光源の配光特性測定装置
【課題】 簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を提供する。
【解決手段】 光源１１の配光特性測定装置１であって、所望の角度分解能に応じて、可変アパチャー１５の開口径を変化させるか、又は移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方を移動させるかする毎に、光強度検出器２１により積分球１３の射出側開口１３ｂからの射出光の強度を検出させる動作を、扇形回転アパチャー１７を中心角ずつ回転させる毎に繰り返し、得られた検出結果を用いて、光源１１の３次元配光特性を求める。
【解決手段】 光源１１の配光特性測定装置１であって、所望の角度分解能に応じて、可変アパチャー１５の開口径を変化させるか、又は移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方を移動させるかする毎に、光強度検出器２１により積分球１３の射出側開口１３ｂからの射出光の強度を検出させる動作を、扇形回転アパチャー１７を中心角ずつ回転させる毎に繰り返し、得られた検出結果を用いて、光源１１の３次元配光特性を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の基本特性である配光特性を測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源の配光特性の測定においては、光源から射出する光の強度を広い立体角範囲、例えば半球面座標系の立体角範囲の配光特性を測定する必要があった。具体的には、３次元ゴニオフォトメータや変角光度計を用いて、光源の周りを測定用受光器（受光素子）で以てスキャンすることにより行われており、その場合、光源が点光源として見なし得る程度に、光源と受光器との間の距離を大きく取る必要があった。
【０００３】
しかしながら、このような従来の技術では、受光器でスキャンするための機構が大きくなる。特に、光源のサイズが大きい場合や、配光の角度分解能を上げる場合には、光源と受光器との距離をより離す必要がある。このため、受光器を駆動させる装置のサイズを大きくしなければならない。このような測定空間の拡大に伴う装置の大型化は、コストの増大につながる。また、従来の技術では、３次元配光特性を測定するために、受光器を２方向に移動させなければならなかった。なお、ここで言う２方向とは、例えば、発光面の正面方向をＺ軸としたとき、このＺ軸を中心として受光器を回転させる円周方向と、Ｚ軸の方向に受光器を移動させる軸方向である。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、発光面の正面方向のＺ軸に対して、予め異なる放射方向角度に対向する位置に複数の受光器を配設した測定装置が、特許文献１に開示されている。この装置では、受光器の移動は円周方向の一方向３６０度回転のみであるが、やはり３次元配光特性測定装置として大きなスペースを必要としていた。
【０００５】
そこで、測定空間を小さくした測光装置が、特許文献２に開示されている。この装置では、複数個の輝度計の各光軸が１点（点Ｐ）で交わるように、放射状に配置されている。また、個々の輝度計に対応した鏡面が、光源と点Ｐとを焦点とする楕円上に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１７２６６５号公報
【特許文献２】特開平７−２９４３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記文献２に記載の測光装置では、上述のように鏡面が楕円上に配置されているため、鏡面の位置によって光の反射角が異なる。したがって、反射率の入射角度依存性が配光測定の誤差となる。また、複数個の輝度計を配列させているので、測定装置の小型化に関しては自ら制限がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するため、本発明は、発光面が円形である光源の３次元配光特性を測定する装置であって、前記光源からの光を内部に導入するための入射側開口と、前記入射側開口から導入した光が内部で拡散反射を繰り返した結果、入射開口角に関わらず常に射出方位が等しい光として射出する射出側開口とが形成された積分球と、前記積分球の前記射出側開口から射出された光の強度を検出する光強度検出器と、前記積分球の前記入射側開口に設けられ、開口径が可変な可変アパチャーと、前記積分球の前記入射側開口の前記可変アパチャーの直前あるいは直後に設けられ、所望の角度分解能と等しい大きさの中心角を持つ扇形の開口部の頂点を中心に回転可能な扇形回転アパチャーと、前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動して、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を変化させることが可能な移動機構と、前記可変アパチャーの開口径の可変制御、前記扇形回転アパチャーの回転制御、前記移動機構による前記光源及び前記積分球の少なくとも一方の移動制御及び前記光強度検出器による光の強度を検出させるタイミングの制御を行うコントローラと、前記コントローラにより、所望の角度分解能に応じて、前記可変アパチャーの開口径を変化させるか、又は前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動させるかする毎に、前記光強度検出器により前記積分球の前記射出側開口からの射出光の強度を検出させる動作を、前記扇形回転アパチャーを前記中心角ずつ回転させる毎に繰り返し、得られた検出結果を用いて、前記光源の３次元配光特性を求める。
【００１０】
なお、本発明に係る光源の配光特性測定装置においては、前記可変アパチャーの開口径の大きさを、最小径から所望の角度分解能に基づくピッチで徐々に拡大し、配光特性測定範囲内で最大径に達すると、この動作を前記可変アパチャーに繰り返させる可変アパチャー制御手段と、前記可変アパチャーの開口径の大きさが前記最大径に達する毎に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を互いが近づく方向に前記所望の角度分解能に基づくピッチで移動させ、この動作を前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接するまで繰り返す移動機構制御手段と、前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接する毎に、前記扇形回転アパチャーを前記中心角の大きさずつ回転させ、この動作を配光特性測定範囲内で端部に達するまで繰り返す扇形回転アパチャー制御手段と、前記可変アパチャーの開口径の大きさが変化する毎に、前記開口径の大きさを検出する第１の検出器と、前記扇形回転アパチャーが回転する毎に、前記扇形の開口部の位置を検出する第２の検出器と、前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する毎に、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を検出する第３の検出器と、前記第１〜第３の検出器のいずれかが検出作動する毎に、前記積分球の前記射出側開口から射出した光の強度を検出する前記光強度検出器と、前記第１の検出器により検出された前記可変アパチャーの開口径の大きさ、前記第２の検出器により検出された前記扇形回転アパチャーの扇型開口部の位置、前記第３の検出器により検出された前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離及びこれらが検出されたときに前記光強度検出器により検出された光強度から、前記光源の３次元配光特性を求めるデータ処理装置とを有する。
【００１１】
さらに、本発明に係る光源の配光特性測定装置において、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向は、前記光源から射出される光の光軸方向と平行である。なお、本発明における光軸を、光源の発光面中心を通り、且つ光源の発光面に対して垂直な直線と定義する。
【００１２】
また、本発明に係る光源の配光特性測定装置において、前記可変アパチャー及び前記扇形回転アパチャーは、前記積分球の前記入射側開口に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向に対して垂直になるように設けられている。
【００１３】
また、本発明に係る光源の配光特性測定装置において、前記光源に形成されている光を射出するための発光面の中心、前記可変アパチャーの開口中心及び前記扇形回転アパチャーの回転中心は、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向と平行な直線上にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る光源の配光特性測定装置の断面構成図である。
【図２】配光特性を表す座標系の説明図である。
【図３】本実施形態に係る光源の配光特性測定装置により検出された、ある方位角における配光特性を表す図である。
【図４】光源から可変アパチャーに至るまでの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。本実施形態に係る光源の３次元配光特性測定装置１は、図１に示すように、測定対象である光源１１と、入射側開口１３ａと射出側開口１３ｂとが形成された積分球１３と、可変アパチャー１５と、扇形回転アパチャー１７と、移動機構１９と、光強度検出器２１と、第１の検出器２３と、第２の検出器２５と、第３の検出器２７と、コントローラ２９と、データ処理装置３１とを有する。
【００１７】
光源１１は、円形の発光面１１ａが積分球１３の入射側開口１３ａに向けて設置されている。また、可変アパチャー１５の開口部の最大径及び積分球１３の入射側開口１３ａの開口径のうちの小さい方の径よりも、円形の発光面１１ａの径の大きさは小さい。
【００１８】
積分球１３は、光源１１からの光を内部に導入するための入射側開口１３ａと、入射側開口１３ａから導入した光が内部で拡散反射を繰り返し、その結果（積分球１３内に導入される光の）入射開口角θに関わらず常に射出方位が等しい光として射出する射出側開口１３ｂとを有する。
【００１９】
可変アパチャー１５は、積分球１３の入射側開口１３ａに設けられ、開口径の大きさを変化させることが可能である。
【００２０】
扇形回転アパチャー１７は、積分球１３の入射側開口１３ａに可変アパチャー１５と重なるように設けられ、所望の（後述する方位角方向の）角度分解能と等しい大きさの中心角ωを有する扇形の開口部の頂点を中心に回転させることが可能である。なお、扇形回転アパチャー１７の扇形開口部の半径は、可変アパチャー１５の開口部の最大径よりも大きい。また、扇形中心角ωは、小さく設定するほど、（後述する方位角方向における）角度分解能が高い測定を行うことが可能である。
【００２１】
なお、可変アパチャー１５及び扇形回転アパチャー１７は、いずれも積分球１３の入射側開口１３ａに、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方が移動する方向（すなわち光軸方向）に対して垂直になるように設けられている。
【００２２】
移動機構１９は、光源１１及び積分球１３の少なくとも一方を移動させ、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離を変化させることが可能である。
【００２３】
光強度検出器２１は、第１の検出器２３，第２の検出器２５及び第３の検出器２９のいずれかが検出作動する毎に、積分球１３の射出側開口１３ｂから射出した光の強度を検出する。
【００２４】
第１の検出器２３は、可変アパチャー１５の開口径の大きさが変化する毎に、開口径の大きさを検出する。
【００２５】
第２の検出器２５は、扇形回転アパチャー１７が回転する毎に、扇形の開口部の位置を検出する。
【００２６】
第３の検出器２７は、光源１１及び積分球１３の少なくとも一方が移動する毎に、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離を検出する。
【００２７】
コントローラ２９は、可変アパチャー制御部２９ａと、移動機構制御部２９ｂと、扇形回転アパチャー制御部２９ｃとを有する。
【００２８】
可変アパチャー制御部２９ａは、可変アパチャー１５の開口径の大きさを、最小径から後述の方法で算出した所望の（後述する配光角方向の）角度分解能に基づくピッチΔＡｐで徐々に拡大し、配光特性測定範囲内で最大径に達すると、この動作を可変アパチャー１５に繰り返させる制御を行う。
【００２９】
移動機構制御部２９ｂは、可変アパチャー１５の開口径の大きさが最大径に達する毎に、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方を、互いが近づく方向に後述の方法で算出した所望の（後述する配光角方向の）角度分解能に基づくピッチΔＤで移動させ、この動作を光源１１と積分球１３の入射側開口１３ａとが接するまで繰り返させる制御を行う。
【００３０】
扇形回転アパチャー制御部２９ｃは、光源１１と積分球１３の入射側開口１３ａとが接する毎に、扇形回転アパチャー１７を（所望の角度分解能と等しい大きさの）中心角ωずつ回転させ、この動作を扇形回転アパチャー１７に配光特性測定範囲内で端部に達するまで繰り返させる制御を行う。
【００３１】
データ処理装置３１は、第１の検出器２３により検出された可変アパチャー１５の開口径の大きさ、第２の検出器２５により検出された扇形回転アパチャー１７の扇型開口部の位置、第３の検出器２７により検出された光源１１から積分球１３の入射側開口までの距離、及びこれらが検出されたときに光強度検出器２１により検出された光強度から、後述の方法により光源１１の３次元配光特性を求める。
【００３２】
画面表示装置３３は、データ処理装置３１により導出された光源１１の配光特性の測定結果等を表示する。
【００３３】
なお、本実施形態において配光特性を求めるにあたり、図２に示すように、積分球１３及び光源１１の移動方向（光源１１の光軸方向）を基準軸として、この基準軸に交差するある面（検出面）における角度θ（以下、配光角θとも称する）と、その平面の傾きα（以下、方位角αとも称する）で、各輝度を測定する。また、測定可能な角度範囲として、光源１１の正面から真横まで（θ＝０〜９０°）、周方向は全周（α=０〜３６０°）が設定されている。なお、以下において、積分球１３及び光源１１の移動方向に対して垂直な面上における検出方位αには、扇形回転アパチャー１７の回転方位角αが対応するとともに、前記検出面内における配光角θには、積分球１３内に導入される光１１の入射開口角θが対応する。
【００３４】
続いて、上記構成の配光特性測定装置１による光源１１の配光特性の測定方法について説明する。なお、測定にあたって、光源１１の発光面１１ａの中心、可変アパチャー１５の開口中心及び扇形回転アパチャー１７の回転中心は、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方が移動する方向（すなわち光軸方向）と平行な直線上にあるように調整しておく。また、移動機構１９において、光源１１及び積分球１３の移動方向が、光源１１の発光面１１ａから射出される光の光軸方向に対して平行になるように、常に調整しておく。
【００３５】
配光特性測定装置１では、光源１１の発光面１１ａを通って射出した光の一部は、積分球１３の入射側開口１３ａに設けられた扇形回転アパチャー１７及び可変アパチャー１５を順に通過し、積分球１３内に導入される（図１参照）。
【００３６】
コントローラ２９により、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさを、所望の配光角分解能に基づき算出された後述のピッチΔＡｐで無限小から徐々に広げてゆくことで、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角θは所望の配光角分解能ずつ大きくなり、その都度（各角度において）光強度検出器２１に積分球１３の射出側開口１３ｂから射出する光の強度を検出させる。そして、検出した結果を用いて、データ処理装置３１は、後述の方法により相対配光強度を求める。以上の作業を、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさが、積分球１３の入射側開口１３ａの径と等しくなるか、あるいは積分球１３の入射側開口１３ａの径以下であり且つ可変アパチャー１５の最大径になるまで繰り返す。
【００３７】
次に、コントローラ２９により、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくともどちらか一方を、互いが近づく方向に所望の配光角分解能に基づき算出された後述のピッチΔＤで徐々に移動させてゆくことで、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角θは所望の配光角分解能ずつ大きくなり、その都度（各角度において）光強度検出器２１に積分球１３の射出側開口１３ｂから射出する光の強度を検出させる。そして、検出した結果を用いて、データ処理装置３１は、後述の方法により相対配光強度を求める。以上の動作を、積分球１３の入射側開口１３ａ（の扇形回転アパチャー１７）と光源１１とが接するまで、すなわち積分球１３への入射開口角θが９０°になるまで繰り返す。
【００３８】
このように求めた配光強度を、そのときの配光角毎にプロットすれば、図３に示すような、ある方位角αにおける配光特性のグラフを得ることができる。
【００３９】
以上一連の動作を、扇形回転アパチャー１７を中心角ω（方位角分解能）ずつ回転させる毎に、配光特性測定範囲内で端部（例えばα＝３６０°）に達するまで行わせることで、光源１１の全周に亘り隈なく配光特性を導出することが可能である。
【００４０】
ここで、図４を用いて、可変アパチャー制御部２９ａで用いる、上述した可変アパチャー１５の開口径の変化ピッチΔＡｐを導出する方法について説明する。光源１１の発光面１１ａの径の大きさをＡｓとし、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角をθとし、（積分球１３の入射側開口１３ａに設けられた）可変アパチャー１５の開口径の大きさをＡｐとし、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離をＤとしたとき、以下の（１）式のように、幾何学的関係から可変アパチャー１５の径Ａｐをθの関数として表すことができる。
【００４１】
Ap＝２Dtanθ＋Aｓ …（１）
【００４２】
ここで知りたいのは、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角θが、所望の配光角分解能θrだけ変化したときの、可変アパチャー１５の径Ａｐの変化量ΔＡｐであり、これは以下のように（２）式で表すことができる。
【００４３】
【００４４】
この（２）式に、配光角分解能θr、入射開口角θ及びこれらに対応する光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離Ｄの値を代入すれば、可変アパチャー１５の径の変化ピッチΔＡｐの具体的な値を求めることができる。
【００４５】
次に、図４を用いて、移動機構制御部２９ｂで用いる、上述した光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離の変化ピッチΔＤを導出する方法について説明する。光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離をＤとしたとき、以下の（３）式のように、幾何学的関係からこの距離Ｄをθの関数として表すことができる。
【００４６】
【００４７】
ここで知りたいのは、積分球１３内に導入される光の入射開口角θが、所望の配光角分解能θrだけ変化したときの、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離Ｄの変化量ΔＤであり、これは以下のように（４）式で表すことができる。
【００４８】
【００４９】
この（４）式に、配光角分解能θr、入射開口角θ、これらに対応する可変アパチャー１５の径Ａｐ及び光源１１の発光面１１ａの径Ａｓの値を代入すれば、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離の変化ピッチΔＤの具体的な値を求めることができる。
【００５０】
続いて、データ処理装置３１において、光強度検出器２１により検出された積分球１３の射出光強度から、相対的な配光強度を導出する方法について説明する。光源１１からの光の積分球１３への入射開口角がθであった場合において光強度検出器２１で検出された光の強度Ｉθと、前記入射開口角θから配光角分解能θr分だけ増加した角度において検出された光の強度Ｉθ+θrとの差が、扇形回転アパチャー１７で指定された方位αの配光角θにおける放射束に相当する。但し、配光特性は配光角毎の輝度、すなわち単位面積当たりの放射束で定義される。よって、光強度の差（Ｉθ+θr−Ｉθ）を、入射開口角θが配光角分解能θrだけ変化したときの受光立体角（受光面積）の変化量で除する必要がある。
【００５１】
なお、受光立体角Ωは、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角をθとし、扇形回転アパチャー１７の扇形中心角をωとしたとき、以下の（５）式のように表すことができる。
【００５２】
【００５３】
ゆえに、入射開口角θが、所望の配光角分解能θrだけ変化したときの、受光立体角の変化量ΔΩは、以下の（６）式で表すことができる。
【００５４】
【００５５】
よって、配光強度を得るためには、上記したように光強度の差（Ｉθ+θr−Ｉθ）を受光立体角の変化量ΔΩで除すればいいのだが、ここで知りたいのは「相対的な」配光強度であるため、上記（６）式からθに依存しない部分を定数として省いたものをとしたとき、以下の（７）式により、配光角θにおける相対配光強度を求めることができる。
【００５６】
【００５７】
この（７）式に、配光角分解能θrと、入射開口角θと、これらに対応する検出強度Ｉθ（Ｉθ+θr）の値をそれぞれ代入すれば、配光角θにおける相対配光強度Ｉθrを具体的に求めることができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る配光特性測定装置によれば、光源と検出器との間に積分球を配置することにより、光源の配光方位に検出器（の検出面）の位置や向きが依存しなくなるため、従来のように測定角度や測定位置に応じて、検出器（の検出面）を移動させたり、複数設置したりする必要がない。よって、測定装置を簡素化・小型化できる。また、扇形回転アパチャー径の変化及び積分球と光源のうちどちらか一方を直線移動させるのみで、配光特性をスキャンすることができる。よって、駆動機構が単純になる。さらに、配光角分解能は、光強度を検出する検出器の受光面積に制限されず、積分球から光源までの距離の計測精度及び扇形回転アパチャー径の計測精度に依存するだけであるため、高分解能な測定が可能となる。
【００５９】
すなわち、本実施形態によれば、簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を達成できる。
【００６０】
ここまで本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００６１】
例えば、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、配光角θが０°の状態から所望の角度分解能ずつ大きくなるように操作しているが、配光角θが９０°の状態から所望の角度分解能ずつ小さくなるように逆の操作を行ってもよい。
【００６２】
また、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさをピッチΔＡｐで変化させた後に、光源１１から積分球１３までの距離がピッチΔＤで変化するように操作しているが、これに限定されず逆の操作、すなわち光源１１から積分球１３までの距離をピッチΔＤで変化させた後に、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさをピッチΔＡｐで変化させてもよい。
【００６３】
また、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、可変アパチャー１５及び扇形回転アパチャー１７を積分球１３の入射側開口１３ａに設置する際に、どちらが光源１１ａ側に設置されても構わない。
【００６４】
また、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、光強度検出器２１を積分球１３に対して固定して取り付けるのではなく、バンドルファイバーなどを介して積分球１３の射出側開口１３ｂから射出される光を光強度検出器に導入するように構成してもよい。この構成により、例えば光強度検出器が大きく、取り付けや移動が困難な場合に、積分球１３のみを移動させることが可能となり、利便性が向上する。
【符号の説明】
【００６５】
１ 配光特性測定装置
１１ 光源
１１ａ 発光面
１３ 積分球
１３ａ 入射側開口
１３ｂ 射出側開口
１５ 可変アパチャー
１７ 扇形回転アパチャー
１９ 移動機構
２１ 光強度検出器
２３ 第１の検出器
２５ 第２の検出器
２７ 第３の検出器
２９ コントローラ
２９ａ 可変アパチャー制御部
２９ｂ 移動機構制御部
２９ｃ 扇形回転アパチャー制御部
３１ データ処理装置
３３ 画面表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の基本特性である配光特性を測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源の配光特性の測定においては、光源から射出する光の強度を広い立体角範囲、例えば半球面座標系の立体角範囲の配光特性を測定する必要があった。具体的には、３次元ゴニオフォトメータや変角光度計を用いて、光源の周りを測定用受光器（受光素子）で以てスキャンすることにより行われており、その場合、光源が点光源として見なし得る程度に、光源と受光器との間の距離を大きく取る必要があった。
【０００３】
しかしながら、このような従来の技術では、受光器でスキャンするための機構が大きくなる。特に、光源のサイズが大きい場合や、配光の角度分解能を上げる場合には、光源と受光器との距離をより離す必要がある。このため、受光器を駆動させる装置のサイズを大きくしなければならない。このような測定空間の拡大に伴う装置の大型化は、コストの増大につながる。また、従来の技術では、３次元配光特性を測定するために、受光器を２方向に移動させなければならなかった。なお、ここで言う２方向とは、例えば、発光面の正面方向をＺ軸としたとき、このＺ軸を中心として受光器を回転させる円周方向と、Ｚ軸の方向に受光器を移動させる軸方向である。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、発光面の正面方向のＺ軸に対して、予め異なる放射方向角度に対向する位置に複数の受光器を配設した測定装置が、特許文献１に開示されている。この装置では、受光器の移動は円周方向の一方向３６０度回転のみであるが、やはり３次元配光特性測定装置として大きなスペースを必要としていた。
【０００５】
そこで、測定空間を小さくした測光装置が、特許文献２に開示されている。この装置では、複数個の輝度計の各光軸が１点（点Ｐ）で交わるように、放射状に配置されている。また、個々の輝度計に対応した鏡面が、光源と点Ｐとを焦点とする楕円上に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１７２６６５号公報
【特許文献２】特開平７−２９４３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記文献２に記載の測光装置では、上述のように鏡面が楕円上に配置されているため、鏡面の位置によって光の反射角が異なる。したがって、反射率の入射角度依存性が配光測定の誤差となる。また、複数個の輝度計を配列させているので、測定装置の小型化に関しては自ら制限がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するため、本発明は、発光面が円形である光源の３次元配光特性を測定する装置であって、前記光源からの光を内部に導入するための入射側開口と、前記入射側開口から導入した光が内部で拡散反射を繰り返した結果、入射開口角に関わらず常に射出方位が等しい光として射出する射出側開口とが形成された積分球と、前記積分球の前記射出側開口から射出された光の強度を検出する光強度検出器と、前記積分球の前記入射側開口に設けられ、開口径が可変な可変アパチャーと、前記積分球の前記入射側開口の前記可変アパチャーの直前あるいは直後に設けられ、所望の角度分解能と等しい大きさの中心角を持つ扇形の開口部の頂点を中心に回転可能な扇形回転アパチャーと、前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動して、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を変化させることが可能な移動機構と、前記可変アパチャーの開口径の可変制御、前記扇形回転アパチャーの回転制御、前記移動機構による前記光源及び前記積分球の少なくとも一方の移動制御及び前記光強度検出器による光の強度を検出させるタイミングの制御を行うコントローラと、前記コントローラにより、所望の角度分解能に応じて、前記可変アパチャーの開口径を変化させるか、又は前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動させるかする毎に、前記光強度検出器により前記積分球の前記射出側開口からの射出光の強度を検出させる動作を、前記扇形回転アパチャーを前記中心角ずつ回転させる毎に繰り返し、得られた検出結果を用いて、前記光源の３次元配光特性を求める。
【００１０】
なお、本発明に係る光源の配光特性測定装置においては、前記可変アパチャーの開口径の大きさを、最小径から所望の角度分解能に基づくピッチで徐々に拡大し、配光特性測定範囲内で最大径に達すると、この動作を前記可変アパチャーに繰り返させる可変アパチャー制御手段と、前記可変アパチャーの開口径の大きさが前記最大径に達する毎に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を互いが近づく方向に前記所望の角度分解能に基づくピッチで移動させ、この動作を前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接するまで繰り返す移動機構制御手段と、前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接する毎に、前記扇形回転アパチャーを前記中心角の大きさずつ回転させ、この動作を配光特性測定範囲内で端部に達するまで繰り返す扇形回転アパチャー制御手段と、前記可変アパチャーの開口径の大きさが変化する毎に、前記開口径の大きさを検出する第１の検出器と、前記扇形回転アパチャーが回転する毎に、前記扇形の開口部の位置を検出する第２の検出器と、前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する毎に、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を検出する第３の検出器と、前記第１〜第３の検出器のいずれかが検出作動する毎に、前記積分球の前記射出側開口から射出した光の強度を検出する前記光強度検出器と、前記第１の検出器により検出された前記可変アパチャーの開口径の大きさ、前記第２の検出器により検出された前記扇形回転アパチャーの扇型開口部の位置、前記第３の検出器により検出された前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離及びこれらが検出されたときに前記光強度検出器により検出された光強度から、前記光源の３次元配光特性を求めるデータ処理装置とを有する。
【００１１】
さらに、本発明に係る光源の配光特性測定装置において、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向は、前記光源から射出される光の光軸方向と平行である。なお、本発明における光軸を、光源の発光面中心を通り、且つ光源の発光面に対して垂直な直線と定義する。
【００１２】
また、本発明に係る光源の配光特性測定装置において、前記可変アパチャー及び前記扇形回転アパチャーは、前記積分球の前記入射側開口に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向に対して垂直になるように設けられている。
【００１３】
また、本発明に係る光源の配光特性測定装置において、前記光源に形成されている光を射出するための発光面の中心、前記可変アパチャーの開口中心及び前記扇形回転アパチャーの回転中心は、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向と平行な直線上にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る光源の配光特性測定装置の断面構成図である。
【図２】配光特性を表す座標系の説明図である。
【図３】本実施形態に係る光源の配光特性測定装置により検出された、ある方位角における配光特性を表す図である。
【図４】光源から可変アパチャーに至るまでの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。本実施形態に係る光源の３次元配光特性測定装置１は、図１に示すように、測定対象である光源１１と、入射側開口１３ａと射出側開口１３ｂとが形成された積分球１３と、可変アパチャー１５と、扇形回転アパチャー１７と、移動機構１９と、光強度検出器２１と、第１の検出器２３と、第２の検出器２５と、第３の検出器２７と、コントローラ２９と、データ処理装置３１とを有する。
【００１７】
光源１１は、円形の発光面１１ａが積分球１３の入射側開口１３ａに向けて設置されている。また、可変アパチャー１５の開口部の最大径及び積分球１３の入射側開口１３ａの開口径のうちの小さい方の径よりも、円形の発光面１１ａの径の大きさは小さい。
【００１８】
積分球１３は、光源１１からの光を内部に導入するための入射側開口１３ａと、入射側開口１３ａから導入した光が内部で拡散反射を繰り返し、その結果（積分球１３内に導入される光の）入射開口角θに関わらず常に射出方位が等しい光として射出する射出側開口１３ｂとを有する。
【００１９】
可変アパチャー１５は、積分球１３の入射側開口１３ａに設けられ、開口径の大きさを変化させることが可能である。
【００２０】
扇形回転アパチャー１７は、積分球１３の入射側開口１３ａに可変アパチャー１５と重なるように設けられ、所望の（後述する方位角方向の）角度分解能と等しい大きさの中心角ωを有する扇形の開口部の頂点を中心に回転させることが可能である。なお、扇形回転アパチャー１７の扇形開口部の半径は、可変アパチャー１５の開口部の最大径よりも大きい。また、扇形中心角ωは、小さく設定するほど、（後述する方位角方向における）角度分解能が高い測定を行うことが可能である。
【００２１】
なお、可変アパチャー１５及び扇形回転アパチャー１７は、いずれも積分球１３の入射側開口１３ａに、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方が移動する方向（すなわち光軸方向）に対して垂直になるように設けられている。
【００２２】
移動機構１９は、光源１１及び積分球１３の少なくとも一方を移動させ、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離を変化させることが可能である。
【００２３】
光強度検出器２１は、第１の検出器２３，第２の検出器２５及び第３の検出器２９のいずれかが検出作動する毎に、積分球１３の射出側開口１３ｂから射出した光の強度を検出する。
【００２４】
第１の検出器２３は、可変アパチャー１５の開口径の大きさが変化する毎に、開口径の大きさを検出する。
【００２５】
第２の検出器２５は、扇形回転アパチャー１７が回転する毎に、扇形の開口部の位置を検出する。
【００２６】
第３の検出器２７は、光源１１及び積分球１３の少なくとも一方が移動する毎に、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離を検出する。
【００２７】
コントローラ２９は、可変アパチャー制御部２９ａと、移動機構制御部２９ｂと、扇形回転アパチャー制御部２９ｃとを有する。
【００２８】
可変アパチャー制御部２９ａは、可変アパチャー１５の開口径の大きさを、最小径から後述の方法で算出した所望の（後述する配光角方向の）角度分解能に基づくピッチΔＡｐで徐々に拡大し、配光特性測定範囲内で最大径に達すると、この動作を可変アパチャー１５に繰り返させる制御を行う。
【００２９】
移動機構制御部２９ｂは、可変アパチャー１５の開口径の大きさが最大径に達する毎に、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方を、互いが近づく方向に後述の方法で算出した所望の（後述する配光角方向の）角度分解能に基づくピッチΔＤで移動させ、この動作を光源１１と積分球１３の入射側開口１３ａとが接するまで繰り返させる制御を行う。
【００３０】
扇形回転アパチャー制御部２９ｃは、光源１１と積分球１３の入射側開口１３ａとが接する毎に、扇形回転アパチャー１７を（所望の角度分解能と等しい大きさの）中心角ωずつ回転させ、この動作を扇形回転アパチャー１７に配光特性測定範囲内で端部に達するまで繰り返させる制御を行う。
【００３１】
データ処理装置３１は、第１の検出器２３により検出された可変アパチャー１５の開口径の大きさ、第２の検出器２５により検出された扇形回転アパチャー１７の扇型開口部の位置、第３の検出器２７により検出された光源１１から積分球１３の入射側開口までの距離、及びこれらが検出されたときに光強度検出器２１により検出された光強度から、後述の方法により光源１１の３次元配光特性を求める。
【００３２】
画面表示装置３３は、データ処理装置３１により導出された光源１１の配光特性の測定結果等を表示する。
【００３３】
なお、本実施形態において配光特性を求めるにあたり、図２に示すように、積分球１３及び光源１１の移動方向（光源１１の光軸方向）を基準軸として、この基準軸に交差するある面（検出面）における角度θ（以下、配光角θとも称する）と、その平面の傾きα（以下、方位角αとも称する）で、各輝度を測定する。また、測定可能な角度範囲として、光源１１の正面から真横まで（θ＝０〜９０°）、周方向は全周（α=０〜３６０°）が設定されている。なお、以下において、積分球１３及び光源１１の移動方向に対して垂直な面上における検出方位αには、扇形回転アパチャー１７の回転方位角αが対応するとともに、前記検出面内における配光角θには、積分球１３内に導入される光１１の入射開口角θが対応する。
【００３４】
続いて、上記構成の配光特性測定装置１による光源１１の配光特性の測定方法について説明する。なお、測定にあたって、光源１１の発光面１１ａの中心、可変アパチャー１５の開口中心及び扇形回転アパチャー１７の回転中心は、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくとも一方が移動する方向（すなわち光軸方向）と平行な直線上にあるように調整しておく。また、移動機構１９において、光源１１及び積分球１３の移動方向が、光源１１の発光面１１ａから射出される光の光軸方向に対して平行になるように、常に調整しておく。
【００３５】
配光特性測定装置１では、光源１１の発光面１１ａを通って射出した光の一部は、積分球１３の入射側開口１３ａに設けられた扇形回転アパチャー１７及び可変アパチャー１５を順に通過し、積分球１３内に導入される（図１参照）。
【００３６】
コントローラ２９により、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさを、所望の配光角分解能に基づき算出された後述のピッチΔＡｐで無限小から徐々に広げてゆくことで、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角θは所望の配光角分解能ずつ大きくなり、その都度（各角度において）光強度検出器２１に積分球１３の射出側開口１３ｂから射出する光の強度を検出させる。そして、検出した結果を用いて、データ処理装置３１は、後述の方法により相対配光強度を求める。以上の作業を、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさが、積分球１３の入射側開口１３ａの径と等しくなるか、あるいは積分球１３の入射側開口１３ａの径以下であり且つ可変アパチャー１５の最大径になるまで繰り返す。
【００３７】
次に、コントローラ２９により、移動機構１９により光源１１及び積分球１３の少なくともどちらか一方を、互いが近づく方向に所望の配光角分解能に基づき算出された後述のピッチΔＤで徐々に移動させてゆくことで、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角θは所望の配光角分解能ずつ大きくなり、その都度（各角度において）光強度検出器２１に積分球１３の射出側開口１３ｂから射出する光の強度を検出させる。そして、検出した結果を用いて、データ処理装置３１は、後述の方法により相対配光強度を求める。以上の動作を、積分球１３の入射側開口１３ａ（の扇形回転アパチャー１７）と光源１１とが接するまで、すなわち積分球１３への入射開口角θが９０°になるまで繰り返す。
【００３８】
このように求めた配光強度を、そのときの配光角毎にプロットすれば、図３に示すような、ある方位角αにおける配光特性のグラフを得ることができる。
【００３９】
以上一連の動作を、扇形回転アパチャー１７を中心角ω（方位角分解能）ずつ回転させる毎に、配光特性測定範囲内で端部（例えばα＝３６０°）に達するまで行わせることで、光源１１の全周に亘り隈なく配光特性を導出することが可能である。
【００４０】
ここで、図４を用いて、可変アパチャー制御部２９ａで用いる、上述した可変アパチャー１５の開口径の変化ピッチΔＡｐを導出する方法について説明する。光源１１の発光面１１ａの径の大きさをＡｓとし、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角をθとし、（積分球１３の入射側開口１３ａに設けられた）可変アパチャー１５の開口径の大きさをＡｐとし、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離をＤとしたとき、以下の（１）式のように、幾何学的関係から可変アパチャー１５の径Ａｐをθの関数として表すことができる。
【００４１】
Ap＝２Dtanθ＋Aｓ …（１）
【００４２】
ここで知りたいのは、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角θが、所望の配光角分解能θrだけ変化したときの、可変アパチャー１５の径Ａｐの変化量ΔＡｐであり、これは以下のように（２）式で表すことができる。
【００４３】
【００４４】
この（２）式に、配光角分解能θr、入射開口角θ及びこれらに対応する光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離Ｄの値を代入すれば、可変アパチャー１５の径の変化ピッチΔＡｐの具体的な値を求めることができる。
【００４５】
次に、図４を用いて、移動機構制御部２９ｂで用いる、上述した光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離の変化ピッチΔＤを導出する方法について説明する。光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離をＤとしたとき、以下の（３）式のように、幾何学的関係からこの距離Ｄをθの関数として表すことができる。
【００４６】
【００４７】
ここで知りたいのは、積分球１３内に導入される光の入射開口角θが、所望の配光角分解能θrだけ変化したときの、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離Ｄの変化量ΔＤであり、これは以下のように（４）式で表すことができる。
【００４８】
【００４９】
この（４）式に、配光角分解能θr、入射開口角θ、これらに対応する可変アパチャー１５の径Ａｐ及び光源１１の発光面１１ａの径Ａｓの値を代入すれば、光源１１から積分球１３の入射側開口１３ａまでの距離の変化ピッチΔＤの具体的な値を求めることができる。
【００５０】
続いて、データ処理装置３１において、光強度検出器２１により検出された積分球１３の射出光強度から、相対的な配光強度を導出する方法について説明する。光源１１からの光の積分球１３への入射開口角がθであった場合において光強度検出器２１で検出された光の強度Ｉθと、前記入射開口角θから配光角分解能θr分だけ増加した角度において検出された光の強度Ｉθ+θrとの差が、扇形回転アパチャー１７で指定された方位αの配光角θにおける放射束に相当する。但し、配光特性は配光角毎の輝度、すなわち単位面積当たりの放射束で定義される。よって、光強度の差（Ｉθ+θr−Ｉθ）を、入射開口角θが配光角分解能θrだけ変化したときの受光立体角（受光面積）の変化量で除する必要がある。
【００５１】
なお、受光立体角Ωは、積分球１３内に導入される光源１１からの光の入射開口角をθとし、扇形回転アパチャー１７の扇形中心角をωとしたとき、以下の（５）式のように表すことができる。
【００５２】
【００５３】
ゆえに、入射開口角θが、所望の配光角分解能θrだけ変化したときの、受光立体角の変化量ΔΩは、以下の（６）式で表すことができる。
【００５４】
【００５５】
よって、配光強度を得るためには、上記したように光強度の差（Ｉθ+θr−Ｉθ）を受光立体角の変化量ΔΩで除すればいいのだが、ここで知りたいのは「相対的な」配光強度であるため、上記（６）式からθに依存しない部分を定数として省いたものをとしたとき、以下の（７）式により、配光角θにおける相対配光強度を求めることができる。
【００５６】
【００５７】
この（７）式に、配光角分解能θrと、入射開口角θと、これらに対応する検出強度Ｉθ（Ｉθ+θr）の値をそれぞれ代入すれば、配光角θにおける相対配光強度Ｉθrを具体的に求めることができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る配光特性測定装置によれば、光源と検出器との間に積分球を配置することにより、光源の配光方位に検出器（の検出面）の位置や向きが依存しなくなるため、従来のように測定角度や測定位置に応じて、検出器（の検出面）を移動させたり、複数設置したりする必要がない。よって、測定装置を簡素化・小型化できる。また、扇形回転アパチャー径の変化及び積分球と光源のうちどちらか一方を直線移動させるのみで、配光特性をスキャンすることができる。よって、駆動機構が単純になる。さらに、配光角分解能は、光強度を検出する検出器の受光面積に制限されず、積分球から光源までの距離の計測精度及び扇形回転アパチャー径の計測精度に依存するだけであるため、高分解能な測定が可能となる。
【００５９】
すなわち、本実施形態によれば、簡素且つ省スペースな装置構成でありながら、十分な角度分解能が得られる、光源の配光特性測定装置を達成できる。
【００６０】
ここまで本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００６１】
例えば、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、配光角θが０°の状態から所望の角度分解能ずつ大きくなるように操作しているが、配光角θが９０°の状態から所望の角度分解能ずつ小さくなるように逆の操作を行ってもよい。
【００６２】
また、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさをピッチΔＡｐで変化させた後に、光源１１から積分球１３までの距離がピッチΔＤで変化するように操作しているが、これに限定されず逆の操作、すなわち光源１１から積分球１３までの距離をピッチΔＤで変化させた後に、可変アパチャー１５の開口部の径の大きさをピッチΔＡｐで変化させてもよい。
【００６３】
また、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、可変アパチャー１５及び扇形回転アパチャー１７を積分球１３の入射側開口１３ａに設置する際に、どちらが光源１１ａ側に設置されても構わない。
【００６４】
また、本実施形態に係る光源の配光特性測定装置においては、光強度検出器２１を積分球１３に対して固定して取り付けるのではなく、バンドルファイバーなどを介して積分球１３の射出側開口１３ｂから射出される光を光強度検出器に導入するように構成してもよい。この構成により、例えば光強度検出器が大きく、取り付けや移動が困難な場合に、積分球１３のみを移動させることが可能となり、利便性が向上する。
【符号の説明】
【００６５】
１ 配光特性測定装置
１１ 光源
１１ａ 発光面
１３ 積分球
１３ａ 入射側開口
１３ｂ 射出側開口
１５ 可変アパチャー
１７ 扇形回転アパチャー
１９ 移動機構
２１ 光強度検出器
２３ 第１の検出器
２５ 第２の検出器
２７ 第３の検出器
２９ コントローラ
２９ａ 可変アパチャー制御部
２９ｂ 移動機構制御部
２９ｃ 扇形回転アパチャー制御部
３１ データ処理装置
３３ 画面表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面が円形である光源の３次元配光特性を測定する装置であって、
前記光源からの光を内部に導入するための入射側開口と、前記入射側開口から導入した光が内部で拡散反射を繰り返した結果、入射開口角に関わらず常に射出方位が等しい光として射出する射出側開口とが形成された積分球と、
前記積分球の前記射出側開口から射出された光の強度を検出する光強度検出器と、
前記積分球の前記入射側開口に設けられ、開口径が可変な可変アパチャーと、
前記積分球の前記入射側開口の前記可変アパチャーの直前あるいは直後に設けられ、所望の角度分解能と等しい大きさの中心角を持つ扇形の開口部の頂点を中心に回転可能な扇形回転アパチャーと、
前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動して、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を変化させることが可能な移動機構と、
前記可変アパチャーの開口径の可変制御、前記扇形回転アパチャーの回転制御、前記移動機構による前記光源及び前記積分球の少なくとも一方の移動制御及び前記光強度検出器による光の強度を検出させるタイミングの制御を行うコントローラと、
前記コントローラにより、所望の角度分解能に応じて、前記可変アパチャーの開口径を変化させるか、又は前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動させるかする毎に、前記光強度検出器により前記積分球の前記射出側開口からの射出光の強度を検出させる動作を、前記扇形回転アパチャーを前記中心角ずつ回転させる毎に繰り返し、得られた検出結果を用いて、前記光源の３次元配光特性を求めることを特徴とする配光特性測定装置。
【請求項２】
前記可変アパチャーの開口径の大きさを、最小径から所望の角度分解能に基づくピッチで徐々に拡大し、配光特性測定範囲内で最大径に達すると、この動作を前記可変アパチャーに繰り返させる可変アパチャー制御手段と、
前記可変アパチャーの開口径の大きさが前記最大径に達する毎に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を互いが近づく方向に所望の角度分解能に基づくピッチで移動させ、この動作を前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接するまで繰り返す移動機構制御手段と、
前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接する毎に、前記扇形回転アパチャーを前記中心角の大きさずつ回転させ、この動作を配光特性測定範囲内で端部に達するまで繰り返す扇形回転アパチャー制御手段と、
前記可変アパチャーの開口径の大きさが変化する毎に、前記開口径の大きさを検出する第１の検出器と、
前記扇形回転アパチャーが回転する毎に、前記扇形の開口部の位置を検出する第２の検出器と、
前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する毎に、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を検出する第３の検出器と、
前記第１〜第３の検出器のいずれかが検出作動する毎に、前記積分球の前記射出側開口から射出した光の強度を検出する前記光強度検出器と、
前記第１の検出器により検出された前記可変アパチャーの開口径の大きさ、前記第２の検出器により検出された前記扇形回転アパチャーの扇型開口部の位置、前記第３の検出器により検出された前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離及びこれらが検出されたときに前記光強度検出器により検出された光強度から、前記光源の３次元配光特性を求めるデータ処理装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項３】
前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向は、前記光源から射出される光の光軸方向と平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項４】
前記可変アパチャー及び前記扇形回転アパチャーは、前記積分球の前記入射側開口に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向に対して垂直になるように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項５】
前記光源に形成されている光を射出するための発光面の中心、前記可変アパチャーの開口中心及び前記扇形回転アパチャーの回転中心は、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向と平行な直線上にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項１】
発光面が円形である光源の３次元配光特性を測定する装置であって、
前記光源からの光を内部に導入するための入射側開口と、前記入射側開口から導入した光が内部で拡散反射を繰り返した結果、入射開口角に関わらず常に射出方位が等しい光として射出する射出側開口とが形成された積分球と、
前記積分球の前記射出側開口から射出された光の強度を検出する光強度検出器と、
前記積分球の前記入射側開口に設けられ、開口径が可変な可変アパチャーと、
前記積分球の前記入射側開口の前記可変アパチャーの直前あるいは直後に設けられ、所望の角度分解能と等しい大きさの中心角を持つ扇形の開口部の頂点を中心に回転可能な扇形回転アパチャーと、
前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動して、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を変化させることが可能な移動機構と、
前記可変アパチャーの開口径の可変制御、前記扇形回転アパチャーの回転制御、前記移動機構による前記光源及び前記積分球の少なくとも一方の移動制御及び前記光強度検出器による光の強度を検出させるタイミングの制御を行うコントローラと、
前記コントローラにより、所望の角度分解能に応じて、前記可変アパチャーの開口径を変化させるか、又は前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を移動させるかする毎に、前記光強度検出器により前記積分球の前記射出側開口からの射出光の強度を検出させる動作を、前記扇形回転アパチャーを前記中心角ずつ回転させる毎に繰り返し、得られた検出結果を用いて、前記光源の３次元配光特性を求めることを特徴とする配光特性測定装置。
【請求項２】
前記可変アパチャーの開口径の大きさを、最小径から所望の角度分解能に基づくピッチで徐々に拡大し、配光特性測定範囲内で最大径に達すると、この動作を前記可変アパチャーに繰り返させる可変アパチャー制御手段と、
前記可変アパチャーの開口径の大きさが前記最大径に達する毎に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方を互いが近づく方向に所望の角度分解能に基づくピッチで移動させ、この動作を前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接するまで繰り返す移動機構制御手段と、
前記光源と前記積分球の前記入射側開口とが接する毎に、前記扇形回転アパチャーを前記中心角の大きさずつ回転させ、この動作を配光特性測定範囲内で端部に達するまで繰り返す扇形回転アパチャー制御手段と、
前記可変アパチャーの開口径の大きさが変化する毎に、前記開口径の大きさを検出する第１の検出器と、
前記扇形回転アパチャーが回転する毎に、前記扇形の開口部の位置を検出する第２の検出器と、
前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する毎に、前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離を検出する第３の検出器と、
前記第１〜第３の検出器のいずれかが検出作動する毎に、前記積分球の前記射出側開口から射出した光の強度を検出する前記光強度検出器と、
前記第１の検出器により検出された前記可変アパチャーの開口径の大きさ、前記第２の検出器により検出された前記扇形回転アパチャーの扇型開口部の位置、前記第３の検出器により検出された前記光源から前記積分球の前記入射側開口までの距離及びこれらが検出されたときに前記光強度検出器により検出された光強度から、前記光源の３次元配光特性を求めるデータ処理装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項３】
前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向は、前記光源から射出される光の光軸方向と平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項４】
前記可変アパチャー及び前記扇形回転アパチャーは、前記積分球の前記入射側開口に、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向に対して垂直になるように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源の配光特性測定装置。
【請求項５】
前記光源に形成されている光を射出するための発光面の中心、前記可変アパチャーの開口中心及び前記扇形回転アパチャーの回転中心は、前記移動機構により前記光源及び前記積分球の少なくとも一方が移動する方向と平行な直線上にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源の配光特性測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７９５１（Ｐ２０１２−７９５１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３０２８（Ｐ２０１０−１４３０２８）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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