JP2010276565A - Measuring device and measuring method of optical characteristics of light source, and inspection device including the measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源の光学特性の測定装置および測定方法ならびに該測定装置を備えた検査装置に関するものである。 The present invention relates to a measuring device and measuring method for optical characteristics of a light source, and an inspection device equipped with the measuring device.
従来から、例えばLEDなどの光源から放射される光の光学特性の測定方法として、図10に示すような受光器固定方式、図11に示すような受光器回転方式、ならびに図12および13にそれぞれ示すような積分球方式および積分半球方式が知られている。 Conventionally, as a method for measuring optical characteristics of light emitted from a light source such as an LED, for example, a receiver fixing method as shown in FIG. 10, a receiver rotating method as shown in FIG. 11, and FIGS. An integrating sphere method and an integrating hemisphere method as shown are known.
受光器固定方式の測定方法は、図10に示すように、静止した光源20から放射される光を、該光源20から一定距離だけ離れた位置に固定配置された1個の受光器30によって、直接受光する方法である。ここで、光源20は該光源20の光軸20aを空間的な対称軸として光を放射するようになっているため、受光器30の受光部30aは一般的にこの光軸20a上に配置される。
しかし、この測定において、様々な方向に放射される光源からの光は固定配置された1個の受光器30のみにより測定されるだけなので、その測定値には大きな測定誤差が生じやすく、測定精度が悪いという問題がある。
As shown in FIG. 10, the measurement method of the light receiver fixing method is such that light emitted from a
However, in this measurement, light from a light source radiated in various directions is only measured by a
また、受光器回転方式の測定方法は、図11に示すように、静止した光源20から放射される光を、該光源20の周りを回転する受光器30の受光部30aによって、直接受光する方法である。
しかし、この測定においては、受光器30を回転させるための回転装置が必要な上、受光器30を回転させながら光源20の光を順次測定しなければならないため、測定効率が悪くなるとともに測定時間が長くなるという問題がある。
In addition, as shown in FIG. 11, the measuring method of the light receiving device rotation method is a method in which light emitted from a
However, in this measurement, a rotating device for rotating the
一方、積分球方式の測定方法は、図12に示すように、内壁が高拡散、高反射率の材料でコーティングされた積分球21内の密閉空間に光源20を配置させ、この光源20から放射される光を積分球21内で相互反射させることにより、受光手段30によって反射光の一部を受光する方法である。この積分球21には、光源20自体による光の自己吸収の影響をなくすため、自己吸収補正用光源23およびその遮蔽板24が該積分球21内に設けられている。
また、積分半球方式の測定方法は、図13に示すように、内壁が高拡散、高反射率の材料でコーティングされた積分半球25内の密閉空間に光源20を配置させ、この光源20から放射される光を積分半球25内で相互反射させることにより、受光手段30によって反射光の一部を受光する方法である。この積分半球25には、光源20自体による光の自己吸収の影響をなくすため、自己吸収補正用光源27およびその遮蔽板28が該積分半球25内に設けられている。
これらの測定においては、受光器回転方式に比べると測定時間が大幅に短縮される。しかし、積分球内または積分半球内に配置された光源自体による光の自己吸収の影響をなくすために、自己吸収補正用光源および遮蔽板が必要になる。しかも、積分球および積分半球(以下、これらをまとめて積分球と称する)は大変高価かつ大型なものであり、積分球を用いた測定装置のコストがかかるとともに測定装置が大型化するという問題がある。
On the other hand, in the integrating sphere method, as shown in FIG. 12, a
Further, as shown in FIG. 13, the integrating hemispherical measurement method is such that a
In these measurements, the measurement time is greatly shortened as compared with the light receiver rotation method. However, in order to eliminate the influence of light self-absorption by the light source itself arranged in the integrating sphere or integrating hemisphere, a self-absorption correcting light source and a shielding plate are required. In addition, the integrating sphere and integrating hemisphere (hereinafter collectively referred to as integrating sphere) are very expensive and large, and there is a problem that the measuring device using the integrating sphere is expensive and the measuring device is large. is there.
さらに、図14に示すように、従来から、図12の積分球21を用いた測定装置を備えた、光源の光学特性の検査装置70が知られている。この検査装置70は、多数個の光源20の光学特性を順次連続的に検査するためのものであって、光源20を積分球21に搬送する搬送手段80と、光源20を積分球の開口82に通して積分球21の中心に配置させるための上下移動可能な昇降機構81とを備えている。しかし、この検査装置70においては、高価で大型の積分球を用いているので、検査装置のコストがかかるとともに検査装置が大型化するという問題がある。また、多数個の光源20が、連続的に搬送手段80上を搬送され積分球21下側の所定位置に移動した後、昇降機構81が上側に移動することによって積分球21の中心に配置されて、光学特性の測定がなされた後、再び昇降機構81が下側に移動することによって搬送手段80に戻されるため、結果として、検査時間が非常に長くなるという問題がある。
Furthermore, as shown in FIG. 14, an
本発明の課題は、高価な積分球を用いることなく、積分球方式と同等の測定結果を得ることができる、測定効率のよい、光源の光学特性の測定装置および測定方法を提供することにある。また本発明の別の課題は、低コストかつコンパクトで測定効率のよい、光源の光学特性の測定装置を備えた検査装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a measurement device and a measurement method for optical characteristics of a light source, which can obtain a measurement result equivalent to that of an integrating sphere method without using an expensive integrating sphere, and has a high measurement efficiency. . Another object of the present invention is to provide an inspection apparatus provided with a measurement apparatus for optical characteristics of a light source, which is low in cost, compact and has high measurement efficiency.
上記課題を解決するため、本発明は、光源の光学特性を測定するための測定装置であって、前記光源から放射される光を直接受光する複数の受光手段と、前記各受光手段を支持する受光手段支持手段と、前記各受光手段の出力を検出することによって、前記光源の分光スペクトル情報を抽出する分光検出手段と、前記分光検出手段から抽出された前記分光スペクトル情報を演算処理することによって、前記光源の光学特性を解析する光学特性解析手段と、を備え、前記各受光手段は、前記光源から放射される光を直接受光する受光部をそれぞれ有し、前記各受光部のうち少なくとも2つが、前記光源を仮想球体の中心に配置させた場合の、当該仮想球体に内接する仮想正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置もしくはこれらのいずれかの組み合わせに対応する位置に、配置されていることを特徴とする測定装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention is a measuring apparatus for measuring optical characteristics of a light source, and supports a plurality of light receiving means for directly receiving light emitted from the light source, and the light receiving means. By detecting the output of each light receiving means by detecting the light receiving means supporting means, the spectral detection means for extracting the spectral spectrum information of the light source, and by calculating the spectral spectrum information extracted from the spectral detection means Optical characteristic analysis means for analyzing the optical characteristics of the light source, and each of the light receiving means has a light receiving part that directly receives light emitted from the light source, and at least two of the light receiving parts When the light source is arranged at the center of the virtual sphere, the surface center of each surface of the virtual regular polyhedron inscribed in the virtual sphere, the position corresponding to the midpoint or each vertex of each side, or A position corresponding to a combination of any of these, to provide a measurement apparatus characterized by being arranged.
上記構成において、前記各受光部のうちの少なくとも1つが、前記光源の光軸上に配置されることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that at least one of the light receiving portions is disposed on an optical axis of the light source.
また、上記構成において、前記分光検出手段は、前記受光手段の出力を合成した状態で検出することによって、前記分光スペクトル情報を抽出することが好ましい。あるいは、前記各受光手段のうちで同じ光量の光を受光するグループがある場合、前記分光検出手段は、前記グループ内においてこれらの受光手段の中から1つの代表の受光手段の出力を、前記グループ内の受光手段の個数に応じて重み付けするとともに、前記グループに属さない他の各受光手段の出力と合成した状態で検出することによって、前記分光スペクトル情報を抽出することが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the spectral detection means extracts the spectral information by detecting the combined output of the light receiving means. Alternatively, when there is a group that receives the same amount of light among the light receiving means, the spectral detection means outputs the output of one representative light receiving means from the light receiving means in the group. It is preferable that the spectral information is extracted by weighting according to the number of light receiving means within and detecting it in a combined state with the outputs of other light receiving means not belonging to the group.
また、上記構成において、前記光学特性解析手段は、前記分光検出手段から抽出された前記分光スペクトル情報を取り込んで演算処理して、前記光源に関する分光分布データを算出するとともに、該分光分布データをさらに演算処理することによって得られる前記光源に関する光学データを算出するデータ算出部と、前記データ算出部で算出された前記分光分布データおよび前記光学データのうちの一方またはそれら両方を、予め設定された基準データと比較するデータ比較部と、前記データ比較部の比較結果を表示する比較結果表示部と、からなることが好ましい。ここで、前記光学データは、前記光源の色に関するものであって、色度、色温度および演色評価数のうちの少なくとも1つに関するデータであることが好ましい。 Further, in the above configuration, the optical characteristic analysis unit takes in the spectral spectrum information extracted from the spectral detection unit and performs arithmetic processing to calculate spectral distribution data regarding the light source, and further calculates the spectral distribution data. A data calculation unit that calculates optical data related to the light source obtained by the arithmetic processing, and one or both of the spectral distribution data and the optical data calculated by the data calculation unit are set in advance as a reference. It is preferable to include a data comparison unit for comparing with data and a comparison result display unit for displaying a comparison result of the data comparison unit. Here, the optical data is related to the color of the light source, and is preferably data related to at least one of chromaticity, color temperature, and color rendering index.
さらに、上記構成において、前記光源を前記仮想球体の中心に搬送する搬送手段と、前記各受光部を収容するとともに、前記搬送手段が通過するための開口を有する筐体と、を備えることにより、光源の光学特性を検査するための検査装置を提供することができる。 Furthermore, in the above-described configuration, by including a transport unit that transports the light source to the center of the virtual sphere, and a housing that houses each of the light receiving units and has an opening through which the transport unit passes. An inspection apparatus for inspecting the optical characteristics of the light source can be provided.
上記課題を解決するため、また、本発明は、光源の光学特性の測定方法であって、(a)前記光源と、前記光源から放射される光を直接受光する受光部を有する複数の受光手段と、前記各受光手段を支持する受光手段支持手段と、を準備するステップと、(b)前記光源を仮想球体の中心に配置するステップと、(c)前記各受光手段の受光部のうち少なくとも2つを、前記仮想球体に内接する仮想正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置もしくはこれらのいずれかの組み合わせに対応する位置に、配置するステップと、(d)前記光源を発光させるステップと、(e)前記各受光手段の出力を検出して、前記光源の分光スペクトル情報を抽出するステップと、(f)前記分光スペクトル情報を演算処理して、前記光源の光学特性を解析するステップと、を備えることを特徴とする測定方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is also a method for measuring optical characteristics of a light source, and (a) a plurality of light receiving means having the light source and a light receiving unit that directly receives light emitted from the light source. And (b) a step of arranging the light source at the center of the virtual sphere, and (c) at least one of the light receiving portions of the light receiving means. Placing two at the position corresponding to the surface center of each face of the virtual regular polyhedron inscribed in the virtual sphere, the position corresponding to the midpoint or each vertex of each side, or any combination thereof; (D) causing the light source to emit light; (e) detecting the output of each light receiving means to extract spectral spectrum information of the light source; and (f) calculating the spectral spectrum information. Above To provide a measuring method characterized by comprising the step of analyzing the optical properties of the source, the.
上記構成において、前記ステップ(c)において、各受光部のうちの少なくとも1つを、前記光源の光軸上に配置することが好ましい。 In the above configuration, in step (c), it is preferable that at least one of the light receiving portions is disposed on the optical axis of the light source.
また、上記構成において、前記ステップ(e)において、前記各受光手段の出力を合成した状態で検出して、前記分光スペクトル情報を抽出することが好ましい。あるいは、前記ステップ(e)において、前記各受光部のうちで同じ光量の光を受光するグループがある場合、前記グループ内においてこれらの受光部の中から1つの代表の受光部で受光した光の出力を、前記グループ内の受光手段の個数に応じて重み付けするとともに、前記グループに属さない他の各受光部で受光した光の出力と合成した状態で検出して、前記分光スペクトル情報を抽出することが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that in step (e), the spectral information is extracted by detecting the outputs of the light receiving means in a combined state. Alternatively, in the step (e), when there is a group that receives the same amount of light among the light receiving units, the light received by one representative light receiving unit among the light receiving units in the group. The output is weighted according to the number of light receiving means in the group, and the spectral spectrum information is extracted by detecting the output combined with the output of light received by other light receiving units not belonging to the group. It is preferable.
また、上記構成において、前記ステップ(f)は、前記分光スペクトル情報を演算処理して、前記光源に関する分光分布データを算出するとともに、該分光分布データをさらに演算処理することによって得られる前記光源に関する光学データを算出するステップと、前記光学データを予め設定された基準データと比較するステップと、前記分光分布データおよび前記光学データのうちの一方またはそれら両方を、予め設定された基準データと比較するステップと、これらの比較結果を表示するステップとを含むことが好ましい。 In the above configuration, the step (f) relates to the light source obtained by calculating the spectral distribution information to calculate spectral distribution data related to the light source and further calculating the spectral distribution data. Calculating optical data; comparing the optical data with preset reference data; and comparing one or both of the spectral distribution data and the optical data with preset reference data Preferably, the method includes a step and a step of displaying a result of the comparison.
本発明によれば、各受光部のうち少なくとも2つを、光源を仮想球体の中心に配置させた場合の、当該仮想球体に内接する仮想正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置もしくはこれらのいずれかの組み合わせに対応する位置に、配置させるように構成した。そして、各受光手段の出力を検出して分光スペクトル情報を抽出し、さらにこの分光スペクトル情報を演算処理することによって、光源の光学特性を解析するようにしたので、高価な積分球を用いることなく、積分球方式と同等の測定結果を得ることができる、測定効率のよい、光源の光学特性の測定装置および測定方法を提供することができる。
また、本発明によれば、検査装置を上記測定装置と搬送手段と筐体とから構成した。この構成によれば、光源が筐体の開口を通って仮想球体の中心に直接搬送されるので、光源を仮想球体の中心に配置するための昇降機構が不要となり、光源の光学特性を検査するための、検査時間を短縮可能な、低コストで簡単な構成の検査装置を提供することができる。
According to the present invention, when at least two of the light receiving units are arranged at the center of the virtual sphere, the surface center of each surface of the virtual regular polyhedron inscribed in the virtual sphere and the midpoint of each side Alternatively, it is configured to be arranged at a position corresponding to each vertex or a position corresponding to any combination thereof. Then, the optical characteristics of the light source are analyzed by detecting the output of each light receiving means, extracting the spectral spectrum information, and further calculating the spectral spectrum information without using an expensive integrating sphere. It is possible to provide a measurement device and a measurement method for optical characteristics of a light source, which can obtain a measurement result equivalent to that of the integrating sphere method and have high measurement efficiency.
Further, according to the present invention, the inspection apparatus is composed of the measurement apparatus, the conveying means, and the housing. According to this configuration, since the light source is directly conveyed to the center of the virtual sphere through the opening of the housing, an elevating mechanism for arranging the light source at the center of the virtual sphere becomes unnecessary, and the optical characteristics of the light source are inspected. Therefore, it is possible to provide a low-cost and simple configuration inspection apparatus capable of shortening the inspection time.
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の光源の光学特性の測定方法の一例を示すフローチャートである。
図1に示すように、本発明によれば、まず、光源と、光源から放射される光を直接受光する受光部を有する複数の受光手段と、各受光手段を支持する受光手段支持手段と、を準備する(ステップS10)。
光源としては、点光源、平面光源など公知の光源が使用される。また、受光手段としては、光ファイバーやイメージセンサなどが使用されてもよい。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for measuring optical characteristics of a light source according to the present invention.
As shown in FIG. 1, according to the present invention, first, a light source, a plurality of light receiving means that directly receive light emitted from the light source, a light receiving means support means that supports each light receiving means, Is prepared (step S10).
A known light source such as a point light source or a planar light source is used as the light source. As the light receiving means, an optical fiber, an image sensor, or the like may be used.
次に、光源を仮想球体の中心に配置する(ステップS20)。そして、各受光手段の受光部のうち少なくとも2つを、仮想球体に内接する仮想正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置もしくはこれらのいずれかの組み合わせに対応する位置に、配置する(ステップS30)。
ここで、正多面体としては、正4面体、正6面体、正8面体、正12面体、正20面体の5種類がある。
Next, the light source is arranged at the center of the virtual sphere (step S20). And at least two of the light receiving portions of each light receiving means are arranged at positions corresponding to the center of each surface of the virtual regular polyhedron inscribed in the virtual sphere, the midpoint or each vertex of each side, or any combination thereof. It arrange | positions in a corresponding position (step S30).
Here, there are five types of regular polyhedrons: regular tetrahedron, regular hexahedron, regular octahedron, regular dodecahedron, and regular icosahedron.
次に、光源を発光させる(ステップS40)。光源の発光方法としては、上記仮想球体の中心に配置する前から光源を発光させた状態にするようにしてもよいし、上記仮想球体の中心に配置した後に光源を発光させるようにしてもよい。 Next, the light source is caused to emit light (step S40). As a light emitting method of the light source, the light source may be caused to emit light before being arranged at the center of the virtual sphere, or the light source may be caused to emit light after being arranged at the center of the virtual sphere. .
そして、各受光手段の出力を検出して、光源の分光スペクトル情報を抽出する(ステップS50)。ここで、分光スペクトル情報は、光の波長λとその波長λにおける光の強さを示す情報を少なくとも含む。
なお、このステップS50において、各受光手段の出力を合成した状態で検出して、分光スペクトル情報を抽出するのが好ましい。あるいは、特に、各受光部のうちで同じ光量の光を受光するグループがある場合、該グループ内においてこれらの受光部の中から1つの代表の受光部で受光した光の出力を、該グループ内の受光手段の個数に応じて重み付けするとともに、グループに属さない他の各受光部で受光した光の出力と合成した状態で検出して、分光スペクトル情報を抽出することもできる。
ここで、各受光手段の出力は、レンズ等を用いることにより光学的に合成されてもよいし、加算回路等を用いることにより電気的に合成されてもよい。
Then, the output of each light receiving means is detected, and the spectral spectrum information of the light source is extracted (step S50). Here, the spectral information includes at least information indicating the wavelength λ of light and the intensity of light at the wavelength λ.
In step S50, it is preferable to extract the spectral information by detecting the combined outputs of the light receiving means. Alternatively, in particular, when there is a group that receives the same amount of light among the light receiving units, the output of the light received by one representative light receiving unit among these light receiving units within the group is included in the group. Spectral spectrum information can also be extracted by weighting according to the number of light receiving means and detecting in a state combined with the output of light received by other light receiving units not belonging to the group.
Here, the output of each light receiving means may be optically synthesized by using a lens or the like, or may be electrically synthesized by using an adder circuit or the like.
最後に、分光スペクトル情報を演算処理して、光源の光学特性を解析する(ステップS60)。より具体的には、このステップS60において、分光スペクトル情報を演算処理して、光源に関する分光分布データを算出するとともに、該分光分布データをさらに演算処理することによって得られる光源に関する光学データを算出し(ステップS61)、これらの分光分布データおよび光学データのうちの一方またはそれら両方を予め設定された基準データと比較し(ステップS62)、この比較結果を表示する(ステップS63)する。
ここで、基準データは、基準となる光源を、上記ステップS10、S20、S30、S40、S50およびS61によって算出された、分光分布データおよび光学データであることが好ましい。また、光学データは、例えば光源の色に関するものであって、色度、色温度および演色評価数のうちの少なくとも1つに関するデータであることが好ましい。
Finally, spectral spectrum information is processed to analyze the optical characteristics of the light source (step S60). More specifically, in this step S60, spectral spectrum information is calculated to calculate spectral distribution data related to the light source, and optical data related to the light source obtained by further calculating the spectral distribution data. (Step S61) One or both of these spectral distribution data and optical data is compared with preset reference data (Step S62), and the comparison result is displayed (Step S63).
Here, the reference data is preferably spectral distribution data and optical data obtained by calculating the reference light source in steps S10, S20, S30, S40, S50, and S61. The optical data is, for example, related to the color of the light source, and is preferably data related to at least one of chromaticity, color temperature, and color rendering index.
以下、本発明の好ましいいくつかの実施例について説明する。 Several preferred embodiments of the present invention are described below.
(実施例1)
図2Aは、本発明の第1実施例による測定装置の概略図である。また、図2Bは、図2Aの測定装置の受光手段支持手段を説明するための概略図である。
図2Aおよび2Bに示すように、測定装置1は、被測定試料である光源2と、12個の受光手段3A〜3Lと、受光手段支持手段4と、分光検出手段5と、光学特性解析手段6と備えている。なお、光源2は図示しない光源支持手段によって、適切な位置に配置されるようになっている。
Example 1
FIG. 2A is a schematic view of a measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a schematic diagram for explaining the light receiving means supporting means of the measuring apparatus of FIG. 2A.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the measuring
各受光手段3A〜3Lは、それぞれ、光ファイバーからなり、その一端に、光源2から放射される光を直接受光する受光部3を有している。各光ファイバー3A〜3Lは、その他端から光が出力されるようになっている。
各受光部3は、光源2を図示しない仮想球体の中心に配置させた場合の、当該仮想球体に内接する仮想正12面体Dの各面の面中心に対応する位置に、配置されている。光源2は一般的に光軸を空間的な対称軸として光を放射するようになっており、この光軸上に少なくとも1つの受光部3が配置されるのが好ましい。以下、説明を簡単にするため、光源2の光軸上に光ファイバー3Cの受光部3が配置されているものとする。
Each of the light receiving means 3A to 3L is made of an optical fiber, and has a
Each
光ファイバー支持手段4は、各光ファイバー3A〜3Lを支持する。ここで、図2Bに示すように、光ファイバー支持手段4は、例えば、立方体形状の筐体から構成され、各光ファイバーを筐体に設けられた開口に通すことにより、各光ファイバー3A〜3Lの受光部3が上記の仮想12面体Dの各面の面中心に対応する位置に配置されるように、該光ファイバー3A〜3Lを支持している。この筐体4は、光が反射しないように、例えば該筐体4の内壁が光を反射しない材料でコーティングされるなど、暗室を形成するように構成されていることが好ましい。
The optical fiber support means 4 supports the
分光検出手段5は、レンズ5aと分光器5bからなる。
レンズ5aは、各光ファイバー3A〜3Lの他端から出力された光を集光して合成した状態にする。
分光器5bは、レンズ5aによって合成された状態の光を検出することによって、光源2の分光スペクトル情報として、分光スペクトルデータR(λ)を抽出する。分光器5bによって抽出される分光スペクトルデータR(λ)としては、被測定試料である光源2の分光スペクトルデータRk(λ)や、基準となる標準光源の分光スペクトルデータRs(λ)などがある。
分光スペクトルデータRk(λ)およびRs(λ)はいずれも、様々な波長範囲(例えば波長380nm〜780nm)が所定波長サンプリング間隔(例えば5nm間隔)で分割された各波長λにおける光の強さを示すデータを意味する。分光スペクトルデータRk(λ)、Rs(λ)は、いずれも分光器5bによって公知の方法による暗出力除去処理が施された状態で抽出されるのが好ましい。
The spectral detection means 5 includes a
The
The
The spectral spectrum data R k (λ) and R s (λ) are both intensities of light at each wavelength λ obtained by dividing various wavelength ranges (for example, wavelengths 380 nm to 780 nm) at predetermined wavelength sampling intervals (for example, 5 nm intervals). This means data indicating Both of the spectral data R k (λ) and R s (λ) are preferably extracted in a state where the dark output removal processing by a known method is performed by the
光学特性解析手段6は、データ算出部6aと、データ比較部6bと、比較結果表示部6cとからなる。データ算出部6aは、第1のデータ算出部6a1および第2のデータ算出部6a2からなる。
データ算出部6aの第1のデータ算出部6a1は、分光検出手段5から抽出された分光スペクトルデータRk(λ)およびRs(λ)を取り込んで、以下の(1)式によって演算処理して、光源2に関する分光分布データSk(λ)を算出する。
The first data calculation unit 6a1 of the
さらに、データ算出部6aの第2のデータ算出部6a2は、(1)式により算出した光源2に関する分光分布データSk(λ)をさらに演算処理することによって、例えば、光源2の色に関する色度、色温度および演色評価数などの光学データを次のように算出する。
Furthermore, the second data calculation unit 6a2 of the
光源2の色に関するXYZ表色系の色度座標(色度)を算出するため、第2のデータ算出部6a2は、(1)式により算出した光源2に関する分光分布データSk(λ)を用いて、光源2の三刺激値Xk、Yk、Zkを次式によって求める。
第2のデータ算出部6a2は、(2)式によって求めた三刺激値X、Y、Zを用いて、光源2のXYZ表色系の色度座標(色度)x、yを次式によって求める。
また、データ算出部6aは、光源2の色温度や演色評価数に関して、例えば(3)式または(4)式により算出した光源2に色度座標から、公知の計算方法によって算出するが、ここでは詳細な説明を省略する。
Further, the
データ比較部6bは、データ算出部6aで算出された分光分布データおよび光学データと、予め設定された基準データと比較する。データ比較部6bは、データ算出部6aで算出された分光分布データおよび光学データと、予め設定された基準データ(既知の標準光源の分光分布データおよび光学データ)と比較するように構成されるのが好ましいが、分光分布データと予め設定された基準データ(既知の標準光源の分光分布データ)のみを比較するように構成されてもよい。
ここで、基準データは、予め基準となる標準光源の分光分布データおよび該分光分布データをさらに演算することによって得られる色温度、色度、演色評価数などの光学データを意味する。これらのデータは、予め基準となる標準光源を用いて、分光検出手段で抽出された分光スペクトル情報を基に、光学特性解析手段6のデータ算出部6aによって、上述した演算処理で算出されるのが好ましい。
比較結果表示部6cは、例えば、ディスプレイであって、データ比較部6bの比較結果を表示する。
The
Here, the reference data means spectral data of a standard light source serving as a reference in advance and optical data such as color temperature, chromaticity, and color rendering index obtained by further calculating the spectral distribution data. These data are calculated by the above-described arithmetic processing by the
The comparison
次に、測定装置1の動作について簡単に説明する。
まず、光源2から放射される光は、各光ファイバー3A〜3Lの一端側の各受光部3で受光される。
次に、各光ファイバー3A〜3Lの他端側からの出力は、レンズ5aによって合成された状態で分光器5bに取り込まれ、分光器5bによって分光スペクトルデータR(λ)(Rk(λ)やRs(λ)等)が抽出される。
Next, the operation of the measuring
First, the light radiated | emitted from the
Next, the output from the other end of each of the
そして、データ算出部6aが、上記に述べた演算処理方法によって、分光スペクトルデータR(λ)を演算処理して、光源2の分光分布データ、ならびに該分光分布データをさらに演算処理することによって求められる色度、色温度および演色評価数のうちの少なくとも1つに関する光学データを算出する。さらに、データ比較部6bが、データ算出手段によって算出された分光分布データおよび光学データを予め設定された基準データと比較する。最後に、比較結果表示部6cが、分光分布データおよび光学データと、基準データとの比較結果を表示する。
Then, the
この測定装置1の構成によれば、各受光部3を、光源2を仮想球体の中心に配置させた場合の、当該仮想球体に内接する仮想正12面体の各面の面中心に対応する位置に、配置させている。
そして、分光検出手段5によって、各光ファイバー3A〜3Lの出力を、レンズ5aを用いて光学的に合成した状態で検出して、分光スペクトルデータを抽出させ、さらに光学特性解析手段6によって、この分光スペクトルデータを演算処理することにより、光源2の光学特性を解析するようにした。
したがって、高価な積分球を用いることなく、積分球方式と同等の測定結果を得ることができる、測定効率のよい、光源の光学特性の測定装置および測定方法を提供することができる。
According to the configuration of the measuring
Then, the output of each of the
Therefore, it is possible to provide a measuring device and a measuring method for optical characteristics of a light source, which can obtain a measurement result equivalent to that of the integrating sphere method without using an expensive integrating sphere, and which has a high measurement efficiency.
(実施例2)
図3Aは、本発明の第2実施例による測定装置の概略図である。また、図3Bは、図3Aの測定装置の光ファイバー支持手段を説明するための概略図である。第2実施例は、光源として上方のみ光を放射する平面光源を採用した点、光ファイバーの個数を第1実施例のものよりも半分に削減した点、および、光ファイバー支持手段の構造を第1実施例のものよりもコンパクトにした点が第1実施例と異なる。よって、ここでは第1実施例と異なる点のみを説明する。
(Example 2)
FIG. 3A is a schematic diagram of a measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3B is a schematic view for explaining the optical fiber support means of the measuring apparatus of FIG. 3A. The second embodiment employs a planar light source that emits light only upward as the light source, the number of optical fibers reduced to half that of the first embodiment, and the structure of the optical fiber support means in the first embodiment. It differs from the first embodiment in that it is more compact than the example. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described here.
図3Aおよび3Bに示すように、測定装置1は、被測定試料である平面光源2と、6個の光ファイバー3A〜3Fと、光ファイバー支持手段4とを備えている。なお、平面光源2は図示しない光源支持手段によって、適切な位置に配置されるようになっている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the measuring
次に、この測定装置1の動作について簡単に説明する。
まず、光源2から放射される光は、各光ファイバー3A〜3Fの一端側の各受光部3で受光される。
次に、各光ファイバー3A〜3Fの他端側からの出力は、レンズ5aによって合成された状態で分光器5bに取り込まれ、分光器5bによって分光スペクトルデータR(λ)が抽出される。
Next, operation | movement of this measuring
First, the light radiated | emitted from the
Next, the output from the other end of each of the
そして、データ算出部6aが、上述した演算方法によって、分光スペクトルデータを演算処理して、光源2の分光分布データ、ならびに該分光分布データをさらに演算することにより求められる色度、色温度および演色評価数のうちの少なくとも1つに関する光学データを算出する。さらに、データ比較部6bが、データ算出手段6aによって算出された分光分布データおよび光学データを予め設定された基準データと比較する。最後に、比較結果表示部6cが、この分光分布データおよび光学データと、基準データとの比較結果を表示する。
Then, the
この測定装置1の構成によれば、分光検出手段5によって、各光ファイバー3A〜3Fの出力を、レンズ5aを用いて光学的に合成した状態で検出して、分光スペクトルデータR(λ)を抽出し、さらに光学特性解析手段6によって、この分光スペクトルデータR(λ)を演算処理することにより、光源2の光学特性を解析するようにした。
したがって、第1実施例の測定装置よりも受光手段(光ファイバー)の個数の少ない、コンパクトな測定装置を提供することができる。
According to the configuration of the measuring
Therefore, it is possible to provide a compact measuring apparatus having a smaller number of light receiving means (optical fibers) than the measuring apparatus of the first embodiment.
(実施例3)
図4Aは、本発明の第3実施例による測定装置の概略図である。また、図4Bは、図4Aの測定装置の光ファイバー支持手段を説明するための概略図である。第3実施例は、光ファイバーの個数を第2実施例のものよりも大幅に削減した点、減衰器を備えた点が第2実施例と異なる。よって、ここでは第2実施例と異なる点のみを説明する。
(Example 3)
FIG. 4A is a schematic view of a measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4B is a schematic view for explaining the optical fiber support means of the measuring apparatus of FIG. 4A. The third embodiment is different from the second embodiment in that the number of optical fibers is significantly reduced from that of the second embodiment and an attenuator is provided. Therefore, only the differences from the second embodiment will be described here.
図4Aおよび4Bに示すように、測定装置1は、被測定試料である平面光源2と、2個の光ファイバー3Cおよび3Fと、光ファイバー支持手段4と、減衰器5cを備えている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the measuring
ここで、この測定装置1は、第2実施例に示す光ファイバー3A、3B、3D、3Eが省略されている。これは、第2実施例に示す光ファイバー3A、3B、3D、3E、3Fの各受光部3は同じ光量の光を受光するので、これらの受光部3の中から1つの代表の光ファイバー3Fの受光部3の出力を、他の光ファイバー3Cの受光部3で受光した光の出力に対して重み付けすることにより、光ファイバー3Cの受光部3の出力と光ファイバー3Fの受光部3の出力とを合成するようにすればよいという理由に基づく。
Here, in the measuring
すなわち、光ファイバー3Cの受光部3の出力と、光ファイバー3Fの受光部3の出力を5倍に増幅したものとを合成したものは、光ファイバー3A、3B、3C、3D、3E、3Fの各受光部3の出力を合成したものと等価であるという考えに基づく。あるいは、光ファイバー3Cの受光部3の出力を1/5倍に減衰したものと、受光手段3Fの受光部3の出力を合成したものは、光ファイバー3A、3B、3C、3D、3E、3Fの各受光部3の出力を合成したものと等価であるという考えに基づく。この第3実施例においては、後者の考えを採用する。
That is, the combination of the output of the
次に、この測定装置1の動作について簡単に説明する。
まず、光源2から放射される光は、各光ファイバー3Cおよび3Fの一端側の各受光部3で受光される。
そして、光ファイバー3Cの他端側からの出力は、減衰器5cによって1/5倍に減衰され、光ファイバー3Fの他端側からの出力と、レンズ5aによって合成された状態で分光器5bに取り込まれ、分光器5bによって分光スペクトルデータR(λ)が抽出される。
Next, operation | movement of this measuring
First, light emitted from the
The output from the other end of the
さらに、データ算出部6aが、上述した演算方法によって、分光スペクトルデータR(λ)を演算処理して、光源2の分光分布データ、ならびに該分光分布データをさらに演算することにより求められる色度、色温度および演色評価数のうちの少なくとも1つに関する光学データを算出する。さらに、データ比較部6bが、データ算出手段6aによって算出された分光分布データおよび光学データを予め設定された基準データと比較する。最後に、比較結果表示部6cが、この分光分布データおよび光学データと、基準データとの比較結果を表示する。
Further, the
したがって、この測定装置1の構成によれば、第2実施例の測定装置に比べて光ファイバー等の部品点数を大幅に削減できるので、測定装置のさらなるコンパクト化が実現できるというメリットがある。
Therefore, according to the configuration of the measuring
(実施例4)
図5Aおよび5Bは、本発明の第2実施例による測定装置を備えた検査装置の概略図である。第4実施例は、第2実施例による測定装置に、さらに、搬送手段と、筐体を備えた点が、第2実施例と異なる。よって、ここでは第2実施例と異なる点のみを説明する。
Example 4
5A and 5B are schematic views of an inspection apparatus provided with a measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the second embodiment in that the measuring device according to the second embodiment is further provided with a conveying means and a housing. Therefore, only the differences from the second embodiment will be described here.
図5Aおよび5Bに示すように、この検査装置7は、第2実施例の測定装置1と、搬送手段8と、光ファイバー支持手段(筐体)9とを備える。ここで、搬送手段8は、例えばコンベアからなり、光源2を次々と仮想球体の中心に搬送する。また、筐体9は、第2実施例の測定装置1の光ファイバー支持手段4と同等の形状を有し、各受光部3を収容するとともに、搬送手段8が通過するための開口9aを有する。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
この検査装置7によれば、光源2が筐体9の開口9aを通って仮想球体の中心に直接搬送されるので、光源2を仮想球体の中心に配置するための図14のような昇降機構81が不要となる。したがって、光源の光学特性を検査するための、検査時間を短縮可能な、低コストで簡単な構成の検査装置を提供することができる。
According to this
(実験例)
本発明の第2実施例の測定方法と従来の積分球方式の測定方法を比較するため、これらの測定方法を用いて、様々な種類の光源(サンプル1〜7)の色温度の相関関係を調べた。また、従来の被測定光源の光軸上に受光部が配置された1個の受光器固定方式(図10)を用いた測定方法と積分球方式の測定方法とを比較するため、これらの測定方法を用いて、様々な種類の光源(サンプル1〜7)の色温度の相関関係を調べた。
(Experimental example)
In order to compare the measurement method of the second embodiment of the present invention with the conventional integrating sphere method, the correlation between the color temperatures of various types of light sources (
(実験結果)
上記の測定方法による光源(サンプル1〜7)の色温度の測定結果を図6(a)および(b)に示す。
図6(a)および(b)に示すグラフは、いずれも同一サンプルの色温度を異なる2つの測定方法で測定した場合の両者の測定値のずれを表したものである。これらのグラフの見方としては、両者の測定結果をプロットした結果に基づいて回帰直線を算出し、この回帰直線の相関係数R2の値が1に近づくほど、全てのプロットが回帰直線上にあり、両者の測定値のずれの度合いが小さい(相関関係が強い)ことを意味する。なお、相関係数R2の値は、例えば表計算ソフト等により、公知の計算式により算出される。
(Experimental result)
The measurement results of the color temperature of the light sources (
Each of the graphs shown in FIGS. 6A and 6B represents a difference between measured values when the color temperature of the same sample is measured by two different measuring methods. As for how to read these graphs, a regression line is calculated based on the result of plotting the measurement results of both, and as the value of the correlation coefficient R 2 of the regression line approaches 1, all plots are on the regression line. Yes, it means that the degree of deviation between the two measured values is small (the correlation is strong). The value of the correlation coefficient R 2 is, for example, by spreadsheet software or the like, is calculated by a known calculation formula.
図6(a)に示すグラフにおいては、算出した回帰直線の相関係数R2の値が0.9997となり、本発明の第2実施例による測定方法により測定した色温度と従来の積分球方式の測定方法によりにより測定した色温度との間には強い相関関係がみられる。一方、図6(b)に示すグラフにおいては、算出した回帰直線の相関係数R2の値が0.9624となり、図6(a)の場合と比べて小さい。すなわち、従来の図10の1個の受光器固定方式を用いた測定方法により算出した色温度と従来の積分球方式の測定方法により測定した色温度との間にはさほど強い相関関係は見られない。
したがって、本発明の第2実施例による測定方法によれば、積分球方式の測定方法により測定したのとほぼ同等の光源の光学特性の測定結果が得られることがわかる。
In the graph shown in FIG. 6 (a), the calculated value becomes 0.9997 correlation coefficient R 2 of the regression line, the color temperature of the conventional integrating sphere method, measured by the measuring method according to the second embodiment of the present invention There is a strong correlation with the color temperature measured by the above measuring method. On the other hand, in the graph shown in FIG. 6 (b), the calculated value is next 0.9624 correlation coefficient R 2 of the regression line, small compared to the case of FIG. 6 (a). That is, there is a very strong correlation between the color temperature calculated by the conventional measuring method using the single receiver fixing method of FIG. 10 and the color temperature measured by the conventional integrating sphere measuring method. Absent.
Therefore, it can be seen that according to the measurement method of the second embodiment of the present invention, the measurement result of the optical characteristics of the light source almost the same as that measured by the integrating sphere measurement method can be obtained.
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の構成はこれらの実施形態に限定されるものではない。本願の特許請求の範囲に記載の構成の範囲内において、様々な変形例及びその改良例を創作することが可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, the structure of this invention is not limited to these embodiment. Various modifications and improvements can be created within the scope of the configurations described in the claims of the present application.
例えば、実施例1〜4において、各受光部3を仮想正12面体Dの各面の面中心に対応する位置に配置したが、図7A〜7Cに示すように、各受光部3を各正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置に配置してもよい。各受光部3を、図7A〜7Cの組み合わせた場合に対応する各正多面体の所定の位置に配置してもよい。さらに、実施例2および3に示すように、点光源が上方のみに光を放射するような光源である場合には、受光手段の個数をさらに削除することもできる。
For example, in Examples 1 to 4, each
また、実施例1〜4において、分光検出手段5の構成を、レンズ5aを用いて光学的に構成したが、例えば、受光手段としてイメージセンサを使用することにより、図8に示すように受光手段3A’〜3F’からの出力を電気的に合成する加算器5dを用いて電気的に構成してもよいし、図9に示すように例えば受光手段3F’からの出力を5倍増幅する増幅器5e、加算器5dを用いて電気的に構成してもよい。
In the first to fourth embodiments, the configuration of the spectral detection means 5 is optically configured using the
また、実験例において、光源の色温度を取り上げて説明したが、光源の分光分布データ、ならびに該分光分布データから求められる色度および演色評価数などの光学データに関しても、同様の実験結果が得られることは言うまでもない。 In the experimental examples, the color temperature of the light source was taken up and explained, but the same experimental results were obtained with respect to the spectral distribution data of the light source and optical data such as chromaticity and color rendering index obtained from the spectral distribution data. Needless to say.
1 測定装置
1’ 測定装置
2 光源
3 受光部
3’ 受光部
3A〜3L 受光手段(光ファイバー)
3A’〜3F’ 受光手段(イメージセンサ)
4 受光手段支持手段(光ファイバー支持手段)
4’ 受光手段支持手段(イメージセンサ支持手段)
5 分光検出手段
5’ 分光検出手段
5a レンズ
5b 分光器
5c 減衰器
5d 加算器
5e 増幅器
6 光学特性解析手段
6a データ算出部
6a1 第1のデータ算出部
6a2 第2のデータ算出部
6b データ比較部
6c 比較結果表示部
7 検査装置
8 搬送手段
9 光ファイバー支持手段(筐体)
9a 開口
20 光源
20a 光軸
21 積分球
21a 積分球半部
22 遮蔽板
23 自己吸収補正用光源
24 遮蔽板
25 積分半球
26 遮蔽板
27 自己吸収補正用光源
28 遮蔽板
30 受光手段
30a 受光部
70 検査装置
80 搬送手段
81 昇降機構
82 開口
D 仮想正12面体
H 仮想正6面体
I 仮想正20面体
O 仮想正8面体
T 仮想正4面体
DESCRIPTION OF
3A 'to 3F' Light receiving means (image sensor)
4 Light receiving means supporting means (optical fiber supporting means)
4 'light receiving means supporting means (image sensor supporting means)
5 Spectral detection means 5 'Spectral detection means
Claims (12)
前記光源から放射される光を直接受光する複数の受光手段と、
前記各受光手段を支持する受光手段支持手段と、
前記各受光手段の出力を検出することによって、前記光源の分光スペクトル情報を抽出する分光検出手段と、
前記分光検出手段から抽出された前記分光スペクトル情報を演算処理することによって、前記光源の光学特性を解析する光学特性解析手段と、を備え、
前記各受光手段は、前記光源から放射される光を直接受光する受光部をそれぞれ有し、前記各受光部のうち少なくとも2つが、前記光源を仮想球体の中心に配置させた場合の、当該仮想球体に内接する仮想正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置もしくはこれらのいずれかの組み合わせに対応する位置に、配置されていることを特徴とする測定装置。 A measuring device for measuring optical characteristics of a light source,
A plurality of light receiving means for directly receiving light emitted from the light source;
A light receiving means supporting means for supporting each light receiving means;
Spectral detection means for extracting spectral spectrum information of the light source by detecting the output of each light receiving means;
Optical characteristic analysis means for analyzing the optical characteristics of the light source by calculating the spectral information extracted from the spectral detection means,
Each of the light receiving units has a light receiving unit that directly receives light emitted from the light source, and at least two of the light receiving units have the virtual light source when the light source is arranged at the center of a virtual sphere. A measuring device, wherein the measuring device is arranged at a position corresponding to a surface center of each surface of a virtual regular polyhedron inscribed in a sphere, a midpoint or a vertex of each side, or a combination thereof. .
前記分光検出手段から抽出された前記分光スペクトル情報を取り込んで演算処理して、前記光源に関する分光分布データを算出するとともに、該分光分布データをさらに演算処理することによって得られる前記光源に関する光学データを算出するデータ算出部と、
前記データ算出部で算出された前記分光分布データおよび前記光学データのうちの一方またはそれら両方を、予め設定された基準データと比較するデータ比較部と、
前記データ比較部の比較結果を表示する比較結果表示部と、からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の測定装置。 The optical characteristic analysis means includes
The spectral information extracted from the spectral detection means is calculated and processed to calculate spectral distribution data related to the light source, and optical data related to the light source obtained by further calculating the spectral distribution data. A data calculation unit to calculate,
A data comparison unit that compares one or both of the spectral distribution data and the optical data calculated by the data calculation unit with preset reference data;
The measurement apparatus according to claim 1, further comprising a comparison result display unit that displays a comparison result of the data comparison unit.
前記光源を前記仮想球体の中心に搬送する搬送手段と、
前記各受光部を収容するとともに、前記搬送手段が通過するための開口を有する筐体と、を備えた光源の光学特性を検査するための検査装置。 A measuring device according to any one of claims 1 to 6,
Conveying means for conveying the light source to the center of the virtual sphere;
An inspection apparatus for inspecting optical characteristics of a light source, which includes each of the light receiving units and a housing having an opening through which the transport unit passes.
(a)前記光源と、前記光源から放射される光を直接受光する受光部を有する複数の受光手段と、前記各受光手段を支持する受光手段支持手段と、を準備するステップと、
(b)前記光源を仮想球体の中心に配置するステップと、
(c)前記各受光手段の受光部のうち少なくとも2つを、前記仮想球体に内接する仮想正多面体の各面の面中心、各辺の中点または各頂点に対応する位置もしくはこれらのいずれかの組み合わせに対応する位置に、配置するステップと、
(d)前記光源を発光させるステップと、
(e)前記各受光手段の出力を検出して、前記光源の分光スペクトル情報を抽出するステップと、
(f)前記分光スペクトル情報を演算処理して、前記光源の光学特性を解析するステップと、を備えることを特徴とする測定方法。 A method of measuring optical characteristics of a light source,
(A) preparing the light source, a plurality of light receiving means having a light receiving unit that directly receives light emitted from the light source, and a light receiving means supporting means for supporting the light receiving means;
(B) placing the light source in the center of the virtual sphere;
(C) At least two of the light receiving portions of each of the light receiving means are positioned corresponding to the center of each surface of the virtual regular polyhedron inscribed in the virtual sphere, the midpoint of each side, or each vertex, or any one of these. Arranging at a position corresponding to the combination of
(D) causing the light source to emit light;
(E) detecting the output of each light receiving means to extract spectral spectrum information of the light source;
(F) Computation processing of the spectral information and analyzing the optical characteristics of the light source.
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