JP2015001434A - 配光測定装置および配光測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】面発光体1の光出射面における部分領域からの出射光のみを取り出す抽出部20と、前記抽出部20が取り出す前記部分領域からの出射光を当該部分領域のサイズに対応して規定される距離だけ前記光出射面から光出射方向に離れた位置で受光する受光部30と、前記受光部30での受光結果に基づき前記光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求めて当該配光分布の測定結果とする演算部51と、を備えて配光測定装置を構成する。
【選択図】図2
Description
配光分布の測定は、配光測定装置を使用して行われる。配光測定装置としては、例えば図8に示すように、測定対象となる光源201が配置固定される光源取付部202、その光源201からの出射光を受光して電気量に変換する受光部203、光源201からの出射光の光路を変えて受光部へ案内する平面鏡204、配光測定に用いる軸を中心に光源201、平面鏡204または受光部203を回転させる回転機構部205等、を備えて構成されたものがある(例えば、非特許文献1参照)。
例えば、光源201を点光源と見做せる場合であれば、その光源201からの出射光の光度の総量は、4πI(ただし、4πは全球上の立体角[単位:sr]、Iは光度[単位:lm/sr=cd])で表される。また、その光源201からの出射光による照度の総量は、4πr2E(ただし、4πr2は球の表面積[単位:m2]、Eは照度[単位:lm/m2=lx])で表される。そして、これらの各総量が一致するので4πI=4πr2Eの式が成り立ち、これによりI=r2Eという換算式が得られる(ただし、rは光源から照度計までの測光距離)。つまり、照度Eから光度Iへの換算式は、光源201を点光源と見做せる場合を想定したものである。
このように、配光測定装置においては、配光分布の測定にあたり、照度Eを光度Iに換算する必要があるが、その換算に用いる換算式が点光源または点光源に近い光源を前提としたものであるため、光源201が点光源と見做し得る程度に光源201と受光部203との距離を大きく取らなければならない。したがって、光源201の発光面の最大寸法の5倍以上という測光距離が推奨されているのである。
なお、5倍以上の測光距離を確保すれば、測定対象となる光源201が点光源ではなく面光源である場合でも、点光源と面光源での光度のズレ量が0.5%以内に収まり、実用上問題が無いことが確認されている。換言すると、5倍以上の測光距離を確保すれば、配光分布の測定を精度良く行うことが可能である。
このような配光測定装置の大型化は、回避することが望ましい。なぜならば、配光測定装置の大型化は、当該装置を収容する暗室スペース等の大型化を招くことになり、大スペース確保ができない小規模の企業や研究所等への当該装置の導入を困難にしてしまうからである。
本発明の第1の態様は、面発光体の配光分布を測定する配光測定装置であって、前記面発光体の光出射面における部分領域からの出射光のみを取り出す抽出部と、前記抽出部が取り出す前記部分領域からの出射光を当該部分領域のサイズに対応して規定される距離だけ前記光出射面から光出射方向に離れた位置で受光する受光部と、前記受光部での受光結果に基づき前記光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求めて当該配光分布の測定結果とする演算部と、を備えることを特徴とする配光測定装置である。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の発明において、前記抽出部は、前記部分領域を画定する形状および大きさの開口部が設けられ、当該部分領域以外の他部領域を覆うように前記面発光体の光出射面側に配される遮蔽板を有して構成されることを特徴とする。
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の発明において、前記遮蔽板における前記開口部と前記面発光体との相対位置を移動させるステージ部を備えることを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の発明において、前記ステージ部による相対位置移動を利用して前記光出射面の全領域を構成する複数の前記部分領域のそれぞれからの出射光を前記受光部に受光させ、各部分領域についての受光結果を前記演算部に積算させて当該全領域からの出射光の配光分布を求めるように、前記ステージ部、前記受光部および前記演算部に対する動作指示を与える制御部を備えることを特徴とする。
本発明の第5の態様は、第2から第4のいずれか1態様に記載の発明において、前記演算部は、前記演算にあたり、前記光出射面と前記遮蔽板との間隙距離に基づく測定距離補正を行うことを特徴とする。
本発明の第6の態様は、第2から第5のいずれか1態様に記載の発明において、前記演算部は、前記演算にあたり、前記光出射面と前記遮蔽板との間隙距離に基づく測光面積補正を行うことを特徴とする。
本発明の第7の態様は、第1から第6のいずれか1態様に記載の発明において、前記受光部は、前記部分領域のサイズに対応して規定される距離を半径とする円弧上に並んで配置された複数の受光器を有して構成されることを特徴とする。
本発明の第8の態様は、第7の態様に記載の発明において、前記複数の受光器は、前記円弧上に均等ピッチで配置されていることを特徴とする。
本発明の第9の態様は、面発光体の配光分布を測定する配光測定方法であって、前記面発光体の光出射面における部分領域からの出射光のみを取り出す抽出工程と、前記抽出工程で取り出す前記部分領域からの出射光を当該部分領域のサイズに対応して規定される距離だけ前記光出射面から光出射方向に離れた位置で受光する受光工程と、前記受光工程での受光結果に基づき前記光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求めて当該配光分布の測定結果とする演算工程と、を備えることを特徴とする配光測定方法である。
本発明の第10の態様は、第9の態様に記載の発明において、前記光出射面の全領域を構成する複数の前記部分領域のそれぞれについて前記抽出工程および前記受光工程を順次行い、各部分領域についての受光結果を得たら当該受光結果を前記演算工程で積算して前記全領域からの出射光の配光分布を求めることを特徴とする。
ここでは、以下のような項分けをして説明を行う。
1.本発明の概要
2.本発明の一実施形態
2−1.配光測定装置の構成例
2−2.配光測定方法の手順
3.本実施形態の効果
4.本発明の他の実施形態
先ず、本発明の概要を説明する。
本明細書において、「面発光体」とは、平面状の光出射面を有し、その光出射面の全領域から光を出射するように構成された物体をいう。光出射面が平面状となり得るものであれば、可撓性を有していてもよい。このような面発光体の例としては、有機ELや導光板などを利用した面発光LED等が挙げられる。ただし、ここで挙げた例に限定されることはなく、平面状の光出射面の全領域から光を出射するものであれば、本明細書における「面発光体」に該当し得る。
また、面発光体の「配光分布」とは、当該面発光体からの出射光の光度の出射角度に対する変化または分布のことをいう。この「配光分布」については、「配光特性」と呼ばれることもあるが(例えば、非特許文献1参照)、本明細書においては「配光分布」と称する。
仮に5倍以上の測光距離を確保しないで配光分布を測定すると、その場合には、配光分布の測定を正しく行えないおそれが生じてしまう。つまり、配光測定にあたっては、5倍以上の測光距離を確保することで、面発光体を点光源と見做せるようにして、受光部に対して垂直に入射する光の成分を増やし、これによりI=r2Eという換算式を用い得るようにしているが、5倍以上の測光距離を確保しないと、光出射面2から受光部に対して斜め方向から入射する光の成分が増えてしまい、受光部による照度の検出結果が小さめに出てしまい、その結果として配光分布の測定が正しく行えないのである。
本発明は、このような本願発明者が得た従来には無い着想、すなわち面発光体の光出射面2を細分化するという新規で独創的な発想に基づくものである。
次に、本発明に係る配光測定装置および配光測定方法について、具体的な実施の形態を説明する。
先ず、本発明に係る配光測定装置の構成例について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による配光測定装置の概略構成例を示す説明図である。
本実施形態の配光測定装置は、大別すると、光源取付部10と、抽出部20と、受光部30と、ステージ部40と、コンピュータ部50と、を備えて構成されている。
光源取付部10は、配光測定の対象となる面発光体1が配置固定されるものである。面発光体1は、主に鉛直方向上方側へ向けて光を出射するような状態で、光源取付部10上に配置固定されることになる。なお、光源取付部10上に配置固定される面発光体1は、光出射面の全領域から光を出射するものであれば特に限定されることはないが、その一例として865(L)×212(W)×44(H)mmのLEDベースライトが挙げられる。また、面発光体1の配置固定のための機構は、特に限定されるものではなく、公知技術を利用して構成されたものであればよい。
抽出部20は、光源取付部10上に配置固定された面発光体1が光を出射する際に、その面発光体1の光出射面における部分領域からの出射光のみを取り出すものである。ここで「部分領域」とは、面発光体1の光出射面の全領域を細分化して得られる部分的な各領域のことをいう。
このような部分領域からの出射光のみを取り出すために、抽出部20は、面発光体1の光出射面側に配される遮蔽板21を有している。遮蔽板21には、部分領域を画定する形状および大きさの開口部22が設けられている。そして、開口部22が面発光体1からの光を透過させつつ、遮蔽板21が部分領域以外の他部領域を覆うことで、ある部分領域からの出射光のみを取り出すように構成されている。
開口部22の形状は、特に限定されるものではないが、例えば矩形状の光出射面を有する面発光体1についての配光測定を効率的に行うべく、開口部22の形状についても矩形状にすることが考えられる。また、開口部22の大きさについては、詳細を後述するように配光測定の効率を考慮して決定すればよく、具体的には例えば一辺が50mmの正方形状とすることが考えられる。なお、開口部22は、例えばアタッチメント部品の交換により、その形状または大きさを可変させ得るように構成してもよく、具体的には例えば一辺が50mmの正方形状の開口部22と一辺が85mmの正方形状の開口部22とを選択し得るように構成しても構わない。
受光部30は、抽出部20が取り出す部分領域からの出射光を受光して電気量に変換することで、その出射光による照度を検出するものである。この受光部30の光受光面と面発光体1の光出射面との間の距離である測光距離は、部分領域のサイズに対応して規定されている。具体的には、例えば開口部22が矩形状の場合であれば、測光距離は、部分領域を画定する開口部22の最大寸法である当該開口部22の対角サイズの5倍以上の距離が確保される。したがって、例えば開口部22が85mm角である場合を想定すると、測光距離は、当該開口部22の対角サイズの5倍以上に相当する600mm以上が確保される。
このような測光距離を確保して配される受光部30は、複数の受光器31を有して構成されている。各受光器31は、照度を検出可能であれば公知のものを用いることができ、またいずれも同一のものでよい。そして、各受光器31は、円弧状に形成されたアーム部32に均等ピッチで配置されている。アーム部32は、部分領域を画定する開口部22の遮蔽板底面側における中央部分を円弧中心としつつ、上述した測光距離を半径とする円弧状に形成されたものである。したがって、各受光器31は、開口部22の中央部分を向きつつ、測光距離を半径とする円弧上に均等ピッチで一列に並んで配置されることになる。なお、各受光器31の配置態様は、特に限定されるものではないが、配光測定の分解能と検出結果に対する処理負荷等を比較衡量して、例えば鉛直方向を0°とした場合の±85°の範囲に5°ピッチで配置することが考えられる。以下、各受光器31が配置された角度のことを「測定角度」と称す。
また、受光部30は、複数の受光器31およびこれらを支持するアーム部32に加えて、当該アーム部32を回転させる回転駆動部33を有している。回転駆動部33は、電動モータ等の駆動源を利用しつつ、開口部22の中央部分を通過する鉛直線を回転軸として、複数の受光器31およびアーム部32を一体で回転させるようになっている。このとき、回転駆動部33は、受光器31およびアーム部32を、例えば1°ピッチで回転させて任意の位置にて停止させるようにする。これにより、各受光器31は、光源取付部10上に配置固定された面発光体1に対する並び方向が、任意に可変され得るようになる。以下、面発光体1に対する各受光器31の並び方向の角度のことを「被測定方向水平角度」と称す。
ステージ部40は、遮蔽板21における開口部22と光源取付部10上に配置固定された面発光体1との相対位置を移動させるものである。移動方向は、少なくとも面発光体1の光出射面に沿った方向(すなわち面発光体1が鉛直方向に光を出射する場合であれば水平方向)である。そのために、ステージ部40は、少なくとも、直交する水平2軸方向に移動可能な移動多軸ステージを有しており、その移動多軸ステージが光源取付部10を移動させるように構成されている。このようなステージ部40は、直交する水平2軸方向のそれぞれに対して、光源取付部10を例えば0.1mmピッチで移動させて任意の位置にて停止させ得るようになっている。これにより、光源取付部10上の面発光体1は、遮蔽板21における開口部22および当該開口部22を通して見える受光部30の各受光器31に対する水平方向の相対位置が、任意に可変され得るようになる。
なお、ステージ部40は、直交する水平2軸方向に加えて、必要に応じて鉛直方向にも光源取付部10を移動させるように構成されたものであってもよい。
コンピュータ部50は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard disk drive)、各種インタフェース等の組み合わせからなるものである。そして、コンピュータ部50では、CPUがROMまたはHDDに格納された所定プログラムを実行することにより、演算部51および制御部52として機能するように構成されている。なお、コンピュータ部50を演算部51または制御部52として機能させる所定プログラムは、HDD等への格納に先立ち、通信回線を通じてコンピュータ部50へ提供されるものであってもよいし、あるいはコンピュータ部50で読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよい。
演算部51は、抽出部20が取り出した部分領域からの出射光についての受光部30の各受光器31での受光結果に基づき、光源取付部10上に配置固定された面発光体1の光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求めて、これを当該面発光体1についての配光分布の測定結果とするものである。なお、演算内容の詳細については後述する。
また、演算部51は、配光分布を求める演算にあたり、各種補正演算を行う機能を有している。各種補正演算としては、詳細を後述するように、光源取付部10上に配置固定された面発光体1の光出射面と遮蔽板21との間隙距離に基づく測定距離補正や、当該間隙距離に基づく測光面積補正等が挙げられる。
制御部52は、上述した各部(特に、受光部30、ステージ部40および演算部51)における動作を制御するものである。さらに具体的には、制御部52は、ステージ部40による相対位置移動を利用して、光源取付部10上に配置固定された面発光体1の光出射面の全領域を構成する複数の部分領域のそれぞれからの出射光を、受光部30における各受光器31に受光させ、各部分領域についての受光結果を演算部51に積算させて当該全領域からの出射光の配光分布を求めるように、ステージ部40、受光部30および演算部51に対する動作指示を与えるようになっている。
次に、上述した構成の配光測定装置における処理動作例の手順、すなわち本発明に係る配光測定方法の手順について説明する。
図3は、本発明の一実施形態による配光測定方法の手順を示すフローチャートである。
上述した構成の配光測定装置を用いて配光測定を行う場合には、先ず、配光測定装置のオペレータが、測定対象となる面発光体1を光源取付部10上にセットする(ステップ101、以下ステップを「S」と略す。)。そして、セットした面発光体1に電圧を印加して、その面発光体1を発光させる(S102)。これにより、面発光体1は、例えば当該面発光体1がLEDベースライトであれば、その光出射面の全領域から主に鉛直方向上方側へ向けて光を出射することになる。
その後、配光測定装置では、制御部52がステージ部40に動作指示を与え、遮蔽板21の開口部22が被測定領域となる一つの部分領域だけを露出するように、当該開口部22に対する光源取付部10上の面発光体1の位置を移動させ、その移動後にステージ部40を停止させる(S103)。これにより、開口部22により露出する部分領域以外の他部領域は遮蔽板21によって覆われるので、面発光体1の光出射面の全領域から光を出射していても、受光部30の側から見ると、露出する部分領域からの出射光のみが取り出されている状態となる。
なお、面発光体1の光出射面の全領域のうち、どの部分領域を被測定領域とするかは、予め設定されているステージ移動規則に基づくものであればよい。ステージ移動規則は、特に限定されるものではないが、その一例としては、先ず、矩形状の光出射面の一角に接する部分領域を被測定領域とし、次いで、これに隣接する部分領域を被測定領域とし、これを光出射面の全領域について終了するまで繰り返す、というものが挙げられる。
なお、所望の被測定方向水平角度は、予め設定されているものであればよい。具体的には、その一例として、開口部22の構成辺に沿った直交2方向のそれぞれ(すなわち、0°方向とこれに直交する90°方向)を被測定方向水平角度とする、というものが挙げられる。
アーム部32の停止状態で遮蔽板21の開口部22が一つの部分領域からの出射光を取り出すと、配光測定装置では、その出射光を受光部30の各受光器31で受光する(S105)。そして、各受光器31は、受光した光量を電気量に変換することで、出射光による照度を検出し、その検出結果を演算部51へ通知する。演算部51への通知は、各受光器31が配された位置情報(例えば、±85°の範囲のどの角度位置に配された受光器31であるかを特定する情報)と関連付けて行われるものとする。また、各受光器31についての処理は、それぞれが並行して行われることになる。
なお、各受光器31は、それぞれの検出結果にバラツキが生じないように、予め校正されたものを用いることが望ましい。
各受光器31での検出結果を演算部51が受け取ると、配光測定装置では、その演算部51が、被測定領域となる一つの部分領域について、配光分布の測定を行う(S106)。配光分布の測定は、どの角度方向にどの程度の照度が得られたかが各受光器31での検出結果からわかるので、その検出結果について照度を光度に換算した後に、例えば配光曲線を作成することによって行えばよい。このとき、照度から光度への換算は、上述したように開口部22の対角サイズの5倍以上の測光距離を確保しているので、原則としてI=r2Eという換算式を適用することが可能となる。
つまり、上述した構成の配光測定装置においては、面発光体1の光出射面と遮蔽板21との間の隙間を考慮しつつ、配光分布の測定を行うべきである。このことから、当該配光測定装置における演算部51は、部分領域についての配光分布の測定にあたり、以下に述べるように、測定距離補正および測光面積補正を行うようになっている。
ここで、演算部51が行う測定距離補正について説明する。
図4は、本発明の一実施形態における測定距離補正の概念を示す説明図である。
r=L+l/cosθ・・・(1)
なお、上記(1)式において、rはある測定鉛直角θにて受光器31が開口部22を通して見ることができる面発光体1における部分領域(すなわち測定対象となる部分領域)とその測定鉛直角θにおける受光器31の受光面との間の測光距離、Lは遮蔽板21の底面側における開口部22の中心位置と各受光器31の受光面との間の距離、lは遮蔽板21の底面と面発光体1の光出射面との間の距離、θは鉛直方向を0°とした場合の各受光器31の測定角度(配置角度)を示している。したがって、上記(1)式は、例えばθ=0°の場合には、r=L+lとなる。
続いて、演算部51が行う測光面積補正について説明する。
図5は、本発明の一実施形態における測光面積補正の概念を示す説明図である。
kx=Lcosθ/(Lcosθ+l)・・・(2)
なお、上記(2)式において、kxは各受光器31の並び方向(すなわち、各受光器31を支持するアーム部32に沿った方向、以下この方向を「X方向」という。)の補正係数であり、L,lおよびθは上記(1)式の場合と同様である。
ky=L/(L+l)・・・(3)
なお、上記(3)式において、kyはY方向の補正係数であり、Lおよびlは上記(2)式の場合と同様である。
以上に説明した測定距離補正および測光面積補正の結果を反映させるために、演算部51は、照度から光度への換算を、I=r2Eという換算式に代わって、以下の(5)式を用いて行うようになっている。なお、下記(5)式は、上記(1)式および上記(4)式から導き出されるものである。
このようにして演算部51が得た配光測定の結果(例えば配光曲線のデータ)については、少なくとも後述する全領域分についての演算処理が終了するまで、例えばコンピュータ部50のHDD等における所定記憶領域内に記憶保持しておくものとする。
以上のようにして、被測定領域となる一つの部分領域について、ある被測定方向水平角度での配光測定が終了すると、続いて、配光測定装置では、図3に示すように、予め設定されている他の被測定方向水平角度での配光測定が終了しているか否かを制御部52が判断する(S107)。その結果、配光測定を行うべき他の被測定方向水平角度があれば、制御部52は、受光部30の回転駆動部33に動作指示を与える(S104)。そして、その被測定方向水平角度について、再び配光測定のための一連の処理を行い(S104〜S107)、これを全ての被測定方向水平角度について終了するまで繰り返す。
全ての部分領域について終了すると、その後、配光測定装置は、各部分領域についての測定結果を基に、面発光体1の光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求める(S109)。この演算は、各被測定方向水平角度別に、演算部51によって行われる。例えば、演算部51は、各部分領域についての配光測定結果のデータを所定記憶領域内から取り出し、その取り出したデータを積算することによって、光出射面の全領域についての最終的な配光測定結果を求める。さらに具体的には、各受光器31が検出した照度の光度への換算結果を、各受光器31別(すなわち各受光器31が配置された測定鉛直角θ別)に全ての部分領域について積算することで、面発光体1の光出射面の全領域からの出射光の配光分布について配光曲線を形成可能とするデータを得るのである。例えば、上述したように90箇所の部分領域について配光分布を測定した場合であれば、演算部51は、これら90箇所についての光度換算結果を測定鉛直角θ別に積算することで、面発光体1の光出射面の全領域についての最終的な配光測定結果を得ることになる。
図6は、本発明の一実施形態による配光測定結果の一具体例を示す説明図である。
図6(a)および(b)は、いずれも、865(L)×212(W)×44(H)mmのLEDベースライトからなる面発光体1に対して、50mm角の正方形状の開口部22を利用した細分化を経つつ、測光距離が600mmとなる位置に各受光器31が配された条件にて、配光測定を行った場合の最終的な(すなわち積算後の)測定結果を示している(図中における黒丸印のライン参照)。以下、これを「小型配光」による測定結果と称す。なお、図中には、比較のため、同一の面発光体1に対して、従来構成の配光測定装置を用いて従来手法で配光測定を行った場合(すなわち光出射面を細分化を経ない場合)の測定結果についても、併せて示している(図中における白丸印のライン参照)。以下、これを「大型配光」による測定結果と称す。
また、図6(a)は測定距離補正および測光面積補正を行わなかった場合の測定結果を示しており、図6(b)は測定距離補正および測光面積補正を行った場合の小型配光の測定結果を示している。
これに対して、図6(b)では、測定距離補正および測光面積補正を行った結果、測定鉛直角θが0°〜60°の範囲ではズレ量が2%以内に収まっていることに加えて、それよりも広角の範囲についても±10%程度に収まっていることがわかる。
つまり、測定距離補正および測光面積補正を行うことで、小型配光の測定結果(すなわち、本実施形態で得られる配光測定の測定結果)については、大型配光の測定結果(すなわち、光出射面の最大寸法の5倍以上の測光距離を確保した従来手法による配光測定の測定結果)と同様に、配光分布の測定が正しく行われていると言える。
ところで、配光測定装置では、上述したように、面発光体1の光出射面を細分化して得られる各部分領域について、配光測定のための一連の処理を繰り返し行う。そのため、面発光体1の光出射面を限りなく小さく細分化すると、測光距離を小さくすることが可能となる一方で、繰り返し回数の増加による処理時間の長時間化を招いてしまう。また、面発光体1の光出射面を限りなく小さく細分化すると、開口部22の縁部分での迷光の影響が大きくなってしまうことが予想される。
このことから、開口部22のサイズについては、以下のように設定することが考えられる。
図例は、光出射面が1.0×0.2mのランバーシアン配光の面発光体に対して、被測定方向水平角度を当該光出射面の長軸方向に沿った断面方向とし、測光距離を0.6mとした条件にて、正方形状の開口部22の一辺のサイズを変化させつつ配光測定を行った場合の測定結果を示している。なお、図例では、当該測定結果を、当該面発光体の光出射面の全領域を点光源と見做せる条件にて配光測定を行った場合とのズレ量によって示している。
図例によれば、開口部サイズが85mmである場合には、点光源と見做せる条件での測定結果に対して、ズレ量が測定角度0°方向で0.5%程度であることがわかる。つまり、面発光体の光出射面を細分化したときの一辺の長さが85mmであれば、実用上問題が無く、当該細分化を経ても配光測定を精度良く行うことが実現可能と言える。これに対して、開口部サイズが150mmまで大きくなると、点光源と見做せる条件での測定結果に対するズレ量は測定角度0°方向で1.5%程度となり、その影響が大きいことがわかる。
したがって、図例の場合には、開口部サイズが85mmであることが望ましい。開口部サイズが85mmであると、これによって画定される部分領域の対角線の長さは120mm程度となるので、測光距離が当該部分領域の最大寸法の5倍程に相当することになる。
本実施形態で説明した配光測定装置および配光測定方法によれば、以下のような効果が得られる。
したがって、本実施形態によれば、測光距離が細分化後の部分領域のサイズを基準として規定されるので、面発光体1の光出射面の全領域のサイズに対応させる場合に比べると、当該測光距離が小さくて済む。つまり、配光測定の対象となる面発光体1の光出射面が大型化する傾向にあっても、これに伴ってその配光測定に用いる配光測定装置が大型化してしまうのを回避することが可能となる。具体的には、配光測定装置の大きさが、従来は例えば10(L)×4(W)×5(H)mであったのに対して、本実施形態においては例えば1.6(L)×1.6(W)×1.6(H)mに収めることが可能となる。これにより、従来に比べると配光測定装置を収容する暗室スペース等の小型化を実現することができ、大スペースの確保ができない小規模の企業や研究所等であっても当該配光測定装置を容易に導入できるようになる。
しかも、本実施形態によれば、配光測定装置の小型化を実現しつつも、部分領域への細分化によって当該部分領域の最大寸法の5倍以上の測光距離を確保し得るので、面発光体1に対する配光分布の測定を正しく行うことができる。つまり、部分領域を点光源と見做せるようにして、各受光器31に対して垂直に入射する光の成分を増やし、斜め方向から入射する光の成分が増えてしまうのを抑制するので、面発光体1からの出射光による照度の検出を精度良く行いつつ、その検出結果を光度に正しく換算することが可能となり、その結果として配光測定を正しく行えるのである。
これらのことは、特に、配光測定の対象が面発光体1である場合に、非常に有効であると言える。なぜならば、近年、面発光体1についての配光測定のニーズが高まりつつある一方で、有機ELや導光板などを利用した面発光LED等の面発光体1については光出射面の大面積化が進むことが予想されるが、その場合であっても本実施形態で説明した配光測定であれば、当該測定を精度良く行うことを可能にしつつ、当該測定を行う配光測定装置の大型化を回避し得るからである。
したがって、本実施形態によれば、光出射面の細分化による一部の部分領域のみからの出射光の取り出しを非常に簡素な構成によって行うことができ、複雑な構成を要する場合に比べると配光測定装置の小型化や低コスト化等の実現が容易化する。
また、本実施形態によれば、非常に簡素な構成によって細分化後の部分領域が画定されるので、その部分領域の形状または大きさの変更にも容易に対応し得るようになる。
したがって、本実施形態によれば、面発光体1の光出射面上のどの位置についても、その位置を部分領域とすることができる。換言すると、面発光体1の光出射面の細分化にあたり、その細分化後の部分領域の光出射面上における位置を任意に設定し得るようになる。
したがって、本実施形態によれば、面発光体1の光出射面を細分化しても、当該光出射面の全領域について配光分布を測定することが可能になるので、例えば特定の部分領域についての受光結果から全領域分を類推算出する場合に比べると、最終的な配光測定結果の高精度化が図れる。
なお、このようにステージ部40による相対位置移動を利用する場合には、遮蔽板21における開口部22の形状が矩形状であることが望ましい。矩形状であれば、面発光体1の光出射面の全領域を網羅するような相対位置移動を容易に行うことができ、そのためのステージ部40に対する制御指示等の簡便化も可能となるからである。
したがって、本実施形態によれば、面発光体1の光出射面を細分化するために、面発光体1の光出射面と遮蔽板21との間の隙間が生じてしまう場合であっても、細分化を経ない従来手法による配光測定の測定結果と同様に、配光分布の測定を正しく行うことが可能となり(例えば図6参照)、この点によっても最終的な配光測定結果の高精度化が図れる。
なお、本実施形態では、測定距離補正および測光面積補正の両方を行う場合を例に挙げているが、いずれか一方の補正だけを行うようにしてもよく、その場合であって当該補正を全く行わない場合に比べると、最終的な配光測定結果の高精度化が図れるようになる。
したがって、本実施形態によれば、各受光器31が並行的に出射光を受光するので、その受光を効率的に行うことができ、配光測定に要する時間の短縮化が図れるようになる。なお、受光器31は、その配置数が多ければ多いほど、配光測定の分解能が向上する。一方、その配置数が少なければ少ないほど、各受光器31での受光結果に対する処理負荷が軽減されることになる。そのため、これらを比較衡量して、本実施形態で説明したように鉛直方向を0°とした場合の±85°の範囲に5°ピッチで各受光器31を配置することが考えられる。
したがって、本実施形態によれば、各受光器31での受光結果をそのまま極座標上にプロットすれば極座標表示の配光曲線を作成できるので、配光分布の測定結果を極座標表示の配光曲線で表すのに非常に好適なものとなる。
以上に本発明の一実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
さらに、ステージ部40による相対位置移動を行う場合についても、光源取付部10および面発光体1の側を移動させるのではなく、遮蔽板21の開口部22および各受光器31の側を移動させるようにすることも考えられる。
Claims (10)
- 面発光体の配光分布を測定する配光測定装置であって、
前記面発光体の光出射面における部分領域からの出射光のみを取り出す抽出部と、
前記抽出部が取り出す前記部分領域からの出射光を当該部分領域のサイズに対応して規定される距離だけ前記光出射面から光出射方向に離れた位置で受光する受光部と、
前記受光部での受光結果に基づき前記光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求めて当該配光分布の測定結果とする演算部と、
を備えることを特徴とする配光測定装置。 - 前記抽出部は、
前記部分領域を画定する形状および大きさの開口部が設けられ、当該部分領域以外の他部領域を覆うように前記面発光体の光出射面側に配される遮蔽板
を有して構成されることを特徴とする請求項1記載の配光測定装置。 - 前記遮蔽板における前記開口部と前記面発光体との相対位置を移動させるステージ部
を備えることを特徴とする請求項2記載の配光測定装置。 - 前記ステージ部による相対位置移動を利用して前記光出射面の全領域を構成する複数の前記部分領域のそれぞれからの出射光を前記受光部に受光させ、各部分領域についての受光結果を前記演算部に積算させて当該全領域からの出射光の配光分布を求めるように、前記ステージ部、前記受光部および前記演算部に対する動作指示を与える制御部
を備えることを特徴とする請求項3記載の配光測定装置。 - 前記演算部は、前記演算にあたり、前記光出射面と前記遮蔽板との間隙距離に基づく測定距離補正を行う
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の配光測定装置。 - 前記演算部は、前記演算にあたり、前記光出射面と前記遮蔽板との間隙距離に基づく測光面積補正を行う
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の配光測定装置。 - 前記受光部は、
前記部分領域のサイズに対応して規定される距離を半径とする円弧上に並んで配置された複数の受光器
を有して構成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の配光測定装置。 - 前記複数の受光器は、前記円弧上に均等ピッチで配置されている
ことを特徴とする請求項7記載の配光測定装置。 - 面発光体の配光分布を測定する配光測定方法であって、
前記面発光体の光出射面における部分領域からの出射光のみを取り出す抽出工程と、
前記抽出工程で取り出す前記部分領域からの出射光を当該部分領域のサイズに対応して規定される距離だけ前記光出射面から光出射方向に離れた位置で受光する受光工程と、
前記受光工程での受光結果に基づき前記光出射面の全領域からの出射光の配光分布を演算して求めて当該配光分布の測定結果とする演算工程と、
を備えることを特徴とする配光測定方法。 - 前記光出射面の全領域を構成する複数の前記部分領域のそれぞれについて前記抽出工程および前記受光工程を順次行い、
各部分領域についての受光結果を得たら当該受光結果を前記演算工程で積算して前記全領域からの出射光の配光分布を求める
ことを特徴とする請求項9記載の配光測定方法。
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