JP2008076126A - 測光装置及び測光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の放射出力や波長特性などを自動的に連続して計測できる測光装置及び測光方法を提供する。
【解決手段】光反射率が高く高拡散性の内壁を有する積分球を、素子保持部１と計測本体部２の分割構成とし、素子保持部１に配置された発光素子からの放射光を、計測本体部２に配置した受光素子で受ける測光装置である。計測動作に先立って、素子保持部１を計測本体部２に向けて移動させて両者を略一体化させる一方、計測動作が完了すると、素子保持部１を計測本体部２から遠ざける搬送部と、素子保持部１を計測本体部２と略一体化させた後、計測動作時に発光素子を発光させ、拡散波を受光素子で受光させる動作制御部と、を有する。搬送部と動作制御部の動作を繰り返すことによって、素子保持部１に保持されて順次搬送されてくる発光素子の光量を連続的に計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子の放射出力や波長特性などを自動的に計測できる測光装置及び測光方法に関する。

発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光素子の製造メーカでは、最終の検査工程において、光度Ｉｖ（Ｃａｎｄｅｌａ）、光束Φｖ（Ｌｕｍｅｎ）、輝度Ｌｖ（ｃｄ／ｍ^２）などの特性評価が必要となる。また、波長毎の放射強度の波長特性も問題になる。

しかしながら、発光素子には、放射強度に指向性があり、しかも、それが素子毎に微妙に異なるので、特性検査を自動的に実行するのが困難であった。

なお、指向性を平滑化するため積分球を利用する計測装置は提案されているが（特許文献１、特許文献２）、何れも、連続的な特性検査を実現できるものではない。
２００３−２９７８８４号公報 ２００２−３１８１５６号公報

この発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであって、発光素子の放射出力や波長特性などを自動的に連続して計測できる測光装置及び測光方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光反射率が高く高拡散性の内壁を有する積分球を、素子保持部と計測本体部の分割構成とし、前記素子保持部に配置された発光素子からの放射光を、前記計測本体部に配置した受光素子で受ける測光装置であって、計測動作に先立って、前記素子保持部を前記計測本体部に向けて移動させて両者を略一体化させる一方、計測動作が完了すると、前記素子保持部を前記計測本体部から遠ざける搬送部と、前記素子保持部を前記計測本体部と略一体化させた後、計測動作時に前記発光素子を発光させ、積分球の内壁で拡散された拡散反射波を前記受光素子で受光させる動作制御部と、を有し、前記搬送部と前記動作制御部の動作を繰り返すことによって、前記素子保持部に保持されて順次搬送されてくる前記発光素子の放射光を連続的に計測するよう構成されている。

ここで、好ましくは、前記発光素子から前記受光素子に至る直線上に遮光部材が配置され、計測動作時の直接波を遮光するよう構成される。また、前記計測本体部には、計測動作に先立って導通部材を移動させて前記発光素子に接触させる可動部が配置されているのが好ましい。また、前記計測本体部には、発光素子の発光を波長計に伝送するファイバケーブルが取付けられているのが好ましい。

請求項４に係る発明は、光反射率が高く高拡散性の内壁を有する積分球を、素子保持部と計測本体部の分割構成とし、前記素子保持部に配置された発光素子からの放射光を、前記計測本体部に配置した受光素子で受ける測光方法であって、計測動作に先立って、発光素子の配置された前記素子保持部を、前記計測本体部に向けて移動させて両者を略一体化させる準備工程と、その後、前記発光素子を発光させ、前記内壁による拡散反射波を前記受光素子で受光させる計測工程と、前記計測工程が完了すると、前記素子保持部を前記計測本体部から遠ざけると共に、別の発光素子を前記素子保持部に配置する移行工程とを有し、前記準備工程、前記計測工程、及び前記移行工程をこの順番で繰り返すことで、複数の前記発光素子の放射光を連続的に計測するようにしている。

上記した本発明では、積分球を計測本体部と素子保持部に分割し、その一方を移動可能に構成しているので、発光素子の放射出力や波長特性などを自動的に連続して計測することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、実施例に係る測光装置の概略構成を図示したものである。この測光装置は、発光ダイオードなどの発光素子を保持する素子保持部１と、複数の測光器具を配置した計測本体部２とが分割可能に構成されており、全体として積分球を形成している。

ここで積分球とは、球面状の内壁が約１００％の反射率に形成された球体を意味する。この実施例では、３００ｎｍ〜１３００ｎｍ程度の波長帯域の光を測定する場合には、球面状の内壁を、所定厚の硫酸バリウムでコーティングする。一方、波長帯域２５０ｎｍ〜２５００ｎｍの光を測定する場合は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン）の粉末を押し固めた内壁とされ、また赤外域の波長帯域１μｍ〜２μｍを測定する場合には、内壁を金メッキするのが好ましい。

何れにしても、積分球は、高反射率の内壁を有するので、積分球の内部に光源を配置すると、光源からの放射光は、高反射率の内壁で拡散反射され、この拡散反射光が、繰り返し積分球の内壁に当たり拡散されることになる。その結果、放射光の指向性が積分されて、積分球内の計測位置に拘わらず、ほぼ均一な明るさを得ることができる。

この計測値は、光源の全光量に比例するので、基準光源（マスタワーク）による基準出力値で校正することで、測定対象の光源の光量を特定することが可能となる。

図１に示す通り、素子保持部１と計測本体部２とは、積分球を水平切断面ＣＵＴで区分して構成されており、水平切断面ＣＵＴは、この実施例では、積分球の直径Ｒの１５％程度の高さ位置に形成されている。

素子保持部１は、図２の矢印ａの方向に水平面を往復移動すると共に、矢印ｂの方向に垂直面を往復運動する検査テーブル３と、水平切断面ＣＵＴで切断された下部積分球４とで構成されている。

下部積分球４の底部は、開口して検査テーブル３に固定されており、また、下部積分球４の底部には、測定対象物ＷＫ（サンプルワーク）を載置可能な載置台５が設けられている。そして、載置台５には、校正処理用のマスターワークＭＳも載置可能に構成されている。なお、測定対象物ＷＫは、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードである。

測定対象物ＷＫは、計測作業に先だってロボット機構によって載置台５に配置され、計測作業を終えるとロボット機構によって、次の測定対象物ＷＫと入れ替えられる。一方、マスターワークＭＳは、数日又は数ヶ月に一回の校正作業時に、載置台５に配置されるに過ぎず、計測作業時にマスターワークを使用する必要はない。すなわち、図２のマスターワークＭＳは、便宜上、記載されているに過ぎない。

計測本体部１は、図１に示す通りであり、積分球の水平中心線上で対面する第１検出部６及び第２検出部７Ａと、垂直中心線上の頂部に位置する第３検出部７Ｂとが設けられている。第１検出部６は、測定対象物の光量を計測する部分であり、具体的にはフォトダイオードが配置されている。一方、第２検出部７Ａと第３検出部７Ｂは、波長計の一部を構成しており、２つの検出部７Ａ，７Ｂには、波長計に至るファイバケーブルの端部が配置されている。本実施例では、検出部を２つ設けているので、必要に応じて何れか一方を選択して使用することができる。なお、検出部７Ａ，７Ｂの先端には、透光性を有する拡散板が配置されているので、積分球の機能が阻害されることはない。

また、計測本体部１には、測定対象物ＷＫやマスターワークＭＳからの直接光を遮光する遮光板８が、第１検出部６と載置台５の中間位置に配置されている。そのため、測定対象光が、直接光として第１検出部６に入射されるおそれはない。

遮光板８の下方には、プローブニードル９を上下移動させる可動部１０が設けられている。この可動部１０は、測定動作時には、降下してプローブニードル９を測定対象物ＷＫの通電端子に接触させる。そして、プローブニードル９との接触により、測定対象物が通電状態となり、測定対象物ＷＫから放射光が放射される。この放射光には指向性があり、放射方向によって強度が異なるが、放射光は、積分球の内壁で反射を繰り返すので、放射強度が受光位置に係わらず一定化される。

ところで、本実施例の測光装置は、積分球を分割して構成されるので、素子保持部１と計測本体部２の対向面に生じる隙間δや、可動部１０に生じる隙間から検査光が漏れる弊害がある。そこで、図３に示すように、可動部１０には、遮光片１１を設けるのが好ましい。

また、素子保持部１と計測本体部２の対向面についても、重合部分を設けるのが好ましい。図３は、計測本体部２の下方終端部２ａを折り曲げ形成しており、素子保持部１が限界位置まで上昇した計測動作時には、隙間δが実質的に消滅する（δ＝０）。但し、この実施例では、マスターワークＭＳによる校正処理を設けているので、隙間を０．５ｍｍ〜１ｍｍに抑制すれば、図１のように、特に、重合部分を設けなくても実質的な弊害を解消できる。

続いて、以上の構成からなる測光装置について使用方法を説明する。

先ず、ロボット機構により、素子保持部１に測定対象物ＷＫを取り付け、水平搬送機構の動作に基づいて、素子保持部１を計測本体部２の下方位置まで移動させる（図２の矢印ａ）。

その後、垂直搬送機構の動作に基づいて、素子保持部１を上昇させ、計測本体部２の対向面とほぼ接触する位置で停止させる（図２の矢印ｂ）。なお、この状態では、素子保持部１と計測本体部２の対向面の隙間δは１〜０．５ｍｍ程度に管理されている。

続いて、可動部１０を降下させて、プローブニードル９を測定対象物ＷＫに接触させる。すると、測定対象物ＷＫは発光するので、その放射光の光量を、第１検出器１のフォトダイオードＰＤで計測する。また、検出部７によって分光感度特性も計測する。なお、放射光は、積分球の内壁で反射を繰り返すので、放射光の積分値に比例した値が計測される。

以上のようにして計測処理が完了するので、次に、可動部１０を上昇させた後、垂直搬送機構の動作に基づいて、素子保持部１を降下させる。また、水平搬送機構の動作に基づいて、素子保持部１を原点位置まで後退させる。そして、計測処理を終えた測定対象物を取り外すと共に、別の測定対象物を取り付けて、再度、上記の動作を繰り返す。

このように、本実施例によれば、発光素子の光量を正確に計測することができ、しかも、この検査工程を完全に自動化することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、具体的な記載内容は何ら本発明を限定するものではない。例えば、図１の実施例では、プローブニードル９を移動可能に構成したが、プローブニードル９を設けることなく、固定的な導通部材を素子保持部１に設けても良い。

この場合には、可動部１０が存在しないので、遮光片１１を設けるまでもなく、可動部１０の隙間から、測定対象物の放射光が漏れるおそれがない。また、可動部１０を設けない構成では、測定対象物ＷＫを載置台５に保持した段階で、導通部材も測定対象物に接触される。したがって、簡易性の観点からは、測定動作に先立って、測定対象物ＷＫへの通電動作を開始しても良い。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。例えば、図１では、波長計用の検出口を２つ設けているが、使用するのは通常一箇所であるから、何れか一方の検出口のみを設けたので足りる。また、検出口には、透光性を有する拡散板が配置されると説明したが、測定対象物からの光量が弱いために計測に時間を要する場合などは、波長分布に大きな影響がでないことを確認した上で、直射光を受ける構成を採っても良い。

実施例に係る測光装置の概略構成を図示したものである。 図１の一部を示す斜視図である。 図１の別の一部を示す斜視図である。

符号の説明

ＷＫ 発光素子
１ 素子保持部
２ 計測本体部
８ 遮光部材

Claims (5)

1. 光反射率が高く高拡散性の内壁を有する積分球を、素子保持部と計測本体部の分割構成とし、前記素子保持部に配置された発光素子からの放射光を、前記計測本体部に配置した受光素子で受ける測光装置であって、
   計測動作に先立って、前記素子保持部を前記計測本体部に向けて移動させて両者を略一体化させる一方、計測動作が完了すると、前記素子保持部を前記計測本体部から遠ざける搬送部と、
   前記素子保持部を前記計測本体部と略一体化させた後、計測動作時に前記発光素子を発光させ、積分球の内壁で拡散された拡散反射波を前記受光素子で受光させる動作制御部と、を有し、
   前記搬送部と前記動作制御部の動作を繰り返すことによって、前記素子保持部に保持されて順次搬送されてくる前記発光素子の放射光を連続的に計測するよう構成された測光装置。
2. 前記発光素子から前記受光素子に至る直線上に遮光部材が配置され、計測動作時の直接波を遮光する請求項１に記載の測光装置。
3. 前記計測本体部には、計測動作に先立って導通部材を移動させて前記発光素子に接触させる可動部が配置されている請求項１又は２に記載の測光装置。
4. 前記計測本体部には、発光素子の発光を波長計に伝送するファイバケーブルが取付けられている請求項１〜３の何れかに記載の測光装置。
5. 光反射率が高く高拡散性の内壁を有する積分球を、素子保持部と計測本体部の分割構成とし、前記素子保持部に配置された発光素子からの放射光を、前記計測本体部に配置した受光素子で受ける測光方法であって、
   計測動作に先立って、発光素子の配置された前記素子保持部を、前記計測本体部に向けて移動させて両者を略一体化させる準備工程と、
   その後、前記発光素子を発光させ、前記内壁による拡散反射波を前記受光素子で受光させる計測工程と、
   前記計測工程が完了すると、前記素子保持部を前記計測本体部から遠ざけると共に、別の発光素子を前記素子保持部に配置する移行工程とを有し、
   前記準備工程、前記計測工程、及び前記移行工程をこの順番で繰り返すことで、複数の前記発光素子の放射光を連続的に計測するようにした測光方法。

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