KR102203066B1 - Integrating sphere light source apparatus - Google Patents

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KR102203066B1
KR102203066B1 KR1020190160092A KR20190160092A KR102203066B1 KR 102203066 B1 KR102203066 B1 KR 102203066B1 KR 1020190160092 A KR1020190160092 A KR 1020190160092A KR 20190160092 A KR20190160092 A KR 20190160092A KR 102203066 B1 KR102203066 B1 KR 102203066B1
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integrating sphere
sphere
light
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light source
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유용심
정기룡
김봉학
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한국표준과학연구원
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • GPHYSICS
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    • G01J1/02Details
    • G01J1/08Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material

Abstract

An embodiment of the present invention discloses an integrating sphere light source. The integrating sphere light source comprises: an integrating sphere including forward hemisphere and backward hemisphere and having a target surface of a predetermined shape in the backward hemisphere; an incident opening formed in the forward hemisphere of the integrating sphere and through which light from the outside is incident; an output opening formed in the forward hemisphere of the integrating sphere and through which light from the inside is emitted; and a reflector disposed on an incident surface on which the light is incident of an inner peripheral surface of the forward hemisphere. Therefore, the spatial luminance uniformity can be improved.

Description

적분구 광원{INTEGRATING SPHERE LIGHT SOURCE APPARATUS}Integrating sphere light source {INTEGRATING SPHERE LIGHT SOURCE APPARATUS}

실시예는 휘도계 교정을 위한 고 공간 휘도 균일도를 갖는 적분구 광원에 관한 것이다.The embodiment relates to an integrating sphere light source having high spatial luminance uniformity for luminance meter calibration.

일반적으로 기준 휘도계의 시야각과 교정대상 휘도계의 시야각이 다르므로 공간 불균일도는 불확도를 높이므로 적분구의 휘도 균일도는 휘도계의 교정에 매우 중요하다.In general, since the viewing angle of the reference luminance meter and the viewing angle of the luminance meter to be calibrated are different, the spatial unevenness increases the uncertainty, so the luminance uniformity of the integrating sphere is very important for calibration of the luminance meter.

적분구는 내부가 구형태로 형성되고 구표면에 고반사율 페인트가 칠해져 있거나 PTFE로 되어있으며 광이 들어가는 입력 개구와 나오는 출력 개구가 있다. 적분구에 입사된 광은 구표면에서 다중 확산 반사된 후 출력 개구로 나오게 되는데 이 과정에서 공간 휘도 균일도가 높아지게 된다.The integrating sphere is formed in a spherical shape, and the surface of the sphere is painted with high reflectivity paint or is made of PTFE, and has an input opening for light entering and an output opening for exiting. The light incident on the integrating sphere is reflected by multiple diffuse reflections on the sphere surface and then exits through the output opening. In this process, the spatial luminance uniformity increases.

램프나 레이저를 적분구의 입사 광원으로 사용하는데 이들의 출력은 한계가 있으므로 S/N를 높이기 위해서는 지름을 최대한 줄이고 동시에 휘도 균일도를 높게 만들어야 한다.Lamps or lasers are used as incident light sources of the integrating sphere, and their output is limited, so in order to increase S/N, the diameter should be reduced as much as possible and the luminance uniformity should be made high at the same time.

동일한 광 파워(

Figure 112019125509095-pat00001
i)를 적분구에 입사시킨다 해도 적분구의 지름(D)에 따라 출력되는 휘도(LS)가 달라지는데 적분구의 지름이 입력 개구와 출력 개구의 지름보다 크고 적분구 내부 표면의 반사율이 ρ라고 가정하면 그 관계는 다음의 [수학식1]과 같이 정의된다.Same optical power(
Figure 112019125509095-pat00001
Even if i ) is incident on the integrating sphere, the output luminance (L S ) varies according to the diameter (D) of the integrating sphere. Assuming that the diameter of the integrating sphere is larger than the diameters of the input and output openings and the reflectance of the inner surface of the integrating sphere is ρ The relationship is defined as the following [Equation 1].

[수학식1][Equation 1]

Figure 112019125509095-pat00002
Figure 112019125509095-pat00002

즉, LS

Figure 112019125509095-pat00003
1/D2 로 휘도는 지름의 제곱분의 1로 줄어든다. 그러므로 적분구의 지름이 작을수록 휘도는 높아진다. 그러나 적분구의 지름이 작아지면 적분구의 표면적이 작아지며, 적분구의 표면적이 출력 개구의 면적과 비슷해져 갈수록 휘도 균일도는 점점 더 나빠진다.That is, L S
Figure 112019125509095-pat00003
With 1/D 2 , the luminance is reduced to one square of the diameter. Therefore, the smaller the diameter of the integrating sphere, the higher the luminance. However, as the diameter of the integrating sphere decreases, the surface area of the integrating sphere decreases, and as the surface area of the integrating sphere becomes similar to the area of the output opening, the luminance uniformity becomes worse and worse.

도 1은 일반적인 적분구와 휘도계의 광 정렬 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 적분구의 전반구 내부를 바라본 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing an optical alignment state of a general integrating sphere and a luminance meter, and FIG. 2 is a view illustrating a state of an inside of a front half of the integrating sphere shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 적분구에는 광이 입사되는 입력 개구와 광이 출력되는 출력 개구가 있으며 휘도계는 출력 개구의 중심에 광축 정렬하며 일반적으로 입사되는 광은 출력 개구 광축에 수직하게 입사되도록 입력 개구를 만든다.Referring to FIG. 1, the integrating sphere has an input opening through which light is incident and an output opening through which light is output, and the luminance meter is aligned with the optical axis at the center of the output opening, and generally incident light is input so that it is perpendicular to the output opening optical axis. Make an opening

적분구의 전반구에 있는 입력 개구를 통해 입사된 수 mm 지름의 입사광은 적분구의 한 부분에 부딪혀 확산 반사되어 적분구 전체면으로 퍼지게 된다. 이들 광들은 다시 적분구 내부면 전체에서 수없이 반복 반사되어 적분구면은 마치 수없이 많은 동일한 광원처럼 동작하여 출력 개구에서 휘도 균일도를 높게 만든다.Incident light having a diameter of several mm, incident through the input opening in the first half of the integrating sphere, hits a part of the integrating sphere, is diffusely reflected, and spreads over the entire surface of the integrating sphere. These lights are again reflected countless times over the entire inner surface of the integrating sphere, so that the integrating sphere operates like countless number of identical light sources, thereby increasing the luminance uniformity at the output opening.

도 2를 참조하면, 적분구 출력 개구의 존재는 출력 개구 면적만큼 광원이 없는 것이 되어 원리적으로 타겟면의 중앙에서 휘도가 낮고 중앙에서 멀어질수록 휘도가 증가하는 패턴을 가진다.Referring to FIG. 2, the presence of the integrating sphere output opening means that there is no light source as much as the output opening area, and in principle, the luminance is low at the center of the target surface, and the luminance increases as the distance from the center is increased.

등록특허공보 제10-2015203호Registered Patent Publication No. 10-2015203 등록특허공보 제10-0996881호Registered Patent Publication No. 10-0996881

실시예는, 휘도계 교정을 위한 고 공간 휘도 균일도를 갖는 적분구 광원을 제공할 수 있다.The embodiment may provide an integrating sphere light source having high spatial luminance uniformity for luminance meter calibration.

실시예에 따른 적분구 광원은 전반구와 후반구를 포함하고, 상기 후반구에 미리 정해진 형상의 타겟면을 갖는 적분구; 상기 적분구의 전반구에 형성되고, 외부로부터의 광이 입사되는 입사 개구; 상기 적분구의 전반구에 형성되고, 내부로부터의 광이 출사되는 출력 개구; 및 상기 적분구의 내주면 중 상기 광이 입사되는 입사면에 배치되는 반사체를 포함할 수 있다.The integrating sphere light source according to the embodiment includes an integrating sphere including a first half sphere and a second half sphere, and having a target surface of a predetermined shape on the second half sphere; An incidence opening formed in the front half of the integrating sphere and into which light from outside is incident; An output opening formed in the first half sphere of the integrating sphere and through which light is emitted from the inside; And a reflector disposed on an incidence surface on which the light is incident among the inner circumferential surfaces of the integrating sphere.

상기 타겟면은 상기 적분구의 외주면을 기준으로 오목 형상, 평면 형상, 볼록 형상 중 어느 하나일 수 있다.The target surface may be any one of a concave shape, a planar shape, and a convex shape based on the outer circumferential surface of the integrating sphere.

상기 타겟면은 휘도계의 광각, 상기 적분구의 지름, 상기 출력 개구의 지름에 의해 정의될 수 있다.The target surface may be defined by a wide angle of a luminance meter, a diameter of the integrating sphere, and a diameter of the output opening.

상기 반사체는 상기 입사되는 광을 반사시켜 상기 전반구의 내주면에 링 패턴의 광을 형성할 수 있다.The reflector may reflect the incident light to form light in a ring pattern on the inner peripheral surface of the front half sphere.

상기 반사체는 단면이 다각형 형상이거나 원형 형상으로 형성될 수 있다.The reflector may have a polygonal cross section or a circular shape.

상기 반사체는, 표면에 미리 정해진 반사율을 갖는 금속 물질이 코팅될 수 있다.The reflector may be coated with a metal material having a predetermined reflectivity on the surface.

실시예에 따른 적분구 광원은 전반구와 후반구를 포함하고, 상기 후반구에 미리 정해진 형상의 타겟 영역이 형성된 적분구; 상기 적분구의 타겟 영역에 결합되어, 일측면에 타겟면이 형성된 타겟 유닛; 상기 적분구의 전반구에 형성되고, 외부로부터의 광이 입사되는 입사 개구; 상기 적분구의 전반구에 형성되고, 내부로부터의 광이 출사되는 출력 개구; 및 상기 적분구의 내주면 중 상기 광이 입사되는 입사면에 배치되는 반사체를 포함할 수 있다.The integrating sphere light source according to the embodiment includes an integrating sphere including a first half sphere and a second half sphere, and in which a target region having a predetermined shape is formed in the second half sphere; A target unit coupled to the target region of the integrating sphere and having a target surface formed on one side thereof; An incidence opening formed in the front half of the integrating sphere and into which light from outside is incident; An output opening formed in the first half sphere of the integrating sphere and through which light is emitted from the inside; And a reflector disposed on an incidence surface on which the light is incident among the inner circumferential surfaces of the integrating sphere.

상기 타겟면은 상기 적분구의 외주면을 기준으로 오목 형상, 평면 형상, 볼록 형성 중 어느 하나일 수 있다.The target surface may be any one of a concave shape, a planar shape, and a convex shape based on the outer circumferential surface of the integrating sphere.

상기 타겟면은 휘도계의 광각, 상기 적분구의 지름, 상기 출력 개구의 지름에 의해 정의될 수 있다.The target surface may be defined by a wide angle of a luminance meter, a diameter of the integrating sphere, and a diameter of the output opening.

상기 반사체는 상기 입사되는 광을 반사시켜 상기 전반구의 내주면에 링 패턴의 광을 형성할 수 있다.The reflector may reflect the incident light to form light in a ring pattern on the inner peripheral surface of the front half sphere.

상기 반사체는 단면이 다각형 형상이거나 원형 형상으로 형성될 수 있다.The reflector may have a polygonal cross section or a circular shape.

상기 반사체는 표면에 미리 정해진 반사율을 갖는 금속 물질이 코팅될 수 있다.The reflector may be coated with a metal material having a predetermined reflectivity on the surface.

실시예에 따르면, 입사광이 입사되는 입사 평면 상에 미리 정해진 형상의 반사체를 배치함으로써, 내부에 입사되는 광을 공간적으로 균일하게 반사시킬 수 있다.According to an embodiment, by disposing a reflector having a predetermined shape on an incidence plane on which incident light is incident, light incident therein may be spatially and uniformly reflected.

실시예에 따르면, 적분구의 곡률과 다른 곡률로 타겟면을 형성함으로써, 휘도계 표적면의 휘도 균일도를 높일 수 있다.According to the embodiment, by forming the target surface with a curvature different from that of the integrating sphere, the luminance uniformity of the luminance meter target surface can be increased.

실시예에 따르면, 적분구의 지름이 작으면서 공간 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, the diameter of the integrating sphere may be small and the uniformity of spatial luminance may be improved.

도 1은 일반적인 적분구와 휘도계의 광 정렬 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 적분구의 전반구 내부를 바라본 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 적분구 광원의 전반구 내부를 바라본 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사체의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 3에 도시된 적분구 타겟면의 제1 형상을 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 3에 도시된 적분구 타겟면의 제2 형상을 나타내는 도면이다.
도 8은 일반적인 적분구에서 측정한 공간 휘도 균일도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예에 따른 적분구에서 측정한 공간 휘도 균일도를 나타내는 그래프이다.
1 is a diagram illustrating a general integrating sphere and a luminance meter in a light alignment state.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state of an inside of the first half of the integrating sphere shown in FIG. 1.
3 is a diagram illustrating an integrating sphere light source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing the inside of the front half of the integrating sphere light source shown in FIG. 3.
5 is a view showing a cross-sectional shape of a reflector according to an embodiment of the present invention.
6A to 6C are views showing a first shape of the integrating sphere target surface shown in FIG. 3.
7A to 7C are views showing a second shape of the integrating sphere target surface shown in FIG. 3.
8 is a graph showing spatial luminance uniformity measured by a general integrating sphere.
9 is a graph showing spatial luminance uniformity measured by an integrating sphere according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments to be described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the constituent elements may be selectively selected between the embodiments. It can be combined with and substituted for use.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention are generally understood by those of ordinary skill in the art, unless explicitly defined and described. It can be interpreted as a meaning, and terms generally used, such as terms defined in a dictionary, may be interpreted in consideration of the meaning in the context of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may include the plural form unless specifically stated in the phrase, and when described as “at least one (or more than one) of A and (and) B and C”, it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the constituent elements of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the nature, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component and It may also include the case of being'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on the “top (top) or bottom (bottom)” of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which the above other component is formed or disposed between the two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

실시예에서는, 입사광이 입사되는 입사 평면 상에 미리 정해진 형상의 반사체를 배치하고, 반사체에 의해 입사광이 타겟면으로 직접 반사시키지 않고 적분구의 내부면에 반사시켜 반사광 링 패턴을 형성하도록 한, 새로운 구조를 제안한다.In the embodiment, a reflector of a predetermined shape is disposed on an incidence plane on which the incident light is incident, and the incident light is not directly reflected to the target surface by the reflector, but is reflected on the inner surface of the integrating sphere to form a reflected light ring pattern. Suggest.

실시예에서는, 타겟면이 적분구의 곡률과 다른 곡률을 갖도록 형성하되, 타겟면이 오목 형상, 평면 형상, 볼록 형상으로 형성되도록 한, 새로운 구조를 제안한다.In the embodiment, a new structure is proposed in which the target surface is formed to have a curvature different from that of the integrating sphere, and the target surface is formed in a concave shape, a planar shape, and a convex shape.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 적분구 광원의 전반구 내부를 바라본 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an integrating sphere light source according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a state of the integrating sphere light source shown in FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광원은 적분구(integrating sphere)(100), 입력 개구(200), 출력 개구(300), 반사체(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, an integrating sphere light source according to an embodiment of the present invention may include an integrating sphere 100, an input opening 200, an output opening 300, and a reflector 400.

적분구(100)는 구(sphere) 형상일 수 있고, 그 내주면도 구면일 수 있다. 이러한 적분구(100)의 내주면에는 입사광을 반사시키기 위한 코팅층이 형성될 수 있다.The integrating sphere 100 may have a spherical shape, and its inner circumferential surface may also be a spherical surface. A coating layer for reflecting incident light may be formed on the inner peripheral surface of the integrating sphere 100.

적분구(100)는 완전한 구 형상이 아닐 수 있는데, 출력 개구와 반대편에 위치하는 타겟면(130)이 적분구(100)의 곡률과 다른 곡률을 갖도록 형성될 수 있기 때문이다. 타겟면은 휘도계의 광각, 적분구의 지름, 출력 개구의 지름에 의해 정의될 수 있다.The integrating sphere 100 may not have a complete spherical shape, because the target surface 130 positioned opposite to the output opening may be formed to have a curvature different from that of the integrating sphere 100. The target surface may be defined by the wide angle of the luminance meter, the diameter of the integrating sphere, and the diameter of the output opening.

이러한 타겟면(130)은 예컨대, 적분구(100)의 외주면을 기준으로 오목 형상, 평면 형상, 볼록 형상 등으로 형성될 수 있는데, 반드시 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.The target surface 130 may be formed in, for example, a concave shape, a planar shape, a convex shape based on the outer circumferential surface of the integrating sphere 100, but is not limited thereto and may be variously modified.

일 예로, 적분구(100)는 전반구(110)와 후반구(120)를 포함하고, 후반구(120)에 타겟면(130)이 형성될 수 있다.For example, the integrating sphere 100 may include a first half sphere 110 and a second half sphere 120, and a target surface 130 may be formed on the second half sphere 120.

다른 예로, 적분구(100)는 후반구(120)에 타겟 영영이 형성되고, 그 타겟 영역에 타겟 유닛(130')이 결합될 수 있다. 타겟 유닛(130')의 일측에는 타겟면이 형성될 수 있다.As another example, in the integrating sphere 100, a target area may be formed in the second half sphere 120, and a target unit 130 ′ may be coupled to the target area. A target surface may be formed on one side of the target unit 130 ′.

입력 개구(200)는 적분구(100)의 전반구(110)에 형성되고, 외부로부터의 광이 입사되는 개구일 수 있다.The input opening 200 is formed in the front half sphere 110 of the integrating sphere 100 and may be an opening through which light from outside is incident.

출력 개구(300)는 적분구(100)의 전반구(110)에 형성되고, 내부로부터의 광을 출사되는 개구일 수 있다.The output opening 300 is formed in the first half sphere 110 of the integrating sphere 100 and may be an opening through which light is emitted from the inside.

반사체(400)는 적분구(100)의 내주면 중 입사광이 입사하는 입사면에 위치하고, 입사광이 타겟면으로 직접 반사시키지 않도록 하는 역할을 수행할 수 있다.The reflector 400 may be positioned on an incidence surface on which incident light is incident among the inner circumferential surfaces of the integrating sphere 100 and may play a role of preventing the incident light from being directly reflected to the target surface.

반사체(400)는 그 표면에 미리 정해진 반사율을 갖는 금속 물질이 코팅될 수 있다. 여기서, 미리 정해진 반사율을 갖는 금속 물질은 예컨대, 금, 은 등일 수 있다. 금속의 반사체(400)에 금과 같은 물질로 도금하여 확산반사율을 최소화할 수 있다.The reflector 400 may be coated with a metal material having a predetermined reflectivity on its surface. Here, the metal material having a predetermined reflectivity may be, for example, gold or silver. By plating the metal reflector 400 with a material such as gold, the diffuse reflectance may be minimized.

도 4를 참조하면, 적분구(100)의 전반구(110)에 있는 입력 개구를 통해 입사된 수 mm 지름의 입사광은 전반구(110)의 내주면에 부딪히기 전 수 mm 지름의 반사체(400)에 먼저 부딪히고, 출력 개구의 광축에 수직한 광의 입사 평면에 균일하게 반사할 수 있다.4, incident light of several mm diameter incident through the input opening in the half sphere 110 of the integrating sphere 100 hits the inner circumferential surface of the half sphere 110 before hitting the reflector 400 of several mm diameter. It hits first, and can be uniformly reflected on the plane of incidence of light perpendicular to the optical axis of the output opening.

반사체(400)에 부딪힌 광은 사방으로 정반사되어 전반구(110)의 내주면에 링 패턴을 형성할 수 있다. 반사체(400)에 부딪힌 광은 출력 개구의 중심과 반사체의 중심 사이의 거리를 반지름으로 하는 링 패턴의 광으로 전반구(110)의 내주면에 생성될 수 있다.The light hitting the reflector 400 may be regularly reflected in all directions to form a ring pattern on the inner circumferential surface of the front bulb 110. The light hitting the reflector 400 may be generated on the inner circumferential surface of the front bulb 110 as light having a ring pattern having a distance between the center of the output opening and the center of the reflector as a radius.

이렇게 생성된 링 패턴의 광은 확산 반사되어 적분구의 내주면 전체에 골고루 퍼질 수 있다. 앞서 설명한 도 2의 포인트 광원과 달리 실시예에서는 출력 개구의 중심을 기준으로 대칭인 링 패턴의 광원처럼 취급될 수 있다.The light of the ring pattern thus generated can be diffusely reflected and spread evenly over the entire inner peripheral surface of the integrating sphere. Unlike the point light source of FIG. 2 described above, in the embodiment, it may be treated as a light source of a ring pattern symmetrical with respect to the center of the output opening.

이때, 반사체는 적분구의 중심에서 멀어지게 배치하면 타겟면으로 직접 가는 광이 없게 된다. 따라서, 입력 개구와 반사체는 출력 개구로부터 가까운 위치에 배치될 수 있다.At this time, if the reflector is disposed away from the center of the integrating sphere, there is no light going directly to the target surface. Thus, the input opening and the reflector can be disposed at a position close to the output opening.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사체의 단면 형상을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a cross-sectional shape of a reflector according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 반사체(400)는 입사광의 광 분포에 따라 다양한 형상이 가능할 수 있다. 반사체(400)는 단면이 다각형 형상이나 원 형상으로 형성될 수 있는데, 예컨대, 원 기둥, 삼각 기둥, 사각 기둥을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the reflector 400 according to the embodiment may have various shapes according to the light distribution of incident light. The reflector 400 may have a polygonal or circular cross section, and may include, for example, a circular pillar, a triangular pillar, and a square pillar.

적분구에 입사되어 반사체에서 반사된 광은 적분구의 내주면 전체에서 수없이 반복 반사되어 적분구의 내주면은 마치 수없이 많은 동일한 광원처럼 동작하여 출력 개구에서 휘도 균일도를 높일 수 있다. 그런데 출력 개구가 존재해야 하기 때문에 출력 개구의 면적만큼 광원이 없는 것이 되어 원리적으로 타겟면의 중심 부분이 휘도가 낮고 그 중심 부분에서 멀어질수록 휘도가 증가하는 휘도 패턴을 갖는다. 이러한 휘도 패턴을 타겟면의 표면 형태를 바꾸어 보정할 수 있다.The light incident on the integrating sphere and reflected from the reflector is repeatedly reflected countless times over the entire inner circumferential surface of the integrating sphere, so that the inner circumferential surface of the integrating sphere operates like countless number of identical light sources, thereby increasing luminance uniformity at the output aperture. However, since the output opening must exist, there is no light source as much as the area of the output opening, and in principle, the central portion of the target surface has a low luminance, and the luminance increases as the distance from the center portion increases. This luminance pattern can be corrected by changing the surface shape of the target surface.

도 6a 내지 도 6c는 도 3에 도시된 적분구 타겟면의 제1 형상을 나타내는 도면이고, 도 7a 내지 도 7c는 도 3에 도시된 적분구 타겟면의 제2 형상을 나타내는 도면이다.6A to 6C are views showing a first shape of the integrating sphere target surface shown in FIG. 3, and FIGS. 7A to 7C are views showing a second shape of the integrating sphere target surface shown in FIG. 3.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 타겟면의 표면 형태를 바꾼 것으로 적분구에 일체형으로 형성될 수 있다. 타겟면(130)은 적분구의 외주면을 기준으로 도 6a와 같은 오목 형상(130a), 도 6b와 같은 평면 형상(130b), 도 6c와 같은 볼록 형상(130c)으로 형성될 수 있다.6A to 6C, the surface shape of the target surface is changed, and thus it may be formed integrally with the integrating sphere. The target surface 130 may be formed in a concave shape 130a as shown in FIG. 6A, a planar shape 130b as shown in FIG. 6B, and a convex shape 130c as shown in FIG. 6C based on the outer peripheral surface of the integrating sphere.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 타겟 유닛에 형성된 타겟면의 표면 형태를 바꾼 것으로 타겟 유닛을 적분구에 착탈식으로 결합될 수 있다. 타겟 유닛(130')의 타겟면은 적분구의 외주면을 기준으로 도 7a와 같은 오목 형상(130a'), 도 7b와 같은 평면 형상(130b'), 도 7c와 같은 볼록 형상(130c')으로 형성될 수 있다.7A to 7C, the target unit can be detachably coupled to the integrating sphere by changing the surface shape of the target surface formed on the target unit. The target surface of the target unit 130' is formed in a concave shape 130a' as shown in Fig. 7A, a planar shape 130b' as in Fig. 7B, and a convex shape 130c' as in Fig. 7C based on the outer circumferential surface of the integrating sphere. Can be.

도 8은 일반적인 적분구에서 측정한 공간 휘도 균일도를 나타내는 그래프이고, 도 9는 실시예에 따른 적분구에서 측정한 공간 휘도 균일도를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing spatial luminance uniformity measured by a general integrating sphere, and FIG. 9 is a graph showing spatial luminance uniformity measured by an integrating sphere according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 지름이 50 mm 인 일반 적분구를 휘도계로 측정한 공간 휘도 균일도의 결과로 한쪽으로 치우치고 상대 표준불확도는 0.06% 정도임을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that a general integrating sphere having a diameter of 50 mm is biased to one side as a result of the spatial luminance uniformity measured with a luminance meter, and the relative standard uncertainty is about 0.06%.

도 9를 참조하면, 실시예에 따른 적분구는 일반 적분구와 동일한 지름 50 mm 를 가졌으나 한쪽으로 치우치지 않았으며 상대 표준불확도는 0.015%로 4배 정도 줄었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the integrating sphere according to the embodiment had the same diameter as the general integrating sphere, but was not biased to one side, and the relative standard uncertainty was reduced by about 4 times to 0.015%.

이와 같이 실시예에서는 공간 휘도 균일도가 크게 향상되었음을 확인할 수 있다.As described above, in the embodiment, it can be seen that spatial luminance uniformity is greatly improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

100: 적분구
200: 입력 개구
300: 출력 개구
400: 반사체
100: integrating sphere
200: input opening
300: output opening
400: reflector

Claims (12)

전반구와 후반구를 포함하고, 상기 후반구에 외주면을 기준으로 미리 정해진 표면 형상으로 변형된 타겟면을 갖는 적분구;
상기 적분구의 전반구에 형성되고, 외부로부터의 광이 입사되는 입사 개구;
상기 적분구의 전반구에 형성되고, 내부로부터의 광이 출사되는 출력 개구; 및
상기 적분구의 내주면 중 상기 입사 개구를 통해 입사된 광이 부딪히는 입사면에 배치되는 반사체를 포함하고,
상기 반사체는 단면이 다각형 형상이거나 원형 형상으로 형성되고,
상기 반사체에 부딪힌 광은 상기 출력 개구의 중심과 상기 반사체의 중심 사이의 거리를 반지름으로 하고 상기 출력 개구의 중심을 기준으로 대칭인 링 패턴으로 상기 전반구의 내주면에 형성되어 링 패턴의 광원으로 동작하는, 적분구 광원.
An integrating sphere including a first half sphere and a second half sphere, and having a target surface deformed into a predetermined surface shape based on an outer circumferential surface on the second half sphere;
An incidence opening formed in the front half of the integrating sphere and into which light from outside is incident;
An output opening formed in the first half sphere of the integrating sphere and through which light is emitted from the inside; And
Includes a reflector disposed on an incidence surface of the inner circumferential surface of the integrating sphere on which light incident through the incidence opening collides,
The reflector is formed in a polygonal or circular shape in cross section,
The light hitting the reflector has a distance between the center of the output opening and the center of the reflector as a radius, and is formed on the inner circumferential surface of the front sphere in a ring pattern symmetrical with respect to the center of the output opening to operate as a light source of the ring pattern. , The integrating sphere light source.
제1항에 있어서,
상기 타겟면은,
상기 적분구의 외주면을 기준으로 오목 형상, 평면 형상, 볼록 형성 중 어느 하나인, 적분구 광원.
The method of claim 1,
The target surface,
An integrating sphere light source having any one of a concave shape, a planar shape, and a convex shape based on the outer peripheral surface of the integrating sphere.
제1항에 있어서,
상기 타겟면은,
휘도계의 광각, 상기 적분구의 지름, 상기 출력 개구의 지름에 의해 정의되는, 적분구 광원.
The method of claim 1,
The target surface,
An integrating sphere light source defined by a wide angle of a luminance meter, a diameter of the integrating sphere, and a diameter of the output opening.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반사체는, 표면에 미리 정해진 반사율을 갖는 금속 물질이 코팅된, 적분구 광원.
The method of claim 1,
The reflector is an integrating sphere light source coated with a metal material having a predetermined reflectivity on a surface.
전반구와 후반구를 포함하고, 상기 후반구에 외주면을 기준으로 미리 정해진 표면 형상으로 변형된 타겟 영역이 형성된 적분구;
상기 적분구의 타겟 영역에 결합되어, 일측면에 타겟면이 형성된 타겟 유닛;
상기 적분구의 전반구에 형성되고, 외부로부터의 광이 입사되는 입사 개구;
상기 적분구의 전반구에 형성되고, 내부로부터의 광이 출사되는 출력 개구; 및
상기 적분구의 내주면 중 상기 입사 개구를 통해 입사된 광이 부딪히는 입사면에 배치되는 반사체를 포함하고,
상기 반사체는 단면이 다각형 형상이거나 원형 형상으로 형성되고,
상기 반사체에 부딪힌 광은 상기 출력 개구의 중심과 상기 반사체의 중심 사이의 거리를 반지름으로 하고 상기 출력 개구의 중심을 기준으로 대칭인 링 패턴으로 상기 전반구의 내주면에 형성되어 링 패턴의 광원으로 동작하는, 적분구 광원.
An integrating sphere including a first half sphere and a second half sphere, in which a target region deformed in a predetermined surface shape based on an outer circumferential surface is formed on the second half sphere;
A target unit coupled to the target region of the integrating sphere and having a target surface formed on one side thereof;
An incidence opening formed in the front half of the integrating sphere and into which light from outside is incident;
An output opening formed in the first half sphere of the integrating sphere and through which light is emitted from the inside; And
Includes a reflector disposed on an incidence surface of the inner circumferential surface of the integrating sphere on which light incident through the incidence opening collides,
The reflector is formed in a polygonal or circular shape in cross section,
The light hitting the reflector has a distance between the center of the output opening and the center of the reflector as a radius, and is formed on the inner circumferential surface of the front sphere in a ring pattern symmetrical with respect to the center of the output opening to operate as a light source of the ring pattern. , The integrating sphere light source.
제7항에 있어서,
상기 타겟면은,
상기 적분구의 외주면을 기준으로 오목 형상, 평면 형상, 볼록 형상 중 어느 하나인, 적분구 광원.
The method of claim 7,
The target surface,
An integrating sphere light source having any one of a concave shape, a planar shape, and a convex shape based on the outer peripheral surface of the integrating sphere.
제7항에 있어서,
상기 타겟면은,
휘도계의 광각, 상기 적분구의 지름, 상기 출력 개구의 지름에 의해 정의되는, 적분구 광원.
The method of claim 7,
The target surface,
An integrating sphere light source defined by a wide angle of a luminance meter, a diameter of the integrating sphere, and a diameter of the output opening.
삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 반사체는, 표면에 미리 정해진 반사율을 갖는 금속 물질이 코팅된, 적분구 광원.
The method of claim 7,
The reflector is an integrating sphere light source coated with a metal material having a predetermined reflectivity on a surface.
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