TW201418676A - 配光特性量測裝置以及配光特性量測方法 - Google Patents

Abstract

配光特性量測裝置(1)係包含：檢測部(8)，係用以檢測出來自光源(10)之光；反射鏡(5)，係用以使來自光源之光反射，並導向檢測部；移動機構(11、12)，係用以使檢測部及反射鏡對光源相對移動；轉動機構(13)，係用以一面維持從光源至檢測部的光路長度，一面使反射鏡轉動；及計算部(100)，係對光源，將檢測部及反射鏡配置於複數個量測位置，而且根據藉由在各量測位置使反射鏡轉動至相異之轉動角度而藉檢測部所檢測出之複數個量測結果，算出光源之配光特性。

Description

配光特性量測裝置以及配光特性量測方法

本發明係有關於用以測量光源之配光特性的配光特性量測裝置以及配光特性量測方法。

作為從光源所照射之光的特性之一，已知配光特性。配光特性係意指光源所造成之光度(或亮度)的空間分布。作為配光特性，使用絕對值配光及相對值配光。絕對值配光係測量光度之絕對值的空間分布，利用於如求得光源所產生之全光束的情況等。另一方面，相對值配光係測量光度之相對值的空間分布，利用於如求得配光圖案的情況等。一般，關於具有複雜之配光圖案的光源、或其特性未知之光源，測量其配光特性係不容易。關於這種配光特性之量測方法及量測裝置，已知如以下所示之先行技術。

特開昭62-250325號公報係揭示一種配光量測裝置，該裝置係固定被量測物，反射鏡在其周圍轉動，並以受光器測量其反射光的方式。

特開2003-247888號公報係揭示一種配光量測器，該配光量測器係包含：對第1轉動軸轉動自如的第1轉動 工作台；第2轉動工作台，係對與第1轉動軸正交之第2轉動軸轉動自如，與該第1轉動轉分開地固持於第1轉動工作台；及光源，係以使與發光面之中心一致的方式設置於第1及第2轉動軸的交點。

特開平09-203691號公報係揭示一種配光圖案等之量測方法，該方法係使隔著既定間隔將複數個受光器排成一列的受光單元在光之照射方向的前方在對受光器之排列方向正交的方向移動，測量配光圖案。

特開2001-174251號公報係揭示一種量測裝置，該裝置係包含：第1單元，係可使量測對象物進行鉛垂方向之直線動作及水平轉動動作；及第2單元，係使量測機器進行水平方向之直線動作、鉛垂方向之直線動作及在由這兩方向所構成之平面上轉動的轉動動作。

作為成為配光特性之量測對象的光源，設想從如小型燈泡之小燈泡至如車頭燈之大燈泡。在測量發光面比較大之光源之配光特性的情況，需要使檢測部與光源之間的距離(量測距離)變長，將檢測部之攝像視野擴大至包含光源整體。在上述之先行技術，欲測量發光面比較大之光源的配光特性時，具有裝置變得複雜化及大型化的課題。

【先行專利文獻】

【專利文獻】

[專利文獻1]特開昭62-250325號公報

[專利文獻2]特開2003-247888號公報

[專利文獻3]特開平09-203691號公報

[專利文獻4]特開2001-174251號公報

因此，期待使裝置構成不會變大，並可高效率地測量光源之配光特性的配光特性量測裝置以及適合該裝置之配光特性量測方法。

若依據本發明之一實施形態，提供一種用以測量光源之配光特性的配光特性量測裝置。配光特性量測裝置係包含：檢測部，係用以檢測出來自光源之光；反射鏡，係用以使來自光源之光反射，並導向檢測部；移動機構，係用以使檢測部及反射鏡對光源相對移動；轉動機構，係用以一面維持從光源至檢測部的光路長度，一面使反射鏡轉動；及計算部，係對光源，將檢測部及反射鏡配置於複數個量測位置，而且根據藉由在各量測位置使反射鏡轉動至相異之轉動角度而藉檢測部所檢測出之複數個量測結果，算出光源之配光特性。

轉動機構係將反射鏡之轉動角度控制成在反射鏡位於第1轉動角度的情況之檢測部的攝像視野、與在反射鏡位於第2轉動角度的情況之檢測部的攝像視野彼此不重複較佳。

計算部係以對反射鏡之轉動角度賦予關聯的方式算出檢測部之對光源的預估角較佳。

配光特性量測裝置係更包含用以將檢測部之焦點對準於光源之發光面的透鏡較佳。

檢測部及反射鏡係一體地構成對以光源為中心之 第1軸及第2軸可轉動，轉動機構係使反射鏡對與第1軸及第2軸之至少一方平行的軸轉動較佳。

配光特性量測裝置係更包含配置於從反射鏡至檢測部之光路上的第2反射鏡較佳。

檢測部係包含對反射鏡之轉動中心按照既定規則所配置的複數個檢測面較佳。

轉動機構係使反射鏡逐次轉動對反射鏡之轉動中心鄰接之2個檢測面的夾角之一半的角度更佳。

若依據本發明之別的實施形態，提供一種用以測量光源之配光特性的配光特性量測方法。配光特性量測方法係包含：配置步驟，係對光源，藉由使用以檢測出來自光源之光的檢測部、及使來自光源之光反射並導向檢測部的反射鏡對光源相對移動，配置於複數個量測位置；轉動步驟，係在各量測位置，一面維持從光源至檢測部的光路長度，一面使反射鏡轉動至相異的轉動角度；及算出步驟，係根據藉檢測部所檢測出之複數個量測結果，算出光源之配光特性。

轉動步驟係將反射鏡之轉動角度控制成在反射鏡位於第1轉動角度的情況之檢測部的攝像視野、與在反射鏡位於第2轉動角度的情況之檢測部的攝像視野彼此不重複較佳。

算出步驟係以對反射鏡之轉動角度賦予關聯的方式算出檢測部之對光源的預估角較佳。

檢測部及反射鏡係一體地構成對以光源為中心之第1軸及第2軸可轉動，轉動步驟係包含使反射鏡對與第1軸及第2軸之至少一方平行的軸轉動的步驟較佳。

檢測部係包含對反射鏡之轉動中心按照既定規則所配置的複數個檢測面較佳。

轉動步驟係包含使反射鏡逐次轉動對反射鏡之轉動中心鄰接之2個檢測面的夾角之一半的角度的步驟更佳。

從與附加的圖面相關聯地理解之關於本發明之如下的詳細說明將明白本發明之上述及其他的目的、特徵、形態及優點。

1‧‧‧配光特性量測裝置

2‧‧‧基底部

3‧‧‧支撐部

4‧‧‧臂

5‧‧‧轉動式平面鏡

6‧‧‧固定式平面鏡

7‧‧‧透鏡

8、8A、8B、8C‧‧‧檢測部

10‧‧‧光源

11‧‧‧X軸馬達

12‧‧‧Y軸馬達

13‧‧‧轉動鏡用馬達

100‧‧‧電腦

101‧‧‧CPU

102‧‧‧主記憶體

103‧‧‧HDD

104‧‧‧通訊介面(I/F)

105‧‧‧顯示部

106‧‧‧輸入部

107‧‧‧匯流排

110‧‧‧觸發裝置

第1圖係表示根據一實施形態之配光特性量測裝置之整體構成的模式圖。

第2圖係表示根據本實施形態之配光特性量測裝置之電性構成的模式圖。

第3圖係表示第2圖所示之電腦之內部構成的模式圖。

第4圖係用以說明根據本實施形態之配光特性量測裝置的攝像範圍及量測距離的圖。

第5A圖及第5B圖係用以說明根據本實施形態之配光特性量測裝置的光學系統之差異的模式圖。

第6圖係用以說明根據本實施形態之配光特性量測裝置的轉動式平面鏡之功用之差異的模式圖。

第7圖係表示作為根據本實施形態之配光特性量測裝置的檢測部使用線感測器之構成的模式圖。

第8A圖及第8B圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置之檢測部使用線感測器的構成之預估角之算 出方法的圖。

第9圖係表示作為根據本實施形態之配光特性量測裝置的檢測部使用面感測器之構成的模式圖。

第10A圖及第10B圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置之檢測部使用面感測器的構成之預估角之算出方法的圖。

第11圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置之檢測部使用面感測器的情況之X座標值之算出步驟的圖。

第12圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置之檢測部使用面感測器的情況之X座標值之算出步驟的圖。

第13圖係表示使用根據本實施形態之配光特性量測裝置的配光特性量測之整體處理步驟的流程圖。

第14圖係表示使用根據本實施形態之配光特性量測裝置的配光特性量測之別的整體處理步驟的流程圖。

第15圖係表示第13圖及第14圖之步驟S8所示的資料儲存處理之處理步驟的流程圖。

第16圖係用以說明第15圖所示之攝像範圍內的觀測點之選擇處理及量測值之取得處理的圖。

第17A圖及第17B圖係用以說明第15圖所示之量測空間座標值之算出處理的圖。

第18A圖及第18B圖係用以說明第15圖所示之量測角度之算出處理的圖。

第19圖係用以說明第15圖所示之量測角度之算出處理的圖。

第20圖係用以說明第15圖所示之量測攝像座標值之算出處理的圖。

第21A圖、第21B圖及第22圖係用以說明第15圖所示之量測值之取得處理及儲存處理的圖。

第23圖係表示第13圖及第14圖之步驟S11所示的照度算出處理之處理步驟的流程圖。

第24A圖及第24B圖係用以說明第23圖所示之照度算出位置之決定處理的圖。

第25圖係用以說明對第23圖所示的照度算出位置之觀測點的預估角之算出處理的圖。

第26圖係用以說明對第23圖所示之預估角的亮度之檢索處理的圖。

第27A圖及第27B圖係用以說明在第23圖所示之觀測點的亮度之算出處理的圖。

第28圖係用以說明對第23圖所示之照度儲存資料的光度之加法處理的圖。

第29圖係表示根據本實施形態之變形例的配光特性量測裝置之主要部的模式圖。

第30圖係表示根據本實施形態之變形例的配光特性量測裝置之檢測部之配置例的圖。

第31圖係用以說明在第30圖所示之配置例，使轉動式平面鏡轉動之情況的攝像範圍之變化的圖。

第32圖係用以說明使用根據本實施形態之變形例的配光特性量測裝置進行色度計算的情況之構成例的圖。

一面參照圖面，一面詳細說明本發明之實施形態。此外，對圖中相同或相當之部分附加相同的符號，其說明係不重複。

在本實施形態，主要舉例表示用以測量樣品光源(以下亦僅稱為「光源」)之配光特性(典型上，配光亮度特性)的配光特性量測裝置。其中，根據本實施形態之配光特性量測裝置係未限定為單純之配光特性，亦可測量從配光特性所算出之光源的色度及波長資訊、以及從光源所照射之總光通量的各種光學特性。根據本實施形態之配光特性量測裝置係可應用於例如照明器具之配光特性的量測、燈泡之照度檢查、顯示器之視角特性的量測等。

<A.配光特性量測裝置的裝置構成>

首先，說明根據本實施形態之配光特性量測裝置的裝置構成。根據本實施形態之配光特性量測裝置係主要測量光源之近場配光特性。如後述所示，近場配光特性係表示在光源之發光面的各位置，在任一方向以任何強度發光。

第1圖係表示根據本實施形態之配光特性量測裝置1之整體構成的模式圖。參照第1圖，配光特性量測裝置1係具有可使光源10之周圍轉動移動的量角器，或與其類似的機構。具體而言，配光特性量測裝置1包含：L字形之基底部2，係配置成可對X軸轉動；及支撐部3，係與基底部2之一 邊連結，並配置成可對與X軸正交之Y軸轉動。光源10係配置成以X軸與Y軸之交點為中心。

在支撐部3，配置用以檢測出來自光源10之光的檢測部8。透鏡7配置於檢測部8之入射側。在支撐部3，還經由臂4配置轉動式平面鏡5。轉動式平面鏡5係使從光源10所照射之光反射(折回)並導向檢測部8。轉動式平面鏡5係構成為一面維持從光源10至檢測部8之光路長度，一面可對臂4上之點轉動。即，轉動式平面鏡5係配置成可對與X軸及/或Y軸之平行的軸在既定角度之範圍轉動。藉由轉動式平面鏡5轉動，可改變檢測部8之攝像視野。

亦可作成以轉動式平面鏡5使從光源10所照射之光反射並直接導向檢測部8，但是在第1圖所示的構成，將固定式平面鏡6(第2反射鏡)配置於從轉動式平面鏡5至檢測部8的光路上。藉由使用固定式平面鏡6，可沿著支撐部3之長度方向配置檢測部8，而可使裝置更小型化。進而，藉由以轉動式平面鏡5及固定式平面鏡6分別使來自光源10之光反射，可消除射入檢測部8時之偏光。

在配光特性量測裝置1，藉由基底部2對X軸轉動，支撐部3對Y軸轉動，檢測部8及配置於臂4上之轉動式平面鏡5對光源10相對移動。即，檢測部8及轉動式平面鏡5係一體地構成為可對以光源10為中心之X軸(第1軸)及Y軸(第2軸)轉動。固定式平面鏡6係對與X軸(第1軸)及/或Y軸(第2軸)之至少一方平行的軸轉動。在以下所說明之典型的實施形態，表示固定式平面鏡6對與Y軸平行之軸轉動的構成。

配光特性量測裝置1還包含：X軸馬達11，係使基底部2對X軸轉動；及Y軸馬達12，係使支撐部3對Y軸轉動。即，制使基底部2對X軸轉動之X軸馬達11、使支撐部3對Y軸轉動之Y軸馬達12及控制這些馬達之電腦(後述)相當於使檢測部8及轉動式平面鏡5對光源10相對移動的移動機構。

使用該移動機構，將檢測部8及轉動式平面鏡5對光源10配置於複數個量測位置。藉由將檢測部8及轉動式平面鏡5配置於複數個量測位置，測量從相異之入射角所觀察之光源10的表面亮度(照度)。

配光特性量測裝置1還包含使轉動式平面鏡5對對與X軸及/或Y軸平行之軸轉動的轉動鏡用馬達13。即，轉動鏡用馬達13及控制轉動鏡用馬達13之電腦(後述)相當於一面維持從光源10至檢測部8之光路長度，一面使轉動式平面鏡5轉動之轉動機構。配光特性量測裝置1係藉由在各量測位置使轉動式平面鏡5轉動至相異的轉動角度，測量複數個量測結果。在這些量測結果之間，檢測部8之對光源10的攝像視野係彼此相異。即，轉動機構係將轉動式平面鏡5之轉動角度控制成轉動式平面鏡5位於任一個轉動角度(第1轉動角度)的情況之檢測部8的攝像視野、與轉動式平面鏡5位於其下一個轉動角度(第2轉動角度)的情況之檢測部8的攝像視野彼此不重複。

配光特性量測裝置1係根據在這些各量測位置所得之複數個量測結果，算出光源10的配光特性。此算出處理 係藉作為計算部發揮功能之電腦所實現。即，電腦係對光源10將檢測部8及轉動式平面鏡5配置於複數個量測位置，而且根據藉由在各量測位置使轉動式平面鏡5轉動至相異之轉動角度而藉檢測部8所檢測出之複數個量測結果，算出光源10之配光特性。

檢測部8係點感測器、一維感測器及二維感測器之任一種都可。作為點感測器，典型上，使用二極體等之受光元件。作為一維感測器，使用將複數個受光元件配置於一列之線感測器等。作為二維感測器，典型上，使用CCD(Charged Coupled Device)影像感測器、或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像感測器之面感測器。如後述所示，因應於檢測部8之檢測方式(即，檢測面之大小)，將轉動式平面鏡5之轉動量等最佳化。

<B.配光特性量測裝置1之電性構成>

其次，說明根據本實施形態之配光特性量測裝置1的電性構成。

(b1：配光特性量測裝置1整體之電性構成)

第2圖係表示根據本實施形態之配光特性量測裝置1之電性構成的模式圖。參照第2圖，配光特性量測裝置1包含X軸馬達11、Y軸馬達12及轉動鏡用馬達13、以及檢測部8、電腦100及觸發裝置110。

電腦100係具有控制配光特性量測裝置1之移動機構，而且處理檢測部8所拍攝之影像資料的功能。觸發裝置110係以與對光源10之檢測部8及轉動式平面鏡5的相對位 置、以及轉動式平面鏡5之轉動角度連動的方式管理在檢測部8之攝像時序。關於觸發裝置110所提供之功能，亦可組裝於電腦100，但是從更正確地控制攝像時序(攝像位置)之觀點，與電腦100另外地配置包含專用硬體電路之觸發裝置110較佳。

更具體而言，電腦100係對X軸馬達11、Y軸馬達12及轉動鏡用馬達13分別送出驅動用命令。這些驅動用命令包含對X軸馬達11、Y軸馬達12及轉動鏡用馬達13之移動速度及/或目標位置的指示等。電腦100係在開始發送時序送出驅動用命令，收到驅動用命令之X軸馬達11、Y軸馬達12及轉動鏡用馬達13係分別開始移動。X軸馬達11、Y軸馬達12及轉動鏡用馬達13係向觸發裝置110輸出表示各自之轉動量的馬達驅動脈波。

觸發裝置110係以既定數將所接收之各自的馬達驅動脈波分頻，並算出X軸及Y軸上之現在位置(角度)、以及轉動式平面鏡5之轉動角度。觸發裝置110係按照與對所預定之觀測點對應的角度間隔，向檢測部8輸出指示攝像之觸發脈波。

檢測部8係從觸發裝置110收到觸發脈波時，進行攝像，並向電腦100輸出藉該攝像所取得的影像資料。檢測部8係每次從觸發裝置110接收觸發脈波，重複攝像及影像資料的發送。電腦100係根據影像資料之輸入順序，特定各影像資料之量測位置(空間座標及轉動角度)。然後，電腦100係對所取得的影像資料，進行如後述所示之處理，藉此，算出光源 10之配光特性。

藉由採用如第2圖所示的電性構成，即使是配置複數個檢測部8的情況，亦因為在電腦100之與攝像時序之控制相關的負載係不增加，所以對檢測部8之設置台數的限制係變少。

(b2：電腦100的電性構成)

第3圖係表示第2圖所示之電腦100之內部構成的模式圖。電腦100係典型上，由泛用之個人電腦所構成。更具體而言，參照第3圖，電腦100包含CPU(Central Processing Unit)101、主記憶體102、HDD(Hard Disk Drive)103、通訊介面(I/F)104、顯示部105及輸入部106。這些組件係經由匯流排107連接成可彼此通訊。

CPU101係藉由執行HDD103等所儲存之程式，實現根據本實施形態之功能的處理部。主記憶體102係提供藉CPU101執行程式所需之工作區域。在此工作區域，儲存執行程式所需之暫時資料或處理對象之影像資料等。HDD103係永久性地記憶以CPU101所執行之程式或處理的執行所需之參數等。在HDD103預先安裝以CPU101所執行之程式。該程式之安裝係可採用各種方法。例如，採用以對應之裝置讀出CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)或DVD(Digital Versatile Disk)之各種記錄媒體所儲存之程式並儲存於HDD103的方法、或者經由網路下載程式的方法等。

通訊介面104係與其他的裝置交換資料。具體而言，通訊介面104係對馬達輸出驅動用命令，而且接收以檢測 部8所拍攝之影像資料。

顯示部105係顯示所拍攝之影像資料或量測結果。具體而言，顯示部105係由LCD(Liquid Crystal Display)或CRT(Cathode Ray Tube)等所構成。輸入部106係受理來自使用者之操作。具體而言，輸入部106係由滑鼠或鍵盤等所構成。在電腦100，因應於需要，亦連接列表機等其他的輸出裝置。

關於根據本實施形態之各種功能，亦可作成替代藉CPU101執行程式所提供之形態，使用專用之處理器或IC(積體電路)實現其全部或一部分。或者，亦可使用專用之LSI(Large Scale Integration)等實現。

<C.配光特性量測裝置之優點>

如第1圖所示，根據本實施形態之配光特性量測裝置1係使用一片或複數片反射鏡使來自光源10之光路折回，而一面將裝置維持小型，一面測量發光面比較大之光源的配光特性。即，即使配光特性量測裝置1之從支撐部3的轉軸(中心軸)至光源10的距離短，亦能以檢測部8拍攝其發光面大的光源10。

檢測部8係相對地重之組件，但是如第1圖所示，藉由將檢測部8配置於支撐部3之轉軸附近，可避免對驅動檢測部8轉動之軸施加過度的負載。又，因為支撐部3本身的構造亦可簡化，所以可將用以驅動支撐部3轉動之動力抑制成更小。

在第1圖所示之配光特性量測裝置1，藉由使用2 片反射鏡，可消除從光源10向檢測部8所輸入之光的偏光。如上述所示，亦可作成省略配置於檢測部8之前段的固定式平面鏡6，而以轉動式平面鏡5所反射的光向檢測部8直接射入。或者，亦可使用更多之反射鏡，將來自光源10之光導向檢測部8。

第4圖係用以說明根據本實施形態之配光特性量測裝置1的攝像範圍及量測距離的圖。為了便於說明，在第4圖，表示以轉動式平面鏡5所反射的光向檢測部8直接射入的構成。又，關於透鏡7係未圖示。

參照第4圖，配置於與光源10相對向之位置的轉動式平面鏡5係將從光源10所照射之光導向檢測部8。即，藉由使用轉動式平面鏡5，構成如檢測部8拍攝對應於光源10之虛像10’的光學系統。

藉由採用根據本實施形態之配光特性量測裝置1的構成，因為可減輕在驅動支撐部3轉動之軸所產生的負載，所以將複數個檢測部8配置於支撐部3這件事亦變得容易。

因為構成如檢測部8拍攝虛像10’的光學系統，所以即使使支撐部3之轉動半徑變小，亦可將實質之量測距離維持比較大。換言之，在不採用根據本實施形態之「以反射鏡在光路折回」之方法的情況，為了維持同一量測距離，必須將光源10配置於第4圖所示之虛像10’的位置。因此，作為裝置整體，需要根據本實施形態之配光特性量測裝置1之約2倍的長度。即，藉由採用根據本實施形態之「以反射鏡在光路折回」之方法，可確保相當於支撐部3之轉動半徑之約2倍的量測距 離(從光源10至檢測部8的距離)。又，因為攝像範圍係處於與量測距離成正比的關係，所以若量測距離是2倍，可確保2倍(在面積，2倍×2倍=4倍)之攝像範圍。

根據本實施形態之配光特性量測裝置1係藉由使轉動式平面鏡5對與X軸及/或Y軸平行的軸轉動，擴大攝像範圍。即，因為轉動式平面鏡5之轉動角度與攝像範圍係相關聯，所以配光特性量測裝置1係藉由一面控制轉動式平面鏡5之轉動角度，一面因應於對應之轉動角度來處理在各轉動角度所拍攝之影像資料，算出光源10之配光特性。

作為檢測部8，即使是使用線感測器而不是面感測器的情況，亦藉由一面使轉動式平面鏡5轉動一面拍攝，可取得與使用面感測器一樣之二維影像。

依此方式，藉由將轉動式平面鏡5配置於量角器之臂4的尖端，而且將檢測部8配置於臂4之轉軸附近，確保轉動式平面鏡5與檢測部8的距離，而且可使裝置整體小型輕量化。

<D.配光量測裝置之光學系統的相異>

其次，為了加深對根據本實施形態之配光特性量測裝置1的理解，說明與使用照度計的配光特性量測裝置之光學系統的相異。第5A圖及第5B圖係用以說明根據本實施形態之配光特性量測裝置1的光學系統之差異的模式圖。

(d1：遠場配光特性：使用照度計之方法)

在使用照度計的情況，測量遠場配光特性。在此情況，如第5A圖所示，藉由以照度計對從光源之發光面所照 射的光直接受光，測量該光源之照度。在此照度量測，測量在照度計之受光面所受光之光的強度。在從量測對象之光源所放射之光是發散光的情況，若使照度計與光源之間的距離變大，在照度計所受光之光係變暗。又，因為在照度計之指向性(受光靈敏度特性)係不受控制，所以從光源所放射之光係只要無遮住者，其全部由照度計所受光。

(d2：近場配光特性：亮度量測)

相對地，根據本實施形態之配光特性量測裝置1係測量近場配光特性。在此情況，如第5B圖所示，使用透鏡來控制在檢測部之指向性。即，從光源所照射的光係以透鏡聚光後射入檢測部。這意指將檢測部之焦點對準於光源之發光面，藉此，檢測部係捕捉光源之發光面的影像。即，在使用透鏡來控制在檢測部之指向性的狀態，測量光源之發光面的亮度，意指測量該光源之亮度。配光特性量測裝置1係包含用以將檢測部之焦點對準於光源之發光面的透鏡。

捕捉使用透鏡來控制指向性之在某立體角的光，即使是從量測對象之光源所照射的光是發散光的情況，亦與照度量測相異，即使使檢測部與光源之間的距離變大，以檢測部所受光之光亦不會變暗。

即，相對如第5A圖所示之使用照度計的配光特性量測裝置係對從光源整體放射並朝向照度計而去的光受光，如第5B圖所示之使用透鏡的配光特性量測裝置係測量在某特定之角度及立體角之光源的表面亮度，檢測部所捕捉之光具有指向性。藉此，在光源之發光面的各位置，可測量在任一方向、 以任何強度發光。

<E.配光量測裝置之轉動式平面鏡的相異>

其次，為了加深對根據本實施形態之配光特性量測裝置1的理解，說明與使用照度計的配光特性量測裝置之轉動式平面鏡之功用的相異。第6圖係用以說明根據本實施形態之配光特性量測裝置1的轉動式平面鏡之功用之差異的模式圖。

(e1：遠場配光特性：使用照度計之方法)

在使用照度計來測量配光特性的情況，需要將檢測部配置於可將量測對象之光源看成點的距離。例如，使用如第6圖所示之檢測部8-1。在此情況，與根據本實施形態之配光特性量測裝置1一樣，考慮採用「以反射鏡在光路折回」之方法的情況。在此情況，使用如第6圖所示之轉動式平面鏡5-1，並配置檢測部8-3，替代檢測部8-1。如上述所示，從光源所放射之光係必需射入檢測部。因此，在使用反射鏡在光路折回的情況，需要使用具有包含以檢測部8-1(或檢測部8-3)可受光之範圍(攝像範圍)之大小的轉動式平面鏡5-1，在光路折回。換言之，在使轉動式平面鏡5-1之大小比以檢測部8-1可受光之範圍更小的情況，因為從光源所放射之光的一部分不會射入檢測部，所以無法正確地測量該光源之照度。

(e2：近場配光特性：亮度量測)

相對地，在藉由測量光源之亮度來算出配光特性的情況，與使用照度計來測量配光特性的情況相異，不必在將檢測部配置於可將量測對象之光源看成點的距離下測量。反 而，藉由適當地設定透鏡之特性，可將檢測部8-1配置於可測量光源之整體的距離L2(即，可拍攝光源整體的距離)下測量。在此，若考慮採用「以反射鏡在光路折回」之方法的情況，需要使用具有可包含連接檢測部8-1與光源整體之視角的大小之轉動式平面鏡5-1，在光路折回。

但，在測量亮度的情況，與上述之測量照度的情況相異，藉由改變所使用之透鏡的特性，可改變連接檢測部8-1與光源整體之視角，即以轉動式平面鏡可反射之範圍。因此，藉由使反射鏡與檢測部8-2之距離變短，亦可使轉動式平面鏡5小型化。

即，因為如第5A圖所示之使用照度計的配光量測裝置係需要測量從光源所照射之光的整體，所以無法使轉動式平面鏡5比與連接光源與檢測部之視角對應的大小更小(例如，需要如第6圖所示之轉動式平面鏡5-1之大小的反射鏡)。相對地，使用如第5B圖所示之透鏡的配光量測裝置係可使用更小之轉動式平面鏡5-2。在此情況，使轉動式平面鏡5-2轉動，並重複測量光源之一部分，藉此，可測量光源整體之亮度。

在本實施形態，藉由使轉動式平面鏡在上下左右轉動，可擴大攝像範圍。

(F.光源之表面亮度的量測方法)

其次，說明用以測量光源10之表面亮度的檢測部8及轉動式平面鏡5。

(f1：檢測部之種類)

根據本實施形態之配光特性量測裝置1的檢測部8係點感測器、線感測器及面感測器之任一種都可。關於這種感測器，藉由使用透鏡7來控制量測立體角，將檢測部之焦點對準於光源10之發光面，進行量測。

在光源10之發光面寬的情況，因為在點感測器無法一次得到該表面亮度之資訊的全部，所以使檢測部8(點感測器)移動，擴大攝像範圍。

關於線感測器，亦與點感測器一樣地藉由使用透鏡7，可得到表示光源10的表面亮度之線狀的影像(亮度資訊)。在光源10之發光面寬的情況，使檢測部8(線感測器)及/或轉動式平面鏡5移動，擴大攝像範圍。

在面感測器，亦與點感測器及線感測器一樣地藉由使用透鏡7，可得到表示光源10之表面亮度的影像資料(亮度資訊)。在光源10之發光面寬的情況，採用(1)使用更廣角之透鏡7，使焦距變短，拍攝更寬之範圍(即，改變檢測部8與透鏡7之位置關係)；(2)改變從光源10至檢測部8之距離(即，在仍然維持檢測部8與透鏡7之位置關係下，僅改變光源10與檢測部8之間的距離)；(3)移動檢測部8(即，在仍然維持檢測部8與透鏡7之位置關係下，改變對檢測部8之透鏡7的的方向及/或位置)的方法，可得到表示光源10之表面亮度的影像(亮度資訊)。

(f2：使用線感測器之表面亮度的量測)

首先，說明使用線感測器，測量光源10之表面亮度的方法。作為第1圖所示之檢測部8，採用配置藉透鏡7控 制其量測立體角的線感測器。從光源10所放射之光係藉轉動式平面鏡5折回並射入檢測部8。在該量測時，藉由使轉動式平面鏡5轉動，擴大檢測部8之攝像範圍。

第7圖係表示作為根據本實施形態之配光特性量測裝置1的檢測部8使用線感測器之構成的模式圖。參照第7圖，說明作為檢測部8使用線感測器的情況之轉動式平面鏡5與係被拍攝物之光源10的關係。縱向之預估角係從透鏡7至被拍攝物之距離與被拍攝物之縱向的觀測點所決定。又，橫向之預估角係由轉動式平面鏡5之轉動角度所決定。在以線感測器連續地捕捉被拍攝物之影像的情況，需要一面以比較小之角度驅動轉動式平面鏡5，一面拍攝。但，使轉動式平面鏡5以在線感測器之橫向的寬度所捕捉之攝像寬度以下的角度轉動時，會重複地拍攝被拍攝物。將轉動式平面鏡5之轉動角度設定成不會產生這種重複之攝像。

依此方式，藉由使用線感測器與轉動式平面鏡5，可與面感測器一樣地取得被拍攝物之二維影像。

其次，說明使用線感測器與轉動式平面鏡5之情況的預估角及空間座標的算出方法。

第8A圖及第8B圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置1之檢測部8使用線感測器的構成之預估角之算出方法的圖。第8A圖係表示在Y-Z平面的剖面圖，第8B圖係表示在X-Z平面的剖面圖。此外，為了便於說明，未明示配置於檢測部8之入射側的透鏡7。在其他的圖亦相同。

在從二維影像算出配光特性的情況，需要算出在 攝像位置之預估角。關於被拍攝物之攝像對象的面(以下亦稱為「攝像面」)，如第7圖所示，將左右軸及上下軸分別定義為X軸及Y軸，並將對各個軸之預估角設為α及β。

預估角α係與轉動式平面鏡5之轉動角度成正比，預估角β係採用因應於線感測器之檢測部之長度的固定值。具體而言，預估角α係成為轉動式平面鏡5之轉動角度θ的2倍(α=2θ)。

關於觀測點之空間座標，將Y軸方向之座標值設為H，將X軸方向之座標值設為W。因為檢測部8之視角係固定，所以座標值H係可從所拍攝之影像，根據該視角之資訊算出。

另一方面，座標值W係若將從轉動式平面鏡5至攝像面的距離設為R，則W=R×tan(2θ)。

依此方式，電腦100(計算部)係以與轉動式平面鏡5之轉動角度賦予關聯之方式算出檢測部8之對光源10的預估角。

(f3：使用面感測器之表面亮度的量測)

其次，說明使用面感測器，測量光源10之表面亮度的方法。作為第1圖所示之檢測部8，配置面感測器。從光源10所放射之光係藉轉動式平面鏡5折回並射入檢測部8。在該量測時，藉由使轉動式平面鏡5轉動，擴大檢測部8之攝像範圍。

第9圖係表示作為根據本實施形態之配光特性量測裝置1的檢測部8使用面感測器之構成的模式圖。如第9圖 所示，將轉動式平面鏡5配置於檢測部8與被拍攝物的攝像面之間，藉此，控制光路。藉由改變轉動式平面鏡5之角度，可變更射入檢測部8之攝像面的位置。依此方式，在使用面感測器與透鏡7算出配光特性的情況，需要算出攝像面之對各觀測點的預估角。在該預估角之算出，考慮轉動式平面鏡5之配置位置及轉動式平面鏡5的角度。

以下，說明使用面感測器與轉動式平面鏡5之情況的預估角及空間座標的算出方法。第10A圖及第10B圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置1之檢測部8使用面感測器的構成之預估角之算出方法的圖。第10A圖係表示在Y-Z平面的剖面圖，第10B圖係表示在X-Z平面的剖面圖。

參照第10A圖及第10B圖，將與轉動式平面鏡5之轉動角度為起始值(典型上，使轉動式平面鏡5不轉動之狀態)對應的攝像面設為A，並將與該攝像面A對應之虛像面設為A’。將在攝像面A及虛像面A’之觀測點分別設為觀測點a及觀測點a’。觀測點a係被設定於從軸中心在X軸方向僅相距W、在Y軸方向僅相距H的位置。從檢測部8至攝像面的距離係L，轉動式平面鏡5係被配置於距離攝像面為R的距離。

從該起始狀態，使轉動式平面鏡5僅轉動角度θ時，攝像面係僅移動2θ。將在該轉動後之狀態的攝像面設為攝像面B，並將與該攝像面B對應的虛像面設為B’。又，將伴隨轉動式平面鏡5之轉動而觀測點a及觀測點a’已移動的觀測點分別設為觀測點b及觀測點b’。

配光特性量測裝置1係算出使該轉動式平面鏡5僅轉動角度θ的情況之對觀測點b的預估角及觀測點b的空間座標。

首先，與轉動式平面鏡5之轉動不相依，縱向(Y軸方向)之預估角β係可從檢測部8之配置位置與虛像面上之觀測點a’的Y座標算出。觀測點b’之Y軸方向的座標亦不變，是H。

相對地，橫向(X軸方向)之預估角α及觀測點之X軸方向的座標值係伴隨轉動式平面鏡5之轉動而變化。更具體而言，對觀測點b之預估角α係相當於在使轉動式平面鏡5不轉動的情況之對虛像面A’上之觀測點a’的預估角γ與轉動式平面鏡之轉動角度θ之2倍的和。此外，在從虛像面上之觀測點所算出的情況，與從攝像面上之觀測點所算出的情況相比，角度之符號相反。依此方式，電腦100(計算部)係以與轉動式平面鏡5之轉動角度賦予關聯之方式算出檢測部8之對光源10的預估角。

第11圖及第12圖係用以說明作為根據本實施形態之配光特性量測裝置1之檢測部8使用面感測器的情況之X座標值之算出步驟的圖。X軸方向之座標值係按照如以下所示之步驟所算出。

如上述所示，伴隨轉動式平面鏡5之轉動，觀測點a往觀測點b移動時，其X座標值亦變化。如第11圖所示，是觀測點b的虛像之觀測點b’的X座標值係成為(x1+x2)。x2係可從預估角α’(=預估角α)與至轉動式平面鏡5之對應之折射 點的距離所算出。折射點係伴隨轉動式平面鏡5之轉動而移動。

如第12圖所示，轉動式平面鏡5上之折射點的空間座標(X座標值及Z座標值)係可從一次函數Xγ(z)與一次函數Xη+θ(z)的交點算出。然後，從折射點之空間座標算出觀測點b’之空間座標。此外，因為在此算出虛像上之觀測點，所以關於X座標值，其符號係相反。

<G.在配光特性量測裝置之整體量測步驟>

其次，說明使用根據本實施形態之配光特性量測裝置1來測量光源10之配光特性的情況的處理步驟。

(g1：在往各量測位置之移動後使轉動式平面鏡轉動的處理)

首先，作為典型之處理步驟，說明驅動支撐部3及臂4，在已將檢測部8及轉動式平面鏡5向各量測位置定位之狀態，使轉動式平面鏡5轉動，進行量測之情況的處理。本處理例如係作為檢測部8，亦可應用於使用線感測器及面感測器之任一種的情況。

第13圖係表示使用根據本實施形態之配光特性量測裝置1的配光特性量測之整體處理步驟的流程圖。第13圖所示之各步驟係典型上，藉電腦100之CPU101及觸發裝置110所實現。

參照第13圖，指示開始量測時，電腦100之CPU101係向X軸馬達11及Y軸馬達12輸出驅動用命令，使X軸及Y軸開始移動(步驟S1)。在步驟S1，X軸及Y軸係以所預定之角度間距(每一移動的角度)在所預定之角度範圍(典 型上，對X軸及Y軸之各軸為±180°)被驅動轉動。

接著，觸發裝置110係判斷X軸及Y軸是否已到達所預定之量測位置(步驟S2)。更具體而言，觸發裝置110係分別計數來自X軸馬達11及Y軸馬達12之馬達驅動脈波，並判斷各計數值是否是已僅增加與所預定之角度間距對應的值。在X軸及Y軸未到達所預定之量測位置的情況(在步驟S2是NO的情況)，重複步驟S2以下的處理。

在步驟S1，只要可將量角器驅動成可將X軸及Y軸分別定位於所需之量測位置，使其按照任何順序移動都可。典型上，想到在將Y軸定位於某角度之狀態，對X軸，使其在既定角度範圍(量測範圍)逐次移動既定角度間距，一連串之量測結束時，使Y軸僅移動既定角度間距，而且對X軸，從起始狀態重複一連串之量測動作的方法。

依此方式，在步驟S1及S2，配光特性量測裝置1係對光源10，藉由使用以檢測出來自光源10之光的檢測部8及用以使來自光源10之光反射並導向檢測部8的轉動式平面鏡5對光源10相對移動，執行配置於複數個量測位置的處理。

在X軸及Y軸已到達所預定之量測位置的情況(在步驟S2是YES的情況)，電腦100之CPU101係向轉動鏡用馬達13輸出驅動用命令，使轉動式平面鏡5之轉動移動開始(步驟S3)。接著，觸發裝置110判斷轉動式平面鏡5是否已轉動至所預定之量測角度(步驟S4)。更具體而言，觸發裝置110係計數來自轉動鏡用馬達13之馬達驅動脈波，判斷計數值是否是僅增加與所預定之角度間距對應的值。在轉動式平面鏡5未 轉動至所預定之量測角度的情況(在步驟S4是NO的情況)，重複步驟S3以下的處理。

即，在步驟S3及S4，配光特性量測裝置1係在各量測位置，執行一面維持從光源10至檢測部8的光路長度一面使轉動式平面鏡5轉動至相異之轉動角度的處理。

在轉動式平面鏡5已轉動至所預定之量測角度的情況(在步驟S4是YES的情況)，觸發裝置110係向檢測部8輸出觸發脈波(步驟S5)。檢測部8係響應觸發脈波，而進行攝像(步驟S6)，再向電腦100輸出藉攝像所得之影像資料(步驟S7)。即，檢測部8係根據收到觸發脈波，而使攝像(量測)開始。

電腦100之CPU101係儲存從檢測部8所接收之影像資料，而且算出關於與輸出觸發脈波之時序對應的觀測點的亮度，並作為配光資料來儲存(步驟S8)。關於該資料儲存處理之細節將後述。

接著，觸發裝置110係判斷轉動式平面鏡5是否已完成所預定之角度範圍的轉動(步驟S9)。在轉動式平面鏡5未完成所預定之角度範圍的轉動的情況(在步驟S9是NO的情況)，重複步驟S3以下的處理。即，步驟S3~S8所示之一連串的處理結束時，使轉動式平面鏡5轉動至下一轉動角度，並重複相同的處理。

而，在轉動式平面鏡5已完成所預定之角度範圍的轉動的情況(在步驟S9是YES的情況)，觸發裝置110係判斷X軸及Y軸是否都已完成所預定之角度範圍的移動(步驟S10)。在X軸及Y軸之任一個未完成所預定之角度範圍的移動 的情況(在步驟S10是NO的情況)，重複步驟S2以下的處理。典型上，關於X軸之在所預定之角度範圍的量測處理結束時，電腦100之CPU101係使Y軸移往下一位置，關於X軸，係從起始位置重複一連串的作業。

而，在X軸及Y軸都已完成所預定之角度範圍的移動的情況(在步驟S10是YES的情況)，電腦100的CPU101係根據在步驟S8所儲存之資料，算出照度(步驟S11)。依此方式，關於X軸及Y軸之雙方的移動量測結束時，算出光源10的照度。即，配光特性量測裝置1係根據藉檢測部8所檢測出之複數個量測結果，算出光源10的配光特性。然後，處理係結束。

(g2：在設定轉動式平面鏡之轉動角度後，進行往各量測位置之移動的處理)

其次，說明預先設定轉動式平面鏡5之轉動角度，並在此狀態使X軸及Y軸移動的處理例。藉此，進行這種處理，不必使檢測部8及轉動式平面鏡5在各量測位置停止，亦可連續地測量。本處理例係作為檢測部8，適合使用面感測器的情況。

第14圖係表示使用根據本實施形態之配光特性量測裝置1的配光特性量測之別的整體處理步驟的流程圖。關於在第14圖所示的步驟中是與第13圖所示之步驟相同的處理內容者，賦予同一步驟編號，關於處理內容類似者，係在步驟編號之後賦與「#」。第14圖所示之各步驟係典型上，藉電腦100之CPU101及觸發裝置110所實現。

參照第14圖，指示開始量測時，電腦100之CPU101係向轉動鏡用馬達13輸出驅動用命令，使轉動式平面鏡5轉動至所預定之轉動角度(步驟S3#)。接著，電腦100之CPU101係向X軸馬達11及Y軸馬達12輸出驅動用命令，使X軸及Y軸開始移動(步驟S1#)。

接著，觸發裝置110係判斷X軸及Y軸是否已到達所預定之量測位置(步驟S2#)。在X軸及Y軸未到達所預定之量測位置的情況(在步驟S2#是NO的情況)，重複步驟S1#以下的處理。

在X軸及Y軸已到達所預定之量測位置的情況(在步驟S2#是YES的情況)，觸發裝置110向檢測部8輸出觸發脈波(步驟S5)。檢測部8係響應觸發脈波，而進行攝像(步驟S6)，再向電腦100輸出藉攝像所得之影像資料(步驟S7)。電腦100之CPU101係儲存從檢測部8所接收之影像資料，而且算出關於與輸出觸發脈波之時序對應的觀測點的亮度，並作為配光資料來儲存(步驟S8)。

接著，觸發裝置110係判斷X軸及Y軸是否都已完成所預定之角度範圍的移動(步驟S10)。在X軸及Y軸之任一個未完成所預定之角度範圍的移動的情況(在步驟S10是NO的情況)，重複步驟S1#以下的處理。

而，在X軸及Y軸都已完成所預定之角度範圍的移動的情況(在步驟S10是YES的情況)，觸發裝置110係判斷轉動式平面鏡5是否已完成所預定之角度範圍的轉動(步驟S9)。在轉動式平面鏡5未完成所預定之角度範圍的轉動的情 況(在步驟S9是NO的情況)，重複步驟S3#以下的處理。即，使轉動式平面鏡5轉動至下一轉動角度，並重複一連串之量測處理。

在轉動式平面鏡5已完成所預定之角度範圍的轉動的情況(在步驟S9是YES的情況)，電腦100的CPU101係根據在步驟S8所儲存之資料，算出照度(步驟S11)。然後，處理係結束。

此外，在配置複數個檢測部8的情況，步驟S6、S7、S8的處理係僅所配置的檢測部8的個數並列地執行。

<H.資料儲存處理>

其次，說明第13圖及第14圖之步驟S8所示之資料儲存處理的細節。第15圖係表示第13圖及第14圖之步驟S8所示的資料儲存處理之處理步驟的流程圖。

在配光特性量測裝置1，因為檢測部8及轉動式平面鏡5係對光源10一面相對移動一面測量，所以需要逐次特定(追蹤)檢測部8所拍攝之被拍攝物上的位置。因此，配光特性量測裝置1係在量測開始前預先決定對光源10的觀測點，以此為基準，進行對伴隨檢測部8及轉動式平面鏡5之移動所取得的影像資料之定位處理。為了便於處理，將各軸之中心設為空間座標值(0,0,0)，並決定各個觀測點的空間座標。

參照第15圖，首先，電腦100之CPU101係選擇檢測部8之攝像範圍內的任一個觀測點(步驟S801)。接著，電腦100之CPU101係執行起始空間座標值之取得處理(步驟S802)。在該起始空間座標值之取得處理，選擇位於檢測部8 之攝像範圍內的複數個觀測點中之一個，作為觀測點，並取得表示檢測部8位於起始狀態(X軸角度=0°、Y軸角度=0°)時之該觀測點的空間座標值(起始空間座標值)。

然後，電腦100之CPU101係取得X軸角度及Y軸角度(步驟S803)，而且執行量測空間座標值之算出處理(步驟S804)。在該量測空間座標值之算出處理，算出伴隨X軸及/或Y軸之轉動而移動之觀測點的座標值。更具體而言，從在步驟S802所算出之對觀測點之起始空間座標值及X軸角度與Y軸角度，算出觀測點之移動後的空間座標值。

接著，電腦100之CPU101係執行量測角度之算出處理(步驟S805)。在該量測角度之算出處理，算出對觀測點之移動後的空間座標值之檢測部8的預估角，再對在X軸及Y軸之各自的移動角度加上該預估角，藉此，算出量測角度。

然後，電腦100之CPU101係執行量測攝像座標值之算出處理(步驟S806)。在該量測攝像座標值之算出處理，算出在檢測部8的攝像範圍內之觀測點的座標值(檢測部8之攝像座標值)。即，檢測部8之攝像座標值與觀測點的位置關係係相當於量測座標值與檢測部8之攝像座標值的關係，藉由供給觀測點的空間座標值，算出檢測部8之攝像座標值。即，從檢測部8之攝像位置特定觀測點。

接著，電腦100之CPU101係執行量測值之取得處理(步驟S807)。在該量測值之取得處理，從所拍攝之影像資料取得所特定之觀測點的值(亮度)。

然後，電腦100之CPU101係執行量測值之儲存處 理(步驟S808)。在該量測值之儲存處理，以與觀測點之量測角度(在步驟S805算出)及起始空間座標值(在步驟S802算出)賦予關聯的方式儲存在步驟S807所取得之觀測點的值。

然後，電腦100之CPU101係判斷對位於檢測部8之攝像範圍內之全部的觀測點之處理是否已結束(步驟S809)，在對位於檢測部8之攝像範圍內之全部的觀測點之處理未結束的情況(在步驟S809是NO的情況)，電腦100之CPU101係選擇別的觀測點(步驟S810)，並執行步驟S802以下的處理。

另一方面，在對位於檢測部8之攝像範圍內之全部的觀測點之處理已結束的情況(在步驟S809是YES的情況)，處理係回去。

以下，更詳細地說明主要之步驟的處理內容。

(h1：檢測部8之攝像範圍內之觀測點的選擇處理及量測值之取得處理)

首先，說明第15圖之步驟S801及S810所示之攝像範圍內之觀測點的選擇處理、以及步驟S807所示之量測值的取得處理。第16圖係用以說明第15圖所示之攝像範圍內的觀測點之選擇處理及量測值之取得處理的圖。

參照第16圖，觀測點V係作為藉檢測部8所拍攝之影像資料上的座標所特定。在步驟S807，觀測點V之量測值係從包含該觀測點V之一個或複數個像素的亮度所取得。使用以觀測點V為基準所設定之預定的區域(觀測點量測區域)所含之像素之亮度的累加平均值較佳。

在此，適當地設定觀測點量測區域的大小。若使觀測點量測區域變大，S/N(Signal to Noise)比係提高，但是因為量測立體角擴大，所以量測角度之解析度會降低。因此，因應於所要求的解析度等，適當地設計觀測點量測區域的大小。

(h2：量測空間座標值之算出處理)

其次，說明第15圖之步驟S804所示之量測空間座標值的算出處理。第17A圖及第17B圖係用以說明第15圖所示之量測空間座標值之算出處理的圖。在第17A圖及第17B圖，例如考慮首先，起始位置A對X軸僅轉動移動角度(X軸移動角度)ψx，而向位置B移動，進而，對Y軸僅轉動移動角度(Y軸移動角度)ψy，而向位置C移動的情況。

如第17A圖所示，X軸移動後之位置B的座標值(xb、yb、zb)係使用起始位置A之座標值(xa、ya、za)及移動角度ψx，如以下所示算出。

xb=xa×cosψx-za×sinψx

yb=ya

zb=xa×sinψx-za×cosψx

如第17B圖所示，進而Y軸移動後之位置C的座標值(xc、yc、zc)係如以下所示算出。首先，X軸移動後之位置B與中心座標的距離R係如以下所示算出。

R=yb/cosθ

又，位置B與中心座標的夾角θ係成為以下所示。

θ=atan(zb/yb)

利用這些值，Y軸移動後之位置C的座標值(xc、yc、zc) 係成為如以下所示。

xc=xb=xa×cosψx-za×sinψx

yc=R×cos(ψy+θ)

zc=R×sin(ψy+θ)

是X軸方向及/或Y軸方向之任一轉動，亦能以與上述相同之方法依序算出。

進而，如在上述之<F.光源之表面亮度的量測方法>之欄的說明所示，需要考慮轉動式平面鏡5之轉動所伴隨的空間座標值。更具體而言，如參照第8A圖、第8B圖、第10圖、第11圖及第12圖的說明所示，對上述之座標值加上轉動式平面鏡5之轉動所伴隨之空間座標的變化量。

(h3：量測角度之算出處理)

其次，說明第15圖之步驟S805所示之量測角度的算出處理。第18A圖、第18B圖及第19圖係用以說明第15圖所示之量測角度之算出處理的圖。更具體而言，第18A圖及第18B圖係表示預估角之算出方法，第19圖係表示從移動角度算出量測角度的方法。

如第18A圖所示，檢測部8配置於座標值(pxc,pyc,pzc)，並將檢測部8之攝像範圍內之任一個觀測點V的座標值設為(xv,yv,zv)。該觀測點V係對應於光源10上的發光點。如第18B圖所示，將各軸之中心設為空間座標值(0,0,0)時，觀測點V之預估角θx、θy係分別如以下所示。

θx=atan{(xv-pxc)/(zv-pzc)}

θy=atan{(yv-pyc)/(zv-pzc)}

其次，按照如第19圖所示之步驟，從觀測點V之移動角度算出量測角度。例如，觀測點V對X軸僅轉動了移動角度(X軸移動角度)ψx。假設藉該對X軸之轉動，起始狀態之觀測點V移至觀測點V’(xv’,yv,zv’)。移動後之觀測點V’的空間座標係從轉動移動量與量測座標之關係所算出。觀測點V’之預估角θx’係藉以下之數學式所算出。

θx’=atan{(xv’-pxc)/(zv’-pzc)}

進而，如在上述之<F.光源之表面亮度的量測方法>之欄的說明所示，需要考慮轉動式平面鏡5之轉動所伴隨的預估角α及β。

最後，關於觀測點V’之量測角度係以移動角度ψx-預估角θx’-預估角α可算出。一樣地，在觀測點V對Y軸僅轉動移動角度(Y軸移動角度)ψy的情況亦可按照一樣之步驟算出量測角度。

(h4：量測攝像座標值之算出處理)

其次，說明第15圖之步驟S806所示量測攝像座標值的算出處理。第20圖係用以說明第15圖所示之量測攝像座標值之算出處理的圖。

參照第20圖，將攝像座標空間設定成其中心與軸中心一致。X座標面及Y座標面係設為與各轉軸垂直的面。

對觀測點V之檢測部8的攝像角度θpx及θpy係藉以下之數學式所算出。

θpx=atan{(pzc-zv)/xv}

θpy=atan{(pzc-zv)/yv}

檢測部8之攝像面(攝像空間座標)係假設為Z座標是0的X-Y平面。在此時，攝像面上之攝像座標值C(xc,yc,zc)係從攝像角度θpx及θpy藉以下之數學式所算出。

xc=pzc×tanθpx

yc=pzc×tanθpy

zc=0

與檢測部8上之座標對應的座標係藉以下之數學式所算出。

px=xc×(ccd_x_num/width)

py=yc×(ccd_y_num/height)

其中，ccd_x_num及ccd_y_num係分別表示檢測部8之橫側像素數及縱側像素數，width及height分別表示攝像範圍之橫寬及縱寬。

(h5：量測值之取得處理及儲存處理)

其次，說明第15圖之步驟S807所示之量測值的取得處理及步驟S808所示之量測值的儲存處理。第21A圖、第21B圖及第22圖係用以說明第15圖所示之量測值之取得處理及儲存處理的圖。

如第21A圖所示，對各觀測點，取得各量測角度之亮度。參照第16圖，說明此亮度之取得處理。各量測角度之亮度的集合成為亮度配光資料。如第21B圖所示，對各觀測點，取得在各量測角度之亮度。即，對於觀測點的個數之複數個量測角度的各個取得亮度。依此方式，在本實施形態，按照檢測部8之攝像範圍所含的複數個觀測點的區別，算出配光特 性。

例如，利用如第22圖所示之陣列構造，儲存對量測角度被賦予關聯之各個亮度。該陣列構造所儲存之各個亮度成為亮度配光資料的要素。即，對各觀測點，以二維陣列儲存於在量測角度(X軸成分及Y軸成分)之亮度。在光源具有配光特性的情況，如第22圖所示，亮度之大小因各量測角度而異。

亦可替代如第22圖所示之陣列構造，採用任意之資料儲存方法。

<I.照度算出處理>

其次，說明第13圖及第14圖之步驟S11所示之照度算出處理的細節。在此照度算出處理，藉由在考慮其配光特性下將射入算出對象的位置之來自光源的光線(亮度)相加，算出在該位置的照度。因此，執行特定射入算出照度之位置的觀測點，而且反映各觀測點之預估角，將其亮度相加的處理。

第23圖係表示第13圖及第14圖之步驟S11所示的照度算出處理之處理步驟的流程圖。第23圖所示之各步驟係主要由電腦100之CPU101所執行。

參照第23圖，電腦100之CPU101係執行照度算出位置之決定處理(步驟S1101)。在該照度算出位置之決定處理，任意地設定應算出照度的區域(典型上，壁面)，並決定該設定之區域所含的一點，作為照度算出位置，取得其空間座標。

接著，電腦100之CPU101係選擇在前面已取得亮度配光資料的複數個觀測點中之任一個觀測點(步驟S1102)。然後，電腦100之CPU101係對所選擇之觀測點，算出對照度 算出位置之觀測點的預估角(步驟S1103)。關於該預估角之算出處理的細節將後述。

接著，電腦100之CPU101係從對所選擇之觀測點被賦予關聯的亮度配光資料，檢索在步驟S1103所算出之預估角的亮度(步驟S1104)。即，檢索與所算出之預估角對應的亮度。

然後，電腦100之CPU101係取得儲存位於所算出之預估角的附近之亮度配光資料的儲存位址，而且藉由將所檢索之配光資料之範圍所含的亮度近似化，算出所選擇之觀測點的亮度(步驟S1105)。接著，電腦100之CPU101係使用光度修正係數，將所算出之亮度變換成光度，再對所選擇之照度算出位置被賦予關聯的照度儲存資料加上該算出之光度(步驟S1106)。

然後，電腦100之CPU101係判斷是否對前面已取得亮度配光資料之複數個觀測點的全部已完成選擇(步驟S1107)。在複數個觀測點中有選擇未完成的情況(在步驟S1107是NO的情況)。CPU101係選擇別的觀測點(步驟S1108)，並執行步驟S1103以下的處理。

而，在對複數個觀測點的全部已完成選擇的情況(在步驟S1107是YES的情況)，CPU101係將對所選擇之照度算出位置被賦予關聯之照度儲存資料的值作為在該照度算出位置之照度輸出(步驟S1109)。

即，對一個照度算出位置，對全部之觀測點執行亮度(或者藉變換所得之光度)的加法處理。然後，對全部之觀 測點之照度儲存資料的加法處理結束時，該加法結果決定在對應之照度算出位置的照度。

對其他的照度算出位置亦分別執行該一連串的處理。即，從應算出照度之區域依序特定照度算出位置，並重複執行上述的處理。更具體而言，電腦100之CPU101係對作為應算出照度之對象所設定的區域所含之複數個照度算出位置的全部，判斷是否選擇已完成(步驟S1110)。在複數個照度算出位置中有選擇未完成者的情況(在步驟S1110是NO的情況)，CPU101係選擇別的照度算出位置(步驟S1111)，並執行步驟S1102以下的處理。

而，在對複數個照度算出位置的全部選擇已完成的情況(在步驟S1110是YES的情況)，處理係回去。

(i1：照度算出位置之決定處理)

首先，說明第23圖之步驟S1101所示照度算出位置的決定處理。第24A圖及第24B圖係用以說明第23圖所示之照度算出位置之決定處理的圖。

參照第24A圖及第24B圖，一般照度算出位置係在X-Y座標系統、α-β座標系統、ψ-θ座標系統之任一座標系統所賦予。第24A圖表示在X-Y座標系統定義成為照度之算出對象的區域之情況的例子。照度算出位置係被設定於這些區域上。典型上，在任一種座標系統，等間隔地設定的位置成為照度算出位置。在第24A圖所示的例子，以X軸間距及Y軸間距的間隔設定照度算出位置。在第24B圖表示已在全部之空間設定照度算出位置的例子。

為了便於計算，將軸之中心作為空間座標系統的原點(0,0,0)，決定表示所設定之照度算出位置的空間座標值。

(i2：對照度算出位置之觀測點之預估角的算出處理)

其次，說明第23圖之步驟S1103所示之對照度算出位置的觀測點之預估角的算出處理。第25圖係用以說明對第23圖所示的照度算出位置之觀測點的預估角之算出處理的圖。

如第25圖所示，將任一個觀測點V的座標值設為(xv,yv,zv)，將照度算出位置G的座標值設為(xg,yg,zg)。在此時，對照度算出位置G之觀測點V的預估角Θx、Θy係分別成為如以下所示。

Θx=atan{(xg-xv)/(zg-zv)}

Θy=atan{(yg-yv)/(zg-zv)}

(i3：預估角之亮度的檢索處理)

其次，說明第23圖之步驟S1104所示的預估角之亮度的檢索處理。第26圖係用以說明對第23圖所示之預估角的亮度之檢索處理的圖。

利用上述之第22圖所示的陣列構造，儲存對量測角度被賦予關聯的各個亮度。利用這種陣列構造，檢索與對照度算出位置之觀測點的預估角Θx、Θy之前後對應之在配光資料的儲存位址(預估角θx、θy)。

在第26圖所示之例子，檢索和二維陣列上之預估角Θx與預估角Θy的交點300鄰接的4個儲存位址(陣列位置301、302、303、304)。即，在對應之照度算出位置，可判斷 產生由這些檢索之4個位址所包圍之範圍的照度值。

(i4：在觀測點之亮度的算出處理)

其次，說明第23圖之步驟S1105所示之在觀測點之亮度的算出處理。第27A圖及第27B圖係用以說明在第23圖所示之觀測點的亮度之算出處理的圖。

如上述之使用第26圖的說明所示，根據位於對照度算出位置之觀測點的預估角Θx、Θy之前後的儲存位址所儲存之資料，算出亮度。例如，參照第27A圖，對以對應於配光角度(xe1,ye1)、(xe2,ye1)、(xe2,ye2)、(xe1,ye2)之亮度所定義的亮度面，算出與該亮度面上之照度算出軸對應的亮度。照度算出軸係以對應於對照度算出位置之觀測點的預估角Θx、Θy的方式所定義者，並使用X軸角度γx及Y軸角度γy所定義。

更具體而言，如第27B圖所示，利用一次插值，從鄰接之亮度配光資料算出照度算出位置的亮度。在第27B圖之例子，將通過亮度L(xe1,ye2)及(xe2,ye2)之2點的直線作為近似直線L1(γx,ye2)。一樣地，將通過亮度L(xe1,ye1)及(xe2,ye1)之2點的直線作為近似直線L2(γx,ye1)。進而，從通過近似直線L1與近似直線L2的直線決定近似直線L3(γx,γy)，算出與來自照度算出點之預估角(γx,γy)對應的亮度。

(i5：對照度儲存資料之光度的加法處理)

其次，說明第23圖之步驟S1106所示之對照度儲存資料之光度的加法處理。第28圖係用以說明對第23圖所示之照度儲存資料的光度之加法處理的圖。在某一照度算出位置 之照度係可作為射入該照度算出位置之光之強度(光度)的總和算出。

首先，CPU101係使用光度修正係數k，將所算出之各觀測點的亮度L變換成光度I。在此，因為照度E係與光度I成正比，而且與自光源之距離d的平方成半比，來自各觀測點的照度E係藉以下之數學式所算出。

照度E(lx)=光度I(cd)×距離d(mm)²

關於距離d，因應於照度算出位置G(xg,yg,zg)與各觀測點之座標值依序算出。

在照度算出位置之照度係成為來自各個觀測點之照度E的總和。依此方式，算出在照度算出位置G之照度。

<J.使用複數個檢測部與轉動式平面鏡的構成>

在上述之配光特性量測裝置1，舉例表示使用一個檢測部8的構成，但是亦可採用複數個檢測部8的構成。

第29圖係表示根據本實施形態之變形例的配光特性量測裝置之主要部的模式圖。參照第29圖，在使用轉動式平面鏡5，以複數個檢測部8拍攝被拍攝物的情況，按照既定規則在橫向所排列之複數個檢測部8A、8B、8C的攝像範圍係成為攝像面A、B、C，對應之，產生虛像面A’、B’、C’。即，檢測部係包含對轉動式平面鏡5之轉動中心按照既定規則所配置之複數個檢測面。依此方式，即使是設定複數個檢測部8的情況，亦藉由使用轉動式平面鏡5使光路變長，可擴大攝像範圍。

第30圖係表示根據本實施形態之變形例的配光特 性量測裝置之檢測部8A、8B、8C之配置例的圖。第31圖係用以說明在第30圖所示之配置例，使轉動式平面鏡5轉動之情況的攝像範圍之變化的圖。

參照第30圖，考慮將檢測部8A、8B、8C配置成彼此各相距角度θ的情況。如第31圖所示，使轉動式平面鏡5逐次轉動轉動角度θ/2時，攝像位置係逐次移動角度θ。即，在第30圖所示之起始狀態，檢測部8A之攝像範圍係攝像面A，檢測部8B之攝像範圍係攝像面B，檢測部8C之攝像範圍係攝像面C。從該狀態，使轉動式平面鏡5僅轉動θ/2時，如第31圖所示，攝像面A、B、C都移至紙面左側。即，電腦100之CPU101係使轉動式平面鏡5逐次轉動對轉動式平面鏡5之轉動中心鄰接之2個檢測面的夾角(θ)之一半的角度(θ/2)。

在此時，轉動後之檢測部8B的攝像面B係與轉動前之檢測部8A的攝像面A一致。一樣地，轉動後之檢測部8C的攝像面C係與轉動前之檢測部8B的攝像面B一致。對同一觀測點之預估角係在檢測部8A、8B、8C之間彼此相同。藉由重複這種轉動式平面鏡5之轉動及攝像，對同一攝像面，藉複數個檢測部8拍攝，藉此，複數個檢測部8之各個係可取得對同一攝像面之影像資料。

複數個檢測部8之各個係可對彼此相同之攝像範圍、彼此相同之光路、共同之觀測點以彼此相同之預估角拍攝。藉由使用轉動式平面鏡5，使用複數個檢測部8(典型上，相機)，可在彼此相同之光路上拍攝共同的被拍攝物。藉由進行這種攝像，因為對共同之觀測點的預估角在檢測部8之間相 同，所以可實現使用對任意觀測點(光源表面之某一點)之複數個影像資料的影像處理。作為這種影像處理之典型例，說明使用複數個檢測部8與轉動式平面鏡5進行色度計算之方法。

第32圖係用以說明使用根據本實施形態之變形例的配光特性量測裝置進行色度計算的情況之構成例的圖。如上述所示，藉由使用複數個檢測部8A、8B、8C與轉動式平面鏡5，可對某特定之攝像面取得複數個檢測部8A、8B、8C各自所拍攝之複數個影像資料。

在此，藉由將彼此相異之色度濾光器或波長濾波器安裝於複數個檢測部8，可算出攝像面之色度特性或波長特性。如第32圖所示，例如將彼此相異之色度濾光器安裝於各個檢測部8A、8B、8C，共拍攝同一被拍攝物。具體而言，將色度X用濾光器安裝於檢測部8A，將色度Y用濾光器安裝於檢測部8B，將色度Z用濾光器安裝於檢測部8C。分別如以下所示表示藉檢測部8A、8B、8C之各個的攝像所得之影像資料上之在特定之座標(x,y)的光強度資料。

檢測部8A所取得的影像資料之在座標(x,y)的光強度：A(x,y)

檢測部8B所取得的影像資料之在座標(x,y)的光強度：B(x,y)

檢測部8C所取得的影像資料之在座標(x,y)的光強度：C(x,y)

在此，光強度：A(x,y)係相當於色度X資料，光強度：B(x,y)係相當於色度Y資料，光強度：C(x,y)係相當於色度Z資料。

使用這些資料，可如以下所示算出色度x。

色度x=A(x,y)/(A(x,y)+B(x,y)+C(x,y))

預估角及觀測點之算出方法係與使用一個檢測部8的情況一樣。這種色度算出處理係在測量顯示器等之視角特性的情況有利。

<K.其他的實施形態>

在上述之第7圖及第9圖，舉例表示使轉動式平面鏡5在紙面縱向之軸向轉動的構成，但是亦可此轉動方向係紙面橫向。進而，亦可使轉動式平面鏡5對2支軸分別獨立地轉動，藉由增加轉軸，可更擴大攝像範圍。

<L.優點>

根據本實施形態之配光特性量測裝置係採用轉動式平面鏡5將從光源10所照射之光反射(折回)，並導向檢測部8的構成。藉由採用這種構成，可縮短從光源10至檢測部8的距離。藉此，不必使從轉軸(中心軸)至轉動式平面鏡5的距離變長，因為可使檢測部8及轉動式平面鏡5之轉動半徑變小，所以可使裝置更小型化及輕量化。

又，因為根據本實施形態之配光特性量測裝置係可轉動式平面鏡5之轉動半徑變小，所以可使與轉動驅動相關之支撐部3及臂4的構造簡化及輕量化。進而，因為可將檢測部8配置於轉軸(中心軸)之附近，可減少與轉動驅動相關之力矩，所以可使支撐部3及臂4的構造更輕量化。隨著，因為可更提高檢測部8及轉動式平面鏡5之轉速，所以可縮短量測所需的時間。在此時，藉由使用2片反射鏡，可消除從光源10 往檢測部8所輸入之光的偏光。

又，根據本實施形態之配光特性量測裝置係藉由使轉動式平面鏡5轉動，可擴大檢測部8之攝像範圍。在作為檢測部8使用線感測器的情況，因應於光源10之發光面的大小，一面使轉動式平面鏡5對其轉軸轉動一面拍攝。因此，不必因應於光源10之發光面的大小，以透鏡7等調整檢測部8的視角。即，因為因應於光源10之發光面的大小，只是調整轉動式平面鏡5之轉動角度的範圍，所以可易於測量各種光源10之配光特性。

又，在根據本實施形態之配光特性量測裝置，亦可配置複數個檢測部，在此情況，可一面將對光源10之預估角設為相同，一面複數個檢測部分別拍攝同一觀測點。藉此，可在短時間算出色度等。在此時，因為複數個檢測部可平行地拍攝，所以可縮短量測所需的時間。

根據上述的說明，關於根據本實施形態之配光特性量測裝置之除此以外的優點將變得明白。

詳細地說明並表示本發明之實施形態，但是因為這只是舉例表示，不是限定，將顯然地理解發明之範圍係根據附加之申請專利範圍所解釋。

1‧‧‧配光特性量測裝置

2‧‧‧基底部

3‧‧‧支撐部

4‧‧‧臂

5‧‧‧轉動式平面鏡

6‧‧‧固定式平面鏡

7‧‧‧透鏡

8‧‧‧檢測部

10‧‧‧光源

11‧‧‧X軸馬達

12‧‧‧Y軸馬達

13‧‧‧轉動鏡用馬達

θ‧‧‧轉動式平面鏡之轉動角度

Claims (14)

1. 一種配光特性量測裝置，用以測量光源之配光特性，其包括：檢測部，係用以檢測出來自該光源之光；反射鏡，係用以使來自該光源之光反射，並導向該檢測部；移動機構，係用以使該檢測部及該反射鏡對該光源相對移動；轉動機構，係用以一面維持從該光源至該檢測部的光路長度，一面使該反射鏡轉動；及計算部，係對該光源，將該檢測部及該反射鏡配置於複數個量測位置，而且根據藉由在各量測位置使該反射鏡轉動至相異之轉動角度而藉該檢測部所檢測出之複數個量測結果，算出該光源之配光特性。
2. 如申請專利範圍第1項之配光特性量測裝置，其中該轉動機構係將該反射鏡之轉動角度控制成在該反射鏡位於第1轉動角度的情況之該檢測部的攝像視野、與在該反射鏡位於第2轉動角度的情況之該檢測部的攝像視野彼此不重複。
3. 如申請專利範圍第1項之配光特性量測裝置，其中該計算部係以對該反射鏡之轉動角度賦予關聯的方式算出該檢測部之對該光源的預估角。
4. 如申請專利範圍第1項之配光特性量測裝置，其中更包括用以將該檢測部之焦點對準於該光源之發光面的透鏡。
5. 如申請專利範圍第1項之配光特性量測裝置，其中該檢測部及該反射鏡係一體地構成對以該光源為中心之第1軸及 第2軸可轉動；該轉動機構係使該反射鏡對與該第1軸及該第2軸之至少一方平行的軸轉動。
6. 如申請專利範圍第1項之配光特性量測裝置，其中更包括配置於從該反射鏡至該檢測部之光路上的第2反射鏡。
7. 如申請專利範圍第1項之配光特性量測裝置，其中該檢測部係包含對該反射鏡之轉動中心按照既定規則所配置的複數個檢測面。
8. 如申請專利範圍第7項之配光特性量測裝置，其中該轉動機構係使該反射鏡逐次轉動對該反射鏡之轉動中心鄰接之2個檢測面的夾角之一半的角度。
9. 一種配光特性量測方法，用以測量光源之配光特性，其包括：配置步驟，係對該光源，藉由使用以檢測出來自該光源之光的檢測部、及使來自該光源之光反射並導向該檢測部的反射鏡對該光源相對移動，配置於複數個量測位置；轉動步驟，係在各量測位置，一面維持從該光源至該檢測部的光路長度，一面使該反射鏡轉動至相異的轉動角度；及算出步驟，係根據藉該檢測部所檢測出之複數個量測結果，算出該光源之配光特性。
10. 如申請專利範圍第9項之配光特性量測方法，其中該轉動步驟係將該反射鏡之轉動角度控制成在該反射鏡位於第1轉動角度的情況之該檢測部的攝像視野、與在該反射鏡位 於第2轉動角度的情況之該檢測部的攝像視野彼此不重複。
11. 如申請專利範圍第9項之配光特性量測方法，其中該算出步驟係以對該反射鏡之轉動角度賦予關聯的方式算出該檢測部之對該光源的預估角。
12. 如申請專利範圍第9項之配光特性量測方法，其中該檢測部及該反射鏡係一體地構成對以該光源為中心之第1軸及第2軸可轉動；該轉動步驟係包含使該反射鏡對與該第1軸及該第2軸之至少一方平行的軸轉動的步驟。
13. 如申請專利範圍第9項之配光特性量測方法，其中該檢測部係包含對該反射鏡之轉動中心按照既定規則所配置的複數個檢測面。
14. 如申請專利範圍第13項之配光特性量測方法，其中該轉動步驟係包含使該反射鏡逐次轉動對該反射鏡之轉動中心鄰接之2個檢測面的夾角之一半的角度的步驟。