KR101823197B1

KR101823197B1 - 광학 측정 장치

Info

Publication number: KR101823197B1
Application number: KR1020147029595A
Authority: KR
Inventors: 가즈아키 오쿠보; 히사시 시라이와
Original assignee: 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2018-01-29
Also published as: TW201418674A; JPWO2014020660A1; US20150260569A1; CN104246456A; KR20150037730A; TWI599762B; CN104246456B; JP5959644B2; WO2014020660A1; US9500520B2

Abstract

광학 측정 장치(1)는 한쪽 평면에 제1 개구(10)를 가짐과 함께, 다른 쪽 평면에 제2 개구(18)를 갖는 중공의 원통 형상 부재(2)와, 원통 형상 부재의 중심축인 제1 축을 따라서 원통 형상 부재를 회전시키기 위한 회전 기구(52, 54)와, 제1 축 상이며, 또한 조사되는 광이 제1 개구를 통해서 원통 형상 부재의 내부로 입사하는 위치인 측정 위치에, 광원(30)을 배치하기 위한 지지부(20, 22)와, 원통 형상 부재의 내부에 배치되고, 광원으로부터 제1 개구를 통해서 입사하는 광을 반사하는 제1 반사부(12)와, 원통 형상 부재의 내부 광을 반사하고, 상기 광을 제2 개구를 통해서 제1 축을 따라서 원통 형상 부재의 외부로 전파시키기 위한 제2 반사부 (14)와, 제1 반사부에서 반사된 광을 제2 반사부로 입사시키기 위한 적어도 1개의 제3 반사부(16)를 포함한다.

Description

광학 측정 장치{OPTICAL MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 광원으로부터 조사되는 광을 조사각과 관련지어서 검출하기 위한 광학 측정 장치에 관한 것이다.

광원의 성능을 평가하는 하나의 지표로서, 광의 방사 특성이 알려져 있다. 이러한 방사 특성의 전형예로서 배광 특성을 들 수 있다. 배광(配光) 특성이란, 광도의 각도에 대한 변화 또는 분포를 의미한다. 이러한 배광 특성으로서는 절대 광도 및 상대 광도 모두 사용된다. 절대 광도의 배광 특성은 광원이 발생하는 전체 광속을 구하는 경우 등에 이용된다. 한편, 상대 광도의 배광 특성은 배광 패턴을 구하는 경우 등에 이용된다.

이러한 배광 특성을 측정하는 장치의 선행 기술로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평 07-294328호 공보(특허문헌 1)나 일본 특허 공개 제2003-247888호 공보(특허문헌 2) 등이 있다.

배광 특성의 측정에 관하여, 일본 공업 규격으로는 JIS C8105-5: 2011 「조명 기구-제5부: 배광 측정 방법」(비특허문헌 1)이 정해져 있다.

일반적으로, 대형 조명 기구 등의 광원에 대하여 배광 특성을 측정하는 경우에는 평면 거울을 회전시킴으로써, 광원으로부터 조사되는 광을 수광기(受光器)로 유도하는 구성이 채용된다. 이러한 측정 장치에서는, 전형적으로는 측정 대상의 광원이 연직축을 따라서 회전 가능하게 배치되고, 평면 거울이 수평축을 따라서 회전 가능하게 배치된다. 배광 측정 장치는 주로 2종류로 분류된다. 하나는 평면 거울이 중앙에서 회전하고, 그 주위를 광원이 회전하는 방식(이하 「Moving Sample 방식」이라고도 기재함)이고, 다른 하나는 광원의 주위를 평면 거울이 회전하는 방식(이하 「Moving Mirror 방식」이라고도 기재함)이다.

보다 구체적으로는, Moving Sample 방식에서는 평면 거울의 중심과 수광기를 연결하는 선이 평면 거울의 회전축과 일치하도록 구성된다. 이 방식에서는 광원의 크기나 광량에 의존하여 측광 거리(광원으로부터 수광기까지의 거리)를 변화시키는 것이 용이하다. 또한, Moving Mirror 방식에서는 광원의 측광 중심과 수광기를 연결하는 선이 평면 거울의 회전축과 일치한다. 이 방식에서는 측광 거리를 변화시킬 수는 없다.

일본 특허 공개 평 07-294328호 공보 일본 특허 공개 제2003-247888호 공보

JIS C8105-5: 2011 「조명 기구-제5부: 배광 측정 방법」, 일본 규격 협회, 2011년 12월 20일 제정

전술한 Moving Sample 방식은 평면 거울로부터 수광기까지의 광축이 불변이기 때문에 측정 상의 이점이 있다. 그러나, 측정 중에 광원이 공간을 이동하기 때문에, 자세에 의해 특성이 변화하는 방전 램프나 주위 온도에 의해 특성이 변화하는 LED 조명 기구와 같은 광원을 측정하는 경우에는 특성이 안정되지 못하다고 하는 과제가 있다.

또한, Moving Mirror 방식은 평면 거울이 광원의 주위를 이동하고, 광원 자신은 이동하지 않기 때문에 주위 온도를 일정하게 유지할 수 있어, 측정 중에서의 광원의 특성을 안정화시킬 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 평면 거울로부터 수광기까지의 광축이 변화하기 때문에, 수광기의 수광각 특성의 영향을 받기 쉽다고 하는 과제나, 미광(迷光) 대책이 어렵다고 하는 과제가 있다.

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같이 선행 기술에 개시되는 구성이나 방법과는 상이한, 광원으로부터 조사되는 광을 조사각과 관련지어서 검출하기 위한 신규 광학 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 따르면, 광원으로부터 조사되는 광을 조사각과 관련지어서 검출하기 위한 광학 측정 장치가 제공된다. 광학 측정 장치는 한쪽 평면에 제1 개구를 가짐과 함께, 다른 쪽 평면에 제2 개구를 갖는 중공(中空)의 원통 형상 부재와, 원통 형상 부재의 중심축인 제1 축을 따라서 원통 형상 부재를 회전시키기 위한 회전 기구와, 제1 축상이며 또한 조사되는 광이 제1 개구를 통해서 원통 형상 부재의 내부에 입사하는 위치인 측정 위치에 광원을 배치하기 위한 지지부와, 원통 형상 부재의 내부에 배치되고, 광원으로부터 제1 개구를 통해서 입사하는 광을 반사하는 제1 반사부와, 원통 형상 부재의 내부의 광을 반사하고, 상기 광을 제2 개구를 통해서 제1 축을 따라서 원통 형상 부재의 외부로 전파시키기 위한 제2 반사부와, 제1 반사부에서 반사된 광을 제2 반사부로 입사시키기 위한 적어도 1개의 제3 반사부를 포함한다.

바람직하게는, 지지부는 제1 축과 직교하는 제2 축을 따라서 광원을 회전 가능하게 구성된다.

바람직하게는, 회전 기구는 원통 형상 부재를 회전 지지하는 롤러를 포함한다.

바람직하게는, 광학 측정 장치는 제1 축 상에 배치되는 수광부를 더 포함한다.

바람직하게는, 지지부는 복수의 광원을 지지하기 위한 아암(arm)과, 아암을 회전함으로써 측정 위치에 배치하는 광원을 순차 전환하는 수단을 포함한다.

바람직하게는, 제3 반사부는 광원으로부터의 광을 제1 축과 직교하는 방향으로 유도하도록 배치된 복수의 반사부를 포함한다.

더욱 바람직하게는, 제3 반사부는 광원으로부터의 광을 제1 축의 주위를 적어도 부분적으로 주회(周回)하도록 구성되어 있다.

본 발명에 따르면, 광원으로부터 조사되는 광을 조사각과 관련지어서 검출하기 위한 신규 광학 측정 장치를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 측정 장치의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 측정 장치의 전체 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 III-III선에서의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 드럼을 X축을 따라서 90°만 회전시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 처리 장치의 하드웨어 구성을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 측정 장치의 전기적 구성을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따른 광학 측정 장치를 도시하는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따른 광학 측정 장치를 도시하는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따른 다른 광학 측정 장치를 도시하는 모식도이다.
도 10은 도 9의 X-X선에서의 단면도이다.

본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

<A. 전체 구성>

본 실시 형태에 따른 광학 측정 장치(1)는 측정 대상의 광원으로부터 조사되는 광을 조사각과 관련지어서 검출한다. 보다 구체적으로는, 광학 측정 장치(1)는 광원을 중심으로 하는 공간 좌표계에서의 복수의 위치에서의 광도를 각각 측정함으로써, 광원의 광도에 관한 공간 분포를 취득한다. 이하에서는, 광 방사 특성의 전형예로서 광원의 배광 특성을 측정하는 예에 대해서 설명한다.

우선, 광학 측정 장치(1)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 측정 장치(1)의 측단면도이다. 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 측정 장치(1)의 전체 구성을 도시하는 사시도이다. 도 3은, 도 1의III-III선에서의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 광학 측정 장치(1)는 중공의 드럼(2)을 포함한다. 드럼(2)의 한쪽 평면(저면)측의 중간 영역에 광원(30)을 배치해서 점등시킴과 함께, 드럼(2)의 다른 쪽 평면(저면)측으로 연장되는 연장선 상에 배치된 수광부(6)에서 광원(30)으로부터의 광을 수광함으로써 광원(30)의 광도가 측정된다. 드럼(2)은 한쪽 평면(저면)에 광원(30)을 배치하기 위한 개구인 광원창(10)을 가짐과 함께, 다른 쪽 평면(저면)에 광원(30)으로부터의 광을 추출하기 위한 개구인 관측창(18)을 갖는다.

배광 특성을 측정하는 경우에는, 드럼(2)이 X축을 중심으로 회전하고, 광원(30)이 Y축을 중심으로 회전함으로써, 광원(30)으로부터 조사되는 광이 각 조사각에 대해서 측정된다. 드럼(2)은 드럼(2)의 중심축(광축 AX1과 일치)인 X축을 따라서 회전 가능하게 배치된다. 즉, 광학 측정 장치(1)는 드럼(2)을 그 중심축을 따라서 회전시키기 위한 회전 기구를 포함한다. 드럼(2)의 X축에 대한 회전 각도를 θ라고 한다. 예를 들어, 회전 각도 θ는 소정의 초기 상태를 기준(0°)으로 하여 -180°≤θ≤180°의 범위로 정의된다. 단, 실용상은 -90°≤θ≤90°의 범위에서 측정하면 충분한 경우도 많다.

드럼(2)의 광원창(10)에 관련지어서 광원 지지부(20)가 배치된다. 광원 지지부(20)는 광원(30)을 소정 위치에 배치함과 함께, 광원(30)을 점등하기 위한 전원을 공급한다. 광원(30)의 발광면의 중심은 드럼(2)의 중심축(광축 AX1) 상에 위치 결정된다. 즉, 광원 지지부(20)는 드럼(2)의 중심축 상이며, 또한 조사되는 광이 광원창(10)을 통해서 드럼(2)의 내부에 입사하는 위치(측정 위치)에 광원(30)을 배치한다.

광원(30)은 광원 지지부(20)의 아암(22)에 의해 지지되고, 아암(22)은 Y축을 따라서 회전 가능하다. 광원(30)은 필요에 따라서 Y축을 따라서 회전된다. 즉, 광원 지지부(20)는 드럼(2)의 중심축과 직교하는 Y축을 따라서 광원(30)을 회전 가능하게 구성된다. 이 광원 지지부(20)에 의한 광원(30)의 Y축에 관한 회전 각도를 φ라고 한다. 예를 들어, 회전 각도 φ는 소정의 초기 상태를 기준 (0°)으로 하여 -180°≤φ≤180°의 범위로 정의된다.

드럼(2) 내에는 평면 거울(12, 14, 16)이 설치된다. 드럼(2)에 입사된 광원(30)으로부터의 광은 평면 거울(12), 평면 거울(14) 및 평면 거울(16)을 거쳐서 수광부(6)로 유도된다. 즉, 드럼(2)의 내부에는 3개의 평면 거울이 고정되어 있으며, 드럼(2)의 중심축에 배치된 광원(30)을 점등한 상태에서 드럼(2)은 회전한다. 드럼(2)의 회전에 수반하여, 평면 거울(12)도 광원(30)의 주위를 회전하게 되어, 각 방사각에서의 광원(30)으로부터의 광을 수광한다. 평면 거울(14 및 16)은 평면 거울(12)로부터의 반사광을 드럼(2)의 회전 중심(관측창(18))으로부터 사출한다. 수광부(6)는 이 드럼(2)으로부터 사출된 광을 수광한다.

평면 거울(12)은 광원(30)으로부터의 광을 미리 정해진 방향으로 반사한다. 평면 거울(12)은 드럼(2)에 고정되어 있기 때문에, 드럼(2)의 회전에 수반하여 X축을 따라서 회전한다. 광원(30)의 발광면의 중심이 드럼(2)의 중심축 상에 위치하고 있으므로, 드럼(2)의 회전 각도에 관계없이, 광원(30)으로부터 평면 거울(12)까지의 거리는 일정하게 유지된다. 즉, 드럼(2)이 어느 회전 위치에 있어도, 평면 거울(12)의 시야에는 광원(30)이 항상 포함되게 된다. 이와 같이, 광학 측정 장치(1)는 드럼(2)의 내부 및 외부에 걸쳐 배치되고, 광원(30)으로부터 광원창(10)을 통해서 입사하는 광을 반사하는 평면 거울(12)을 포함한다.

평면 거울(14)은 관측창(18)에 관련지어서 고정되어 있다. 평면 거울(14)은 드럼(2)의 내부 광을 반사하고, 상기 광을 관측창(18)을 통해서 드럼(2)의 중심축(광축 AX1)을 따라서 드럼(2)의 외부로 전파시킨다. 평면 거울(14)은 드럼(2)이 어느 회전 위치에 있어도, 반사된 광을 수광부(6)를 향해서 사출하도록 구성되어 있다.

평면 거울(16)은 평면 거울(12)에서 반사된 광을 평면 거울(14)로 입사시킨다. 도 1에 도시하는 예에서는, 평면 거울(12)과 평면 거울(14) 사이에 1개의 평면 거울(16)이 배치된 구성을 도시하지만, 복수의 평면 거울을 배치해도 좋다.

수광부(6)는 드럼(2)의 중심축(광축 AX1) 상에 배치되고, 광원(30)으로부터 조사된 광, 즉 드럼(2)으로부터 사출되는 광의 광도를 검출한다. 수광부(6)는 수광된 광의 광도(강도)를 나타내는 값을 처리 장치(200)로 출력한다. 수광부(6)로서는 포토 다이오드와 같은 광의 강도를 검출하는 디바이스를 채용해도 좋고, 파장 마다의 강도(스펙트럼)를 검출하기 위한 분광 검출기를 채용해도 좋다. 또한, 수광부(6)는 광을 수집하기 위한 렌즈계 등을 포함한다.

기본적으로는, 광학 측정 장치(1)에 의한 배광 특성의 측정은 암실 내에서 행하여진다. 그러나, 드럼(2)과 수광부(6) 사이의 측광 거리가 길어지면, 그 광학 경로 상의 어느 부분에서 발생한 미광이 혼입될 가능성이 있다. 이러한 미광은 측정 오차의 요인으로 된다. 그로 인해, 드럼(2)과 수광부(6) 사이의 광학 경로 상에 차광판(62, 64)을 설치하는 것이 바람직하다. 차광판(62, 64)은 드럼(2)으로부터 사출된 광의 광로(축 직경)를 제한함으로써, 미광의 혼입을 방지한다.

광학 측정 장치(1)는 드럼(2)의 회전 및 광원(30)의 회전 및 점등을 제어하기 위한 제어부(4)를 포함한다. 제어부(4)는, 처리 장치(200)와 접속되고, 처리 장치(200)로부터의 지시에 따라서 롤러(52, 54) 및 아암(22)을 회전시킨다.

처리 장치(200)는 수광부(6)에 의한 검출 결과(광도를 나타내는 값)를 검출 시의 드럼(2)의 회전 각도 θ 및 광원 지지부(20)의 회전 각도 φ와 관련지어서 저장한다. 즉, 처리 장치(200)는 회전 각도 θ 및 회전 각도 φ의 조합의 각각에 대해서 검출 결과를 저장한다. 이 저장된 검출 결과가 광원(30)의 광도의 공간 분포, 즉, 배광 특성으로 된다.

<B. 회전 기구>

전술한 바와 같이, 광학 측정 장치(1)는 드럼(2)을 그 중심축을 따라서 회전시키기 위한 회전 기구를 포함한다. 드럼(2)을 회전 구동할 수 있으면, 어떤 기구를 채용해도 좋다. 예를 들어, 드럼(2)의 중심부와 모터를 기계적으로 연결하고, 상기 모터의 회전 구동에 의해 드럼(2)을 회전시켜도 좋다.

본 실시 형태에서는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 드럼(2)을 회전 지지하는 롤러(52 및 54)를 배치하고, 이 롤러(52 및 54)를 회전 구동함으로써 드럼(2)을 회전시키는 구성을 채용한다. 드럼(2)의 외주측의 하부에 롤러(52 및 54)를 설치하고, 드럼(2)을 회전시키는 구동 기구를 채용함으로써, 장치를 콤팩트화 할 수 있다. 또한, 거울을 지지하는 아암 자체나 광원을 지지하는 아암 자체를 회전 구동시키는 구성과 비교하여, 드럼(2)의 회전 구동에 필요한 전력을 작게 할 수 있다. 또한, 구동 기구가 드럼(2)의 외주측에 있기 때문에, 유저에 의한 광원(30)으로의 액세스를 보다 용이하게 할 수 있다.

도 3에서는, 드럼(2)의 하부에 배치된 롤러(52 및 54)가 드럼(2)의 지지 및 회전을 행하는 구성에 대해서 도시하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 드럼(2)을 회전 가능하게 지지하는 종동 롤러와, 드럼(2)을 회전 구동하는 구동 롤러를 각각 배치하도록 해도 좋다.

<C. 측정 상태>

도 4는, 도 1에 도시하는 드럼(2)을 X축을 따라서 90°만큼 회전시킨 상태를 도시하는 도면이다. 도 1에는 광원(30)으로부터 연직 하향으로 조사되는 광을 측정하는 상태를 도시한다. 이에 반해, 도 4에는 광원(30)으로부터 z축 방향으로 조사되는 광을 측정하는 상태를 도시한다. 도 1 및 도 4에 도시하는 어느 측정 상태에서도, 광원(30)으로부터 조사되는 광 중 측정 대상의 성분은 우선 평면 거울(12)에 입사하고, 그 후, 평면 거울(14 및 16)을 거쳐서 수광부(6)로 입사한다. 광원(30)으로부터 수광부(6)까지의 광학 경로는 드럼(2)이 어느 회전 위치에 있어도 동일한 광학 거리로 유지된다. 이에 의해, 광원(30)의 배광 특성을 측정할 수 있다.

<D. 처리 장치>

이어서, 본 실시 형태에 따른 처리 장치(200)에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 처리 장치(200)의 하드웨어 구성을 도시하는 개략도이다.

도 5를 참조하여, 처리 장치(200)는 전형적으로는 컴퓨터에 의해 실현된다. 구체적으로는, 처리 장치(200)는 오퍼레이팅 시스템(OS: Operating System)을 포함하는 각종 프로그램을 실행하는 CPU(Central Processing Unit)(202)와, CPU(202)에서의 프로그램의 실행에 필요한 데이터를 일시적으로 기억하는 메모리(212)와, CPU(202)에서 실행되는 프로그램을 불휘발적으로 기억하는 하드 디스크(HDD: Hard Disk Drive)(210)를 포함한다. 또한, 하드 디스크(210)에는 배광 특성의 측정에 관한 처리를 실현하기 위한 프로그램이 미리 기억되어 있어, 이러한 프로그램은 CD-ROM 드라이브(214)에 의해 CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)(214a) 등으로부터 판독된다. 혹은, CPU(202)는 서버 장치 등으로부터 네트워크 인터페이스(I/F)(206)를 통해서 네트워크를 경유해서 프로그램을 수신하고, 그것을 하드 디스크(210)에 저장한다.

CPU(202)는 I/O(Input Output) 유닛(216)을 통해서 수광부(6)에 의해 검출된 검출 결과를 수신하고, 또한 광학 측정 장치(1)로 각종 제어 명령을 준다. CPU(202)는 키보드나 마우스 등을 포함하는 입력부(208)를 통해서 유저 등으로부터의 지시를 수취함과 함께, 프로그램의 실행에 의해 산출되는 배광 특성 등을 디스플레이(204) 등에 출력한다.

처리 장치(200)에 탑재되는 기능의 일부 또는 전부를 전용 하드웨어로 실현해도 좋다.

<E. 전기적 구성>

이어서, 본 실시 형태에 따른 광학 측정 장치(1)의 전기적 구성에 대해서 설명한다. 도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 광학 측정 장치(1)의 전기적 구성을 도시하는 개략도이다.

도 6을 참조하여, 광학 측정 장치(1)는 롤러(52 및 54)를 각각 회전 구동하는 모터(72 및 74)와, 광원 지지부(20)의 아암(22)을 회전 구동하는 모터(76)를 더 포함한다. 모터(72, 74, 76)로서는 회전 각도를 고정밀도로 제어할 수 있도록, 회전 위치(위상)의 제어가 가능한 스테핑 모터(stepping motor)가 바람직하다.

제어부(4)는 통신 인터페이스(I/F)(40)와, 모터 드라이버(42, 44, 46)와, 광원(30)을 점등하기 위한 전력을 공급하는 광원 구동부(48)를 더 포함한다. 통신 인터페이스(40)는 처리 장치(200)로부터의 제어 명령을 디코딩하여, 모터 드라이버(42, 44, 46) 및 광원 구동부(48)에 내부 커맨드를 제공한다.

모터 드라이버(42, 44, 46)는 통신 인터페이스(40)로부터의 내부 커맨드에 따라서 모터(72, 74, 76)를 구동한다. 광원 구동부(48)는 통신 인터페이스(40)로부터의 내부 커맨드에 따라서 광원(30)을 점등하기 위한 전력을 생성한다.

모터(72, 74, 76)로부터의 피드백 신호(펄스 신호 등)에 기초하여, 제어부(4)가 드럼(2)의 회전 각도 θ 및 광원(30)의 회전 각도 φ를 검출하고, 그들의 검출값을 처리 장치(200)로 출력해도 좋다.

<F. 제1 변형예(에이징(aging)에 의한 측정 대기 시간의 단축화)>

광원(30)의 방사 특성을 정확하게 측정하기 위해서는, 측정 개시 전에 광원(30)을 충분히 에이징할 필요가 있다. 에이징이란, 광원(30)을 안정 상태로 될 때까지 점등시키는 동작을 말한다. 이하, 이러한 에이징에 의한 측정 대기 시간을 단축할 수 있는 변형예에 대해서 설명한다.

도 7은, 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따른 광학 측정 장치(1A)를 도시하는 모식도이다. 도 7에 도시하는 광학 측정 장치(1A)는, 도 1에 도시하는 광학 측정 장치(1)와 비교하여, 광원 지지부(20) 대신에 광원 지지부(20A)가 배치되어 있는 점이 상이하다. 기타의 구성에 대해서는, 도 1에 도시하는 광학 측정 장치(1)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.

광원 지지부(20A)는 복수의 광원(30)(도 7에 도시하는 예에서는, 2개의 광원(30))을 지지 및 점등할 수 있다. 보다 구체적으로는, 광원 지지부(20A)는 2개의 아암(22-1, 22-2)을 갖고 있으며, 각각의 아암에 광원(30)을 장착 가능하게 되어 있다. 또한, 광원 지지부(20A)는 Y축을 따라서 회전 가능하게 되어 있으며, 각각의 아암(22-1, 22-2)에 장착되는 광원(30)을 교대로 측정 위치에 배치한다. 즉, 광원 지지부(20A)는 복수의 광원(30)을 지지하기 위한 아암(22-1, 22-2)을 포함하고, 아암(22-1, 22-2)을 회전함으로써, 측정 위치에 배치하는 광원(30)을 순차 전환한다. 3개 이상의 아암을 설치하고, 보다 많은 광원(30)을 병렬적으로 에이징할 수 있도록 해도 좋다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 복수의 광원(30)을 동시에 점등할 수 있다. 즉, 한쪽의 광원(30)을 점등해서 측정하고 있는 동안에, 다른 쪽의 광원(30)을 점등해서 에이징할 수 있다. 또한, 아암(22-1)과 아암(22-2) 사이는 암막(70) 등으로 차광되기 때문에, 에이징 중의 광원(30)으로부터 조사되는 광이 측정 오차로 될 일은 없다.

본 변형예에 의하면, 한 광원(30)의 방사 특성의 측정과, 다른 광원(30)의 에이징을 병행해서 실행할 수 있으므로, 에이징 시간에 의한 측정 대기 시간을 단축할 수 있다. 또한, 측정 위치에 배치되는 광원(30)의 교환에 필요한 시간을 단축할 수 있다.

<G. 제2 변형예(측광 거리의 연장화)>

전술한 JIS C8105-5: 2011 「조명 기구-제5부: 배광 측정 방법」에 의하면, 배광 특성을 측정할 때의 측광 거리(광원(30)으로부터 수광부(6)까지의 거리)는 광원(조명 기구)의 발광면의 최대 치수의 5배 이상이 바람직하다고 되어 있다. 예를 들어, 1.2m의 형광등의 배광 특성을 측정하는 경우의 측광 거리는 6m 이상으로 하는 것이 바람직하다.

단, 이 발광면의 최대 치수의 5배라고 하는 조건은 광원(30)으로부터 조사되는 광의 빔 스프레드(spread)가 120％이더라도, 광도의 오차를 1％ 이하로 할 수 있다는 가정에서 결정된 것이다. 그 때문에, 예를 들어 광원(30)이 집광성의 배광 특성을 갖는 경우에는 발광면의 최대 치수의 5배로는 불충분하며, 더 긴 측광 거리가 필요해진다.

따라서, 본 실시 형태의 제2 변형예로서 측광 거리를 연장할 수 있는 구성에 대해서 설명한다.

도 8은, 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따른 광학 측정 장치(1B)를 도시하는 모식도이다. 도 8에 도시하는 광학 측정 장치(1B)는 도 1에 도시하는 광학 측정 장치(1)와 비교해서, 드럼(2) 대신에 드럼(2B)이 배치되어 있는 점이 상이하다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 1에 도시하는 광학 측정 장치(1)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.

드럼(2B)은 평면 거울(12) 및 평면 거울(14B) 외에, 평면 거울(16-1, 16-2, 16-3)을 포함한다. 평면 거울(14B)은 도 1에 도시하는 평면 거울(14)과 마찬가지로, 드럼(2)의 내부 광을 반사하고, 광축 AX1을 따라서 상기 광을 드럼(2)의 외부로 사출한다. 평면 거울(16-1, 16-2, 16-3)은 평면 거울(12)에 입사한 광을 평면 거울(14B)로 유도하기 위한 광로를 구성한다. 즉, 평면 거울(16-1, 16-2)은 광원(30)으로부터의 광을 X축과 직교하는 방향으로 유도함으로써 더 긴 광로를 구성한다.

이 평면 거울(16-1, 16-2, 16-3)에 의해 구성되는 광로는 도 1에 도시하는 평면 거울(16)에 의해 구성되는 광로에 비해 길기 때문에, 더 긴 측광 거리를 실현할 수 있다.

도 8에는, 광원(30)으로부터의 광이 Y축을 따라서, 지면 상측 방향을 향해서 한번만 전파하는 광로가 구성되는 예를 도시하지만, 이에 한정되지 않고, 지면 상측 방향 또는 지면 하측 방향으로 복수회 전파하는 광로를 형성해도 좋다.

도 9는, 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따른 다른 광학 측정 장치(1C)를 도시하는 모식도이다. 도 10은 도 9의 X-X선에서의 단면도이다.

도 9에 도시하는 광학 측정 장치(1C)는 도 1에 도시하는 광학 측정 장치(1)와 비교해서 드럼(2) 대신에 드럼(2C)이 배치되어 있는 점이 상이하다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 1에 도시하는 광학 측정 장치(1)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.

드럼(2C)은 평면 거울(12) 및 평면 거울(14C) 외에, X축을 중심으로 한 소정의 관계를 갖고 배치된 평면 거울(16-4, 16-5, 16-6, 16-7)을 포함한다. 평면 거울(14C)은 도 1에 도시하는 평면 거울(14)과 마찬가지로 드럼(2)의 내부 광을 반사하고, 광축 AX1을 따라서 상기 광을 드럼(2)의 외부로 사출한다. 평면 거울(16-4, 16-5, 16-6, 16-7)은 평면 거울(12)에 입사한 광을 평면 거울(14C)로 유도하기 위한 광로를 구성한다. 즉, 평면 거울(16-4, 16-5, 16-6, 16-7)은 광원(30)으로부터의 광을 X축과 직교하는 방향으로 유도함으로써 더 긴 광로를 구성한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 평면 거울(16-4, 16-5, 16-6, 16-7)은 광원(30)으로부터의 광을 X축 주위를 적어도 부분적으로 주회하도록 구성된다.

이 평면 거울(16-4, 16-5, 16-6, 16-7)에 의해 구성되는 광로는 도 1에 도시하는 평면 거울(16)에 의해 구성되는 광로에 비해 길기 때문에, 보다 긴 측광 거리를 실현할 수 있다.

도 9 및 도 10에는, 광원(30)으로부터의 광이 X축을 중심으로 해서 시계 방향으로 3/4주(周)하는 광로가 구성되는 예를 도시하지만, 이에 한정되지 않고, X축을 중심으로 해서 복수회 주회하는 광로를 형성해도 좋다. 또한, 도 8에 도시하는 구성예와, 도 9 및 도 10에 도시하는 구성예를 적절히 조합해도 좋다.

<H. 이점>

본 실시 형태에 의하면, 일종의 Moving Mirror 방식의 배광 측정 장치를 실현할 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 광원(30)이 이동하지 않으므로, 광원(30)의 주위 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 측정 중에서의 광원(30)의 특성을 안정화시킬 수 있다. 또한, 드럼(2)으로부터 사출해서 수광부(6)에 입사하는 광축은 드럼(2)의 회전 각도에 상관없이 일정하므로, 측정 정밀도를 높일 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 평면 거울(16)에 의해 반사된 광이 사출되는 면에는 개구로서 관측창(18)이 형성될 뿐이므로, 수광부(6)에 입사하는 미광을 저감시킬 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 드럼(2)의 외주측에 배치된 구동 기구를 사용하므로, 장치를 콤팩트화시킬 수 있다. 또한, 구동 기구가 드럼(2)의 외주측에 있기 때문에, 유저에 의한 광원(30)으로의 액세스를 보다 용이하게 할 수 있다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 청구범위에 의해 개시되고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1, 1A, 1B, 1C 광학 측정 장치
2, 2B, 2C 드럼
4 제어부
6 수광부
10 광원창
12, 14, 14B, 14C, 16, 16-1 내지 16-7 평면 거울
18 관측창
20, 20A 광원 지지부
22, 22-1, 22-2 아암
30 광원
40 통신 인터페이스
42, 44, 46 모터 드라이버
48 광원 구동부
52, 54 롤러
62, 64 차광판
70 암막
72, 74, 76 모터
200 처리 장치
202 CPU
204 디스플레이
206 네트워크 인터페이스
208 입력부
210 하드 디스크
212 메모리
214 CD-ROM 드라이브
216 I/O 유닛

Claims

광원으로부터 조사되는 광을 조사각과 관련지어서 검출하기 위한 광학 측정 장치로서,
한쪽 평면에 제1 개구를 가짐과 함께, 다른 쪽 평면에 제2 개구를 갖는 중공(中空)의 원통 형상 부재와,
상기 원통 형상 부재를 회전 지지하는 롤러를 포함하고, 상기 원통 형상 부재의 중심축인 제1 축을 따라서 상기 원통 형상 부재를 회전시키기 위한 회전 기구와,
상기 제1 축 상이며, 또한 조사되는 광이 상기 제1 개구를 통해서 상기 원통 형상 부재의 내부에 입사하는 위치인 측정 위치에, 상기 광원을 배치하기 위한 지지부와,
상기 원통 형상 부재의 내부 및 외부에 걸쳐 배치됨과 함께 적어도 부분적으로는 상기 원통 형상 부재의 내면에 지지되고, 상기 광원으로부터 상기 제1 개구를 통해서 입사하는 광을 반사하는 제1 평면 거울과,
적어도 부분적으로는 상기 원통 형상 부재의 내면에 지지되고, 상기 원통 형상 부재의 내부 광을 반사하여, 상기 광을 상기 제2 개구를 통해서 상기 제1 축을 따라서 상기 원통 형상 부재의 외부로 전파시키기 위한 제2 평면 거울과,
적어도 부분적으로는 상기 원통 형상 부재의 내면에 지지되고, 상기 제1 평면 거울에서 반사된 광을 상기 제2 평면 거울로 입사시키기 위한, 적어도 1개의 제3 평면 거울을 구비하고,
상기 지지부는, 상기 제1 축과 직교하는 제2 축을 따라서 상기 광원을 회전 가능하게 구성되는, 광학 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 축 상에, 상기 원통 형상 부재와 일정 영역 떨어져서 배치되는 수광부를 더 구비하는, 광학 측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 지지부는,
복수의 광원을 지지하기 위한 아암(arm)과,
상기 아암을 회전시킴으로써, 상기 측정 위치에 배치하는 광원을 순차 전환하는 수단을 포함하는, 광학 측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 평면 거울은, 상기 광원으로부터의 광을 상기 제1 축과 직교하는 방향으로 유도하도록 배치된 복수의 평면 거울을 포함하는, 광학 측정 장치.
제4항에 있어서, 상기 제3 평면 거울은 상기 광원으로부터의 광을, 상기 제1 축 주위를 적어도 부분적으로 주회(周回)하도록 구성되어 있는, 광학 측정 장치.
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