TW201405104A - 光學特性測量裝置 - Google Patents

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Abstract

光學特性測量裝置包含：半球部，係在內壁具有反射面；及平面部，係配置成塞住半球部的開口，並在半球部的內壁側具有反射面。平面部包含用以將光源安裝於包含半球部之實質上的曲率中心之範圍的第1窗。半球部及平面部之至少一方包含以既定規則性所配置之用以從半球部之內部取出光的複數個第2窗。

Description

光學特性測量裝置
本發明係有關於一種適合測量面光源等的光學特性測量裝置。
近年來，LED(Light Emitting Diode)或EL(Electro Luminescence)等之新的光源的開發急速進展。作為評估這種光源之性能的指標，常使用全光束(lm：流明)。
在測量作為這種光源之全光束的情況，一般使用是將硫酸鋇或PTFE(polytetrafluoroethylene)等的擴散材料塗布於內壁面之中空的球之積分球(球形光束計)。在使用積分球之測量方法，係使配置於其中心的光源點燈，從該光源所放射的光在內壁面重複反射，藉此，內壁面的照度均勻化。利用均勻化之內壁面的照度與光源的全光束成正比，算出光源的全光束。
可是，在使用積分球之測量方法，將光源配置於積分球內部的中心，因為在用以支撐光源之構造物的光吸收、在用以防止從光源往受光部的直接射入之反射板的光吸收、及光源本身的光吸收等，所以會發生測量誤差。
例如，若依據JISC8152：2007「照明用白色發光 二極體(LED)的測光方法」，推薦使用求得光源之本身吸收修正係數的方法。但，在本方法，無法修正在用以支撐光源之構造物及反射板的光吸收。
特開平06-167388號公報及特開2009-103654號公報，揭示半球型的光束計。若依據該半球型的光束計，因為不需要用以支撐光源之構造物，所以可避免構造物之光吸收所造成的影響。又，在半球型的光束計，如在特開2009-103654號公報之揭示所示，亦能以簡單的構成實現光源之本身吸收所造成之誤差的修正。
例如，可藉由陣列狀地配置複數個發光元件來構成面光源。本發明者們發現新的課題，該課題係在位於面光源之中央部的發光元件與位於端部的發光元件之間，相對觀測窗的位置關係相異，而在測量這種面光源時會發生測量誤差。
本發明係為了解決這種新的課題而開發的，其目的在於提供一種適合測量面光源等的光學特性測量裝置。
根據本發明之某形態的光學特性測量裝置係包含：半球部，係在內壁具有反射面；及平面部，係配置成塞住半球部的開口，並在半球部的內壁側具有反射面。平面部係包含用以將光源安裝於包含半球部之實質上的曲率中心之範圍的第1窗。半球部及平面部之至少一方係包含以既定規則性所配置之用以從半球部之內部取出光的複數個第2窗。
複數個第2窗係相對通過半球部之頂點與實質上之曲率中心的直線對稱地配置較佳。
複數個第2窗係包含相對通過半球部之頂點與實質上之曲率中心的直線相對向之一對窗較佳。
複數個第2窗係配置於半球部；半球部係包含反射板，該反射板係對第2窗的視野被賦予關聯，而且配置於更接近半球部之實質上之曲率中心的位置較佳。
光學特性測量裝置係更包含用以經由複數個第2窗對半球部之內部的光受光的受光部較佳。
光學特性測量裝置係更包含以光學方式連接複數個第2窗與受光部的導光部更佳。導光部係包含將來自複數個第2窗之各個的光結合的合波部。
根據本發明之別的形態的光學特性測量裝置係包含球體，該球體係形成用以安裝光源的第1窗，而且在內壁具有反射面。球體係包含複數個第2窗，該第2窗係相對通過半球部之中心與第1窗之中心的直線對稱地配置，並用以從球體之內部取出光。
光學特性測量裝置係更包含用以經由複數個第2窗對球體之內部的光受光的受光部較佳。
本發明之上述及其他的目的、特徵、形態及優點係將從關於與附加的圖面相關聯地理解之本發明之如下的詳細說明明白。
1、2、3、4、5、6、7‧‧‧光學特性測量裝置
10‧‧‧光源
10-1、10-2‧‧‧發光元件
100、100A、100B、100C、400‧‧‧積分器
102、402‧‧‧半球部
102a、106a、200a‧‧‧反射面
104、204、404‧‧‧光源窗
106、406‧‧‧平面部
108、116、126、136、146、156、166、176、186、208、216、226、408‧‧‧光纖
109、109A、109B、109C、209、209A‧‧‧合波部
110、120、130、140、150、160、170、180、210、220、410‧‧‧觀測窗
112、122、132、142、152、162、172、212、412‧‧‧取出部
114、124、134、144、154、164、214、414‧‧‧反射板
200、200A‧‧‧積分球
300‧‧‧受光部
350‧‧‧控制部
第1圖係表示根據本發明的相關技術之含有半球型之積分器的光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
第2A圖及第2B圖係表示在第1圖所示之光學特性測量裝置所測量的光源之一例的模式圖。
第3圖係表示用以模擬在第1圖所示之光學特性測量裝置的受光靈敏度之異方性之光學模型的圖。
第4圖係表示在第3圖所示之光學模型的受光靈敏度之異方性之一例的圖。
第5圖係表示根據第1實施形態之光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
第6圖係表示根據第1實施形態的光學特性測量裝置所含的積分器之截面構造的模式圖。
第7圖係表示用以模擬在第5圖所示之光學特性測量裝置的受光靈敏度之異方性之光學模型的圖。
第8圖係表示在第7圖所示之光學模型的受光靈敏度之異方性之一例的圖。
第9圖係表示根據第1實施形態之第1變形例的光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
第10圖係表示根據第1實施形態之第2變形例的光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
第11圖係表示根據第1實施形態之第3變形例的光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
第12圖係表示根據第1實施形態之第3變形例的光學特性測量裝置所含的積分器之截面構造的模式圖。
第13圖係表示根據第2實施形態之光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
第14圖係表示根據第2實施形態之光學特性測量裝置所含的積分球之截面構造的模式圖。
第15圖係表示用以模擬在第13圖及第14圖所示之光學特性測量裝置的受光靈敏度之異方性之光學模型的圖。
第16圖係表示根據第2實施形態之一變形例的光學特性測量裝置之外觀的模式圖。
一面參照圖面，一面詳細說明本發明之實施形態。此外，對與圖中之相同或相當的部分附加相同的符號，不重複其說明。
[A.概要]
在根據本實施形態的光學特性測量裝置，使用設置複數個觀測窗的積分空間測量。藉由設置複數個觀測窗，使與測量對象之光源的大小相依所產生之照度的不勻均勻化。即，藉由設置複數個觀測窗，減少受光靈敏度的異方性。
[B.相關技術及課題]
首先，說明與本發明相關之光學特性測量裝置。第1圖係表示根據本發明的相關技術之含有半球型之積分器的光學特性測量裝置1之外觀的模式圖。
參照第1圖，光學特性測量裝置1包含：半球型的積分器400；受光部300，係用以對積分器400之內部的光受光；及控制部350，係控制受光部300。測量對象的光源10(被測量光源)安裝於設置於積分器400的光源窗404。藉光源10之點燈所產生的光係在積分器400的內部重複反射，藉此，積 分器400之內壁面的照度係均勻化。藉由測量該均勻化的照度，算出來自光源10的全光束。
更具體而言，積分器400包含：半球部402，係在內壁具有反射面；及平面部406，係配置成塞住半球部402的開口，並在半球部402的內壁面具有反射面。半球部402係作為該內壁的反射面，具有擴散反射層。擴散反射層係在代表上，藉由塗布或噴硫酸鋇或PTFE(polytetrafluoroethylene)等的擴散材料所形成。另一方面，平面部406係在半球部402的內壁側具有進行鏡面反射(正反射)的鏡面反射層。
藉由將平面部406的鏡面反射層配置成與半球部402的內壁相對向，產生關於半球部402的虛像。平面部406配置成通過半球部402的曲率中心。藉平面部406所產生之虛像成為具有固定之曲率的半球狀。將在半球部402之內壁所定義的積分空間(實像)與藉平面部406所產生之虛像組合後，可得到與使用球狀之積分器實質上相同的照度分布。
在半球部402，設置係用以從半球部402的內部取出光之開口的觀測窗410、及與觀測窗410連通的取出部412。取出部412係經由導光手段之光纖408，以光學方式和受光部300連接。受光部300測量在觀測窗410、取出部412及光纖408之路徑所引導的光。
在半球部402的內壁，設置用以防止來自光源10的光直接射入觀測窗410的反射板414。反射板414產生陰影，以使得在來自觀測窗410的視野內不含光源10。
第1圖所示的光學特性測量裝置1係典型上適合 面光源等之全光束的測量等。第2A圖及第2B圖係表示在第1圖所示之光學特性測量裝置1所測量的光源10之一例的模式圖。作為光源10，如第2A圖所示，設想將複數個發光元件(典型上為LED)成陣列狀地配置於方形的基板上者，或如第2B圖所示，將複數個發光元件成陣列狀地配置於圓形的基板上者。
作為這種光源10的測量內容，有從光源10所放射之全光束的測量、及從各個發光元件(LED)所放射之光束的測量。在對各個發光元件測量的情況，使構成光源10之發光元件逐個依序點燈後測量。或者，亦有測量屬於各列的發光元件群所放射之光束的情況。
本發明者們發現新的課題，該課題係在位於光源10之中央部的發光元件與位於光源10之端部的發光元件之間，相對觀測窗410的位置關係相異，因此，在測量光源10時會產生測量誤差。例如，關於陣列狀地組裝複數個發光元件的光源10，本發明者們發現新的課題，該課題係在使各發光元件依序點燈後測量各個之全光束的情況，即使從各發光元件所放射的全光束係彼此相同，測量值亦與發光元件之組裝位置相依而相異。即，本發明者們發現在受光靈敏度會存在異方性之新的課題。
本發明者們係對這種新的課題，使用如下所示之光學模型，藉模擬分析。第3圖係表示用以模擬在第1圖所示之光學特性測量裝置1的受光靈敏度之異方性之光學模型的圖。第4圖係表示在第3圖所示之光學模型的受光靈敏度之異方性之一例的圖。
在第3圖所示的光學模型，設想構成光源10之發光元件10-1及半球部102的配光相對地窄的情況。對發光元件之各位置，算出藉在半球部402之壁面所產生的一次反射直接照明觀測窗410所產生的照度後，得知與發光元件之位置相依地變動。具體而言，若將半球部402的半徑設為r，並將與半球部402之曲率中心○的距離X設為各發光元件的位置，則對受光部300所輸入的光(一次反射光及擴散光)係變成如第4圖所示。在此，來自發光元件的全光束係彼此相同。依此方式，對受光部300所輸入的光(在觀測窗410的照度)係與發光元件之位置相依而相異。
更詳細解說之，受光部300係同時對一次反射光及擴散光受光。在半球型之積分器400的內壁所重複反射的光(擴散光)係不會與發光元件之位置相依而固定。另一方面，就一次反射光而言，因為其強度(照度)係與發光元件之位置相依地變動，所以受光部300的輸出亦與發光元件之位置相依地變動。認為依此方式照度變動的原因係因觀測窗410設置於平面部406的附近所產生之靈敏度的異方性。
本發明者們係檢討這種新的課題，想到藉由設置複數個觀測窗，可緩和這種靈敏度的異方性之新的技術思想。以下，說明具體實現這種技術思想的幾種實施形態。以下所說明之實施形態係完全是舉例表示，本發明之技術範圍係未限定為這些實施形態。
[C.第1實施形態]
(1.裝置構成)
第5圖係表示根據第1實施形態之光學特性測量裝置2之外觀的模式圖。第6圖係表示根據第1實施形態的光學特性測量裝置2所含的積分器100之截面構造的模式圖。
參照第5圖及第6圖，光學特性測量裝置2包含：半球型的積分器100；受光部300，係用以對積分器100之內部的光受光；及控制部350，係用以控制受光部300。
更具體而言，積分器100包含：半球部102，係在內壁具有反射面102a；及平面部106，係配置成塞住半球部102的開口，並在半球部102的內壁面具有反射面106a。典型上，半球部102的反射面102a係例如由藉由塗布或噴硫酸鋇或PTFE等的擴散材料所形成之擴散反射層構成。平面部106的反射面106a由藉鋁蒸鍍等所形成之鏡面反射層(正反射)所構成。平面部106係配置成半球部102之實質上的曲率中心○位於其表面上。
在積分器100的平面部106，在包含半球部102之實質上的曲率中心○之範圍，設置用以安裝測量對象之光源10的光源窗104。根據第1實施形態的光學特性測量裝置2係適合測量面光源等的光學特性(例如全光束)，但是未限定如此，對可安裝於光源窗104之任何光源亦可測量光學特性。
如參照第1圖之說明所示，藉光源10之點燈所產生的光係在積分器100的內部重複反射，藉此，積分器100之內壁面的照度係均勻化。藉由測量該均勻化的照度，算出來自光源10的全光束。依此方式，藉由將在內壁具有反射面102a的半球部102、與具有反射面106a的平面部106組合，可得到 與使用球體之積分器的情況實質上相同的照度分布。即，積分器100構成為可將由形成於平面部106與半球部102之間的空間、及藉平面部106所產生之該空間的虛像所組合之狀態看成球體。因此，「半球部102之實質上的曲率中心」係不僅包含半球部102之真正的曲率中心○，還包含如上述所示可得到與使用球體之積分球的情況實質上相同的照度分布之附近位置的概念。
在半球部102，設置係用以從積分器100的內部取出光之開口的觀測窗110與120、及分別與觀測窗110、120連通的取出部112與122。取出部112係經由是導光手段的光纖116以光學方式和受光部300連接，而且取出部122係經由是導光手段的光纖126以光學方式和受光部300連接。更具體而言，光纖116與126係在合波部109結合成一條後，經由光纖108，以光學方式和受光部300連接。合波部109係藉由將經由光纖116所引導的光與經由光纖126所引導的光結合，將兩者平均化(積分)。這種合波部109係典型上使用將複數條光纖捆束的Y型光纖等所構成。
依此方式，光學特性測量裝置2包含受光部300，受光部300係用以經由複數個觀測窗110與120，對積分器100之內部的光受光。又，光學特性測量裝置2包含連接部(光纖116與126、及光纖108)，該連接部係以光學方式連接複數個觀測窗110、120與受光部300。該連接部包含將分別來自複數個觀測窗110、120之光結合的合波部109。即，在複數個觀測窗110、120分別所捕捉的光係藉光纖等之導光手段導向受光 部300。
在半球部102的內壁，設置反射板114與124，該反射板114與124係對觀測窗110與120的視野被賦予關聯，而且配置於更接近半球部102之實質上之曲率中心○的位置。更具體而言，反射板114與124防止來自光源10的光直接射入觀測窗110與120。即，反射板114與124係產生陰影，以使得在來自觀測窗110與120的視野內不含光源10。換言之，反射板114與124妨礙受光部300對來自光源10的光直接受光。
受光部300測量在觀測窗110與120的照度，例如算出光源10的全光束。受光部300係至少亦可是測量在特定波長的照度者，亦可是測量在相對照度頻譜者。受光部300包含繞射光柵及以光學方式與繞射光柵被賦予關聯的線感測器等。藉由採用可測量分光的受光部300，不僅全光束，亦可進行色度、相關色温、顯色性等作為光源的性能評估等。
控制部350係對受光部300供給測量開始或處理內容等的指示，而且向外部輸出在受光部300的測量結果等。此外，亦可作成算出光源10之全光束的計算本身係由控制部350所執行。控制部350係典型上，以泛用電腦所實現。即，控制部350係由處理器、記憶體、硬碟等元件所構成，並藉由處理器執行程式，實現在光學特性測量裝置2所需的各種處理。
在第5圖及第6圖所示之根據第1實施形態的光學特性測量裝置2，例如，將2個觀測窗110及120設置於半球部102。這些觀測窗110及120係為了從積分器100的內部 取出光，以既定規則性所配置。更具體而言，相對半球部102之中心軸AX1，觀測窗110與觀測窗120係設置於彼此相對向的位置。即，觀測窗110及120係相對通過半球部102的頂點及實質上之曲率中心○的直線(中心軸AX1)，對稱地配置。
換言之，觀測窗110及120設置於是垂直於半球部102之中心軸AX1的面與半球部102所相交的位置，並相對半球部102之中心軸AX1成為點對稱的位置。
(2.藉模擬之效果的驗證)
其次，表示藉模擬驗證藉上述之根據第1實施形態的光學特性測量裝置2緩和靈敏度之異方性的效果。第7圖係表示用以模擬在第5圖所示之光學特性測量裝置2的受光靈敏度之異方性之光學模型的圖。第8圖係表示在第7圖所示之光學模型的受光靈敏度之異方性之一例的圖。在第7圖及第8圖的模擬，亦設想構成光源10之發光元件的配光相對地窄的情況。在第8圖，同時表示在根據第4圖所示之相關技術的光學特性測量裝置1之模擬結果。
在根據相關技術的光學特性測量裝置1，僅設置1個觀測窗410，在此情況，如第8圖所示，在與曲率中心○僅相距相當於直徑之20%之距離的位置，對受光部300所輸入之光係變動約1.5%。相對地，在根據第1實施形態的光學特性測量裝置2，將2個觀測窗110及120設置成相對半球部102之曲率中心相對向。藉由採用這種構成，如第8圖所示，在與曲率中心○僅相距相當於直徑之20%之距離的位置之對受光部300所輸入之光的變動係被抑制至0.3%以內。
又，關於在與曲率中心○僅相距相當於直徑之35%之距離的位置之對受光部300所輸入之光的變動上，得知在根據相關技術的光學特性測量裝置1，係約3%，相對地，在根據第1實施形態的光學特性測量裝置2，被抑制至1%以內。
(3.結論)
根據第1實施形態的光學特性測量裝置2包含由半球部102與平面部106所構成之積分器100。在積分器100，在接***面部106之半球部102的曲面上，將觀測窗110及120配置成相對半球部102之曲率中心○相對向。藉由使用經由這些觀測窗110及120所測量之照度的合成值，可減少受光靈敏度的異方性。即，對位於遠離半球部102之曲率中心○之位置的光源，亦可更正確地測量其光學特性。換言之，可減少因安裝於光源窗104之光源10的位置偏差所產生之在半球部102之內壁的空間性照度不均所引起的測量誤差。
又，在根據第1實施形態的光學特性測量裝置2，因為從觀測窗110及120所分別取出的光係在合波部109以光學方式被平均化(積分)，所以可採用與設置一個觀測窗之情況相同的受光處理。
[D.第1實施形態的第1變形例]
在上述的第1實施形態，舉例表示2個觀測窗110及120設置於半球部102之光學特性測量裝置2。為了緩和受光靈敏度的異方性，亦可設置更多的觀測窗。以下，舉例表示4個觀測窗設置於半球部之光學特性測量裝置3。
第9圖係表示根據第1實施形態之第1變形例的 光學特性測量裝置3之外觀的模式圖。參照第9圖，光學特性測量裝置3包含：半球型的積分器100A；受光部300，係用以對積分器100A之內部的光受光；及控制部350，係用以控制受光部300。
更具體而言，積分器100A包含：半球部102，係在內壁具有反射面；及平面部106，係配置成塞住半球部102的開口，並在半球部102的內壁側具有反射面。平面部106係配置成半球部102之實質上的曲率中心○位於其表面上。因為積分器100A係除了觀測窗的個數以外，具有與第5圖所示之積分器100相同的構成，所以對共同部分不重複詳細的說明。
在半球部102，設置係用以從積分器100A的內部取出光之開口的觀測窗110、120、130、140及分別與觀測窗110、120、130、140連通的取出部112、122、132、142。
在半球部102的內壁，更設置反射板114、124、134、144，該反射板114、124、134、144係對觀測窗110、120、130、140的視野被賦予關聯，而且配置於更接近半球部102之實質上之曲率中心○的位置。更具體而言，反射板114、124、134、144防止來自光源10的光直接射入觀測窗110、120、130、140。
取出部112、122、132、142係經由是導光手段的光纖116、126、136、146分別以光學方式和受光部300連接。更具體而言，光纖116、126、136、146係在合波部109A結合成一條後，經由光纖108，以光學方式和受光部300連接。合波部109A係藉由將經由光纖116、126、136、146所引導的各 個光彼此結合，將這些光平均化(積分)。這種合波部109A係典型上使用將複數條光纖捆束的Y型光纖等所構成。
依此方式，在光學特性測量裝置3，受光部300係經由複數個觀測窗110、120、130、140，對積分器100A之內部的光受光。光學特性測量裝置3包含連接部(光纖116、126、136、146及光纖108)，該連接部係以光學方式連接複數個觀測窗110、120、130、140與受光部300。該連接部包含將分別來自複數個觀測窗110、120、130、140之光結合的合波部109A。即，在複數個觀測窗110、120、130、140分別所捕捉的光係藉光纖等之導光手段導向受光部300。
在第9圖所示之根據第1實施形態之第1變形例的光學特性測量裝置3，將4個觀測窗110、120、130、140設置於半球部102。這些觀測窗110、120、130、140係為了從積分器100A的內部取出光，以既定規則性所配置。更具體而言，相對半球部102之中心軸AX1，觀測窗110與觀測窗120設置於彼此相對向的位置，觀測窗130與觀測窗140設置於彼此相對向的位置。即，積分器100A具有相對通過半球部102的頂點及實質上之曲率中心○的直線(中心軸AX1)，相對向配置之一對觀測窗(觀測窗110與觀測窗120之組、及觀測窗130與觀測窗140之組)。
換言之，觀測窗110、120、130、140配置於係垂直於半球部102之中心軸AX1的面與半球部102之交線上的位置，且某鄰接之2個位置對半球部102之中心軸AX1所構成的角、與其他的鄰接之2個位置對半球部102之中心軸AX1 所構成的角彼此一致(在第9圖，90°)的位置。在第9圖所示的例子，通過觀測窗110及觀測窗120的光軸與通過觀測窗130及觀測窗140的光軸係正交。
在第1實施形態的第1變形例，與第1實施形態相比，因為設置更多的觀測窗，所以可更減少受光靈敏度的異方性。藉此，對位於遠離半球部102之曲率中心○之位置的光源，亦可更正確地測量其光學特性。換言之，可更減少因安裝於光源窗104之光源10的位置偏差所產生之在半球部102之內壁的空間性照度不均所引起的測量誤差。
[E.第1實施形態的第2變形例]
在上述的第1實施形態及第1變形例，舉例表示設置一個或複數個相對向配置之一對觀測窗。但，只要具有用以緩和受光靈敏度之異方性的規則性，亦可不相對向地配置觀測窗。以下，舉例表示3個觀測窗以對稱性配置於半球部的光學特性測量裝置4。
第10圖係表示根據第1實施形態之第2變形例的光學特性測量裝置4之外觀的模式圖。參照第10圖，光學特性測量裝置4包含：半球型的積分器100B；受光部300，係用以對積分器100B之內部的光受光；及控制部350，係用以控制受光部300。
更具體而言，積分器100B包含：半球部102，係在內壁具有反射面；及平面部106，係配置成塞住半球部102的開口，並在半球部102的內壁側具有反射面。平面部106係配置成半球部102之實質上的曲率中心○位於其表面上。因為 積分器100B係除了觀測窗的個數以外，具有與第5圖所示之積分器100相同的構成，所以對共同部分不重複詳細的說明。
在半球部102，設置係用以從半球部102的內部取出光之開口的觀測窗110、150、160及分別與觀測窗110、150、160連通的取出部112、152、162。
在半球部102的內壁，更設置反射板114、154、164，該反射板114、154、164係對觀測窗110、150、160的視野被賦予關聯，而且配置於更接近半球部102之實質上之曲率中心○的位置。更具體而言，反射板114、154、164防止來自光源10的光直接射入觀測窗110、150、160。
取出部112、152、162係經由是導光手段的光纖116、156、166分別以光學方式和受光部300連接。更具體而言，光纖116、156、166係在合波部109B結合成一條後，經由光纖108，以光學方式和受光部300連接。合波部109B係藉由將經由光纖116、156、166所引導的各個光彼此結合，將這些光平均化(積分)。這種合波部109B係典型上使用將複數條光纖捆束的Y型光纖等所構成。
依此方式，在光學特性測量裝置4，受光部300係經由複數個觀測窗110、150、160，對積分器100B之內部的光受光。光學特性測量裝置4包含連接部(光纖116、156、166及光纖108)，該連接部係以光學方式連接複數個觀測窗110、150、160與受光部300。該連接部包含將分別來自複數個觀測窗110、150、160之光結合的合波部109B。即，在複數個觀測窗110、150、160分別所捕捉的光係藉光纖等之導光 手段導向受光部300。
在第10圖所示之根據第1實施形態之第2變形例的光學特性測量裝置4，將3個觀測窗110、150、160設置於半球部102。這些觀測窗110、150、160係為了從積分器100B的內部取出光，以既定規則性所配置。更具體而言，積分器100B具有配置成相對通過半球部102的頂點及實質上之曲率中心○的直線(中心軸AX1)彼此具有對稱性的觀測窗110、150、160。
換言之，觀測窗110、150、160配置於係垂直於半球部102之中心軸AX1的面與半球部102之交線上的位置，且某鄰接之2個位置對半球部102之中心軸AX1所構成的角、與其他的鄰接之2個位置對半球部102之中心軸AX1所構成的角彼此一致(在第10圖，120°)的位置。
在第1實施形態的第2變形例，與第1實施形態相比，因為設置更多的觀測窗，所以可更減少受光靈敏度的異方性。藉此，對位於遠離半球部102之曲率中心○之位置的光源，亦可更正確地測量其光學特性。換言之，可更減少因安裝於光源窗104之光源10的位置偏差所產生之在半球部102之內壁的空間性照度不均所引起的測量誤差。
[F.第1實施形態的第3變形例]
在上述的第1實施形態、第1變形例及第2變形例，舉例表示複數個觀測窗設置於半球部102的構成。但，設置觀測窗的位置係未限定為半球部102。以下，舉例表示2個觀測窗以對稱性配置於平面部的光學特性測量裝置5。
第11圖係表示根據第1實施形態之第3變形例的 光學特性測量裝置5之外觀的模式圖。第12圖係表示根據第1實施形態之第3變形例的光學特性測量裝置5所含的積分器100C之截面構造的模式圖。
參照第11圖及第12圖，光學特性測量裝置5包含：半球型的積分器100C；受光部300，係用以對積分器100C之內部的光受光；及控制部350，係用以控制受光部300。
更具體而言，積分器100C包含：半球部102，係在內壁具有反射面；及平面部106，係配置成塞住半球部102的開口，並在半球部102的內壁側具有反射面。平面部106係配置成半球部102之實質上的曲率中心○位於其表面上。因為積分器100C係除了觀測窗的位置以外，具有與第5圖所示之積分器100相同的構成，所以對共同部分不重複詳細的說明。
在平面部106，設置係用以從積分器100C的內部取出光之開口的觀測窗170與180及分別與觀測窗170、180連通的取出部172、182。在積分器100C，不必設置對觀測窗170與180被賦予關聯的反射板。這是由於觀測窗170、180與光源10位於同一平面上，即使無反射板，亦可防止來自光源10的光直接射入觀測窗170與180。此外，為了更減少外擾光，設置反射板較佳。
取出部172與182係經由是導光手段的光纖176與186分別以光學方式和受光部300連接。更具體而言，光纖176與186係在合波部109C結合成一條後，經由光纖108，以光學方式和受光部300連接。合波部109C係藉由將經由光纖176與186所引導的各個光彼此結合，將這些光平均化(積分)。 這種合波部109C係典型上使用將複數條光纖捆束的Y型光纖等所構成。
依此方式，在光學特性測量裝置5，受光部300係經由複數個觀測窗170與180，對積分器100C之內部的光受光。光學特性測量裝置5包含連接部(光纖176與186及光纖108)，該連接部係以光學方式連接複數個觀測窗170、180與受光部300。該連接部包含將分別來自複數個觀測窗170、180之光結合的合波部109C。即，在複數個觀測窗170與180分別所捕捉的光係藉光纖等之導光手段導向受光部300。
在第11圖及第12圖所示之根據第1實施形態之第3變形例的光學特性測量裝置5，將2個觀測窗170、180設置於平面部106。這些觀測窗170、180係為了從積分器100C的內部取出光，以既定規則性所配置。更具體而言，相對半球部102的中心軸AX1，將觀測窗170與觀測窗180設置於彼此相對向的位置。即，積分器100C具有相對通過半球部102的頂點及實質上之曲率中心○的直線(中心軸AX1)相對向的觀測窗(觀測窗170與180)。
在第1實施形態的第3變形例，與第1實施形態相比，因為不必設置反射板，所以無在反射板的光吸收，而可實現誤差更少之光學特性的量測。
進而，作為第1實施形態之第3變形例之進一步的變形例，亦可如在上述之第1實施形態之第1變形例及第2變形例所示，採用將4個觀測窗配置於在平面部106上各分開90°之位置的構成，或將3個觀測窗配置於在平面部106上各 分開120°之位置的構成。
進而，亦可採用將複數個觀測窗配置於平面部106，而且亦將複數個觀測窗配置於半球部102的構成。
[G.第1實施形態的第4變形例]
在上述的第1實施形態及第1~第3變形例，舉例表示在藉合波部將經由光纖所引導的光結合後，使用一個受光部測量光學特性的構成。相對地，亦可藉由配置個數與積分器所設置之觀測窗的個數相同的受光部，而且對藉各個受光部的測量結果進行統計處理(典型上，平均化處理)，對光源10測量光學特性。即，亦可作為前處理，不是以光學方式將從積分器所取出之光結合，而作為後處理，以電子方式對從積分器所取出之各個光的測量結果結合。
若依據第1實施形態的第4變形例，可更提高算出對光源10之光學特性時之統計處理的自由度。例如，亦可對經由各個觀測窗所取出之光的測量結果，乘以因應於光源10之形狀等的加權係數後，算出光學特性。
[H.第2實施形態]
(1.裝置構成)
在上述之第1實施形態及其變形例，舉例表示包含半球型之積分器的光學特性測量裝置。可是，本發明者們所想到之新的技術思想係亦可應用於包含一般之積分球的光學特性測量裝置。在以下，舉例表示將本發明之技術思想應用於積分球的實施形態。
第13圖係表示根據第2實施形態之光學特性測量 裝置6之外觀的模式圖。第14圖係表示根據第2實施形態的光學特性測量裝置6所含的積分球200之截面構造的模式圖。
參照第13圖及第14圖，光學特性測量裝置6包含：積分球200；受光部300，係用以對積分球200之內部的光受光；及控制部350，係用以控制受光部300。測量對象的光源10(被測量光源)安裝於設置於積分球200的光源窗204。
更具體而言，積分球200係在內壁具有反射面200a。典型上，積分球200的反射面200a係例如由藉由塗布或噴硫酸鋇或PTFE等的擴散材料所形成之擴散反射層構成。在積分球200，設置係用以從積分球200的內部取出光之開口的觀測窗210與220、及分別與觀測窗210、220連通的取出部212與222。依此方式，積分球200係形成用以安裝於光源10的光源窗204，而且在內壁具有反射面200a的球體。
在積分球200的內壁，設置反射板214與224，該反射板214與224係對觀測窗210與220的視野被賦予關聯，而且配置於更接近光源10的位置。更具體而言，反射板214與224防止來自光源10的光直接射入觀測窗210與220。
取出部212與222係經由是導光手段的光纖216與226以光學方式和受光部300連接。更具體而言，光纖216與226係在合波部209結合成一條後，經由光纖208，以光學方式和受光部300連接。合波部209係藉由將經由光纖216與226所引導之各個光彼此結合，將這些光平均化(積分)。這種合波部209係典型上使用將複數條光纖捆束的Y型光纖等所構成。
依此方式，在光學特性測量裝置6，受光部300係經由複數個觀測窗210與220，對積分球200之內部的光受光。光學特性測量裝置6包含連接部(光纖216與226、及光纖208)，該連接部係以光學方式連接複數個觀測窗210、220與受光部300。該連接部包含將分別來自複數個觀測窗210、220之光結合的合波部209。即，在複數個觀測窗210、220分別所捕捉的光係藉光纖等之導光手段導向受光部300。
在第13圖及第14圖所示之根據第2實施形態的光學特性測量裝置6，將2個觀測窗210及220設置於積分球200。這些觀測窗210及220係為了從積分球200的內部取出光，以既定規則性所配置。更具體而言，相對積分球200之中心軸AX2，觀測窗210與觀測窗220係設置於彼此相對向的位置。即，積分球200包含用以從積分球200之內部取出光的窗(觀測窗210與220)，該觀測窗210及220係相對通過積分球200的中心○及光源窗204之中心的直線(中心軸AX2)，對稱地配置。
換言之，觀測窗210及220設置於是垂直於積分球200之中心軸AX2的面與積分球200之交線上的位置，並相對積分球200之中心軸AX2彼此相對向的位置。從減少在反射板之光吸收的觀點，將觀測窗210與220設置於包含積分球200之中心○的水平軸上較佳，但是未必限定為該位置。例如，亦可將觀測窗210與220設置於比包含積分球200之中心○的水平軸更上側，亦可設置於更下側。
關於其他的構成，因為具有與上述之光學特性測 量裝置相同的構成，所以對共同部分不重複詳細的說明。
(2.藉模擬之效果的驗證)
其次，表示藉模擬驗證藉上述之根據第2實施形態的光學特性測量裝置6緩和靈敏度之異方性的效果。第15圖係表示用以模擬在第13圖及第14圖所示之光學特性測量裝置6的受光靈敏度之異方性之光學模型的圖。在第15圖的模擬，亦設想構成光源10之發光元件10-1及10-2的配光相對地窄的情況。
設想第15圖所示的光學模型時，受光靈敏度的異方性係與第7圖所示之光學模型的情況一樣。即，對基分球200設置觀測窗210的情況下，具有與第8圖所示之「相關技術」的情況一樣之受光靈敏度的異方性。相對地，藉由除了觀測窗210以外，還將觀測窗220設置於積分球200，受光靈敏度的異方性係與第8圖所示之「第1實施形態」一樣地改善。
(3.結論)
第2實施形態的光學特性測量裝置6包含設置是用以從內部取出光之開口之觀測窗210與220的積分球200。藉由使用經由這些觀測窗210及220所測量之照度的合成值，可減少受光靈敏度的異方性。即，對位於遠離積分球200之中心軸AX2之位置的光源，亦可更正確地測量其光學特性。換言之，可減少因安裝於光源窗204之光源10的位置偏差所產生之在積分球200之內壁的空間性照度不均所引起的測量誤差。
[I.第2實施形態的變形例]
對第13圖及第14圖所示之根據第2實施形態的光學特性測量裝置6，亦可實現與上述之第1實施形態之各變形例一樣的變形。即，亦可關於觀測窗的個數或位置，只要可減少受光靈敏度的異方性，任何變形都可。
第16圖係表示根據第2實施形態之一變形例的光學特性測量裝置7之外觀的模式圖。第16圖所示之光學特性測量裝置7係與第13圖及第14圖所示的光學特性測量裝置6相比，配置更多的觀測窗。
參照第16圖，光學特性測量裝置7包含：積分球200A；受光部300，係用以對積分球200A之內部的光受光；及控制部350，係用以控制受光部300。在積分球200A，設置係用以從積分球200A的內部取出光之開口的觀測窗210、220、230、240及分別與觀測窗210、220、230、240連通的取出部212、222、232、242。
在積分球200A的內壁，設置反射板214、224、234、244，該反射板214、224、234、244係對觀測窗210、220、230、240的視野被賦予關聯，而且配置於更接近光源10的位置。更具體而言，反射板214、224、234、244防止來自光源10的光直接射入觀測窗210、220、230、240。
取出部212、222、232、242係經由是導光手段的光纖216、226、236、246以光學方式和受光部300連接。更具體而言，光纖216、226、236、246係在合波部209A結合成一條後，經由光纖208，以光學方式和受光部300連接。
在第16圖所示的光學特性測量裝置7，與第13 圖及第14圖所示的光學特性測量裝置6相比，因為配置更多的觀測窗，所以可更減少受光靈敏度的異方性。
進而，亦可設置更多的觀測窗。在此情況，將一對或複數對的觀測窗設置成相對積分球200的中心○相對向較佳。
或者，與第10圖一樣，亦可相對積分球200的中心軸AX2，對稱地配置複數個觀測窗。例如，亦可在包含200之中心○的水平軸上，在某鄰接之2個位置對積分球200之中心軸AX2所構成的角、與其他的鄰接之2個位置對積分球200之中心軸AX2所構成的角彼此一致(例如，120°)的位置，配置觀測窗。
進而，與第1實施形態之第4變形例一樣，亦可採用使用個數與觀測窗之個數相同之受光部的構成。
[J.優點]
若依據本實施形態的光學特性測量裝置，可減少與光源的位置相依之受光靈敏度之異方性的影響。即使是對積分空間較大的光源，亦可更正確地測量該全光束。
詳細說明了本發明，但是這只是舉例表示，不可理解為限定，發明之範圍係根據所附加的申請專利範圍來解釋，這是顯然的。
2‧‧‧光學特性測量裝置
10‧‧‧光源
100‧‧‧積分器
102‧‧‧半球部
104‧‧‧光源窗
106‧‧‧平面部
108、126‧‧‧光纖
109‧‧‧合波部
110、120‧‧‧觀測窗
112、122‧‧‧取出部
114、124‧‧‧反射板
300‧‧‧受光部
350‧‧‧控制部
○‧‧‧曲率中心
AX1‧‧‧中心軸

Claims (8)

  1. 一種光學特性測量裝置，包括：半球部，係在內壁具有反射面；及平面部，係配置成塞住該半球部的開口，並在該半球部的內壁側具有反射面；該平面部係包含用以將光源安裝於包含該半球部之實質上的曲率中心之範圍的第1窗；該半球部及該平面部之至少一方係包含以既定規則性所配置，並包含用以從該半球部之內部取出光的複數個第2窗之光學特性測量裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學特性測量裝置，其中該複數個第2窗係相對通過該半球部之頂點與實質上之曲率中心的直線對稱地配置。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學特性測量裝置，其中該複數個第2窗係包含相對通過該半球部之頂點與實質上之曲率中心的直線相對向之一對窗。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光學特性測量裝置，其中該複數個第2窗係配置於該半球部；該半球部係包含反射板，該反射板係對該第2窗的視野被賦予關聯，而且配置於更接近該半球部之實質上之曲率中心的位置。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光學特性測量裝置，其中更具有受光部，該受光部係用以經由該複數個第2窗對該半球部之內部的光受光。
  6. 如申請專利範圍第5項之光學特性測量裝置，其中更具有以光學方式連接該複數個第2窗與該受光部的導光部；該導光部係包含將來自該複數個第2窗之各個的光結合的合波部。
  7. 一種光學特性測量裝置，包括球體，該球體係形成用以安裝光源的第1窗，而且在內壁具有反射面；該球體係包含複數個第2窗，該第2窗係相對通過該半球部之中心與該第1窗之中心的直線對稱地配置，並用以從該球體之內部取出光。
  8. 如申請專利範圍第7項之光學特性測量裝置，其中更具有受光部，該受光部係用以經由該複數個第2窗對該球體之內部的光受光。
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