JP2020051854A - 測定システムおよび測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
測定システムは、自己吸収補正用光源をさらに含んでいてもよい。処理装置は、自己吸収補正用光源が点灯している状態において受光器から出力される測定値に基づく自己吸収補正処理を実行するようにしてもよい。
積分器は、半球型の積分空間を有する積分半球と、積分半球の開口を塞ぐ平面ミラーとからなるようにしてもよい。
まず、背景技術の概要および背景技術における課題について説明する。
積分球1内に入射した放射束は、積分球1の入射窓12に対向する積分球1の内壁にスポット状の照射面を形成する。積分球1内の照射面で反射した放射束は、積分球1の内壁で多重反射することにより、積分球1の内壁に一定の放射照度を生じさせる。
試料光源30から放射される光が受光器20に直接入射することは、測定誤差要因となる。そのため、試料光源30が装着される入射窓12と受光器20との間に、受光器20へ光が直接入射することを防止するためのバッフル8が配置される。
まず、実施の形態1に従う測定システム100Aについて説明する。
図2は、実施の形態1に従う測定システム100Aの概略構成および測定方法を説明するための模式図である。図2(A)には、標準光源40を用いた校正時の光学系を示し、図2(B)には、試料光源30に対する測定時の光学系を示す。
次に、図2(A)を参照して、標準光源40を用いた校正時の光学系について説明する。標準光源40を用いた校正時においては、標準光源40から放射される光を、精密アパーチャー13を通じて積分球2内に導入する。典型的には、標準光源40は、入射窓12および試料窓16の各中心を通過する光軸AX1上に配置される。
積分球2内に入射した放射束は、積分球2の入射窓12に対向する試料窓16に装着された拡散反射部材50にスポット状の照射面を形成する。
すなわち、図2(A)に示される光学系においては、放射束ΦRをもつ放射束標準光源を試料窓16で点灯したのと同じ状態であるとみなすことができる。試料窓16から放射される放射束は、積分球2の内壁で多重反射することにより、積分球2の内壁には一定の放射照度を生じさせる。
次に、図2(B)を参照して、試料光源30に対する測定時の光学系について説明する。試料光源30に対する測定時においては、試料光源30が積分球2内に配置される。すなわち、拡散反射部材50に代えて、試料光源30が試料窓16に装着される。様々な大きさの試料光源30に対応するために、試料窓16への装着に適合された支持部材32が用いられる。試料光源30は支持部材32に装着された上で、試料光源30および支持部材32が試料光源30に装着される。図2(B)に示される状態で、試料光源30は点灯される。
さらに、(5)式に従って算出される放射束Φに最大視感効果度K[lm/W]を乗じることで、試料光源30の全光束を測定できる。すなわち、試料光源30の全光束ΦLM,SMP[lm]は、以下の(6)式のように算出される。
(b4:測定処理手順)
次に、実施の形態1に従う測定システム100Aを用いた測定処理手順について説明する。
実施の形態1に従う測定システム100Aによれば、標準光源40を用いた校正処理、および、試料光源30に対する測定処理のいずれにおいても、放射束が発生する位置を実質的に同一に維持できる。そのため、両処理の間で空間応答度分布関数を実質的に同一に維持できるので、測定誤差の発生を低減できる。
実施の形態1の変形例として、実施の形態1に従う測定システム100Aに対して、光源の自己吸収補正を可能にした測定システム100Bについて説明する。
(7)式に従って算出される自己補正係数αを、上述の(6)式に従って算出される全光束ΦLM,SMPに乗じることで、自己吸収を補正した後の試料光源30の全光束を算出できる。
次に、実施の形態2として、実施の形態1に従う測定システム100Aにおける標準光源40と試料光源30との配置位置を実質的に入れ替えた構成について説明する。
図6は、実施の形態2に従う測定システム100Cの概略構成および測定方法を説明するための模式図である。図6(A)には、標準光源44を用いた校正時の光学系を示し、図6(B)には、試料光源34に対する測定時の光学系を示す。
次に、図6(A)を参照して、標準光源44を用いた校正時の光学系について説明する。標準光源44を用いた校正時においては、試料窓16には標準光源44が装着される。実施の形態2においては、標準光源44は、全光束が値付けされた全光束標準光源であり、典型的には、LEDなどの2πの配光特性をもつ発光体が用いられる。
次に、図6(B)を参照して、試料光源34に対する測定時の光学系について説明する。試料光源34に対する測定時においては、試料光源34が積分球2の外部に配置される。すなわち、入射窓12から遮光蓋42が取り外され、試料窓16および入射窓12を通る光軸AX2に沿って試料光源34が配置される。
したがって、標準光源44を用いた校正時において取得された測定値IST、および、試料光源34に対する測定時において取得された測定値ISMPを用いて、試料光源34の全光束ΦLM,SMPは、以下の(9)式のように算出される。
以上のような処理によって、試料光源34の全光束を測定できる。
次に、実施の形態2に従う測定システム100Cを用いた測定処理手順について説明する。
実施の形態2に従う測定システム100Cによれば、標準光源44を用いた校正処理、および、試料光源34に対する測定処理のいずれにおいても、光束が発生する位置を実質的に同一に維持できる。そのため、両処理の間で空間応答度分布関数を実質的に同一に維持できるので、測定誤差の発生を低減できる。
実施の形態2の変形例として、実施の形態2に従う測定システム100Cに対して、光源の自己吸収補正を可能にした測定システム100Dについて説明する。
次に、実施の形態3として、実施の形態1に従う測定システム100Aにおける全球型の積分球2に代えて、半球型の積分器を用いる構成について説明する。
図10は、実施の形態3に従う測定システム100Eの概略構成および測定方法を説明するための模式図である。図10(A)には、標準光源40を用いた校正時の光学系を示し、図10(B)には、試料光源30に対する測定時の光学系を示す。
次に、図10(A)を参照して、標準光源40を用いた校正時の光学系について説明する。標準光源40を用いた校正時においては、標準光源40から放射される光を、精密アパーチャー13を通じて積分半球4内に導入する。典型的には、標準光源40は、入射窓12および試料窓16の各中心を通過する光軸AX3上に配置される。
次に、図10(B)を参照して、試料光源30に対する測定時の光学系について説明する。試料光源30に対する測定時においては、試料光源30が積分半球4内に配置される。すなわち、拡散反射部材50に代えて、試料光源30が試料窓16に装着される。様々な大きさの試料光源30に対応するために、試料窓16への装着に適合された支持部材33が用いられる。試料光源30は支持部材32に装着された上で、試料光源30および支持部材32が試料光源30に装着される。
実施の形態3に従う測定システム100Eを用いた測定処理手順については、上述の実施の形態1に従う測定システム100Aを用いた測定処理手順(図3など参照)と実質的に同一であるので、実施の形態1において説明した内容をここに援用する。
実施の形態3に従う測定システム100Eによれば、上述の実施の形態1に従う測定システム100Aにおける利点に加えて、積分器を小型化でき、測定システム全体を省スペース化できる。
実施の形態3の変形例として、実施の形態3に従う測定システム100Eに対して、光源の自己吸収補正を可能にした測定システム100Fについて説明する。
次に、実施の形態4として、実施の形態2に従う測定システム100Cにおける全球型の積分球2に代えて、半球型の積分器を用いる構成について説明する。
図12は、実施の形態4に従う測定システム100Gの概略構成および測定方法を説明するための模式図である。図12(A)には、標準光源44を用いた校正時の光学系を示し、図12(B)には、試料光源34に対する測定時の光学系を示す。
次に、図12(A)を参照して、標準光源44を用いた校正時の光学系について説明する。標準光源44を用いた校正時においては、試料窓16には標準光源44が装着される。通常、標準光源44の大きさと試料窓16の大きさとを適合させるために、標準光源44は、試料窓16に装着するための支持部材48上に配置される。
次に、図12(B)を参照して、試料光源34に対する測定時の光学系について説明する。試料光源34に対する測定時においては、試料光源34が積分半球4の外部に配置される。すなわち、入射窓12から遮光蓋42が取り外され、試料窓16および入射窓12を通る光軸AX4に沿って試料光源34が配置される。また、標準光源40に代えて、拡散反射部材50が試料窓16に装着される。
実施の形態4に従う測定システム100Gを用いた測定処理手順については、上述の実施の形態2に従う測定システム100Cを用いた測定処理手順と実質的に同一であるので、実施の形態2において説明した内容をここに援用する。
実施の形態4に従う測定システム100Gによれば、上述の実施の形態2に従う測定システム100Cにおける利点に加えて、積分器を小型化でき、測定システム全体を省スペース化できる。
実施の形態4の変形例として、実施の形態4に従う測定システム100Gに対して、光源の自己吸収補正を可能にした測定システム100Hについて説明する。
本実施の形態に従う測定システムは、光源(標準光源または試料光源)および拡散反射部材を選択可能に装着できる試料窓と、試料窓に対向する位置に外部に配置された光源(標準光源または試料光源)を積分器内に導入するための入射窓とを有する積分器を採用する。これによって、試料窓に装着される光源から放射される光と、同一の試料窓に装着される拡散反射部材に対して外部から導入された光が照射されて放射される光との間で、放射位置を実質的に同一にできる。そのため、校正時と測定時との間で、放射位置が異なることによる誤差の発生を低減でき、測定精度を高めることができる。
Claims (10)
- 互いに対向する位置に形成された入射窓および試料窓を有する積分器と、
前記試料窓から所定距離だけ離れた位置に形成された観測窓を通じて、前記積分器の照度を測定する受光器と、
前記積分器内の前記試料窓と前記観測窓とを結ぶ光学経路上に配置されたバッフルと、
前記受光器から出力される測定値を処理することで光学特性を算出する処理装置とを備え、
前記入射窓は、前記積分器の外部に配置された第1の光源からの光の前記積分器内への導入と遮断とを選択可能に構成されており、
前記試料窓は、反射率が既知の拡散反射部材と第2の光源とを選択的に装着可能に構成されている、測定システム。 - 前記処理装置は、
前記試料窓に前記拡散反射部材が装着されるとともに、前記第1の光源として標準光源からの光が前記入射窓を通じて前記積分器内に導入される第1の状態において、前記受光器から出力される第1の測定値と、
前記試料窓に前記第2の光源として試料光源が装着されるとともに、前記入射窓を通じた前記積分器内への光が遮断される第2の状態において、前記受光器から出力される第2の測定値とに基づいて、前記試料光源の光学特性を算出する、請求項1に記載の測定システム。 - 前記入射窓と前記第1の光源との間に配置される、開口面積が既知のアパーチャーをさらに備える、請求項2に記載の測定システム。
- 前記処理装置は、
前記試料窓に前記第2の光源として標準光源が装着されるとともに、前記入射窓を通じた前記積分器内への光が遮断される第1の状態において、前記受光器から出力される第1の測定値と、
前記試料窓に前記拡散反射部材が装着されるとともに、前記第2の光源として試料光源からの光が前記入射窓を通じて前記積分器内に導入される第2の状態において、前記受光器から出力される第2の測定値とに基づいて、前記試料光源の光学特性を算出する、請求項1に記載の測定システム。 - 前記処理装置は、前記試料光源の光学特性として、前記試料光源の全光束を算出する、請求項2〜4のいずれか1項に記載の測定システム。
- 自己吸収補正用光源をさらに備え、
前記処理装置は、前記自己吸収補正用光源が点灯している状態において前記受光器から出力される測定値に基づく自己吸収補正処理を実行する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の測定システム。 - 前記積分器は、全球型の積分空間を有する積分球からなる、請求項1〜6のいずれか1項記載の測定システム。
- 前記積分器は、半球型の積分空間を有する積分半球と、前記積分半球の開口を塞ぐ平面ミラーとからなる、請求項1〜6のいずれか1項記載の測定システム。
- 測定システムおよび標準光源を用意するステップを備え、前記測定システムは、互いに対向する位置に形成された入射窓および試料窓を有する積分器と、前記試料窓から所定距離だけ離れた位置に形成された観測窓を通じて、前記積分器の照度を測定する受光器と、前記積分器内の前記試料窓と前記観測窓とを結ぶ光学経路上に配置されたバッフルとを含み、
前記試料窓に反射率が既知の拡散反射部材が装着されるとともに、前記積分器の外部に配置した前記標準光源からの光が前記入射窓を通じて前記積分器内に導入される第1の状態において、前記受光器から出力される第1の測定値を取得するステップと、
前記試料窓に試料光源が装着されるとともに、前記入射窓を通じた前記積分器内への光が遮断される第2の状態において、前記受光器から出力される第2の測定値を取得するステップと、
前記第1の測定値および前記第2の測定値に基づいて、前記試料光源の光学特性を算出するステップとを備える、測定方法。 - 測定システムおよび標準光源を用意するステップを備え、前記測定システムは、互いに対向する位置に形成された入射窓および試料窓を有する積分器と、前記試料窓から所定距離だけ離れた位置に形成された観測窓を通じて、前記積分器の照度を測定する受光器と、前記積分器内の前記試料窓と前記観測窓とを結ぶ光学経路上に配置されたバッフルとを含み、
前記試料窓に前記標準光源が装着されるとともに、前記入射窓を通じた前記積分器内への光が遮断される第1の状態において、前記受光器から出力される第1の測定値を取得するステップと、
前記試料窓に反射率が既知の拡散反射部材が装着されるとともに、試料光源からの光が前記入射窓を通じて前記積分器内に導入される第2の状態において、前記受光器から出力される第2の測定値を取得するステップと、
前記第1の測定値および前記第2の測定値に基づいて、前記試料光源の光学特性を算出するステップとを備える、測定方法。
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