の出力電圧が白
   熱電球の光量を可変させるために変化すると共に、白熱
   電球への電力供給を断続する光源装置において、 一方を照射側、他方を待機側とする２個の白熱電球と、 これら白熱電球からそれぞれ延出して途中で束ねた各光
   ファイバの心線を均等に混在して、照射側白熱電球又は
   待機側白熱電球の光を被写体に等しく導くライトガイド
   と、 フィラメントの溶断を検出するための微小電流を点灯用
   電源の供給電流に重畳させて白熱電球に供給するランプ
   切れ検出用電源と、 このランプ切れ検出用電源から白熱電球に供給される電
   流を検出して、その電流がゼロになったとき異常信号を
   出力するゼロ電流検出回路と、 フィラメント溶断前に発生するフィラメント一部短絡時
   に電源電圧に比例して白熱電球に流れる異常電流の特性
   に合わせた電流値を予め設定し、この設定電流を白熱電
   球に流れる検出電流と比較して、検出電流が設定電流よ
   りも大きくなったとき異常信号を出力する異常電流検出
   回路と、 上記異常電流検出回路又はゼロ電流検出回路の異常信号
   出力により照射側白熱電球から待機側白熱電球に点灯用
   電源の電力供給を切り替える切替手段と を備えたことを特徴とするランプ切替装置。
2. 【請求項２】一方を照射側、他方を待機側とするハロゲ
   ンランプなどフィラメントを使用した２個の白熱電球
   と、 これら白熱電球からそれぞれ延出して途中で束ねた各光
   ファイバの心線を均等に混在して、照射側白熱電球又は
   待機側白熱電球の光を被写体に等しく導くライトガイド
   と、 上記白熱電球の光をそれぞれ遮光する遮光手段と、 調光レベルを高低２種類に分割する分割手段と、 照射側白熱電球、待機側白熱電球に調光レベルに応じた
   電源電圧をそれぞれ供給する照射側点灯用電源及び待機
   側点灯用電源と、 フィラメントの溶断を検出するための微小電流を点灯用
   電源の供給電流に重畳させて白熱電球に供給するランプ
   切れ検出用電源と、 このランプ切れ検出用電源から白熱電球に供給される電
   流を検出して、その電流がゼロになったとき異常信号を
   出力するゼロ電流検出回路と、 フィラメント溶断前に発生するフィラメント一部短絡時
   に電源電圧に比例して白熱電球に流れる異常電流の特性
   に合わせた電流値を設定電流とし、これを白熱電球に流
   れる検出電流と比較して、検出電流が設定電流を越えた
   とき異常信号を出力する異常電流検出回路と、 正常時は上記分割手段から出力される調光レベルの高い
   方を照射側点灯用電源に、低い方を待機側点灯用電源に
   与えると共に、上記遮光手段による照射側白熱電球の光
   の遮光を解除し、待機側白熱電球の光を遮光し、異常時
   は調光レベルの高い方を待機側点灯用電源に、低い方を
   照射側点灯用電源に与えると共に、待機側白熱電球の遮
   光を解除し、照射側白熱電球の光を遮光する制御手段と
   を備えたことを特徴とするランプ切替装置。