CN105074399A

CN105074399A - 光特性测定装置

Info

Publication number: CN105074399A
Application number: CN201380075271.7A
Authority: CN
Inventors: 望月学; 藤森昭一
Original assignee: Pioneer Corp; Pioneer FA Corp
Current assignee: Shinkawa Ltd; Pioneer Corp; PFA Corp
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JPWO2014162547A1; CN105074399B; WO2014162547A1; JP6199374B2

Abstract

本发明提供一种能够得到更精确的测定值的光特性测定装置。本发明的光特性测定装置(1)具备：积分球(2)，其具有用于漫反射入射光的积分球内部表面(3a)；以及导光部，其使由测定对象物(101)出射的光通过并反射、导光至所述积分球，导光部的积分球侧以及测定对象物侧(101)以外的面形成为可镜面反射光。

Description

光特性测定装置

技术领域

本发明涉及一种使用积分球的光特性测定装置。

背景技术

专利文献1公开了一种光检测装置。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2007-198983号

但是，在专利文献1所记载的装置中需要遮光板(参照专利文献1的图2中的符号206以及本发明的图2)。

而且，如果有遮光板，则测定对象物的光之中的特定方向的光，就会被遮光板遮住而增加在积分球表面的反射次数并且被吸收。因此，产生了即使特意使用了积分球，也只能测定到预定方向的光成分的部分减少的积分光的问题。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是为了解决上述问题而完成的，其中一个目的在于提供一种能够得到更精确的测定值的光特性测定装置。

用于解决问题的手段

本发明的光特性测定装置具备：积分球，其具有用于漫反射入射光的积分球内部表面；以及导光部，其使由测定对象物出射的光通过并反射、导光至所述积分球，所述导光部的所述积分球侧以及测定对象物侧以外的面形成为可镜面反射光。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的说明图。

图2是用于说明积分球的功能的说明图。

图3是第一实施方式的效果的说明图。

图4是第一实施方式的效果的一例的说明图。

图5是第二实施方式的说明图。

具体实施方式

<第一实施方式>

图1是本发明的第一实施方式的说明图。

以下，利用图1详细说明本发明的第一实施方式。

光特性测定装置1具有积分球2和导光部构成部件5。

积分球2具有积分球本体3、第一贯通孔部31以及第二贯通孔部33。

积分球本体3具有内部空间为球形的中空空间。

作为此积分球本体3的中空空间侧表面的积分球内部表面3a形成为可进行漫反射(漫射)。

此外，虽然积分球本体3的积分球内部表面3a所形成的中空空间必须为球形，但是其外部形状可不为球形。

在此积分球本体3中连接有第一贯通孔部31以及第二贯通孔部33。

另外，虽然记载了积分球2的积分球内部表面3a可进行漫反射，但是，积分球内部表面3a也可以进行镜面反射。

只是，在使用这种镜面反射的积分球2时，必须采用适当的构造以及使用方法。

具体而言，在镜面反射时容易受到内表面凹凸的影响，因此需要高精度的加工。

另外，使用于通过积分球2中心的光(尤其是激光等)等时，一旦进行了镜面反射，则会发生入射的光被反射而直接从入射口出去的问题。因此，需要正确地选择光的入射角度。

所以，一般而言，使用漫反射的积分球2较为适当。此外，比起形成镜面反射方式的积分球2，形成漫反射方式的积分球2能够形成更小型、更便宜、也更稳定的积分球2。因此，由这一点看来，也是漫反射的积分球2较为有利。

不过，在使能量密度高的光(尤其是激光等)漫反射时，使用于积分球内部表面3a的反射材料(例如，硫酸钡)可能会损坏。因此，对于能量密度较高的光，优选使用利用高耐受性的金属蒸镀膜来进行镜面反射的积分球2。

第一贯通孔部31中形成有圆柱形状的中空空间。为了形成此中空空间，形成有从第一贯通孔部31的外部贯通到积分球本体3的中空空间的第一贯通孔31c。

通过此第一贯通孔部31的第一贯通孔31c，积分球2接收测定对象的光的输入。

另外，虽然此第一贯通孔部31在本实施方式中为圆柱形状，但是也可以为角柱形状(三角柱、四角柱、五角柱以及其以上的角柱形状)。

此外，将第一贯通孔31c所形成的圆柱形状的外侧的面称为第一外部面31b，并且，将第一贯通孔31c所形成的圆柱形状的内侧(积分球本体3侧)的面称为第一内部面31a。

第二贯通孔部33中形成有圆柱形状的中空空间。为了形成此中空空间，形成有从第二贯通孔部33的外部贯通到积分球本体3的中空空间的第二贯通孔33c。

通过此第二贯通孔部33的第二贯通孔33c，积分球2输出测定对象的光。

在此，通过第二贯通孔部33的光是通过第一贯通孔部31、并且至少在积分球内部表面3a进行过一次漫反射之后的光。关于此理由，详述于后。

另外，虽然此第二贯通孔部33在本实施方式中为圆柱形状，但是也可以为角柱形状(三角柱、四角柱、五角柱以及其以上的角柱形状)。

此外，将第二贯通孔33c所形成的圆柱形状的外侧的面称为第二外部面33b，并且，将第二贯通孔33c所形成的圆柱形状的内侧(积分球本体3侧)的面称为第二内部面33a。

在第二外部面33b的位置配设有光接收部7和波长测定部9。

光接收部7用于测定由积分球本体3漫反射后的光的光量。例如，光接收部7可使用光检测器，也可以使用CCD等。

波长测定部9用于测定由积分球本体3漫反射后的光的波长。

另外，波长测定部9也可以使光入射至光纤的尖端的面，并且借由此光纤将光导光至波长测定装置，借由此波长测定装置实际地测定波长。

此外，还可在此光纤的尖端使用导光部件，首先使此导光部件进行导光之后导光至光纤，之后再导光至波长测定装置。作为导光部件，圆筒形状部件的内表面可使用反射部件来形成，而延伸长度上的内表面也可以由会进行反射的部件(例如，玻璃)来形成。更进一步，导光部件的圆柱或角柱形状的侧面的表面可由会进行反射的部件来形成。

另外，波长测定部9的波长测定装置可以直接与第二外部面33b相对。

此外，虽然图1记载了光接收部7和波长测定部9抵接于第二外部面33b，但不一定是抵接，也可以位于第二外部面33b的外侧位置上。更进一步，也可以插入第二外部面33b的中央侧。

另外，虽然光接收部7以及波长测定部9设于第二贯通孔部33中，但是不一定两个都必须设在第二贯通孔部33中。例如，也可以再形成一个第三贯通孔部，并将两个的其中一个配置在其中。

图2是用于说明积分球2的功能的说明图。

在此，利用图2简单说明积分球2的功能。

积分球2对入射(从第一贯通孔31c入射)的光反复进行漫反射，以输出平均光(从第二贯通孔33c出射)。

也就是说，通过积分球2可测定在测定对象物101(例如，LED)方向上的光的偏光、配光、波长等平均化后的光。

此外，此时输出的光量与输入的光量的关系如下式所示:

输出的光量/输入的光量

∝输出口面积(第二贯通孔33c的第二外部面33b)/积分球内部的整个表面积(＝(图1时)3a+31a+33a)

如图1所示，第一贯通孔31c中插入有导光部构成部件5。

导光部构成部件5具有圆锥台形状的中空的内部空间。此内部空间为导光部。

作为一例，圆锥台形状的导光部构成部件5是将连接测定对象物101与积分球2(积分球本体3)的中心的直线(以下称为光轴中心CA)作为中心的旋转体。只是，光轴中心CA不一定要与积分球2的中心一致。

因此，导光部构成部件5具有其截面积随着靠近测定对象物101侧而变小的圆筒形状。当然，并未限定导光部构成部件5的外形形状，任何形状皆可。

导光部构成部件5的内部空间侧的导光部件内周面5a形成为可进行光的镜面反射。具体而言，可对导光部件内周面5a施以电镀等。

另外，内部空间具有积分球本体3侧的积分球侧开口部5b。此外，内部空间具有在测定对象物101侧的测定对象物侧开口部5c。

测定对象物侧开口部5c的内侧或外侧配置有测定对象物101。

在以上的说明中，虽然导光部构成部件5的内部空间具有圆锥台形状，但并非限定于此。例如，导光部构成部件5的内部空间也可以为角锥台形状。

更进一步，依据不同的情况，导光部的形状也可以为单纯的圆锥形状。如后详述，只要是不会让直接光入射至第二贯通孔33c皆可，这是因为无论是哪种形状，直接光都可能会存在于入射位置上。

在导光部构成部件5的测定对象物101侧上形成缝隙(切口)(第一缝隙5e以及第二缝隙5d)，其用于让探针11(第一探针11a以及第二探针11b)插入。

此探针11的尖端抵接测定对象物101(例如LED)的电极。此探针11用于供给电力至测定对象物101以使其发光。

当然，在测定对象物101不需要探针11时等，也不需要探针11以及缝隙(第一缝隙5e以及第二缝隙5d)了。

如第一实施方式所示,导光部件内周面5a形成为可镜面反射时,在导光部构成部件5内通过并反射的光从积分球侧开口部5b出射时,与光轴中心CA具有0～θ1范围的角度。理由如后详述(以下将θ1称为最大角度θ1)。

如此一来，在导光部构成部件5内通过并反射的光，将会到达从积分球侧开口部5b的最接近光接收部7侧的端部即A点到与光轴中心CA所夹的最大角度θ1的角度范围内。

由此，在第一实施方式中，比起将A点作为基点与光轴中心CA所夹的最大角度θ1的角度的位置，是在将A点作为基点与光轴中心CA所夹的更大角度的位置上配置第二贯通孔33c的第二内部面33a。

更具体而言,将相当于在第二内部面33a中距离积分球侧开口部5b最远的位置的B点,配置在将A点作为基点的与光轴中心CA所夹的θ2(θ2≥θ1)的角度的位置上。

在此，专利文献1中虽然有与图1所示的实施方式形状类似的部份，但是其构成完全不同。以下进行说明。

在专利文献1中，对应第一实施方式中的导光部构成部件5的反射部件的内壁面是由漫反射材料所构成(专利文献1的段落0032)。

相对于此，在第一实施方式中是形成为可进行镜面反射。

借此，在第一实施方式中，能够防止从测定对象物101出射的光一次都没有被积分球内部表面3a漫反射就进入光接收部7。

另外，常规的积分球2为了防止从第一贯通孔31c入射的光一次都没有被漫反射就直接入射至第二贯通孔33c，会在第一贯通孔31c与第二贯通孔33c之间设置遮蔽板(遮光板)。

以下，说明第一实施方式为何能够防止从测定对象物101出射的光一次都没有被积分球内部表面3a漫反射就入射至光接收部7的情况的理由。

图3是第一实施方式的效果的说明图。

图4是第一实施方式的效果的一例的说明图。

首先，如图3所示，针对与光轴中心CA具有θ角度的光从测定对象物101出射时的情况进行说明。此外，在此，将截面积从测定对象物侧开口部5c侧至积分球侧开口部5b逐渐变宽的角度作为如图3所示的α进行说明。

此时，在导光部构成部件5内直进的光会在导光部件内周面5a中被反射。

接着，反射后的光在与光轴中心CA具有θ-2α的角度被反射。并且，在图3中虽然没有第二次之后的反射，但是，有第二次的反射时，会在((θ-2α)-2α)被反射。

结果，例如，积分球侧开口部5b与测定对象物侧开口部5c之间的距离为无限长的情况下，从导光部构成部件5的积分球侧开口部5b出射的光会是与光轴中心CA所夹的角度为0～α之间的光。

也就是说，在这个情况下，如图1中所示，θ1＝α。在此，最大角度θ1为在导光部构成部件5内通过并反射的光并未在积分球内部表面3a中漫反射而直接入射范围的最大范围。

在此，将积分球侧开口部5b与测定对象物侧开口部5c之间的距离视为具有无限长，可是实际上是不可能的。但是，即使积分球侧开口部5b与测定对象物侧开口部5c之间的距离为有限，也一定存在有在导光部构成部件5内通过并反射的光未在积分球内部表面3a中漫反射而直接入射的范围。

由此，实际计算积分球侧开口部5b与测定对象物侧开口部5c之间的距离(导光部件的长度L)为有限时的最大角度θ1的结果表示于图4。

另外，图4显示当测定对象物侧开口部5c为积分球侧开口部5b为时的计算结果。当然，当这些值不同时，计算结果也会不同。

说明如图4所示的计算结果。

横轴为导光部构成部件5的导光部件的倾斜角度α。纵轴为最大角度θ1的角度。

此外，测定对象物侧开口部5c为积分球侧开口部5b为因此，一旦确定导光部件的倾斜角度α，则可以自动地计算出导光部件的长度L。为了在视觉上容易理解，使用图4进行辅助表示。

由图4可知，一旦决定测定对象物侧开口部5c的直径、积分球侧开口部5b的直径、以及导光部件的倾斜角度α，就能自动地计算出最大角度θ1。

并且，如果在比θ1更大的角度的位置上设置第二外部面33b，则未在积分球内部表面3a漫反射的光就不会入射至光接收部7。

其结果就是，不需要遮光板，也能得到更适当的测定结果。

相对于此，在专利文献1中，相当于导光部构成部件5的部件中的反射为漫反射，因此，图1中的例如入射至C位置并漫反射的光，就会入射至第二外部面33b。

更进一步，随着测定对象物101的光成为水平方向的光，漫反射的次数会增加，因此很显然的，到达积分球2内部的光的光量将会衰减。

因此，使用漫反射的导光部构成部件5时，漫反射的结果是会向所有的方向反射，所以，会产生不朝向积分球2的方向的光。

相对于此，使用镜面反射的导光部构成部件5时，镜面反射具有指向性，因此反射的光几乎都会朝向积分球2。

因此，在本实施方式中，通过使用镜面反射的导光部构成部件5，能够将衰减的影响降到最低。

另外，在测定对象物101的安装面，即与配置有导光部构成部件5一侧相反侧的位置上配置反射部件时，能够测定出加上测定对象物101向相反方向出射的光的平均光量以及波长。

此外，导光部构成部件5的导光部件内周面5a在反射的次数多时(例如为三次)，也可以将其反射率设定为使光衰减的反射率。这是因为反射的次数多时，由于反射材料的波长吸收特性的影响，可能会造成光的偏振，在这种情况下，测定值有可能不是正确的。

另外，如图1所示，光接收部7和波长测定部9都相对于同一个第二贯通孔33c配置。借此，能测定出入射至光接收部7的光的波长。

也就是说，在分别为了光接收部7和波长测定部9制作积分球本体3时，因为其测定位置不同，入射至光接收部7的光可能是与波长测定部9具有不同特性的光。但是，在第一实施方式中没有这样的可能性。

更进一步，通过光接收部7和波长测定部9都相对于同一个第二贯通孔33c配置，能够减少用于测定的部分，而使进行漫反射的积分球内部表面3a的面积变大。因此，具有能够得到更精确测定值的效果。

<第二实施方式>

图5是第二实施方式的说明图。详细来说，图5为第二实施方式的第二贯通孔33c部分的放大图，其他部分与第一实施方式相同。

在第二实施方式中，如图5所示，可形成为使波长测定部9的入射面9a接触第二贯通孔33c。

另外，如图5所示，可使波长测定部9贯通第二贯通孔部33。

将波长测定部9的入射面9a的法线方向与第二贯通孔33c的中心轴的光接收部侧的方向所夹的角度作为θ3时，θ3＝90°。

借此，在光接收部7的光量测定中，能降低波长测定部9的不良影响。

此外，将波长测定部9的导光方向与第二贯通孔33c的中心轴的光接收部7侧的方向所夹的角度作为θ4时，θ4＜90°。

借此，波长测定部9能够更顺利地将光导光至分光器等实际进行测定的部分。

另外，第二贯通孔33c的形状为圆锥台等的形状时，也可以不为θ3＝90°。

更进一步，波长测定部9也可以进入第二贯通孔33c的内部。在这个情况下，可以将θ3调整为使光容易入射的角度。

<实施方式的构成及效果>

光特性测定装置1具备积分球2，其具有用于漫反射入射光的积分球内部表面3a；以及导光部，其使由测定对象物101出射的光通过并反射、导光至积分球2。导光部的积分球2侧以及测定对象物101侧以外的面形成为可镜面反射光。

通过此构成，能够提供一种可得到更精确的测定值的光特性测定装置。

导光部具有将通过测定对象物101的直线作为旋转中心的旋转体形状，导光部的旋转体形状形成为其积分球2侧的截面积比其测定对象物101侧的截面积大。

通过此构成，能提供一种能够得到更精确的测定值的光特性测定装置。

借由此构成，能减少入射至积分球本体3的光通过导光部又回到测定对象物101侧的情况。

导光部具有圆锥台形状。

通过具有这样的形状，能减少入射至积分球本体3的光通过导光部又回到测定对象物101侧的情况。

导光部为中空空间。

积分球2具备第一贯通孔31c，其让由测定对象物101出射的光入射；以及第二贯通孔33c，其将光导光至接收入射至积分球2的光的一部分的光接收部7。第二贯通孔33c中除了光接收部7外还配设有波长测定部9，其用以测定光的波长。

通过此构成，能直接测定入射至光接收部7的光的波长。

导光部具有将通过测定对象物101和积分球2的直线作为旋转中心的旋转体形状。

通过具有此构成，能提供一种能够得到更精确测定值的光特性测定装置。

第二贯通孔33c具有圆柱形状，波长测定部9具有让测定对象的光入射的入射面9a，入射面9a配设为从呈圆柱形状的第二贯通孔33c的侧面部抵接第二贯通孔33c，或是从呈圆柱形状的第二贯通孔33c的侧面部位于第二贯通孔33c的内部空间内。

通过具有此构成，能以更适当的构成直接测定入射至光接收部7的光的波长。

入射面9a的法线方向与第二贯通孔33c的中心轴形成为具有预定的角度。

通过具有此构成，能够以更适当的构成直接测定入射至光接收部7的光的波长。

本发明中的导光部只要是能将光在由导光部构成部件5形成的中空状的空间中导光的构造即可。

本发明中的测定对象物的一例为LED。只要是能出射(反射)光的物体皆能作为测定对象物。

符号说明

1光特性测定装置

2积分球

3积分球本体

3a积分球内部表面

5导光部构成部件(导光部)

5a导光部件内周面(导光部)

5b积分球侧开口部

5c测定对象物侧开口部

7光接收部

9波长测定部

9a入射面

31第一贯通孔部

31c第一贯通孔

33第二贯通孔部

33c第二贯通孔

101测定对象物

CA光轴中心

L导光部件的长度

Claims

1.一种光特性测定装置，其特征在于，具备：

积分球，其具有用于漫反射入射光的积分球内部表面；以及

导光部，其使由测定对象物出射的光通过并反射、导光至所述积分球，

所述导光部的所述积分球侧以及测定对象物侧以外的面形成为可镜面反射光。

2.根据权利要求1所述的光特性测定装置，其特征在于，所述导光部具有将通过测定对象物的直线作为旋转中心的旋转体形状，所述导光部的旋转体形状形成为所述积分球侧的截面积比测定对象物侧的截面积大。

3.根据权利要求2所述的光特性测定装置，其特征在于，所述导光部具有圆锥台形状。

4.根据权利要求3所述的光特性测定装置，其特征在于，所述导光部为中空空间。

5.根据权利要求3或4所述的光特性测定装置，其特征在于，所述积分球具备:

第一贯通孔，其让由测定对象物出射的光入射；以及

第二贯通孔，其将光导光至用以接收入射至所述积分球的光的一部分的光接收部，

所述第二贯通孔中除了所述光接收部外还配设有波长测定部，其用以测定光的波长。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的光特性测定装置，其特征在于，所述导光部具有将通过测定对象物和所述积分球的直线作为旋转中心的旋转体形状。

7.根据权利要求6所述的光特性测定装置，其特征在于，所述第二贯通孔具有圆柱形状，所述波长测定部具有让测定对象的光入射的入射面，所述入射面配设为从呈圆柱形状的所述第二贯通孔的侧面部与所述第二贯通孔接触，或是从呈圆柱形状的所述第二贯通孔的侧面部位于所述第二贯通孔的内部空间内。

8.根据权利要求7所述的光特性测定装置，其特征在于，所述入射面的法线方向与所述第二贯通孔的中心轴形成为具有预定的角度。