KR102122275B1 - 배광 특성 측정 장치 및 배광 특성 측정 방법 - Google Patents

Abstract

촬상부로 광원을 촬상함으로써 배광 특성을 측정하는 배광 특성 측정 장치 및 그에 알맞은 배광 특성 측정 방법에 있어서, 암부를 보다 정확하게 측정 및 평가한다.
배광 특성 측정 장치는, 처리 수단과, 광원에 대하여 소정 거리만큼 이격하여 배치된 촬상부와, 광원으로부터의 광이 촬상부의 수상면에 입사하는 것을 저해하는 저해 부재와, 광원과 촬상부의 사이의 거리를 유지한 채, 광원에 대한 촬상부의 위치 관계를 연속적으로 변화시키는 이동 기구를 포함한다. 처리 수단은, 촬상부에 의해 촬상된 화상 데이터의 저해 부재에 대응하는 영역의 화소값으로부터 보정량을 산출하고, 산출한 보정량으로 화상 데이터를 보정함으로써 얻어지는 보정 후의 화상 데이터와, 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 광원에 대한 촬상부의 상대 위치에 기초하여 광원의 배광 특성을 산출한다.

Description

배광 특성 측정 장치 및 배광 특성 측정 방법 {LIGHT DISTRIBUTION CHARACTERISTIC MEASUREMENT APPARATUS AND LIGHT DISTRIBUTION CHARACTERISTIC MEASUREMENT METHOD}

본 발명은 광원의 배광 특성을 측정하기 위한 배광 특성 측정 장치 및 배광 특성 측정 방법에 관한 것이다.

광원으로부터 조사되는 광의 특성 중 하나로서, 배광 특성이 알려져 있다. 배광 특성은 광원에 의한 광도(혹은, 휘도)의 공간 분포를 의미한다. 배광 특성으로서는 절댓값 배광 및 상대값 배광 모두가 사용된다. 절댓값 배광은, 광도의 절댓값의 공간 분포를 측정한 것이며, 광원이 발생하는 전체 광속을 구하는 경우 등에 이용된다. 한편, 상대값 배광은, 광도의 상대값의 공간 분포를 측정한 것이며, 배광 패턴을 구하는 경우 등에 이용된다. 일반적으로, 복잡한 배광 패턴을 갖는 광원이나, 그 특성이 미지인 광원에 대하여, 그 배광 특성을 측정하는 것은 용이하지 않다.

이러한 배광 측정에 관하여, 일본 특허 공개 제2013-217651호 공보(특허문헌 1)는, 장치 구성을 크게 하지 않고, 광원의 배광 특성을 효율적으로 측정할 수 있는 배광 특성 측정 장치를 개시한다.

지향성이 강한 광원을 측정하는 경우에는, 측정 대상이 되는 광원의 발광 부분(밝은 부분; 이하 「명부」라고도 칭함)과 비발광 부분(어두운 부분; 이하 「암부」라고도 칭함)의 사이의 휘도의 차가 커져, 각각의 부분의 휘도를 정확하게 측정하는 것이 용이하지는 않다. 본 발명과는 직접적으로는 관련되지 않는 기술이기는 하지만, 일본 특허 공개 제2002-290841호 공보(특허문헌 2)는, 휘도의 차가 큰 피사체를 측정할 때, 흑색 레벨을 적정화하는 기술을 개시한다.

일반적인 휘도 측정에서는, 광원의 발광 부분 전체를 측정하여 평가하기 때문에, 촬상한 화상 내에 포함되는 발광 부분은 비교적 크다. 이에 비하여, 상술한 특허문헌 1에 개시되는 배광 특성 측정 장치에 의한 배광 특성의 측정은, 지향성이 강한 광원의 휘도를 측정하는 것이며, 카메라로 촬상한 화상 내에 포함되는 발광 부분은 매우 좁고, 많은 부분이 암부로 구성된다.

또한, 특허문헌 1에 개시되는 배광 특성 측정 장치에서는, 광원에 대하여 카메라를 상이한 복수의 각도로 배치함과 함께, 각각의 각도에 있어서 촬상된 화상의 총합을 이용하여 조도 분포나 광도 분포가 산출되기 때문에, 촬상되는 화상 내의 암부도 측정 결과에 영향을 준다. 즉, 일반적인 휘도 측정에서는, 기본적으로는 광원의 발광 부분(명부)에만 주목하지만, 특허문헌 1에 개시되는 배광 특성 측정 장치는 광원의 발광 부분(명부) 및 비발광 부분(암부)의 양쪽에 주목할 필요가 있다.

예를 들어, 자동차의 헤드라이트의 평가에서는, 램프의 지향성을 의도적으로 제어하여 암부를 만들어내 측정할 필요도 있어, 암부를 적절하게 측정 및 평가하는 것이 중요하게 되어 있다. 그로 인해, 촬상부로 광원을 촬상함으로써 배광 특성을 측정하는 배광 특성 측정 장치 및 그에 알맞은 배광 특성 측정 방법에 있어서, 암부를 보다 정확하게 측정 및 평가하는 것이 요망되고 있다.

본 발명의 일 국면에 따르면, 광원의 배광 특성을 측정하기 위한 배광 특성 측정 장치가 제공된다. 배광 특성 측정 장치는, 처리 수단과, 광원에 대하여 소정 거리만큼 이격하여 배치된 촬상부와, 광원으로부터의 광이 촬상부의 수상면에 입사하는 것을 저해하는 저해 부재와, 광원과 촬상부의 사이의 거리를 유지한 채, 광원에 대한 촬상부의 위치 관계를 연속적으로 변화시키는 이동 기구를 포함한다. 처리 수단은, 촬상부에 의해 촬상된 화상 데이터의 저해 부재에 대응하는 영역의 화소값으로부터 보정량을 산출하고, 산출한 보정량으로 화상 데이터를 보정함으로써 얻어지는 보정 후의 화상 데이터와, 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 광원에 대한 촬상부의 상대 위치에 기초하여 광원의 배광 특성을 산출한다.

바람직하게는, 저해 부재는 촬상부와 일체적으로 배치되어, 촬상부의 촬상 시야의 일부를 가리는 부재를 포함한다.

혹은 바람직하게는, 저해 부재는 광원과 일체적으로 배치되어, 광원으로부터 조사되는 광의 일부를 가리는 부재를 포함한다.

바람직하게는, 처리 수단은 저해 부재에 대응하는 영역의 화소값의 평균값으로부터 보정량을 산출한다.

혹은 바람직하게는, 저해 부재는, 광원으로부터의 광이 입사하지 않는 영역이 화상 데이터 내에 복수 형성되도록 구성되고, 처리 수단은, 저해 부재에 대응하는 각각의 영역의 화소값으로부터 화상 데이터 내의 강도 분포를 산출하고, 산출한 강도 분포와 미리 정해진 패턴에 기초하여 화상 데이터 내의 보정 패턴을 결정한다.

본 발명의 다른 국면에 따르면, 광원의 배광 특성을 측정하기 위한 배광 특성 측정 방법이 제공된다. 배광 특성 측정 방법은, 광원과 촬상부의 사이의 거리를 유지한 채, 광원에 대한 촬상부의 위치 관계를 연속적으로 변화시키는 스텝과, 광원으로부터의 광이 촬상부의 수상면에 입사하는 것을 저해하는 저해 부재가 설치된 상태에서 촬상된 화상 데이터를 취득하는 스텝과, 화상 데이터의 저해 부재에 대응하는 영역의 화소값으로부터 보정량을 산출하고, 산출한 보정량으로 화상 데이터를 보정하는 스텝과, 보정 후의 화상 데이터와, 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 광원에 대한 촬상부의 상대 위치에 기초하여 광원의 배광 특성을 산출하는 스텝을 포함한다.

본 발명에 따르면, 촬상부로 광원을 촬상함으로써 배광 특성을 측정하는 배광 특성 측정 장치 및 그에 알맞은 배광 특성 측정 방법에 있어서, 암부를 보다 정확하게 측정 및 평가할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법의 기본적인 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치의 외관 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치에서의 카메라의 회전 구동에 관한 구성을 도시하는 모식도이다.
도 4는 도 2에 도시하는 정보 처리 장치의 내부 구성을 도시하는 모식도이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치가 미광의 영향을 저감하는 처리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치에서의 불감대 영역을 형성하기 위한 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에서의 카메라의 이동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 도 8의 스텝 S9에 나타내는 조도 산출 처리의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 도 9의 휘도 배광 데이터의 저장 처리(스텝 S901)에서의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9의 휘도 배광 데이터의 저장 처리(스텝 S901)에서의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9의 조도 산출점의 결정 처리(스텝 S902)를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 9의 조도 산출점에 대한 전망 각도의 산출 처리(스텝 S904)를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 9의 전망 각도에 관련된 휘도를 검색하는 처리(스텝 S905)를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치에 의해 촬상된 화상 데이터의 일례를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에 의해 얻어진 조도 분포를 화상화한 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16에 도시하는 화상화된 조도 분포의 A-A' 단면에서의 조도를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에서의 공간적인 미광 보정 처리를 설명하는 모식도이다.

본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

본 실시 형태에 있어서는, 주로 광원(이하, 간단히 「샘플」이라고도 칭함)의 배광 특성(전형적으로는, 배광 휘도 특성)을 측정하기 위한 배광 특성 측정 장치에 대하여 예시한다. 단, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치는, 단순한 배광 특성에 한정되지 않고, 배광 특성으로부터 산출되는, 광원의 색도 및 파장 정보, 및 광원으로부터 조사되는 광속에 의해 생기는 조도 분포 등의 각종 광학 특성을 측정할 수도 있다.

<A. 배광 특성 측정 방법의 개요>

우선, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법의 개요에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법의 기본적인 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에서는, 소정의 촬상 시야를 갖는 카메라(10)(일종의 2차원 센서)를 사용하여, 소정의 입체각의 범위에 걸쳐 샘플(2)을 측정함으로써, 샘플(2)의 발광면에 대한 배광 특성을 취득한다. 취득되는 배광 특성은, 전형적으로는 배광 휘도 특성을 의미하며, 샘플(2)의 발광면의 각 점(이하, 「측정점」이라고도 칭함)에서의 각 조사 각도(이하, 「측정 각도」라고도 칭함)에 대한 휘도의 정보를 포함한다.

도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 카메라(10)의 광축 방향이 샘플(2)의 발광면과 수직으로 되어 있는 상태를, 이하에서는 「초기 상태」라고도 칭한다. 편의상, 카메라(10)로 촬상되는 화상에 대하여 좌우 방향을 X축이라고 하고, 상하 방향을 Y축이라고 정의한다. 초기 상태에서는 X축 각도=0°, Y축 각도=0°이다. 전형적으로는, X축 및 Y축의 각각에 관하여 ±180°의 범위에서 카메라(10)를 이동시키면서, 카메라(10)로 샘플(2)을 촬상함으로써 샘플(2)의 발광면에 대한 배광 특성을 취득한다.

도 1의 (a)에 도시하는 상태에서는, 카메라(10)에는, 주로 샘플(2)의 발광면의 수직 방향으로 조사되는 광속(전체 광속의 일부)이 입사하고, 도 1의 (b)에 도시하는 상태에서는, 샘플(2)의 발광면으로부터 카메라(10)가 위치하는 방향으로 조사되는 광속(전체 광속의 일부)이 입사한다. 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 카메라(10)가 Y축 상을 각도 θy만큼 이동한 경우, 이들이 이루는 각도는 초기 상태(X축 각도=0°, Y축 각도=0°)에 Y축 상의 각도 θy를 가산한 각도가 된다. 즉, 도 1의 (b)에 도시하는 예에서는, 측정 각도가 X축 각도=0°, Y축 각도=θy인 측정점의 휘도를 측정할 수 있다.

이하 마찬가지로, 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 각도(입체각)를 순차적으로 변화시켜 샘플(2)을 순차적으로 촬상함으로써, 각 측정점의 배광 특성을 취득할 수 있다. 화상 데이터를 취득하는 카메라(10)의 위치의 각각을, 이하 「촬상 포인트」라고도 칭한다.

<B. 배광 특성 측정 장치의 구성>

이어서, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치는, 샘플(2)에 대하여 소정 거리만큼 이격하여 배치된 카메라(10)(촬상부)와, 샘플(2)과 카메라(10)의 사이의 거리를 유지한 채, 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 위치 관계(상대 관계)를 연속적으로 변화시키는 이동 기구를 갖는다. 이동 기구는, 샘플(2)과 카메라(10)의 사이의 상대 관계를 상이한 2개의 축방향(이하의 예에서는 X축 방향 및 Y축 방향)으로 각각 독립적으로 변경 가능하게 되어 있다.

카메라(10)와 샘플(2)의 사이의 상대 관계를 변화시키는 구성으로서는, 전형적으로는 샘플(2)을 고정해 두고 카메라(10)를 회전 이동시키는 촬상부 이동형과, 카메라(10)를 고정해 두고 샘플(2)을 회전 이동시키는 광원 이동형이 존재한다. 이하에서는 촬상부 이동형을 일례로 들어 그 구성 등을 설명한다. 단, 본 발명은 광원 이동형의 구성을 사용하여 실현해도 된다.

도 2는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)의 외관 구성을 도시하는 모식도이다. 도 2를 참조하여, 배광 특성 측정 장치(1)는, 샘플(2)을 중심으로 하여 카메라(10)를 회전 이동시키는 고니오미터(200)(이동 기구)와, 고니오미터(200)에 의한 카메라(10)의 회전 이동을 제어함과 함께, 카메라(10)로 촬상된 화상 데이터를 처리하는 정보 처리 장치(100)(처리 수단)를 포함한다.

고니오미터(200)는, 베이스(30)와, 카메라(10)와, 카메라(10)를 지지하는 촬상부 지지 아암(33)과, 촬상부 지지 아암(33)을 회전하는 Y축 모터(36)와, 그 일단부가 Y축 모터(36)에 접속됨과 함께, X축 모터(35)에 의해 회전되는 X축 회전 아암(32)과, 베이스(30)에 배치되는 X축 모터(35)를 포함한다. X축 모터(35)의 회전축과 Y축 모터(36)의 회전축의 교점에 카메라(10)가 배치된다. X축 모터(35)의 회전 및 Y축 모터(36)의 회전 구동에 의해, 카메라(10)는 X축 및 Y축을 중심으로 자유롭게 회전한다. 샘플(2)의 위치는 X축과 Y축의 교점에 유지된다. 이에 의해, 샘플(2)과 카메라(10)의 사이의 상대 관계가 자유롭게 변경된다.

카메라(10)는, 전형적으로는 CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서나, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 수광 소자를 갖고 있다.

도 3은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)에서의 카메라의 회전 구동에 관한 구성을 도시하는 모식도이다. 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)는, 도 2에 도시하는 컴포넌트 외에 트리거 장치(110)를 더 포함한다.

트리거 장치(110)는, 고니오미터(200)에 의한 샘플(2)과 카메라(10)의 사이의 상대 관계의 변화에 연동하여, 카메라(10)의 촬상 타이밍(도 2에 도시하는 촬상 포인트)을 관리한다. 트리거 장치(110)의 기능에 대해서는, 정보 처리 장치(100)에 의해 실현해도 되지만, 촬상 타이밍(촬상 포인트)을 보다 정확하게 제어하는 관점에서, 전용의 하드웨어 회로를 포함하는 트리거 장치(110)를 정보 처리 장치(100)와는 별도로 배치하는 것이 바람직하다.

정보 처리 장치(100)는, X축 모터(35) 및 Y축 모터(36)에 대하여 각각 구동용 커맨드를 송출한다. 이 구동용 커맨드는, X축 모터 및 Y축 모터의 이동 속도 및/또는 목표 위치 등을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서는, 샘플(2)을 중심으로 하는 전구면/반구면에 걸쳐 측정을 행할 필요가 있으므로, 구동용 커맨드로서는, Y축에 따른 일련의 이동이 완료될 때까지, X축에 따른 왕복 운동을 반복하기 위한 명령을 포함한다. 정보 처리 장치(100)는, 송신 개시 타이밍에 구동용 커맨드를 송출하고, 구동용 커맨드를 받은 X축 모터 및 Y축 모터(및, X축 모터 및 Y축 모터를 구동하는 모터 드라이버)는 각각 이동을 개시한다. X축 모터 및 Y축 모터는, 각각 회전량을 나타내는 모터 구동 펄스를 트리거 장치(110)에 출력한다.

트리거 장치(110)는, 수신한 모터 구동 펄스를 소정 수로 분주하여 X축 및 Y축에서의 현재 위치(각도)를 산출함과 함께, 미리 정해진 측정점에 대응하는 각도 간격으로, 촬상을 지시하는 트리거 펄스를 카메라(10)에 출력한다.

카메라(10)는, 트리거 장치(110)로부터 트리거 펄스를 수신하면, 촬상을 행하고, 그 촬상에 의해 취득된 화상 데이터를 정보 처리 장치(100)에 출력한다. 카메라(10)는, 트리거 장치(110)로부터 트리거 펄스를 수신할 때마다, 촬상 및 화상 데이터의 송신을 반복한다. 정보 처리 장치(100)는, 화상 데이터의 촬상 순서에 기초하여, 각 촬상에서의 촬상 포인트(입체각 등)를 특정한다. 정보 처리 장치(100)는, 카메라(10)에 의해 촬상된 복수의 화상 데이터와, 그들 복수의 화상 데이터가 각각 촬상되었을 때의 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 상대 위치에 기초하여 샘플(2)의 배광 특성을 산출한다. 이 샘플(2)의 배광 특성의 산출 처리에 대해서는, 후술한다.

도 4는 도 2에 도시하는 정보 처리 장치(100)의 내부 구성을 도시하는 모식도이다. 도 4를 참조하여, 정보 처리 장치(100)는, 전형적으로는 범용의 퍼스널 컴퓨터로 구성된다. 보다 구체적으로는, 도 4를 참조하여, 정보 처리 장치(100)는 CPU(Central Processing Unit)(101), 주 메모리(102), HDD(Hard Disk Drive)(103), 통신 인터페이스(I/F)(104), 표시부(105) 및 입력부(106)를 포함한다. 이 컴포넌트는 버스(107)를 통하여 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.

CPU(101)는, HDD(103) 등에 저장되어 있는 배광 특성 측정 프로그램(108)을 실행함으로써, 본 실시 형태에 따른 기능을 실현하기 위한 연산 처리부이다. 주 메모리(102)는, CPU(101)에 의한 프로그램의 실행에 필요한 워킹 에리어를 제공한다. 이 워킹 에리어에는, 프로그램의 실행에 필요한 일시 데이터나 카메라(10)의 촬상에 의해 취득된 화상 데이터 등이 저장된다. HDD(103)는, CPU(101)에서 실행되는 배광 특성 측정 프로그램(108)이나 처리의 실행에 필요한 파라미터 등을 불휘발적으로 기억한다.

HDD(103)에는 CPU(101)에서 실행되는 배광 특성 측정 프로그램(108)이 미리 인스톨된다. 배광 특성 측정 프로그램(108)의 인스톨은, 각종 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)이나 DVD(Digital Versatile Disc) 등의 각종 기록 매체에 저장된 프로그램을 대응하는 장치로 판독하여 HDD(103)에 저장하는 방법, 혹은 네트워크를 통하여 프로그램을 다운로드하는 방법 등을 채용할 수 있다.

통신 인터페이스(104)는, 다른 장치와 데이터를 주고 받는다. 구체적으로는, 통신 인터페이스(104)는, X축 모터(35) 및 Y축 모터(36)에 대하여 구동용 커맨드를 각각 출력함과 함께, 카메라(10)가 촬상하여 얻어진 화상 데이터를 수신한다.

표시부(105)는, 촬상된 화상 데이터나 측정 결과를 표시한다. 구체적으로는, 표시부(105)는 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 구성된다. 입력부(106)는 측정자로부터의 조작을 접수한다. 구체적으로는, 입력부(106)는 마우스나 키보드 등으로 구성된다. 정보 처리 장치(100)에는, 필요에 따라 프린터 등의 다른 출력 장치가 접속되어도 된다.

본 실시 형태에 따른 각종 기능에 대해서는, CPU(101)가 프로그램을 실행함으로써 제공되는 형태 대신에, 그 전부 또는 일부를 전용의 프로세서 또는 IC(집적 회로) 등을 사용하여 실현하도록 해도 된다. 혹은, 전용의 LSI(Large Scale Integration)를 사용하여 실현해도 된다.

<C. 측정의 개요>

본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)는, 암부를 측정할 때 오차 요인이 되는, 카메라(10)의 내부에 생기는 미광의 영향을 저감하는 처리를 채용한다.

도 5는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)가 미광의 영향을 저감하는 처리를 설명하기 위한 모식도이다. 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)에서는, 카메라(10)에 내장되는 수광 소자(CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서 등) 상에 외부로부터의 광이 입사하지 않는 영역(이하, 「불감대 영역」이라고도 칭함)을 형성하고, 이 불감대 영역에서의 검출 결과를 이용하여 미광의 영향을 추정한다.

도 5의 (a)를 참조하여, 카메라(10)는, 수광 소자(11)와, 수광 소자(11)에 대응지어 배치된 렌즈(14)와, 렌즈(14)보다 샘플(2)측에 배치된 불감대 생성부(15)를 포함한다. 샘플(2)로부터 조사된 광속은, 불감대 생성부(15)를 통하여 렌즈(14)에 입사하고, 렌즈(14)에서 수렴되어 수광 소자(11)에 입사한다.

불감대 생성부(15)는, 샘플(2)로부터의 광이 카메라(10)의 수상면(수광 소자(11))에 입사하는 것을 저해하는 저해 부재에 상당한다. 즉, 불감대 생성부(15)는, 샘플(2)로부터 수광 소자(11)에 입사하는 광속의 일부를 차폐함으로써, 수광 소자(11) 상에 불감대 영역(13)을 형성한다. 수광 소자(11) 상의 불감대 영역(13) 이외의 영역은, 샘플(2)로부터의 광을 검출 가능한 유효 검출 영역(12)이 된다. 단, 불감대 영역(13)은 수광 소자(11)로서의 기능을 상실하는 것이 아니며, 카메라(10) 내에 존재하는 어떠한 광을 검출하는 것은 가능하다.

유효 검출 영역(12)에는, 렌즈(14)를 통과한 샘플(2)로부터의 광이 수렴되어 입사하게 되지만, 일부의 광은, 렌즈(14) 내부에서의 난반사 등에 의해, 본래의 광학 경로로부터 벗어난다. 본래의 광학 경로로부터 벗어난 광이 카메라(10)의 미광이 된다. 그로 인해, 불감대 영역(13)에는 (만약 존재한다면) 미광 성분이 입사하고, 그것이 검출되게 된다.

도 5의 (b)에는 도 5의 (a)에 도시되는 구성에 의해 촬상된 화상 데이터(20)의 일례를 도시한다. 화상 데이터(20)는, 명부가 충분히 큰 샘플(2)을 촬상한 경우에 취득된 화상예이며, 그 전체면에 명부에 대응하는 화소값이 높은 주 영역(24)이 존재한다. 그 네 코너에 불감대 영역(13)에 대응하는 패치 영역(22)이 존재한다. 도 5의 (b)에는 화상 데이터(20)의 네 코너에 패치 형상의 영역을 배치한 예를 도시하지만, 본래의 측정에 영향을 주지 않으면, 어느 위치에 불감대 영역(13)을 형성해도 된다. 또한, 불감대 영역(13)에 대응하는 영역의 형상 및 개수에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니다. 단, 불감대 영역(13)에 대응하는 패치 영역(22)은, 복수의 화소로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 임의의 위치에 연속 배치된 복수의 화소 또는 이산 배치된 복수의 화소가 패치 영역(22)으로서 설정된다.

불감대 영역(13)에 대응하는 패치 영역(22)은, 미광 성분을 반영하고 있다고 생각되며, 한편, 명부에 대응하는 화소값이 높은 주 영역(24)은, 샘플(2)의 휘도 성분과 미광 성분의 합계를 반영하고 있다고 생각된다. 그로 인해, 패치 영역(22)에 포함되는 각 화소의 화소값으로부터 수광 소자(11)에 입사하는 미광 성분을 추정하고, 이 추정한 미광 성분을, 주 영역(24)에 포함되는 각 화소의 화소값으로부터 제거함으로써, 미광의 영향을 저감한 화상 데이터를 취득할 수 있다.

도 5에 도시하는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)에서는, 샘플(2)의 휘도를 측정하기 위한 카메라(10)의 내부에 불감대 영역(13)을 형성하고, 이 불감대 영역(13)에 대응하는 화소로 렌즈(14) 내부에서 생기는 미광을 선택적으로 검출한다. 즉, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)는, 샘플(2)을 촬상하여 화상 데이터를 취득함과 함께, 그 취득된 화상 데이터 내에서 불감대 영역(13)에 대응하는 화소의 화소값을 산출하고, 또한 미광 성분을 나타내는 오프셋값을 산출함과 함께, 취득된 화상 데이터 전체로부터 이 산출된 오프셋값을 차감한다.

배광 특성 측정 장치(1)(정보 처리 장치(100))는, 불감대 영역(13)에 대응하는 영역의 화소값의 평균값으로부터 오프셋값(미광 보정량)을 산출한다. 구체적으로는, 이 보정 처리는 이하와 같은 수식으로 표현할 수 있다. 여기서, 주 영역(24)의 화소값을 Pm(x, y)라고 하고, 패치 영역(22)의 화소값을 Ps(x, y)라고 하자. 우선, 이하의 (1) 식에 따라, 패치 영역(22)의 화소값의 평균값으로부터 오프셋값 Poffset가 산출된다.

Poffset=Σ(Ps(x, y))/(패치 영역(22)의 화소수) … (1)

그리고, 이하의 (2) 식에 따라, 산출된 오프셋값 Poffset가 주 영역(24)의 화소값으로부터 Pm(x, y)가 차감된다. 또한, (2) 식의 처리는, 주 영역(24)에 포함되는 모든 화소에 대하여 실행된다.

Pm(x, y)←Pm(x, y)-Poffset … (2)

상술한 보정 처리에 의해, 미광의 영향을 저감한 화상 데이터를 취득할 수 있다. 이 미광 성분을 나타내는 오프셋값이 차감된 후의 화상 데이터는, 미광 성분을 포함하지 않는 샘플(2)의 휘도를 나타내는 화상 데이터로서, 후속의 처리에 이용된다.

이상과 같은 보정 처리를 채용함으로써, 카메라(10)의 입력측에 셔터를 설치한 후, 그 셔터를 폐쇄한 상태에서 측정된 암전류의 크기를 측정값으로부터 차감한다고 하는, 다크 측정 등을 불필요로 할 수 있다.

또한, 후술하는 배광 휘도의 산출 처리나 조도ㆍ광도의 산출 처리에서는, 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 각도(입체각)를 순차적으로 변화시켜 샘플(2)을 순차적으로 촬상함과 함께, 상술한 미광 보정 후의 화상 데이터를 샘플(2)의 휘도를 나타내는 화상 데이터로서 순차적으로 저장한다. 즉, 배광 특성 측정 장치(1)(정보 처리 장치(100))는, 카메라(10)에 의해 촬상된 화상 데이터의 불감대 영역(13)에 대응하는 영역의 화소값으로부터 오프셋값(미광 보정량)을 산출하고, 산출한 미광 보정량으로 화상 데이터를 보정함으로써 보정 후의 화상 데이터를 취득한다. 그리고, 배광 특성 측정 장치(1)(정보 처리 장치(100))는, 취득한 보정 후의 화상 데이터와, 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 상대 위치에 기초하여 샘플(2)의 배광 특성을 산출한다.

<D. 불감대 영역의 형성>

상술한 바와 같은 불감대 영역을 형성하기 위한 구성예를 예시한다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)에서의 불감대 영역을 형성하기 위한 구성예를 도시하는 모식도이다.

도 6의 (a)에는 렌즈(14)의 전단에 필터(16)를 배치하고, 필터(16) 상에 불감대 영역을 형성하기 위한 후드(17)를 설치한 구성예를 도시한다. 불감대 영역의 타깃이 되는 후드(17)는, 카메라(10)의 일부로서 배치된다. 즉, 후드(17)는 카메라(10)와 일체적으로 배치되어, 카메라(10)의 촬상 시야의 일부를 가리는 부재에 상당한다. 또한, 「일체적」이란, 카메라(10)와 후드(17)가 구조적으로 일체화되어 있을 필요가 반드시 있는 것은 아니며, 카메라(10)가 회전 이동해도, 카메라(10)와 후드(17)의 사이의 위치 관계를 유지할 수 있는 구성이라면, 어떠한 구조를 채용해도 된다.

이 구성예에서는 카메라(10)와 샘플(2)의 사이의 상대 관계가 변화해도, 카메라(10)와 후드(17)의 사이의 상대 관계는 변화하지 않으므로, 수광 소자(11)에 대한 타깃의 위치, 즉 화상 데이터 내에 나타나는 불감대 영역의 위치는 불변이다.

도 6의 (b)에는 렌즈(14)의 전단에 필터(16)를 배치함과 함께, 불감대 영역을 형성하기 위한 후드(18)를 회전축 상에 배치한 구성예를 도시한다. 도 6의 (b)는 카메라(10)를 고정해 두고 샘플(2)을 회전 이동시키는 광원 이동형에서의 구성예를 도시한다. 이때, 불감대 영역의 타깃이 되는 후드(18)는, 샘플(2)의 회전 이동에 의존하지 않으며, 카메라(10)와 후드(18)의 사이의 상대 관계는 변화하지 않는다. 그로 인해, 수광 소자(11)에 대한 타깃의 위치, 즉 화상 데이터 내에 나타나는 불감대 영역의 위치는 불변이다. 후드(18)는 샘플(2)과 일체적으로 배치되어, 샘플(2)로부터 조사되는 광의 일부를 가리는 부재에 상당한다. 또한, 「일체적」이란, 샘플(2)과 후드(17)가 구조적으로 일체화되어 있을 필요가 반드시 있는 것은 아니며, 샘플(2)이 회전 이동해도, 샘플(2)과 후드(17)의 사이의 위치 관계를 유지할 수 있는 구성이라면, 어떠한 구조를 채용해도 된다.

도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 불감대 영역의 타깃(후드(17) 또는 후드(18))은, 카메라(10)의 일부로서 배치되거나, 혹은 샘플(2)의 회전축 상에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6의 (c)에는 렌즈(14)의 전단에 필터(16)를 배치함과 함께, 불감대 영역을 형성하기 위한 후드(18)를 샘플(2)과 일체화하여 배치한 구성예를 도시한다. 도 6의 (c)는 카메라(10)를 고정해 두고 샘플(2)을 회전 이동시키는 광원 이동형에서의 구성예를 도시한다. 도 6의 (c)에 도시하는 구성에 있어서는, 카메라(10)와 샘플(2)의 사이의 상대 관계가 변화하면, 카메라(10)와 후드(18)의 사이의 상대 관계도 변화한다. 그로 인해, 화상 데이터 내에 나타나는 불감대 영역의 위치도 변화하지만, 이 경우에는 각종 화상 처리 기술을 이용하여 불감대 영역을 트래킹하면 된다. 단, 카메라(10)의 시야 범위에 대하여 샘플(2)의 이동량이 커지면, 화상 데이터 내에 불감대 영역이 존재하지 않게 되므로, 도 6의 (c)에 도시하는 구성예는 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 각도(입체각)의 범위가 비교적 좁은 경우에 유효하다.

<E. 배광 특성 측정 방법의 처리 수순>

이어서, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법의 처리 수순에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에서는, 샘플(2)과 카메라(10)의 사이의 거리를 유지한 채, 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 위치 관계(상대 관계)를 연속적으로 변화시킨다. 도 2에 도시하는 배광 특성 측정 장치(1)를 사용한 경우에는, 카메라(10)를 회전 이동시키게 된다.

도 7은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에서의 카메라(10)의 이동 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이동 방법의 일례로서, 도 7의 (a)는 X축 및 Y축의 양쪽을 동시에 이동시키는 방식(양축 동시 구동 방식)을 도시하고, 도 7의 (b)는 X축 및 Y축의 한쪽을 각각 이동시키는 방식(축 단독 구동 방식)을 도시한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 카메라(10)를 이동시킴과 함께, 주기적 또는 비주기적으로 샘플(2)을 포함하는 시야 범위를 순차적으로 촬상함으로써 필요한 화상 데이터를 취득한다.

도 7의 (a)에 도시하는 양축 동시 구동 방식에서는, Y축 방향으로 정지하지 않으므로, 정지시에 카메라가 흔들리는 등의 상태를 피할 수 있다고 하는 이점이 있고, 또한, 측정 전체에 요하는 시간을 단축화할 수 있다고 하는 이점도 있다. 단, 촬상점의 Y축에서의 각도 간격이 일정하지는 않으므로, 각도 간격이 일정하지 않음에 의한 오차가 발생하지 않도록 전처리가 필요하게 된다.

도 7의 (b)에 도시하는 축 단독 구동 방식은, Y축 방향의 이동이 정지할 때, 카메라에 흔들림이 발생하므로, 이 흔들림에 의한 오차 영향을 받지 않도록 대책을 실시할 필요가 있지만, Y축 상의 촬상 간격을 일정하게 할 수 있기 때문에 연산 처리를 간소화할 수 있다.

도 8은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 8에 나타내는 각 스텝은, 주로 정보 처리 장치(100)의 CPU(101) 및 트리거 장치(110)에 의해 실행된다.

도 8을 참조하여, 측정 개시가 지시되면, 정보 처리 장치(100)의 CPU(101)는, X축 모터(35) 및 Y축 모터(36)의 각각에 구동용 커맨드를 출력하고, 카메라(10)의 회전 이동을 개시한다(스텝 S1). 스텝 S1에 있어서, CPU(101)는, 카메라(10)가 도 7에 도시하는 바와 같은 궤도를 따라 이동하도록 구동용 커맨드를 생성 및 출력한다. 즉, CPU(101)는, 샘플(2)과 카메라(10)의 사이의 거리를 유지한 채, 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 위치 관계를 연속적으로 변화시킨다.

계속해서, 트리거 장치(110)는, 카메라(10)가 미리 정해진 촬상 포인트에 도달했는지 여부를 판단한다(스텝 S2). 보다 구체적으로는, 트리거 장치(110)는, X축 모터(35)로부터의 모터 구동 펄스 및 Y축 모터(36)로부터의 모터 구동 펄스를 각각 카운트하고, 각각의 카운트값이 촬상 포인트를 나타내는 조건에 합치하는지 여부를 판단한다. 카메라(10)가 미리 정해진 촬상 포인트에 도달하지 않았으면(스텝 S2에 있어서 "아니오"), 스텝 S2 이하의 처리가 반복된다.

카메라(10)가 미리 정해진 촬상 포인트에 도달하였으면(스텝 S2에 있어서 "예"), 트리거 장치(110)는 카메라(10)에 트리거 펄스를 출력한다(스텝 S3). 카메라(10)는, 트리거 펄스의 수신에 응답하여 촬상을 행하고(스텝 S4), 촬상에 의해 취득된 화상 데이터를 정보 처리 장치(100)에 송신한다(스텝 S5). 이들 스텝은, 샘플(2)로부터의 광이 카메라(10)의 수상면에 입사하는 것을 저해하는 불감대 생성부(15)가 설치된 상태에서 촬상된 화상 데이터를 취득하는 스텝에 상당한다.

정보 처리 장치(100)는, 취득된 화상 데이터에 대하여 미광 보정 처리를 실행한다. 보다 구체적으로는, 정보 처리 장치(100)의 CPU(101)는, 취득한 화상 데이터에 포함되는 패치 영역의 화소값의 총합을 화소수로 제산함으로써, 미광의 강도를 나타내는 오프셋값을 산출한다(스텝 S6). 그리고, 정보 처리 장치(100)의 CPU(101)는, 취득한 화상 데이터를 구성하는 각 화소의 화소값으로부터 산출한 오프셋값을 차감함으로써, 미광 보정 후의 화상 데이터를 생성한다(스텝 S7). 이 미광 보정 후의 화상 데이터가 휘도 측정용 화상으로서 저장된다. 이들 스텝은, 화상 데이터의 불감대 영역의 화소값으로부터 보정량을 산출하고, 산출한 보정량으로 화상 데이터를 보정하는 스텝에 상당한다.

계속해서, 트리거 장치(110)는, 카메라(10)가 도달한 촬상 포인트가 최후의 촬상 포인트인지 여부를 판단한다(스텝 S8). 보다 구체적으로는, 트리거 장치(110)는, X축 모터(35)로부터의 모터 구동 펄스 및 Y축 모터(36)로부터의 모터 구동 펄스를 각각 카운트하고, 각각의 카운트값이 최후의 촬상 포인트를 나타내는 조건에 합치하는지 여부를 판단한다. 카메라(10)가 도달한 촬상 포인트가 최후의 촬상 포인트가 아니면(스텝 S8에 있어서 "아니오"), 스텝 S2 이하의 처리가 반복된다.

카메라(10)가 도달한 촬상 포인트가 최후의 촬상 포인트이면(스텝 S8에 있어서 "예"), 정보 처리 장치(100)의 CPU(101)는 조도 산출 처리를 실행한다(스텝 S9). 이 스텝은, 보정 후의 화상 데이터와, 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 샘플(2)에 대한 카메라(10)의 상대 위치에 기초하여 샘플(2)의 배광 특성을 산출하는 스텝에 상당한다. 조도 산출 처리에 의한 처리 결과가 출력되면, 처리는 종료된다.

<F. 조도 산출 처리의 개요>

이어서, 조도 산출 처리(도 8의 스텝 S9)에 대하여 설명한다. 도 9는 도 8의 스텝 S9에 나타내는 조도 산출 처리의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 9에 나타내는 각 스텝은, 주로 정보 처리 장치(100)의 CPU(101)에 의해 실행된다.

도 9를 참조하여, 정보 처리 장치(100)의 CPU(101)는, 미광 보정 후의 화상 데이터로부터 대응하는 촬상 포인트에 대한 휘도 분포를 산출하여, 휘도 배광 데이터로서 저장한다(스텝 S901).

도 10 및 도 11은 도 9의 휘도 배광 데이터의 저장 처리(스텝 S901)에서의 처리를 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 미광 보정 후의 1개 또는 복수의 화상 데이터로부터, 각 측정점 Vn(xv, yv, zv)에 대하여 측정 각도마다의 휘도가 취득된다. 각 측정점 Vn은, 카메라(10)로 촬상되는 화상 데이터(수광 소자 상의 화소값의 집합) 내의 좌표로서 특정된다. 측정점 Vn을 포함하는 1개 또는 복수의 화소에 대한 화소값을 사용하여, 측정 각도마다의 휘도가 산출된다. 바람직하게는, 측정점 Vn을 기준으로 하여 설정되는 미리 정해진 에리어 내에서의 촬상 화상의 밝기의 누적 평균값이 이용된다. 또한, 카메라(10)의 위치(카메라 위치 Camera(pxc, pyc, pzc))와 각 측정점 Vn(xv, yv, zv)의 위치 관계(상대 위치)로부터 측정 각도가 결정된다.

최종적으로, 각 측정점 Vn(xv, yv, zv)에 대하여, 측정 각도마다의 휘도 B(Vn, X1, Y1), B(Vn, X2, Y2), B(Vn, X3, Y3), … 이 산출된다.

예를 들어, 도 11에 도시하는 바와 같은 배열 구조를 이용하여, 측정 각도에 관련지어진 각각의 휘도가 저장된다. 이 배열 구조에 저장되는 각각의 휘도가 휘도 배광 데이터의 요소가 된다. 샘플(2)이 갖는 배광 특성에 따라, 휘도의 크기는 측정 각도마다 상이할 수 있다. 도 11에 도시하는 배열 구조에 한정되지 않고, 임의의 데이터 저장 방법을 채용해도 된다.

다시 도 9를 참조하여, CPU(101)는 조도 산출점의 결정 처리를 실행한다(스텝 S902). 이 조도 산출점의 결정 처리에 있어서, CPU(101)는 조도를 산출해야 할 영역을 임의로 설정하고, 그 설정한 영역에 포함되는 하나의 점을 조도 산출점으로서 결정하고, 그 공간 좌표를 취득한다.

도 12는 도 9의 조도 산출점의 결정 처리(스텝 S902)를 설명하기 위한 도면이다. 조도 산출점은, 어떠한 좌표계를 사용하여 정의해도 되지만, 예를 들어 XY 좌표계, αβ 좌표계, φθ 좌표계 등을 사용할 수 있다. 도 12에는 XY 좌표계로 조도를 산출해야 할 영역을 정의함과 함께, 그 영역 상에 설정되는 조도 산출점의 일례를 도시한다. 도 12에 도시하는 XY 좌표계에 있어서는, 축의 중심을 공간 좌표의 원점(0, 0, 0)으로 하여 설정된 조도 산출점이 정의된다.

다시 도 9를 참조하여, CPU(101)는, 휘도 배광 데이터를 취득한 복수의 측정점 중 어느 하나의 측정점을 선택하고(스텝 S903), 선택한 측정점에 대하여 조도 산출점에 대한 전망 각도를 산출한다(스텝 S904).

도 13은 도 9의 조도 산출점에 대한 전망 각도의 산출 처리(스텝 S904)를 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하여, 선택된 측정점 Vn의 좌표값을 (xv, yv, zv)라고 하고, 조도 산출점 Gn의 좌표값을 (xg, yg, zg)라고 한다. 이들 좌표값의 관계로부터, 선택된 측정점 Vn에 대하여, 조도 산출점 Gn에 대한 전망 각도 Θx, Θy가 각각 산출된다. 전망 각도 Θx, Θy는, 선택된 측정점 Vn으로부터 조사된 광속이 조도 산출점 Gn에 도달하기 위한 각도이다.

다시 도 9를 참조하여, CPU(101)는, 선택한 측정점에 관련지어진 휘도 배광 데이터로부터, 스텝 S904에 있어서 산출한 전망 각도에 관련된 휘도를 검색한다(스텝 S905).

도 14는 도 9의 전망 각도에 관련된 휘도를 검색하는 처리(스텝 S905)를 설명하기 위한 도면이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 각 측정점 Vn(xv, yv, zv)에 대하여, 측정 각도마다의 휘도가 산출되어 있지만, 각각의 측정 각도는 이산적으로 결정되기 때문에, 스텝 S904에 있어서 산출한 전망 각도에 대응하는 휘도가 저장되어 있지 않은 경우가 많다. 그로 인해, 도 14에 도시하는 바와 같은 배열 구조를 이용하여, 산출된 전망 각도 Θx, Θy에 근접하는 전망각에 대응하는 휘도를 사용하여, 전망 각도 Θx, Θy에 대응하는 휘도를 산출한다. 도 14에 도시하는 예에서는, 2차원 배열 상의 전망 각도 Θx와 전망 각도 Θy의 교점(300)에 근접하는 4개의 저장 어드레스(배열 위치(301, 302, 303, 304))가 추출된다.

다시 도 9를 참조하여, CPU(101)는, 전망 각도의 근방에 있는 복수의 휘도로부터, 산출한 전망 각도에 대응하는 휘도를 산출하고(스텝 S906), 광도 보정 계수를 사용하여, 산출한 휘도를 광도로 변환하고, 선택되어 있는 조도 산출점에 관련지어진 조도 저장 데이터에 당해 산출한 광도를 가산한다(스텝 S907).

그리고, CPU(101)는, 휘도 배광 데이터를 취득한 복수의 측정점 모두에 대한 선택이 완료되었는지 여부를 판단한다(스텝 S908). 복수의 측정점 중 선택이 완료되지 않은 것이 있으면(스텝 S908에 있어서 "아니오"), CPU(101)는 별도의 측정점을 선택하고(스텝 S909), 스텝 S904 이하의 처리를 실행한다.

이에 비하여, 복수의 측정점 모두에 대한 선택이 완료되었으면(스텝 S908에 있어서 "예"), CPU(101)는, 선택된 조도 산출점에 관련지어진 조도 저장 데이터의 값을, 당해 조도 산출점에서의 조도로서 출력한다(스텝 S910).

즉, 하나의 조도 산출점에 대하여, 모든 측정점으로부터 조사되는 휘도(또는, 변환에 의해 얻어지는 광도)가 가산된다. 그리고, 모든 측정점에 대한 휘도(또는, 광도)의 가산 처리가 완료되면, 그 가산 결과가 대응하는 조도 산출점에서의 조도가 된다.

이 일련의 처리가 다른 조도 산출점에 대해서도 각각 실행된다. 즉, 조도를 산출해야 할 영역으로부터 조도 산출점이 순차적으로 특정되고, 상술한 처리가 반복하여 실행된다. 보다 구체적으로는, CPU(101)는, 조도를 산출해야 할 영역에 포함되는 복수의 조도 산출점 모두에 대한 선택이 완료되었는지 여부를 판단한다(스텝 S911). 복수의 조도 산출점 중 선택이 완료되지 않은 것이 있으면(스텝 S911에 있어서 "아니오"), CPU(101)는 별도의 조도 산출점을 선택하고(스텝 S912), 스텝 S904 이하의 처리를 실행한다.

이에 비하여, 복수의 조도 산출점 모두에 대한 선택이 완료되었으면(스텝 S911에 있어서 "예"), 조도 산출 처리(도 8의 스텝 S9)는 종료된다.

<G. 측정 결과예>

이어서, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에 의해 얻어진 측정 결과의 일례를 나타낸다.

도 15는 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치(1)에 의해 촬상된 화상 데이터의 일례를 도시하는 도면이다. 도 15의 (a)에는 휘도가 최대가 되는 부분에서도 포화되지 않도록 촬상 감도를 조정하여 촬상된 화상 데이터를 도시하고, 도 15의 (b)에는 도 15의 (a)에 도시하는 화상 데이터가 촬상되었을 때의 촬상 감도를 10배로 하여 촬상된 화상 데이터를 도시한다. 어느 화상 데이터에 있어서도, 불감대 영역은 네 코너에 패치 형상으로 배치되어 있다. 특히, 도 15의 (b)에 도시하는 상태에서 촬상된 화상 데이터에서는, 암부에 대한 미광의 영향이 커지지만, 상술한 바와 같은 미광 보정 처리를 실시함으로써, 그 영향을 저감할 수 있다.

도 16은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에 의해 얻어진 조도 분포를 화상화한 결과를 나타내는 도면이다. 도 17은 도 16에 도시하는 화상화된 조도 분포의 A-A' 단면에서의 조도를 나타내는 도면이다. 도 17에는 동일한 샘플에 대하여, 본 실시 형태에 따른 미광 보정을 행한 경우의 측정 결과와, 그렇지 않은 경우의 측정 결과를 비교하여 나타낸다.

도 16에 도시하는 바와 같은 화상 내의 일부에 조도의 피크(명부)가 존재하는 샘플에 비하여, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법은, 도 17에 도시한 바와 같이 암부가 생기는 미광의 영향이 저감되었음을 알 수 있다.

<H. 공간적인 미광 보정 처리>

상술한 바와 같이 취득된 화상 데이터 전체로부터 산출된 오프셋값을 차감하는 미광 보정 처리를 채용해도 되지만, 공간적인 분포를 고려하여 미광 보정 처리를 행해도 된다.

카메라(10)의 수광 소자(11) 및 렌즈(14)가 갖고 있는 공간적인 퍼짐에 의존하여, 발생하는 미광의 강도에 위치의 분포가 생길 수 있다. 그로 인해, 피사체가 되는 샘플(2)을 둘러싸도록 복수의 불감대 영역을 배치하고, 이들 불감대 영역의 화소값(미광 강도)을 사용하여 미광 강도 분포를 추정하고, 추정한 미광 강도 분포에 따른 미광 보정량을 화상 데이터에 반영해도 된다. 이때, 샘플(2)로부터의 광이 카메라(10)의 수상면에 입사하는 것을 저해하는 저해 부재(도 6의 (a)의 후드(17) 또는 도 6의 (b)의 후드(18))는, 샘플(2)로부터의 광이 입사하지 않는 영역(불감대 영역)이 화상 데이터 내에 복수 형성되도록 구성된다.

도 18은 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 방법에서의 공간적인 미광 보정 처리를 설명하는 모식도이다. 도 18의 (a)에 도시한 바와 같이, 촬상된 화상 데이터(20) 내의 각각의 패치 영역(22)의 화소값(미광 강도)에 의해 가상적으로 정의되는 미광 강도 분포(26)를 상정한다. 설명의 편의상, 도 18의 (a)에는 평면 형상의 미광 강도 분포(26)를 나타내지만, 보다 많은 차수를 갖는 곡면을 채용해도 된다. 평면 형상의 미광 강도 분포(26)는 패치 영역(22)의 미광 강도로부터 선형 보간에 의해 결정할 수 있고, 곡면의 미광 강도 분포(26)는 패치 영역(22)의 미광 강도로부터 스플라인 보간 등에 의해 결정할 수 있다.

도 18의 (b)는 어느 카메라(10)에 생길 수 있는 미광 기여 패턴의 일례를 도시하는 도면이다. 발생하는 미광의 공간 분포는, 샘플(2)의 위치 및 형상, 및 카메라(10)의 수상면(수광 소자(11))의 위치 등에 의존하여 변화한다. 미광 기여 패턴은, 발생하는 미광의 공간 분포를 규격화한 것이다. 이 미광 기여 패턴은, 카메라(10)의 수상면에 대한 미광의 분포를 미리 계측함으로써 취득할 수 있다.

이 미광 기여 패턴에 대하여, 실제의 측정시에 생기는 미광 강도 분포(26)를 반영하여, 현실의 미광 보정량을 산출한다. 도 18의 (c)에는 2차원적인 미광 보정량을 나타내는 미광 화상의 일례를 도시한다. 도 18의 (c)에 도시하는 미광 화상은, 도 18의 (b)에 도시하는 미광 기여 패턴에 미광 강도 분포(26)를 곱한 것이다. 도 18의 (c)에 도시하는 미광 화상의 예에서는, 지면 좌측 상단측에 보다 많은 미광이 발생하였음을 알 수 있다. 이 미광 보정량을 화상 데이터로부터 차감함으로써, 미광 보정 후의 화상 데이터를 생성한다.

상술한 바와 같이, 배광 특성 측정 장치(1)(정보 처리 장치(100))는, 각각의 불감대 영역(13)의 화소값으로부터 화상 데이터 내의 미광 강도 분포(26)를 산출하고, 산출한 미광 강도 분포(26)와 미리 정해진 미광 기여 패턴에 기초하여 화상 데이터 내의 보정 패턴(2차원적인 미광 보정량)을 결정한다.

이러한 공간적인 미광 보정 처리를 행함으로써, 예를 들어 카메라(10) 내부의 온도 변화 등에 의해 미광의 발생 정도에 공간적인 치우침이 생기는 경우라도, 적절한 미광 보정이 가능해진다.

<I. 이점>

자동차의 헤드라이트 등과 같이 지향성이 강한 광원을 측정하는 경우에는, 카메라로 촬상한 화상 내에 포함되는 발광 부분은 매우 좁고, 많은 부분이 암부로 구성된다. 조도 및 광도를 산출하는 처리에서는 측정 대상이 되는 광원의 발광 부분(명부)뿐만 아니라, 비발광 부분(암부)의 정보도 필요하게 되지만, 본 실시 형태에 따른 미광 보정 처리를 실시함으로써, 보다 높은 정밀도에서의 측정이 가능해진다.

상술한 설명에 의해, 본 실시 형태에 따른 배광 특성 측정 장치 및 배광 특성 측정 방법에 관한 그 이외의 이점에 대해서는 명확해질 것이다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기 설명이 아니라, 특허청구범위에 의해 개시되며, 특허청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1: 배광 특성 측정 장치
2: 샘플
10: 카메라
11: 수광 소자
12: 유효 검출 영역
13: 불감대 영역
14: 렌즈
15: 불감대 생성부
16: 필터
17, 18: 후드
20: 화상 데이터
22: 패치 영역
24: 주 영역
26: 미광 강도 분포
30: 베이스
32: X축 회전 아암
33: 촬상부 지지 아암
35: X축 모터
36: Y축 모터
100: 정보 처리 장치
101: CPU
102: 주 메모리
104: 통신 인터페이스
105: 표시부
106: 입력부
107: 버스
108: 배광 특성 측정 프로그램
110: 트리거 장치
200: 고니오미터

Claims (6)

1. 광원의 배광 특성을 측정하기 위한 배광 특성 측정 장치이며,
   처리 수단과,
   상기 광원에 대하여 소정 거리만큼 이격하여 배치된 촬상부와,
   상기 광원으로부터의 광이 상기 촬상부의 수상면 중에서 일부 영역에 입사하는 것을 저해하기 위한, 상기 촬상부의 수상면으로부터 이격한 위치에 배치된 저해 부재와,
   상기 광원과 상기 촬상부의 사이의 거리를 유지한 채, 상기 광원에 대한 상기 촬상부의 위치 관계를 연속적으로 변화시키는 이동 기구를 구비하며,
   상기 처리 수단은,
   상기 촬상부에 의해 촬상된 화상 데이터 중에서, 상기 저해 부재에 대응하고 상기 광원으로부터의 광의 입사가 저해된 영역의 화소값으로부터 보정량을 산출하고,
   상기 산출한 보정량으로 상기 화상 데이터를 보정함으로써 얻어지는 보정 후의 화상 데이터와, 상기 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 상기 광원에 대한 상기 촬상부의 상대 위치에 기초하여 상기 광원의 배광 특성을 산출하는, 배광 특성 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 저해 부재는, 상기 촬상부와 일체적으로 구성되어, 상기 촬상부의 촬상 시야의 일부를 가리는 부재를 포함하는, 배광 특성 측정 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 저해 부재는, 상기 광원과 일체적으로 구성되어, 상기 광원으로부터 조사되는 광의 일부를 가리는 부재를 포함하는, 배광 특성 측정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 수단은, 상기 저해 부재에 대응하는 영역의 화소값의 평균값으로부터 상기 보정량을 산출하는, 배광 특성 측정 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광이 입사하는 것이 저해된 영역이 화상 데이터 내에 복수 형성되도록, 복수의 상기 저해 부재가 배치되어 있고,
   상기 처리 수단은, 상기 저해 부재에 대응하고 상기 광원으로부터의 광의 입사가 저해된, 각각의 영역의 화소값으로부터 화상 데이터 내의 강도 분포를 산출하고, 상기 산출한 강도 분포와 미리 정해진 패턴에 기초하여 화상 데이터 내의 보정 패턴을 결정하는, 배광 특성 측정 장치.
6. 광원의 배광 특성을 측정하기 위한 배광 특성 측정 방법이며,
   상기 광원과 촬상부의 사이의 거리를 유지한 채, 상기 광원에 대한 상기 촬상부의 위치 관계를 연속적으로 변화시키는 스텝과,
   상기 광원으로부터의 광이 상기 촬상부의 수상면 중에서 일부 영역에 입사하는 것을 저해하기 위한, 상기 촬상부의 수상면으로부터 이격한 위치에 배치된 저해 부재가 설치된 상태에서 촬상된 화상 데이터를 취득하는 스텝과,
   상기 화상 데이터의 상기 저해 부재에 대응하는 영역의 화소값으로부터 보정량을 산출하고, 상기 산출한 보정량으로 상기 화상 데이터를 보정하는 스텝과,
   상기 보정 후의 화상 데이터와, 상기 보정 후의 화상 데이터가 촬상되었을 때의 상기 광원에 대한 상기 촬상부의 상대 위치에 기초하여, 상기 광원의 배광 특성을 산출하는 스텝을 구비하는, 배광 특성 측정 방법.

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