JP4226466B2 - 反射光学系、拡散光源測定装置の反射光学系および拡散光源測定装置ならびにその測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線、赤外線、可視光はもとより１００ｎｍ前後の軟Ｘ線から数ギガＨｚの低周波数波の電磁波を回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置から発し、第２焦点位置に集めて、測定、集光、加工、加熱などの処理を行うことができる反射光学系、および、ＬＥＤなどの拡散光源の光度、色調、配光などを測定するための拡散光源測定装置の光学系および拡散光源測定装置ならびにその測定方法に関する。

一般に、ＬＥＤなどの拡散光源の光度、色調などを測定するために用いられる拡散光源測定装置としては、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拡散光源測定装置では、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拡散光源測定装置では、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拡散光源測定装置は、測定する拡散光源の所定角度ごとに、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拡散光源測定装置は、測定する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拡散光源測定装置は、測定する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）を測定値としている。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。

なお、紫外線あるいは赤外線（電磁波）などを集光させてその集光光を用いて加工などを行なう反射光学系あるいは、集光光を測定するための反射光学系として、従来、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようなものが提案されている（例えば、特許文献１ないし３）。
図６（ａ）に示すように、反射光学系は、ランプリフレクターの回転楕円面を光軸Ｚに対して回転対称な非球面反射面に変形した変形ランプリフレクター１０１ｂと、ランプ前面ガラス１０１ｃの入射面または出射面の少なくとも一方を光軸Ｚに対して回転対称な非球面レンズ面に変形したランプ前面レンズ１０１ｄとを備え、発光部１０１ａの光源の中心点Ｐｆから発した光線群を変形ランプリフレクター１０１ｂで反射し、ランプ前面ガラス１０１ｃの出射面全面から均一の密度で出射して集光点に集光し、例えば、光ファイバ１０３に入射させるようにしている（例えば、特許文献１）。

また、図６（ｂ）に示すように、反射光学系は、光源からの光を通過させるための開口１１２ａが中央部に設けられた第１の凹面鏡１１２と、この第１の凹面鏡１１２の光軸上に中心点が位置するように対向配置された第１の凸面鏡１１４とを備えるとともに、前記光源からの光を試料Ｗに集光するように配置された第１のカセグレン鏡１１０、第１の凹面鏡１１２の近傍でかつ光軸が第１の凹面鏡１１２の光軸と交叉するように配置された第２の凹面鏡１１８、この第２の凹面鏡１１８の光軸上に中心点が位置するように対向配置された第２の凸面鏡１２０を有する検出光集光用の第２のカセグレン鏡１１６と、前記第１の凹面鏡１１２と第１の凸面鏡１１４との中間位置でかつ前記第２の凹面鏡１１８と第２の凸面鏡１２０との中間位置に設置され、前記試料Ｗから前記第１の凹面鏡１１２、第１の凸面鏡１１４を経て反射進行してきた検出光を受け、更に前記第２のカセグレン鏡１１６へ検出光を反射させる中間反射鏡１２２と、を含み、少なくとも第１のカセグレン鏡１１０と第２のカセグレン鏡１１６とは１つのクライオスタット１２６内に収納されたものとして構成されている（例えば、特許文献２）。

さらに、図６（ｃ）に示すように、微粒子径測定装置２１４は、レーザ光照射手段２１６と、ワークＷを載置するＸ−Ｙテーブル２１８と、このＸ−Ｙテーブル２１８を移動させるステッピングモータ２２０およびモータ制御手段（図示せず）よりなる走査手段と、この走査手段により走査してレーザ照射手段２１６によりレーザを照射して発生する微粒子を集光するための楕円面鏡集光器２２２と放物面鏡２２４よりなる集光手段と、この集光手段により集光した微粒子を測定する光電子増倍管（ＰＭＴ）２２６と、加速電圧印加手段２２７と、制御手段２２８と、を備えている（例えば、特許文献３）。つまり、微粒子径測定装置２１４では、反射光学系である集光手段として楕円面鏡集光器２２２と放物面鏡２２４を備えるものである。

特開２００２−２９８６２５号公報 特開平７−１４００６９号公報 特開平９−２３６４１１号公報 「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、従来の拡散光源測定装置あるいは反射光学系では、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拡散光源測定装置では、所定角度ごとに拡散光源の測定を行なうため、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、当該測定装置では、所定角度ごとに拡散光源もしくは測定部分を移動する必要があるため、拡散光源の安定性、当該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拡散光源測定装置では、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、当該測定装置では、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った。

さらに、部分光束測定を行なう拡散光源測定装置では、測定に用いる構成が簡便なため、便利な反面、測定する拡散光源の配光特性に輝度ムラや、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。

（３）また、集光した集光光を用いる各種測定のための反射光学系あるいは集光した集光光などを用いて各種の加工などの処理を行うための反射光学系では、集光した集光光が照射されたときの条件と同等にすることが望まれているが、現実には実現されていなかった。

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、簡単な構成で光源から照射された条件を維持した状態で集光させることができる反射光学系を提供することを目的とし、あわせて、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、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拡散光源測定装置の光学系および拡散光源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、本発明にかかる反射光学系は、以下に示すように構成した。すなわち、反射光学系は、楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲とする回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して光源が設置される光源設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記光源からの照射光を集光した集光光を受光する受光部が設置される受光部設置部を第２焦点位置に有するもとした。

このように構成されることにより、反射光学系では、光源設置部に最大照射角度が１８０度未満の光源を設置して点灯すると、第１回転楕円曲面反射鏡により第２焦点位置、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点に集光され、再び、発散して第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点に集光して、その第２焦点位置の受光部設置に設置された受光部に光源からの光が入射される。このとき、この反射光学系では、第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置から照射された照射光は、第２焦点位置、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置で点対称となり、照射された照射角度の状態（条件）と同じ状態で第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に集光されることになる。なお、受光部の受光面が平面であるときに、被測定光源は、照射するときの最大照射角度が１８０度未満であれば、照射したすべての光が受光部で受光される。

また、集光光を用いて被処理物を処理するための反射光学系は、楕円の長軸の回転角度を１８０度以下とする回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して電磁波照射源が設置される設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記電磁波照射源から照射された電磁波を集波した電磁波により被処理物が処理される処理部を第２焦点位置に有するものとした。

このように構成されることにより、反射光学系では、第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に配置した光源から照射光、たとえば、軟Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱）などの電磁波を照射すると、第２焦点位置、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置を介して、その第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に、点対称な状態、すなわち、照射された照射角度の状態（条件）と同じ状態で電磁波が集波されることになり、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置である処理部に配置された被処理物を、電磁波照射源からの発散光束情報を維持したままで処理することができる。なお、この反射光学系において処理とは、例えば、光ファイバなどの被処理物に光を集光して入射させることや、集められた熱により加熱することや、集光した光により機械的に加工することなど、集波した電磁波を利用して行なうことをいう。

また、前記反射光学系において、前記第１回転楕円曲面反射鏡および前記第２回転楕円曲面反射鏡は、互いに相似形状に形成されると共に、その一方を他方より小さく形成されたものとした。

このように構成されることにより、反射光学系では、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に集光される集光光（電磁波）が、光源部（電磁波照射源）からの照射された状態より縮小された状態となったり、あるいは、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に集光される集光光（電磁波）が、光源部（電磁波照射源）からの照射された状態より拡大された状態となったりすることができる。

また、前記した目的を達成するため、本発明に係る拡散光源測定装置の反射光学系は、以下のように構成した。すなわち、被測定光源の照射光を受光部により受光して測定する拡散光源測定装置の反射光学系であって、第１焦点位置に設置された被測定光源の１８０度以下における最大照射角度の照射光を反射して第２焦点位置に集光する回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して形成した前記被測定光源が設置される光源設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記被測定光源からの照射光を集光した集光光を受光する前記受光部が設置される受光部設置部を第２焦点位置に有するものとした。

このように構成されることにより、拡散光源測定装置の反射光学系では、第１回転楕円曲面反射鏡の光源設置部に被測定光源を配置して点灯させると、第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点に集光されると共に、第２回転楕円曲面反射鏡側に発散して再びその第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に設置される受光部に集光される。この反射光学系では、例えば、両回転楕円曲面反射鏡が相似形状であれば、第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置（第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置）に対して点対称な状態で照射光を集光光として受光することができる。

また、前記拡散光源測定装置の反射光学系において、前記両回転楕円曲面反射鏡は、長軸を１８０度以下の範囲で回転させた回転楕円体の楕円曲面を有している。そのため、拡散光源測定装置の反射光学系では、受光部が平面状である場合には、被測定光源からの最大照射角度が１８０度未満であるとき、それに対応して両回転楕円曲面反射鏡は、１８０度以下の楕円回転曲面を有していれば、平面な受光部に対して照射された光が受光することができる。

また、前記拡散光源測定装置の反射光学系において、前記第１回転楕円曲面反射鏡および前記第２回転楕円曲面反射鏡は、互いに相似形状に形成されると共に、その一方が他方より小さく形成されたものとした。
このように構成されることにより、拡散光源測定装置の反射光学系では、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に集光される集光光が、光源部からの照射された状態より縮小あるいは拡大された状態となり、被測定光源の発光面より小さな面となって、あるいは、大きな面となって、受光部で受光されることになる。

また、前記した目的を達成するため、本発明に係る拡散光源測定装置は、以下のように構成した。すなわち、被測定光源の照射光を受光部により受光して測定する拡散光源測定装置であって、前記被測定光源を設置する光源設置手段と、この光源設置手段により設置された被測定光源から照射光を照射させる電源装置と、この電源装置により被測定光源から照射される照射光を反射して前記受光部に導く反射光学系と、この反射光学系により反射して集光された照射光を受光する前記受光部を有する測定装置とを備え、前記反射光学系は、第１焦点位置に設置された被測定光源の１８０度以下における最大照射角度の照射光を反射して第２焦点位置に集光する回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して形成した前記被測定光源が設置される光源設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記被測定光源からの照射光を受光する前記受光部が設置される受光部設置部を第２焦点位置に有するものとした。

このように構成されることにより、拡散光源測定装置は、光源設置手段により被測定光源が反射光学系の第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に設置されると、電源装置により被測定光源が点灯させられる。そして、拡散光源測定装置では、被測定光源が点灯すると、照射光は、第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に集光され、再び発散して第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に配置された受光部に集光して受光される。

また、前記した目的を達成するため、本発明に係る被測定光源の測定方法は、以下のように構成した。すなわち、被測定光源の測定方法は、楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲とする回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、その両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置した反射光学系を用いて被測定光源の照射光を測定する測定方法であって、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に、長軸を含む面に対して直交する方向に前記被測定光源を配置するステップと、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に配置された前記被測定光源を点灯させるステップと、前記被測定光源から照射され、第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を介して、その第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点に集光される照射光を受光するステップと、受光した前記被測定光源からの照射光を測定するステップと、を含むこととした。

本発明に係る反射光学系、拡散光源測定装置の反射光学系および拡散光源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。
反射光学系は、被測定光源の最大照射角度が１８０度未満であるときには、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に配置される受光部に、被測定光源から照射される光は全て集光されて一度に受光される。そのため、反射光学系では、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。また、この反射光学系では、レンズなどの付属する部品を全く必要としないため、構成もシンプルで小型化にも適している。なお、光源の指向性（最大照射角度）がＸ方向およびＹ方向が５度未満であれば、楕円曲面もその指向性の光などを反射できる幅さえ備えていれば足り、あとの部分は、遮光板などで囲う構成としても構わない。

反射光学系は、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に配置される被処理物を処理する場合には、第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に配置された光源から照射される光あるいは熱などの電磁波により、光源から照射された状態と同じ状態、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置（第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置）を境に点対称として、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に集光（集熱、集電磁波）することができる。そのため、この反射光学系では、その第２焦点位置に配置される被処理物に対して光源からの照射された発散電磁波情報（発散光束情報、発散熱情報）を維持した状態で加工、集光、加熱などの処理を行うことができる。

また、反射光学系は、第２回転楕円曲面反射鏡を第１回転楕円曲面反射鏡と相似形状として一方を大きく形成したり、あるいは小さく形成したりしても、光源からの照射される状態（条件、［照射向き］）を維持して、縮小あるいは拡大された状態で第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置に集光することができる。そのため、反射光学系では、例えば、測定器などに使用したときに、装置本体のサイズ形状などに拘束されることなく、構成する自由度が大幅に広がることになる。また、反射光学系では、処理の状態に応じて適宜、第２回転楕円曲面反射鏡の大きさを変更して対応することが可能となる。

さらに、拡散光源測定装置の反射光学系および拡散光源測定装置では、特に光源から１８０度未満の指向性となる光を照射する場合に、第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置の受光部に光が一度に集光されるため、光源から照射された光の全てが同時に測定できる。そのため、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、両回転楕円曲面反射鏡は、対向する側に開口部分を大きくとれるため、被測定光源の設置が簡単に行えることになる。また、両回転楕円曲面反射鏡の対面する部分で、かつ、設置される光源および受光部以外の部分では、外部からの光が入射しないように遮光する囲いを適宜設けることにすれば、より正確な測定などの作業を行なうことが可能となる。

また、拡散光源測定装置の反射光学系あるいは拡散光源測定装置では、第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を互いに相似形として、その一方を他方より小さくあるいは大きくできるため、例えば、設置された測定装置を含むインラインなどの被測定光源が搬送される径路の位置と、測定位置を分離することがいたって簡単に行なえ、測定器のサイズ形状などに限定されることがない。
さらに、拡散光源測定装置の反射光学系あるいは拡散光源測定装置では、受光部が平面で集光光を受光する場合に、被測定光源からの最大照射角度が１８０度未満であれば、その照射された光をすべて受光部で集光することができる。

さらに、拡散光源測定装置の測定方法では、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受光部を操作すればよく、操作性に優れ、かつ、従来のものと比較して測定の精度を維持あるいは向上させた状態を維持してタクトタイムの向上が図れる。

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（ａ）は、反射光学系における照射および集光の光の状態を模式的に示す模式図、（ｂ）は、反射光学系を模式的に示す斜視図、（ｃ）は、反射光学系で測定される被測定光源の最大照射角度を説明するための斜視図、図２は、拡散光源測定装置を用いる光測定システムの全体の概略を模式的に示す平面図、図３（ａ）は、集光光を受光部としての光ファイバに入射させる構成を示す側面図、（ｂ）は集光光を受光部としての配光特性を測定するためのカメラに入射させる構成を示す側面図である。
なお、図１ないし図３では、被測定光源として１４０度のＸ方向およびＹ方向における最大照射角度（指向性）を有するＬＥＤ（以下「ワーク」という）の測定を行なう例として説明する。

図２および図３に示すように、光測定システムＡは、ワークＷを整列させる整列装置Ｃと、この整列装置Ｃで整列されたワーク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ワークＷを、あらかじめ設定した所定位置で停止させた状態で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の光を測定する拡散光源測定装置１、１１と、この拡散光源測定装置１、１１により測定されたワークＷを選別する選別装置Ｅとを備えている。

拡散光源測定装置１，１１は、この測定システムＡでは２箇所に並列して配置されている。なお、拡散光源測定装置１，１１は、測定するワークＷに対応して１箇所に配置する構成とすることや、あるいは、２箇所以上に配列する構成としても構わないものである。この拡散光源測定装置１の反射光学系１０は、楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲とする回転楕円体の楕円曲面（回転楕円曲面）を有する第１回転楕円曲面反射鏡２および第２回転楕円曲面反射鏡３とを備え、そして、図１に示すように、第１回転楕円曲面反射鏡２の第２焦点ｆ２と第２回転楕円曲面反射鏡３の第１焦点ｆ３とが合致（一致）するように、楕円曲面を互いに対面させて配置されている。さらに、反射光学系１０では、第１回転楕円曲面反射鏡２の第１焦点ｆ１に、ワークＷを設置するための光源設置部４を備え、第２回転楕円曲面反射鏡３の第２焦点ｆ４に、測定装置Ｆの受光部５Ａを設置するための受光部設置部５を備えている。なお、両回転楕円曲面反射鏡２，３は、長軸に沿った位置に配置されている。また、回転楕円曲面反射鏡２、３を１８０度以下としているのは、１８０度を越えると、対面して反射光学系１０を構成したときに、重なって反射面を有効に利用することができないからであり、また、受光部３が平面的に配置されたときに、その受光部に１８０度を越えた反射面からの光を受光できないからである。

反射光学系１０の両回転楕円曲面反射鏡２，３は、互いに相似形に形成されており、ここでは、第２回転楕円曲面反射鏡３が第１回転楕円曲面反射鏡２より小さく形成されている。また、両回転楕円曲面反射鏡２，３は、筐体２Ａ，３Ａに配置あるいは設けられており、図示しない支持手段により互いに固定され、設置テーブル２０に支持されることで設置されている。なお、図２に示すように、筐体２Ａ，３Ａは、対面する搬送装置Ｂ側において隣接しやすいように、直方体の角部分に切欠面を形成している。

そして、図１に示すように、第１回転楕円曲面反射鏡２は、回転楕円曲面以外では、遮蔽板６により遮蔽されており、第１焦点ｆ２に対応する位置にワークＷを設置するための光源設置部４としての開口が形成されている。そして、この光源設置部４は、ワークＷが長軸を含む水平面（設置面に対して平行な面）に対して直交して配置できるように構成されている。ここでは、搬送装置Ｂにより光源設置部４にワークＷが搬送されて設置されると、そのワークＷの姿勢が水平面に対して直交して、そのワークＷの照射面が第１焦点ｆ１に配置されるように設定されている。そして、ワークＷが設置されると、ワークＷの照射中心が、回転楕円曲面の幅方向に対する中央（短軸方向の中央）に直立して向くように配置されることになる。

また、この第１回転楕円曲面反射鏡２は、第２回転楕円曲面反射鏡３と重なる位置においては、第２回転楕円曲面反射鏡３に対面して開口されている。この第１回転楕円曲面反射鏡２は、ここでは、楕円をその長軸を中心に１６０度回転させた回転楕円曲面を有するように構成されており、ワークＷが光源設置部４に搬送されて光源設置部４に設置されると、そのワークＷの発光中心が、第１焦点ｆ１に一致するように設定されている。

また、第２回転楕円曲面反射鏡３は、回転楕円曲面以外では、遮蔽板７により遮蔽されており、第２焦点ｆ４に対応する位置に測定装置Ｆの受光部設置部５としての開口が形成されている。なお、この第２回転楕円曲面反射鏡３は、第１回転楕円曲面反射鏡２と重なる位置においては第１回転楕円曲面反射鏡２に対して開口されている。この第２回転楕円曲面反射鏡３は、ここでは、長軸を１６０度回転させて形成される回転楕円曲面を有するように構成されており、受光部５Ａの中心位置が、第２焦点ｆ４に一致するように設定されている。

図３（ａ）に示すように、受光部５Ａは、ここでは、支持台２５を介して設置されるように構成されている。この受光部５Ａは、図示しない拡散板を受光面に設置しており、その拡散板を介して光ファイバに集光光を取り込むように構成されている。なお、第２回転楕円曲面反射鏡光３は、第１回転楕円曲面反射鏡２と相似形でかつ小さく形成されているため、例えば、ワークＷの発光面積に対して、受光部５Ａに受光される受光面積を小さくすることで、受光部５ＡにワークＷから照射された光を集光して確実に受光することが可能となる。

図２および図３（ａ）に示すように、ワークＷを搬送する搬送装置Ｂは、整列装置Ｃにより整列されたワークＷを着脱自在に保持する光源設置手段としての回転テーブル３０と、この回転テーブル３０を回転駆動させる駆動機構３２と、この駆動機構３２を制御する制御手段（図示せず）を備えている。回転テーブル３０は、所定周縁位置に、所定間隔に設けたワークＷを着脱自在に保持する保持部３１を有している。
そのため、回転テーブル３０は、保持部３１にワークＷが保持されて回転テーブル３０が駆動機構３２により所定角度において回転駆動することで、ワークＷを拡散光源測定装置１の反射光学系１０における第１回転楕円曲面反射鏡２の第１焦点ｆ１の位置にワークＷを設置させている。

図３（ａ）に示すように、測定装置Ｆは、第２焦点に設置された受光部５Ａから保持機構５ｂにより保持される光ファイバ５ａを介して受光部５Ａから受光したワークＷの照射光の光度、色調、全光束などを測定するものである。

また、第１焦点ｆ１の位置にワークＷが設置されたとき、ワークＷを点灯させるための電源装置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、回転テーブル３０の保持部３１（図２参照）が保持しているワークＷの電極に接触して、ワークＷをあらかじめ設定された所定時間（ワーク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、ワークＷの検査が終了して、そのワークＷを選別するための選別装置Ｅは、拡散光源測定装置１，１１で測定された結果により、ワーク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、この選別装置Ｅは、回転テーブル３０の保持部３１からワークＷが離脱されて落下したときに、受取る開口スライダ（図示せず）、その開口スライダに隣接して回転可能に設置された選別ノズル（図示せず）、その選別ノズルの下方に隣接して配置された区分ケース（図示せず）などを備えている。

なお、拡散光源測定装置１に隣接して配置された拡散光源測定装置１１は、すでに説明した拡散光源測定装置１と同じ反射光学系１０を備え、受光部設置部５に配置される受光部５Ｂの構成のみが異なるため、受光部５Ｂの説明のみをする。すなわち、受光部５Ｂは、ここでは、ワークＷの配光特性を測定するために用いられるカメラであり、支持台２６を介して固定して使用されている。そして、このカメラのレンズ位置は、第２回転楕円曲面反射の第２焦点ｆ４の焦点を結んで、さらに拡散していく直前の位置に配置されるように設定されている。受光部５Ｂであるカメラに入射した光は、測定装置Ｇによりその配光特性が測定されるものである。

つぎに、光測定システムＡおよび拡散光源測定装置１の動作について説明する。
はじめに、図２に示すように、整列装置Ｃにより整列されたワークＷは、搬送装置Ｂの回転テーブル３０における保持部３１に保持される。保持されたワークＷは、回転テーブル３０の動作により拡散光源測定装置１における第１回転楕円曲面反射鏡２の第１焦点ｆ１に搬送されて設置される。このとき、ワークＷは、第１回転楕円曲面反射鏡２の長軸を含む水平面に対して直交する方向に配置される（ステップ１）。そして、拡散光源測定装置１では、第１回転楕円曲面反射鏡２の第１焦点ｆ１に設置されることで、電源装置Ｄの電極部分がワークＷの電極に接続して点灯させる（ステップ２）。

ワークＷが点灯すると、図１（ａ）に示すように、ワークＷからの照射光は、第１回転楕円曲面反射鏡２の第２焦点ｆ２、つまり、第２回転楕円曲面反射鏡３の第１焦点ｆ３に集光されて、その第２焦点ｆ３から再び発散し、第２回転楕円曲面反射鏡３の反射面により第２焦点ｆ４に集光される。このとき、ワークＷからの最大照射角度は、Ｘ方向およびＹ方向（図１（ｃ）参照）において、ここでは一例として１４０度であるとしている。そのため、両回転楕円曲面反射鏡２，３は、その最大照射角度を反射できる楕円回転曲面の短軸方向に対する幅寸法を備えていれば、ワークＷからの照射光は全て、第２回転楕円曲面反射鏡３の第２焦点ｆ４に集光して受光部５Ａにより受光させることができる（ステップ３）。

そのため、反射光学系１０では、ワーク（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（図示せず）を介して光ファイバ５ａにより受光でき、測定装置Ｆ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（ステップ４）。なお、反射光学系１０は、第２回転楕円曲面反射鏡３が第１回転楕円曲面反射鏡２と相似形状で、かつ小さく形成されていることから、光ファイバ５ａの入射面に確実に入射させることができる。

拡散光源測定装置１により測定されたワークＷは、電源装置ＤがワークＷの電極から離間して、かつ回転テーブル３０が所定角度回転することで、つぎの拡散光源測定装置１１の反射光学系１０における第１回転楕円曲面反射鏡２の第１焦点に設置されて、配光特性が前記したものと同様の動作により測定装置Ｇにより測定される。なお、拡散光源測定装置１１では、受光部５Ｂにより集光光を受光するときに、すでに説明した受光部５Ａとは受光面の位置が異なることと、測定内容が異なるだけなので、詳しい説明は省略する。

拡散光源測定装置１，１１によりワークＷの光が測定されると、測定装置Ｆ，Ｇからワーク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Ｅ側に送られる。なお、測定装置Ｆ，Ｇには、あらかじめワークＷの区分について、例えば、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。
拡散光源測定装置１，１１による測定が終了すると、回転テーブル３０は、駆動機構３２により所定角度回転してワークＷを保持して回転し、選別装置Ｅの上方で停止する。このとき、回転テーブル３０の他の保持部３１がつぎのワークＷを保持して拡散光源測定装置１、１１などの測定位置に設置させている。なお、拡散光源測定装置１１と選別装置Ｅとの間には、ワークＷのその他の構成についての測定、検出などを行なう装置を配置しても構わない。

選別装置Ｅの上方で停止した回転テーブル３０の保持部３１は、ワークＷの保持を解除することで、下方に待機している選別装置Ｅの図示しない開口スライダ内にワークＷを落下させる。選別装置Ｅは、図示しない開口スライダにより落下されたワークＷを受取り、あらかじめ、測定装置Ｆ，Ｇからの信号により回転して配置された図示しない選別ノズルを介して、測定結果ごとに図示しない区分ケースに区分されて収納される。

なお、反射光学系１０は、図１ないし図３では、ＬＥＤなどのＸ方向およびＹ方向に１８０度未満である１４０度の最大照射角度となる拡散光源に対して有効として説明したが、図４（ａ）に示すような、偏平な指向性（例えば、Ｘ方向に１４０度、Ｙ方向に３０度）を有する光源である場合でも有効に対応することが可能となる。図４（ａ）に示すような指向性を有する被測定光源であるＬＥＤに対しては、その最大照射角度がカバーできる回転楕円体の楕円曲面（回転楕円曲面）の幅寸法を備えていれば良い。

すなわち、図４（ｂ）に示すように、反射光学系４１は、楕円の長軸を３５度の範囲で回転させて形成した回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡４２および第２回転楕円曲面反射鏡４３を備え、そして、第１回転楕円曲面反射鏡４２の第２焦点ｆ２と第２回転楕円曲面反射鏡４３の第１焦点ｆ３とが合致（一致）するように、回転楕円曲面を互いに対面させて配置されているものである。そして、両回転楕円曲面反射鏡４２，４３は、その両側面に側面板４２ａ、４３ａを介して遮蔽板６，７を配置している。

なお、この反射光学系４１の構成は、両回転楕円曲面反射鏡４２，４３の幅寸法、および側面板４２ａ、４３ａ以外については、すでに図１ないし図３において説明した構成とおなじものであるため、同じ符合を付して説明を省略する。
この反射光学系４１を備える場合においては、整列装置Ｃ（図２参照）では、ワークＷが保持部３１（図２参照）に保持される方向についても制御して整列させるように構成されて、すでに説明したような測定作業が順次送られることになる。

なお、図１ないし図４で説明したように、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）は、長軸を１８０度以下の範囲で回転させた回転楕円曲面を備えることで、照射光と同じ状態（条件）を維持して集光光として集光することができるものであり、両回転楕円曲面反射鏡の形状（例えば、縁部分の形状）などに限定されるものではない。また、ここでは、楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲である回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）として説明したが、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）を製造するときの製造方法を特定しているものではなく、回転楕円曲面の短軸方向における幅寸法を特定するための表現として記載しているものである。

また、図１（ａ）に示す状態の反射光学系１０の構成として説明したが、例えば、図５（ａ）で示すように、反射光学系１０Ａにおいて、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）が相似形でかつ、同じ大きさとしても構わない。また、図５（ｂ）に示すように、反射光学系１０Ｂにおいて、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）が相似形でかつ、第１回転楕円曲面反射鏡２（４２）が小さく形成されたものであっても構わない。

さらに、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）が相似形であれば、短軸および長軸の長さ寸法は、特に限定されるものではない。なお、暗室など外部からの光の影響がなければ、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）に設けた遮蔽板６、７および側面板４２ａ、４３ａを設ける必要がない。

両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）は、その回転楕円曲面が少なくとも鏡面となっていれば良く、遮蔽板６，７または側面板４２ａ、４３ａを鏡面とする必要はない。もちろん、遮蔽板６，７または側面板４２ａ、４３ａが、鏡面として形成されても構わない。なお、暗室などの測定において不必要な光の影響がない環境の場合には、反射光学系１０においては、遮蔽板６，７あるいは側面板４２ａ、４３ａがない状態の構成であっても構わない。

なお、両回転楕円曲面反射鏡２，３（４２，４３）の鏡面は、例えば、紫外線、可視光を反射する場合には、一例としてプラスチック、金属（例えば、アルミニウム）などの基材を鏡面研磨してアルミニウムを蒸着させることで構成される。また、赤外線を反射する場合には、一例として、基材の表面を鏡面研磨して金を蒸着させることで構成される。さらに、軟Ｘ線を反射する場合には、一例として、ニッケル多層膜、チタン多層膜あるいはニッケルチタン多層膜を用いることで構成される。そして、熱に対しての反射を行なう場合には、金属面、例えばステンレス面を研磨して構成される。

反射光学系１０（１０Ａ，１０Ｂ）が使用される装置の一例としては、半導体の種結晶や原料結晶の加熱用、ＵＶ硬貨用光源の集光用、赤外線集光用、露光装置の光源部リレー光学系、Ｘ線用モノクロメータ光学系、分光器取り込み集光用などの電磁波の集光、リレー光学系に主に適用することが可能となる。
なお、前記した実施の形態では、回転楕円曲面反射鏡を二つ用いた反射光学系として説明したが、回転楕円曲面反射鏡は、２の倍数個を用いることで同様の反射光学系として測定を行なうことが可能となる。

（ａ）は、本発明に係る反射光学系における照射および集光の光の状態を模式的に示す模式図、（ｂ）は、反射光学系を模式的に示す斜視図、（ｃ）は、本発明に係る反射光学系で測定される被測定光源の最大照射角度を説明するための斜視図である。 本発明に係る拡散光源測定装置を用いる光測定システムの全体の概略を模式的に示す平面図である。 本発明に係る拡散光源測定装置の側面から模式的に示し、（ａ）は、集光光を受光部としての光ファイバに入射させる構成を示す側面図、（ｂ）は集光光を受光部としての配光特性を測定するためのカメラに入射させる構成を示す側面図である。 本発明に係る反射光学系の他の構成を示し、（ａ）は、被測定光源の最大照射角度を説明するための斜視図、（ｂ）は、反射光学系を模式的に示す斜視図、（ｃ）は、反射光学系における照射および集光の光の状態を模式的に示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明に係る他の反射光学系における照射および集光の光の状態を模式的に示す模式図である。 （ａ）は、従来の反射光学系を模式的に示す模式図、（ｂ）は従来の赤外線の反射光学系を模式的に示す模式図、（ｃ）は、従来の反射光学系により微粒子測定を行なうための装置全体を示す模式図である。

符号の説明

１ 拡散光源測定装置
２ 第１回転楕円曲面反射鏡
２Ａ 筐体
３ 第２回転楕円曲面反射鏡
３Ａ 筐体
４ 光源設置部（開口）
５ 受光部設置部（開口）
５Ａ 受光部（光ファイバ）
５Ｂ 受光部（カメラ）
６ 遮蔽板
７ 遮蔽板
１０ 反射光学系
２０ 設置テーブル
２５ 支持台
３０ 回転テーブル
３１ 保持部
３２ 駆動機構
４１ 反射光学系
４２ 第１回転楕円曲面反射鏡
４３ 第２回転楕円曲面反射鏡
ｆ１ 第１焦点（第１回転楕円曲面反射鏡）
ｆ２ 第２焦点（第１回転楕円曲面反射鏡）
ｆ３ 第１焦点（第２回転楕円曲面反射鏡）
ｆ４ 第２焦点（第２回転楕円曲面反射鏡）
Ａ 光測定システム
Ｂ 搬送装置
Ｃ 整列装置
Ｄ 電源装置
Ｅ 選別装置
Ｆ 測定装置
Ｇ 測定装置
Ｗ ワーク（被測定光源）

Claims (7)

1. 楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲とする回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して光源が設置される光源設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記光源からの照射光を集光した集光光を受光する受光部が設置される受光部設置部を第２焦点位置に有することを特徴とする反射光学系。
2. 楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲とする回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して電磁波照射源が設置される設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記電磁波照射源から照射された電磁波を集波した電磁波により被処理物が処理される処理部を第２焦点位置に有することを特徴とする反射光学系。
3. 前記第１回転楕円曲面反射鏡および前記第２回転楕円曲面反射鏡は、互いに相似形状に形成されると共に、その一方が他方より小さく形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射光学系。
4. 被測定光源の照射光を受光部により受光して測定する拡散光源測定装置の反射光学系であって、
   第１焦点位置に設置された被測定光源の１８０度以下における最大照射角度の照射光を反射して第２焦点位置に集光する回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して形成した前記被測定光源が設置される光源設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記被測定光源からの照射光を集光した集光光を受光する前記受光部が設置される受光部設置部を第２焦点位置に有することを特徴とする拡散光源測定装置の反射光学系。
5. 前記第１回転楕円曲面反射鏡および前記第２回転楕円曲面反射鏡は、互いに相似形状に形成されると共に、その一方が他方より小さく形成されたことを特徴とする請求項４に記載の拡散光源測定装置の反射光学系。
6. 被測定光源の照射光を受光部により受光して測定する拡散光源測定装置であって、
   前記被測定光源を設置する光源設置手段と、この光源設置手段により設置された被測定光源から照射光を照射させる電源装置と、この電源装置により被測定光源から照射される照射光を反射して前記受光部に導く反射光学系と、この反射光学系により反射して集光された照射光を受光する前記受光部を有する測定装置とを備え、
   前記反射光学系は、第１焦点位置に設置された被測定光源の１８０度以下における最大照射角度の照射光を反射して第２焦点位置に集光する回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と、前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、前記両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置し、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡は、長軸を含む面に対して直交して形成した前記被測定光源が設置される光源設置部を第１焦点位置に有し、前記第２回転楕円曲面反射鏡は、前記被測定光源からの照射光を受光する前記受光部が設置される受光部設置部を第２焦点位置に有することを特徴とする拡散光源測定装置。
7. 楕円の長軸の回転角度を１８０度以下の範囲とする回転楕円体の楕円曲面を有する第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を備え、前記第１回転楕円曲面反射鏡の第２焦点位置と前記第２回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置とを合致させるように、その両回転楕円曲面反射鏡を対面させて配置した反射光学系を用いて被測定光源の照射光を測定する拡散光源測定装置の測定方法であって、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に、長軸を含む面に対して直交する方向に前記被測定光源を配置するステップと、
   前記第１回転楕円曲面反射鏡の第１焦点位置に配置された前記被測定光源を点灯させるステップと、
   前記被測定光源から照射され、第１回転楕円曲面反射鏡および第２回転楕円曲面反射鏡を介して、その第２回転楕円曲面反射鏡の第２焦点に集光される照射光を受光するステップと、
   受光した前記被測定光源からの照射光を測定するステップと、を含むことを特徴とする拡散光源測定装置の測定方法。
   
   

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