KR101144653B1

KR101144653B1 - 적분구 광도계 및 그 측정 방법

Info

Publication number: KR101144653B1
Application number: KR1020100074708A
Authority: KR
Inventors: 박성종; 이동훈; 박승남
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-05-11
Also published as: AU2011286553A1; JP5917513B2; US20130099102A1; WO2012018182A2; CN102959370B; DE112011102599T5; JP2013532839A; KR20120012629A; AU2011286553B2; US8749774B2; CN102959370A; WO2012018182A3

Abstract

본 발명은 적분구 광도계 및 그 측정 방법을 제공한다. 이 적분구 광도계는 복수 개의 광 검출기들, 광 검출기들에 대응하여 형성된 관통홀들을 포함하는 적분구, 광 검출기들 앞에서 광 검출기들과 이격되어 적분구의 내부에 배치되는 차광막들, 관통홀에 배치되는 광도계, 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준 광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 반응 특성을 가지도록 광 검출기들 및 광도계의 출력 신호를 보정하는 조정부를 포함한다.

Description

적분구 광도계 및 그 측정 방법{INTEGRATING SPHERE PHOTOMETER AND MEASURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 발광소자의 광학적 특성 중 하나인 전광선속(total luminous flux, 단위: lm)을 측정하는 적분구광도계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적분구 내부에서 전광선속 표준광원과 측정대상광원을 비교하여 측정하는 과정에서 광도계 및 복수의 광검출기들을 이용하여 공간적으로 평균화하여 측정대상광원의 출력공간분포가 표준광원의 출력공간분포와 달라서 발생하는 공간불일치오차의 보정을 생략할 수 있는 적분구광도계에 관한 것이다.

광원의 전광선속이란 광원이 모든 방향으로 방출하는 광선속(luminous flux, 단위:lm)의 총합이다. 상기 광원의 조명효율(단위: lm/W)은 입력전력(단위:W)에 대한 광출력인 전광선속(단위:lm)의 비율로써 결정한다. 따라서, 정확한 전광선속의 측정은 조명기기의 성능평가에 매우 중요하다.

통상적으로, 상기 전광선속의 측정은 측각광도계(goniophotometer)를 사용하여 수행된다. 출력 광선속(output luminous flux)의 공간분포를 각도 별로 분해하여 측정한 후, 상기 전광선속은 각도별로 측정된 상기 출력 광선속을 수학적으로 적분하여 구해질 수 있다.

상기 전광선속 측정의 다른 방법으로, 적분구광도계(integrating sphere photometer)를 사용하여 출력 광선속에 비례하는 출력신호를 읽어, 값을 알고 있는 표준광원과 측정대상광원을 비교함으로써 전광선속을 구할 수 있다. 원리적으로 적분구광도계는 적분구 내 광선속에 비례하는 출력신호를 내며, 이러한 비례관계로부터 전광선속이 알려진 표준광원과 측정하고자하는 광원을 적분구광도계에 순차적으로 넣어 각각 점등하고 그 출력신호를 측정, 비교함으로써 전광선속을 측정하게 된다. 적분구광도계는 측각광도계에 비해 기구적 구성이 간단하고 측정시간이 짧으며, 표준광원와 측정대상광원이 동일한 종류일 경우에는 상기 적분구광도계는 단순 비교측정을 통하여 손쉽게 높은 정확도의 상기 전광선속을 얻을 수 있는 장점이 있어 실무에 많이 사용된다.

그러나, 표준광원과 측정대상광원의 형태, 출력 분광분포, 출력 공간분포 등이 다를 경우, 상기 적분구광도계는 보정과정을 추가하여야만 정확한 측정이 가능하다. 상기 보정과정은 자체흡수불일치(self-absorption mismatch) 보정, 분광불일치(spectral mismatch) 보정, 공간불일치(spatial mismatch) 보정 등을 포함할 수 있다. 이중 자체흡수불일치 보정과 분광불일치 보정은 상대적으로 어려움 없이 수행할 수 있으나, 공간불일치 보정은 측정대상광원의 각도 별 광도분포 뿐 아니라 측정이 매우 까다로운 상기 적분구광도계의 공간응답분포함수(spatial response distribution function, SRDF)를 추가로 측정하여야 하는 어려움이 있어 공간불일치가 큰 지향성이 있는 광원의 전광선속을 측정할 경우 정확한 측정이 현실적으로 어렵다.

이러한 공간불일치 보정을 정확하게 수행하기 위해서는 측각 광도계를 사용하는 전광선속 절대측정법보다 더 복잡한 과정을 거쳐야 하므로 국가표준기관 같이 최상위 표준을 유지하는 목적이 아닌 산업현장에서 이용하는 적분구 장치에서는 측정대상광원과 동일한 공간출력분포를 갖는 표준광원를 사용하여 공간응답 오차를 최소화하는 것이 일반적이나, 대부분의 전광선속 표준전구는 점광원 형태인데다 측정대상광원이 바뀔 경우 또 그에 맞는 표준전구를 각 광원별로 준비해야하는 어려움이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 다양한 지향성을 가지는 광원의 전광선속을 측정할 때 발생하는 공간불일치에 의한 오차를 제거하는 적분구광도계를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 다양한 지향성을 가지는 광원의 전광선속을 측정할 때 발생하는 공간 불일치에 의한 오차를 제거하는 적분구 광도계의 측정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계는 복수 개의 광검출기들, 상기 광검출기들에 대응하여 형성된 관통홀들을 포함하는 적분구, 상기 광검출기들 앞에서 상기 광검출기들과 이격되어 상기 적분구의 내부에 배치되는 차광막들, 관통홀에 배치되는 광도계, 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 표준광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광검출기들의 출력신호를 조정하는 조정부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계의 측정 방법은 관통홀들을 포함하는 적분구 내부의 상기 관통홀들 앞에 차광막들이 배치되고, 상기 적분구의 중심에 점광원 형태의 표준광원을 장착하고 점등하여, 상기 관통홀들에 대응하여 배치된 광검출기들의 출력을 서로 일치시키는 단계, 및 측정대상광원 및 상기 표준광원 각각의 점등 시 상기 광검출기들의 출력 및 상기 광도계의 출력을 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계는 적분구의 표면에 대칭적으로 배치된 복수 개의 광검출기들에 의하여 적분구의 공간응답을 균일하게 하는 효과를 주며, 또한 상기 적분구의 표면에 배치된 복수개의 광검출기들의 이득은 점광원 형태의 표준광원 점등시 동일한 출력신호를 주도록 조절된다. 저가의 복수의 광검출기들를 이용하여 공간불일치 보정이 수행된다. 이를 통해 점광원 형태의 일반적인 표준광원을 사용하더라도 지향성이 있는 측정대상광원의 측정 시 공간불일치 오차를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 조정부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 적분구 광도계의 보정을 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 광도계의 측정 방법을 설명하는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 적분구 광도계의 흡수 보정을 설명하는 도면들이다.

종래의 표준광원를 사용하는 적분구광도계와 기능면에서 차이가 없으면서도 지향성이 있는 측정대상광원에서 전광선속을 측정할 수 있는 적분구광도계가 요구된다. 상기 적분구 광도계는 표준광원과 측정대상광원 간 공간불일치에 의한 측정오차를 제거할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계는 저가의 광검출기들을 이용하여 공간불일치 보정을 수행하고, 주 측정은 고가의 광도계를 이용하여 수행한다. 또한, 자체흡수불일치 보정은 보조광원 및 광도계를 사용하여 수행될 수 있고, 분광불일치보정은 분광복사계를 사용하여 수행될 수 있다. 광도계 또는 분광복사계가 장착되는 관통홀은 별도로 형성하지 않고, 이미 광검출기가 장착된 관통홀에 상기 광검출기를 제거한 후, 광도계 또는 분광복사계가 상기 관통홀에 장착된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계는 복수개의 광검출기들과 1개의 광도계를 사용하여 정확하게 전광선속을 측정할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계를 설명하는 도면이다.

도 2는 도 1의 조정부를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 적분구광도계에 장착되는 광검출기들과 광도계의 이득 조정을 설명하는 도면이다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계의 측정 방법을 설명하는 도면들이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 적분구광도계의 자체흡수불일치 보정을 설명하는 도면들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 적분구광도계는 복수 개의 광검출기들(112a~112f, 112e와 112f는 도 1 에 미도시), 상기 광검출기들(112a~112f)에 대응하여 형성된 관통홀들(122a~122f, 122e와 112f는 도 1에 미도시)을 포함하는 적분구(102), 상기 광검출기들(112a~112f) 앞에서 상기 광검출기들(112a~112f)과 이격되어 상기 적분구(102)의 내부에 배치되는 차광막들(124), 관통홀(122a)에 배치되는 광도계(114), 및 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 점광원 형태의 표준광원(140)이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력신호 이득을 조정하는 조정부(150)를 포함한다. 조정부(150)는 상기 광도계(114)의 출력신호 이득도 조정할 수 있다.

상기 적분구(102)의 지름은 수십 센치미터 내지 수 미터일 수 있다. 상기 적분구(102)의 내주면의 반사율(R)은 90 퍼센트 이상일 수 있다. 상기 적분구(102)의 내주면은 실질적으로 구면일 수 있다. 상기 적분구(102)는 분리 결합할 수 있는 복수의 부품으로 구성될 수 있다. 상기 적분구(102)의 내주면은 확산반사(diffuse reflection)할 수 있다.

상기 관통홀들(122a~122f)은 상기 적분구(102)의 중심에 대하여 대칭적으로 상기 적분구(102)의 표면에 형성될 수 있다. 상기 적분구(102)의 중심을 원점으로 하고 적분구의 반경을 L이라고 할 때, 직각 좌표계(x,y,z)에서, (L, 0, 0), (-L, 0, 0), (0, L, 0 ), (0, -L, 0), (0, 0, L), (0, 0, -L)에 배치될 수 있다. y축 상에 배치된 관통홀들(122e, 122f), 차광막들, 및 광검출기들(112e,112f)은 도 1에 도시되지 않았다. 상기 관통홀들은 상기 적분구에 대하여 중심에 대칭적으로 한 쌍을 이룰 수 있다.

상기 확산판들(126)은 상기 관통홀(122a~122f)에 삽입되거나 이격되어 배치될 수 있다. 상기 적분구(102)의 중심에서 발산하는 광은 상기 확산판들(126)을 확산투과(diffuse transmission)할 수 있다. 확산판은 오팔유리(opal glass)나 간유리, 테플론(teflon), 엔지니어링유리(engineering glass)일 수 있다.

상기 차광막(124)은 상기 광검출기들(122a~122f)와 이격되어 상기 적분구(102)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 차광막(124)은 상기 적분구(102)의 중심을 원점으로 하고 적분구(102)의 반경을 L이라고 할 때, 직각 좌표계(x,y,z)에서 (L-d, 0, 0), (-L+d, 0, 0), (0, L-d, 0 ), (0, -L+d, 0), (0, 0, L-d), (0, 0, -L+d) 근처 6 곳에 장착될 수 있다. 상기 차광막(124)의 중심축과 상기 광검출기들(122a~122f)의 중심축은 서로 일치할 수 있다. 상기 차광막의 중심축은 상기 관통홀 및 상기 광검출기와 중심축과 일치할 수 있다.

상기 차광막들(124)은 상기 측정대상광원(미도시) 또는 표준광원(140)에서 발산하는 광이 직접 상기 광검출기들(112a~112f)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 상기 차광막(124)은 원형 판이나 다각형 판일 수 있다. 상기 차광막(124)의 반사율은 90 퍼센트 이상일 수 있다. 상기 차광막(124)의 지름은 상기 광검출기들(112a)의 지름, 상기 관통홀(122a)의 지름, 또는 표준광원(140)의 지름보다 클 수 있다.

광검출기들(112a~112f)은 상기 관통홀들(122a~122f)의 주위에 배치된다. 더 구체적으로, 상기 광검출기들(112a~112f)은 상기 관통홀들(122a~122f)의 뒤에 배치될 수 있다. 상기 광검출기들(112a~112f)은 실리콘(Si) 계열 또는 인듐-갈륨-아세나이드(InGaAs) 계열일 수 있다. 상기 광검출기들(112a~112f)과 상기 관통홀들(122a~122f) 사이의 거리는 조절할 수 있다. 상기 거리의 조절에 의하여 상기 광검출기의 출력신호 이득이 조절될 수 있다.

상기 광검출기(112a) 및 상기 광도계(114)는 광자(photon)가 상기 광검출기(112a) 또는 상기 광도계(114)에 도달할 때의 전기 신호가 발생하는 원리를 이용하여, 복사 세기가 비례하는 출력신호를 제공한다. 한편, 상기 광도계(114)는 분광감응도(spectral responsivity)가 인간의 눈에 대응하는 시감 특성인 국제조명위원회에서 정의한 CIE 1924 V(λ) 함수 형태를 가지도록 광필터(optical filter)를 가질 수 있다. 상기 광도계(114)는 상기 제1 관통홀(122a) 주위에 형성된 새로운 관통홀(미도시)에 배치되거나, 상기 제1 관통홀(122a) 뒤에 배치될 수 있다.

상기 점광원 형태의 표준광원(140)이 상기 적분구(102)의 중심 영역에 장착되고 점등된 경우, 상기 조정부(150)는 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력신호들이 일치하도록 조절하는 수단일 수 있다. 예를 들어, 상기 조정부(150)는 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력신호를 증폭하는 전단 증폭기들(152)을 포함할 수 있다. 상기 전단 증폭기들(152)은 점광원형태의 상기 표준광원(140)이 점등된 상태에서 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득(G1~G6)이 조절될 수 있다.

측정대상광원(미도시)는 지향성이 있는 광원일 수 있다. 예를 들어, 상기 측정대상광원은 백열등, 형광등, LED, LCD, 유기 EL 등일 수 있다. 상기 측정대상광원은 반사컵이나 렌즈를 사용하여 지향성을 가진 광원일 수 있다. 지향성을 가진 상기 측정대상광원은 공간불일치 보정이 수행될 필요가 있다.

지향성을 가진 광원의 경우, 어느 방향으로 향하느냐에 따라 적분구광도계의 응답신호가 달라져 측정값이 지향방향에 따라 달라진다. 상기 적분구광도계에서 복수의 위치에서 광도계 또는 광검출기를 배치하여, 이들 광검출기의 출력의 합은 공간 응답 분포함수를 평균하는 효과를 제공한다. 이에 따라, 공간불일치 보정이 수행될 수 있다.

조정부(150)는 상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 점광원 형태의 표준광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광검출기들의 출력신호를 조정할 수 있다. 상기 조정부(150)는 상기 광검출기들 및 상기 광도계의 출력신호를 측정하고 디지털로 변환하여 소프트웨어에 의하여 조정을 수행하거나 하드웨어를 통하여 조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 하드웨어를 통한 조정 수단은 이득이 조절가능한 전단 증폭기들을 이용할 수 있다.

상기 조정부(150)는 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력 및 상기 광도계(114)의 출력을 증폭하는 전단 증폭기들(152)을 포함할 수 있다. 상기 광검출기들(112a~112f)이 상기 적분구(102)의 관통홀들에 각각 장착되고, 상기 적분구(102)의 중심에 점광원 형태의 상기 표준광원(140)를 장착하고 점등한다. 이어서, 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력(y1~y6)이 일치하도록 상기 전단 증폭기들(152)의 이득을 조절한다.

상기 전단 증폭기들(152)과 합산부(162) 사이에 스위치들(160)이 배치될 수 있다. 상기 스위치들(160)은 상기 합산부(162)와 상기 전단 증폭기들(152)을 선택적으로 연결할 수 있다. 상기 스위치들(160)은 동시에 또는 순차적으로 상기 전단 증폭기들(152)과 상기 합산부(162)를 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 전단 증폭기들(152)은 아날로그 혹은 디지털 타입일 수 있다.

상기 합산부(162)는 상기 전단 증폭기들(152)의 출력신호를 입력받아 그 신호를 합산하여 출력할 수 있다. 상기 합산부(162)는 아날로그 신호를 합산하거나 디지탈 신호를 합산할 수 있다.

상기 합산부(162)의 출력신호는 제어부(164)에 제공될 수 있다. 상기 제어부(164)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터를 저장할 수 있다. 상기 제어부(164)는 상기 전단 증폭기(152), 스위치(160), 상기 제1 이송대(132), 및 상기 제2 이송대(134)를 제어할 수 있다. 상기 제어부(164)는 자체흡수불일치 보정 및 분광불일치보정에 필요한 연산을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제어부(164)는 상기 광도계(114) 및 상기 광검출기들의 출력신호를 연산하여 상기 측정대상광원의 전광선속을 계산할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 측정대상광원의 전광선속의 측정전에 상기 광검출기들(112a~112f)의 조정이 수행된다. 구체적으로, 상기 관통홀들(122a~122f)의 주위에 광검출기들(112a~112f)이 배치된다. 이어서, 점광원 형태의 표준광원(140)을 상기 적분구(102)의 중심 영역에 장착하고 점등한다. 이 경우, 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력(y1~y6)이 서로 일치하도록 상기 조정부(150)를 조절한다. 예를 들어, 상기 전단 증폭기들(152)의 이득(G1~G6)이 조절된다.

측정대상광원 및 상기 표준광원(140)에서 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력 및 상기 광도계(114)의 출력을 측정한다.

도 4a를 참조하면, 상기 제1 관통홀(122a)에 상기 제1 광검출기(112a)를 장착한다. 상기 적분구(102)의 중심 영역에 측정대상광원을 장착하고 상기 측정대상광원를 점등한다. 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 상기 광검출기들의 출력(y_T1~y_T6)을 측정한다.

도 4b를 참조하면, 상기 제1 관통홀(122a)에 주위에 상기 광도계(114)를 장착하고, 상기 적분구(102)의 중심 영역에 측정대상광원을 장착하고, 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 상기 광도계의 출력(y*_T)을 측정한다.

도 4c를 참조하면, 상기 제1 관통홀(122a)에서 상기 광도계(114)를 제거하고, 상기 제1 관통홀(122a)에 상기 제1 광검출기(112a)를 장착한다. 이어서, 상기 적분구(102)의 중심에 표준광원(140)를 장착하고 상기 표준광원(140)를 점등한다. 이어서, 상기 표준광원(140)가 점등된 상태에서 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력(y_R1~y_R6)을 측정한다.

도 4d를 참조하면, 상기 적분구(102)의 중심에 표준광원(140)를 장착하고, 상기 제1 관통홀(122a)에 주위에 상기 광도계(114)를 장착하고 상기 표준광원(140)가 점등된 상태에서 상기 광도계(140)의 출력(y*_R)을 측정한다.

상기 측정대상광원의 전광 선속(Φ_T)은 다음과 같이 주어진다.

여기서, Φ_R는 표준광원의 이미 알려진 전광선속이다, ccf는 분광불일치 보정인자이고, acf는 자체흡수불일치 보정인자이다. 분광불일치보정이 수행되지 않은 경우, ccf=1 이다. 또한, 자체흡수불일치 보정이 수행되지 않은 경우, acf=1 이다. 광도계의 출력( y^* _T) 은 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 측정된다. 광도계의 출력( y^* _R) 은 상기 표준광원이 점등된 상태에서 측정된다. 상기 광검출기들의 출력(y_T1~y_T6)은 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 측정된다. 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력(y_R1~y_R6)은 상기 표준광원(140)가 점등된 상태에서 측정된다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 관통홀들 주위에 배치되는 적어도 하나의 광도계를 더 포함하고, 상기 광도계는 소정의 광검출기와 인접하여 배치될 수 있다.

분광복사계(116,spectroradiometer)는 상기 제1 관통홀(122a)의 주위에 배치될 수 있다. 또는 상기 분광복사계(116)는 상기 제 1 관통홀(122a)에 형성된 새로운 관통홀(미도시)에 배치될 수 있다. 상기 분광복사계(116)는 이미 설치된 상기 광도계(114) 또는 상기 제1 광검출기(112a)를 제거하고 상기 제1 관통홀(122a)에 배치될 수 있다. 상기 분광복사계(116)는 상기 적분구(102)의 중심에 표준광원을 배치하고 표준광원의 분광 분포(S_R(λ))를 측정할 수 있다. 또한, 상기 분광복사계(116)는 상기 적분구(102)의 중심에 측정대상광원을 배치하고 측정대상광원의 분광 분포(S_T(λ))를 측정할 수 있다.

분광불일치보정 인자(ccf)는 다음과 같이 주어질 수 있다.

여기서, γ(λ)는 상기 적분구(102)의 분광 효율(spectral throughput)이고, R(λ)는 상기 광도계(114)의 분광감응도(spectral responsivity)이다. 또한, V(λ)는 국제조명위원회에 정의한 CIE 1924 V(λ) 분광시감효율함수(spectral luminuous efficiency)이다.

상기 제1 이송대(132)는 1축 이송대일 수 있다. 상기 제1 이송대는 제1 광검출기(112a), 광도계(114), 및 분광복사계(116)를 장착할 수 있다. 상기 제1 이송대(132)는 제1 광검출기(112a), 광도계(114), 또는 분광복사계(115) 중에서 어느 하나를 상기 제1 관통홀(122a)에 정렬시킬 수 있다.

보조광원(142)은 상기 적분구(102)의 제3 관통홀(122c) 주위에 배치될 수 있다. 상기 보조광원(142)은 상기 제3 광검출기(112c)가 제거된 위치에 배치될 수 있다. 상기 보조광원(142)은 텅스텐 할로겐 전구, 중수소 아크 전구, 글로바, 헬륨-네온 레이저, 레이저 다이오드, 및 백색 LED 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보조광원(142)를 사용하여 자체흡수불일치 보정인자는 측정될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 상기 보조광원(142)을 제3 관통홀(122c) 주위에 배치하여 점등한다. 상기 제1 관통홀(122a)에는 상기 광도계(114)가 배치된다. 이어서, 상기 적분구(102)의 중심 영역에 표준광원(140)을 장착하고 점등하지 않은 채, 상기 광도계(114)의 출력신호(y*^* _RA)를 측정한다.

도 5b를 참조하면, 상기 표준광원(140)을 제거한다. 이어서, 상기 적분구광도계(102)의 중심 영역에 상기 측정대상광원(미도시)을 장착하고 점등하지 않은 채, 상기 광도계(114)의 출력신호(y^* _TA)를 측정한다.

자체흡수보정인자(acf)는 다음과 같이 주어진다.

제2 이송대(134)는 상기 보조광원(142) 및 상기 제3 광검출기(112c)를 장착할 수 있다. 상기 제2 이송대(134)는 1축 이송대일 수 있다. 상기 제2 이송대(134)는 상기 보조광원(142) 또는 상기 제3 광검출기(112c)를 상기 제3 관통홀(122c)에 정렬시킬 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따른 적분구광도계는 복수의 관통홀들(122a~122f)을 포함하는 적분구(102), 상기 관통홀들(122a~122f)의 주위에 배치된 복수 개의 광검출기들(112a~112f), 상기 광검출기들(112a~112f)과 이격되어 상기 적분구(102) 내부에 배치되는 차광막들(124), 및 소정의 관통홀(122a)의 주위에 배치되는 광도계(114)를 포함한다. 상기 광도계(114)는 소정의 광검출기(112a)가 제거된 위치에 배치된다. 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 점광원 형태의표준광원(140)이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광검출기들(122a~122f)의 출력신호를 조정하는 조정부(150)를 포함한다.

상기 조정부(150)는 상기 광도계(114) 및 상기 광검출기들(112a~112f)의 출력신호를 증폭하는 전단 증폭기들(152)을 포함한다. 상기 전단 증폭기들(152)은 상기 점광원 형태의 표준광원(140)이 점등된 경우, 상기 광검출기(112a~112f)들이 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득이 조절된다.

제1 이송대(132)는 상기 소정의 광검출기(112a), 상기 광도계(114), 및 상기 분광복사계(116)를 장착한다. 상기 제1 이송대(132)는 상기 광도계(114), 상기 광검출기(112a), 또는 상기 분광복사계(116)를 관통홀(122a)에 정렬시킨다.

제2 이송대(134)는 상기 소정의 광검출기(112c) 및 상기 보조광원(142)을 장착한다. 상기 제2 이송대(134)는 상기 광검출기(112c) 또는 상기 보조광원(142)을 소정의 관통홀(122c)에 정렬시킨다.

본 발명의 변형된 실시예에 따른 적분구광도계는 복수의 관통홀들(122a~122f)을 포함하는 적분구(102), 상기 관통홀들(122a~122f)의 주위에 배치된 복수 개의 광도계들(미도시), 상기 광도계들과 이격되어 상기 적분구 내부에 배치되는 차광막들(124), 및 상기 관통홀(122a~122f)에 배치되는 확산판들(124)을 포함한다. 상기 적분구(102) 내의 중심 영역에 배치된 점광원 형태의 표준광원(140)이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광도계들의 출력신호를 조정하는 조정부를 포함한다. 즉, 도 1에서 설명한 광검출기들이 광도계로 모두 대치된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적분구광도계의 측정 방법을 설명한다.

다시, 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 관통홀들을 포함하는 적분구 내부의 상기 관통홀들 앞에 차광막들이 배치되고, 상기 적분구의 중심에 점광원 형태의 표준광원을 장착하고 점등하여, 상기 관통홀들에 대응하여 배치된 광검출기들의 출력을 서로 일치시키는 단계 및 측정대상광원 및 상기 표준광원에 상기 광검출기들의 출력 및 상기 광도계의 출력을 측정하는 단계를 포함한다.

상기 관통홀들에 대응하여 배치된 광검출기들의 출력은 서로 일치될 수 있다. 예를 들어,관통홀들을 포함하는 적분구 내부의 상기 관통홀들 앞에 차광막들이 배치된다. 상기 관통홀들에 대응하여 광검출기들이 배치되고, 상기 적분구의 중심에 표준전구를 장착하고 점등하여 상기 광검출기들의 출력이 측정된다. 이어서, 상기 광검출기들의 출력이 일정하도록 조절된다.

상기 측정대상광원 및 상기 표준광원에 상기 광검출기들의 출력 및 상기 광도계의 출력이 측정된다. 예를 들어, 상기 적분구의 중심 영역에 측정대상광원를 장착하고 상기 측정대상광원이 점등된다. 이어서, 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 상기 광검출기들의 출력이 측정된다. 이어서, 소정의 관통홀에 주위에 광도계를 장착하고 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 상기 광도계의 출력이 측정된다. 이어서, 상기 적분구의 중심에 표준광원를 장착하고 표준광원를 점등한다. 이어서, 상기 표준광원이 점등된 상태에서 상기 광검출기들의 출력이 측정된다. 이어서, 소정의 관통홀에 주위에 상기 광도계를 장착하고 상기 표준광원이 점등된 상태에서 상기 광도계의 출력이 측정된다. 수학식 1에 의하여, 측정 대상 관원의 전광선속이 계산된다.

상기 자체흡수불일치 보정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 보조광원는 상기 적분구의 내부 또는 소정의 관통홀의 주위에 장착되어 점등된다. 이어서, 상기 광도계가 다른 관통홀의 주위에 장착된다. 이어서, 상기 보조광원이 점등된 상태에서 상기 적분구의 중심영역에 표준전구를 장착하고 소등하여 상기 광도계의 출력(y^* _RA)이 측정된다. 이어서, 상기 보조광원이 점등된 상태에서 상기 적분구의 중심 영역에 측정대상광원를 장착하고 소등하여 상기 광도계의 출력(y^* _TA)이 측정된다. 수학식 3에 의하여 자체흡수불일치 보정인자가 산출된다.

분광불일치보정은 다음과 같이 수행된다. 상기 표준광원를 상기 적분구의 중심 영역에 장착하고 점등하여 분광복사계의 출력신호가 측정된다. 이어서, 상기 측정대상광원를 상기 적분구의 중심 영역에 장착하고 점등하여 분광복사계의 출력신호가 측정된다. 수학식 2를 이용하여 분광불일치보정인자가 산출된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

100: 적분구 광도계
102: 적분구
112a~112f: 광 검출기들
122a~122d: 관통홀들
124: 차광막
114: 광도계
116: 분광 복사계
142: 보조 광원
150: 조정부
152: 전단 증폭기
162: 합산부
164: 제어부

Claims

복수 개의 광검출기들;
상기 광검출기들에 대응하여 형성된 관통홀들을 포함하는 적분구;
상기 광검출기들 앞에서 상기 광검출기들과 이격되어 상기 적분구의 내부에 배치되는 차광막들;
상기 관통홀들 중에서 어느 하나의 관통홀 또는 상기 관통홀 주위에 형성된 새로운 관통홀에 배치되는 광도계; 및
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 점광원 형태의 표준광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광검출기들의 출력신호를 조정하는 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 광도계는 상기 관통홀에 배치된 광검출기가 제거되고 장착되거나 또는 상기 새로운 관통홀에 배치되는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 조정부는 상기 광검출기들 및 상기 광도계의 출력신호를 증폭하는 전단 증폭기들을 포함하고,
상기 전단 증폭기들은 상기 점광원 형태의 표준광원이 점등된 상태에서 상기 광검출기들이 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득이 조절되는 것을 특징을 적분구광도계.
제 3 항에 있어서,
상기 전단 증폭기들의 출력신호를 합산하여 출력하는 합산부; 및
상기 전단 증폭기들의 출력을 상기 합산부에 입력에 선택적으로 제공하는 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 조정부는
상기 광검출기들의 위치를 조절하여 입력 신호를 조절할 수 있는 이동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 관통홀들에 배치되는 확산판들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 관통홀의 주위에 배치되거나 소정의 광검출기가 제거된 위치에 장착되는 보조광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 적분구 내부에 장착된 보조광원; 및
상기 보조광원의 주위에 배치되는 보조 차광막을 더 포함하고,
상기 보조 차광막은 상기 보조광원의 출력광이 직접 상기 광검출기들에 조사되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 1 항에 있어서,
상기 관통홀의 주위에 배치되거나 소정의 광검출기가 제거된 위치에 장착되는 분광복사계를 더 포함하는 적분구광도계.
복수의 관통홀들을 포함하는 적분구;
상기 관통홀들 주위에 각각 배치된 복수 개의 광검출기들;
상기 광검출기들과 이격되어 상기 적분구 내부에 배치되는 차광막들; 및
상기 관통홀들 중에서 소정의 하나의 관통홀의 주위에 배치되는 광도계를 포함하고,
상기 광도계는 상기 관통홀에 배치된 소정의 광검출기가 제거된 위치에 배치되고,
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 점광원 형태의 표준광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광검출기들의 출력신호를 조정하는 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 10 항에 있어서,
상기 조정부는 상기 광도계 및 상기 광검출기들의 출력신호를 증폭하는 전단 증폭기들을 포함하고,
상기 전단 증폭기들은 상기 점광원 형태의 표준광원이 점등된 경우, 상기 광검출기들이 동일한 신호의 세기를 출력하도록 이득이 조절되는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 10 항에 있어서,
분광복사계; 및
상기 소정의 광검출기, 상기 광도계, 및 상기 분광복사계를 장착하는 제1 이송대를 더 포함하고,
상기 제1 이송대는 상기 광도계, 상기 광검출기, 또는 상기 분광복사계를 관통홀에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
제 10 항에 있어서,
보조광원; 및
상기 소정의 광검출기 및 상기 보조광원을 장착하는 제2 이송대를 포함하고,
상기 제2 이송대는 상기 광검출기 또는 상기 보조광원을 상기 관통홀에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
복수의 관통홀들을 포함하는 적분구;
상기 관통홀들의 주위에 각각 배치된 복수 개의 광도계들;
상기 광도계들과 이격되어 상기 적분구 내부에 배치되는 차광막들; 및
상기 관통홀들에 배치되는 확산판들을 포함하고,
상기 적분구 내의 중심 영역에 배치된 점광원형태의 표준광원이 조사하는 광에 대하여 동일한 출력신호를 가지도록 상기 광도계들의 출력신호를 조정하는 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계.
관통홀들을 포함하는 적분구 내부의 상기 관통홀들 앞에 차광막들이 배치되고, 상기 적분구의 중심에 점광원 형태의 표준광원을 장착하고 점등하여, 상기 관통홀들에 대응하여 배치된 광검출기들의 출력을 서로 일치시키는 단계; 및
측정대상광원 및 상기 표준광원에 상기 광검출기들의 출력 및 광도계의 출력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계의 측정 방법.
제 15항에 있어서,
상기 관통홀들에 대응하여 배치된 광검출기들의 출력을 서로 일치시키는 단계는:
관통홀들을 포함하는 적분구 내부의 상기 관통홀들 앞에 차광막들을 배치하는 단계; 및
상기 관통홀들에 대응하여 광검출기들을 배치하고 상기 적분구의 중심에 점광원 형태의 표준전구를 장착하고 점등하여 상기 광검출기들의 출력을 측정하고, 상기 광검출기들의 출력이 일정하도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계의 측정 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 측정대상광원 및 상기 표준광원에 상기 광검출기들의 출력 및 상기 광도계의 출력을 측정하는 단계는:
상기 적분구의 중심 영역에 측정대상광원를 장착하고 상기 측정대상광원를 점등하는 단계;
상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 상기 광검출기들의 출력을 측정하는 단계;
소정의 관통홀에 주위에 광도계를 장착하고 상기 측정대상광원이 점등된 상태에서 상기 광도계의 출력을 측정하는 단계;
상기 적분구의 중심에 표준광원를 장착하고 표준광원를 점등하는 단계;
상기 표준광원이 점등된 상태에서 상기 광검출기들의 출력을 측정하는 단계; 및
소정의 관통홀에 주위에 상기 광도계를 장착하고 상기 표준광원이 점등된 상태에서 상기 광도계의 출력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계의 측정 방법.
제 15 항에 있어서,
자체흡수불일치 보정단계를 더 포함하고,
자체흡수불일치 보정 단계는:
보조광원를 상기 적분구의 내부 또는 소정의 관통홀의 주위에 장착하여 점등하는 단계;
상기 광도계를 다른 관통홀의 주위에 장착하는 단계;
상기 보조광원이 점등된 상태에서 상기 적분구의 중심영역에 표준전구를 장착하고 점등하지 않은 채 상기 광도계의 출력(y^* _RA)을 측정하는 단계; 및
상기 보조광원이 점등된 상태에서 상기 적분구의 중심 영역에 측정대상광원를 장착하고 점등하지 않은 채 상기 광도계의 출력(y^* _TA)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계의 측정 방법.
제 15 항에 있어서,
분광불일치보정하는 단계를 더 포함하고,
상기 분광불일치보정하는 단계는:
상기 표준광원를 상기 적분구의 중심 영역에 장착하고 점등하여 분광복사계의 출력을 측정하는 단계; 및
상기 측정대상광원를 상기 적분구의 중심 영역에 장착하고 점등하여 분광복사계의 출력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구광도계의 측정 방법.