KR101812965B1 - 적분구 광원 - Google Patents

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KR101812965B1
KR101812965B1 KR1020160151284A KR20160151284A KR101812965B1 KR 101812965 B1 KR101812965 B1 KR 101812965B1 KR 1020160151284 A KR1020160151284 A KR 1020160151284A KR 20160151284 A KR20160151284 A KR 20160151284A KR 101812965 B1 KR101812965 B1 KR 101812965B1
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KR
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light
light source
degrees
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integrating sphere
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KR1020160151284A
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Inventor
박성종
이동훈
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한국표준과학연구원
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0254—Spectrometers, other than colorimeters, making use of an integrating sphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

본 발명은 적분구 광원 및 그 동작 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원은, 광 출사구, 상기 광 출사구와 이격되어 배치된 광원 포트, 및 상기 출사구를 중심으로 상기 광원 포트에 대하여 대칭적으로 배치된 센서 포트를 포함하고, 내벽이 반사율 90 퍼센트 이상의 물질로 형성된 적분구; 상기 광원 포트 주위에 장착되어 광을 상기 적분구 내부에 제공하고 광량을 조절하기 위하여 회전하는 회전 셔터를 구비하는 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈; 상기 센서 포트에 장착되고 상기 적분구 내부의 광량을 모니터링하는 모니터링 센서; 및 상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하여 상기 출사구로 빠져나오는 광량을 제어하기 위하여 상기 회전 셔터를 구동하는 제어 모듈을 포함한다.

Description

적분구 광원{An Integrating Sphere Light Source Apparatus}
본 발명은 적분구 광원에 관한 것으로, 더 구체적으로, 공간적으로 균일한 휘도를 제공하고, 휘도를 가변할 수 있으며, 휘도 가변에 따라 분광분포가 변하지 않는 적분구 광원에 관한 것이다.
분광복사휘도 (spectral radiance, 단위: W/(m2 sr nm))
분광복사휘도는 면적이 정의되는 유한한 면적을 갖는 광원이, 해당 광원의 단위면적에서 단위입체각으로 발산하는 분광복사선속 (spectral radiant flux, 단위: W/nm)으로 정의할 수 있다. 바꾸어 말하면, 어떤 광원의 단위면적이 단위입체각 방향으로 파장별로 얼마나 많은 광출력을 내는지를 의미한다. 연관된 측정량으로는 디스플레이 기기에 대한 광휘도(단위: cd/m2) 및 색좌표 등이 있다.
분광복사휘도계 (spectral radiance meter)
분광복사휘도계는 면형태의 광원의 분광복사휘도를 측정하는 측정장치로 수도(degree angle) 내외의 비교적 좁은 정해진 시야각을 가지고 분광분포를 측정할 수 있는 분광계 중 하나이다. 분광복사휘도계로는 광휘도, 복사휘도와 같은 세기 특성, 색좌표, 특성파장과 같은 분광특성을 모두 측정할 수 있다. 분광복사휘도계는 분광복사휘도 표준광원을 이용하여 분광복사휘도 눈금이 교정되어야 한다.
다음 식은 분광복사휘도 L(λ)와 광휘도 L v 와의 관계를 나타낸 것이다.
Figure 112016111079404-pat00001
여기서, K m = 683 lm/W, V(λ)는 CIE 1924 표준관측자의 상대분광시감효율이다.
광휘도계 (luminance meter)
광휘도계는 면형태의 광원의 광휘도를 측정하는 측정장치로 수 도(a few degree angle) 내외의 비교적 좁은 정해진 시야각을 가지고 광선속을 측정할 수 있는 광계측기이다. 광휘도계는 광휘도 표준광원을 이용하여 광휘도 눈금이 교정되어야 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 공간적으로 균일한 휘도를 제공하고, 휘도를 가변할 수 있으며, 휘도 가변에 따라 분광분포가 변하지 않는 적분구 광원을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원은, 광 출사구, 상기 광 출사구와 이격되어 배치된 광원 포트, 및 상기 출사구를 중심으로 상기 광원 포트에 대하여 대칭적으로 배치된 센서 포트를 포함하고, 내벽이 반사율 90 퍼센트 이상의 물질로 형성된 적분구; 상기 광원 포트 주위에 장착되어 광을 상기 적분구 내부에 제공하고 광량을 조절하기 위하여 회전하는 회전 셔터를 구비하는 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈; 상기 센서 포트에 장착되고 상기 적분구 내부의 광량을 모니터링하는 모니터링 센서; 및 상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하여 상기 출사구로 빠져나오는 광량을 제어하기 위하여 상기 회전 셔터를 구동하는 제어 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈은, 원통 형상의 벌브 및 상기 벌브 내에 텅스텐 필라멘트를 구비한 텅스텐 할로겐 전구; 원통 형상이고 상기 텅스턴 필라멘트가 배치된 위치의 원통 외주 면상에 방위각을 따라 폐/개가 번갈아가며, 0도-90도 폐쇄, 90도-180도 개방, 180도-270도 폐쇄, 270도-360도 개방된 제1 광출구를 포함하고, 상기 텅스텐 할로겐 전구를 감싸도록 배치되고 상기 텅스텐 할로겐 전구를 고정하는 고정 하우징;및 원통 형상의 원통부와 상기 원통부의 일단에서 결합한 와셔 형태의 웜기어를 포함하고, 중심축을 기준으로 회전하고 상기 고정 하우징을 감싸도록 배치되고, 상기 원통부의 외주 면상에 방위각을 따라 폐/개가 번갈아가며, 0도-90도 폐쇄, 90도-180도 개방, 180도-270도 폐쇄, 270도-360도 개방된 제2 광출구를 구비한 회전 셔터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈은, 상기 웜기어와 결합하여 상기 웜기어를 회전시키는 웜; 상기 웜을 구동시키는 모터; 상기 웜기어의 상부면에 배치된 상부 스러스트 베어링; 상기 웜기어의 하부면에 배치된 하부 스러스트 베어링; 관통홀을 포함하고 상기 관통홀에 상기 회전 셔터의 원통부가 삽입되고 상기 상부 스러스트 베어링과 접촉하는 상부 베이스 판; 상기 하부 스러스트 베어링과 접촉하고 하부 베이스 판; 및 상기 하부 베이스 판의 하부면에 배치되고 상기 고정 하우징의 일단을 고정하는 고정 하우징 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모니터링 센서는, 속이 빈 원통형상의 몸체부; 상기 몸체부의 일면에 배치된 원형 박판 형태의 제1 개구(aperture); 상기 몸체부의 중간에 삽입되고 상기 과 나란히 배치된 제2 개구; 및 상기 몸체부의 타단에 배치되어 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 통과한 광을 검출하는 광검출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원은 광 출사구, 상기 광 출사구와 이격되어 배치된 광원 포트, 및 상기 출사구를 중심으로 상기 광원 포트에 대하여 대칭적으로 배치된 센서 포트를 포함하고, 내벽이 반사율 90 퍼센트 이상의 물질로 형성된 적분구; 상기 광원 포트 주위에 장착되어 광을 상기 적분구 내부에 제공하고 광량을 조절하기 위하여 회전하는 회전 셔터를 구비하는 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈; 상기 센서 포트에 장착되고 상기 적분구 내부의 광량을 모니터링하는 모니터링 센서; 및 상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하여 상기 출사구로 빠져나오는 광량을 제어하기 위하여 상기 회전 셔터를 구동하는 제어 모듈을 포함한다. 이 적분구 광원의 동작 방법은 상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하고, 상기 회전 셔터의 각도변위를 제어량으로 하고, 목표 광휘도가 주어질 경우, P-I (비례-적분)제어를 통하여 원하는 광휘도를 상기 광 출사구로 출력하도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원은 공간적으로 균일한 휘도를 제공하고, 휘도를 가변할 수 있으며, 휘도 가변에 따라 분광분포가 변하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원을 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 적분구 광원의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈을 설명하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2의 전구 광원 모듈을 설명하는 절단 사시도이다.
도 5는 도 2의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈의 회전 셔터를 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 2의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈의 고정 하우징을 나타내는 정면도이다.
분광복사휘도계나 광휘도계의 교정을 위해서는 해당 눈금을 전달해 줄 광원이 필요하다. 눈금 전달용 광원은 휘도 측정조건에서 사용하기 때문에, 눈금 전달용 광원은 다음과 같은 요건을 만족하여야 한다.
1) 색온도가 3000 K 내외인 백열광이어야 하고, 2) 공간적으로 균일한 밝기를 가져야 하고, 3) 세기를 조절할 수 있어야 하고, 4) 세기를 조절하더라도 발산광의 분광분포는 크게 변하지 않아야 한다.
통상적으로, 백열 광원은 전류를 통하여 광량을 제어하면, 색온도가 변한다. 따라서, 본 발명은 색온도를 일정하게 유지하기 위하여, 광원의 전력을 제어하지 않고, 광이 출사하는 한 쌍의 개구부의 교차 면적을 조절하여 광량을 제어한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원을 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 적분구 광원의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈을 설명하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2의 전구 광원 모듈을 설명하는 절단 사시도이다.
도 5는 도 2의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈의 회전 셔터를 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 2의 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈의 고정 하우징을 나타내는 정면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 적분구 광원(100)은 대면적 이미지 센서(140)에 공간적으로 균일한 휘도를 가진 광(12)을 제공할 수 있다. 상기 적분구 광원(100)은 상기 대면적 이미지 센서(140)를 교정하기 위하여 휘도를 변경할 수 있다. 상기 적분구 광원(100)은 분광복사휘도계나 광휘도계의 광원으로 사용될 수 있다.
상기 적분구 광원(100)은 적분구(110), 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈(120), 모니터링 센서(130), 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 상기 적분구(110)는 광 출사구(112), 상기 광 출사구와 이격되어 배치된 광원 포트(114), 및 상기 광 출사구를 기준으로 상기 광원 포트(112)에 대하여 대칭적으로 배치된 센서 포트(116)를 포함하고, 내벽이 반사율 90 퍼센트 이상의 물질로 형성된다. 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈(120)은 상기 광원 포트(114) 주위에 장착되어 광을 상기 적분구(110) 내부에 제공하고 광량을 조절하기 위하여 회전하는 회전 셔터(121)를 구비한다. 상기 모니터링 센서(130)는 상기 센서 포트(116)에 장착되고 상기 적분구 내부의 광량을 모니터링한다. 상기 제어부(150)는 상기 모니터링 센서(130)의 출력 신호를 제어 변수로 하여 상기 광 출사구(112)로 빠져나오는 광량을 제어하기 위하여 상기 회전 셔터(121)를 구동한다.
상기 적분구(110)에는 1개의 광 출사구(또는 출사 포트, 112)가 형성되어있고, 광 출사구(112) 주위로 1개 이상의 광원 모듈을 장착하기 위한 광원 포트(114)가 형성된다. 또한, 상기 적분구에는 광 출사구(112) 주위로 1개 이상 모니터링 센서를 장착하기 위한 센서 포트(116)가 형성된다. 상기 적분구(110)는 속이 빈 구형이고, 적분구는 내벽이 BaSO4로 도장된 것일 수 있고, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 혹은 PTFE 계열 물질로 형성될 수 있다. 상기 센서 포트(116)와 상기 광원 포트(114)는 상기 광 출사구(112)를 기준으로 대칭적으로 배치된다.
상기 적분구(110)의 크기는 상기 광 출사구의 크기에 의존할 수 있으며, 상기 광 출사구의 지름은 수 센치 내지 수십 센치일 수 있다. 상기 적분구의 지름은 상기 광 출사구의 지름의 수 배일 수 있다. 상기 적분구는 공간적으로 균일한 밝기를 제공할 수 있다. 상기 광출사구(112), 상기 광원 포트(114), 및 상기 센서 포트(116)는 동일한 경도 상에 배치되고, 상기 광출사구는 적도상에 배치되고, 상기 광원 포트는 북반구의 소정의 위도에 배치되고, 상기 센서 포트는 남반구의 소정의 위도에 배치될 수 있다.
상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈(120)은 색온도가 3000 K 내외인 백열광이고, 세기를 조절할 수 있어야 하고, 세기를 조절하더라도 발산광의 분광분포는 크게 변하지 않는다. 이를 위하여, 텅스텐 할로겐 전구(124)가 사용되고, 광량 또는 광의 세기를 조절하기 위하여 회전 셔터(121)를 사용한다. 상기 회전 셔터(121)는 회전 각도에 따라 출력되는 광량을 조절하여 일정한 분광 분포를 유지할 수 있다.
상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈(120)은 텅스텐 할로겐 전구(124), 고정 하우징(122), 회전 셔터(121), 및 상기 고정 하우징 지지부(129)를 포함할 수 있다. 상기 회전 셔터(121)를 회전시키기 위하여, 상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈(120)은 웜(128), 모터(223), 상부 스러스트 베어링(221a), 하부 스터스트 베어링(221b), 상부 베이스 판(126), 및 하부 베이스 판(127)을 더 포함할 수 있다.
상기 텅스텐 할로겐 전구(124)는 원통 형상의 벌브(124b) 및 상기 벌브 내에 텅스텐 필라멘트(124a)를 구비한다. 상기 텅스텐 할로겐 전구(124)는 정전류 전원장치와 연결되어 안정적으로 전구를 점등할 수 있다. 상기 텅스텐 할로겐 전구(124)는 벌브와 텅스텐 필라멘트, 및 전기적 연결을 위한 소켓(125)을 포함할 수 있다. 상기 벌브는 원통 형상이고, 상기 텅스텐 필라멘트는 상기 원통 형상의 중심축 방향으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 텅스텐 필라멘트는 방위각 대칭성을 가지고 방위각 방향으로 일정한 광량을 제공할 수 있다.
상기 고정 하우징(122)은 원통 형상이고 상기 텅스턴 필라멘트가 배치된 위치의 원통 외주 면상에 방위각을 따라 폐/개가 번갈아가며, 0도-90도 폐쇄, 90도-180도 개방, 180도-270도 폐쇄, 270도-360도 개방된 제1 광출구(122a)를 포함하고, 상기 텅스텐 할로겐 전구(124)를 감싸도록 배치되고 상기 텅스텐 할로겐 전구를 고정할 수 있다.
상기 고정하우징(122)은 제한된 시야로만 빛을 내보낼 수 있도록 제1 광출구(122a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 광출구(122a)는 2개이고, 원통 형상의 외주 측면에서 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 고정 하우징에서, 상기 텅스텐할로겐 전구의 벌브를 바라보는 원통 상부면은 막혀있다. 이에 따라, 상기 텅스텐할로겐 전구의 직사하는 광선은 상기 적분구에서 광원 포트(또는 광 출사구)가 바라보는 맞은 편 부분에 직접 도달하지 않는다.
상기 회전 셔터(121)는 원통 형상의 원통부(121a)와 상기 원통부의 일단에서 결합한 와셔 형태의 웜기어(121b)를 포함하고, 중심축을 기준으로 회전하고 상기 고정 하우징을 감싸도록 배치되고, 상기 원통부의 외주 면상에 방위각을 따라 폐/개가 번갈아가며, 0도-90도 폐쇄, 90도-180도 개방, 180도-270도 폐쇄, 270도-360도 개방된 제2 광출구(121c)를 구비한다. 상기 회전 셔터의 원통부(121a)에서, 상기 텅스텐 할로겐 전구의 벌브를 바라보는 원통 상부면은 막형 있다. 이에 따라, 상기 텅스텐 할로겐 전구의 직사하는 광선은 상기 적분구에서 광원 포트가 바라보는 맞은 편 부분에 직접 도달하지 않는다. 상기 원통부의 외주 측면에는 제한된 시야로만 빛을 내보낼 수 있도록 제2 광출구(121c)가 형성된다. 상기 제2 광출구(121c)는 2개이고, 원통 형상의 외주 측면에서 서로 마주보도록 배치된다. 상기 제1 광출구(122a)와 상기 제2 광출구(121c)가 서로 정렬된 경우, 상기 제1 광출구 및 제2 광출구를 통하여 빠져나온 광의 세기는 최대를 가진다. 한편, 상기 제1 광출구와 상기 제2 광출구가 서로 90도 회전하여 정렬된 경우, 상기 제1 광출구를 빠져나온 광의 세기는 원통부의 폐쇄된 부위에서 차단되어, 최소가 된다. 상기 회전 셔터(121)가 회전할 경우, 제1 광출구와 제2 광출구가 겹쳐짐으로써 폐/개 정도를 상대적으로 0% 부터 100 %까지 조절할 수 있다. 이와 같은 방식으로 광원모듈에서 방출하는 광량이 제어되며, 결과적으로 적분구 광원의 출사 포트로 나가는 휘도를 제어할 수 있게 된다.
상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈(120)은 광원 포트에 장착할 때 전구에서 직사하는 광이 광 출사구로 직접 나갈 수 없도록 고정하우징의 폐부분이 광 출사 포트가 바라보는 위치를 향하도록 배치한다.
상기 텅스텐 할로겐 전구(124)는 대체로 방위각 방향으로 분광분포가 균일하기 때문에, 방위각 방향으로 셔터가 동작하는 경우, 휘도가 바뀌더라고 분광분포는 크게 달라지지 않는다.
웜(128)은 상기 웜기어(121b)와 결합하여 상기 웜기어(121b)를 회전시킨다. 상기 웜(128)은 실린더 형태의 원통에 스파이럴한 형태의 나사가 형성된다. 상기 웜(128)은 베어링 등에 의하여 축이 고정되고, 상기 웜(128)이 회전함에 따라, 상기 웜기어(121b)를 회전시킨다.
모터(223)는 상기 웜(128)을 구동시킨다. 상기 모터(223)는 스텝모터일 수 있다. 제어부(150)는 스텝모터 컨트롤러(160)를 제어하고 상기 회전 셔터(121)를 구동하여 각도를 제어할 수 있다.
상부 스러스트 베어링(221a)은 상기 웜기어(121b)의 상부면에 배치된다. 또한, 하부 스러스트 베어링(221b)은 상기 웜기어의 하부면에 배치된다. 상기 웜기어가 원활히 회전할 수 있도록 스러스트 베어링(221)이 배치된다.
상부 베이스 판(126)은 관통홀(126a)을 포함하고 상기 관통홀에 상기 회전 셔터(121)의 원통부(121a)가 삽입되고 상기 상부 스러스트 베어링(221a)과 접촉한다. 상기 상부 베이스 판(126)은 상기 적분구에서 광원 포트 주위의 외주면에 장착되어 구의 중심 방향에 수직한 평면을 제공하는 베이스 부재(123)에 장착될 수 있다.
하부 베이스 판(127)은 상기 하부 스러스트 베어링(221b)과 접촉한다. 상기 하부 베이스 판(127)은 상기 회전 셔터(121) 및 웜(128)을 장착할 수 있다. 상기 하부 베이스판은 상기 웜이 장착될 수 있도록 트렌치(127b)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 하부 베이스 판은 상기 웜기어가 삽입될 수 있도록 디스크 형태의 함몰부(127a)를 포함할 수 있다.
고정 하우징 지지부(129)는 상기 하부 베이스 판(127)의 하부면에 배치되고 상기 고정 하우징(122)의 일단을 고정할 수 있다.
상기 모니터링 센서(130)는, 속이 빈 원통형상의 몸체부(134); 상기 몸체부의 일면에 배치된 원형 박판 형태의 제1 개구(131); 상기 몸체부의 중간에 삽입되고 상기 개구와 나란히 배치된 제2 개구(132); 및 상기 몸체부의 타단에 배치되어 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 통과한 광을 검출하는 광검출부(133)를 포함할 수 있다.
상기 모니터링 센서(130)는 제한된 시야각을 갖는 광휘도 센서이다. 상기 모니터링 센서(130)는 상기 적분구의 센서 포트(116)에 장착된다. 상기 모니터링 센서(130)는 모니터링 센서의 광축이 광 출사 포트 중심의 맞은 편 쪽 적분구 면을 바라보도록 정렬하여 장착된다. 상기 모니터링 센서(130)가 읽은 값은 상기 광 출사 포트로 출력되는 광의 광휘도 값으로 환산할 수 있다. 이 값을 토대로 제어부(150)를 이용하여 목표로 하는 광휘도로 광원을 제어할 수 있다.
광검출부(133)는 Si 광다이오드와 필터로 구성된 광휘도계일 수 있다. 상기 광검출부는 분광계 방식의 분광복사휘도계일 수 있다.
제어부(150)는 모니터링 센서(130)의 출력 신호를 제어 변수로 하여 회전셔터(121)의 각도변위를 제어량으로 할 수 있다. 목표 광휘도가 주어질 경우, 모니터링 센서(130)의 광휘도 값을 제어변수로 하고, 회전 셔터(121)의 각도 변위를 제어량으로 하여 P-I (비례-적분)제어를 통하여 원하는 광휘도를 발생시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 적분구
112: 광 출사구
114: 광원 포트
116: 센서 포트
120: 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈
130: 모니터링 센서

Claims (5)

  1. 광 출사구, 상기 광 출사구와 이격되어 배치된 광원 포트, 및 상기 출사구를 중심으로 상기 광원 포트에 대하여 대칭적으로 배치된 센서 포트를 포함하고, 내벽이 반사율 90 퍼센트 이상의 물질로 형성된 적분구;
    상기 광원 포트 주위에 장착되어 광을 상기 적분구 내부에 제공하고 광량을 조절하기 위하여 회전하는 회전 셔터를 구비하는 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈;
    상기 센서 포트에 장착되고 상기 적분구 내부의 광량을 모니터링하는 모니터링 센서; 및
    상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하여 상기 출사구로 빠져나오는 광량을 제어하기 위하여 상기 회전 셔터를 구동하는 제어 모듈을 포함하는 적분구 광원.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈은:
    원통 형상의 벌브 및 상기 벌브 내에 텅스텐 필라멘트를 구비한 텅스텐 할로겐 전구;
    원통 형상이고 상기 텅스텐 필라멘트가 배치된 위치의 원통 외주 면상에 방위각을 따라 폐/개가 번갈아가며, 0도-90도 폐쇄, 90도-180도 개방, 180도-270도 폐쇄, 270도-360도 개방된 제1 광출구를 포함하고, 상기 텅스텐 할로겐 전구를 감싸도록 배치되고 상기 텅스텐 할로겐 전구를 고정하는 고정 하우징;및
    원통 형상의 원통부와 상기 원통부의 일단에서 결합한 와셔 형태의 웜기어를 포함하고, 중심축을 기준으로 회전하고 상기 고정 하우징을 감싸도록 배치되고, 상기 원통부의 외주 면상에 방위각을 따라 폐/개가 번갈아가며, 0도-90도 폐쇄, 90도-180도 개방, 180도-270도 폐쇄, 270도-360도 개방된 제2 광출구를 구비한 회전 셔터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광원.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 텅스텐 할로겐 전구 광원 모듈은:
    상기 웜기어와 결합하여 상기 웜기어를 회전시키는 웜;
    상기 웜을 구동시키는 모터;
    상기 웜기어의 상부면에 배치된 상부 스러스트 베어링;
    상기 웜기어의 하부면에 배치된 하부 스러스트 베어링;
    관통홀을 포함하고 상기 관통홀에 상기 회전 셔터의 원통부가 삽입되고 상기 상부 스러스트 베어링과 접촉하는 상부 베이스 판;
    상기 하부 스러스트 베어링과 접촉하고 하부 베이스 판; 및
    상기 하부 베이스 판의 하부면에 배치되고 상기 고정 하우징의 일단을 고정하는 고정 하우징 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광원.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 모니터링 센서는:
    속이 빈 원통형상의 몸체부;
    상기 몸체부의 일면에 배치된 원형 박판 형태의 제1 개구;
    상기 몸체부의 중간에 삽입되고 상기 개구와 나란히 배치된 제2 개구; 및
    상기 몸체부의 타단에 배치되어 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 통과한 광을 검출하는 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광원.
  5. 광 출사구, 상기 광 출사구와 이격되어 배치된 광원 포트, 및 상기 출사구를 중심으로 상기 광원 포트에 대하여 대칭적으로 배치된 센서 포트를 포함하고, 내벽이 반사율 90 퍼센트 이상의 물질로 형성된 적분구; 상기 광원 포트 주위에 장착되어 광을 상기 적분구 내부에 제공하고 광량을 조절하기 위하여 회전하는 회전 셔터를 구비하는 텅스텐할로겐 전구 광원 모듈; 상기 센서 포트에 장착되고 상기 적분구 내부의 광량을 모니터링하는 모니터링 센서; 및 상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하여 상기 출사구로 빠져나오는 광량을 제어하기 위하여 상기 회전 셔터를 구동하는 제어 모듈을 포함하는 적분구 광원의 동작 방법에 있어서,
    상기 모니터링 센서의 출력 신호를 제어 변수로 하고, 상기 회전 셔터의 각도변위를 제어량으로 하고, 목표 광휘도가 주어질 경우, P-I (비례-적분)제어를 통하여 원하는 광휘도를 상기 광 출사구로 출력하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 광원의 동작 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205955A (ja) 1999-01-08 2000-07-28 Minolta Co Ltd ポリクロメ―タの校正デ―タ算出装置及びその算出方法
JP2012007951A (ja) 2010-06-23 2012-01-12 Nikon Corp 光源の配光特性測定装置

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