(57)【要約】  本発明は、光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性の特徴を示すための装置及び方法を提供する。装置は、前記光源により放射された前記光の少なくとも一部に関する少なくともスペクトロラジオメトリックデータを示すデータを生成する検出システムを有する。装置は、更に、前記検出システムと前記光源との間の相対位置を制御するように構成された操作ステージを有する。加えて、装置は、前記検出システムの動作及び前記操作ステージの動作を制御し、前記データ並びに関連する検出システムの相対位置を記録するように構成された制御及び処理システムを有する。前記制御及び処理システムは、更に、前記光源により放射された前記光のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性の決定のための収集したデータを処理するように構成される。
2009543027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源により放射された光の特性を決定する装置であって、
前記光源により放射された前記光の少なくとも一部に関する少なくともスペクトロラジオメトリックデータを示すデータを生成する検出システムと、
前記検出システムと前記光源との間の相対位置を制御する操作ステージと、
前記検出システムの動作及び前記操作ステージの動作を制御する制御及び処理システムとを有し、
前記制御及び処理システムは、前記データ並びに前記検出システム及び関連する前記光源の前記相対位置を記録し、
前記制御及び処理システムは、前記光源により放射された光のフォトメトリック又はカラーメトリック特性の決定のために前記データを処理する、装置。
【請求項２】
前記制御及び処理システムは、前記光源により放射された前記光のフォトメトリック及びカラーメトリック特性の決定のために前記データを処理する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記操作ステージは、前記検出システム又は前記光源を位置調整するための２又はそれ以上の自由度を持つ、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御及び処理システムをプログラミングするためのユーザインタフェースを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ユーザインタフェースは、制御パラメータを入力するために用いられ得る、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記検出システム及び前記光源は、独立して位置調整され得る、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
光を収集するために、前記検出システムに動作可能に接続されたプローブを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記検出システムは、スペクトロメータを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記検出システムは、多チャンネル検出器を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記検出システムは、前記光源により放射された前記光の前記フォトメトリック又はカラーメトリック特性を少なくとも部分的に供するフィルタシステムを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記フィルタシステムは、CIE1931モデルに基づいて構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
光源により放射された光の特性を決定する方法であって、
（ａ）座標系に対して前記光源を配置及び整列させるステップと、
（ｂ）前記光源により放射された前記光の少なくとも一部の少なくともスペクトロラジオメトリックデータを生成する検出システムを前記光源に対して遠位のセンサ位置に位置調整することにより、前記検出システムと前記光源との間の相対位置及び方向を規定するステップと、
（ｃ）前記検出システムからのスペクトロラジオメトリックデータを取得するステップと、
（ｄ）取得した前記スペクトロラジオメトリックデータを示すフォトメトリック又はカラーメトリックデータを生成するために前記スペクトロラジオメトリックデータを操作するステップとを有する、方法。
【請求項１３】
前記操作するステップは、前記取得したスペクトロラジオメトリックデータを示すフォトメトリック及びカラーメトリックデータの決定を可能とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スペクトロラジオメトリックデータ、並びに、前記検出システムと前記光源との間の前記相対位置及び方向を、データ収容部に記録するステップを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記フォトメトリック又はカラーメトリックデータ、並びに、前記検出システムと前記光源との間の前記相対位置及び方向を、データ収容部に記録するステップを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記光源の新たな方向及び位置を決定するステップを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記新たな方向及び位置は、ユーザインタフェースを介して入力され得る、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記新たな方向及び位置は、複数の予め決められた方向及び位置から選択される、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトロラジオメトリ（spectroradiometry；分光放射測定法）、特に、光源の空間的に分解したフォトメトリック（photometric；測光）及び／又はカラーメトリック（colourmetric；測色）特性を決定するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明器具は、照明器具の光源及び光学系の特性が適切に適合される場合に、より効果的になり得る。適切な適合は、光源のスペクトロラジオメトリック（spectroradiometric；分光放射）特性の知識、及び、より重要なことに、スペクトロラジオメトリック特性がどのようにしてオブザーバに認識されるかを必要とする。一般に、照明器具の発光特性の知識は、特性制御を含み得る多くの重要な用途を持つ。以下の刊行物は、動作状態で光源の放射特性を測定するために用いられ得るシステム又は方法について説明している。
【０００３】
例えば、米国特許第３，９３１，５１５号明細書は、ターゲット強度から独立しているターゲットの角度位置信号を生成するための光検出、追跡及び指示装置について説明している。これは、ひし形に配置された４つの外側電極と中心に配置された内部電極とを持つ光伝導性の検出器エレメントを含んでいる。一組の１／４象限ずれた交流電流一次バイアス信号が、反対側に配置された電極の組に結合される。中心の電極は、負荷インピーダンスと、第１のバイアス信号周波数とは異なる第２の周波数の二次バイアス信号のソースとを介して結合される。一次バイアス信号の双方の位相及び周波数成分を含む合成信号が出力に現れる。合成信号は、ターゲット位置及び強度によって変化する。第２の周波数での二次出力信号は、強度によってのみ変化する。分割回路は、光伝導体上に衝突する放射エネルギの相対位置にのみ応じて変化する出力信号を生成するために、二次信号によって合成信号を分割する。
【０００４】
米国特許第５，２５３，０３６号明細書は、光源を包囲する光束の３次元近距離場分布を測定するための近距離場ゴニオフォトメトリック（near-field goniophotometric）装置及び方法について説明している。この装置は、回転アーム上に搭載されたイメージ光度計を組み込んでいる。この光度計は、体積光源（volumetric light source）を取り囲む４次元の輝度フィールドを測定するように設計されている。制御メカニズムは、アームを位置調整するために、及び、アームに関連する光源を回転させるために供給される。この態様は、輝度フィールド測定からの平面上のポイントでの照度（illuminance）又は照射量（irradiance）の予測を容易にする。
【０００５】
米国特許第５，５２１，８５２号明細書は、照明装置を設計するための方法及びシステムについて説明している。このシステムは、照明領域に関連付けられた選択パラメータに基づいて照明領域入力データ信号を生成すること、及び、照明に関連付けられた選択パラメータに基づいて照明入力データ信号を生成することを含む方法を実行するためのプロセッサを含んでいる。この方法はまた、照明領域ファクタを取得するために照明領域入力データ信号を処理すること、及び、フォトメトリファクタを取得するために照明入力データ信号を処理することも含んでいる。この方法はまた、照明領域における光レベル値（light level value）を決定するために照明領域ファクタ及びフォトメトリファクタを処理すること、並びに、決定された光レベル値に基づいて光レベル出力信号を生成することも含んでいる。更に、システム及び方法は、ビデオモニタ上の空間的な視野においてデータを３次元的に操作するためのシステム及び方法を含んでいる。
【０００６】
米国特許第５，９４９，５３４号明細書は、レーザダイオード（ＬＤ），発光ダイオード（ＬＥＤ），光ファイバ，フラットパネルディスプレイ及び照明器具のような放射光源の近距離場及び／又は遠距離場の放射パターンを測定するためのゴニオラジオメトリック（gonioradiometric）走査装置及び方法について説明している。この走査装置は、測定されるべき光源を介してアジマス角（azimuth angle）を選択するための偏向板（deflector）と、光源を走査しながら光を収集する回転装置と、光学コミュテータ（optical commutator）と、検出器とを組み込んでいる。回転装置は、円筒形状のハブと、光ファイバ又はミラー若しくはレトロ反射器（retro-reflector）のような反射器の列のいずれかを用いた光学コレクタとを有している。光学コレクタは、光を収集する手段と、偏向板から放射するビームを、光通信が生じる検出器の反対側の場所に方向付ける手段とを供している。反射器の光学列は、用いられるときには、オプティカルパスを折り返して、測定の有効半径を増大させるので、コンパクト構造を伴った器具において大きな半径の走査が取得され得る。光源の構造及び有効オプティカルパスに依存することで、ソース放射パターンの近距離場又は遠距離場のいずれかにおいて光の収集を行うことができる。遠距離場の放射パターンの場合においては、光収集表面上のソースをイメージングすることにより近距離場を測定することも可能になるだろう。
【０００７】
米国特許第６，７８８，３９８号明細書は、光源からの広いダイナミックレンジを持つ遠距離場照射プロファイルの迅速な測定のための方法及び装置について説明している。この装置は、回転ハブに結合されたコレクタを含み得るので、コレクタの入口の回転運動は、平面と、コレクタの入口で得た光を受信するために結合された検出器と、検出器からの信号を受信するために結合されたプログラム可能な利得を持つ検出器エレクトロニクスとを規定する。この装置は、光源からの光を、コレクタの入口の平面に反射するための回転可能な入口ミラーを含んでもよい。光源は、コレクタの入口の平面に対して固定されてもよい。光源は、コレクタの入口により規定された平面において回転可能であってもよい。広いダイナミックレンジを得るために、光源からの遠距離場データが検出器エレクトロニクスの多くの利得設定で得られ、コンパイルされた遠距離場照射プロファイルが構成される。光ファイバに関するファイバパラメータのような、光源に関するパラメータの特徴付けは、コンパイルされた遠距離場照射プロファイルに基づいて計算され得る。
【０００８】
米国特許第６，９８３，５４７号明細書は、ベースと、ベースにより支持された化合物部材と、化合物部材上に操作可能に搭載され、コヒーレント光源に光学的に接続され、光学フィルタを向いて配置された光指示エレメント（light-directing element）と、第１の軸に沿って配置され、第１の平面に配置された第１の動作経路に沿って光指示エレメントを移動させるためのベースに操作可能に接続された第１のアクチュエータと、第２の軸に沿って配置され、第２の平面に配置された第２の動作経路に沿って光指示エレメントを移動させるための化合物部材に操作可能に接続された第２のアクチュエータとを含み、第１の平面が第２の平面と直交し、第１の軸及び第２の軸が、光学フィルタと直交する角度でコヒーレント光を方向付けるための共通の平面上にある、ゴニオメータについて説明している。
【０００９】
米国特許出願公開第２００５／０１４６７１３号明細書は、プラットフォーム、ゴニオメータ、３軸移動デバイス及びコンピュータを有する有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）の光電気特性を測定するための装置について説明している。ゴニオメータは、プラットフォームの一端に配置され、ＯＬＥＤは、ゴニオメータ上に配置されている。３軸移動デバイスは、プラットフォームの他端に配置されている。光検出器（photo-detector）は、ゴニオメータ上のＯＬＥＤを向いて、光検出器（photodetector）を伴う３軸移動デバイス上に配置されている。ゴニオメータ、３軸移動デバイス及び光検出器は、コンピュータに接続されている。
【００１０】
さらにまた、I. Ashdown in "Making Near-Field Photometry Practical", IESNA Conference Paper: May, 1997は、光源のラジオメトリック特性の測定について説明している。
【００１１】
光源のフォトメトリック及びカラーメトリック特性を決定するための新たな装置が必要とされる。
【００１２】
この背景情報は、本発明に関連する可能性があると出願人により認められた情報を明かにするために供される。いかなる先行情報も、本発明に対する先行技術を構成するものとして必ずしも意図されるものではなく、解釈されるべきではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、光源の特徴を示すための装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の態様によれば、光源により放射された光の特性を決定するための装置であって、光源により放射された光の少なくとも一部に関する少なくともスペクトロラジオメトリックデータ（spectroradiometric data）を示すデータを生成する検出システムと、検出システムと光源との間の相対位置を制御するように構成された操作ステージ（manipulation stage）と、検出システムの動作及び操作ステージの動作を制御するように構成された制御及び処理システムとを有し、制御及び処理システムは、データ並びに検出システム及び関連した光源の相対位置を記録するように更に構成され、制御及び処理システムは、光源により放射された光のフォトメトリック又はカラーメトリック特性を決定するためにデータを処理するように構成される装置が提供される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、光源により放射された光の特性を決定するための方法であって、座標系に対して光源を配置及び配列するステップと、光源に対して遠位のセンサ位置に検出システムを位置調整することにより、検出システムと光源との間の相対位置及び方向を規定するステップと、光源により放射された光の少なくとも一部に関する少なくともスペクトロラジオメトリックデータを生成する検出システムからスペクトロラジオメトリックデータを取得するステップと、取得したスペクトロラジオメトリックデータを示すフォトメトリック又はカラーメトリックデータを生成するためにスペクトロラジオメトリックデータを操作するステップとを有する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
定義
"発光エレメント"という用語は、電界発光のために少なくとも部分的に、デバイス間に電位差を印加するか、又は、デバイスを介して電流を通過させることにより活性化された場合に、例えば、可視領域、赤外線及び／又は紫外線領域の領域等の電磁スペクトルの領域又はこれらの組み合わせの放射線を放射するデバイスを定義するために用いられる。発光エレメントは、単色、準単色、多色又は広帯域のスペクトル放射特性を持つことができる。発光エレメントの例としては、当業者により容易に理解されるように、半導体、有機物若しくはポリマ／ポリメトリックの発光ダイオード、発光ダイオードをコーティングする光励起蛍光物質、光励起ナノクリスタル発光ダイオード、又は、他の類似のデバイスを含んでいる。さらに、発光エレメントの用語は、放射線を放射する特定のデバイス、例えば発光ダイオードチップ（LED die）を規定するために用いられ、同様に、特定のデバイス又は複数のデバイスが配置された範囲内のハウジング又はパッケージとともに、放射線を放射する特定のデバイスの組み合わせを規定するために用いられ得る。
【００１７】
"操作ステージ"という用語は、１又はそれ以上の機械的な自由度を持つ装置を呼称するために用いられる。各自由度は、移動若しくは回転又は他の予め決められたもの、例えば任意形式の運動であってもよい。例えば、操作ステージは、ゴニオメータ、オイラークレードル（Eulerian cradle）又は同様のものであってもよい。操作ステージは、例えば、手動若しくは自動のうちいずれか又はこれらの双方で操作されてもよい。
【００１８】
ここで用いられるものとして、"約"という用語は、公称値から＋／−１０％の変動を言う。斯様な変動は、特に言及されているか否かに関わらず、ここで供されたいかなる所与の値において常に含まれることが理解されるべきである。
【００１９】
特に規定がない限り、ここで用いられた全ての技術及び特定の用語は、この発明が属する分野において共通に理解されるような同一の意味を持つ。
【００２０】
本発明は、光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性の特徴を示すための装置及び方法を提供する。この装置は、光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性の空間的又は方向的に分解した決定のために用いられ得る。光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性は、例えば、積分（integral）、空間的若しくは方向的に分解した相関色温度（ＣＣＴ；correlated colour temperature）、演色評価数（ＣＲＩ；colour rendering index）、輝度（Ｌ；luminance）、色度（x, y）若しくは（u, v）、及び、他のＣＩＥメトリックを含み得る。代替の色空間表現が知られており、代替の色空間表現が、光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性を表す本発明で同様に用いられてもよい。
【００２１】
装置は、光源により放射された光の少なくとも一部に関する少なくともスペクトロラジオメトリックデータを示すデータを生成する検出システムを有している。装置は、検出システムと光源との間の相対位置を制御するように構成された操作ステージを更に有している。加えて、装置は、検出システムの動作及び操作ステージの動作を制御するとともに、データ及びこれに関連した検出システムの相対位置を記録するように構成された制御及び処理システムを有している。制御及び処理システムは、光源により放射された光のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性の決定のために収集データを処理するように更に構成されている。
【００２２】
本発明による装置は、光源と検出システムとの間の相対位置を操作するために用いられ、これにより、光源により放射された光のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性を得るために、光源の少なくともスペクトロラジオメトリック特性の空間的及び方向的に分解したサンプリングを可能にする。一実施形態において、装置は、所望の立体角に渡るそれぞれのフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性の平均又は積分値の決定を可能にし得る。
【００２３】
本発明の一実施形態において、光源は、操作ステージに取り付けられており、操作ステージは、検出システムからの所望の距離で位置調整され得るとともに、検出システムに対して望ましく配列され得る。検出システムに対する光源の方向の操作は、操作ステージを適切に制御することにより達成され、この操作は、手動で、アクチュエータを介して、又はこれらの組み合わせで制御され得る。操作ステージ及びアクチュエータは、制御及び処理システムを介して制御され得る。一実施形態において、検出システムは、操作ステージに取り付けられる。
【００２４】
制御及び処理システムは、検出システムの動作を制御し、任意に、所望の動作条件で光源を起動及び維持するように構成されてもよい。検出システムの制御は、起動（停止）、検出システムのキャリブレーション、感度の選択、光学的整列、光学的フォーカス、光学的コリメーション及び同様のもののような動作を有し得る。
【００２５】
検出システム、操作ステージ、制御及び処理システム、並びに光源は、パワーの制御及び供給のための多くの有線又は無線の相互接続システムを用いて適切に相互接続され得る。相互接続システムは、アナログ又はデジタル信号を出力するために用いられ、特に、アナログ又はデジタル信号出力に関する適切な信号対雑音比を供するために、それぞれの配線又はケーブルがシールドされてもよい。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態による装置１００を図式的に示している。装置は、光源１９０の方向を操作するための２つの回転自由度を伴う操作ステージ１１０と、光源の少なくともスペクトロラジオメトリックデータを収集するように構成された検出システム１５０とを有している。装置は、モータコントローラ１４２及び処理システム１４４を含む制御システム１４０を更に有している。モータコントローラ１４２は、操作ステージ１１０の動作を制御するように構成されており、処理システム１４４は、フォトメトリック及び／又はカラーメトリックデータに変換するためにスペクトロラジオメトリックデータを処理するように構成されている。
【００２７】
図１に更に着目すると、モータコントローラ１４２は、処理システム１４４から受信した命令に応じて、Ｍｙ１２２及びＭｚ１２４として識別されたアクチュエータ又はモータを制御する。モータコントローラ１４２は、アクチュエータ又はモータ１２２及び１２４の条件又は位置に関するステータス情報を処理システム１４４に伝え得る。
【００２８】
検出システム１５０は、光源により放射された光を表す少なくともスペクトロラジオメトリックデータの収集を可能とする１又はそれ以上の検出器を含んでいる。制御システム１４０は、制御及びデータ信号のやりとりを可能とする検出システム１５０と動作可能に接続されている。検出システムは、感受光のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ；spectral power distribution）のような取得したスペクトロラジオメトリックデータに関する情報を供し得るか、又は、フォトメトリック及び／若しくはカラーメトリックデータを実質上直接的に供するように構成され得る。
【００２９】
検出システム
検出システムは、光源の少なくともスペクトロラジオメトリック特性のサンプリングを行い、検出システム又は処理システムは、取得したスペクトロラジオメトリックデータをフォトメトリック及び／又はカラーメトリックデータへと操作する。検出システムは、例えば、プローブ、多チャンネル検出器、スペクトロメータ又は同様のものを含む多くの異なる態様で構成され得る。
【００３０】
一実施形態において、検出システムは、光源の光出力の特性を示すデータを収集するための、直線的に若しくは面積マトリクス（areal matrix）のような態様で、又は従来技術において知られているような他の構成で構成され得る１又はそれ以上の検出器エレメントで形成された検出器を有している。
【００３１】
本発明の一実施形態において、検出システムは、例えば、光ファイバ又は反射器ネットワークのような適切な光又は光電気接続により相互接続される、プローブ及び検出器を有している。この接続は、検出器に関連して、又は検出器から独立して、プローブの移動を可能にする。この構成においては、プローブが、光源により放射された光の少なくとも一部の収集を供するとともに、検出器が、収集した光の検出を可能にする。
【００３２】
検出器及びプローブは、単一のモジュールユニットと組み合わせられ得ることが理解される。例えば、これらは、構造的に統合され得るか、又は、操作ステージ上に一緒に搭載され得る。代わりに、プローブは、検出器の特定のタイプについて要求されなくてもよい。
【００３３】
本発明の一実施形態において、検出システムは、光源を表すフォトメトリック及び／又はカラーメトリックデータを直接的に取得するように構成されている。この実施形態においては、検出システムは、光源の光出力を適切にフィルタリングするように構成された適切なフィルタエレメントを有し得ることにより、光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性を示すデータを取得する。決定は、多くの異なる態様で達成され、例えば、一組の適切なフィルタエレメントで光をフィルタリングして、各フィルタエレメントを介して出力された光の積分強度（integral intensity）を決定することにより、又は、適切な分解能で光のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）を決定して、例えばコンピュータのような処理ユニットにおける一組の適切なフィルタ機能でＳＰＤを処理することにより達成される。
【００３４】
一実施形態において、本発明は、スペクトロラジオメトリック及びフォトメトリック特性を空間的に分解し得る。例えば、スペクトロラジオメトリック及びフォトメトリック特性は、光源に対する座標について所望の狭立体角（narrow solid angle）の範囲内で決定され得る。概して、フィルタエレメントのスペクトル感度及びフィルタ機能により表現されたモデル化されたスペクトル感度は、光のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性を表現するために用いられた所望の視覚モデルのスペクトル感度を十分正確に再現するために必要である。上記で述べたように、多くの標準的な視覚モデルが存在する。例えば、本発明の実施形態におけるフィルタのモデル化されたスペクトル感度は、CIE1931RGBカラーマッチング機能であってもよい。
【００３５】
本発明の一実施形態において、検出システムは、例えば、光受信立体角を制御するため及び光をコリメートするための１又はそれ以上のスリット又はアパーチャを含むコリメーションシステムを有している。検出システムは、例えば、光ファイバの適切な形状の端部又は光ファイバの束（bundle）を有し得る。検出器は、光源により放射された光の少なくとも一部の収集を供する１又はそれ以上の他の光エレメントを有してもよい。例えば、光エレメントは、当業者により容易に理解されるような所望の機能を供する、光エレメントの反射器、集線装置又は他の構成であってもよい。
【００３６】
操作ステージ
操作ステージは、検出システムと光源との間の相対角度方向及び相対位置を調節するために、操作ステージに適切に取り付けられた検出システム又は光源を再現可能な態様で回転、移動、又は移動及び回転させるために用いられる。操作ステージは、光源、検出システム又は双方を方向付けるか移動させるかのうちいずれかにより、検出システムに対する光源を整列させるように構成されている。
【００３７】
本発明の一実施形態において、操作ステージは、検出システムに対する光源の方向及び位置を調整するための２又はそれ以上の自由度を持っている。容易に理解されるように、各自由度に沿った移動の範囲は、操作ステージのタイプによって制限されてもよい。
【００３８】
本発明の実施形態において、少なくとも１つの自由度を持つ第１の操作ステージは、光源の位置又は方向の操作を可能にし、少なくとも１つの自由度を持つ第２の操作ステージは、検出システムの位置又は方向の操作を可能にする。
【００３９】
本発明の一実施形態において、操作ステージは、自由度に関して操作ステージの移動を可能にするための１又はそれ以上のアクチュエータ、精密モータ又は同様のものを有している。例えば、操作ステージは、"Newport Corporation or Huber Diffraktionstechnik GmbH & Co. KG"によって提供されるような、１又はそれ以上の電動式位置調整及び制御デバイスを有し得る。精密モータ、アクチュエータ及び同様のものは、制御及び処理システムに接続され得るとともに、当該制御及び処理システムにより適切に制御され得る。
【００４０】
本発明の一実施形態において、操作ステージは、光源を取り付けるための搭載ステージを有している。操作ステージは、回転のそれぞれの第１の軸に関する所望の第１の角度で搭載ステージを方向付けるための少なくとも１つの回転自由度と、回転のそれぞれの第２の軸に関する所望の第２の角度で搭載ステージを方向付けるための他の自由度とを持っている。第１の軸及び第２の軸は、交差してもよく、及び、実施形態に依存して直交してもよい。
【００４１】
本発明の一実施形態において、操作ステージは、３つ以上の自由度を介しての光源と検出システムとの間の相対移動を可能にするように構成されている。操作ステージの構成は、光源及び検出システムのより用途の広い位置調整のために供してもよい。例えば、一実施形態において、操作ステージはまた、デカルト座標系の１又はそれ以上の座標に沿って直線的に位置調整を行うためのリニアポジショナを含み得る。例えば、搭載ステージは、光源が回転の第１の軸及び回転の第２の軸の交差に関して正確に位置調整されることを可能とする多軸マイクロポジショニング移動ステージ（multi-axis micro-positioning translation stage）を形成するためのリニアテーブル、ＸＹテーブル若しくはＺテーブル又はこれらのテーブルの２つ又は３つの組み合わせを含み得る。斯様な実施形態は、検出システムが、第１及び／又は第２の軸に関して回転しながら光源の特定の表面エレメントのフォーカスを維持するような、光源のアライメントを可能にし得る。これはまた、例えば、経度及び緯度の座標について適切に正確に特定されるべき検出システムと光源との間の相対的な方向調整をも可能にする。
【００４２】
制御及び処理システム
制御及び処理システムは、光源と検出システムとの間の相対位置及び方向を制御するための操作ステージに制御信号を供する。制御及び処理システムは、更に、光源のスペクトロラジオメトリックの少なくとも部分について表す収集データを、光源を表すフォトメトリック及び／又はカラーメトリックデータへと処理するように構成されている。制御及び処理システムは、更に、光源の動作座標と、検出システムにより実行されたデータのサンプリングとを任意に制御してもよい。
【００４３】
制御及び処理システムは、装置のコンポーネントを制御するとともに、入力信号及び取得したデータを処理するためのコンピュータシステムを含んでいる。制御及び処理システムは、コンピュータシステムにより制御される多くのコンポーネントコントローラを有し得る。コンピュータシステムは、汎用の又は専用の特別なコンピュータを有し得るとともに、例えば、１又はそれ以上のＣＰＵ、多くの異なるメモリデバイス、コントローラに相互接続するための入力若しくは出力又は入力／出力インタフェース、操作ステージに含まれる任意の位置センサ、検出システム、任意のネットワークインタフェース、及び、ユーザインタフェースシステムを有し得る。
【００４４】
制御及び処理システムは、操作ステージのアクチュエータ及び／又はモータと通信するための１又はそれ以上のインタフェースを含んでおり、アクチュエータ及び／又はモータの動作に関する制御信号を供し得る。
【００４５】
本発明の一実施形態においては、装置の動作の特定の態様は、フィードフォワード（feed forward）、フィードバック（feedback）又は混合したフィードフォワードフィードバック（mixed feed forward feedback）の態様において、制御及び処理システムにより制御されてもよい。例えば、アクチュエータ及びモータは、主としてフィードフォワードの態様において制御されるが、例えば、操作ステージのフィードバック制御のために用いられる、特定の条件を検出するための位置センサを任意に含んでもよい。
【００４６】
一実施形態において、操作ステージが、例えば、工場によって供されるような統合したモジュールユニットの形式で位置調整デバイス及び制御デバイスを含む場合には、制御及び処理システムは、これらの特性に応じて斯様なモジュールユニットを制御するためのハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。
【００４７】
本発明の一実施形態において、制御及び処理システムの設計は、装置のコンポーネントの適切な制御を実行可能にするために、装置の全てに渡るモデルを具現化している。例えば、装置のモデルは、操作ステージ、例えば、移動の各範囲に対する制限を伴う位置調整デバイスに関連した自由度に基づいてもよい。加えて、装置のモデルは、検出システムにより収集され得る光源を表す検出システムの表現及びデータのフォーマットを含み得ることにより、光源のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性を決定するために要求される、データ処理のタイプ及びレベルを決定するための手段を供する。
【００４８】
本発明の一実施形態において、制御及び処理システムは、サンプリングした空間的なスペクトロラジオメトリック、フォトメトリック又はカラーメトリックデータを処理するための手段を供する。制御及び処理システムは、示されたような空間的なスペクトロラジオメトリックデータからフォトメトリック及び／又はカラーメトリックデータを任意に決定し得る。この目的のために、制御及び処理システムは、所望の立体角の範囲内において、光源と検出システムとの間の多くの予め決められた相対方向でのスペクトロラジオメトリック、フォトメトリック又はカラーメトリックデータを取得するためのデータ取得態様で構成されてもよい。取得態様はまた、スペクトロラジオメトリック、フォトメトリック又はカラーメトリックデータを決定する必要がある、光源と検出システムとの間の多くの相対方向を適応的に任意に決定してもよい。取得態様は、特定の予め決定した関係に適合する特定の相対方向又は座標での１又はそれ以上の取得済みのスペクトロラジオメトリック、フォトメトリック又はカラーメトリック特性のカーブ、勾配の大きさ又は同様のものを解析することにより、光源と検出システムとの間の相対方向又は座標を適応的に決定し得る。例えば、サンプリングした方向又は座標は、各相対方向により規定されるように隣と近接してもよい。適応的に生成した追加の方向又は座標は、正確な方向及び空間分解能を伴うスペクトロラジオメトリック、フォトメトリック又はカラーメトリック特性を取得及び決定するために用いられてもよい。
【００４９】
本発明の一実施形態において、光のフォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性は、例えば、光の適切なフィルタリング、又は、感受光のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）のコンピュータによる処理により、光のスペクトロラジオメトリック特性に基づいて分析的に決定され得る。しかしながら、これらの所望の視覚／オブザーバモデルに適合するスペクトルフィルタ特性を伴う高品質な光ファイバを採用すると、高価になるかもしれない。特定の視覚モデル／オブザーバスタンダードは、負（negative）及び正（positive）の感度を伴うスペクトルフィルタ特性を用いることを要求してもよい。例えば、これは、CIE1931RGBカラーマッチング機能における赤色成分の場合であり、この要求は、制御及び処理システム設計の複雑性を増大させるかもしれない。例えば、CIE1931RGBモデルの赤色成分に関する重み関数を伴う単一の任意のフィルタは、現在のところ存在しない。代わりに光又は電気処理のいくつかの形式が要求されてもよい。装置は、カラーマッチング機能の感度が符号を変える場所である、これらの波長間でのそれぞれの連続的な波長範囲に関する別個のフィルタを要求してもよい。斯様な予め決められたフィルタ設計を伴う装置は、柔軟性、耐久性及び費用効果について制限されてもよいが、本発明の目的のために同様に役立てばよい。所望の重み関数に対応する適切な透過及び反射特性を伴うエレメントは、光ファイバとして用いられ得ることに留意する。
【００５０】
本発明の一実施形態において、光を電気的にフィルタリングすることは、適切に分解したスペクトルデータのＳＰＤを処理することを必要とし、それ故、光をスペクトル的に分解可能なデバイスを伴う、より複雑な制御及び処理システムのセットアップを要求する。全体の装置レベル上において、この検討は、装置の著しく高めた柔軟性によって非常に価値のあるものになるかもしれない。フォトメトリック及び／又はカラーメトリック特性のコンピュータによる決定は、例えば、各カラーマッチング機能を伴うＳＰＤを重み付けし、重み付けした平均を計算することにより実行されてもよい。取得したデータのいくつかの前処理又は後処理は、適切に調整したＳＰＤを決定するため、及び、容易に理解されるようなCIE xy又はuv等の特定の色座標を抽出するために必要であってもよい。
【００５１】
本発明の一実施形態において、制御及び処理システムは、動作中の少なくとも特定時間におけるユーザとのインタラクションのためのユーザインタフェースを含み得る。ユーザインタフェースは、例えば、装置又は光源のステータスに関する所望の情報を表示し得る。ユーザインタフェースは、例えば、装置又は光源のコンポーネントの所望の動作条件又は動作条件の範囲を表すユーザデータを入力するための入力手段を含み得る。
【００５２】
本発明の一実施形態において、制御及び処理システムは、ユーザ入力データを処理し得る。ユーザ入力データは、種々の装置の構成に関するスペクトロラジオメトリック、フォトメトリック又はカラーメトリックデータを自動的に取得する、予め決められた態様をプログラムするための情報を含み得る。プログラム可能な制御及び処理システムの設定は、例えば、操作ステージの方向に関する経度及び緯度又は平面座標並びに光源の動作条件のシーケンスを含み得る。
【００５３】
本発明は、具体例を参照して説明されるだろう。以下の例は、本発明の実施形態を説明することを目的し、いかなる態様においても本発明を限定することを目的としないことが理解されるべきである。
【００５４】
例
図１は、本発明の一実施形態による装置１００を図式的に示している。装置は、光源１９０の方向を操作するための２つの回転自由度を持つ操作ステージ１１０を有している。
【００５５】
装置は、モータコントローラ１４２及び処理システム１４４を有する制御システム１４０を更に有している。モータコントローラ１４２は、処理システム１４４から受信した命令に応じてアクチュエータ又はモータＭｙ１２２及びＭｚ１２４を制御する。モータコントローラ１４２は、アクチュエータ又はモータ１２２及び１２４の条件又は位置に関するステータス情報を処理システム１４４に伝え得る。処理システムは、光源１９０の動作条件を制御し得る。装置は、ラジオメトリックデータを収集するように構成され得る検出システム１５０を更に有している。検出システム１５０は、例えば、プローブ１５２、多チャンネル検出器（図示しない）又はスペクトロメータ１５４を含む多くの異なる態様で構成され得る。検出システムは、直線的に若しくは面積マトリクスのような態様において又は従来において良く知られた他の態様において構成され得る１又はそれ以上の検出器エレメントを有し得る。
【００５６】
制御システム１４０は、制御及びデータ信号をやりとりし得るように検出システム１５０に動作可能なように接続されている。検出システムは、感受光のスペクトルパワー分布のような、取得したスペクトロラジオメトリックデータに関する情報を供し得る。検出システムは、フォトメトリック又はカラーメトリックデータを直接的に供するための手段を任意に有し得る。更に、検出システムは、例えば、プローブ又は検出器の動作条件に関する情報を供し得る。検出システムは、例えば、光受信立体角を制御するとともに光をコリメートするための１又はそれ以上のスリット又はアパーチャを有するコリメーションシステムを有し得る。プローブは、例えば、光ファイバの適切な形状の端部又は光ファイバの束を有し得る。プローブは、光受信組み入れ球体（light receiving integrating sphere）を有してもよい。
【００５７】
本発明の一実施形態においては、例えば、モータＭｙが、Newport RV160PP又は類似の精密回転ステージであってもよく、モータＭｚが、RTM160PP又は類似の精密回転ステージであってもよく、モータコントローラは、Newport ESP300であってもよい。スペクトロメータは、Instrument Systems CAS140B又は適切なオプティカルプローブに接続された光ファイバインタフェースを持つ類似のデバイスであってもよい。
【００５８】
２までの回転ステージ及び平面平行移動ステージをそなえる多くの操作ステージは、半円の範囲内において回転機能を与え得る。２つの直交軸のそれぞれについて近接した半円回転機能を伴う操作ステージは、遠距離場条件以外の光源の特徴付けに適している本発明の実施形態の実現に非常に役立ち得る。遠距離場以外の条件下で行われる光源の特徴付けは、遠距離場条件下での特徴付けに役立つもの以外のプローブのタイプを要求してもよいことに留意する。
【００５９】
図２は、本発明の一実施形態によるユーザインタフェースの一部２００の実施形態を示している。ユーザインタフェースは、光源の位置及び方向の１，２，又は３次元グラフ、並びにCCT，CRI，L，(x,y)，(u,v)等を含む取得及び処理データを追加的に表示し得る（図示しない）。グラフは、測定が継続中でありながら新たなデータが利用可能になるように表示及び更新されてもよい。図示されるように、ユーザインタフェースは、取得したデータがセーブされ得るファイルを識別する"File Path"２１０、及び、任意の取得したラジオメトリック又はフォトメトリックデータを調整するための所望のキャリブレーションデータを示す"Calibration Curve"２２０の欄のような、制御パラメータに関する情報を表示又は問い合わせし得る。データのキャリブレーションは、例えば、光ファイバに沿った光の透過又はセンサエレメントの感度についての特定の分散効果の原因となり得る。他の制御パラメータは、モータコントローラを制御するために使用するシリアルポート２３０と、操作ステージのＭｚ回転の鉛直角がプログラムオートマチックデータの収集の間に増大する鉛直角インクリメント（度）２４０と、鉛直角のステップ（インクリメント）の数２４５とを含み得る。更に、ユーザインタフェースは、プログラムオートマチックデータの取得を開始するための鉛直開始角２４７と、例えば、反時計回り（jog CCW）又は時計回り（jog CW）方向に鉛直角を変えるためのボタンのような制御エレメント２４８及び２４９と、鉛直角を変えるときに"スロースピード（Slow Speed）"を選択するためのエレメント２４３とを表示又は問い合わせし得る。
【００６０】
ユーザインタフェースは、操作ステージのＭｙ回転の水平角を表示するか又は当該水平角に影響を及ぼす多くのエレメントを含み得る。図示されるように、これらは、水平角の多くのステップ（インクリメント）２５０、並びに、反時計回り２５１又は時計周り２５３のうちいずれかに水平角をジョギングすること、及び、水平角を変えるためのスロースピード２５５を選択することを含み得る。
【００６１】
図示されるように、ユーザインタフェースの他のエレメントは、装置の動作条件のステータスを示すか又は指示を供する、"ステータス（Status）"フィールド２６０の欄にステータスメッセージを含み得る。更に、"鉛直角（Vertical Angle）"２６１及び"水平角（Horizontal Angle）"２６３は、操作ステージの回転の現在の角度を表示する。例えば、"ステータス（Status）"フィールドの次のインジケータエレメント２６５は、例えば、装置が再構成中であること、例えば、操作ステージの回転モータが装置を再構成するために回転していることを伝えるために、赤色又は赤色閃光に変化し得る。シグナルインジケータエレメントはまた、装置がいかなる他の入力又は他の再構成の要求をも現在受け付けていないことも示し得る。
【００６２】
更に図示されるように、"鉛直（vertical）"及び"水平（Horizontal）"の欄の設定によって構成されるような、走査を開始するためのユーザインタフェースエレメント"Run"２７０があってもよい。更に、操作ステージの予め決められたホーム構成を規定するための"Set Home"エレメント２７１、及び、装置を予め決められたホーム構成にするための"Home"エレメント２７３があってもよい。例えば、ホーム構成は、操作ステージの回転の無効（ゼロ）角度として規定され得る。無効角度は、操作ステージのコード化されたハードウェア又はコード化された予め規定したソフトウェアの構成を参照し得る。ユーザインタフェースは、例えば、緊急目的のために役立つ"Halt"エレメント２８０を持ち得る。"Halt"エレメントを起動すると、例えば、操作ステージ及び装置の他の機械的なコンポーネントの全ての運動を停止させ得る。更に、"Reset"エレメント２９０は、例えば、全ての入力フィールドをデフォルト値にリセットして、装置を任意に再構成するために用いられ得る。
【００６３】
加えて、装置のサイズは、調査されるべき光源のタイプに依存する。比較的小さな光源、例えば電球の特徴付けに関する装置は、照明の特徴付けに関するものよりも著しく小さくなり得る。
【００６４】
更に、光源の異なるタイプは、取り付けの態様又はメカニズムの異なるタイプを要求してもよい。光源は、多くの異なる態様で操作ステージに取り外し可能なように取り付けられ得る。例えば、取り付けは、照明を搭載するために適合可能な搭載ステージと、ＬＥＤ若しくは発光ダイオードチップ又は他のタイプの発光エレメントとを含み得る。取り付けのフォーマット及びタイプは、例えば、光源を再現可能なように配置するための円筒（barrel）のような手段を更に有し得る。
【００６５】
特に、光源までの距離は、プローブのタイプ及び検出器のタイプに依存して変化し得る。図１に示される一実施形態による例によれば、操作ステージは、ｙ軸に関する回転のための一の水平回転ステージ１２０と、ｚ軸に関する回転のための鉛直回転ステージ１３０とを有する。操作ステージは、１又はそれ以上の追加の回転又は移動ステージを有し得る。例えば、１又はそれ以上の追加の移動ステージは、装置の初期セットアップにおいて、特に光源の適切なアライメントについて、非常に役立ち得る。
【００６６】
既に概して上述したように、本発明の他の実施形態は、回転の第１の軸について光源を回転させるための回転ステージと、回転の第２の軸について検出システム又はこの一部、例えばプローブだけを回転させるための他の回転ステージとを有し得る。回転の第１及び第２の軸は、光源で又は光源に近接して交差し得るとともに、直角（normal angle）を含み得る。
【００６７】
本発明の他の実施形態において、装置は、検出システム、プローブ若しくは検出器、又は、プローブ若しくは検出器エレメントのアレイ、マトリクス若しくはグリッドの平行移動についての１又はそれ以上の平面平行移動ステージを有している。
【００６８】
図３及び図４は、本発明の一実施形態による光源の特徴を示すための装置のための操作ステージ３００の写真を示している。操作ステージ３００は、モータドライブ３１２を持つ回転テージ３１０と、モータドライブ３２２を持つ回転ステージ３２０とを有している。
【００６９】
図５は、本発明の一実施形態による光源の特徴を示すための装置について、プローブ（図示しない）を整列するためのプローブアライメントエレメント４０５を持つプローブサポート４００の写真を示している。図６は、プローブ４１０の正面の写真を示している。図５に示されたプローブサポートは、プローブのモジュールのセットアップ、例えば、オプティカルテーブルを供する。
【００７０】
図７は、本発明の一実施形態による光源の特徴を示すための装置のプロトタイプのセットアップの写真を示している。これは、操作ステージ３００及びプローブサポート４００を有している。操作ステージ３００は、オプティカルベンチ１０上に配置され、制御システム（図示しない）及びパワーサプライ（図示しない）に動作可能なように取り付けられている。操作ステージは、光源（図示しない）を保持し得る。プローブサポートは、動作可能に接続されるプローブを有している。プローブサポートは、ウォールシェルフ２０上に配置されている。装置は、適切な暗室特性を伴う部屋にセットアップを行う。セットアップのキャリブレーションは、例えば、ウォールシェルフ２０に関するオプティカルベンチ１０の相対位置及び方向に関する１又はそれ以上のステップを有し得る。
【００７１】
本発明の前述の実施形態は、例示であって、多くの態様に変えられ得ることは明らかである。斯様な現在又は将来のバリエーションは、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとして考慮されるべきではなく、当業者にとって自明であるような全ての斯様な改良は、特許請求の範囲に含まれるべきであることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態による光源の特徴を示すための装置を図式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるユーザインタフェースの部分を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による光源の特徴を示すための装置の操作ステージの写真である。
【図４】図３の操作ステージの他の写真である。
【図５】本発明の一実施形態による光源の特徴を示すための装置についてのプローブ支持の写真である。
【図６】図５のプローブサポートにおけるプローブの正面の写真である。
【図７】本発明の実施形態による操作ステージ及びプローブのプロトタイプのセットアップの写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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