(57)【要約】【課題】遠距離での３次元輝度分布、正面輝度分布および見かけの正面輝度分布の測定を同時におこなう。【解決手段】輝度分布測定装置２はＬＥＤを含む複数種類の光源を測定対象物とし、前記測定対象物の輝度分布の測定をおこなう装置であって、前記測定対象物が設置されるワーク４０と、ワーク４０をＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージ１０と、ワーク４０をＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージ１２と、ワーク４０をθ軸方向に回転させる回転ステージ２０と、ワーク４０をψ軸方向に回転させる回転ステージ２２と、前記測定対象物の輝度を測定するための受光器７０と、受光器７０をＺ軸方向に昇降移動させるＺ軸移動機構６０と、を備える。【選択図】図１
2011214885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを含む複数種類の光源を測定対象物とし、前記測定対象物の輝度分布の測定をおこなう輝度分布測定装置であって、
前記測定対象物が設置されるワークと、
前記ワークを水平面上のＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージと、
前記ワークを水平面上のＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージと、
前記ワークを、回転軸が水平方向に一致する方向に回転させる第１の回転ステージと、
前記ワークを、回転軸が垂直方向に一致する方向に回転させる第２の回転ステージと、
前記測定対象物の輝度を測定するための受光器と、
前記受光器を垂直方向に移動させるＺ軸移動機構と、
を備えることを特徴とする輝度分布測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の輝度分布測定装置において、
前記Ｘ軸ステージ、前記Ｙ軸ステージ、前記第１の回転ステージ、および前記第２の回転ステージを制御する制御装置を備え、
前記測定対象物の３次元輝度分布を測定する際には、
前記受光器の高さ位置を前記Ｚ軸移動機構でマニュアル調整して固定し、その状態で前記制御装置が、前記第１の回転ステージと前記第２の回転ステージとを制御して前記測定対象物を回転移動させることを特徴とする輝度分布測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の輝度分布測定装置において、
前記Ｘ軸ステージ、前記Ｙ軸ステージ、前記第１の回転ステージ、および前記第２の回転ステージを制御する制御装置を備え
前記測定対象物の正面輝度分布を測定する際には、
前記受光器の高さ位置を前記Ｚ軸移動機構でマニュアル調整して固定し、その状態で前記Ｘ軸ステージと前記Ｙ軸回転ステージとを制御して前記測定対象物を水平移動させることを特徴とする輝度分布測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の輝度分布測定装置において、
前記Ｘ軸ステージ、前記Ｙ軸ステージ、前記第１の回転ステージ、および前記第２の回転ステージを制御する制御装置を備え、
前記測定対象物の見かけの正面輝度分布を測定する際には、
前記受光器の高さ位置を前記Ｚ軸移動機構でマニュアル調整して固定するとともに、前記第１の回転ステージと前記第２の回転ステージとを制御して前記測定対象物の回転角度を固定し、その状態で前記Ｘ軸ステージと前記Ｙ軸ステージとを制御して前記測定対象物を水平移動させることを特徴とする輝度分布測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の輝度分布測定装置において、
前記ワークの高さ位置が調整可能であることを特徴とする輝度分布測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の輝度分布測定装置において、
前記受光器には拡散板またはＮＤフィルタが設けられていることを特徴とする輝度分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輝度分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光源試料の光放射方向とその強度との関係を示す３次元配光特性を測定する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１の測定装置では、ＸＹＺステージからなる３次元調整機構（２０）と３６０度回転可能な回転ステージ（３０）とにより、発光源試料（１）を広い範囲にわたり移動可能とし、かつ、回転板（５０）により、受光器（６０），撮像カメラ（７０）を垂直方向に対し±９０度以上回転可能とした構成を有しており、回転ステージの導入と受光器の一方向の移動（回転）のみで、３次元配光特性の測定がおこなうことができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０２９０号公報（段落００２６〜００５５，図１〜図６など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、受光器が垂直方向に対し回転しうるのみであってファーフィールド（遠距離）での３次元輝度分布の測定はできないし、正面（面積）輝度分布の測定や見かけの（特定の方向から見た場合の）正面輝度分布の測定などの高精度な測定もできない。
したがって、本発明の主な目的は、遠距離での３次元輝度分布、正面輝度分布および見かけの正面輝度分布の測定を同時におこなうことができる輝度分布測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明によれば、
ＬＥＤを含む複数種類の光源を測定対象物とし、前記測定対象物の輝度分布の測定をおこなう輝度分布測定装置であって、
前記測定対象物が設置されるワークと、
前記ワークを水平面上のＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージと、
前記ワークを水平面上のＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージと、
前記ワークを、回転軸が水平方向に一致する方向に回転させる第１の回転ステージと、
前記ワークを、回転軸が垂直方向に一致する方向に回転させる第２の回転ステージと、
前記測定対象物の輝度を測定するための受光器と、
前記受光器を垂直方向に移動させるＺ軸移動機構と、
を備えることを特徴とする輝度分布測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ワークが水平面上のＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動可能でかつ（水平方向，垂直方向に回転軸が一致する）２方向に回転可能であるから、測定対象物を３次元空間のあらゆる箇所に移動させることができ、Ｚ軸移動機構により受光器を垂直方向にマニュアル調整させることもできる。
したがって、Ｘ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、第１の回転ステージ、第２の回転ステージの平面移動や回転移動の条件（間隔や範囲など）を設定することで、遠距離での３次元輝度分布、正面輝度分布および見かけの正面輝度分布の測定を同時に（１台の装置で）おこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】輝度分布測定装置の概略構成を示す図面である。
【図２】回転ステージ付近の概略構成を示す図面である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図３のブラケットの変形例を示す図面である。
【図５】輝度分布測定装置の制御構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態にかかる輝度分布測定装置は、ＬＥＤを含む複数種類の光源を測定対象物とし、その測定対象物の輝度分布の測定をおこなう装置である。
詳しくは、図１に示すとおり、輝度分布測定装置２は水平基板４上に設置されている。水平基板４にはＸ軸ステージ１０とＹ軸ステージ１２とが設置されている。Ｘ軸は図１中紙面の表側から裏側または裏側から表側に沿う前後方向の軸を、Ｙ軸は図１中の左右方向の軸を指している。Ｘ軸，Ｙ軸は水平面上に延在し、互いに直交している。
【００１０】
Ｙ軸ステージ１２上には２つの回転ステージ２０，２２が設けられている。回転ステージ２０はθ軸方向に回転可能であり、回転ステージ２２はψ軸方向に回転可能である。θ軸方向は回転軸がＺ軸に一致する回転方向を、ψ軸方向は回転軸がＹ軸方向に一致する回転方向を指している。Ｚ軸は図１中の上下方向の軸を指している。Ｚ軸は水平面に対し垂直方向な方向に延在している。
【００１１】
図２に示すとおり、回転ステージ２０と回転ステージ２２との間にはアーム２４が連結されている。回転ステージ２０にはステッピングモータ２０ａが設けられており、一定の角度ずつ回転ステージ２０がθ軸方向に回転可能となっている。回転ステージ２２にもステッピングモータ２２ａが設けられており、一定の角度ずつ回転ステージ２２がψ軸方向に回転可能となっている。
【００１２】
回転ステージ２２にはブラケット３０を介してワーク４０が設置されている。ワーク４０には測定対象物１００（光源）が設置される。測定対象物１００としてはＬＥＤを含む複数種類の光源が使用される。輝度分布測定装置２では、回転ステージ２０の回転軸（θ軸）と回転ステージ２２の回転軸（ψ軸）との交差点（回転中心５０）に対し、測定対象物１００の発光点が合致するように、測定対象物１００がワーク４０に設置される。
【００１３】
図３に示すとおり、ブラケット３０には複数対のピンホール３２が設けられている。各対のピンホール３２は一定の間隔をあけて段階的に形成されている。
ワーク４０には、ピンホール３２のサイズ・形状に対応した１対のピン４２が設けられている。ワーク４０のピン４２をブラケット３０のいずれかの対のピンホール３２に挿通することにより、ワーク４０の高さ位置を調節することができるようになっている。
本実施形態ではピンホール３２は１０ｍｍ間隔で形成されており、回転ステージ２２の回転軸（ψ軸）を基準として、ブラケットの高さ位置を１０〜５０ｍｍの範囲で調節することができる。
【００１４】
ブラケット３０は回転ステージ２２に対し着脱自在となっている。回転ステージ２２に対し、図３のブラケット３０に代えて、図４のブラケット３４が取り付けられてもよい。
図４に示すとおり、ブラケット３４にも複数対のピンホール３６が設けられており、各対のピンホール３６は一定の間隔をあけて段階的に形成されている。各対のピンホール３６は、ブラケット３０のピンホール３２より低い位置に形成されている。
本実施形態ではピンホール３６は１０ｍｍ間隔で形成されており、回転ステージ２２の回転軸（ψ軸）を基準として、ブラケットの高さ位置を６０〜１００ｍｍの範囲で調節することができる。
【００１５】
ブラケット３０，３４やワーク４０、その周辺の部材（アーム２４など）はアルミニウムまたは鉄で構成されており、輝度分布測定装置２全体の耐荷重，モーメント負荷が抑えられ、同時に低コスト化も図られている。
【００１６】
図１に示すとおり、輝度分布測定装置２にはＺ軸移動機構６０が設けられている。Ｚ軸移動機構６０はＺ軸ガイド６２を有している。Ｚ軸ガイド６２は水平基板４に立設されている。Ｚ軸移動機構６０には受光器７０（輝度計）が設置されている。受光器７０はＺ軸ガイド６２に沿って昇降移動が可能となっている。受光器７０としては例えばＣＣＤカメラが使用される。受光器７０にはカメラレンズ部が設けられ（図示略）、当該カメラレンズ部には標準レンズまたはマクロレンズが装着される。
本実施形態では、回転中心５０に最も近い位置として、受光器７０を回転中心５０に８０ｍｍの距離まで近づけることができ、回転中心５０に最も遠い位置として、受光器７０を回転中心５０から１０８０ｍｍの距離まで離間させることができる。
【００１７】
以上の構成を具備する輝度分布測定装置２には図５の制御装置８０（ＰＣ）が設けられている。図５に示すとおり、制御装置８０には、Ｘ軸ステージ１０，Ｙ軸ステージ１２，回転ステージ２２（ステッピングモータ２０ａ），回転ステージ２２（ステッピングモータ２２ａ）などが接続されている。
制御装置８０はこれら部材の動作をソフト制御するようになっており、制御装置８０への数値入力（条件設定）により、Ｘ軸ステージ１０，Ｙ軸ステージ１２，回転ステージ２２，回転ステージ２２の回転角度を設定することができ、ワーク４０（測定対象物１００）や受光器７０の位置を調整することができるようになっている。
【００１８】
続いて、輝度分布測定装置２を用いた輝度分布測定方法について説明する。
【００１９】
はじめに、測定対象物１００をワーク４０に設置し、測定対象物１００の発光点（面）を回転中心５０に一致させる。
発光点が回転中心５０からずれている場合は、測定対象物１００を含むワーク４０をブラケット３０から取り外し、測定対象物１００の発光点が回転中心５０に一致するようにピン４２のピンホール３２への挿通位置を変更することで、ワーク４０の高さ位置を最適に調整する。
発光点が受光器７０のカメラワーク内に収まっていないときは、Ｘ軸ステージ１０またはＹ軸ステージ１２をＸＹ軸方向に移動させ、ワーク４０の位置を調整する。
【００２０】
その後に、下記の３次元輝度分布測定、正面（面積）輝度測定および見かけの正面輝度測定のいずれかをおこなうことができる。
【００２１】
（１）３次元輝度分布測定
遠距離での３次元輝度分布測定時においては、Ｘ軸ステージ１０とＹ軸ステージ１２とを固定する（移動させない）。受光器７０のカメラレンズ部には標準レンズを装着し、Ｚ軸ガイド６２に沿って受光器７０の高さ位置をマニュアル調整する。制御装置８０に対し、測定対象物１００（回転ステージ２０，２２）の回転角度の測定間隔（ピッチ）や測定範囲を設定する。
この状態において、輝度分布測定装置２による実際の測定を開始する。測定が開始されると、回転ステージ２０，２２の回転移動に伴い、ワーク４０の測定対象物１００があらかじめ設定した測定範囲内においてθ軸方向またはψ軸方向に一定の測定間隔で自動で回転移動し、その測定範囲内において受光器７０が測定間隔ごとに輝度を測定し続ける。測定結果は制御装置８０に順次送信され、制御装置８０において測定対象物１００の３次元の輝度分布が作成される。
【００２２】
なお、測定対象物１００としてＬＥＤ以外の光源試料を使用するときは、拡散板またはＮＤフィルタを受光器７０のカメラレンズ部のレンズ先端に装着する（後述の正面輝度分布測定および見かけの正面輝度分布測定においても同様である。）。φ３０ｍｍの拡散板を装着した場合において、受光器７０と測定対象物１００との距離を１０８０ｍｍとしたときは、分解能＝１８０°／π・φ（３０ｍｍ）／２／１０８０（ｍｍ）より、０．８０°の分解能を得ることができる。
【００２３】
（２）正面輝度測定
正面輝度測定時においては、回転ステージ２０，２２を固定する（回転させない）。受光器７０のカメラレンズ部にはマクロレンズを装着し、Ｚ軸ガイド６２に沿って受光器７０の高さ位置をマニュアル調整する。制御装置８０に対し、測定対象物１００（Ｘ軸ステージ１０，Ｙ軸ステージ１２）の移動距離の測定間隔（ピッチ）や測定範囲を設定する。
この状態において、輝度分布測定装置２による実際の測定を開始する。測定が開始されると、Ｘ軸ステージ１０，Ｙ軸ステージ１２の平面移動に伴い、ワーク４０の測定対象物１００があらかじめ設定した測定範囲内においてＸ軸方向またはＹ軸方向に一定の測定間隔で自動で平面移動し、その測定範囲内において受光器７０が測定間隔ごとに輝度を測定し続ける。測定結果は制御装置８０に順次送信され、制御装置８０において測定対象物１００の正面の輝度分布が作成される。
受光器７０と測定対象物１００との距離を８０ｍｍとした場合において、受光器７０の仕様で測定角度が１°であるときは、分解能＝８０（ｍｍ）＊ｔａｎ１°より、１．４０ｍｍの分解能を得ることができる。
【００２４】
（３）見かけの正面輝度測定
見かけの正面輝度測定時においては、回転ステージ２０，２２を制御して測定対象物１００をθ軸方向，ψ軸方向に回転させ、特定の角度で固定する。
これ以外は上記（２）正面輝度測定と同様にして、測定対象物１００の見かけの輝度分布（測定対象物１００を特定の方向から見た場合の輝度分布）が作成される。
【００２５】
以上の本実施形態によれば、ワーク４０を、Ｘ軸ステージ１０，Ｙ軸ステージ１２によりＸ軸方向，Ｙ軸方向に平面移動させ、かつ、回転ステージ２０，２２によりθ軸方向，ψ軸方向に回転移動させることができるから、測定対象物１００を３次元空間のあらゆる箇所に移動させることができ、その一方で、受光器７０を、Ｚ軸移動機構６０によりＺ軸方向に昇降移動させることもできる。その結果、上記のとおり、遠距離での３次元輝度分布、正面輝度分布および見かけの正面輝度分布の測定を同時に（１台の装置で）おこなうことができる。
【００２６】
さらに、ブラケット３０，３４のピンホール３２，３６に対しワーク４０のピン４２を挿通することにより、ワーク４０の高さ位置を段階的に（本実施形態では１０〜１００ｍｍの範囲において１０ｍｍ間隔で）容易に変更することができるから、対象測定物１００をＺ軸方向に昇降移動させるための移動ステージを別途設ける必要がなく、その製造にかかる製造コストを節約することができる。
【符号の説明】
【００２７】
２  輝度分布測定装置
４  水平基板
１０  Ｘ軸ステージ
１２  Ｙ軸ステージ
２０  回転ステージ
２０ａ  ステッピングモータ
２２  回転ステージ
２２ａ  ステッピングモータ
３０  ブラケット
３２  ピンホール
３４  ブラケット
３６  ピンホール
４０  ワーク
４２  ピン
５０  回転中心
６０  Ｚ軸移動機構
６２  Ｚ軸ガイド
７０  受光器
８０  制御装置
１００  測定対象物
【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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