(57)【要約】【課題】計測球面上の広い範囲から発光体の輝度を計測することができる小型化が容易な発光体計測装置を提供すること。【解決手段】発光体計測装置は、保持部５０から見て軸Ａ２の一方側に支持部４２がある非反転姿勢と、保持部５０から見て軸Ａ２の他方側に支持部４２がある反転姿勢のうち、非反転姿勢で第１アーム３０及び第２アーム４０を回動させて、計測球面の第１領域内の複数の撮像位置からサンプル８０の輝度データを取得し、反転姿勢で第１アーム３０及び第２アーム４０を回動させて、第１領域に隣接する第２領域内の複数の前記撮像位置からサンプル８０の輝度データを取得する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体の輝度データを取得する撮像装置と、
基準位置から離間した位置において前記基準位置を向くように設けられる第１軸を中心に３６０度回動可能に設けられ、前記基準位置を中心とする計測球面を通る、前記第１軸に垂直であり前記計測球面と同径の第１円軌道上の撮像位置から、前記基準位置に配置される前記発光体の輝度データを取得するよう前記撮像装置を保持する第１アームと、
前記第１軸を中心に回動可能に前記第１アームを支持する支持部を備え、前記基準位置を通り且つ前記第１軸に垂直な第２軸を中心に１８０度以上回動可能に設けられ、前記第１軸が前記基準位置を向くようにしながら、前記計測球面を通る、前記第２軸に垂直であり前記計測球面と同径の第２円軌道に沿って、前記第１軸を転回させる第２アームと、
前記第２円軌道上に位置するとともに、前記基準位置側に延伸して前記発光体を前記基準位置に保持する保持部と、
前記保持部から見て前記第２軸の一方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第１姿勢と、前記保持部から見て前記第２軸の他方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第２姿勢のうち、前記第１姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記計測球面の第１領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得するとともに、前記第２姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記第１領域に対し、前記保持部の位置から見て前記第２軸の前記一方側に隣接する第２領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得する制御部と、
を含む発光体計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光体計測装置において、
前記第１領域は、前記第２姿勢で前記撮像位置を該第１領域内に位置させようとすると、前記第１アームが前記保持部に干渉する領域を含み、
前記第２領域は、前記第１姿勢で前記撮像位置を該第２領域内に位置させようとすると、前記第１アームが前記保持部に干渉する領域を含む、
発光体計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光体計測装置において、
前記制御部は、前記第１アーム及び前記第２アームに前記第１姿勢をとらせた後、前記第１アームが３６０度回転しても前記保持部と干渉しない退避姿勢を前記第２アームにとらせ、前記第１アームの前記撮像位置を前記第２アームの前記支持部に対して逆側に移動させ、前記第１アーム及び前記第２アームに前記第２姿勢をとらせる、
発光体計測装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の発光体計測装置において、
前記保持部は、前記発光体の位置を調整する調整機構を含む、
発光体測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の発光体計測装置において、
前記撮像装置は、撮像素子と、前記撮像位置と前記撮像素子との間に配置される１以上のミラーと、を含む発光体計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光体計測装置において、
前記１以上のミラーは、前記基準位置と前記撮像位置とを結ぶ線上に設けられ、前記発光体からの光が入射し、前記第１軸の方向のうち前記支持部側に反射させる第１ミラーと、前記第１ミラーの反射光が入射し、前記撮像素子側に反射させる第２ミラーと、を含む、
発光体計測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光体計測装置において、
前記撮像素子と前記第２ミラーは前記第１軸に対して互いに逆側に配置される、
発光体計測装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の発光体計測装置において、
前記制御部は、前記第１アーム及び前記第２アームが前記第１姿勢をとる場合に取得される輝度データに関連づけられる前記撮像位置、前記第１アーム及び前記第２アームが前記第２姿勢をとる場合に取得される輝度データに関連づけられる前記撮像位置の少なくとも一方を、前記撮像位置から前記基準位置に至る方向に対する前記撮像装置の実際の撮像方向の傾きに応じて変更する、
発光体計測装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光体計測装置において、
前記制御部は、前記計測球面の重複する領域において、前記第１アーム及び前記第２アームに前記第１姿勢をとらせて輝度データを取得するとともに、前記第１アーム及び前記第２アームに前記第２姿勢をとらせて輝度データを取得し、それら輝度データの比較結果に基づいて前記傾きを演算する、
発光体計測装置。
【請求項１０】
発光体の輝度データを取得する撮像装置と、
基準位置から離間した位置において前記基準位置を向くように設けられる第１軸を中心に３６０度回動可能に設けられ、前記基準位置を中心とする計測球面を通る、前記第１軸に垂直であり前記計測球面と同径の第１円軌道上の撮像位置から、前記基準位置に配置される前記発光体の輝度データを取得するよう前記撮像装置を保持する第１アームと、
前記第１軸を中心に回動可能に前記第１アームを支持する支持部を備え、前記基準位置を通り且つ前記第１軸に垂直な第２軸を中心に１８０度以上回動可能に設けられ、前記第１軸が前記基準位置を向くようにしながら、前記計測球面を通る、前記第２軸に垂直であり前記計測球面と同径の第２円軌道に沿って、前記第１軸を転回させる第２アームと、
前記第２円軌道上に位置するとともに、前記基準位置側に延伸して前記発光体を前記基準位置に保持する保持部と、を備える発光体計測装置を用いる発光体計測方法であって、
前記保持部から見て前記第２軸の一方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第１姿勢と、前記保持部から見て前記第２軸の他方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第２姿勢のうち、前記第１姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記計測球面の第１領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得するステップと、
前記第２姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記第１領域に対し、前記保持部の位置から見て前記第２軸の前記一方側に隣接する第２領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得するステップと、
を含む発光体計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光体計測装置及び発光体計測方法に関し、特に計測球面上の複数の撮像位置から発光体の輝度データを取得し、それら輝度データから発光体の配光特性を演算する発光体計測装置及び発光体計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光体からどの方向にどの程度の強度の光が出射されるかを示す配光特性は、照明設計を行うにあたって重要な情報となる。例えば発光体としてＬＥＤを用いる照明の設計では、ＬＥＤからは必ずしも等方的に光が放射される訳ではないことから、その配光特性を十分に把握しておくことが重要となる。
【０００３】
こうした配光特性を得る手法のうちニアフィールド配光は、発光体を点光源として近似的に扱うのではなく、大きさのある光源として扱い、発光体の発光部位ごとに個別の配光特性を演算する手法である。ニアフィールド配光による発光体の配光特性を用いれば、一般照明や投光器、ヘッドランプなどの実製品の光学特性を正確にシミュレーションすることができる。
【０００４】
ニアフィールド配光では発光体に比較的近い位置にカメラ等の撮像装置を設置し、撮像装置と発光体との相対位置を変化させながら、発光体の基準位置を中心とする計測球面上の様々な方向からの発光体の各発光部位の輝度を測定する。例えば下記特許文献１では、Ｘ軸回転アーム及び該Ｘ軸回転アームを回動可能に保持するＹ軸回転アームを備えたゴニオメータにより撮像装置を計測球面上で動かし、計測球面上の各撮像位置において発光体の発光部位ごとの輝度を計測している。このとき、発光体は保持部材により計測球面の中心に保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５１４３８号公報（図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術に係る発光体計測装置を小型化する場合には、Ｘ軸回転アーム及びＹ軸回転アームが保持部材に接近することになり、特に撮像装置を備えるＸ軸回転アームが保持部に干渉しやすくなる。また、発光体計測装置を小型化する場合、撮像装置に内蔵されるＣＣＤ等の撮像素子と発光体との間に十分な光路長を確保するため、付加的な光学系を設けることが望ましく、この場合、撮像装置が大型化し、撮像装置を備えるＸ軸回転アームは発光体の保持部材にさらに干渉しやすくなる。こうした事情から、発光体計測装置を小型化しようとすると、Ｘ軸回転アームの可動範囲は制限され、計測球面上の限られた領域からしか発光体の輝度を計測することができないという問題が生じる。
【０００７】
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、計測球面上の広い範囲から発光体の輝度を計測することができる小型化が容易な発光体計測装置及び発光体計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示に係る発光体計測装置は、発光体の輝度データを取得する撮像装置と、基準位置から離間した位置において前記基準位置を向くように設けられる第１軸を中心に３６０度回動可能に設けられ、前記基準位置を中心とする計測球面を通る、前記第１軸に垂直であり前記計測球面と同径の第１円軌道上の撮像位置から、前記基準位置に配置される前記発光体の輝度データを取得するよう前記撮像装置を保持する第１アームと、前記第１軸を中心に回動可能に前記第１アームを支持する支持部を備え、前記基準位置を通り且つ前記第１軸に垂直な第２軸を中心に１８０度以上回動可能に設けられ、前記第１軸が前記基準位置を向くようにしながら、前記計測球面を通る、前記第２軸に垂直であり前記計測球面と同径の第２円軌道に沿って、前記第１軸を転回させる第２アームと、前記第２円軌道上に位置するとともに、前記基準位置側に延伸して前記発光体を前記基準位置に保持する保持部と、前記保持部から見て前記第２軸の一方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第１姿勢と、前記保持部から見て前記第２軸の他方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第２姿勢のうち、前記第１姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記計測球面の第１領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得するとともに、前記第２姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記第１領域に対し、前記保持部の位置から見て前記第２軸の前記一方側に隣接する第２領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得する制御部と、を含む。
【０００９】
また、本開示に係る発光体計測方法は、発光体の輝度データを取得する撮像装置と、基準位置から離間した位置において前記基準位置を向くように設けられる第１軸を中心に３６０度回動可能に設けられ、前記基準位置を中心とする計測球面を通る、前記第１軸に垂直であり前記計測球面と同径の第１円軌道上の撮像位置から、前記基準位置に配置される前記発光体の輝度データを取得するよう前記撮像装置を保持する第１アームと、前記第１軸を中心に回動可能に前記第１アームを支持する支持部を備え、前記基準位置を通り且つ前記第１軸に垂直な第２軸を中心に１８０度以上回動可能に設けられ、前記第１軸が前記基準位置を向くようにしながら、前記計測球面を通る、前記第２軸に垂直であり前記計測球面と同径の第２円軌道に沿って、前記第１軸を転回させる第２アームと、前記第２円軌道上に位置するとともに、前記基準位置側に延伸して前記発光体を前記基準位置に保持する保持部と、を備える発光体計測装置を用いる発光体計測方法であって、前記保持部から見て前記第２軸の一方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第１姿勢と、前記保持部から見て前記第２軸の他方側に前記支持部があり、前記保持部から見て前記支持部より遠い位置に前記第１アームの前記撮像位置がある前記第１アーム及び前記第２アームの第２姿勢のうち、前記第１姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記計測球面の第１領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得するステップと、前記第２姿勢で、前記保持部と干渉しない範囲で前記第１アーム及び前記第２アームを回動させて、前記第１領域に対し、前記保持部の位置から見て前記第２軸の前記一方側に隣接する第２領域内の複数の前記撮像位置から前記発光体の輝度データを取得するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施形態に係る発光体計測装置の外観斜視図である。
【図２】図２は、第１アームの内部構造を示す部分断面図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態に係る発光体計測装置の計測球面、第１円軌道、第２円軌道を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１アーム及び第２アームの非反転姿勢での撮像の様子を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１アーム及び第２アームの非反転姿勢での撮像の様子を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１アームの反転動作（反転前）を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１アームの反転動作（反転後）を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１アーム及び第２アームの反転姿勢での撮像の様子を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１アーム及び第２アームの反転姿勢での撮像の様子を示す図である。
【図７】図７は、計測球面上の複数の撮像領域を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１アーム及び第２アームの非反転姿勢における撮像装置の前後方向の光軸の傾きを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１アーム及び第２アームの反転姿勢における撮像装置の前後方向の光軸の傾きを示す図である。
【図９】図９は、撮像装置の左右方向の光軸の傾きを示す図である。
【図１０】図１０は、第１アーム及び第２アームの非反転姿勢及び反転姿勢のそれぞれにおいて撮像された輝度データを示す図である。
【図１１】図１１は、撮像装置の光軸の傾きを取得するための演算処理を示すフロー図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態に係る発光体計測装置による制御を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本開示の実施形態に係る発光体計測装置の外観斜視図である。同図に示す発光体計測装置１０はニアフィールド配光測定を行うものであり、底部に配置された平板状のステージ６０の中央には保持部５０が設けられており、この保持部５０によりＬＥＤなどの発光体のサンプル８０が基準位置Ｐ１に位置するように保持されている。サンプル８０には、図示しない電源配線が接続されており、任意のタイミングで発光させることができるようになっている。保持部５０はステージ６０の中央に設置された調整機構５１を含んでおり、調整機構５１には上方に延伸する保持バー５２が取り付けられている。保持バー５２の先端にサンプル８０が固定される。調整機構５１はステッピングモータなどの複数のアクチュエータを備えており、図示しない操作部に対するユーザ操作に応じて、前後左右及び上下に保持バー５２を任意に移動させることができる。これにより、ユーザは操作部を操作して、サンプル８０を基準位置Ｐ１に位置させることができる。例えば、サンプル８０の中心が基準位置Ｐ１に一致するようにサンプル８０の位置を調整してもよいし、サンプル８０が面発光デバイスの場合には発光面の中心が基準位置Ｐ１に一致するようにサンプル８０の位置を調整してもよい。
【００１３】
ステージ６０にはサンプル８０を左右及び上から囲むように枠体２０が設けられている。枠体２０は、ステージ６０の左端に立設された柱２１、及びステージ６０の右端において柱２１と向かい合うようにして立設された柱２３を含んでいる。柱２１，２３は互いに平行に向き合う内側側面を備える。柱２１及び柱２３は同一の高さであり、それらの上端には細板状のブリッジ２２が架け渡されている。ブリッジ２２の下面には照度センサ７０が取り付けられており、所定位置においてサンプル８０の照度を測定できるようになっている。
【００１４】
柱２１，２３の内側側面の間には、概略コの字状の枠体である第２アーム（Ｘ軸回転アーム）４０が配置され、柱２１，２３により軸Ａ２を中心に回動するよう支持されている。なお、軸Ａ２はステージ６０に平行であり基準位置Ｐ１を通り左右方向に延伸する固定軸である。これに対して後述する軸Ａ１は、図１に示す第２アーム４０の初期姿勢においてはステージ６０に平行であり基準位置Ｐ１を通り前後方向に延伸するが、第２アーム４０の回動に伴って、軸Ａ１は基準位置Ｐ１を指向しつつ転回する可動軸である。また、軸Ａ１及び軸Ａ２に垂直であり基準位置Ｐ１を通る可動軸を軸Ａ３という。軸Ａ３の方向は設計上の撮影方向である。ここでは、Ａ１正方向というときは、軸Ａ１に沿った基準位置Ｐ１より離間した位置から基準位置Ｐ１への方向を意味し、Ａ１負方向というときはその逆方向を意味する。Ａ２正方向というときは、軸Ａ２に沿う右方向を意味し、Ａ２正方向というときは、軸Ａ２に沿う左方向を意味する。さらにＡ３正方向というときは、軸Ａ３に沿う基準位置Ｐ１より離間した位置から基準位置Ｐ１への方向を意味し、Ａ３負方向というときは、その逆方向を意味する。
【００１５】
第２アーム４０は、柱２１により軸Ａ２を中心に回動可能に支持される延伸部４１と、柱２３により軸Ａ２を中心に回動可能に支持される延伸部４３と、を含んでいる。延伸部４２と延伸部４３は、互いに離間して同方向に延伸している。具体的には、いずれも軸Ａ２に対して垂直方向に延伸している。延伸部４１，４３の先端には板状の支持部４２が架け渡されている。支持部４２は、その内面が軸Ａ２を向くように配置され、支持部４２の内面は軸Ａ２が平行となっている。柱２１の外側側面、すなわち延伸部４１が設けられた面とは逆側の面には、軸Ａ２を中心に第２アーム４０を回転駆動させるステッピングモータ４４が取り付けられている。ここでは、Ａ２正方向から見て反時計回り、すなわち矢印Ｒ２の向きに第２アーム４０を駆動する場合、正転駆動といい、Ａ２正方向から見て時計回り、すなわち矢印Ｒ２の向きとは逆向きに第２アーム４０を駆動する場合、逆転駆動という。
【００１６】
第２アーム４０の支持部４２の内面における長手方向中心位置には、軸Ａ１を中心に回動可能なよう、第１アーム３０（Ｙ軸回転アーム）が取り付けられている。第１アーム３０は概略Ｌ字状の箱体であり、後述するように内部には撮像装置が配置されている。ここで第１アーム３０は、支持部４２と平行に延伸する薄型箱状の延伸部３１と、該延伸部３１の一端側に設けられ、該延伸部３１に対して垂直方向にせり出すドーム部３２と、を含んでいる。
【００１７】
延伸部３１の背面側には、該延伸部３１に対して垂直方向に延伸する図示しない回動軸が設けられており、この回動軸が、第２アーム４０の支持部４２に設けられた図示しない軸穴に挿通されている。支持部４２の外側側面、すなわち延伸部３１が設けられた面とは逆側の面にはステッピングモータ３３が取り付けられており（図２参照）、このステッピングモータ３３が上記回動軸を駆動することにより、第１アーム４０は軸Ａ１を中心に回転するようになっている。
【００１８】
ここでは、発光体計測装置１０の正面方向から見て反時計回り、すなわち矢印Ｒ１の向きに第１アーム３０を駆動する場合、正転駆動といい、正面方向から見て時計回り、すなわち矢印Ｒ１の向きとは逆向きに第１アーム３０を駆動する場合、逆転駆動という。なお、第２アーム４０の延伸部４１，４３は、第１アーム３０の最大回転径よりも広い間隔で配置されており、第１アーム３０は第２アーム４０と干渉することなく、軸Ａ１を中心に３６０度の回転が可能である。
【００１９】
発光体計測装置１０はさらに制御部９０を備えており、この制御部９０はＣＰＵやメモリを含むコンピュータにより構成されている。制御部９０はステッピングモータ３３、ステッピングモータ４４、調整機構５１、サンプル８０の電源スイッチ、照度センサ７０、第１アーム３０に内蔵される撮像素子３６（後述）などに接続されており、これらを制御する。特に制御部９０は、ステッピングモータ３３及びステッピングモータ４４を制御し、第１アーム３０及び第２アーム４０に任意の姿勢をとらせることができる。また制御部９０は、撮像素子３６に対して任意のタイミングで２次元輝度データを取得させる。さらに制御部９０は、照度センサ７０により取得される照度データ、撮像素子３６により取得される二次元輝度データを受け取り、これらのデータに用いて、サンプル８０の配光特性データを算出するなどの各種情報処理を行う。
【００２０】
図２は、第１アーム３０の内部構造を示す部分断面図である。同図は、第１アーム３０をＡ２正方向から見た断面を示しており、延伸部３１の底部には、２次元輝度センサや２次元色彩輝度センサなどの撮像素子３６が、延伸部３１の延伸方向を向くようにして配置されている。ドーム部３２におけるミラー３５が配置されており、このミラー３５は撮像素子３６の正面方向に位置している。また、ドーム部３２の先端下面には開口が形成されており、この開口にカバーガラス３７が配置されている。本明細書では撮像装置へのサンプル８０の像の入射部位であるカバーガラス３７の中心位置を撮像位置Ｐ２と呼ぶ。撮像位置Ｐ２から撮像素子３６に至る光路上には、図示しない対物レンズが配置される。対物レンズはその倍率により適宜配置が決定される。このように配置される対物レンズ、ミラー３４，３５及び撮像素子３６により撮像装置が構成されている。
【００２１】
撮像装置の（設計上の）光軸Ｒは基準位置Ｐ１を向いており、基準位置Ｐ１と撮像位置Ｐ２を結ぶ線上にミラー３４が配置されている。カバーガラス３７を通過した光（サンプル８０の像）は、ミラー３４により、軸Ａ１と平行な方向、具体的には延伸部３１側に反射される。ミラー３４による反射光はミラー３５に入射し、ミラー３５は撮像素子３６側、具体的にはＡ３正方向に入射光を反射させる。ミラー３５による反射光は軸Ａ１を横切って撮像素子３６に至り、これによりサンプル８０の像のデータ、すなわち２次元輝度データが生成される。上述のように撮像位置Ｐ２から撮像素子３６条に至る光路上には対物レンズが配置されることから、撮像素子３６には拡大されたサンプル８０の像が結像する。この２次元輝度データは、２次元配列された各画素の輝度の情報を含んでおり、制御部９０に伝送される。
【００２２】
このように２つのミラー３４、３５を介してサンプル８０の像を撮像素子３６に導くようにしたので、撮像素子３６とサンプル８０との間の光路長を長くとることができる。この結果、対物レンズの倍率を上げる場合でも必要なワーキングディスタンス（ＷＤ）を確保することができる。また、光路上に適宜光学フィルタを配置できる。特に本実施形態によれば、撮像素子３６とミラー３５とを軸Ａ１に対して互いに逆側に配置するようにしたので、撮像素子３６とサンプル８０との間の光路長を非常に長くすることができる。
【００２３】
なお、上述したように第１アーム３０は軸Ａ１を中心に支持部４２に対して３６０度の回転が可能である。このため、図１に示す第２アーム４０の初期姿勢において支持部４２の上面である面４２ａより上にドーム部３２が位置する姿勢（非反転姿勢）を第１アーム３０がとることもできるし、支持部４２の下面である面４２ｂよりも下にドーム部３２が位置する姿勢（反転姿勢）を第１アーム３０がとることもできる。
【００２４】
以上の構成により、ステッピングモータ３３及びステッピングモータ４４を制御することで、第１アーム３０の先端に設定された撮像位置Ｐ２を、基準位置Ｐ１を中心とする計測球面上の任意の位置に移動させることができる。図３は、本開示の実施形態に係る発光体計測装置１０の計測球面、第１円軌道、第２円軌道の関係を示す図である。計測球面１００は基準位置Ｐ１を中心とする球面であり、撮像位置Ｐ２は、第１アーム３０や第２アーム４０が他の部分と干渉しない限り、計測球面１００の任意の設定できる。
【００２５】
すなわち、ステッピングモータ３３を動作させることにより、第１アーム３０を回転させ、これにより撮像位置Ｐ２を第１円軌道１０１に沿って移動させることができる。第１アーム３０は、その回動軸である軸Ａ１が基準位置Ｐ１を常に向くようにして、支持部４２により支持されている。また、撮像位置Ｐ２は第１アーム３０の先端に設定されており、撮像位置Ｐ２は第１円軌道１０１上に常に位置する。ここで、第１円軌道１０１は、計測球面１００と同径の円軌道であり、この第１円軌道１０１の中心は基準位置Ｐ１であり、軸Ａ１に対して垂直である。第１アーム３０の撮像位置Ｐ２に設けられた対物レンズ３７は、その光軸Ｒの設計上の方向は基準位置Ｐ１を向いており、第１アーム３０の回動軸である軸Ａ１もまた、常に基準位置Ｐ１を向いている結果、第１アーム３０の姿勢によらず、対物レンズ３７の光軸Ｒの設計上の方向は常に基準位置Ｐ１を向く。なお、図１に示す第２アーム４０の初期姿勢においては、図３に示すように撮像位置Ｐ２は、基準位置Ｐ１の直上位置を通る第１円軌道１０１上を移動するが、第２アーム４０が傾くと、例えば符号１０３の位置に第１円軌道１０１が移動し、第１円軌道１０１が傾く。
【００２６】
また、第２アーム４０の回動軸である軸Ａ２は上述のように基準位置Ｐ１を通る。支持部４２は、軸Ａ１が軸Ａ２と垂直となるように、また軸Ａ１が基準位置Ｐ１を通るようにして、第１アーム３０を支持しており、ステッピングモータ４４を動作させると、支持部４２における第１アーム３０の支持位置は第２円軌道１０２に沿って移動する。ここで第２円軌道１０２は、計測球面１００と同径の円軌道であり、第２円軌道１０２の中心は基準位置Ｐ１であり、軸Ａ２に対して垂直である。この構成により、ステッピングモータ４４を動作させると、軸Ａ１が基準位置Ｐ１を指向しながら転回することになる。
【００２７】
以下、第１アーム及び第２アームの姿勢制御についてさらに詳細に説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第１アーム３０及び第２アーム４０の非反転姿勢での撮像の様子を示す図である。これらの図は、第１アーム３０及び支持部４２をＡ２正方向から見た様子を示しており、図４Ａは撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の直上に位置する撮影、図４Ｂは撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の前方斜め下に位置する撮影を示している。非反転姿勢では、保持部５０から見て軸Ａ２の一方側、すなわち発光体計測装置１０の後ろ方向に支持部４２があり、保持部５０から見て支持部４２より遠い位置に撮像位置Ｐ２がある。この非反転姿勢では、制御部９０は、ステッピングモータ４４を正転駆動させることで、第１アーム３０及び第２アーム４０が保持部５０に干渉することなく、基準位置Ｐ１よりも前側における計測球面１００上の広い領域において、任意の位置に撮像位置Ｐ２を移動させることができ、それらの撮像位置Ｐ２においてサンプル８０の輝度データを取得できる。
【００２８】
図５Ａ及び図５Ｂは、第１アーム３０の反転動作を示す図である。これらの図も、第１アーム３０及び支持部４２をＡ２正方向から見た様子を示している。図５Ａでは第２アーム４０が退避姿勢をとっており、同図において第１アーム３０は反転前の姿勢である。図５Ｂは第２アーム４０が退避姿勢をとっており、同図において第１アーム３０は反転後の姿勢である。制御部９０は、第１アーム３０及び第２アーム４０に非反転姿勢をとらせて、基準位置Ｐ１の前側に位置する多数の撮像位置Ｐ１においてサンプル８０の輝度データを取得すると、第１アーム３０を支持部４２に対して反転させる。具体的には、まず退避姿勢を第２アーム４０に退避姿勢をとらせる。退避姿勢とは、第１アーム３０が３６０度回転しても保持部５０と干渉しない第２アーム４０の姿勢である（図７に示される撮影領域Ｑ１及びＱ６参照）。例えば図５Ａに示すように、支持部４２が基準位置Ｐ１の上側に位置する第２アーム４０の姿勢が退避姿勢に該当する。この状態で、図５Ｂに示すように、第１アーム３０の撮像位置Ｐ２を支持部４２に対して逆側に移動させる。その後、第２アーム４０を正転駆動することにより、第１アーム３０及び第２アーム４０に反転姿勢をとらせることができる。
【００２９】
図６Ａ及び図６Ｂは、第１アーム３０及び第２アーム４０の反転姿勢での撮像の様子を示す図である。これらの図も、第１アーム３０及び支持部４２をＡ２正方向から見た様子を示しており、図６Ａは撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の直上に位置する撮影、図６Ｂは撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の後方斜め下に位置する撮影を示している。反転姿勢では、保持部５０から見て軸Ａ２の前側に支持部４２があり、保持部５０から見て支持部４２より遠い位置に撮像位置Ｐ２がある。この反転姿勢では、制御部９０は、ステッピングモータ４４を逆転駆動させることで、第１アーム３０及び第２アーム４０が保持部５０に干渉することなく、基準位置Ｐ１よりも後ろ側における計測球面１００上の広い領域において、任意の位置に撮像位置Ｐ２を移動させることができ、それらの撮像位置Ｐ２においてサンプル８０の輝度データを取得できる。
【００３０】
図７は、計測球面１００上の複数の撮像領域を示す図である。同図は、計測球面１００をＡ２正方向から見た図であり、同図において計測球面１００の輪郭は第２円軌道１０２と一致している。発光体計測装置１０では、計測球面１００の全領域のうち、撮像領域Ｑ１〜Ｑ６のみ、撮像位置Ｐ２を配置してサンプル８０の輝度データを取得する。発光体計測装置１０においては、保持部５０が第２円軌道１０２上に位置しており、他の領域に撮像装置Ｐ２を配置しようとすると、第１アーム３０のドーム部３２が保持部５０に干渉する。
【００３１】
まず撮像領域Ｑ１及び撮像領域Ｑ６には、第１アーム３０及び第２アーム４０が非反転姿勢か反転姿勢かによらず、撮像位置Ｐ２を配置することができる。すなわち、撮像領域Ｑ１の下限位置は、非反転姿勢により第１アーム３０のドーム部３２が保持部５０に接触する直前の状態とした場合（図４Ｂ参照）の撮像位置Ｐ２の位置と一致する。また、その状態で第１アーム３０を３６０度反転させた場合の撮像位置Ｐ２の位置は、撮像領域Ｑ６の上限の位置と一致する。また、撮像領域Ｑ６の下限位置は、反転姿勢により第１アーム３０のドーム部３２が保持部５０に接触する直前の状態とした場合（図６Ｂ）の撮像位置Ｐ２の位置と一致する。また、その状態で第１アーム３０を３６０度反転させた場合の撮像位置Ｐ２の位置は、撮像領域Ｑ１の上限の位置と一致する。撮像領域Ｑ１及び撮像領域Ｑ６では第１アーム３０を３６０度回転させることができる。
【００３２】
図４Ａに示すように非反転姿勢において撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の真上にある場合には、第１アーム３０の下端部と保持部５０との間には若干の隙間がある。このため、図４Ａに示す状態から、若干、第２アーム４０を逆転駆動させることができる。また、図６Ａに示すように反転姿勢において撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の真上にある場合にも、第１アーム３０の下端部と保持部５０との間には若干の隙間がある。このため、図６Ａに示す状態から、若干、第２アーム４０を正転駆動させることができる。このため、撮像領域Ｑ３及びＱ４もまた、第１アーム３０及び第２アーム４０が非反転姿勢か反転姿勢かによらず、撮像位置Ｐ２を配置することができる領域である。ただし、第１アーム３０のドーム部３２が保持部５０と干渉することから、第１アーム３０は、３６０度回転はできず、基準位置Ｐ１の真上を中心として左右方向に１８０度未満、例えば１２０度程度しか回転できない。
【００３３】
次に撮像領域Ｑ２は、第１アーム３０及び第２アーム４０が非反転姿勢の場合のみ、撮像位置Ｐ２をそこに配置できる領域である。反転姿勢では、第１アーム３０の下端部が保持部５０と干渉することから、撮像領域Ｑ２に撮像位置Ｐ２を配置することはできない。同様に、撮像領域Ｑ５は、第１アーム３０及び第２アーム４０が反転姿勢の場合のみ、撮像位置Ｐ２をそこに配置できる領域である。非反転姿勢では、第１アーム３０の下端部が保持部５０と干渉することから、撮像領域Ｑ５に撮像位置Ｐ２を配置することはできない。
【００３４】
本実施形態では、制御部９０は、第１アーム３０及び第２アームに非反転姿勢をとらせた状態で、撮像領域Ｑ１〜Ｑ３（第１領域）内に撮像位置Ｐ２を配置し、サンプル８０の輝度データを取得する。また、制御部９０は、第１アーム３０及び第２アームに反転姿勢をとらせた状態で、撮像領域Ｑ４〜Ｑ６（第２領域）内に撮像位置Ｐ２を配置し、サンプル８０の輝度データを取得する。例えば第１領域、第２領域のそれぞれにおいて、第１円軌道の方向、及び第２円軌道の方向に、所定角度間隔で撮像位置Ｐ２を移動させ、各撮像位置Ｐ２においてサンプル８０の輝度データを取得する。撮像領域Ｑ１〜Ｑ６のいずれにおいても、撮像位置Ｐ２が第２円軌道１０２上に位置する第１アーム３０の姿勢（正立姿勢）を基準に、左右に９０度ずつ、合計で１８０度回動させて、領域内の多数位置に撮像位置Ｐ２を配置し、サンプル８０の輝度データを取得する。ただし、撮像領域Ｑ２〜Ｑ５においては、第１アーム３０のドーム部３２が保持部５０に干渉しない限り、第１アーム３０の正立姿勢を基準に、左右９０度より大きい角度ずつ回転させてもよい。また、撮像位置Ｐ２の配置手順は上述の例によらず、非反転姿勢により撮像領域Ｑ１内の撮像位置Ｐ２から輝度データを取得する際に、第１アーム３０を反転させて撮像領域Ｑ６内に撮像位置Ｐ２を位置させ、そこからの輝度データを併せて取得してよい。逆に、反転姿勢により撮像領域Ｑ６内の撮像位置Ｐ２から輝度データを取得する際に、第１アーム３０を反転させて撮像領域Ｑ１内に撮像位置Ｐ２を位置させ、そこからの輝度データを併せて取得してよい。
【００３５】
なお、第２領域は、第１領域の後ろ側に隣接している。ここでは撮像領域Ｑ３と撮像領域Ｑ４との境界を、撮像位置Ｐ２が基準位置Ｐ１の鉛直上方に位置する場合の第１円軌道１０１としたが、撮像領域Ｑ３の前端に位置する第１円軌道、撮像領域Ｑ４の後端に位置する第１円軌道の間の任意の第１円軌道を、撮像領域Ｑ３と撮像領域Ｑ４との境界としてよい。
【００３６】
なお、以上の説明では、第１アーム３０に内蔵される撮像装置の光軸Ｒの方向が設計通り軸Ａ３方向と一致することを前提としたが、光軸Ｒの方向が軸Ａ３方向とずれる可能性がある。このずれは、特にミラー３４，３５の設置角度のずれにより生じやすい。図８Ａは、第１アーム３０及び第２アーム４０の非反転姿勢における撮像装置の前後方向の光軸Ｒの傾きαを示しており、図８Ｂは、第１アーム３０及び第２アームの反転姿勢における撮像装置の前後方向の光軸Ｒの傾きαを示す図である。ここでは光軸Ｒが第１アーム３０の延伸部３２から離れる向きを正としている。同図では傾きαが誇張のために大きく描かれているが、実際には最大でもαは０．１度程度である。しかし、この傾きαにより、非反転姿勢において撮像位置Ｐ２で撮像されたサンプル８０の輝度データは、実際にはその位置から第２アーム４０をαだけ正転駆動した場合の撮像位置Ｐ２で撮像される輝度データと概略一致したものとなる（図８Ａ）。同様に、反転姿勢において撮像位置Ｐ２で撮像されたサンプル８０の輝度データは、実際にはそこから第２アーム４０をαだけ逆転駆動した場合の撮像位置Ｐ２で撮像される輝度データと概略一致したものとなる（図８Ｂ）。ニアフィールド配光のアルゴリズムに従ってサンプル８０の配光特性データを演算するためには、各撮像位置Ｐ２で取得された輝度データは、その輝度データが取得された際の撮像位置Ｐ２のデータ（角度で示される第１軌道の上の位置Ｙ、及び角度で示される第２軌道１０２上の位置Ｘからなる）に関連づけられて、一旦制御部９０に保存される必要がある。しかし、光軸Ｒが鉛直方向からαだけずれた場合、反転姿勢において取得される輝度データに関連づけられる撮像位置Ｐ２の生データ（第２軌道１０２上の位置Ｘ）は、非反転姿勢において取得される輝度データに関連づけられる生データに対して２×α（＝θ１）ほどずれることになる。そこで、本実施形態では、反転姿勢において取得される輝度データに関連づけられる撮像位置Ｐ２を傾きθ１に応じて変更するようにしている。具体的には、反転姿勢においては、位置Ｘのデータにθ１を加算するようにしている。これにより、非反転姿勢で取得される輝度データ及び撮像位置Ｐ２のペアと、反転姿勢で取得される輝度データ及び撮像位置Ｐ２のペアと、を滑らかに接続することができ、適切にサンプル８０の配光特性データを演算できる。なお、ここでは非反転姿勢での輝度データに関連づけられる撮像位置Ｐ２と、反転姿勢での輝度データに関連づけられる撮像位置Ｐ２と、の両方を変更してよい。具体的には、非反転姿勢での輝度データに関連づけられる位置Ｘのデータからαを減算し、反転姿勢での輝度データに関連づけられる位置Ｘのデータにαを加算してもよい。
【００３７】
同様に、図９に示すように、撮像装置の光軸Ｒは左右方向にも傾く可能性がある。光軸Ｒの軸Ａ３に対する傾きをθ２とすると、各撮像位置Ｐ２での輝度データに関連づけられる位置Ｙのデータにθ２を加算してよい。なお、Ａ１正方向から見て正立姿勢の第１アーム３０において光軸Ｒが左側に傾いている場合にθ２が正の値をとるものとする。
【００３８】
なお、傾きθ１及びθ２は制御部９０における画像処理により演算することができる。図１０（ａ）は、撮像領域Ｑ３及びＱ４内の複数の撮像位置Ｐ２において、第１アーム３０及び第２アーム４０の非反転姿勢において取得された輝度データＤ１を示している。同図（ｂ）は、撮像領域Ｑ３及びＱ４内の複数の撮像位置Ｐ２において、第１アーム３０及び第２アーム４０の反転姿勢において取得された輝度データＤ２を示している。例えば、輝度データＤ１のうち１つを選択し、選択された輝度データＤ１と各輝度データＤ２との類似度の類似度を演算する。そして、最も高い類似度を与える輝度データＤ２を選択する。
【００３９】
逆に、輝度データＤ２のうち１つを選択し、選択された輝度データＤ２と各輝度データＤ１との類似度の類似度を演算し、最も高い類似度を与える輝度データＤ１を選択してもよい。選択された輝度データＤ１に関連づけられた撮像位置Ｐ２（生の位置Ｘ及び生の位置Ｙ）と、選択された輝度データＤ２に関連づけられた撮像位置Ｐ２（生の位置Ｘ及び生の位置Ｙ）と、の差から、傾きθ１及びθ２を得ることができる。すなわち、傾きθ１は位置Ｘの差であり、傾きθ２は位置Ｙの差である。
【００４０】
図１１は、撮像装置の光軸Ｒの傾きθ１，θ２を取得する処理を示すフロー図である。同図に示す処理は、発光体計測装置１０の出荷時に１回以上実行されもよいし、出荷後の任意のタイミングにてユーザにより実行されてもよい。この処理では、まず第１アーム３０及び第２アーム４０に非反転姿勢をとらせ、撮像領域Ｑ３，Ｑ４内の多数の撮像位置Ｐ２からサンプル８０の輝度データＤ１を取得する（Ｓ１０１）。その後、第２アーム４０に退避姿勢をとらせて第１アーム３０を反転させ、第１アーム３０及び第２アーム４０に反転姿勢をとらせる。そして、反転姿勢において、撮像領域Ｑ３，Ｑ４内の多数の撮像位置Ｐ２からサンプル８０の輝度データＤ２を取得する（Ｓ１０２）。そして、輝度データＤ１と輝度データＤ２との間でパターンマッチング処理を行い、最も類似する輝度データの組を選択する。そして、それら選択された輝度データＤ１，Ｄ２に関連づけられた撮像位置Ｐ２の差から傾きθ１，θ２を算出する（Ｓ１０３）。算出された傾きθ１，θ２は制御部９０に保存される。
【００４１】
図１２は、発光体計測装置１０による配光特性の計測処理を示すフロー図である。計測開始時点において第１アーム３０及び第２アーム４０は非反転姿勢をとっており、第１アーム３０は正立姿勢ととっている。計測開始すると制御部９０は、非反転姿勢で撮像領域Ｑ３，Ｑ２，Ｑ１内の撮像位置Ｐ２からサンプル８０の輝度データＤＡを取得する（Ｓ２０１）。例えば、第２アーム４０が微小角度だけ正転駆動するごとに、第１アーム３０を、正立姿勢を基準として左右９０度、合計１８０度の範囲で微小角度ずつ正転駆動又は逆転駆動させ、撮像位置Ｐ２を微小角度ずつ第１円軌道に沿って移動させる（スキャン動作）。そして、制御部９０は、各撮像位置Ｐ２においてサンプル８０の輝度データＤＡを取得するとともに、各輝度データＤＡを、それを取得した撮像位置Ｐ２のデータに関連づけて保存する。このとき、撮像位置Ｐ２のデータのうち、位置Ｘについてはθ２を加算した値を保存する。
【００４２】
次に、制御部９０は、第２アーム４０に退避姿勢をとらせて第１アーム３０を反転させ、第１アーム３０及び第２アーム４０に反転姿勢をとらせる（Ｓ２０２）。
【００４３】
次に、制御部９０は、Ｓ２０１と同様にして、こんどは反転姿勢で撮像領域Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６内の撮像位置Ｐ２からサンプル８０の輝度データＤＢを取得する（Ｓ２０３）。この際、現在の撮像位置Ｐ２を示すデータのうち、位置Ｘについては、生の値に対してθ１を加算した値が撮像領域Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６内に位置するように第２アーム４０の姿勢を制御する。また、習得された輝度データＤＢに関連づける撮像位置Ｐ２のデータとしては、上記のようにして補正されたデータを関連づけて保存する。
【００４４】
その後、保存された各撮像位置Ｐ２の輝度データＤＡ，ＤＢに基づいてニアフィールド配光の手法による配光特性データを生成する。この処理は公知であるから、ここでは詳細説明を省略する（Ｓ２０４）。
【００４５】
以上説明した発光体計測装置１０によれば、撮像位置Ｐ２を基準位置Ｐ１に接近させて、計測球面１００をできるだけ小さくし、装置の小型化を実現している。この際、基準位置Ｐ１から撮像素子３６までの間の光路長を長くするため、撮像装置がミラー３４，３５を含み、且つミラー３５に対して軸Ａ１の反対側に撮像素子３６が位置するようにしている。これにより、計測球面１００自体を小さくしつつも、高倍率の対物レンズを用いる場合に必要なワーキングディスタンスを確保することができる。しかし反面、撮像装置が大型化し、それ故に第１アーム３０は大型化するので、本構成では第１アーム３０が保持部５０に干渉しやすい。そこで本実施形態では、第１アーム３０及び第２アーム４０に非反転姿勢及び反転姿勢を適宜とらせることにより、撮像領域Ｑ１〜Ｑ６という広い範囲において、第１アーム３０が保持部５０に干渉することなく、サンプル８０の輝度データを取得できるようにしている。特に、計測球面１００の広い範囲からサンプル８０の輝度データを取得しようとするとき、サンプル８０を回転させることが考えられるが、そのようにすると、サンプル８０の電源配線が断線するなどのトラブルが懸念される。本開示に係る発光体計測装置１０によれば、サンプル８０を動かさなくて済み、そのようなトラブルを防止できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  発光体計測装置、３０  第１アーム、３３，４４  ステッピングモータ、３４，３５  ミラー、３６  撮像素子、３７  対物レンズ、４０  第２アーム、５０  保持部、８０  サンプル、９０  制御部、Ａ１  第１軸、Ａ２  第２軸、Ｑ１〜Ｑ３  第１領域、Ｑ４〜Ｑ６  第２領域、Ｐ１  基準位置、Ｐ２  撮像位置。
【図１】
2020153713.tif 000003
【図２】
2020153713.tif 000004
【図３】
2020153713.tif 000005
【図４Ａ】
2020153713.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2020153713.tif 000008
【図５Ｂ】
2020153713.tif 000009
【図６Ａ】
2020153713.tif 000010
【図６Ｂ】
2020153713.tif 000011
【図７】
2020153713.tif 000012
【図８Ａ】
2020153713.tif 000013
【図８Ｂ】
2020153713.tif 000014
【図９】
2020153713.tif 000015
【図１０】
2020153713.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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