(57)【要約】  光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部のための貫通穴に入射した光が、反射等によって受光部又は波長測定部に入射せずに、貫通穴から再度出射されない積分球を提供することである。  積分球２は、内部に球状空間を有する積分球本体３と、測定対象光を球状空間内に導光するための第１貫通穴３１ｃと、球状空間内の光を受光部７へ導光するための第２貫通穴３３ｃと、を有し、第２貫通穴３３ｃには、受光部７に加えて光の波長を測定するための波長測定部９が配設される。
2014162548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に球状空間を有する積分球本体と、
測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、
前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、
を有し、
前記第２貫通穴には、前記受光部に加えて光の波長を測定するための波長測定部が配設される
積分球。
【請求項２】
前記第２貫通穴は円柱形状を有し、
前記波長測定部は、測定対象の光が入射する入射面を有し、
前記入射面は、
前記第２貫通穴の側面部から前記第２貫通穴に当接するように、
又は、
前記第２貫通穴の側面部から前記第２貫通穴の内部空間内に位置するように、
配設される
請求項１に記載の積分球。
【請求項３】
前記入射面の法線方向は、前記第２貫通穴の中心軸に対して、所定の角度を有するように形成される
請求項２に記載の積分球。
【請求項４】
前記入射面から前記波長測定部に入射した光の導光方向は、前記第２貫通穴の中心軸に対して、所定の角度を有するように形成される
請求項３に記載の積分球。
【請求項５】
前記入射面の法線方向は、前記第２貫通穴の中心軸に対して、直角に形成される
請求項４に記載の積分球。
【請求項６】
前記第２貫通穴の側面は、入射した光を正反射するように形成される
請求項１に記載の積分球。
【請求項７】
前記第２貫通穴は、前記受光部側の面が前記積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される
請求項６に記載の積分球。
【請求項８】
内部に球状空間を有する積分球本体と、
測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、
前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、
を有し、
前記第２貫通穴の側面は、入射した光を正反射するように形成され、
前記第２貫通穴は、前記受光部側の面が前記積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される
積分球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の特性を測定するために用いられる積分球に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、測色計の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−８６０２８号公報
【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に記載の装置においては、光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部とを設ける構成について記載されていない。
そして、光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部を設ける場合には、通常光量を測定する受光部の為と波長を測定する波長測定部とのそれぞれに、積分球に貫通穴を設けることが通常である。
また、光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部のための貫通穴に入射した光が、反射等によって受光部又は波長測定部に入射せずに、貫通穴から再度出射されてしまい適切な測定ができないおそれもある。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部のための貫通穴に入射した光が、反射等によって受光部又は波長測定部に入射せずに、貫通穴から再度出射されない積分球を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の形態の積分球は、内部に球状空間を有する積分球本体と、測定対象光を球状空間内に導光するための第１貫通穴と、球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、を有し、第２貫通穴には、受光部に加えて光の波長を測定するための波長測定部が配設される。【０００７】
本発明の第２の形態の積分球は、内部に球状空間を有する積分球本体と、測定対象光を球状空間内に導光するための第１貫通穴と、球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、を有し、第２貫通穴の側面は、入射した光を正反射するように形成され、第２貫通穴は、受光部側の面が積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態の説明図である。
【図２】積分球の機能を説明する説明図である。
【図３】比較例の説明図である。
【図４】第２の実施形態の説明図である。
【図５】第３の実施形態の説明図である。
【図６】第４の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の説明図である。
図２は、積分球２の機能を説明する説明図である。
図３は、比較例の説明図である。
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態を、図１を用いて詳細に説明する。
積分球２は、積分球本体３、第１貫通穴部３１及び第２貫通穴部３３を有している。
【００１１】
積分球本体３は、内部空間が球形状の中空空間を有している。
この積分球本体３は、この中空空間側の表面である積分球内部表面３ａが拡散反射（乱反射）をするように形成されている。
なお、積分球本体３の積分球内部表面３ａが形成する中空空間は球形状である必要があるが、外部形状は球である必要は必ずしも無い。
この積分球本体３には、第１貫通穴部３１及び第２貫通穴部３３が接続されている。
【００１２】
第１貫通穴部３１には、円柱状の中空空間が形成されている。この中空空間を形成するために、第１貫通穴部３１の外部から積分球本体３の中空空間まで貫通する第１貫通穴３１ｃが形成されている。
この第１貫通穴部３１の第１貫通穴３１ｃを通過して、積分球２は測定対象の光の入力を受ける。
なお、この第１貫通穴部３１は、この実施形態では円柱形状であるが、角柱形状（３角柱、４角柱、５角柱、及びそれ以上の角柱形状）であっても良い。
さらになお、第１貫通穴３１ｃにより形成される円柱形状の外側の面を第１外部面３１ｂという。また、第１貫通穴３１ｃにより形成される円柱形状の内側（積分球本体３側）の面を第１内部面３１ａという。
【００１３】
第２貫通穴部３３には、円柱状の中空空間が形成されている。この中空空間を形成するために、第２貫通穴部３３の外部から積分球本体３の中空空間まで貫通する第２貫通穴３３ｃが形成されている。
この第２貫通穴部３３の第２貫通穴３３ｃを通過して、積分球２は測定対象の光を出力する。
ここで、第２貫通穴部３３を通過する光は、第１貫通穴部３１を通過した光が少なくとも１回は積分球内部表面３ａで拡散反射をした後のものである。この理由については、詳細に後述する。
なお、この第２貫通穴部３３は、この実施形態では円柱形状であるが、角柱形状（３角柱、４角柱、５角柱、及びそれ以上の角柱形状）であっても良い。
さらになお、第２貫通穴３３ｃにより形成される円柱形状の外側の面を第２外部面３３ｂという。また、第２貫通穴３３ｃにより形成される円柱形状の内側（積分球本体３側）の面を第２内部面３３ａという。
【００１４】
第２貫通穴３３ｃには、受光部７と波長測定部９が配設される。
受光部７は、積分球本体３によって拡散反射された後の光の光量を測定するために用いられる。例えば、受光部７はフォトディテクタが使用されていても良い。更に、ＣＣＤ等が使用されても良い。
波長測定部９は、積分球本体３によって拡散反射された後の光の波長を測定するために用いられる。
なお、波長測定部９は、光ファイバの先端の面から光を入射させてこの光ファイバによって光を導光して波長測定装置に導いて、その波長測定装置によって実際に波長を測定しても良い。
さらに、この光ファイバの先端に更に導光部材を使用して、この導光部材にまずは導光させその後光ファイバに導光し、その後波長測定装置に導光しても良い。導光部材としては、円筒状の部材の内表面を反射する部材を用いても良いし、延長上の内表面が反射するような部材（例えば、ガラス）によって形成しても良い。更に、導光部材は、円柱又は角柱形状の側面の表面が反射する部材によって形成しても良い。
【００１５】
図１では、波長測定部９の入射面９ａが第２貫通穴３３ｃ内部に突出する様に形成している。
波長測定部９が第２貫通穴部３３を貫通している。
そして、波長測定部９の導光方向と、第２貫通穴３３ｃの中心軸の受光部７側の方向との角度をθ１とした場合には、θ１＜９０°となるように構成する。
これによって、波長測定部９はより分光器等の実際に測定する部分へ光をより円滑に導光する事ができる。
【００１６】
ここで、図２を用いて積分球２の機能について簡単に説明する。
積分球２は、入射した光（第１貫通穴３１ｃから入射）が拡散反射を繰り返すことによって、平均化した光を出力（第２貫通穴３３ｃから出射）する。
つまり、積分球２によって、測定対象物１０１（例えば、ＬＥＤ）の方向における光の偏光、配光、波長などが平均化された光を測定することが可能となる。
なお、この時の入力された光量に対する出力される光量は、以下の式が成立する。
出力される光量／入力された光量
∝  出力口面積（第２貫通穴３３ｃの第２外部面３３ｂ）／積分球内部の全表面積（＝（図１の場合）３ａ＋３１ａ＋３３ａ）
【００１７】
図１のように、第１貫通穴３１ｃから、測定対象物１０１（ＬＥＤ）からの光が積分球２内部に導入される。
【００１８】
プローブ１１の先端は測定対象物１０１（例えばＬＥＤ）の電極に当接する。このプローブ１１は、測定対象物１０１に電力を供給して発光させるために用いられる。
もっとも、プローブ１１は、測定対象物１０１がプローブ１１を必要としない場合等には必須ではない。
また、測定対象物１０１は、図１のように第１貫通穴３１ｃから離間していても良い。さらに、測定対象物１０１は第１貫通穴３１ｃ内部に配置されていても良い。
【００１９】
光量及び波長を測定する場合には、通常、図３の比較例のような構成を有している。
なお、図３（ａ）は、図１と同じ側面断面図である。そして、図３（ｂ）は、図３（ａ）において、Ｂ―Ｂ位置の断面図である。
【００２０】
比較例では、図３のように、受光部７のための第２貫通穴３３ｃが形成されている。それに加えて、比較例では、波長測定部９のための第３貫通穴３５ｃが形成されている。
比較例では、第２貫通穴３３ｃと第３貫通穴３５ｃとが異なる位置に形成されているため、受光部７へ入射する光と、波長測定部９へ入射する光とが異なる特性を有してしまう可能性がある。
さらに、第２貫通穴３３ｃと第３貫通穴３５ｃとが別に設けられているため、積分球２に入射した光が、分散されてしまうため、受光部７及び波長測定部９に入射する光の量が減少してしまう。
それに対して、第１の実施形態では、受光部７及び波長測定部９が同一の第２貫通穴３３ｃに形成されていることから、受光部７及び波長測定部９は同一の特性を有する光を測定することが可能となる。
また、第１の実施形態では、受光部７及び波長測定部９が同一の第２貫通穴３３ｃに形成されていることから、光量の減少を少なくすることが可能となる。
なお、第１の実施形態では、第１貫通穴３１ｃ及び第２貫通穴３３ｃの内周面（側面）は拡散反射するように形成されている。
【００２１】
＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態の説明図である。
【００２２】
第１の実施形態では、波長測定部９の入射面９ａによって反射した光が、受光部７に入射されずに、第２貫通穴３３ｃの第２内部面３３ａから再び積分球本体３内部に戻ってしまう部分がわずかながら存在し得る。
この影響をより低減する為に、第２の実施形態では、図４のように、入射面９ａを第２貫通穴３３ｃに当接するように形成している。
これによって、受光部７による光量測定において、波長測定部９が悪影響を与えることを低減し、受光部７はより正確な測定値を得ることができる。
具体的には、波長測定部９の入射面９ａの法線方向と、第２貫通穴３３ｃの中心軸の受光部側の方向との角度をθ２とした場合には、θ２＝９０°となるように構成する。そして、波長測定部９の導光方向と、第２貫通穴３３ｃの中心軸の受光部７側の方向との角度をθ１とした場合には、θ１＜９０°となるように構成する。
なお、第２貫通穴３３ｃの形状が円錐台などの形状の場合には、θ２＝９０°でなくても良い。
更に、波長測定部９は、第２貫通穴３３ｃの内部に侵入していても良い。
【００２３】
＜第３の実施形態＞
図５は、第３の実施形態の説明図である。
【００２４】
第１の実施形態及び第２の実施形態では、第２貫通穴３３ｃの内周面（側面）は拡散反射するように形成されていた。
しかし、拡散反射した場合には、第２貫通穴３３ｃ内部に入射した光が拡散反射によって、第２内部面３３ａから出射してしまうことが生じていた。
そこで、第２貫通穴の内周面（側面）に、正反射する正反射材３３ｄを形成する。
これによって、一度第２貫通穴３３ｃに入射した光をより確実に受光部７に導くことが可能となる。
【００２５】
＜第４実施形態＞
図６は、第４の実施形態の説明図である。
【００２６】
第３の実施形態では、第２貫通穴３３ｃの形状は単なる円柱形状であった。
しかし、第２貫通穴３３ｃに入射した光が第２内部面３３ａから出射しないようにするために、第４の実施形態では、図６のように、第２貫通穴３３ｃの形状を円錐台形状としている。
より具体的には、積分球本体３側の円錐台の面は、受光部７側の円錐台の面よりも小さい面積となるように形成している。
第４の実施形態ではこのような円錐台形状を有するため、一度、第２貫通穴３３ｃに入射した光をより確実に受光部７に導くことが可能となる。
なお、この第４の実施形態でも、第２貫通穴３３ｃの内周面は正反射するように形成されている。
【００２７】
＜実施形態の構成及び効果＞
本実施形態の積分球２は、内部に球状空間を有する積分球本体３と、測定対象光を球状空間内に導光するための第１貫通穴３１ｃと、球状空間内の光を受光部７へ導光するための第２貫通穴３３ｃと、を有し、第２貫通穴３３ｃには、受光部７に加えて光の波長を測定するための波長測定部９が配設される。
このような構成を有することから、光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部のための貫通穴に入射した光が、反射等によって受光部又は波長測定部に入射せずに、貫通穴から再度出射されない積分球を提供することが可能となるという効果がある。
【００２８】
第２貫通穴３３ｃは円柱形状を有し、波長測定部９は、測定対象物１０１の光が入射する入射面９ａを有し、入射面９ａは、第２貫通穴３３ｃの側面部から第２貫通穴３３ｃに当接するように、又は、第２貫通穴３３ｃの側面部から第２貫通穴３３ｃの内部空間内に位置するように、配設される。
このような構成を有することから、受光部７の受光面積を縮小すること無く、波長測定部９を配設することが可能となる。
【００２９】
入射面９ａの法線方向は、第２貫通穴３３ｃの中心軸に対して、所定の角度を有するように形成される。
このような構成を有することから、入射面９ａに入射した光が反射して、第２貫通穴３３ｃから再度出射することを低減することが可能となる。
【００３０】
入射面９ａから波長測定部９に入射した光の導光方向は、第２貫通穴３３ｃの中心軸に対して、所定の角度を有するように形成される。
このような構成を有することから、より円滑に測定対象の光を導光することが可能となる。
【００３１】
入射面９ａの法線方向は、第２貫通穴３３ｃの中心軸に対して、直角に形成される。
このような構成を有することから、第２貫通穴３３ｃ内の光の導光を妨げずに波長測定部９を設けることも可能となる。
【００３２】
第２貫通穴３３ｃ側面は、入射した光を正反射するように形成される。
このような構成を有することから、一度第２貫通穴３３ｃに入射した光をより確実に受光部７に導くことが可能となる。
【００３３】
第２貫通穴３３ｃは、前記受光部側の面が前記積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される。
このような構成を有することから、一度第２貫通穴３３ｃに入射した光をさらに確実に受光部７に導くことが可能となる。
【００３４】
内部に球状空間を有する積分球本体３と、測定対象光を球状空間内に導光するための第１貫通穴３１ｃと、球状空間内の光を受光部７へ導光するための第２貫通穴３３ｃと、を有し、第２貫通穴３３ｃの側面は、入射した光を正反射するように形成され、第２貫通穴３３ｃは、受光部７側の面が積分球本体３側の面よりも大きい円錐台形状に形成される。
このような構成を有することから、光量を測定する受光部と波長を測定する波長測定部のための貫通穴に入射した光が、反射等によって受光部又は波長測定部に入射せずに、貫通穴から再度出射されない積分球を提供することが可能となるという効果がある。
【００３５】
なお、積分球２の積分球内部表面３ａは、拡散反射をするものについて記載した。しかし、積分球内部表面３ａについて、正反射するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１      光特性測定装置
２      積分球
３      積分球本体
３ａ    積分球内部表面
５      導光部構成部材
７      受光部
９      波長測定部
９ａ    入射面
３１    第１貫通穴部
３１ｃ  第１貫通穴
３３    第２貫通穴部
３３ｃ  第２貫通穴
１０１  測定対象物
【図１】
2014162548.tif 000003
【図２】
2014162548.tif 000004
【図３】
2014162548.tif 000005
【図４】
2014162548.tif 000006
【図５】
2014162548.tif 000007
【図６】
2014162548.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月4日(2015.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に球状空間を有する積分球本体と、
測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、
前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、
を有し、
前記第２貫通穴には、前記受光部に加えて光の波長を測定するための波長測定部が配設され、
前記波長測定部は、測定対象の光が入射する入射面を有し、
前記入射面は、
前記第２貫通穴の側面部から前記第２貫通穴に当接するように配設される
積分球。
【請求項２】
前記入射面の法線方向は、前記第２貫通穴の中心軸に対して、所定の角度を有するように形成される
請求項１に記載の積分球。
【請求項３】
前記入射面から前記波長測定部に入射した光の導光方向は、前記第２貫通穴の中心軸に対して、所定の角度を有するように形成される
請求項２に記載の積分球。
【請求項４】
前記入射面の法線方向は、前記第２貫通穴の中心軸に対して、直角に形成される
請求項３に記載の積分球。
【請求項５】
前記第２貫通穴の側面は、入射した光を正反射するように形成される
請求項１に記載の積分球。
【請求項６】
前記第２貫通穴は、前記受光部側の面が前記積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される
請求項５に記載の積分球。
【請求項７】
内部に球状空間を有する積分球本体と、
測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、
前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、
を有し、
前記第２貫通穴の側面は、入射した光を正反射するように形成され、
前記第２貫通穴は、前記受光部側の面が前記積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される
積分球。
【請求項８】
内部に球状空間を有する積分球本体と、
測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、
前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、
を有し、
前記第２貫通穴には、前記受光部に加えて光の波長を測定するための波長測定部が配設され、
前記波長測定部は、測定対象の光が入射する入射面を有し、
前記入射面は、
前記第２貫通穴の側面部から前記第２貫通穴の内部空間内に位置するように配設される
積分球。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第１の形態の積分球は、内部に球状空間を有する積分球本体と、測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、を有し、前記第２貫通穴には、前記受光部に加えて光の波長を測定するための波長測定部が配設され、前記波長測定部は、測定対象の光が入射する入射面を有し、前記入射面は、前記第２貫通穴の側面部から前記第２貫通穴に当接するように配設される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第２の形態の積分球は、内部に球状空間を有する積分球本体と、測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、を有し、前記第２貫通穴の側面は、入射した光を正反射するように形成され、前記第２貫通穴は、前記受光部側の面が前記積分球本体側の面よりも大きい円錐台形状に形成される。また、本発明の第３の形態の積分球は、内部に球状空間を有する積分球本体と、測定対象光を前記球状空間内に導光するための第１貫通穴と、前記球状空間内の光を受光部へ導光するための第２貫通穴と、を有し、前記第２貫通穴には、前記受光部に加えて光の波長を測定するための波長測定部が配設され、前記波長測定部は、測定対象の光が入射する入射面を有し、前記入射面は、前記第２貫通穴の側面部から前記第２貫通穴の内部空間内に位置するように配設される。
【国際調査報告】
2014162548.tif 000009
2014162548.tif 000010
2014162548.tif 000011
2014162548.tif 000012
2014162548.tif 000013
2014162548.tif 000014
2014162548.tif 000015