(57)【要約】【課題】適用性能、正確さ、製造の簡単さに優れた分光光度計の照明配列を提供する。【解決手段】本発明は、色測定装置のための分光光度計の照明配列10であって、基板12、回路板13上に形成された環状壁14,15に囲まれた発光ダイオード11の線状アレイ（環状リングでもよい）として構成される。多くの発光ダイオードが、コンバータ材料（発光ダイオードの光を他の波長に変換する）内に、密に定められた線状又は環状に埋め込まれる。発光ダイオード11は、個々に、あるいはグループで、電気的制御により選択的に、オン、オフが可能である。また、発光ダイオード11は、異なるスペクトラム特性を有し、ＵＶ光又は非ＵＶ光を放射し、カラーフィルタ及び／又は偏光フイルタで覆うことができる。コンバータ材料として、オルソ−シリケート発光体（ＢＯＳＥ）が使用される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コサインエミッタとして構成される発光ダイオードの形式の多数の光源からなり、そして、
発光ダイオードは線状配列に配置され、
小さく、狭く定められた一直線の、少なくとも部分的に一直線あるいは曲線の、特に環状の線に沿って、多数の個々の発光ダイオードを密に詰めることによって構成され、
そして、少なくとも部分的にコンバータ材料が、発光ダイオードから放射される光の他の波長範囲への変換のために含まれる樹脂に、少なくとも部分的に発光ダイオードが埋め込まれる、
特に点毎あるいは線毎に測定する分光光度計であって、色測定装置の照明配列。
【請求項２】
異なるスペクトラル特性を有する発光ダイオードを含む請求項１記載の色測定装置の照明配列。
【請求項３】
ＵＶ光を放射し、非ＵＶ光を放射する領域を含み、上記ＵＶ光は、好ましくは紙の光沢剤の励起に合わされる、請求項１または２記載の色測定装置の照明配列。
【請求項４】
カラーフィルタを備える領域を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の色測定装置の照明配列。
【請求項５】
偏光フィルタを備える領域を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の色測定装置の照明配列。
【請求項６】
白色放射領域および狭いバンド放射領域を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の色測定装置の照明配列。
【請求項７】
せまいバンドのコンバータ材料を備える領域を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の色測定装置の照明配列。
【請求項８】
上記狭いバンド放射領域は、特に色濃度測定用に構成されている請求項６または７に記載の色測定装置の照明配列。
【請求項９】
コンバータ材料として、オルソ−シリケート発光体（ＢＯＳＥ）を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の色測定装置の照明配列。
【請求項１０】
上記発光ダイオードは、個々に、および／あるいは、グループで選択的に制御可能である請求項１から９のいずれか１項に記載の色測定装置の照明配列。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の前書きによる色測定装置のための照明配列に関するものである。
特に、本発明は、ポイント（点）毎、あるいは各行(線)毎にスキャンする分光光度計で使用するための、照明配列を取り扱うものである。
言及される要求および制限は、また、測定装置の照明の配列に関する増え続ける要求を認識させる。
一般的なタイプの照明の配列は、その能力、精度、製造の比較的単純さ、および使用の一般性に関して、本発明によってすぐに改良される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明を基礎とする目的は、色測定装置に対する照明配列、特に、コサインエミッタとして構成される発光ダイオードの形式で、いくつかの光源を備えたポイント毎あるいは各行毎に測定する分光光度計によって達成され、コサインエミッタは発光ダイオードの線状配列として構成されており、それによって、多くの個々の発光ダイオードチップは、小さく、精密に定められた一直線の、部分的に一直線あるいは曲線の、特に環状の線に沿って密接に詰められ、そして、発光ダイオードから放射される光の他の波長範囲への変換のための少なくとも部分的にコンバータ材料が含まれる樹脂で、少なくとも部分的に埋め込まれる。
【０００３】
本発明に従う照明の配列の好ましい実施形態およびさらなる発展は、従属する請求項の対象である。
本発明は、さらに添付の図面に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図1に説明された照明配列は、環状照明装置として構成されており、それ自体は、個々の測定ポイントをスキャニングする色測定装置、特に分光光度計に使用するのに適している。図は、例えば、米国特許出願No.10／894,797に記載される分光光度計の測定光ピック・アップ・ヘッドを示しており、照明配列が同軸状に位置づけられている。米国特許出願の内容は、参考として本明細書に包含される。
【０００５】
また、図２および３から明らかであるように、概して参照番号１０で引用される照明配列は、たくさんの個々の発光ダイオードチップを含み、小さく、かつ、精密に定められた環状リングに密に詰められており、ピック・アップ・ヘッド２０の光学軸を同軸的に囲んでいる。個々の発光ダイオードチップの一般的大きさは、約0.4×0.4×0.4ｍｍ３である。実際の使用では、発光ダイオードリングの平面は、ピック・アップ・ヘッド２０の光学軸に垂直であり、それによって、測定平面Ｍに平行に向けられる。
【０００６】
この例においてリング状である照明配列１０の機械的構造は、図３の断面図から明らかである。回路板１３は、熱の良導体である基板１２上に配列され、2個の同軸環状壁１４および１５が、前記回路板１３上に配列される。環状溝１３aは、回路板１３に刻まれている。発光ダイオードチップ１１は、上記溝１３aに位置づけられ、基板１２上に直接、接着される（「ダイ・ボンディング」）。発光ダイオードチップの電気的接触は、回路基板１３上の接触表面に応じて図示されない細い針金によって接続され（「ワイヤ・ボンディング」）、回路基板１３は、ここでは図示されない外部電子制御機器との接続をする。それによって、また、個々の発光ダイオード１１および／あるいは発光ダイオード群１１の選択的制御装置が提供される。
【０００７】
2個の環状壁１４，１５の間の空間は、発光ダイオードによって放射される光の、ある波長範囲を他の波長範囲への変換するためのコンバータ材料（発光性）を含む樹脂１６で満たされる。これは、以下にさらに詳細に記載される。照明光は、コサイン特性を備える注型樹脂の表面から放射され（ランバートエミッタLambert emitter）、図３の矢印１７によって示される。主たる放射方向は、発光ダイオードリングの平面に垂直である。
【０００８】
照明の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用は、多くの利点がある。ＬＥＤは長寿命であり、短時間ですばやくオン、オフの切り替えが可能であり、それによって、エネルギー効率がよい。照明を循環させることにより、また、「オン」のＬＥＤでの測定と、続いての「オフ」のＬＥＤでの測定との相違によって、測定中に、補助光の影響を排除できる。ＬＥＤは、照射領域に熱放射（IR）をしない。ＬＥＤは、特殊なスペクトル範囲、例えば、白色、紫外（ＵＶ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、黒（Ｂ）等に利用可能である。一般的な、商業上、利用可能な発光ダイオード製品は、Lumiled Emitter、Osram Golden Dragon、Cree Xlamp等である。
【０００９】
図２の環状照明配列において、青色ＬＥＤチップ（約450nm）および／あるいはＵＶ−ＬＥＤ(約390nm)が使用され、いっしょにコンバータ（発光性）を有する樹脂１６で被覆される。高い光密度は、稠密な母集団、および小さく、精密に定められた線状形態によって達成される。
【００１０】
精密に埋め込まれたＬＥＤラインの本発明に従う概念および樹脂を含むコンバータを備えたＬＥＤの通常の注型は、もちろん環状照明配列に制限されない。まっすぐな直線状照明配列は、例えば、行毎のスキャニング装置で要請されれば、同じ原理にしたがって構成することができる。図４は、本発明に従う、直線状に形成された照明のように構成された、照明配列の例示的実施形態である。この構成は、さらなる説明が必要ないほど、環状配列に似ている。
意図された使用に基づいて、部分的に直線あるいはさもなければ曲線に沿って発光ダイオードを配列することが、有利にできる。
【００１１】
行毎のスキャニング装置の実施形態の要部は、図５に説明されており、スキャニング装置の長さ方向は、基本的に引かれる平面に垂直に伸びている。図１のものに類似する、線上に、連続的に配列されたピック・アップ・ヘッド２０があり、２本の直線状照明配列１０a、１０bおよび可動そりを有する輝度基準配列４１、ならびに測定位置において、縦の、断面台形の向きを変える配列４４が配置されているのがわかり、これは、照明およびスキャニング・ビーム・パスの外側にあることを意味する。ビーム・パス内にある時、向きを変える配列４４は、輝度基準として働き、照明配列１０a、１０bからの光をピック・アップ・ヘッド２０の方へ向きを変える。向きを変える配列４４は、本発明にとって重要なものではない。  
【００１２】
密に詰められた発光ダイオードライン（直線あるいは環状配列）を備える本発明に従う照明の概念は、特別の適応状態への照明の最適適用を可能にする。照明配列は、簡単に、精密な許容範囲でコスト効率よく、製造できる。
所定の固定された照明配置基準が最もよく達成され、それによって、測定スポットでの最も高い光の流れが同じ時間でなされるので、測定の技術的な理由で、環状照明は、点毎にスキャニングする分光光度計の使用に最良である。線毎の測定装置に対しては、二つの対称的な位置にある線状照明が最適である。
【００１３】
照明配列１０の線状あるいは環状のＬＥＤラインにおいて、および本発明の好ましい他の特徴によれば、異なるＬＥＤタイプ（Ｒ，Ｇ，Ｂ、ＵＶ）が領域（直線の部分あるいは環状の弧の部分）で、および／あるいは、異なるコンバータタイプ、あるいはまったくコンバータのない樹脂の注型(cast)で、配置することができる。例えば、コンバータのない個々に切り替えられるＵＶ−ＬＥＤを持つ領域は、制御された励起および紙面での輝度測定に対して、純粋のＵＶ光を生じる。コンバータがなく、個々に切り替えられるＲ、Ｇ、Ｂ−ＬＥＤを備える領域は、狭いスペクトラル範囲で光を生じ、制御された濃度測定に使用される。（一般に、狭いスペクトラル範囲でのみ照明される時、分光光度計内で散乱される残りの光は、非常に減少する。）。切り替えられる青あるいはＵＶ−ＬＥＤおよび特別なＲ、Ｇ、Ｂコンバータを持つ注型は、また、狭いスペクトラル範囲で光を生じ、制御された濃度測定に対して使用できる。
【００１４】
線状あるいは環状のＬＥＤラインにおいて、異なる領域（線状の部分あるいは環状の円弧の部分）が、環状照明の例によって図６に示されているように、偏光、Ｒ、Ｇ、ＢあるいはＵＶフィルタのような異なるフィルタで被覆できる。図でフィルタは、数字１８が付されている。示されている四−時間対象性（four time symmetry）は、測定技術の理由から好ましい。
【００１５】
例えば、偏光フィルタによって覆われている個々に切り替えられるＬＥＤを備える領域は、偏光された光を放射し、偏光フィルタのない個々に切り替えられるＬＥＤを備えた他の領域は、偏光されない光を放射する。偏光から非偏光への切り替えは、各ＬＥＤのオン、オフの切り替えに応じて、複雑な機械的切り替えを避けて、まったく電気的に実行できる。本出願では、交差する偏光フィルタが、ピックアップチャンネル内の分析器として、しっかりと一体化されなければならないが、非偏光の測定中、妨害されない
【００１６】
Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタで覆われ、切り替えられる白色のＬＥＤを備える他の領域は、狭いスペクトラル領域で放射し、また、測定濃度の改良に役立つ。
非常に広い範囲の白色のＬＥＤ（380nmのＵＶから730nmの深紅までの放射をする）が使用される時、さらにＵＶフィルタを備えて個々に切り替えられる領域は、相応する領域の制御によって、ＵＶ部分の電気的オン、オフの切り替えを可能にする。
【００１７】
照明配列の個々の領域でのＬＥＤの制御は、優れた内外の制御装置からの相当するコマンドを受けることができる電子制御装置によって、上記のように、実行される。測定のための技術に使用されるのに適した発光ダイオードや、適したコンバータ材料は、関連する製造業者（例えば、Lumiled）の技術文献や、データシートに記載されている。関連する従来技術の包括的な概観は、２００４年のＶＤＩ−コンファレンスの部分として、Dr. Stefan Tews(ライテック  エルエルエル  ゲーエムベーハー、グライフスヴァルト、ドイツ)による「一般照明での白色ＬＥＤ光源」の講演で提供されている。
【００１８】
白色ＬＥＤは、ＹＡＧ光源、あるいは好ましくは、コンバータ（発光体）としてオルソ−シリケイト光源（ＢＯＳＥ）を備える発明で使用される。これらの光源は、異なる色または混色で製造することができるが、吸収と放射は、スペクトルで分離される。上記光源は、青（約450nm）からＵＶ（約390nm）まで、上下できる。
【００１９】
上記講演の２５頁によれば、2個のＢＯＳＥ−ＬＳコンバータ（青−緑、508nmと、深いオレンジ色、595nm）と青色ＬＥＤ（452nm）との組み合わせは、ＹＡＧに比して大きな改良となる。それによって、約450nmが最大放射のＬＥＤと、500nm以上のコンバータ放射との間の最小値は、できる限り小さくされるということが、重要である。
【００２０】
種々のコンバータの混合物からなるＵＶ−ＬＥＤの「最良の」組み合わせは、上記講演の２６頁に説明されている。それによれば、スペクトラムは、400nmから700nmまでカバーされ、色再現性（演色評価数）は優れている。上記ＬＥＤは、392nmで放射し、コンバータタイプは、ＢＡＭ（青、450nm）、ＢＯＳＥ（緑、515nm）、ＢＯＳＥ（オレンジ、593nm）、およびシリケート−ゲルマネイト−ＬＳ（赤、657nm）が使用されている。
このＬＥＤコンバータの組み合わせは、ＵＶ  ＬＥＤが紙の光沢剤の特別な励起のためのＵＶ源として使用できるので、特に有利である。
【００２１】
色測定装置あるいは分光光度計の多くの適用において、例えば、印刷済みシートの測定に対し、上記スキャニングは非接触でなければならない。上記シートの比較的大きな面積において、上記シートの接触表面は、概して、完全に平面でない。そのため、距離の変化が測定中に起こる。それらは、測定結果に影響を与えない。これは、照明配列１０とピック・アップ・ヘッド２０が、数十ｍｍの許容範囲で距離に独立であらねばならないということを要求している。
【００２２】
上記ピック・アップ・ヘッドの視野は、照明配列によって照明される。ピック・アップ・ヘッドの視野角は、非常に制限されるので（色測定装置の基準によれば、プラスマイナス5度の視野角が許容範囲である）、測定野内での照明あるいはビーム密度は測定され、それは距離から独立である。したがって、照明配列のみが、距離から独立である一定の照明強度を作り出すのに必要である。
【００２３】
４５度以下の距離に対して独立の照明への適切な解は、すでに上記で述べたＥＰ−Ａ1 507 134（2004年7月20日の米国特許出願10/894,797に相応する）に記載されている。ランバート放射特性を備えた放射源は、測定野の平面に平行に置かれる。測定野に関して放射源の位置は、光が４５度の角度で測定野に達するように選択される。基本的な測光法則によれば、距離の鈍感さ（insensitivity）は、実行に際して十分に大きく距離を変化させることで達成される。
【００２４】
本発明による環状照明配列は、同じ原理にしたがって構成され、配置されている。発光ダイオードリングの平面が測定平面に平行であり、測定平面からの上記リングの距離がリングの半径ｒと等しいように選択される時（図１）、距離の独立が達成される。照明配列が線状発光ダイオードラインとして構成される時、距離の独立は十分な近似値で満たされ、その時、ピック・アップ・ヘッドの光学軸からの発光ダイオードラインの距離が、測定平面への距離と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】分光光度計のピック・アップ・ヘッドと関連する、本発明の照明配列の第1の実施形態の部分斜視図である。
【図２】図１の照明配列の底面図である。
【図３】図2のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】本発明に従う照明配列の、第2の実施形態の底面図である。
【図５】図４による二つの照明配列を備える各行毎のスキャニング装置の部分的図面である。
【図６】図２の照明配列の好ましい他の形態の底面図である。
【符号の説明】
【００２６】
10  照明配列
11  発光ダイオードチップ
12  基板
13  回路板
13a  環状溝
14  、15  同軸環状壁
18  フィルタ
【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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