JP5286571B2 - 全光束測定装置および全光束測定方法 - Google Patents

Description

この発明は、対象物から放射される全光束を測定するための全光束測定装置および全光束測定方法に関し、特に、棒状の発光体が放射する全光束を測定するのに適した構成に関するものである。

従来から、照明器具などに用いられる光源の性能を評価する指標として、全光束（ｌｍ：ルーメン）が用いられてきた。この全光束をより高い精度で測定する装置として、積分球を用いた球形光束計が知られている。この球形光束計では、点灯した光源を積分球内に配置し、その光源からの光束を積分球内壁に塗布された拡散反射材料（たとえば、硫酸バリウムやＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）など）で繰返し反射させる。この繰返しの反射によって、積分球内壁面の照度は均一化する。この積分球内壁面の照度が光源の全光束に比例することを利用して、積分球内壁面の照度を測定するとともに、この測定値を、予め取得しておいた標準光源により測定される照度と比較することで、測定対象の光源からの全光束を求める。

このような球形光束計に関する先行技術として、特開平０７−１４６１７５号公報（特許文献１）には、積分球と積分球の冷却装置とを備える全光束測定装置が開示されている。この全光束測定装置は、測定するランプを定電力点灯させたときに積分球を特定温度に冷却することで、安定した、かつ精度のよい測定を行なうことを目的としている。

特開平０７−１４６１７５号公報 特開平０６−１６７３８８号公報

上述のような球形光束計を用いることで、直管蛍光灯のような棒状の光源についても全光束を測定することができる。但し、この場合には、積分球の内側直径を光源の長さの１．２倍以上とすることが必要とされている。これは、光源の発光部が、積分球壁面に近接するほど、壁面での反射光が光源自体に再入射するため陰を作ってしまい、その結果、測定値に誤差を生じるためである。

たとえば、学校やオフィスなどで一般的に使用されている、４０Ｗ（ワット）の直管蛍光灯の全光束を測定しようとすると、当該直管蛍光灯の長手方向の長さは約１．２ｍであるので、その内側直径が１．５ｍ以上の積分球が必要となる。さらに、駅舎などで一般的に使用される１１０Ｗの直管蛍光灯は、その長手方向の長さが約２．４ｍにも達するので、そのような直管蛍光灯の全光束を測定するためには、内側直径が３ｍ以上もの大型の積分球が必要となる。

したがって、蛍光灯といった棒状光源の全光束の評価には、相対的に大型の積分球が必要となり、製作や運搬などの面において手間およびコストがかかるとともに、それを設置するための十分な空間を確保することが難しい場合があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、よりコンパクトな構成によって、より正確に全光束を測定することが可能な全光束測定装置および全光束測定方法を提供することである。

この発明のある局面に従う全光束測定装置は、棒状の発光体である対象物を装着可能に構成された本体部と、対象物を長手方向に貫通させるための第１および第２の孔を有する積分部と、積分部に対象物を貫通させた状態で、対象物と積分部とを相対移動させる相対移動手段と、積分部の第１および第２の孔とは異なる位置に設けられた観測窓を通じて、積分部内の照度を測定する測定部と、対象物と積分部とを、対象物の実質的にすべての発光面が積分部の内部空間に露出されるように相対移動させた場合に、測定部により測定される照度に基づいて、対象物が放射する全光束を算出する処理部とを含む。

好ましくは、積分部は、内壁面に光拡散反射層を有する半球部と、半球部の開口を塞ぐように配置された平面ミラーとを含む。

さらに好ましくは、第１の孔は、平面ミラー上の半球部の実質的な曲率中心に設けられ、第２の孔は、第１の孔が設けられた位置を通る平面ミラーの法線と半球部との交点に設けられる。

さらに好ましくは、本全光束測定装置は、対象物の発光面が積分部の内部空間へ露出するのを規制するための筒状の規制部をさらに含み、規制部は、第２の孔と連通するとともに、積分部の内部空間に露出する面に反射層を有する。

さらに好ましくは、規制部は、積分部の内部空間へ露出する対象物の発光面の長手方向における長さが半球部の半径の５／６以下となるように構成される。

あるいは、好ましくは、積分部は、内壁面に光拡散反射層を有する球体部と、対象物の発光面と観測窓との間に設けられたバッフルとを含む。本全光束測定装置は、対象物の発光面が積分部の内部空間へ露出するのを規制するための筒状の第１および第２の規制部をさらに含み、第１の規制部は、第１の孔と連通するとともに、積分部の内部空間に露出する面に反射層を有し、第２の規制部は、第２の孔と連通するとともに、積分部の内部空間に露出する面に反射層を有する。

好ましくは、本全光束測定装置は、積分部の外部に存在する対象物の発光面から放射される光の輝度を測定するための少なくとも１つの受光部をさらに含み、処理部は、少なくとも１つの受光部による輝度の測定結果に基づいて、対象物における発光特性の変動を補正することで、全光束を算出する。

好ましくは、相対移動手段は、積分部の内部空間へ露出する対象物の発光面の長手方向における長さと同じ距離ずつ、対象物と積分部との相対位置をステップ的に変化させ、処理部は、対象物と積分部とのそれぞれの相対位置において測定される照度を積算することで、全光束を算出する。

この発明の別の局面に従う全光束測定方法は、棒状の発光体である対象物を測定装置に装着するステップを有する。測定装置は、対象物を長手方向に貫通させるための第１および第２の孔を有する積分部と、積分部の第１および第２の孔とは異なる位置に設けられた観測窓を通じて、積分部内の照度を測定する測定部とを含む。本全光束測定方法は、さらに、積分部に対象物を貫通させた状態で、対象物の実質的にすべての発光面が積分部の内部空間に露出されるように、対象物と積分部とを相対移動させるステップと、複数の相対位置において測定部を用いて照度を測定するステップと、当該複数の相対位置において測定された複数の照度に基づいて、対象物が放射する全光束を算出するステップとを有する。

この発明に係る全光束測定装置および全光束測定方法は、よりコンパクトな構成によって、より正確に全光束を測定することが可能である。

この発明の実施の形態１に従う全光束測定装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示す積分部および測定器のより詳細な構成を示す模式図である。 図２に示す規制部による測定誤差の抑制効果を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１に従う全光束測定装置における測定手順について説明するための図（その１）である。 この発明の実施の形態１に従う全光束測定装置における測定手順について説明するための図（その２）である。 この発明の実施の形態１に従う処理部における制御構造を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に従う全光束測定方法の処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に従う積分部および測定器のより詳細な構成を示す模式図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う全光束測定装置１００の概略構成を示す模式図である。図２は、図１に示す積分部および測定器のより詳細な構成を示す模式図である。図３は、図２に示す規制部による測定誤差の抑制効果を説明するための模式図である。

図１を参照して、本実施の形態に従う全光束測定装置１００は、フレーム４０に配置された本体部２０を含む。本体部２０は、棒状の発光体である測定対象の光源（以下「対象物ＯＢＪ」とも称す。）を装着可能に構成される。なお、以下の説明では、棒状の発光体の典型例として直管蛍光灯について例示するが、本発明に係る全光束装置装置によって全光束を測定する対象物は、直管蛍光灯に限られるものではない。たとえば、長手方向に複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を複数配置した光源などにも適用することが可能である。

より具体的には、本体部２０は、点灯治具１１および１２とを有する。点灯治具１１および１２は、所定距離だけ離れた位置に対向配置されるとともに、その各々の端面には、直管蛍光灯に給電するためのコネクタが設けられている。そのため、点灯治具１１と点灯治具１２との間に、対象物ＯＢＪである直管蛍光灯が装着されると、当該直管蛍光灯への給電が開始される。なお、複数のサイズ（長さ）の直管蛍光灯を自在に装着できるように、点灯治具１１および点灯治具１２の離隔距離を変更するための構成を採用してもよい。具体的には、点灯治具１１および１２の少なくとも一方に、シリンダなどの伸縮機構を設けておき、対象物ＯＢＪの長さに応じてこの伸縮機構を作動させることで、複数の長さの直管蛍光灯についての全光束を測定することができる。

全光束測定装置１００は、さらに、対象物ＯＢＪを長手方向に貫通させるための一対の試料孔（図２の符号３および４）を有する積分部１０と、積分部１０に設けられた一対の試料孔とは異なる位置に設けられた観測窓（図２の符号５）を通じて積分部１０内の照度を測定するための測定器２１とを含む。

図２を参照して、積分部１０および測定器２１の詳細な構成について説明する。図２に示すように、本実施の形態に従う積分部１０は、半球型の光積分器である。より具体的には、積分部１０は、内壁面に光拡散反射層１ａを有する半球部１と、半球部１の開口を塞ぐように配置された円板状の平面ミラー２とを含む。光拡散反射層１ａは、典型的には、硫酸バリウムやＰＴＦＥなどの光拡散材料を塗布または吹付けることによって形成される。平面ミラー２は、半球部１の実質的な曲率中心Ｏを通り、かつ半球部１の開口部を塞ぐように配置される。ここで、半球部１の実質的な曲率中心Ｏとは、代表的に半球部１の内面側についての幾何学的な中心を意味する。

また、平面ミラー２には、半球部１の内部空間と半球部１の外部との間を連通する試料孔３が形成されている。この試料孔３は、平面ミラー２上の半球部１の実質的な曲率中心に設けられている。また、半球部１には、試料孔３と対向する位置に、半球部１の内部空間と半球部１の外部との間を連通する試料孔４が形成されている。より具体的には、この試料孔４は、試料孔３が設けられた位置を通る平面ミラー２の法線と半球部１との交点に設けられる。

本実施の形態に従う積分部１０は、その内部空間に配置された対象物ＯＢＪからの光束をその内壁面で繰返し反射させる。この繰返しの反射によって、積分部１０の内壁面の照度は均一化する。なお、この均一化した照度は、対象物ＯＢＪからの（部分的な）全光束に比例した値となる。すなわち、半球型の積分部１０であっても、従来の積分球と同様の機能を果たす。この理由について、以下説明する。

積分部１０の内部空間に配置された対象物ＯＢＪから放射された光束のうち、一部の光束は、半球部１の内壁面（光拡散反射層１ａ）に入射し、そこで拡散反射する。一方、残りの光束は、平面ミラー２に入射し、そこで鏡面反射する。このとき、平面ミラー２は、半球部１の内壁面の虚像を光学的に形成する。上述したように、平面ミラー２は、半球部１の実質的な曲率中心Ｏを通るように配置されるので、平面ミラー２と半球部１との間には、一定の曲率をもつ半球空間が形成される。そのため、半球部１の内壁面（光拡散反射層１ａ）と平面ミラー２が形成する虚像とによって、実質的に球体の積分球を用いた場合と等しい照度分布を得ることができる。言い換えれば、あたかも球体の積分球内に、互いに対称に配置された２つの対象物ＯＢＪからそれぞれ光束が放射されているとみなすことができるため、本実施の形態に従う半球型の積分部１０は、従来の積分球と同様の光積分器として機能する。

従って、上述した「半球部１の実質的な曲率中心Ｏ」とは、半球部１の全くの曲率中心である場合に加えて、上記のように球体の積分球を用いた場合と実質的に等しい照度分布を得ることができる近傍位置をも含む概念である。

平面ミラー２には、積分部１０の内壁面の照度を測定するための観測窓５が設けられる。観測窓５は、半球部１の内部空間と半球部１の外部との間を連通する。さらに、半球部１の外側には、観測窓５と連通するように取出カプラ２４が設けられている。観測窓５は、所定の視野角の範囲に含まれる半球部１の内壁面の照度を観測し、この観測した照度に応じた光が取出カプラ２４を通じて取出される。さらに、積分部１０から取出カプラ２４を介して取出された光は、光ファイバ２３を伝搬して測定器２１へ導かれる。

なお、観測窓５を半球部１の所定位置に設けてもよい。但し、この場合には、観測窓５の視野範囲に対象物ＯＢＪが直接入らないようにする必要がある。

測定器２１は、光ファイバ２３を通じて入力される光の照度を測定し、その出力を処理部５０へ出力する。なお、測定器２１としては、測定波長範囲全体の照度を検出する測定装置を採用してもよいし、あるいは、波長別の照度を検出できる分光型の測定装置を採用してもよい。分光型を採用する場合には、対象物ＯＢＪの波長依存性を考慮した全光束を測定することができる。

さらに、積分部１０の内部空間には、対象物ＯＢＪの発光面（発光部）が積分部１０の内部空間へ露出するのを規制するための規制部に相当する遮光筒６が設けられる。遮光筒６は、その筒内が試料孔４と連通するとともに、積分部１０の内部空間に露出する面に反射層を有する。より具体的には、遮光筒６は、その外表面がミラー面に加工されているとともに、試料孔４から平面ミラー２に向けてその内径が徐々に細くなる円錐台状に構成されている。これは、遮光筒６の筒内の部分、すなわち積分部１０の内部空間に露出していない部分からの光束が積分部１０の内部空間に漏れ込むことを抑制するためである。なお、積分部１０の内部空間に露出していない部分からの光束の漏れ込みを抑制できる他の代替手段を採用してもよい。

遮光筒６は、対象物ＯＢＪの発光面（発光部）を、積分部１０の内部空間と、その内部空間の虚像とによって形成される光学的な球状空間の中心部に配置するためのものである。すなわち、遮光筒６は、対象物ＯＢＪの発光面（発光部）を積分部１０の壁面およびその虚像の壁面から所定距離だけ離すことによって、測定誤差を抑制する。

図３を参照して、対象物ＯＢＪの発光面（発光部）が半球部１の内壁面に近接している場合を考える。たとえば、対象物ＯＢＪから放射された光束Ｌ１が半球部１の内壁面（光拡散反射層１ａ）に入射すると、その一部の拡散反射光Ｌ２は、対象物ＯＢＪとは異なる方向に反射されるが、別の拡散反射光Ｌ３は、対象物ＯＢＪに再入射する。対象物ＯＢＪの表面には、拡散反射材料もしくは鏡面反射材料が用いられているとは限らないので、対象物ＯＢＪに再入射した拡散反射光Ｌ３は、対象物ＯＢＪにて吸収されることになる。すなわち、対象物ＯＢＪ自体が陰となるため、その結果、測定値に誤差を生じてしまう。

そこで、本実施の形態に従う遮光筒６を用いることで、対象物ＯＢＪを積分空間の壁面から実質的に離すことができる、これによって、上述のような対象物ＯＢＪ自体の光吸収による測定誤差の発生を抑制する。

なお、積分部１０の内部空間へ露出する対象物ＯＢＪの発光面の長手方向における長さは、半球部１の半径の５／６以下となるように構成されることが好ましい。すなわち、図２に示す対象物ＯＢＪの露出距離Ｌａと、遮光筒６の実質的な長さＬｂとを用いて表現すると、Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ）≦５／６となるように、露出距離Ｌａおよび遮光筒６の長さＬｂなどを適宜設計することが好ましい。

再度、図１を参照して、全光束測定装置１００は、さらに、積分部１０および測定器２１を移動レール１３に沿って移動させるための駆動台２２を含む。ここで、積分部１０および測定器２１は、駆動台２２上に一体的に固定されている。駆動台２２は、後述する処理部５０からの指令に従って、移動レール１３に沿った軸方向に移動する。より具体的には、積分部１０および測定器２１を、点灯治具１１および１２に対象物ＯＢＪが装着されたときの当該対象物ＯＢＪの長手方向に沿って移動させる。すなわち、対象物ＯＢＪに給電するための点灯治具１１および１２は、積分部１０に設けられた一対の試料孔の中心を通る直線上に形成されており、対象物ＯＢＪを点灯治具１１および１２に装着した場合に、点灯治具１１、対象物ＯＢＪおよび点灯治具１２が一直線上に配置されるようになっている。

つまり、駆動台２２および移動レール１３は、積分部１０に対象物ＯＢＪを貫通させた状態で、対象物ＯＢＪと積分部１０とを相対移動させるための相対移動手段に相当する。

本実施の形態に従う全光束測定装置１００においては、対象物ＯＢＪの実質的にすべての発光面が積分部１０の内部空間に露出されるように、対象物ＯＢＪと積分部１０とを相対移動させた場合に測定器２１により測定される照度に基づいて、対象物ＯＢＪが放射する全光束を算出する。すなわち、対象物ＯＢＪを試料孔３から試料孔４にかけて積分部１０を貫通するように配置した上で、対象物ＯＢＪの積分部１０の内部空間に位置する部分の光束を測定し、続いて、対象物ＯＢＪに対して積分部１０を相対移動し、同様に対象物ＯＢＪの積分部１０の内部空間に位置する部分の光束を測定する。このように、対象物ＯＢＪの発光面を過不足なく順次移動させながら測定された光束を積算することで、対象物ＯＢＪの全光束を算出する。

全光束測定装置１００は、さらに、処理部５０を含む。処理部５０は、上述したような全光束の測定に係る各種制御および演算処理を司る部分である。典型的に、処理部５０は、汎用的なパーソナルコンピュータに本実施の形態に従う全光束測定方法を提供するためのプログラムをインストールすることで提供される。この場合のハードウェア構成については公知であるので、ここではその詳細な説明は行なわない。あるいは、処理部５０により提供される機能の全部もしくは一部を専用のハードウェアとして実現してもよい。

全光束測定装置１００は、さらに、積分部１０の外部に存在する対象物ＯＢＪの発光面から放射される光の輝度を測定するための受光部２５および２６をさらに含む。受光部２５および２６は、典型的には、フォトダイオードやＣＣＤ（Charge Coupled Device）などからなり、その測定された輝度値は処理部５０へ送信される。処理部５０は、この受光部２５および２６による輝度の測定結果に基づいて、対象物ＯＢＪにおける発光特性の変動を補正することで、対象物ＯＢＪからの全光束を算出する。

すなわち、本実施の形態に従う全光束測定装置では、積分部１０の内部に対象物ＯＢＪの一部分が内包されることになるので、当該内包部分については放熱特性が悪化する。そのため、対象物ＯＢＪの最冷点温度が変動（典型的には、上昇）し、対象物ＯＢＪからの光束は減少する可能性がある。ここで、直管蛍光灯などの場合には、最冷点温度が変動による発光特性の変動は、発光面全体に現われると見なすことができるので、対象物ＯＢＪからの輝度の変動をモニターすることで、対象物ＯＢＪの発光特性の変動を検出することができる。そのため、この輝度の変動に基づいて、測定された照度（光束に比例）を補正することで、より高い精度で対象物ＯＢＪの全光束を測定することができる。

なお、本実施の形態に従う全光束測定装置１００は、それぞれの相対位置において、積分部１０の内部空間への外乱光の侵入および積分部１０の内部空間からの光束の漏れ出しが無ければ、対象物ＯＢＪの全光束を正確に測定することができるため、対象物ＯＢＪを外部から遮蔽（遮光）する必要は必ずしもない。しかしながら、上述のような対象物ＯＢＪにおける発光特性の変動を補正する場合には、受光部２５および２６において、より高い精度で輝度を測定する必要があるので、フレーム４０として、対象物ＯＢＪを外部空間から遮光できる構成を採用することが好ましい。

次に、図４および図５を参照して、本実施の形態に従う全光束測定装置における測定手順について説明する。

まず、図４に示すように、対象物ＯＢＪを点灯治具１１と点灯治具１２との間に装着して点灯させる。そして、対象物ＯＢＪからの光束が安定するまでエージングする。この初期状態においては、積分部１０は、点灯治具１１のみがその内部空間に露出するような位置にセットされる。

対象物ＯＢＪからの光束が安定した後、受光部２５および２６により対象物ＯＢＪの輝度をそれぞれ測定し、その測定結果を安定時の輝度（基準値）として記憶する。そして、対象物ＯＢＪからの全光束の測定が開始される。

すなわち、処理部５０から駆動台２２に対して指令を与えることで、積分部１０の内部空間へ露出する対象物ＯＢＪの発光面の長手方向における長さ（図２に示す露出距離Ｌａ）と同じ距離ずつ、対象物ＯＢＪと積分部１０との相対位置をステップ的に変化させる。そのため、図５に示すように、積分部１０は、紙面左側から紙面右側へ向けてステップ的に移動することになる。

そして、それぞれの相対位置において、測定器２１により積分部１０内の照度を測定する。このとき、対象物ＯＢＪの発光面が過不足なく積分部１０の内部空間へ露出するように、積分部１０を順次移動させる。言い換えれば、測定器２１がそれぞれ照度を測定した対象の露出面をつなぎ合わせると、対象物ＯＢＪの有する発光面の全体と実質的に一致するように、駆動台２２へ順次指令を与える。そして、対象物ＯＢＪと積分部１０とのそれぞれの相対位置において測定される照度を積算することで、対象物ＯＢＪからの全光束が算出される。

なお、測定器２１により測定された照度から対象物ＯＢＪからの全光束を算出する場合には、既知の光束を発生する標準光源を同じ積分部１０および測定器２１を用いて測定しておき、その既知の光束と測定された照度との関係から算出される換算式（換算係数）を取得しておく必要がある。すなわち、予め照度と光束との間の換算係数を取得しておき、この換算係数を用いて、測定された照度から対象物ＯＢＪの光束を算出する。

上述したように、測定器２１が積分部１０内の照度を測定するときには、受光部２５および２６に対象物ＯＢＪの輝度を測定させる。そして、受光部２５および／または２６によって測定された輝度に基づいて、対応する測定器２１からの測定結果（対象物ＯＢＪからの光束に比例する照度）を補正する。なお、受光部２５および２６を設けているのは、積分部１０の位置によっては、それぞれの受光部の視野範囲に対象物ＯＢＪではなく、積分部１０などが含まれてしまう場合があるが、この場合であっても、対象物ＯＢＪの輝度を正確に取得できるようにするためである。なお、積分部１０の位置に影響を受けず、対象物ＯＢＪからの輝度を適切に測定できる構成であれば、受光部の数は２個に限られるものではない。

図６は、この発明の実施の形態１に従う処理部５０における制御構造を示す模式図である。図６を参照して、処理部５０は、測定器２１により測定された照度Ｅと受光部２５および／または２６により測定された輝度Ｌとを入力として、対象物ＯＢＪの全光束Φを出力する。より具体的には、処理部５０は、その制御構造として、指令生成部５００と、掛算器５０１および５０５と、累積器５０２と、補正係数算出部５０６とを含む。

指令生成部５００は、対象物ＯＢＪと積分部１０との間の相対位置をステップ的に変化させるための移動指令を生成し、駆動台２２へ順次出力する。なお、この移動指令は、移動レール１３上の絶対位置を示す情報であってもよいし、駆動台２２の各ステップにおける移動量（位置偏差）を示す情報であってもよい。

掛算器５０１は、測定器２１により測定された照度Ｅに対して、対象物ＯＢＪにおける発光特性の変動を補正するための補正係数Ｋ１を乗じる。なお、掛算器５０１は、指令生成部５００からのトリガに基づいて、対象物ＯＢＪと積分部１０との相対位置が変化したタイミングを検知して動作する。そして、掛算器５０１は、算出した補正後の照度（Ｋ１×Ｅ）を累積器５０２へ出力する。

累積器５０２は、掛算器５０１から出力される補正後の照度を積算する。なお、累積器５０２は、掛算器５０１から何らかの出力がなされるタイミングで動作する。より具体的には、累積器５０２は、加算器５０３と、レジスタ５０４とを含む。レジスタ５０４は、測定開始時にリセット信号を受けてその値をゼロクリアするとともに、測定中の積算値を格納する。加算器５０３は、掛算器５０１から新たな補正後の照度が出力されると、レジスタ５０４からそれまでの積算値を読出し、当該新たに出力された補正後の照度を加算した上で、その加算後の積算値をレジスタ５０４に格納する。

掛算器５０５は、レジスタ５０４に格納されている（補正後の）照度の積算値に対して、予め取得されている換算係数Ｋ２を乗じることで、対象物ＯＢＪの全光束Φを算出する。上述したように、換算係数Ｋ２は、既知の光束を発生する標準光源を用いて予め取得される。なお、対象物ＯＢＪの測定後に、この換算係数Ｋ２を算出するようにしてもよい。

補正係数算出部５０６は、対象物ＯＢＪにおける発光特性の変動を補正するための補正係数Ｋ１を算出する。具体的には、補正係数算出部５０６は、セレクタ５０７と、割算器５０８と、レジスタ５０９とを含む。セレクタ５０７は、受光部２５および／または２６により測定された輝度を割算器５０８およびレジスタ５０９のいずれか一方へ出力する。すなわち、初期状態においては、受光部２５および／または２６により測定された輝度をレジスタ５０９へ格納し、それ以降の測定時には、測定された輝度を割算器５０８へ出力する。レジスタ５０９は、対象物ＯＢＪの安定時の輝度（基準値）Ｌｓを格納する。割算器５０８は、測定器２１による照度Ｅの測定と同期して、レジスタ５０９に格納されている輝度（基準値）Ｌｓを受光部２５および／または２６により測定された輝度Ｌで除算することで、補正係数Ｋ１（＝Ｌｓ／Ｌ）を算出する。なお、受光部２５または２６の視野範囲と積分部１０とが干渉しても正しい輝度を取得することができるように、受光部２５により測定された輝度と、受光部２６により測定された輝度とのうち、その値がより大きいものを選択するための選択器をさらに含むようにしてもよい。

図７は、この発明の実施の形態１に従う全光束測定方法の処理手順を示すフローチャートである。図７を参照して、まず、処理部５０は、測定器２１により測定される照度を対象物ＯＢＪの輝度に換算するための換算係数を取得する（ステップＳ２）。具体的には、処理部５０は、予め登録されている換算係数を読出したり、ユーザに対して換算係数の入力を促したりする。あるいは、上述したように、標準光源を用いて、換算係数を算出するようにしてもよい。

続いて、ユーザは、全光束を測定すべき対象物ＯＢＪを点灯治具１１と点灯治具１２との間に装着し（ステップＳ４）、対象物ＯＢＪからの光束が安定するまでエージングする（ステップＳ６）。なお、積分部１０は、初期位置（図４に示す点灯治具１１のみがその内部空間に露出するような位置）であるとする。エージングが完了すると、ユーザは、測定開始指令を処理部５０へ与える。

処理部５０は、ユーザからの測定開始指令を受けると、受光部２５および／または２６により測定された輝度を対象物ＯＢＪの安定時の輝度（基準値）Ｌｓとして格納する（ステップＳ８）。

そして、処理部５０は、駆動台２２に移動指令を与えて、対象物ＯＢＪの発光面の始端から所定距離までが積分部１０の内部空間に露出する位置に積分部１０を移動させる（ステップＳ１０）。続いて、処理部５０は、測定器２１により測定される照度を取得し（ステップＳ１２）、さらに、受光部２５および２６により測定される輝度を取得する（ステップＳ１４）。そして、処理部５０は、ステップＳ１４において取得された輝度とステップＳ８において取得した輝度（基準値）Ｌｓとから補正係数Ｋ１を算出し（ステップＳ１６）、この補正係数Ｋ１に基づいて、ステップＳ１２において取得した照度を補正し、その補正後の照度を初期の積算値として格納する（ステップＳ１８）。

その後、処理部５０は、駆動台２２に移動指令を与えて、積分部１０の内部空間へ露出する対象物ＯＢＪの発光面の長手方向における長さ（図２に示す露出距離Ｌａ）だけ、積分部１０を移動させる（ステップＳ２０）。続いて、処理部５０は、測定器２１により測定される照度を取得し（ステップＳ２２）、さらに、受光部２５および２６により測定される輝度を取得する（ステップＳ２４）。そして、処理部５０は、ステップＳ２４において取得された輝度とステップＳ８において取得した輝度（基準値）Ｌｓとから補正係数Ｋ１を算出し（ステップＳ２６）、この補正係数Ｋ１に基づいて、ステップＳ２２において取得した照度を補正し、その補正後の照度とそれまでの時点における積算値とを加算して、新たな積算値として格納する（ステップＳ２８）。

さらに、処理部５０は、積分部１０の内部空間に対象物ＯＢＪの発光面の終端が含まれているか否かを判断する（ステップＳ３０）。すなわち、対象物ＯＢＪのもつすべての発光面が積分部１０の内部空間に露出済であるか否かを判断する。積分部１０の内部空間に対象物ＯＢＪの発光面の終端が含まれていない場合（ステップＳ３０においてＮＯの場合）には、ステップＳ２０以下の処理が再度繰返される。

これに対して、積分部１０の内部空間に対象物ＯＢＪの発光面の終端が含まれている場合（ステップＳ３０においてＹＥＳの場合）には、処理部５０は、対象物ＯＢＪのもつすべての露光面についての測定が完了したと判断し、現時点における積算値に、照度を輝度に換算するための換算係数を乗じて、対象物ＯＢＪの全光束として出力する（ステップＳ３２）。そして、処理は終了する。

この発明の実施の形態１によれば、その半径が３０ｃｍ程度の積分部を採用することで、実用上十分な精度で全光束を測定することができる。そのため、本実施の形態に従う全光束測定装置の占める長さは、対象物ＯＢＪの長手方向の長さに積分部の半径（たとえば、３０ｃｍ程度）および付属機器の長さを加えた程度に抑えることができる。すなわち、対象物のすべてを内包するような相対的に大きな光積分器を採用する必要がなく、従来の構成に比較して、光積分器のサイズを１／５〜１／１０まで小さくすることができる。さらに、半球型の積分器を用いるので、同一半径であっても、球形の積分器に比較して、全体の大きさを１／２にできる。そのため、よりコンパクトの全光束測定装置を実現できる。

この発明の実施の形態１によれば、半球型の積分器を採用するため、対象物ＯＢＪからの光束が直接的に入射することのない位置に観測窓を設けることができる。そのため、対象物ＯＢＪの発光面から観測窓までの間に、遮光板（バッフル）を設ける必要がない。すなわち、このようなバッフルを設けると、光吸収の影響が相対的に大きくなり測定精度に悪影響を与えるが、本実施の形態に従う全光束測定装置では、このようなバッフルを設ける必要がない。そのため、積分部における積分効率の低下を防止し、その結果、全光束の測定精度を高めることができる。

［実施の形態２］
上述の実施の形態１においては、半球型の積分部を採用する構成について例示したが、全球型の積分部を採用してもよい。以下、この全球型の積分部を採用する構成について例示する。

この発明の実施の形態２に従う全光束測定装置の概略構成は、積分部の構成を除いて、図１に示す実施の形態１に従う全光束測定装置１００と同様の構成を有するので、詳細な説明は繰返さない。

図８は、この発明の実施の形態２に従う積分部３０および測定器２１のより詳細な構成を示す模式図である。図８を参照して、本実施の形態に従う積分部３０は、基本的には、内壁面に光拡散反射層３１ａを有する全球部３１からなる。この光拡散反射層３１ａは、上述の実施の形態１に従う積分部１０の光拡散反射層１ａと同様に、硫酸バリウムやＰＴＦＥなどの光拡散材料を塗布または吹付けることによって形成される。全球部３１には、対象物ＯＢＪを長手方向に貫通させるための一対の試料孔２７および２８が設けられている。さらに、全球部３１には、一対の試料孔２７および２８とは異なる位置に設けられた観測窓２９が設けられている。典型的には、試料孔２７および２８は、全球部３１の内面の中心点を通る直線と全球部３１とのそれぞれの交点に配置されるとともに、観測窓２９は、全球部３１の内面の中心点を通り、かつ、試料孔２７および２８が設けられる直線に対して直交する直線と全球部３１との交点に配置される。

本実施の形態に従う全光束測定装置は、さらに、この観測窓２９を通じて積分部３０内の照度を測定するための測定器２１を含む。測定器２１の構成については、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。また、積分部３０の内部空間には、対象物ＯＢＪの発光面と観測窓２９との間に設けられた遮光板（バッフル：baffle）２２が設けられている。このバッフル２２は、測定精度を高めるために、対象物ＯＢＪからの光束が直接的に観測窓２９を通じて測定器２１へ入射することを抑制する。

さらに、積分部３０の内部空間には、対象物ＯＢＪの発光面（発光部）が積分部３０の内部空間へ露出するのを規制するための規制部である遮光筒６Ａおよび６Ｂが配置される。遮光筒６Ａは、その筒内が試料孔２７と連通するとともに、積分部３０の内部空間に露出する面に反射層を有する。同様に、遮光筒６Ｂは、その筒内が試料孔２８と連通するとともに、積分部３０の内部空間に露出する面に反射層を有する。より具体的には、遮光筒６Ａおよび６Ｂは、いずれもその外表面がミラー面に加工されているとともに、試料孔２７または２８から中心部に向けてその内径が徐々に細くなる円錐台状に構成されている。これは、遮光筒６Ａおよび６Ｂの筒内の部分、すなわち積分部３０の内部空間に露出していない部分からの光束が積分部３０の内部空間に漏れ込むことを抑制するためである。なお、積分部３０の内部空間に露出していない部分からの光束の漏れ込みを抑制できる他の代替手段を採用してもよい。

このような遮光筒６Ａおよび６Ｂを配置するのは、上述の図３において説明したのと同様の理由である。すなわち、対象物ＯＢＪを積分空間の壁面から実質的に離すことで、対象物ＯＢＪ自体の光吸収による測定誤差の発生を抑制するためである。本実施の形態に従う全光束測定装置においては、積分部３０の内部空間へ露出する対象物ＯＢＪの発光面の長手方向における長さは、全球部３１の直径の５／６以下となるように構成されることが好ましい。

本実施の形態に従う全光束測定装置を用いた測定手順、制御構造、処理手順などについては、上述の実施の形態１におけるそれらと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態２によれば、対象物の長手方向の長さより短い直径の積分部を採用することができるので、従来の全光束測定装置のように、対象物の全体を内部空間に内包するような大型の積分球を採用する必要がない。そのため、よりコンパクトの全光束測定装置を実現できる。

［その他の形態］
上述の実施の形態１および２においては、対象物と積分部との相対位置をステップ的に変化させ、各相対位置において積分部内の照度を測定する構成について例示したが、対象物と積分部との相対位置を連続的に変化させるとともに、積分部内の照度を連続的に測定し、この測定結果に基づいて、全光束を算出するようにしてもよい。すなわち、対象物と積分部との相対位置を連続的に変化させたときに連続的に測定される照度を積分し、さらに、この照度の積分結果を相対速度に関する係数で規格化することで、対象物からの全光束を測定することができる。

上述の実施の形態１および２においては、対象物ＯＢＪを固定して積分部を移動させる構成について例示したが、積分部を固定して対象物ＯＢＪを動かしてもよい。

上述の実施の形態１および２においては、対象物ＯＢＪにおける発光特性の変動を対象物ＯＢＪの輝度に基づいて補正するより好ましい構成について例示したが、温度依存性の少ない発光体などの全光束を測定する場合には、このような補正を必ずしも行なくてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 半球部、１ａ，３１ａ 光拡散反射層、２ 平面ミラー、３，４，２７，２８ 試料孔、５，２９ 観測窓、６，６Ａ，６Ｂ 遮光筒、１０，３０ 積分部、１１，１２ 点灯治具、１３ 移動レール、２０ 本体部、２１ 測定器、２２ 駆動台、２２ バッフル、２３ 光ファイバ、２４ 取出カプラ、２５，２６ 受光部、３１ 全球部、４０ フレーム、５０ 処理部、１００ 全光束測定装置、５００ 指令生成部、５０１ 掛算器、５０２ 累積器、５０３ 加算器、５０４ レジスタ、５０５ 掛算器、５０６ 補正係数算出部、５０７ セレクタ、５０８ 割算器、５０９ レジスタ、ＯＢＪ 対象物。

Claims (9)

1. 棒状の発光体である対象物を装着可能に構成された本体部と、
   前記対象物を長手方向に貫通させるための第１および第２の孔を有する積分部と、
   前記積分部に前記対象物を貫通させた状態で、前記対象物と前記積分部とを相対移動させる相対移動手段と、
   前記積分部の前記第１および第２の孔とは異なる位置に設けられた観測窓を通じて、前記積分部内の照度を測定する測定部と、
   前記対象物と前記積分部とを、前記対象物の実質的にすべての発光面が前記積分部の内部空間に露出されるように相対移動させた場合に、前記測定部により測定される照度に基づいて、前記対象物が放射する全光束を算出する処理部とを備える、全光束測定装置。
2. 前記積分部は、
   内壁面に光拡散反射層を有する半球部と、
   前記半球部の開口を塞ぐように配置された平面ミラーとを含む、請求項１に記載の全光束測定装置。
3. 前記第１の孔は、前記平面ミラー上の前記半球部の実質的な曲率中心に設けられ、
   前記第２の孔は、前記第１の孔が設けられた位置を通る前記平面ミラーの法線と前記半球部との交点に設けられる、請求項２に記載の全光束測定装置。
4. 前記対象物の発光面が前記積分部の内部空間へ露出するのを規制するための筒状の規制部をさらに備え、前記規制部は、前記第２の孔と連通するとともに、前記積分部の内部空間に露出する面に反射層を有する、請求項３に記載の全光束測定装置。
5. 前記規制部は、前記積分部の内部空間へ露出する前記対象物の発光面の長手方向における長さが前記半球部の半径の５／６以下となるように構成される、請求項４に記載の全光束測定装置。
6. 前記積分部は、
   内壁面に光拡散反射層を有する球体部と、
   前記対象物の発光面と前記観測窓との間に設けられたバッフルとを含み、
   前記対象物の発光面が前記積分部の内部空間へ露出するのを規制するための筒状の第１および第２の規制部をさらに備え、
   前記第１の規制部は、前記第１の孔と連通するとともに、前記積分部の内部空間に露出する面に反射層を有し、
   前記第２の規制部は、前記第２の孔と連通するとともに、前記積分部の内部空間に露出する面に反射層を有する、請求項１に記載の全光束測定装置。
7. 前記積分部の外部に存在する前記対象物の発光面から放射される光の輝度を測定するための少なくとも１つの受光部をさらに備え、
   前記処理部は、前記少なくとも１つの受光部による輝度の測定結果に基づいて、前記対象物における発光特性の変動を補正することで、前記全光束を算出する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の全光束測定装置。
8. 前記相対移動手段は、前記積分部の内部空間へ露出する前記対象物の発光面の長手方向における長さと同じ距離ずつ、前記対象物と前記積分部との相対位置をステップ的に変化させ、
   前記処理部は、前記対象物と前記積分部とのそれぞれの相対位置において測定される照度を積算することで、前記全光束を算出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の全光束測定装置。
9. 棒状の発光体である対象物を測定装置に装着するステップを備え、前記測定装置は、前記対象物を長手方向に貫通させるための第１および第２の孔を有する積分部と、前記積分部の前記第１および第２の孔とは異なる位置に設けられた観測窓を通じて、前記積分部内の照度を測定する測定部とを含み、さらに、
   前記積分部に前記対象物を貫通させた状態で、前記対象物の実質的にすべての発光面が前記積分部の内部空間に露出されるように、前記対象物と前記積分部とを相対移動させるステップと、
   複数の相対位置において前記測定部を用いて照度を測定するステップと、
   当該複数の相対位置において測定された複数の照度に基づいて、前記対象物が放射する全光束を算出するステップとを備える、全光束測定方法。

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