JP2017090388A

JP2017090388A - 検査装置

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Publication number: JP2017090388A
Application number: JP2015224190A
Authority: JP
Inventors: 隆史小薮; Takashi Koyabu; 正輝堀; Masaki Hori
Original assignee: Daitron Technology Co Ltd
Current assignee: Daitron Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: JP6623711B2

Abstract

【課題】蛍光体を含有する波長変換部材について色度の面内分布を測定したり、あるいは、小片に切り分けられ格子状に近接配置された多数の波長変化部材について個々に色度を測定したりすることができる検査装置を提供する。【解決手段】波長変換部材１１を支持する支持部１２と、波長変換部材１１に励起光を照射する光源部１３と、励起光の照射により波長変換部材１１から発する蛍光と波長変換部材１１を透過した励起光とを取り込む対物レンズ１４と、対物レンズ１４及び波長変換部材１１の少なくとも一方を移動させる移動機構１５と、対物レンズ１４が取り込んだ光のスペクトルを測定する分光器１６とを備え、波長変換部材１１の異なる複数の位置において、対物レンズ１４が波長変換部材１１から発する蛍光と波長変換部材１１を透過した励起光を取り込み、対物レンズ１４が取り込んだ光のスペクトルを分光器１６が測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置に関し、特に、蛍光体を含有する波長変換部材を検査する検査装置に関する。

白色を発する白色発光装置して、青色光を発光する光素子と、蛍光体を含有する波長変換部材とを備えたものが知られている。この白色発光装置では、光素子から放出される青色の光（励起光）を波長変換部材に照射することで、波長変換部材に含まれる蛍光体から発する蛍光と、波長変換部材を反射あるいは透過した青色光とが混色され白色の発光を実現する。

上記のような波長変換部材は、例えば蛍光体を樹脂やセラミックスなどの基材中に分散させた蛍光体含有組成物をシート状に成形し、その後、青色光を発光する光素子に応じた所定形状に切り分けられて製造されるが、一定の条件で製造しても波長変換部材に含まれる蛍光体の濃度や波長変換部材の厚さにバラツキが生じ、白色発光装置の色相に影響を及ぼすことがある。

このようなバラツキを抑えるため、波長変換部材を光素子に組み付けて白色発光装置を製造する前段階で波長変化部材の色度を測定することが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１４−７９９０５号公報

従来、波長変化部材の色度は、積分球の内部で波長変化部材に対して励起光を照射し、波長変化部材を透過した励起光（透過光）及び波長変化部材から放射される蛍光を積分球に設けられた受光窓を通して分光器で検出することで測定される。

しかし、積分球を用いて色度を検出する場合、積分球へ透過光及び蛍光を入射するポートに波長変換部材を接触させる必要があるため、小片に切り分ける前のシート状の波長変換部材について色度の面内分布を測定したり、あるいは、小片に切り分けられ格子状に近接配置された多数の波長変化部材について個々に色度を測定したりすることが困難となる問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、蛍光体を含有する波長変換部材について色度の面内分布を測定したり、あるいは、小片に切り分けられ格子状に近接配置された多数の波長変化部材について個々に色度を測定したりすることができる検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査装置は、蛍光体を含有する波長変換部材を検査する検査装置において、前記波長変換部材を支持する支持部と、前記波長変換部材に励起光を照射する光源部と、前記励起光の照射により前記波長変換部材から発する蛍光と前記波長変換部材を透過した前記励起光とを取り込む対物レンズと、前記対物レンズ及び前記波長変換部材の少なくとも一方を移動させる移動機構と、前記対物レンズが取り込んだ光のスペクトルを測定する分光器とを備え、前記波長変換部材の異なる複数の位置において、前記対物レンズが前記波長変換部材から発する前記蛍光と前記波長変換部材を透過した前記励起光を取り込み、前記対物レンズが取り込んだ光のスペクトルを前記分光器が測定するものである。

本発明の検査装置において、光源部が波長変換部材に照射する励起光が拡散光であることが好ましい。

また、本発明の検査装置において、移動機構は、光源部及び対物レンズを停止した状態で、波長変換部材を移動させてもよい。

また、本発明の検査装置において、移動機構は、波長変換部材を停止した状態で対物レンズを移動させてもよい。この場合に、光源移動機構を設けて光源部を対物レンズに同期して移動させてもよい。

また、本発明の検査装置において、移動機構は、対物レンズの光軸に対する波長変換部材の角度を変化させてもよい。

また、本発明の検査装置は、光源部の温度を制御する温度調節部を備えてもよい。その場合、温度調節部が光源部の温度を変更させて光源部から放出される励起光の波長を変更してもよい。

また、本発明の検査装置において、支持部は、波長変換部材を接着により固定する透明な保持シートを備えてもよい。

本発明によれば、蛍光体を含有する波長変換部材について色度の面内分布を測定したり、あるいは、小片に切り分けられ格子状に近接配置された多数の波長変化部材について個々に色度を測定したりすることができる。

本発明の一実施形態に係る検査装置の概略図である。図１の検査装置の制御構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る検査装置１０は、蛍光体を含有する波長変換部材１１に励起光を照射したときに波長変換部材１１から放出される光の色度座標を、１つの波長変換部材１１の複数箇所で測定する装置であり、波長変換部材１１を支持する支持部１２と、波長変換部材１１に励起光を照射する光源部１３と、波長変換部材１１から放出される光を取り込む対物レンズ１４と、支持部１２に支持された波長変換部材１１を移動させる移動機構１５と、対物レンズ１４を通過した光のスペクトルを測定する分光器１６と、光源部１３の温度を制御する温度調節部４４と、これらを駆動制御する制御部１９とを備える。

波長変換部材１１は、セラミックスや合成樹脂に黄色蛍光体を混合した蛍光体組成物をシート状に成型したものである。波長変換部材１１は、中心波長が４３５〜４８０ｎｍの青色領域の励起光を透過するとともに、透過する励起光によって黄色蛍光体が励起され中心波長が５３０〜５８０ｎｍの黄色領域の蛍光を発生させる。つまり、波長変換部材１１は、青色領域の励起光が照射されると、青色領域の励起光と黄色領域の蛍光とが放出され、これらの光が合成されることにより白色光（疑似白色光）となって放出される。

支持部１２は、粘着シート１８と円環状のシート保持枠２０とを備える。粘着シート１８は、合成樹脂等のような伸縮性を有するビニールシートやポリエステルシート等からなり、シート保持枠２０の中空部２０ａを覆うようにシート保持枠２０の一方面に貼付されている。円環状の粘着シート１８は、その片側表面に接着剤が塗布され波長変換部材１１が貼り付けられる。なお、波長変換部材１１に貼付される粘着シート１８は無色透明で有ることが好ましい。

シート保持枠２０は、波長変換部材１１が貼付された粘着シート１８の周縁部に取り付けられ、移動機構１５に着脱可能に固定される。

移動機構１５は、ベース部１７上に設置された水平面内にある一方向（Ｘ軸方向）に延びるＸガイドレール２４と、Ｘガイドレール２４に摺動可能に設けられたＸテーブル２６と、水平面内でＸ軸方向に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）に延びるＹガイドレール２８と、Ｙガイドレール２８に摺動可能に設けられたＹテーブル３０とを備える。

Ｘテーブル２６は、Ｘ軸駆動モータ２７（図２参照）によって駆動され、ガイドレール２４上をＸ軸方向に移動する。Ｘテーブル２６上には、ガイドレール２８及びＹテーブル３０が設けられている。Ｘテーブル２６及びＹテーブル３０には、上下に連通する中空部３２が設けられている。

Ｙテーブル３０は、中空部３２の上方に粘着シート１８が位置するように支持部１２を着脱可能に固定する。本実施形態では、支持部１２は、粘着シート１８の上方に波長変換部材１１が位置するようにＹテーブル３０に取り付けられる。Ｙテーブル３０は、Ｙ軸駆動モータ３１によって駆動され、ガイドレール２８上をＹ軸方向に移動する。これにより、Ｙテーブル３０上に固定された支持部１２がベース部１７に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能になっている。

Ｘテーブル２６及びＹテーブル３０に設けられた中空部３２の下方には、ベース部１７に固定された光源部１３が設けられ、支持部１２に支持された波長変換部材１１と光源部１３が上下に対向するようになっている。

光源部１３は、波長変換部材１１に照射する励起光を発生する青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる励起光源３４と、所定の波長帯の光のみが透過する励起フィルター３６とを備え、励起光源３４から放出された光のうち所定の波長帯の光のみを励起光として下方より波長変換部材１１に照射する。光源部１３が波長変換部材１１の下方から励起光を照射すると、波長変換部材１１を透過した励起光（透過光）と、波長変換部材１１を透過する際に黄色蛍光体が励起され発生した蛍光とが、波長変換部材１１の上面より放出される。

なお、光源部１３が波長変換部材１１に照射する励起光は、コンデンサレンズなどによって集光されず指向性のない拡散光で有ることが好ましい。光源部１３が波長変換部材１１を照射する領域は、対物レンズ１４の実視野の範囲より充分に広い領域を照射することが好ましく、波長変換部材１１の下面全体を照射してもよく、また、波長変換部材１１の下面の一部を照射してもよい。例えば、励起光源３４の発光面から波長変換部材１１までの距離Ｄが、励起光源３４の発光面の直径φの１０倍以上であることが好ましい。このように上記距離Ｄを励起光源３４の発光面の直径φの１０倍以上とすることで、波長変換部材１１に均一な光量の光（拡散光）を照射することができる。また、上記距離Ｄを上記直径φの１０倍以上とすることに加え、あるいは、上記距離Ｄを上記直径φの１０倍以上とすることに変えて、励起光源３４と波長変換部材１１との間に光拡散フィルムや光学系を設けて波長変換部材１１に均一な光量の光（拡散光）を照射してもよい。

支持部１２に支持された波長変換部材１１の上方には、鏡胴３８の下端に取り付けられた対物レンズ１４が配置されている。対物レンズ１４は、光源部１３と波長変換部材１１を間に挟んで対向し、この例では、光源部１３の上方に配設されている。対物レンズ１４は、光源部１３が下方より励起光を波長変換部材１１に照射することで波長変換部材１１の上面より放出される波長変換部材１１を透過した励起光（透過光）と黄色蛍光体が励起され発生した蛍光とのうち、実視野の範囲内から放出される励起光及び蛍光のみを取り込む。

鏡胴３８の上端には、対物レンズ１４で捕捉した光を分光器１６へと導く受光ファイバー４０が接続されている。

分光器１６は、対物レンズ１４が取り込んだ光を分光してこの光のスペクトルを検出し、検出したスペクトルを制御部１９へ入力する。

温度調節部４４は、光源部１３と接触し熱交換可能な状態でベース部１７に設けられている。温度調節部４４は、ペルチェ素子等の熱又は冷熱を発生する熱源と、光源部１３の温度を検出する温度センサとを備え、光源部１３と熱交換可能な状態でベース部１７に設けられている。温度調節部４４は、温度センサで光源部１３の温度を検出しつつ、熱源から発生する熱又は冷熱によって光源部１３を加熱又は冷却することで、光源部１３が所定温度になるように制御する。また、必要に応じて、温度調節部４４は、光源部１３の温度を変更することで光源部１３から放出される励起光の中心波長を変化させる。

制御部１９は、コンピュータを備え、図２に示すように、光源部１３、分光器１６、Ｘ軸駆動モータ２７、Ｙ軸駆動モータ３１、カメラ４２及び温度調節部４４と接続されている。

制御部１９は、予め定められたプログラムに従って光源部１３、Ｘ軸駆動モータ２７、Ｙ軸駆動モータ３１及び温度調節部４４を制御するとともに、ＪＩＳＺ８７２４：１９９７（色の測定方法−光源色−）に基づいて、分光器１６で検出されたスペクトルからＣＩＥ１９３１色度図上のｘｙ色度座標を計算する。

また、制御部１９は、支持部１２に支持された波長変換部材１１を撮像するカメラ４２（図２参照）から入力される波長変換部材１１の位置及び大きさに関する情報と、Ｘ軸駆動モータ２７及びＹ軸駆動モータ３１から入力されるＸテーブル２６及びＹテーブル３０の位置情報から、対物レンズ１４が励起光及び蛍光を取り込んだ波長変換部材１１上の位置を検出する。

次に、検査装置１０の動作について説明する。

まず、粘着シート１８に波長変換部材１１を貼付した支持部１２を移動機構１５のＹテーブル３０にセットすると、カメラ４２によって波長変換部材１１を撮像し、波長変換部材１１の位置及び大きさを検出する。また、制御部１９は、検査装置１０の動作中継続して光源部１３が所定の一定温度に保持されるように温度調節部４４を制御する。

なお、制御部１９は、必要に応じて温度調節部４４を制御して光源部１３の温度を変更することで、光源部１３が放出する励起光の中心波長を変化させ、波長変換部１１へ照射する励起光の波長を所望波長になるように調整してもよい。

次いで、制御部１９は、光源部１３の励起光源３４を点灯させて下方から励起光を波長変換部材１１に照射した状態で、波長変換部材１１の上方から放出される励起光及び蛍光を対物レンズ１４で取り込み、分光器１６で対物レンズ１４から取り込んだ光のスペクトルを検出し、その検出結果からｘｙ色度座標を計算する。

合わせて、制御部１９は、対物レンズ１４が励起光及び蛍光を取り込んだ波長変換部材１１の位置情報を検出し、検出した位置情報とその位置において得られたｘｙ色度座標を関連づけて記憶する。

そして、制御部１９が、移動機構１５のＸ軸駆動モータ２７及びＹ軸駆動モータ３１を制御して、対物レンズ１４の実視野に相当する大きさだけ波長変換部材１１を移動させて、再び、波長変換部材１１の上方から放出される励起光及び蛍光を対物レンズ１４で取り込み、分光器１６で対物レンズ１４から取り込んだ光のスペクトルを検出し、その検出結果からｘｙ色度座標を算出するとともに、当該ｘｙ色度座標を得た波長変換部材１１の位置情報を記憶する。なお、波長変換部材１１の移動中に光源部１３を消灯し、波長変換部材１１が停止し分光器１６の測定中に光源部１３を点灯させてもよく、また、波長変換部材１１の移動及び停止に関わらず光源部１３を点灯させ続けてもよい。

以後、上記した波長変換部材１１の移動とｘｙ色度座標の算出を繰り返して、波長変換部材１１の全面についてｘｙ色度座標を測定することで、対物レンズ１４の実視野に相当するピッチで波長変換部材１１のｘｙ色度座標の面内分布を測定することができる。

以上のような本実施形態の検査装置１０では、波長変換部材１１のうち対物レンズ１４の実視野に相当する狭い領域から放出される透過光及び蛍光のみを分光器１６へ取り込みｘｙ色度座標を得ることができるため、測定位置に近接する位置から放出される光の影響を受けることがなく、波長変換部材１１の色度座標の面内分布を簡便に精度良く測定することができる。

しかも、対物レンズ１４の倍率を変更することでｘｙ色度座標を測定するピッチを簡単に変更することができる。

また、本実施形態の検査装置１０では、波長変換部材１１に照射する励起光が指向性のない拡散光であるため、励起光として集光した光を波長変換部材１１に照射する場合に比べ、波長変換部材１１を透過する際に黄色蛍光体を励起して蛍光が発生しやすくなり、透過光と蛍光とを同一の測定系で精度良く測定することができる。

また、本実施形態の検査装置１０では、波長変換部材１１を移動させ、光源部１３及び対物レンズ１４が停止しているため、移動機構１５の構成が簡便となる。これに加え、対物レンズ１４の位置が安定しやすくなるとともに、対物レンズ１４に対する光源部１３の位置が変化せず、波長変換部材１１に対して同一条件で励起光を照射することができ、波長変換部材１１の色度座標を精度良く測定することができる。

また、本実施形態では、温度調節部４４によって光源部１３の温度が一定温度になるように温度制御されているため、光源部１３が波長変換部材１１に照射する励起光の波長が変化しにくくなり、高精度な測定が可能となる。

また、本実施形態では、波長変換部材１１に貼付される粘着シート１８が無色透明であるため、波長変換部材１１に照射される励起光が粘着シート１８の影響を受けることなくなり、精度良く波長変換部材１１の色度座標を測定することができる。

また、本実施形態では、光源部１３の励起光源３４がＬＥＤであり励起光源３４から放出される光の波長に幅があるため、励起フィルター３６などによって波長変換部材１１へ照射する励起光の波長を選択することができ、異なる波長の励起光を波長変換部材１１に照射することができる。

次に上記した実施形態の変更例を説明する。

（変更例１）
上記した実施形態では、波長変換部材１１が１枚のシート状の波長変換部材１１について色度座標の面内分布を測定する場合について説明したが、小片に切り分けられ格子状に近接配置された多数の波長変化部材について、対物レンズ１４の実視野を１の波長変換部材の大きさに設定することで、個々の波長変換部材の色度座標を測定することもできる。

また、本実施形態では、対物レンズ１４の実視野に相当するピッチで間欠的に波長変換部材１１を移動させたが、一定速度で波長変換部材１１を移動させて色度座標を面内で連続的に測定しても良い。

（変更例２）
上記した本実施形態では、移動機構１５が、波長変換部材１１を対物レンズ１４に対して移動させる場合について説明したが、波長変換部材１１を停止させつつ、対物レンズ１４を移動させてもよい。その場合、波長変換部材１１に対して同一条件で励起光を照射するため、光源部１３を移動させる光源移動機構を設け、光源部１３と対物レンズ１４が波長変換部材１１を挟んで上下に対向するように対物レンズ１４と同期させて光源部１３も移動させることが好ましい。

（変更例３）
上記した実施形態では、移動機構１５が波長変換部材１１を水平面（ＸＹ平面）内で移動させる場合について説明したが、例えば、移動機構１５がＹテーブル３０を水平な軸回りに回転させたり、あるいは、波長変換部材１１の上面を中心として対物レンズ１４を旋回させたりして、対物レンズ１４の光軸に対する波長変換部材１１の角度を変化させても良い。このような場合であると、波長変換部材１１の厚さ方向に対して傾斜した方向に励起光が透過した場合のｘｙ色度座標を測定することができる。

（変更例４）
上記した実施形態では、温度調節部４４により検査装置１０の動作中継続して光源部１３を一定温度に保持したが、例えば、温度調節部４４が光源部１３を第１温度Ｔ１に保持した状態で波長変換部材１１について色度座標の面内分布を測定し、その後、温度調節部４４が光源部１３の温度を第１温度Ｔ１から異なる第２温度Ｔ２に変更し光源部１３から放出される励起光の波長を変更してから、再び、波長変換部材１１の色度座標の面内分布を測定してもよい。

このように異なる複数の波長の励起光を波長変換部材に照射して色度座標を測定することで、励起光の波長が変化した場合の波長変換部材１１の色度特性の変化も検査することができる。

（変更例５）
上記した実施形態では、波長変換部材１１に照射する励起光を発生する光源部１３の励起光源３４としてＬＥＤを用いたが、例えば、ＬＤ（Laser Diode）を励起光源３４に用いても良い。

光源部１３の励起光源３４としてＬＤを用いることで単色性の高い光を励起光として波長変換部材１１に照射することができる。特に、励起光源３４がＬＤであると温度調節部４４によって光源部１３の温度を変化させたときの励起光源３４から放出される光の波長変化が顕著となり、励起光の波長が変化した場合の波長変換部材１１の色度特性の変化を精度良く検査することができる。

なお、光源部１３の励起光源としてＬＤを用いる場合、励起光源３４と波長変換部材１１との間に光拡散フィルムや光学系を設けて波長変換部材１１の広い範囲に均一な光量の光（拡散光）を照射することが好ましい。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、
発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実
施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変
更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様
に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…検査装置、１１…波長変換部材、１２…支持部、１３…光源部、１４…対物レンズ、１５…移動機構、１６…分光器、１７…ベース部、１８…粘着シート、１９…制御部、２０…シート保持枠、２４…Ｘガイドレール、２６…Ｘテーブル、２７…Ｘ軸駆動モータ、２８…Ｙガイドレール、３０…Ｙテーブル、３１…Ｙ軸駆動モータ、３２…中空部、３４…励起光源、３６…励起フィルター、３８…鏡胴、４０…受光ファイバー、４２…カメラ

Claims

蛍光体を含有する波長変換部材を検査する検査装置において、
前記波長変換部材を支持する支持部と、
前記波長変換部材に励起光を照射する光源部と、
前記励起光の照射により前記波長変換部材から発する蛍光と前記波長変換部材を透過した前記励起光とを取り込む対物レンズと、
前記対物レンズ及び前記波長変換部材の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記対物レンズが取り込んだ光のスペクトルを測定する分光器とを備え、
前記波長変換部材の異なる複数の位置において、前記対物レンズが前記波長変換部材から発する前記蛍光と前記波長変換部材を透過した前記励起光を取り込み、前記対物レンズが取り込んだ光のスペクトルを前記分光器が測定する検査装置。
前記光源部が前記波長変換部材に照射する前記励起光が拡散光である請求項１に記載の検査装置。
前記移動機構は、前記光源部及び前記対物レンズを停止し、前記波長変換部材を移動させる請求項１又は２に記載の検査装置。
前記移動機構は、前記波長変換部材を停止し、前記対物レンズを移動させる請求項１又は２に記載の検査装置。
前記光源部を前記対物レンズに同期して移動させる光源移動機構を備える請求項４に記載の検査装置。
前記移動機構は、前記対物レンズの光軸に対する前記波長変換部材の角度を変化させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査装置。
前記光源部の温度を制御する温度調節部を備える請求項１〜６のいずれか1項に記載の検査装置。
前記温度調節部が前記光源部の温度を変更させて前記光源部から放出される励起光の波長を変更する請求項７に記載の検査装置。
前記支持部は、前記波長変換部材を接着により固定する無色透明な保持シートを備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の検査装置。