WO2014192554A1 - 照明装置及び反射特性測定装置 - Google Patents

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WO2014192554A1
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慎一 飯田
亘 山口
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コニカミノルタ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an illumination device and a reflection characteristic measuring device.
  • the measurement result of the measuring device that illuminates the sample and measures the reflected light, transmitted light, etc. from the sample is affected by the intensity of the illumination light. For this reason, it is required to monitor the intensity of illumination light in the measurement apparatus.
  • a light beam emitted from a light source (LED) in a normal direction is guided to a sample to become illumination light, and a light beam emitted from a light source in a non-normal direction is detected by a photodetector (light receiving). Sensor).
  • the intensity of the light beam guided to the photodetector is detected by the photodetector.
  • the detection result of the photodetector is used to correct the measurement result.
  • the intensity of the light beam guided to the photodetector may not change with time in the same manner as the intensity of the light beam guided to the sample, and the detection result of the photodetector is guided to the sample. In some cases, it is not an index that appropriately reflects the intensity of the light beam. In such a case, the measurement result is not properly corrected.
  • the present invention is made to solve this problem.
  • the objective of this invention is providing the illuminating device from which the parameter
  • Another object of the present invention is to provide a reflection characteristic measuring apparatus in which spectroscopic measurement is accurately performed.
  • the lighting device comprises a light source, a photodetector and a support structure.
  • the light source emits light.
  • the light source has a light distribution with a reference axis as a symmetry axis or a light distribution with a plane including the reference axis as a symmetry plane.
  • the first light bundle included in the light is guided to the object to be illuminated.
  • the second light bundle contained in the light is guided to the photodetector.
  • the photodetector detects the intensity of the second light bundle.
  • the light source and the light detector are supported by the support structure at the positions and postures where the first light flux and the second light flux are guided in this way.
  • the traveling direction of the first light beam forms a first angle with the reference axis.
  • the traveling direction of the second light beam forms a second angle with the reference axis.
  • the second angle is the same as the first angle.
  • the reflection characteristic measurement device includes the above-described illumination device, spectroscopic measurement mechanism, and correction unit.
  • the spectroscopic measurement device spectroscopically measures the reflected light from the object to be illuminated.
  • the correction unit corrects the measurement result of the spectroscopic measurement mechanism using the detection result of the photodetector. In this correction, correction for eliminating the temporal change in the intensity of the first light beam is performed.
  • the first embodiment relates to a lighting device.
  • FIG. 1 schematically shows the illumination device 1000 of the first embodiment.
  • the top view of FIG. 2 schematically shows the arrangement of the light emitting diode 1020, the photodiode 1021, and the object to be illuminated 1080.
  • the illumination device 1000 includes a light emitting diode 1020, a photodiode 1021, and a support structure 1022.
  • the light emitting diode 1020 emits light 1040.
  • the light 1040 includes a first light beam 1060, a second light beam 1061, and a remaining light beam 1062.
  • the first light beam 1060 is directly guided to the object to be illuminated 1080 and becomes illumination light.
  • the second light bundle 1061 is directly guided to the photodiode 1021.
  • the zenith angle ⁇ 2 in the traveling direction of the second light bundle 1061 is the same as the zenith angle ⁇ 1 in the traveling direction of the first light bundle 1060.
  • the azimuth angle ⁇ 2 in the traveling direction of the second light beam 1061 is different from the azimuth angle ⁇ 1 in the traveling direction of the first light beam 1060.
  • the zenith angles ⁇ 1 and ⁇ 2 indicate angles formed with the reference axis 1100.
  • the azimuth angles ⁇ 1 and ⁇ 2 indicate the rotation angle around the reference axis 1100.
  • the divergence angle of the first light beam 1060 is set small in both the zenith angle direction and the azimuth angle direction, and is preferably set to 2 ° or less.
  • the divergence angle of the first light beam 1060 may be set larger in both or one of the zenith angle direction and the azimuth angle direction.
  • the divergence angle of the second light beam 1061 is set to be the same as the divergence angle of the first light beam 1060 in the zenith angle direction.
  • the divergence angle of the second beam bundle 1061 may be set larger or smaller than the divergence angle of the first beam bundle 1060 in the azimuth direction, or set to be the same as the divergence angle of the first beam bundle 1060. May be.
  • the light emitting diode 1020 may be replaced with another type of light source.
  • the light emitting diode 1020 may be replaced with a halogen lamp, a xenon lamp, or the like.
  • the photodiode 1021 detects the intensity of the second light beam 1061 and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the second light beam 1061.
  • the zenith angle ⁇ 2 is the same as the zenith angle ⁇ 1. For this reason, the intensity of the second light bundle 1061 varies with time in the same manner as the intensity of the first light bundle 1060. From the photodiode 1021, an index that appropriately reflects the intensity of the first light beam 1060 guided to the object to be illuminated 1080 is obtained.
  • the intensity of the second light bundle 1061 does not change with time as is the case with the intensity of the first light bundle 1060.
  • the intensity of the first light bundle 1060 is monotonous as shown in the graph showing the temporal change in the intensity of the light bundle in FIG.
  • the intensity of the second light beam 1061 increases once and then decreases more rapidly than the intensity of the first light beam 1060.
  • FIG. 3 shows the temporal change in the intensity of the light beam from when the light emitting diode 1020 is turned on until about 0.1 second elapses.
  • the photodiode 1021 may be replaced with another type of photodetector.
  • the photodiode 1021 may be replaced with a photoresistor, a photomultiplier tube, or the like.
  • the first light beam 1060 is guided to the object to be illuminated 1080 and becomes illumination light.
  • the second light beam 1061 is guided to the photodiode 1021.
  • the support structure 1022 supports the light emitting diode 1020 and the photodiode 1021 in a position and posture where the first light bundle 1060 and the second light bundle 1061 are guided in this way.
  • the lighting device 1000 may include components other than these components.
  • an optical system that converges, diverges, reflects, or refracts both or one of the first light bundle 1060 and the second light bundle 1061 may be provided.
  • the optical system includes a lens, a prism, a mirror, an optical fiber, and the like.
  • FIG 4 schematically shows the light distribution of the light-emitting diode 1020.
  • the light distribution of the light emitting diode 1020 is an axially symmetric light distribution (rotationally symmetric light distribution).
  • the light distribution of the light emitting diode 1020 may be a symmetric light distribution other than the axial symmetric light distribution.
  • the light distribution of the light emitting diode 1020 may be a two-plane symmetric light distribution, a one-plane symmetric light distribution, or the like.
  • Axisymmetric light distribution is a light distribution that can be expressed by rotating a polar coordinate light distribution curve in a plane including a rotation axis around the rotation axis, as described in Japanese Industrial Standard (JIS) Z8113.
  • JIS Japanese Industrial Standard
  • the reference axis 1100 is the rotation axis.
  • the azimuth angles ⁇ 1 and ⁇ 2 may be set in any way.
  • the symmetrical light distribution is a light distribution having one symmetry axis or at least one symmetry plane.
  • the reference axis 1100 is a symmetric axis, or a plane including the reference axis 1100 is a symmetric plane.
  • the azimuth angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are preferably set such that the traveling direction of the first light bundle 1060 and the traveling direction of the second light bundle 1061 are the symmetry axis or the It is set to be symmetric with respect to the symmetry plane.
  • the two-plane symmetrical light distribution is a light distribution that is regarded as symmetric with respect to each of two planes that include the reference axis and are orthogonal to each other, and is not rotationally symmetric.
  • the azimuth angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are preferably set so that the traveling direction of the first light bundle 1060 and the traveling direction of the second light bundle 1061 are the two. It is set to be symmetric with respect to the surface.
  • the one-plane symmetric light distribution is regarded as symmetric with respect to one plane including the reference axis, and is a light distribution that is not rotationally symmetric or two-plane symmetric.
  • the azimuth angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are preferably set so that the traveling direction of the first light bundle 1060 and the traveling direction of the second light bundle 1061 are the one plane. Is set to be symmetric.
  • the light emitting diode 1020 has a light distribution with the reference axis 1100 as a symmetry axis or a light distribution with a plane including the reference axis 1100 as a symmetry plane.
  • the second embodiment relates to a lighting device.
  • FIG. 5 is a perspective view
  • FIG. 6 is a top view
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating an illumination device 2000 according to the second embodiment.
  • the perspective view of FIG. 8 schematically shows the arrangement of the light emitting diode 2020, the photodiode 2021, the shielding plate 2022, the cylindrical mirror 2023, and the object to be illuminated 2120.
  • the illumination device 2000 includes a light emitting diode 2020, a photodiode 2021, a shielding plate 2022, a cylindrical mirror 2023, and a housing 2024.
  • the shielding plate 2022 includes an inner peripheral side plate 2040, an outer peripheral side plate 2041, and a connecting piece 2042.
  • the housing 2024 includes a cylindrical object 2060 and a lid-like object 2061.
  • the lighting device 2000 may include components other than these components.
  • the illumination device 2000 illuminates the sample surface with illumination light incident on the sample surface from a direction that forms 45 ° with a reference axis (normal line) that passes through the center of the sample surface, and from the sample surface in a direction that forms 0 ° with the reference axis. It can be employed in a reflection characteristic measuring apparatus that receives reflected light to be emitted and conforms to a so-called 45 °: 0 ° geometry standard.
  • the light emitting diode 2020 emits light 2080.
  • the light distribution of the light emitting diode 2020 is the same as the light distribution of the light emitting diode 1020 of the first embodiment.
  • the light 2080 includes a first light bundle 2100, a second light bundle 2101, and a remaining light bundle 2102.
  • the first light bundle 2100 is guided to the illumination object 2120 and becomes illumination light.
  • the second light bundle 2101 is guided to the photodiode 2021.
  • the remaining beam bundle 2102 is shielded by the shielding plate 2022 and the like.
  • the zenith angle ⁇ 2 in the traveling direction of the second light bundle 2101 is the same as the zenith angle ⁇ 1 in the traveling direction of the first light bundle 2100.
  • the azimuth angle ⁇ 2 in the traveling direction of the second light beam 2101 is different from the azimuth angle ⁇ 1 in the traveling direction of the first light beam 2100.
  • the lighting device 2000 is a ring lighting device.
  • the divergence angle of the first light beam 2100 is set small in the zenith angle direction, and is preferably set to 2 ° or less.
  • the divergence angle of the first light bundle 2100 is set to be small in the zenith angle direction, the variation in the incident angle at which the light beam actually enters the incident angle determined by the standard is reduced.
  • the divergence angle of the first light beam 2100 is set large in the azimuth direction.
  • the divergence angle of the second light beam 2101 is set to be the same as the divergence angle of the first light beam 2100 in the zenith angle direction, and is set larger than the divergence angle of the first light beam 2100 in the azimuth angle direction.
  • the divergence angle of the first light beam 2100 is preferably set smaller than the divergence angle of the first light beam 2100.
  • the divergence angle of the second light bundle 2101 is set small in the azimuth direction and the divergence angle of the first light bundle 2100 is set large in the azimuth direction, more light is incident on the illuminated surface.
  • the light emitting diode 2020 may be replaced with another type of light source.
  • the light emitting diode 2020 may be replaced with a halogen lamp, a xenon lamp, or the like.
  • Each of the photodiodes 2021 detects the intensity of the second light beam 2101 and outputs an electric signal corresponding to the intensity of the second light beam 2101.
  • the zenith angle ⁇ 2 is the same as the zenith angle ⁇ 1. For this reason, the intensity of the second light bundle 2101 changes with time in the same manner as the intensity of the first light bundle 2100. From the photodiode 2021, an index that appropriately reflects the intensity of the first light beam 2100 guided to the object to be illuminated 2120 is obtained.
  • the photodiode 2021 may be replaced with another type of photodetector.
  • the photodiode 2021 may be replaced with a photoresistor, a photomultiplier tube, or the like.
  • the number of photodiodes 2021 may be increased or decreased.
  • annular slit 2140 is formed in the shielding plate 2022.
  • Each of the annular slits 2140 is a hole extending along the circumference of a circle having a center on the reference axis 2130 and having a length longer than the width.
  • the width is the size of the circle in the radial direction.
  • the length is the size of the circle in the circumferential direction.
  • the circular slit 2140 may be replaced with a hole having a shape that is difficult to call a “circular slit”.
  • the annular slit 2140 may be replaced with a set of a large number of round holes arranged in the circumferential direction of the circle.
  • the inner peripheral side plate 2040 is on the inner peripheral side from the annular slit 2140.
  • the outer peripheral plate 2041 is on the outer peripheral side with respect to the annular slit 2140.
  • the connecting piece 2042 connects the inner peripheral side plate 2040 and the outer peripheral side plate 2041. By the connecting piece 2042, the inner peripheral side plate 2040 and the outer peripheral side plate 2041 are integrated, and the shielding plate 2022 is easily supported.
  • the shielding plate 2022 may be replaced with a shielding object having a shape difficult to call a “shielding plate”.
  • the annular slit 2140 and the connecting piece 2042 are alternately arranged in the circumferential direction of the circle.
  • the number of the annular slits 2140 may be increased or decreased.
  • the number of connecting pieces 2042 is increased or decreased in accordance with the number of annular slits 2140.
  • the stray light is less likely to be guided to the object to be illuminated 2120 by the shielding plate 2022.
  • An index that appropriately reflects the intensity of the light beam guided to the object to be illuminated 2120 is obtained from the photodiode 2021.
  • Each of the cylindrical mirrors 2023 has an inner peripheral reflection surface 2160.
  • Each of the inner peripheral reflection surfaces 2160 extends along a cylindrical surface of a cylinder having a cylindrical axis on the reference axis 2130.
  • the whole or a part of the cylindrical mirror 2023 may be replaced with another type of optical system.
  • all or part of the cylindrical mirror 2023 may be replaced with a prism.
  • the cylindrical mirror 2023 may be replaced with a reflection mechanism having a plurality of planar reflection surfaces.
  • the reflecting mechanism may be a plurality of planar reflecting mirrors each having one planar reflecting surface, or may be a polyhedral mirror having a plurality of connected planar reflecting surfaces.
  • FIG. 9 schematically shows a polyhedral mirror.
  • the polyhedral mirror 2300 has 16 plane reflecting surfaces 2310.
  • the number of planar reflecting surfaces 2310 may be increased or decreased.
  • the 16 planar reflecting surfaces 2310 are circumferentially arranged around the reference axis 2130 in the circumferential direction 2320. Are arranged in a distributed manner and face the radially inward direction 2322.
  • the first light bundle 2100 is guided from the light emitting diode 2020 to the object 2120 via the annular slit 2140 and the inner reflection surface 2160, and becomes illumination light.
  • the first light bundle 2100 is reflected by the inner peripheral reflection surface 2160.
  • the second light bundle 2101 is guided directly to the photodiode 2021.
  • the first light beam 2100 moves away from the reference axis 2130 while proceeding in the direction in which the reference axis 2130 extends.
  • the first light bundle 2100 approaches the reference axis 2130 and converges on the object to be illuminated 2120 while proceeding in the direction in which the reference axis 2130 extends.
  • the to-be-illuminated object 2120 is illuminated from various azimuth angles. The illuminated object 2120 is illuminated uniformly, and the influence of the distance from the illumination device 2000 to the illuminated object 2120 is reduced.
  • the light emitting diode 2020, the photodiode 2021, the shielding plate 2022, and the cylindrical mirror 2023 are supported by the housing 2024 at the positions and postures where the first light bundle 2100 and the second light bundle 2101 are guided in this way.
  • the light emitting diode 2020 is fixed to the inner surface 2180 of the lid-like object 2061.
  • the photodiode 2021 is fixed to the inner peripheral surface 2190 of the cylindrical object 2060 via the shielding plate 2022.
  • the shielding plate 2022 and the cylindrical mirror 2023 are fixed to the inner peripheral surface 2190 of the cylindrical object 2060.
  • One end 2200 of the cylindrical object 2060 is closed with a lid-shaped object 2061.
  • the other end 2201 of the cylindrical object 2060 is opened and becomes an exit for illumination light.
  • the light emitting diode 2020, the photodiode 2021, the shielding plate 2022, and the cylindrical mirror 2023 are accommodated in the housing 2024.
  • the housing 2024 may be replaced with
  • the light emitting diode 2020 and the photodiode 2021 are disposed above the shielding plate 2022.
  • the cylindrical mirror 2023 and the object to be illuminated 2120 are disposed below the shielding plate 2022.
  • the upper part may be the upper part in the vertical direction or may not be the upper part in the vertical direction. All or part of the photodiode 2021 may be moved below the shielding plate 2022. For example, as shown in FIG. 10, one photodiode 2021 may be moved to a gap between adjacent cylindrical mirrors 2023.
  • the second light bundle 2101 in order to prevent the second light bundle 2101 from being shielded by the connecting piece 2042, that is, the second light bundle 2101 is guided from the photodiode 2021 to the photodiode 2021 via the annular slit 2140. Therefore, a part of the contact piece 2042 is omitted.
  • the upper surface 2220 of the contact piece 2042 is on the light emitting diode 2020 side.
  • Photodiode 2021 is coupled to upper surface 2220 of connecting piece 2042.
  • the intensity of the light bundle that travels toward the connecting piece 2042 necessary to integrate the inner peripheral plate 2040 and the outer peripheral plate 2041 that is, the intensity of the light bundle that cannot be used as illumination light, is applied to the photodiode 2021. Detected. Light 2080 emitted from the light emitting diode 2020 is efficiently used.
  • the photodiode 2021 may not be coupled to the upper surface 2220 of the connecting piece 2042.
  • the photodiode 2021 is coupled to the inner surface 2180 of the lid 2061
  • the mirror is coupled to the upper surface 2220 of the connecting piece 2042
  • the second light beam 2101 is guided from the light emitting diode 2020 to the photodiode 2021 via the mirror. It is allowed to be.
  • the third embodiment relates to a multi-angle colorimeter.
  • FIG. 11 is a block diagram schematically showing a multi-angle colorimeter 3000 according to the third embodiment.
  • the block diagram of FIG. 12 schematically shows the control calculation unit 3023.
  • the multi-angle colorimeter 3000 is a unidirectional illumination / multidirectional light-receiving colorimeter.
  • illumination is performed from one direction, reflected light from multiple directions in an illuminated object is received, and the received reflected light is spectroscopically measured.
  • the multi-angle colorimeter 3000 may be replaced with another type of reflection characteristic measuring device.
  • the multi-angle colorimeter 3000 may be replaced with a multidirectional illumination / one-way light receiving type colorimeter, a normal colorimeter, or the like.
  • a multidirectional illumination / one-way light receiving colorimeter illumination is performed from multiple directions, reflected light in one direction from an object to be illuminated is received, and the received reflected light is spectroscopically measured.
  • illumination is performed from one direction, reflected light in one direction from an illuminated object is received, and the received reflected light is spectroscopically measured.
  • the multi-angle colorimeter 3000 includes an illumination mechanism 3020, a light receiving mechanism 3021, a spectroscopic measurement mechanism 3022, and a control calculation unit 3023.
  • the light receiving mechanism 3021 includes a bundle fiber 3040 and a shutter 3041.
  • the control calculation unit 3023 includes a spectroscopic measurement control unit 3060 and a correction unit 3061.
  • the illumination mechanism 3020 includes the illumination device 1000 of the first embodiment.
  • the illumination device 1000 of the first embodiment may be replaced with the illumination device 2000 of the second embodiment.
  • the light receiving mechanism 3021 receives the reflected light 3100 from the illumination object 3080 at a plurality of light receiving angles (normal angle) and guides it to the spectroscopic measurement mechanism 3022.
  • the light receiving mechanism 3021 may be omitted, and the reflected light 3100 from the illumination object 3080 may be directly guided to the spectroscopic measurement mechanism 3022.
  • the number of light receiving angles may be increased or decreased.
  • the spectroscopic measurement mechanism 3022 spectroscopically measures the reflected light 3100 that has been guided.
  • the reflected light 3100 is spectrally separated by a wavelength dispersion element such as a diffraction grating or a prism, and a change in light intensity due to the wavelength is detected by a sensor array or the like to obtain a spectral spectrum.
  • the spectroscopic measurement method may be changed.
  • the control calculation unit 3023 controls the illumination mechanism 3020, the light receiving mechanism 3021, and the spectroscopic measurement mechanism 3022, and calculates the measurement result.
  • the function of the control calculation unit 3023 is realized by causing an embedded computer to execute a control program. All or some of the functions of the control calculation unit 3023 may be realized by hardware that does not execute a program.
  • the hardware is, for example, an electronic circuit including an operational amplifier, a comparator, a logic circuit, and the like.
  • the spectroscopic measurement control unit 3060 controls the illumination mechanism 3020, the light receiving mechanism 3021, and the spectroscopic measurement mechanism 3022.
  • the spectroscopic measurement control unit 3060 controls the illumination mechanism 3020 to illuminate the object 3080 to be illuminated. Further, the spectroscopic measurement control unit 3060 controls the shutter 3041 to open the incident light entrance angle 3120 at which the measurement is performed and close the remaining light incident holes 3120 among the plurality of light incident ports 3120 of the bundle fiber 3040. Further, the spectroscopic measurement control unit 3060 controls the spectroscopic measurement mechanism 3022 to cause the spectroscopic measurement mechanism 3022 to perform spectroscopic measurement, and acquires the measurement result from the spectroscopic measurement mechanism 3022. The spectroscopic measurement control unit 3060 acquires the detection result of the photodiode 1021 when spectroscopic measurement is performed. The spectroscopic measurement control unit 3060 performs these measurement controls for all the light receiving angles.
  • the correction unit 3061 corrects the measurement result of the spectroscopic measurement mechanism 3022 using the detection result of the photodiode 1021. In this correction, the influence of the temporal variation of the intensity of the illumination light (first light bundle) is eliminated. For example, when the intensity of the detected second light bundle is I and the reference value of the intensity of the second light bundle is I0, the light intensity in the result of the spectroscopic measurement is multiplied by I0 / I. Thereby, the intensity of light in the result of spectroscopic measurement is normalized, and spectroscopic measurement is performed accurately.
  • the time required for the spectroscopic measurement is shortened.
  • This advantage is particularly significant in the unidirectional illumination / multidirectional light receiving multi-angle colorimeter 3000 in which the spectroscopic measurement must be repeated for a large number of light receiving angles.
  • the unidirectional illumination / multidirectional light receiving type multi-angle colorimeter 3000 that must repeat spectroscopic measurement for a large number of light receiving angles is susceptible to fluctuations in the intensity of the illumination light. The advantage of this correction to mitigate the effect becomes particularly significant.
  • the fourth embodiment relates to a light emitting diode unit that replaces the light emitting diode constituting the illumination mechanism of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode unit 4000 of the fourth embodiment.
  • the light emitting diode unit 4000 includes a light emitting diode 4010, an exterior 4011, a substrate 4012, a lens 4013, and an electrode 4014.
  • the light emitting diode 4010 is mounted on the inclined region 4030 of one main surface 4020 of the substrate 4012.
  • the inclined region 4030 is inclined by an angle ⁇ with respect to the flat region 4031 of one main surface 4020 of the substrate 4012.
  • the reference axis 4040 of the light emitting diode 4010 extends in a direction that forms an angle ⁇ with the direction in which the normal line of the flat region 4031 extends.
  • the power supply electrode of the light emitting diode 4010 is electrically connected to the wiring pattern exposed in the inclined region 4030.
  • the light distribution of the light emitting diode 4010 has an axially symmetric orientation in which the reference axis 4040 is an axis of symmetry.
  • the light emitting diode 4010 preferably has a vertical light distribution characteristic according to Lambert's cosine law.
  • the exterior 4011 is mounted on one main surface 4020 of the substrate 4012.
  • a space 4050 is formed in the exterior 4011.
  • the space 4050 is defined on the inner surface 4060 of the exterior 4011 and is exposed to the outside of the exterior 4011 at the opening 4070 of the exterior 4011.
  • An end surface 4080 of the exterior 4011 along the outer periphery of the opening 4070 is fixed to a fixed region 4090 of one main surface 4020 of the substrate 4012 surrounding the light emitting diode 4010. Accordingly, the opening 4070 is closed by one main surface 4020 of the substrate 4012, and the light emitting diode 4010 is arranged in a space 4050 surrounded by the inner surface 4060 and the one main surface 4020 of the substrate 4012.
  • a hole 4100 and a hole 4101 are formed in the exterior 4011. Each of the hole 4100 and the hole 4101 communicates the space 4050 and the outside of the exterior 4011.
  • the hole 4100 is in a direction that forms an angle ⁇ with the reference axis 4040 when viewed from the light emitting diode 4010.
  • the hole 4101 is in a direction that forms an angle ⁇ with the reference axis 4040 when viewed from the light emitting diode 4010.
  • the hole 4101 is on the opposite side of the hole 4100 with respect to the reference axis 4040.
  • the exterior 4011 has a light shielding property.
  • the exterior 4011 is preferably a resin molded body, and more preferably integrally molded.
  • the inner surface 4060 is preferably subjected to a process for reducing the reflectance. When the inner surface 4060 is processed to reduce the reflectance, stray light is suppressed.
  • the hole 4100 is closed by the lens 4013.
  • the electrode 4014 is provided on the other main surface 4021 of the substrate 4012.
  • the electrode 4014 is electrically connected to the power feeding electrode of the light emitting diode 4010 through a wiring pattern.
  • the power supplied to the electrode 4014 is supplied to the power supply electrode of the light emitting diode 4010 via the wiring pattern.
  • the light emitting diode 4010 emits light 4110.
  • the light 4110 includes a first light beam 4120, a second light beam 4121, and a remaining light beam 4122.
  • the first light bundle 4120 is guided to the object to be illuminated through the hole 4100 and the lens 4013, and becomes illumination light.
  • the first light bundle 4120 is collected by the lens 4013.
  • the second light bundle 4121 is guided to the photodiode 1021 through the hole 4101.
  • the remaining light beam 4122 is shielded by the exterior 4011.
  • the first light beam 4120 travels in a direction that forms an angle ⁇ with the reference axis 4040.
  • the second light beam 4121 travels in a direction that forms an angle ⁇ with the reference axis 4040.
  • the traveling direction of the first light beam 4120 is on the side opposite to the second light beam 4121 with respect to the reference axis 4040.
  • the second light bundle 4121 may be guided from the hole 4101 to the photodiode 1021 by the optical fiber 4130 as shown in FIG.
  • the incident end 4140 of the optical fiber 4130 is connected to the hole 4101, and the photodiode 1021 is disposed at the output end 4141 of the optical fiber 4130.
  • a photodiode 4150 instead of the photodiode 1021 may be installed in the hole 4101.
  • SYMBOLS 1000 Illuminating device 1020 Light emitting diode 1021 Photodiode 1022 Support structure 2000 Illuminating device 2020 Light emitting diode 2021 Photodiode 2022 Shielding plate 2023 Cylindrical mirror 2024 Housing 2040 Inner side plate 2041 Outer side plate 2042 Connection piece 2300 Polyhedral mirror 4010 Light emitting diode 4011 Exterior 4140 Photodiode

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Abstract

 被照明物に導かれる光線束の強度を適切に反映する指標が得られる照明装置を提供する。光源、光検出器及び支持構造が照明装置に設けられる。光源は、光を放射する。光源は、基準軸が対称軸となる配光分布又は基準軸を含む面が対称面となる配光分布を有する。光に含まれる第1の光線束は、被照明物に導かれる。光に含まれる第2の光線束は、光検出器に導かれる。光検出器は、第2の光線束の強度を検出する。光源及び光検出器は、第1の光線束及び第2の光線束がこのように導かれる位置及び姿勢で支持構造に支持される。第1の光線束の進行方向は、基準軸と第1の角度をなす。第2の光線束の進行方向は、基準軸と第2の角度をなす。第2の角度は、第1の角度と同じである。

Description

照明装置及び反射特性測定装置
 本発明は、照明装置及び反射特性測定装置に関する。
 試料を照明し試料からの反射光、透過光等を測定する測定装置の測定結果は、照明光の強度の影響を受ける。このため、当該測定装置において照明光の強度を監視することが求められている。
 例えば、特許文献1の技術においては、光源(LED)から法線方向に放射される光線束が試料に導かれ照明光となり、光源から非法線方向に放射される光線束が光検出器(受光センサー)に導かれる。光検出器に導かれた光線束の強度は、光検出器により検出される。光検出器の検出結果は、測定結果の補正に用いられる。
特開2002-214126号公報
 しかし、特許文献1の技術においては、光検出器に導かれる光線束の強度が試料に導かれる光線束の強度と同じように時間変化しない場合があり、光検出器の検出結果が試料に導かれる光線束の強度を適切に反映する指標でない場合がある。このような場合は、測定結果が適切に補正されない。
 本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の目的は、被照明物に導かれる光線束の強度を適切に反映する指標が得られる照明装置を提供することである。また、本発明の目的は、分光測定が正確に行われる反射特性測定装置を提供することである。
 望ましい形態によれば、照明装置は、光源、光検出器及び支持構造を備える。光源は、光を放射する。光源は、基準軸が対称軸となる配光分布又は基準軸を含む面が対称面となる配光分布を有する。光に含まれる第1の光線束は、被照明物に導かれる。光に含まれる第2の光線束は、光検出器に導かれる。光検出器は、第2の光線束の強度を検出する。光源及び光検出器は、第1の光線束及び第2の光線束がこのように導かれる位置及び姿勢で支持構造に支持される。第1の光線束の進行方向は、基準軸と第1の角度をなす。第2の光線束の進行方向は、基準軸と第2の角度をなす。第2の角度は、第1の角度と同じである。
 望ましい形態によれば、反射特性測定装置は、上述の照明装置、分光測定機構及び補正部を備える。分光測定装置は、被照明物からの反射光を分光測定する。補正部は、光検出器の検出結果を用いて分光測定機構の測定結果を補正する。この補正においては、第1の光線束の強度の時間変化を解消する補正が行われる。
 これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
第1実施形態の照明装置の断面図である。 第1実施形態における発光ダイオード等の配置の上面図である。 光線束の強度の時間変化を示すグラフである。 発光ダイオードの配光分布を示す断面図である。 第2実施形態の照明装置の斜視図である。 第2実施形態の照明装置の上面図である。 第2実施形態の照明装置の断面図である。 第2実施形態における発光ダイオード等の配置を示す斜視図である。 多面体鏡の上面図である。 第2実施形態における発光ダイオード等の別の配置の斜視図である。 マルチアングル測色計のブロック図である。 制御演算部のブロック図である。 第4実施形態の発光ダイオードユニットの断面図である。 第4実施形態の発光ダイオードユニット等の断面図である。 第4実施形態の発光ダイオードユニット等の断面図である。
 (第1実施形態)
 第1実施形態は、照明装置に関する。
 図1の断面図は、第1実施形態の照明装置1000を模式的に示す。図2の上面図は、発光ダイオード1020、フォトダイオード1021及び被照明物1080の配置を模式的に示す。
 図1及び図2に示されるように、照明装置1000は、発光ダイオード1020、フォトダイオード1021及び支持構造1022を備える。
 発光ダイオード1020は、光1040を放射する。
 光1040は、第1の光線束1060、第2の光線束1061及び残余の光線束1062からなる。第1の光線束1060は、被照明物1080に直接的に導かれ、照明光になる。第2の光線束1061は、フォトダイオード1021に直接的に導かれる。
 第2の光線束1061の進行方向の天頂角θ2は、第1の光線束1060の進行方向の天頂角θ1と同じである。第2の光線束1061の進行方向の方位角φ2は、第1の光線束1060の進行方向の方位角φ1と異なる。天頂角θ1及びθ2は、基準軸1100となす角度を示す。方位角φ1及びφ2は基準軸1100の周りの回転角度を示す。
 第1の光線束1060の拡がり角は、天頂角方向及び方位角方向の両方について、小さく設定され、望ましくは2°以下に設定される。第1の光線束1060の拡がり角が小さく設定された場合は、被照明物1080の被照明面への入射角のばらつきが小さくなる。ただし、第1の光線束1060の拡がり角が、天頂角方向及び方位角方向の両方又は片方について、より大きく設定されてもよい。第2の光線束1061の拡がり角は、天頂角方向については、第1の光線束1060の拡がり角と同じに設定される。第2の光線束1061の拡がり角は、方位角方向については、第1の光線束1060の拡がり角より大きく又は小さく設定されてもよいし、第1の光線束1060の拡がり角と同じに設定されてもよい。
 発光ダイオード1020が他の種類の光源に置き換えられてもよい。例えば、発光ダイオード1020がハロゲンランプ、キセノンランプ等に置き換えられてもよい。
 フォトダイオード1021は、第2の光線束1061の強度を検出し、第2の光線束1061の強度に応じた電気信号を出力する。
 天頂角θ2は、天頂角θ1と同じである。このため、第2の光線束1061の強度は、第1の光線束1060の強度と同じように時間変化する。フォトダイオード1021からは、被照明物1080に導かれる第1の光線束1060の強度を適切に反映する指標が得られる。
 これに対して、天頂角θ2が天頂角θ1と異なる場合は、第2の光線束1061の強度が第1の光線束1060の強度と同じように時間変化しない。例えば、天頂角θ1が0°であり天頂角θ2が65°である場合は、図3の光線束の強度の時間変化を示すグラフに示されるように、第1の光線束1060の強度は単調に低下するが、第2の光線束1061の強度は一端上昇した後に第1の光線束1060の強度より急速に低下する。図3は、発光ダイオード1020が点灯してから0.1秒程度の時間が経過するまでの間における光線束の強度の時間変化を示す。
 フォトダイオード1021が他の種類の光検出器に置き換えられてもよい。例えば、フォトダイオード1021がフォトレジスター、光電子増倍管等に置き換えられてもよい。
 第1の光線束1060は、被照明物1080に導かれ、照明光になる。第2の光線束1061は、フォトダイオード1021に導かれる。支持構造1022は、第1の光線束1060及び第2の光線束1061がこのように導かれる位置及び姿勢で発光ダイオード1020及びフォトダイオード1021を支持する。
 照明装置1000がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。例えば、第1の光線束1060及び第2の光線束1061の両方又は片方を収束、発散、反射、屈折等させる光学系が設けられてもよい。光学系は、レンズ、プリズム、ミラー、光ファイバー等を含む。残余の光線束1062が迷光になって被照明物1080への照明又はフォトダイオード1021による第2の光線束1061の強度の検出に影響する場合は、望ましくは残余の光線束1062を遮蔽する遮蔽物が設けられる。
 図4の断面図は、発光ダイオード1020の配光分布を模式的に示す。
 発光ダイオード1020の配光分布は、軸対称配光(回転対称配光)である。発光ダイオード1020の配光分布が、軸対称配光以外の対称配光であってもよい。例えば、発光ダイオード1020の配光分布が二面対称配光、一面対称配光等であってもよい。
 軸対称配光は、日本工業規格(JIS)Z8113に記載されているように、回転軸を含む平面内の極座標配光曲線を回転軸の周りに回転することで表現できる配光である。発光ダイオード1020の配光分布が軸対称配光である場合は、基準軸1100が回転軸になる。発光ダイオード1020の配光分布が軸対称配光である場合は、方位角φ1及びφ2は、どのように設定されてもよい。
 対称配光は、JISZ8113に記載されているように、1個の対称軸、又は、少なくとも1個の対称面をもつ配光である。発光ダイオード1020の配光分布が対称配光である場合は、基準軸1100が対称軸になるか、又は、基準軸1100を含む面が対称面になる。発光ダイオード1020の配光分布が対称配光である場合は、方位角φ1及びφ2は、望ましくは第1の光線束1060の進行方向及び第2の光線束1061の進行方向が当該対称軸又は当該対称面に対して対称となるように設定される。
 二面対称配光は、JISZ8113に記載されているように、基準軸を含み、互いに直交する二つの面それぞれに対して対称とみなされ、回転対称でない配光である。発光ダイオード1020の配光分布が二面対称配光である場合は、方位角φ1及びφ2は、望ましくは第1の光線束1060の進行方向及び第2の光線束1061の進行方向が当該二つの面に対して対称となるように設定される。
 一面対称配光は、JISZ8113に記載されているように、基準軸を含む一つの平面に対して対称とみなされ、回転対称や二面対称でない配光である。発光ダイオード1020の配光分布が一面対称配光である場合は、方位角φ1及びφ2は、望ましくは第1の光線束1060の進行方向及び第2の光線束1061の進行方向が当該一つの平面に対して対称となるように設定される。
 より一般的には、発光ダイオード1020は、基準軸1100が対称軸となる配光分布又は基準軸1100を含む面が対称面となる配光分布を有する。
 (第2実施形態)
 第2実施形態は、照明装置に関する。
 図5の斜視図、図6の上面図及び図7の断面図は、第2実施形態の照明装置2000を模式的に示す。図8の斜視図は、発光ダイオード2020、フォトダイオード2021、遮蔽板2022、円筒ミラー2023及び被照明物2120の配置を模式的に示す。
 図5から図8までに示されるように、照明装置2000は、発光ダイオード2020、フォトダイオード2021、遮蔽板2022、円筒ミラー2023及びハウジング2024を備える。遮蔽板2022は、内周側の板2040、外周側の板2041及び連絡片2042を備える。ハウジング2024は、筒状物2060及び蓋状物2061を備える。照明装置2000がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。照明装置2000は、試料面の中心を通る基準軸(法線)と45°をなす方向から試料面に入射する照明光で試料面を照明し、基準軸と0°をなす方向へ試料面から出射する反射光を受光する、いわゆる45°:0°のジオメトリーの規格に適合する反射特性測定装置に採用されうる。
 発光ダイオード2020は、光2080を放射する。発光ダイオード2020の配光分布は、第1実施形態の発光ダイオード1020の配光分布と同じである。
 光2080は、第1の光線束2100、第2の光線束2101及び残余の光線束2102からなる。第1の光線束2100は、被照明物2120に導かれ、照明光になる。第2の光線束2101は、フォトダイオード2021に導かれる。残余の光線束2102は、遮蔽板2022等に遮蔽される。第2の光線束2101の進行方向の天頂角θ2は、第1の光線束2100の進行方向の天頂角θ1と同じである。第2の光線束2101の進行方向の方位角φ2は、第1の光線束2100の進行方向の方位角φ1と異なる。
 照明装置2000は、リング照明装置である。このため、第1の光線束2100の拡がり角は、天頂角方向については、小さく設定され、望ましくは2°以下に設定される。第1の光線束2100の広がり角が天頂角方向について小さく設定された場合は、規格で定められた入射角に対する光線が実際に入射する入射角のばらつきが小さくなる。第1の光線束2100の拡がり角は、方位角方向については、大きく設定される。第2の光線束2101の拡がり角は、天頂角方向については、第1の光線束2100の拡がり角と同じに設定され、方位角方向については、第1の光線束2100の拡がり角より大きく設定されてもよく、第1の光線束2100の拡がり角と同じに設定されてもよいが、望ましくは第1の光線束2100の拡がり角より小さく設定される。第2の光線束2101の拡がり角が方位角方向について小さく設定され第1の光線束2100の拡がり角が方位角方向について大きく設定された場合は、被照明面により多くの光が入射する。
 発光ダイオード2020が他の種類の光源に置き換えられてもよい。例えば、発光ダイオード2020がハロゲンランプ、キセノンランプ等に置き換えられてもよい。
 フォトダイオード2021の各々は、第2の光線束2101の強度を検出し、第2の光線束2101の強度に応じた電気信号を出力する。
 天頂角θ2は、天頂角θ1と同じである。このため、第2の光線束2101の強度は、第1の光線束2100の強度と同じように時間変化する。フォトダイオード2021からは、被照明物2120に導かれる第1の光線束2100の強度を適切に反映する指標が得られる。
 フォトダイオード2021が他の種類の光検出器に置き換えられてもよい。例えば、フォトダイオード2021がフォトレジスター、光電子増倍管等に置き換えられてもよい。フォトダイオード2021の数が増減されてもよい。
 遮蔽板2022には、円環スリット2140が形成される。円環スリット2140の各々は、基準軸2130上に中心を有する円の円周に沿って延在し、幅よりも長さが長い孔である。幅は、当該円の径方向の大きさである。長さは、当該円の周方向の大きさである。円環スリット2140が「円環スリット」とは呼び難い形状を有する孔に置き換えられてもよい。例えば、円環スリット2140が、当該円の周方向に配列された多数の丸孔の集合に置き換えられてもよい。
 内周側の板2040は、円環スリット2140より内周側にある。外周側の板2041は、円環スリット2140よりも外周側にある。連絡片2042は、内周側の板2040及び外周側の板2041を連絡する。連絡片2042により、内周側の板2040及び外周側の板2041が一体物になり、遮蔽板2022が容易に支持される。遮蔽板2022が「遮蔽板」とは呼び難い形状を有する遮蔽物に置き換えられてもよい。
 円環スリット2140及び連絡片2042は、円の周方向に交互に配列される。円環スリット2140の数が増減されてもよい。円環スリット2140の数が増減された場合は、円環スリット2140の数に合わせて連絡片2042の数が増減される。
 遮蔽板2022により、迷光が被照明物2120に導かれにくくなる。被照明物2120に導かれる光線束の強度を適切に反映する指標がフォトダイオード2021から得られる。
 円筒ミラー2023の各々は、内周反射面2160を有する。内周反射面2160の各々は、基準軸2130上に円筒軸を有する円筒の円筒面に沿って延在する。
 円筒ミラー2023の全部又は一部が他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、円筒ミラー2023の全部又は一部がプリズムに置き換えられてもよい。円筒ミラー2023が複数の平面反射面を有する反射機構に置き換えられてもよい。当該反射機構は、各々が1個の平面反射面を有する複数の平面反射鏡であってもよいし、つながった複数の平面反射面を有する多面体鏡であってもよい。
 図9の上面図は、多面体鏡を模式的に示す。
 図9に示されるように、多面体鏡2300は、16個の平面反射面2310を有する。平面反射面2310の数が増減されてもよい。基準軸2130の周りを回る方向を周方向2320とし、基準軸2130に近づく方向を径方向の内向き方向2322とした場合、16個の平面反射面2310は、基準軸2130の周りに周方向2320に分散して配列され、径方向の内向き方向2322を向く。
 第1の光線束2100は、発光ダイオード2020から円環スリット2140及び内周反射面2160を経由して被照明物2120に導かれ、照明光になる。第1の光線束2100は、内周反射面2160に反射される。第2の光線束2101は、フォトダイオード2021に直接的に導かれる。
 第1の光線束2100は、フォトダイオード2021から内周反射面2160までの区間においては、基準軸2130が延在する方向に進みながら基準軸2130から遠ざかる。第1の光線束2100は、内周反射面2160から被照明物2120までの区間においては、基準軸2130が延在する方向に進みながら基準軸2130に近づき、被照明物2120に収束する。これにより、被照明物2120が様々な方位角から照明される。被照明物2120が均一に照明され、照明装置2000から被照明物2120までの距離の影響が小さくなる。
 発光ダイオード2020、フォトダイオード2021、遮蔽板2022及び円筒ミラー2023は、第1の光線束2100及び第2の光線束2101がこのように導かれる位置及び姿勢でハウジング2024に支持される。発光ダイオード2020は、蓋状物2061の内面2180に固定される。フォトダイオード2021は、遮蔽板2022を介して筒状物2060の内周面2190に固定される。遮蔽板2022及び円筒ミラー2023は、筒状物2060の内周面2190に固定される。筒状物2060の一端2200は、蓋状物2061で塞がれる。筒状物2060の他端2201は、開放され、照明光の出射口になる。発光ダイオード2020、フォトダイオード2021、遮蔽板2022及び円筒ミラー2023は、ハウジング2024の内部に収容される。ハウジング2024が、他の構造を有する支持構造に置き換えられてもよい。
 発光ダイオード2020及びフォトダイオード2021は、遮蔽板2022より上方に配置される。円筒ミラー2023及び被照明物2120は、遮蔽板2022より下方に配置される。上方は、鉛直方向上方である場合もあるし、鉛直方向上方でない場合もある。フォトダイオード2021の全部又は一部が遮蔽板2022より下方に移動されてもよい。例えば、図10に示されるように、1個のフォトダイオード2021が隣接する円筒ミラー2023の隙間に移動されてもよい。この場合は、第2の光線束2101が連絡片2042に遮蔽されないようにするため、すなわち、第2の光線束2101がフォトダイオード2021から円環スリット2140を経由してフォトダイオード2021へ導かれるようにするため、連絡片2042の一部が省略される。
 連絡片2042の上面2220は、発光ダイオード2020の側にある。フォトダイオード2021は、連絡片2042の上面2220に結合される。これにより、内周側の板2040及び外周側の板2041を一体物にするために必要な連絡片2042に向かって進む光線束、すなわち、照明光として利用できない光線束の強度がフォトダイオード2021に検出される。発光ダイオード2020が放射する光2080が効率よく利用される。
 照明装置2000の構造が複雑になるが、フォトダイオード2021が連絡片2042の上面2220に結合されていなくてもよい。例えば、フォトダイオード2021が蓋状物2061の内面2180に結合され、ミラーが連絡片2042の上面2220に結合され、第2の光線束2101が発光ダイオード2020からミラーを経由してフォトダイオード2021へ導かれることも許される。
 (第3実施形態)
 第3実施形態は、マルチアングル測色計に関する。
 図11のブロック図は、第3実施形態のマルチアングル測色計3000を模式的に示す。図12のブロック図は、制御演算部3023を模式的に示す。
 マルチアングル測色計3000は、一方向照明/多方向受光型の測色計である。一方向照明/多方向受光型の測色計においては、一方向から照明され、被照明物からの多方向への反射光が受光され、受光された反射光が分光測定される。
 マルチアングル測色計3000が他の型の反射特性測定装置に置き換えられてもよい。例えば、マルチアングル測色計3000が多方向照明/一方向受光型の測色計、通常の測色計等に置き換えられてもよい。多方向照明/一方向受光型の測色計においては、多方向から照明され、被照明物からの一方向への反射光が受光され、受光された反射光が分光測定される。通常の測色計においては、一方向から照明され、被照明物からの一方向への反射光が受光され、受光された反射光が分光測定される。
 図11に示されるように、マルチアングル測色計3000は、照明機構3020、受光機構3021、分光測定機構3022及び制御演算部3023を備える。受光機構3021は、バンドルファイバー3040及びシャッター3041を備える。図12に示されるように、制御演算部3023は、分光測定制御部3060及び補正部3061を備える。
 照明機構3020は、第1実施形態の照明装置1000を備える。第1実施形態の照明装置1000が第2実施形態の照明装置2000に置き換えられてもよい。
 受光機構3021は、複数の受光角(対法線角)で被照明物3080からの反射光3100を受光し、分光測定機構3022へ導く。受光機構3021が省略され、被照明物3080からの反射光3100が分光測定機構3022に直接的に導かれてもよい。受光角の数が増減されてもよい。
 分光測定機構3022は、導かれてきた反射光3100を分光測定する。分光測定が行われる場合は、例えば、反射光3100が回折格子、プリズム等の波長分散素子により分光され、センサーアレイ等により波長による光の強度の変化が検出され、分光スペクトルが求められる。分光測定の方式が変更されてもよい。
 制御演算部3023は、照明機構3020、受光機構3021及び分光測定機構3022を制御し、測定結果に対する演算を行う。制御演算部3023の機能は、組み込みコンピューターに制御プログラムを実行させることにより実現される。制御演算部3023の機能の全部又は一部がプログラムを実行しないハードウエアにより実現されてもよい。ハードウエアは、例えば、演算増幅器、コンパレーター、論理回路等を備える電子回路である。
 分光測定制御部3060は、照明機構3020、受光機構3021及び分光測定機構3022を制御する。分光測定制御部3060は、照明機構3020を制御して被照明物3080を照明させる。また、分光測定制御部3060は、シャッター3041を制御して、バンドルファイバー3040の複数の入射口3120のうち、測定が行われる受光角の入射口3120を開口させ残余の入射口3120を閉口させる。また、分光測定制御部3060は、分光測定機構3022を制御して、分光測定機構3022に分光測定を行わせ、分光測定機構3022からその測定結果を取得する。また、分光測定制御部3060は、分光測定が行われているときのフォトダイオード1021の検出結果を取得する。分光測定制御部3060は、これらの測定制御を全ての受光角について行う。
 補正部3061は、フォトダイオード1021の検出結果を用いて分光測定機構3022の測定結果を補正する。この補正においては、照明光(第1の光線束)の強度の時間変動の影響が解消される。例えば、検出された第2の光線束の強度がIであり、第2の光線束の強度の基準値がI0である場合は、分光測定の結果における光の強度にI0/Iが乗ぜられる。これにより、分光測定の結果における光の強度が規格化され、分光測定が正確に行われる。
 また、この補正によれば、照明光の強度が安定するまで待機しなくても分光測定を行うことができるので、分光測定に要する時間が短縮される。この利点は、多数の受光角について分光測定を繰り返さなければならない一方向照明/多方向受光型のマルチアングル測色計3000において特に顕著になる。換言すれば、多数の受光角について分光測定を繰り返さなければならない一方向照明/多方向受光型のマルチアングル測色計3000においては、照明光の強度の変動を受けやすいため、照明光の強度の影響を緩和するこの補正の利点が特に顕著になる。
 (第4実施形態)
 第4実施形態は、第3実施形態の照明機構を構成する発光ダイオードを置き換える発光ダイオードユニットに関する。
 図13の断面図は、第4実施形態の発光ダイオードユニット4000を模式的に示す。
 図13に示されるように、発光ダイオードユニット4000は、発光ダイオード4010、外装4011、基板4012、レンズ4013及び電極4014を備える。
 発光ダイオード4010は、基板4012の一方の主面4020の傾斜領域4030に実装される。傾斜領域4030は、基板4012の一方の主面4020の平坦領域4031に対して角度θだけ傾斜する。このため、発光ダイオード4010の基準軸4040は、平坦領域4031の法線が伸びる方向と角度θをなす方向に伸びる。発光ダイオード4010の給電電極は、傾斜領域4030に露出する配線パターンに電気的に接続される。発光ダイオード4010の配光分布は基準軸4040が対称軸となる軸対称配向である。発光ダイオード4010は、望ましくはランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有する。
 外装4011は、基板4012の一方の主面4020に実装される。外装4011には、空間4050が形成される。空間4050は、外装4011の内面4060に規定され、外装4011の開口4070において外装4011の外部に露出する。開口4070の外周に沿う外装4011の端面4080は、発光ダイオード4010を囲む基板4012の一方の主面4020の被固定領域4090に固定される。これにより、基板4012の一方の主面4020により開口4070が塞がれ、内面4060及び基板4012の一方の主面4020に囲まれる空間4050に発光ダイオード4010が配置される。
 外装4011には、孔4100及び孔4101が形成される。孔4100及び孔4101の各々は、空間4050と外装4011の外部とを連絡する。孔4100は、発光ダイオード4010から見て基準軸4040と角度θをなす方向にある。孔4101は、発光ダイオード4010から見て基準軸4040と角度θをなす方向になる。孔4101は、基準軸4040に対して孔4100の反対側にある。
 外装4011は、遮光性を有する。外装4011は、望ましくは樹脂の成形体であり、さらに望ましくは一体成型される。内面4060には、望ましくは反射率を低下させる処理がなされる。反射率を低下させる処理が内面4060になされた場合は、迷光が抑制される。
 孔4100は、レンズ4013により塞がれる。
 電極4014は、基板4012の他方の主面4021に設けられる。電極4014は、配線パターンを介して発光ダイオード4010の給電電極に電気的に接続される。これにより、電極4014に給電された電力が配線パターンを経由して発光ダイオード4010の給電電極に給電される。発光ダイオード4010の給電電極に電力が給電された場合は、発光ダイオード4010が光4110を放射する。
 光4110は、第1の光線束4120、第2の光線束4121及び残余の光線束4122からなる。第1の光線束4120は、孔4100及びレンズ4013を経由して被照明物に導かれ、照明光になる。第1の光線束4120は、レンズ4013により集光される。第2の光線束4121は、孔4101を経由してフォトダイオード1021に導かれる。残余の光線束4122は、外装4011に遮蔽される。第1の光線束4120は、基準軸4040と角度θをなす方向に進行する。第2の光線束4121は、基準軸4040と角度θをなす方向に進行する。第1の光線束4120の進行方向は、基準軸4040に対して第2の光線束4121と反対側にある。
 図13に示される発光ダイオードユニット4000が採用される場合は、図14に示されるように第2の光線束4121が光ファイバー4130により孔4101からフォトダイオード1021まで導かれてもよい。この場合は、光ファイバー4130の入射端4140が孔4101に接続され、光ファイバー4130の出射端4141にフォトダイオード1021が配置される。図15に示されるように孔4101にフォトダイオード1021に代わるフォトダイオード4150が設置されてもよい。
 本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。
 1000 照明装置
 1020 発光ダイオード
 1021 フォトダイオード
 1022 支持構造
 2000 照明装置
 2020 発光ダイオード
 2021 フォトダイオード
 2022 遮蔽板
 2023 円筒ミラー
 2024 ハウジング
 2040 内周側の板
 2041 外周側の板
 2042 連絡片
 2300 多面体鏡
 4010 発光ダイオード
 4011 外装
 4140 フォトダイオード

Claims (7)

  1.  光を放射し、基準軸を有し、前記基準軸が対称軸となる配光分布又は前記基準軸を含む面が対称面となる配光分布を有し、前記光が第1の光線束及び第2の光線束を有し、前記第1の光線束の進行方向が前記基準軸と第1の角度をなし、前記第2の光線束の進行方向が前記基準軸と第2の角度をなし、前記第2の角度が前記第1の角度と同じである光源と、
     前記第2の光線束の強度を検出する光検出器と、
     前記第1の光線束が被照明物に導かれ前記第2の光線束が前記光検出器に導かれる位置及び姿勢で前記光源及び前記光検出器を支持する支持構造と、
    を備える照明装置。
  2.  孔が形成された遮蔽物、
    をさらに備え、
     前記支持構造は、前記第1の光線束が前記光源から前記孔を経由して前記被照明物に導かれる位置及び姿勢で前記遮蔽物を支持する
    請求項1の照明装置。
  3.  光学系
    をさらに備え、
     前記遮蔽物が遮蔽板であり、前記孔が円環スリットであり、
     前記支持構造は、前記第1の光線束が前記光源から前記円環スリット及び前記光学系を経由して前記被照明物に導かれる位置及び姿勢で前記光学系を支持する
    請求項2の照明装置。
  4.  前記光学系は、
     前記第1の光線束を反射する内周反射面を有する円筒ミラー
    を備える請求項3の照明装置。
  5.  前記光学系は、
     前記第1の光線束を反射する複数の平面反射面を有する反射機構
    を備える請求項3の照明装置。
  6.  前記遮蔽板は、
     前記円環スリットより内周側にある内周側の板と、
     前記円環スリットより外周側にある外周側の板と、
     前記内周側の板及び前記外周側の板を連絡し、前記光源の側にある主面を有し、前記光検出器が前記主面に結合される連絡片と、
    を備える請求項3から請求項5までのいずれかの照明装置。
  7.  請求項1から請求項6までのいずれかの照明装置と、
     前記被照明物からの反射光を分光測定する分光測定機構と、
     前記光検出器の検出結果を用いて前記第1の光線束の強度の時間変動の影響を解消する補正を前記分光測定機構の測定結果に行う補正部と、
    を備える反射特性測定装置。
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