JP2005127970A - 広拡散光源光測定装置の光学系および広拡散光源光測定装置ならびにその光測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全光束に対して同時に測定でき、測定操作に手間がかからず、装置構成も簡易で、高感度な検出器も必要なく、広拡散光源に輝度ムラ、色ムラが存在しても総合的な光の正確な測定が行なえる広拡散光源光測定装置の光学系および広拡散光源光測定装置ならびにその光測定方法を提供すること。
【解決手段】 前記被測定光源Ｗに対向する側に配置した光測定手段の測定部により前記被測定光源からの光を測定する広拡散光源光測定装置１の光学系において、前記光学系は、楕円の長軸を中心として回転させて表わされる回転楕円体である楕円鏡１４であって、前記楕円鏡の第１焦点および第２焦点から後方にそれぞれ形成された開口部１４ｅ、１４ｆを備え、前記被測定光源を第１焦点の位置とし、かつ、前記光測定手段の測定部１３ａを第２焦点の位置として設置されるものとした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ＬＥＤなどの広拡散光源の光度、色度座標などの値を測定するための広拡散光源光測定装置の光学系および広拡散光源光測定装置ならびにその光測定方法に関する。

一般に、ＬＥＤなどの広拡散光源の光度、色度座標などの値を測定するために用いられる広拡散光源光測定装置としては、全光束測定または部分光束測定を行なうものが知られている（例えば、非特許文献１、２）。全光束測定を行なう広拡散光源光測定装置では、ゴニオ方式および積分球方式があり、また、部分光束測定を行なう広拡散光源光測定装置では、ＣＩＥ（Commission Internationale de I'Eclairage 国際照明委員会）が規定している測定方法が採用されている（例えば、非特許文献３）。

全光束測定のゴニオ方式による広拡散光源光測定装置は、測定する広拡散光源の所定角度ごとに、広拡散光源または測定部分を移動させて測定を行なう構成のものである。
全光束測定の積分球方式による広拡散光源光測定装置は、測定する広拡散光源を反射面として形成されている積分球面内に設置し、また、積分球面内に配置された測定部分に広拡散光源からの直接光が入射しないようにバッフルを配置し、球面内で反射した光の一部を測定部分で測定するものである。

そして、部分光束測定を行なう広拡散光源光測定装置は、測定する広拡散光源に対向して所定距離を隔てた位置に受光器を配置し、受光器が開口面積１００ｍｍ²のアパチャーを介して広拡散光源からの照射された光を測定し、Ｉ_LED＝Ｅ×ｄ²の式により求められた平均光度（Ｉ_LED）を測定した値としている。なお、前記した式中、ｄは光源から受光面までの距離、Ｅは、受光器で計測される平均照度（ｌｘ）である。

「白色ＬＥＤ照明システムの高輝度・高効率・長寿命化技術」技術情報協会 ＰＰ１４９−１５１、ＰＰ１５９−１６９ ＪＩＳＣ７０３６：発光ダイオード測定方法（表示用）（昭和６０年） ＣＩＥ Ｐｕｂｌ．Ｎｏ．ＣＩＥ１２７：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ＬＥＤｓ．（１９９７）

しかし、従来の広拡散光源光測定装置では、以下に示すような問題点が存在していた。
（１）全光束測定のゴニオ方式による広拡散光源光測定装置では、所定角度ごとに広拡散光源の測定を行なうため、広拡散光源の全光束について測定データを同時刻に取得することができなかった。また、当該光測定装置では、所定角度ごとに広拡散光源もしくは測定部分を移動する必要があるため、広拡散光源の安定性、当該光測定装置の安定性を保つ必要から、測定作業に時間と手間が著しくかかるものであった。さらに、当該光測定装置では、配光曲線を正確に求める必要性から設備的、技術的にも高い精度が要求され、測定作業が困難であった。

（２）全光束測定の積分球方式による広拡散光源光測定装置では、光の一部を測定する必要から高感度な測定器を必要とし、また、測定する光度、色度座標などの値が既知である広拡散光源との比較測定を行なわなければならず、絶対測定ができなかった。また、当該光測定装置では、広拡散光源を積分球内に挿入するため、積分球に形成する開口部分を挿入操作が行い易いように大きくすると測定誤差が発生し、また、開口部分を小さく維持すると挿入操作に時間がかかりタクトタイムの低下につながってしまう。

部分光束測定を行なう広拡散光源光測定装置では、測定に用いる構成が簡便なため、便利な反面、測定する広拡散光源の配光特性に輝度ムラ、色ムラが存在すると、その影響を受けてしまい正確な測定が全くできないものであった。特に、昨今のＬＥＤにおいては、白色、青色、赤色、緑色などのＸＹ色度図上における区分が行なえるレベルでは足りず、さらに波長の限られた色度図上でのエリアにおいて区分することの必要が生じており、ＬＥＤ全体の総合的な光の正確な測定値を測定できることが望まれていた。

本発明は、前記したような問題点に鑑みて創案されたものであり、全光束に対して同時に測定でき、測定操作に手間がかからず、装置構成も簡易で、高感度な検出器も必要なく、広拡散光源に輝度ムラ、色ムラが存在しても総合的な光の正確な測定が行なえる広拡散光源光測定装置の光学系および広拡散光源光測定装置ならびにその光測定方法を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明にかかる広拡散光源光測定装置の光学系は、以下に示すように構成した。すなわち、被測定光源を配置して、前記被測定光源に対向する側に配置した光測定手段の測定部により前記被測定光源からの光を測定する広拡散光源光測定装置の光学系において、前記光学系は、楕円の長軸を中心として回転させて表わされる回転楕円体である楕円鏡であって、第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部を備えると共に、第２焦点に前記測定部を配置するためにその第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部を備えるものとした。

このように構成されることにより、広拡散光源光測定装置の光学系では、楕円鏡の開口部から第１焦点の位置に被測定光源が配置され、その被測定光源からの光は、楕円鏡の開口部から第２焦点に配置された光測定手段の測定部にその大部分が集光される。

また、広拡散光源光測定装置の光学系は、被測定光源を配置して、前記被測定光源に対向する側に配置した光測定手段の測定部により前記被測定光源からの光を測定する広拡散光源光測定装置の光学系において、前記光学系は、第１焦点からの光を第２焦点に集光する曲率を有する一方と他方の楕円曲面鏡と、この楕円曲面鏡を対向させて、当該楕円曲面鏡に隣接して設けた一方と他方の平面板と、を備える楕円鏡であって、前記第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部を備えると共に、前記第２焦点に前記測定部を配置するためにその第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部を備えるものとした。

このように広拡散光源光測定装置の光学系では、被測定光源の指向性が、例えば、扁平な扇状のような所定の幅である光を照射する被測定光源である場合には、その指向性に合わせた楕円曲面鏡があれば、第１焦点から第２焦点に光を集光させ大部分の全光束を測定部から取り込むことができる。また、楕円曲面鏡に隣接する平面板では、被測定光源から測定部に光を集光することに対する影響は小さく、外部からの光の入射を防止している。
なお、楕円曲面鏡は、楕円の長軸を中心として回転させて表される回転楕円体の長軸方向における所定の空間的な幅を備える曲面を使用している。

また、前記広拡散光源光測定装置の光学系において、前記第１焦点と第２焦点を結ぶ線上に配置され、前記第１焦点からの光を前記第２焦点に集光する集光光学系を備える構成とした。
このように構成されることにより広拡散光源光測定装置の光学系では、楕円鏡の第１焦点に配置された被測定光源からの光が、楕円曲面鏡により第２焦点の測定部に集光され、かつ、両焦点を結ぶ線上に集光光学系が配置されているので、第２焦点に向かって発散して行く光についても集光光学系を介して第２焦点の測定部に集光することができる。

さらに、前記した目的を達成するため、本発明にかかる広拡散光源光測定装置は、被測定光源を着脱自在に保持して移動し測定位置に設置する光源設置手段により設置された前記被測定光源を測定するための広拡散光源光測定装置において、前記光源設置手段により測定位置に設置された被測定光源に対向する側に着脱自在に設置される光測定手段の測定部と、この測定部および前記被測定光源に亘って配置される楕円鏡と、この楕円鏡の第１焦点および第２焦点を結ぶ線上に配置された集光光学系または拡散光学系の一方とを備え、前記楕円鏡が、前記第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部を備えると共に、前記第２焦点に前記測定部を配置するためにその第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部を備えるものとした。

このように構成されることにより、広拡散光源光測定装置では、楕円鏡の第１焦点に配置された被測定光源からの光が、第２焦点の測定部に集光される。このとき、両焦点を結ぶ線上に拡散光学系が配置されている場合には、第２焦点に向かって発散して行く光が当該拡散光学系により拡散あるいは透過して楕円曲面あるいは直接第２焦点に集光される。また、両焦点を結ぶ線上に集光光学系を配置する場合には、第２焦点に向かって発散して行く光が当該集光光学系を介して第２焦点の測定部に集光される。

また、前記広拡散光源光測定装置において、前記集光光学系は、前記第１焦点の被測定光源からの光を前記第２焦点の測定部に集光させる集光レンズであるものとした。
このように構成される広拡散光源光測定装置では、第１焦点に設置された被測定光源が、例えば、ＬＥＤのような１６０度方向に対する照射角度を備えるものである場合には、第２焦点に設置された測定部が当該楕円の短軸方向に平行な面上に設置されていても、両焦点を結ぶ線上に配置された集光レンズにより、第２焦点に向かって発散していく光を集光できる。

また、前記広拡散光源光測定装置において、前記集光レンズは、複数のレンズの組み合わせによる収差補正レンズを共軸上に配置したものとした。
このように構成される広拡散光源光測定装置では、一方の集光レンズ（例えば凸レンズと凹レンズの組み合わせレンズ）により楕円鏡の第１焦点に設置された被測定光源からの光を平行光とし、また、他方の集光レンズ（例えば凸レンズと凹レンズの組み合わせレンズ）により平行光を第２焦点に設置された測定部に集光させている。もちろん一組の収差補正レンズで第１焦点から第２焦点に向かう拡散光を第２焦点に集光する構成でも構わない。

前記広拡散光源光測定装置において、前記楕円鏡は、第１焦点からの光を第２焦点に集光する曲率を有する一方と他方の楕円曲面鏡と、この楕円曲面鏡を対向させて、当該楕円曲面鏡に隣接して設けた一方と他方の平面板とを備えるものとした。

このように構成される広拡散光源光測定装置は、被測定光源が偏平な幅の指向性を有する光を照射するときに、両楕円曲面鏡により第１焦点から照射された光を第２焦点に集光させることができる。また、楕円曲面鏡に隣接する平面板では、被測定光源の測定に必要な光に対する影響がほとんどなく、外部からの光の入射を防ぐことになる。

また、前記した目的を達成するため、本発明にかかる広拡散光源光測定装置の光測定方法では、以下に示すようにした。すなわち、積分球光学系と、この積分球光学系の球面の所定位置に配置される光測定手段の測定部と、この測定部に被測定光源からの光が直接入射することを防ぐバッフルと、前記積分球光学系の球面の所定位置に形成される被測定光源からの光を取り込むための開口部と、を備える広拡散光源光測定装置と、楕円の第１焦点と第２焦点とを結ぶ線上に配置した集光レンズと、楕円の前記第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部と、前記第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部と、前記積分球光学系の開口部に前記楕円鏡の一方の開口部を当接し、かつ、前記楕円鏡の他方の開口部における当該楕円鏡の焦点となる位置に、前記被測定光源を配置して当該被測定光源からの光を、当該楕円鏡を介して前記積分球光学系内に入射させるものとした。

このような光測定方法によれば、従来使用している積分球光学系の開口部から、楕円鏡の第１焦点に設置した被測定光源の光を、積分球光学系内にほぼ全光束として取り入れ、積分球光学系内により均等に拡散された光として測定することができる。

本発明に係る広拡散光源光測定装置の光学系および広拡散光源光測定装置ならびにその光測定方法によれば、以下に示すような優れた効果を奏する。
広拡散光源光測定装置の光学系では、楕円鏡を用いるため、第１焦点位置の被測定光源が特に１８０度以下の指向性となる光を照射する場合に、第２焦点位置の測定部に光が一度の測定において集光されるため、全光束に近い状態として同時に測定できる。そのため、広拡散光源光測定装置の光学系では、被測定光源に光の放射方向に対して輝度ムラ、色ムラなどが存在しても被測定光源の全方位による総合的な光に対しての測定を行なうことが可能となる。特に、被測定光源としてＬＥＤのように、発光部の周縁側と中心とに輝度ムラ、色ムラが存在するものでは、従来の部分光束による測定に比較して格段に精度を向上した状態で測定することが可能となる。

なお、広拡散光源光測定装置の光学系では、被測定光源の指向性に合せた空間的な幅の楕円曲面鏡を備える楕円鏡であればよく、他の面が平面板であっても、被測定光源の全光束に近い状態で第１焦点から第２焦点に集光して測定することができ、全周が楕円曲面のものと比較して構成がさらに簡易となる。

また、広拡散光源光測定装置の光学系では、楕円鏡の両焦点を結ぶ線上に集光レンズを備えることにより、本来第２焦点に対して発散していく光を第２焦点に向かって集光させることができるため、被測定光源から照射されたほぼ全光束について光測定手段により測定することが可能となる。

さらに、広拡散光源光測定装置では、楕円鏡により第１焦点に設置された被測定光源からの光を第２焦点に設置された測定部によりほぼ全光束として同時に測定でき、特に、被測定光源が１８０度以内の指向性を備える光を照射するＬＥＤなどである場合には、そのＬＥＤに輝度ムラ、色ムラなどが存在しても総合的に光を測定できる。また、被測定光源の指向性が１８０度から小さい方向になれば、それに対応して被測定光源が設置される第１焦点側での開口部は、当該被測定光源を設置するために充分な広さであり、また、測定部が設定される第２焦点側の開口部についても十分な広さとなる。そのため、広拡散光源光測定装置では、被測定光源の設置作業がしやすく、測定操作が容易となり、また装置構成も簡易で、積分球光学系のみを使用する場合に比較して、全光束を測定すれば足り、全光束の部分を測定するための高感度な測定器も必要ない。

さらに、広拡散光源光測定装置では、全光束に対して同時に行うことで、人間の目で見た光の感覚に近い状態として被測定光源を測定することができる。また、広拡散光源光測定装置では、光を全体として測定することができるため、ＸＹ色度図上で中央から放射状に区分けされる区分より、さらに限定したエリアに対して区分できるように測定することが可能となる。

また、広拡散光源光測定装置では、集光光学系を楕円鏡の両焦点を結ぶ線上に配置することで、全光束にほぼ近い状態で光を測定部に入射することが可能となり、拡散光学系を用いる場合に比較してより正確な被測定光源からの全光束に対する測定を行なうことができる。
さらに、広拡散光源光測定装置では、収差補正レンズを一組あるいは、二組用いることで、被測定光源からの光を測定部に集光する場合には、２枚以上のレンズにより調整することになり、一枚のレンズを設定して調整することに比較して、当該収差補正レンズを設定するときの調整が容易となる。また、色の異なる被測定光源を測定したときに、色収差、コマ収差などに対して補正された状態で第２焦点に光を集光でき、より正確な測定を行なうことが可能となる。

さらに、広拡散光源光測定装置では、楕円鏡が楕円曲面鏡と平面板で構成されても、被測定光源の指向性に合わせた範囲にあれば足りるため、楕円鏡の製造が全周楕円曲面鏡のものと比較して簡易な構成として製造することが可能となる。
なお、広拡散光源光測定装置では、第１焦点および第２焦点の後方に開口部を備えることで、特に、１８０度以下の指向性を備える光を照射する被測定光源に対して、広い開口部の状態において設置される当該被測定光源および測定部を操作すればよく、操作性に優れ、かつ、タクトタイムの向上が図れる。

また、広拡散光源光測定装置の光測定方法では、既存の積分球光学系を用いてタクトタイムの向上、測定の正確性の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、広拡散光学光測定装置の全体を示す断面図、図２は、広拡散光源光測定装置を用いる光測定システムの全体を示す概略図であり（ａ）は光測定システムを模式的に記載した側面図、（ｂ）は光測定システムを模式的に記載した平面図、図３は広拡散光源光測定装置の光学系を示す図であり、（ａ）は筐体から光学系である楕円鏡を分離した状態の分解斜視図、（ｂ）は筐体に光学系である楕円鏡を設置したときの斜視図、図４は、広拡散光源光測定装置の楕円鏡における光の集光状態を示す模式図である。

図１および図２に示すように、光測定システムＡは、ＬＥＤなどの被測定光源Ｗを搬送する搬送装置Ｂと、この搬送装置Ｂにより搬送されて来る被測定光源Ｗを点灯させるための電源装置Ｄと、この電源装置Ｄにより点灯された被測定光源Ｗの光を測定する広拡散光源光測定装置１と、この広拡散光源光測定装置１により測定された被測定光源Ｗを選別する選別装置Ｃとを備えている。

広拡散光源光測定装置１は、搬送装置Ｂの光源設置手段であるハンドラ２０により搬送されて測定位置に設置される被測定光源Ｗに対向して配置されており、測定位置に対向する側に着脱自在に設置される光測定手段３の測定部３ａと、この測定部３ａを楕円の第２焦点位置とし、ハンドラ２０により設置される被測定光源Ｗの測定位置を楕円の第１焦点位置として設置される楕円鏡４と、この楕円鏡４および光測定手段３を支持する筐体７とを備えている。なお、筐体７は、所定位置が分割あるいは分離して楕円鏡４および測定部３ａを取り込み、着脱自在に固定できる構成であれば良い。

図３に示すように、楕円鏡４は、第１焦点から照射された光が第２焦点に集光する曲率を有し、かつ、対面して配置される楕円曲面鏡４ａ，４ｂと、この楕円曲面鏡４ａ，４ｂに隣接すると共に互いに対面して配置される平面板４ｃ，４ｄと、第１焦点および第２焦点を結ぶ線上に配置された集光光学系としての集光レンズ５と、を備えている。なお、楕円曲面鏡４ａ，４ｂは、楕円の長軸を回転軸として回転させて表される回転楕円体において、その長軸に沿った曲面を所定幅で用いたものである。

なお、この楕円鏡４の構成は、被測定光源Ｗの指向性に合せて楕円曲面鏡４ａ，４ｂの形成される幅の範囲が設定されており、図１ないし図３により説明する広拡散光源光測定装置１では、正面において１６０度で、かつ、側面では偏平（例えば３ｃｍ幅の偏平）な幅を持つ指向性を備える被測定光源Ｗに対応して形成されたものとして説明する。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、楕円鏡４は、楕円曲面鏡４ａ、４ｂおよび平面板４ｃ，４ｄを、第１焦点および第２焦点の位置で当該楕円の短軸に平行に切断して形成した開口部４ｅ，４ｆを備えている。この開口部４ｅ、４ｆは、第１焦点および第２焦点に被測定光源Ｗおよび測定部３ａを設定でき、かつ、第１焦点から第２焦点に集光できる状態を維持されていれば、形成位置、切欠形状など、特に限定されるものではない。そのため、楕円鏡４は、ここでは、開口部４ｅの位置には、平面４ｃ，４ｄの位置に連続して半円形状の切欠４ｇ，４ｇを形成して、ハンドラ２０が第１焦点の位置に被測定光源Ｗを設置しやすいように構成されている。

また、図４に示すように、楕円鏡４の開口部４ｅは、被測定光源Ｗの最広角度として照射される光と楕円曲面との交点Ｐより後方に形成されていれば良く、例えば、ｅ１で示すように、第１焦点Ｆ１から交点Ｐにより後方に所定の角度となるように形成されることや、また、ｅ３で示すように、第１焦点Ｆ１から楕円の中心に向かって前方で交点Ｐより後方側に直線状（短軸に平行）に形成されることや、あるいはｅ２で示すように、第１焦点Ｆ１から後方（楕円の中心から後方）側に形成されても構わない。また、楕円鏡４の開口部４ｆは、第２焦点Ｆ２から当該楕円鏡４の中心に対して後方に形成され（図面では第２焦点Ｆ２の位置に短軸に平行）、測定部３ａの設置が容易であれば、その形成位置、開口形状を限定されるものではない。

楕円鏡４は、その内面の少なくとも楕円曲面鏡４ａ，４ｂの位置について鏡面としていれば良く、この被測定光源Ｗの場合においては、平面４ｃ，４ｄは外部からの光の進入を防ぐために用いられるものである。もちろん、楕円鏡４の平面４ｃ，４ｄは、鏡面となっていても構わないものである。

図３および図４に示すように、楕円鏡４は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直上に、第１焦点Ｆ１から第２焦点Ｆ２に向かって拡散する被測定光源Ｗからの光を第２焦点Ｆ２に集光させる集光レンズ５を備えている。この集光レンズ５は、例えば、凸レンズあるいは凸レンズと凹レンズとの組み合わせによる収差補正レンズ（図示せず）が用いられ、当該レンズの焦点距離が楕円鏡４の第１焦点からの光を第２焦点に集光するように設定されている。

この集光レンズ５は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との中間位置に、支持棹などの支持手段６により、楕円鏡内に設置されている。集光レンズ５の設置位置は、被測定光源Ｗの照射角度や、当該集光レンズ５の直径、ならびに、楕円曲面鏡４ａ，４ｂから反射して第２焦点に集光される反射光の障害にならないことなどを考慮して決められる。ここでは、集光レンズ５は、図４に示すように、楕円鏡４の測定部３ａの設置される開口部４ｆにおいて、１８０度で楕円の短軸に平行で切断したときに、その１８０度で切断した楕円曲面との交点Ｐ１から内側に向かって、第１焦点Ｆ１から直接照射される見込み空間角度θの光に対して、第２焦点Ｆ２に集光できる位置に設置されている。
なお、この楕円鏡４の構成では、平面４ｃ、４ｄ側に集光レンズ５が支持手段６を介して固定されている。集光レンズ５を固定する支持手段６は、作業中の振動に対して影響が無く、また、第２焦点に集光される光の光路を遮断しない線状であることが好ましい。この支持手段６は、図面では上下それぞれ１本の支持棹により支持するように記載しているが、上下二本の合計４本の支持棹を支持手段６としても構わない。

図１に示すように、光測定手段３は、第２焦点に設置された測定部３ａに配置した拡散板３ｂと、この拡散板３ｂに当接または近接して保持管３ｅを介して設置される光ファイバ３ｃと、この光ファイバ３ｃを筐体７に着脱自在に設置して固定する固定手段３ｄとを備え、図示しない光測定器に光ファイバ３ｃを介して測定部３ａから送られた被測定光源Ｗの光を測定するものである。なお、ここでは、楕円鏡４の第２焦点に設置した測定部３ａに、拡散板３ｂを介して集光した光を拡散した状態で、光ファイバ３ｃ側に取り込むこととしているが、被測定光源Ｗの構成によっては拡散板３ｂはなくても良い。

ハンドラ２０は、搬送装置Ｂの回転円盤２１に一定間隔で複数設けられており、楕円鏡４の開口部４ｅにおいて楕円の第１焦点である測定位置に被測定光源Ｗの発光点が設置できるように構成されている。このハンドラ２０は、ここでは、図示しない整列装置により整列された被測定光源Ｗの所定位置を真空吸引して当該被測定光源Ｗの電極を露出状態で保持し、搬送装置Ｂの搬送径路に沿って被測定光源Ｗを移動させ、楕円鏡４の第１焦点に被測定光源Ｗを設置できる位置に来ると、保持している被測定光源Ｗを移動降下させることで測定位置に被測定光源Ｗを設置している。なお、ハンドラ２０は、第１焦点の位置に被測定光源Ｗを設置できる状態であれば、移動方向および移動方法について限定されるものではない。

なお、ハンドラ２０がＷを第１焦点の測定位置に設置したとき、被測定光源Ｗを点灯させる電源装置Ｄが測定位置の例えば下部に配置されている。この電源装置Ｄは、ハンドラ２０が保持している被測定光源Ｗの電極に接触して被測定光源Ｗをあらかじめ設定された所定時間（被測定光源Ｗの光が測定できる時間）点灯させるように構成されている。この電源装置Ｄは、固定式でも移動式でも構わない。

また、図２に示すように、広拡散光源光測定装置１に隣り合う位置には、選別装置Ｃが設置されている。この選別装置Ｃは、広拡散光源光測定装置１で測定された結果により、被測定光源Ｗを所定の区分ケースに区分するためのものである。なお、選別装置Ｃは、被測定光源Ｗが落下されたときに受取る開口スライダ３１と、この開口スライダ３１に隣接して回転可能に設置された選別ノズル３２と、この選別ノズル３２の下方に隣接して配置された区分ケース３３などを備えている。

なお、広拡散光源光測定装置１では、楕円鏡４に集光光学系としての集光レンズ５を配置した例として説明したが、この集光レンズの代わりに拡散光学系としての拡散板（図示せず）を設置した状態であってもよい。拡散板を設置する場合では、第１焦点からの光は拡散板を透過して第２焦点に集まるものもあれば、また、拡散して楕円曲面鏡４ａ，４ｂに反射した後に第２焦点に集まるものもあり、集光レンズよりは集光率は低下するが、拡散板を介して第２焦点に集光させることもできる。

つぎに、広拡散光源光測定装置１の動作について説明する。
はじめに、搬送装置Ｂのハンドラ２０に保持された被測定光源Ｗは、回転円盤２１の動作により広拡散光源光測定装置１の楕円鏡４の測定位置（第１焦点）に設置されることで、電源装置Ｄの電極部分が当該被測定光源Ｗの電極に接続して点灯される。

被測定光源Ｗが点灯すると、図４および図１に示すように、被測定光源Ｗからのほとんどの光は、楕円曲面鏡４ａ，４ｂにより第２焦点Ｆ２に設定されている測定部３ａに集光される。さらに、被測定光源Ｗから第２焦点Ｆ２に向かって拡散する光（見込み空間角度θ、ここでは第１焦点Ｆ１からの中心から左右に１２．５度の範囲）については、集光レンズ５を介して第２焦点Ｆ２に集光する。そのため、楕円鏡４では、被測定光源Ｗから照射される光（光束）のほとんどを、拡散板３ｂを介して光ファイバ３ｃにより集光でき、図示しない光測定器により波長特性、光度、色度座標などの値（主波長、純度、ピーク波長、色温度（相関色温度）、演色評価値）などを適切に測定することができる。

広拡散光源光測定装置１により被測定光源Ｗの光が測定されると、図示しない光測定器から被測定光源Ｗがどのクラスに分類されるかについての信号が選別装置Ｃ側に送られる。なお、光測定器にはあらかじめ被測定光源Ｗの区分についての情報テーブルが記憶されており、その情報テーブルに基づいて信号が送られている。
広拡散光源光測定装置１による測定が終了すると、ハンドラ２０は、搬送装置Ｂにより搬送され測定が終了した被測定光源Ｗを保持して移動し、選別装置Ｃの上方で停止する。このとき、つぎのハンドラ２０がつぎの被測定光源Ｗを保持して広拡散光測定装置１の測定位置に設置させる。

選別装置Ｃの上方で停止したハンドラ２０は、被測定光源Ｗの保持を解除して下方に待機している選別装置Ｃの開口スライダ３１内に被測定光源Ｗを落下させる。選別装置Ｃは、開口スライダ３１により落下された被測定光源Ｗを受取り、あらかじめ選別ノズル３２を前記した光測定器（図示せず）からの信号により回転させて、測定結果ごとに区分ケース３３に被測定光源Ｗを区分けしている。

なお、図１から図４で説明した広拡散光源光測定装置１では、集光レンズ５を配置した状態の構成として説明したが、測定する被測定光源Ｗの測定条件によっては、集光レンズ５が設置されなくても、適切な測定を行なうことが可能である。すなわち、求められる測定条件が、厳密な数値を必要としないとき、特に被測定光源（例えばＬＥＤ）の周縁側と中央部分とに色ムラが発生していても、楕円鏡４により周縁側の光束はほとんど集光できるため、人間の視覚に近い全体の光として認識できる場合があるからである。

また、広拡散光源光測定装置１では、第１焦点および第２焦点を結ぶ線上に集光レンズ５を設置したものを一例として説明したが、図５に示すように、複数のレンズを用いて第１焦点からの光を第２焦点に集光する構成であってもよい。
すなわち、図５では、集光レンズ５として二つの凸レンズを用いる構成としてもよく、また、集光レンズ５として収差補正レンズ（色収差またはコマ収差を含む）５Ａ，５Ｂを用いた構成としてもよい。二つの凸レンズまたは、収差補正レンズ５Ａ、５Ｂを用いる場合は、最終的には第２焦点に第１焦点からの光を集光する位置に配置され、かつ、色収差またはコマ収差に対して影響が少ないレンズの組み合わせであることが好ましい。

なお、収差補正レンズ５Ａ、５Ｂでは、凸レンズおよび凹レンズの組み合わせたレンズである。したがって、収差補正レンズ５Ａ，５Ｂのいずれか一方が凸レンズおよび凹レンズの組み合わせであっても良く、両方が凸レンズおよび凹レンズの組み合わせであっても構わない。この収差補正レンズ５Ａ，５Ｂを共軸上に配置することで拡散した光を平行光としてさらに第２焦点に集光するようにしている。なお、収差補正レンズ５Ａ，５Ｂを設置するときには、楕円曲面鏡４ａ，４ｂからの反射光に対して障害が少ない位置であることが望ましい。

さらに、図１に示す広拡散光源光測定装置１の楕円鏡４は、図６で示すような構成であっても構わない。なお、図６では、図１から図５ですでに説明した構成と楕円鏡１４の構成が異なるのみで他の構成は同じであるため主に楕円鏡１４の説明を行なうものとする。

広拡散光源光測定装置１１は、楕円をその長軸を中心に回転させて表される立体楕円形状である楕円鏡１４と、この楕円鏡１４の第２焦点から後方を当該楕円の短軸方向に沿って平行に切断した状態で形成した一方の開口部１４ｆにおける第２焦点の位置に設定した光測定手段１３の測定部１３ａと、この測定部１３ａおよび楕円鏡１４を固定する筐体１７と、楕円鏡１４の第１焦点および第２焦点を結ぶ線上に支持手段１６を介して支持された集光レンズ１５とを備えており、楕円鏡１４の第１焦点から後方を当該楕円の短軸方向に沿って平行に切断した状態で形成した他方の開口部１４ｅにおける第１焦点の位置にハンドラ２０（図１参照）により被測定光源Ｗ（図１参照）を配置して測定するものである。

楕円鏡１４は、第１焦点からの光を第２焦点に集光させる楕円曲面に、すべての内面が形成されているため、開口部１４ｅでハンドラ２０（図１参照）により第１焦点である測定位置に配置された被測定光源Ｗ（図１参照）は、図４に示すように、第２焦点に集光される。そして、第１焦点Ｆ１から第２焦点Ｆ２に向かって発散するほぼ３０度以内（見込み空間角度θ）の光は、集光レンズ１５により第２焦点Ｆ２に集光される。そのため、楕円鏡１４では、図４において第１焦点Ｆ１に対して被測定光源Ｗの指向性が偏平である無しに関わらず、１７０度以下となるものであれば、第２焦点Ｆ２にほぼ全光束を集光することができる。また、図５で説明した収差補正レンズ１５Ａ、１５Ｂでも同様に集光することができるものである。

なお、被測定光源Ｗとして、ＬＥＤのロケット型のレンズをすでに設置した状態（図７参照）のように、ハンドラ２０で保持したときに前方に突出する部分がある場合には、楕円鏡１４の開口部１４ｅは当該被測定光源Ｗに対して十分な広さであるため、ハンドラ２０の動作を上下移動と前後移動させる構成とすることで、簡単に第１焦点位置である測定位置に当該被測定光源Ｗを配置することが可能となる。また、被測定光源Ｗが測定位置に配置されたとき、図示しない左右あるいは上下からその開口部１４ｅに対して開口空間を塞ぐシャッタ機構を設ける構成としても構わないものである。あるいは、広拡散光源光測定装置１１の楕円鏡１４自体が暗室内（図示せず）に配置される構成でも構わない。

また、立体楕円形状の楕円鏡１４で拡散光学系を集光光学系である集光レンズ１５の代わりに用いるときは、円錐状の拡散光学系（図示せず）の形態として使用されるものである。

つぎに、図７を参照して、積分球光学系を用いた光測定方法について説明する。図７は積分球光学系の広拡散光源光測定装置に楕円鏡を配置した状態を模式的に示す模式図である。
広拡散光源光測定装置５０は、積分球光学系５１と、この積分球光学系５１の球面の所定位置に配置される光測定手段の測定部５２と、この測定部５２に被測定光源Ｗからの光が直接入射することを防ぐバッフル５３と、前記積分球光学系５１の球面の所定位置に形成される被測定光源Ｗからの光を取り込むための開口部５１ｅと、を備えている。
また、楕円鏡３４は、第１焦点および第２焦点の後方を当該楕円の短軸に平行に切断して形成した開口部３４ｅ、３４ｆと、第１焦点および第２焦点を結ぶ線上に支持手段３６を介して配置した集光レンズ３５と、を備えている。

そのため、ハンドラ４０により保持された被測定光源（ＬＥＤ）Ｗが、楕円鏡３４の開口部３４ｅにおける第１焦点の位置である測定位置に設置されると、電源装置Ｄにより点灯する。そして、被測定光源Ｗの点灯により照射された光は、楕円鏡３４の楕円曲面により反射して第２焦点に集光すると共に、第１焦点から第２焦点に向かって発散する光は、集光レンズ３５により第２焦点に集光される。したがって、被測定光源Ｗから照射された光のほとんど全部が、積分球光学系５１の内部に入射される。

積分球光学系５１の内部に入射された光は、それぞれ積分球光学系５１内で拡散され、その一部を測定部５２により測定することができる。そのため、被測定光源Ｗを従来のように積分球光学系内に挿入する手間を省き、かつ、正確な測定を行なうことが可能となる。なお、既存の積分球光学系を使用している広拡散光学光測定装置であっても、ほとんどの構成を活かして楕円鏡を隣接して使用することが可能であるため、製造コスト、買い替えの費用も安く済む。

本発明に係る広拡散光学光測定装置の全体を示す断面図である。 本発明に係る広拡散光源光測定装置を用いる光測定システムの全体を示す概略図であり（ａ）は光測定システムを模式的に記載した側面図、（ｂ）は光測定システムを模式的に記載した平面図である。 本発明に係る広拡散光源光測定装置の光学系を示す図であり、（ａ）は、筐体から光学系である楕円鏡を分離した状態の分解斜視図、（ｂ）は筐体に光学系である楕円鏡を設置したときの斜視図である。 本発明に係る広拡散光源光測定装置の楕円鏡における光の集光状態を示す模式図である。 本発明に係る広拡散光源光測定装置の他の形態における楕円鏡の光の集光状態を示す模式図である。 （ａ）は、本発明に係る他の形態の広拡散光源光測定装置の筐体から楕円鏡を分離した状態を示す分解斜視図、（ｂ）は筐体に楕円鏡を設置した状態を示す広拡散光源光測定装置の斜視図である。 積分球光学系の広拡散光学光測定装置に楕円鏡を用いて測定を行なう状態を模式的に示す模式図である。

符号の説明

１ 広拡散光源光測定装置
３ 光測定手段
３ａ 測定部
４ 楕円鏡
４ａ，４ｂ楕円曲面鏡
４ｃ，４ｄ平面板
４ｅ，４ｆ開口部
５ 集光レンズ
６ 支持手段
７ 筐体
２０ ハンドラ
５１ 積分球光学系
Ａ 光測定システム
Ｂ 搬送装置
Ｃ 選別装置
Ｄ 電源装置
Ｗ 被測定光源

Claims (8)

1. 被測定光源を配置して、前記被測定光源に対向する側に配置した光測定手段の測定部により前記被測定光源からの光を測定する広拡散光源光測定装置の光学系において、
   前記光学系は、楕円の長軸を中心として回転させて表わされる回転楕円体である楕円鏡であって、
   第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部を備えると共に、第２焦点に前記測定部を配置するためにその第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部を備えることを特徴とする広拡散光源光測定装置の光学系。
2. 被測定光源を配置して、前記被測定光源に対向する側に配置した光測定手段の測定部により前記被測定光源からの光を測定する広拡散光源光測定装置の光学系において、
   前記光学系は、第１焦点からの光を第２焦点に集光する曲率を有する一方と他方の楕円曲面鏡と、この楕円曲面鏡を対向させて、当該楕円曲面鏡に隣接して設けた一方と他方の平面板と、を備える楕円鏡であって、前記第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部を備えると共に、前記第２焦点に前記測定部を配置するためにその第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部を備えることを特徴とする広拡散光源光測定装置の光学系。
3. 前記第１焦点と第２焦点を結ぶ線上に配置され、前記第１焦点からの光を前記第２焦点に集光する集光光学系を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の広拡散光源光測定装置の光学系。
4. 被測定光源を着脱自在に保持して移動し測定位置に設置する光源設置手段により設置された前記被測定光源を測定するための広拡散光源光測定装置において、
   前記光源設置手段により測定位置に設置された被測定光源に対向する側に着脱自在に設置される光測定手段の測定部と、この測定部および前記被測定光源に亘って配置される楕円鏡と、この楕円鏡の第１焦点および第２焦点を結ぶ線上に配置された集光光学系または拡散光学系の一方とを備え、
   前記楕円鏡が、前記第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部を備えると共に、前記第２焦点に前記測定部を配置するためにその第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部を備えることを特徴と広拡散光源光測定装置。
5. 前記集光光学系は、前記第１焦点の被測定光源からの光を前記第２焦点の測定部に集光させる集光レンズであることを特徴とする請求項４に記載の広拡散光源光測定装置。
6. 前記集光レンズは、複数のレンズの組み合わせによる収差補正レンズを共軸上に配置したものであることを特徴とする請求項５に記載の広拡散光源光測定装置。
7. 前記楕円鏡は、第１焦点からの光を第２焦点に集光する曲率を有する一方と他方の楕円曲面鏡と、この楕円曲面鏡を対向させて、当該楕円曲面鏡に隣接して設けた一方と他方の平面板とを備えることを特徴とする請求項４に記載の広拡散光源光測定装置。
8. 積分球光学系と、この積分球光学系の球面の所定位置に配置される光測定手段の測定部と、この測定部に被測定光源からの光が直接入射することを防ぐバッフルと、前記積分球光学系の球面の所定位置に形成される被測定光源からの光を取り込むための開口部と、を備える広拡散光源光測定装置と、
   楕円の第１焦点と第２焦点とを結ぶ線上に配置した集光レンズと、楕円の前記第１焦点に設置される前記被測定光源の最広角度として照射される光と当該楕円鏡の楕円曲面との交点より後方に形成された開口部と、前記第２焦点から当該楕円の中心に対して後方に形成された開口部と、楕円の第１焦点からの光を第２焦点に集光する楕円曲面を備える楕円鏡と、を用いて行なう光測定方法であって、
   前記積分球光学系の開口部に前記楕円鏡の一方の開口部を当接し、かつ、前記楕円鏡の他方の開口部における当該楕円鏡の焦点となる位置に、前記被測定光源を配置して当該被測定光源からの光を、当該楕円鏡を介して前記積分球光学系内に入射させることを特徴とする広拡散光源光測定装置の光測定方法。
   

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