(57)【要約】【課題】  発光デバイス上で色及び光度試験を実施することにより、電子アセンブリ上の発光デバイスの適正な配置を検証するために用いられるテストモジュールを提供する。【解決手段】  該モジュールは、試験中のエミッタから結合された光に露呈された時、デバイスにより発出された真の色と強度とを正確に測定する１つ又は多数の色感知性フォトダイオード（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）を含んでいる。該テストモジュールは、該強度に正比例する第１のアナログ信号と、試験中のデバイスのスペクトル波長に電圧が正比例する第２のアナログ信号を出力する。【選択図】      図３
2004258036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスから発出された光の色及び強度を光学的に測定するためのテストモジュールであって、
発光デバイスからの光の色部分をろ波するための光検出器を有し、センサー信号を生成する少なくとも１つのセンサー、及び
波長及び強度出力信号を生成するべくセンサー信号を受信し条件づけするための電子部品、
を含んで成るテストモジュール。
【請求項２】
複数のセンサーが存在し、各センサーが可視光の赤、緑及び青色部分を通過させるべく個別にろ波された３つの光検出器を有する、請求項１に記載のテストモジュール。
【請求項３】
電子部品が、ＣＩＥ等色値に基づいて単色入力色を波長にアルゴリズム的に整合させるべく、個々の色値の比率及び強度を決定するために全ての色成分値の組合せを使用するようにプログラミングされたマイクロコントローラを含んでいる、請求項１に記載のテストモジュール。
【請求項４】
試験中の発光デバイスとセンサーの間に位置づけされた光ファイバケーブルをさらに含んで成る、請求項２に記載のテストモジュール。
【請求項５】
前記光ファイバケーブルの少なくとも一部分が、試験中の発光デバイスに隣接するテストモジュールの中にしっかりと取付けられている管の中に位置づけされている、請求項４に記載のテストモジュール。
【請求項６】
前記センサーが光シールド下に位置づけされている、請求項２に記載のテストモジュール。
【請求項７】
前記電子部品が増幅器及びアナログマルチプレクサをさらに含む、請求項１に記載のテストモジュール。
【請求項８】
自動式試験機器用の色及び強度のテストモジュールであって、
試験中のユニットから発出された光の色内容を検出する能力をもつセンサアセンブリ、
試験中のユニットから発出された光の強度及び波長データを計算するべく色内容を処理するための手段、及び
デジタル又はアナログ形態で、前記自動式試験機器に対し強度及び波長データを提示するための出力インタフェース、
を含んで成る色及び強度のテストモジュール。
【請求項９】
前記センサアセンブリが試験中のユニットにおいて遠隔取付けされ、かつ前記の処理用手段に電気的に接続されている、請求項８に記載のテストモジュール。
【請求項１０】
前記センサアセンブリが、試験中のユニットから光信号を収集し該光信号を該センサアセンブリに伝送するのに用いられる光ファイバケーブルを含む、請求項８に記載のテストモジュール。
【請求項１１】
前記の処理用手段が、試験中のユニットにより発出された光の色比を比較することにより波長を決定するべく標準的な等色表に基づいて予め定義された色比のセットを使用する、請求項８に記載のテストモジュール。
【請求項１２】
単色発出デバイスについて検出された光の赤、緑及び青色内容の割合に基づいて、前記の処理用手段が波長を計算する、請求項８に記載のテストモジュール。
【請求項１３】
前記の処理用手段は、全ての色センサーレベルが合計入力に等しく貢献するとき、試験中のユニットから白色源を決定する、請求項８に記載のテストモジュール。
【請求項１４】
前記の処理用手段はさらに、３８０ｎｍ〜７００ｎｍの可視スペクトル全体にわたり、ナノメートルからミリボルト又はその倍数へ直接スケーリングされたアナログ信号へと入力光を変換する、請求項８に記載のテストモジュール。
【請求項１５】
発光デバイスの色及び強度を試験する方法であって、
３色センサーにより発光デバイスからの光を検出する段階、
赤、緑及び青色レベルに光をろ波する段階、
赤、緑及び青色レベルを条件づけする段階、
各該レベルをデジタル値に変換する段階、
可視スペクトルに線形スケーリングされたアナログ波長値を生成する段階、
光度を線形的に表わす強度値を生成する段階、及び
前記の波長値及び強度値を読取り、それらの値と期待値とを比較する段階、
を含んで成る方法。
【請求項１６】
前記の比較段階では、絶対値の如何に関わらず、検出された光の色比を比較することによって波長を決定するべく、標準等色表に基づいて、予め定義された色比のセットを使用する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記の波長値を生成する段階が、単色発出デバイスによって検出された赤、緑及び青色の割合に基づいて、計算された波長出力を提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記の変換段階では、３８０ｎｍ〜７００ｎｍの可視スペクトルを通してナノメートルからミリボルト又はその倍数へ直接スケーリングされたアナログ信号へと前記の検出された光を変換する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記の条件づけ及びろ波段階が、赤、緑及び青色の補色を条件づけしろ波する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光コンポーネントの光学的試験に関する。より特定的には、本発明は、発光コンポーネントを光学的に試験するために従来の自動式試験機器と合わせて使用することができるテストモジュールに関する。
（関連出願に対するクロスリファレンス）
本出願は、２００３年２月２６日付けの米国仮出願第６０／４５０，０３３号に基づく優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子アセンブリは、機能又はアセンブリ上で発生する障害を表示するため多数の発光コンポーネント、主として発光ダイオード（ＬＥＤ）と共に構築されている。光に加えて、これらのアセンブリ上の障害動作の性質についての情報が、デバイスにより発出される色によって搬送される。発光ダイオードは、可視スペクトル全体を網羅する色ならびに白色で利用可能である。
【０００３】
人間による検証を用いる試験シーケンスから、試験を自動的に実施するのに利用される光検出器に至るまで、これらの発光コンポーネントの適正な動作を検証するために多様な方法が実現されてきた。
【０００４】
人間による検証は、緩慢で信頼性が低い。光検出器は、光が存在することを容易に検証できるものの、適正な色の確認がきわめて重要になってきた。固有の発出波長について試験するために、狭帯域通過カラーフィルタを利用する光検出器が利用されてきたが、光検出器の出力レベルの変動は通過域の縁部に近づく色から強度を弁別できないことから、限定的な成果しか得られない。これは、可視スペクトル内の非常に狭い色帯域においては、特に重要な問題である。
【０００５】
さらに、これらの実現形態では、各々の光検出器を試験中の発光コンポーネントの特定の波長についてカスタマイズする必要があり、それらの使用に対するリードタイム及び費用が増大する。現行の光検出器の解決策は、さまざまな形態で利用可能であり、そのいくつかは発光コンポーネントの近くにそれ自体取付けられた検出器を有し、一方その他のものは、光を収集しそれを遠隔地に取付けられた光検出器に提示するために光ファイバケーブルを使用している。その結果、先行技術の試験器具に付随する問題に対処する、発光コンポーネントを試験するための自動式試験機器用のテストモジュールに対するニーズが存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ここに記述された発光デバイスの動作を正確に試験するためのテストモジュール及び方法を提供し、かつ予想値（期待値）に対し自動的に比較され得る、色及び光度（ｌｕｍｉｎｏｕｓ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）についてのパラメータ値を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記テストモジュールは、１つのセンサー又は複数のセンサーを含み、その各々は３つの光検出器を含んでいる。３つの光検出器は、可視スペクトルの赤、緑及び青色部分を通過させるため個別にろ波される。
【０００８】
試験対象の光エミッタからの光は、この３色センサーに提示され、検出器の個々の出力は、この光を赤、緑又は青色成分のレベルに分割する。信号を条件付けした後、個々の色成分は、デジタル値に変換され、次に、予めプログラミングされたマイクロコントローラに提示される。
【０００９】
マイクロコントローラは、ＣＩＥ等色値に基づいて、単色入力色を波長にアルゴリズム的に整合させるべく光度及び個々の色値の比を決定するために色成分値全ての組合せを使用するようにプログラミングされている。色成分が全て予め設定された閾値より上にあるか否かを見極めるために、さらなる試験が行なわれ、白色源の存在を表示する。
【００１０】
マイクロコントローラは、デジタル−アナログ変換器に波長及び強度の値を提示し、この変換器は、３８０ナノメートルから７００ナノメートルまでの可視スペクトルに線形的にスケーリングされたアナログ波長値、及び光度を線形的に表わす強度出力を生成する。白の場合、可視値より上の電圧値が出力されて、白色光の存在を表わすことになる。予め設定された下限より低い光レベルは、色及び強度の両方の出力をゼロボルトへと強制することになる。
【００１１】
これらの電圧値は、自動式試験システムにより読取られ、適正な発光コンポーネントがインストールされアセンブリ内で正しく動作しているか否かを見極めるため、予想値（期待値）に対して比較される。
【発明の効果】
【００１２】
上述のテストモジュールは、発光デバイス上でパラメータによる色試験を実施する低コストで実行が容易な方法を提供する。それは、試験装置内にひとたびインストールされたならば、いかなる較正もセットアップも必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、本発明の光テストモジュール１０は、試験中のエミッタからの光が提示されるセンサアセンブリ１２で構成されている。図示されている実現形態においては、光は、プラスチックファイバコネクタ１６を用いてセンサーに接続する光ファイバケーブル１４を用いてセンサーに配管されている。センサーは、周囲光の進入を防ぐため光シールド１８の下に位置設定される。アセンブリ上の電子部品２０が、センサー信号の状態を調節し（センサー信号を条件づけし）、光の赤、緑及び青色成分を処理し、波長及び強度出力を生成する。現在試験中の光エミッタに対応するモジュール上のｎ個のセンサーのうちの１つを選択するために付加的な電子部品２２が設けられる。作動用電力、ｎ個のセンサーのうちの１つの選択及び出力値を提供するべく自動式試験装置にテストモジュールを配線するために、コネクタ２４が具備されている。テストモジュール１０のコンポーネントは全て、プリント回路板２６又はその他の適切なデバイス上に取付けることができる。
【００１４】
図２は、試験すべき発光デバイス２８における光ファイバケーブル１４の終端部の詳細図である。可とう性あるプラスチック光ファイバ１４の一端は、プリント回路板３２上に取付けられた試験中のデバイス２８に対するポインティング精度を提供するべく剛性管３０の中に入れられている。光ファイバケーブルは、管３０の端部と平らにカットされ、ファイバを管の中の所定の位置に保つように裏面接着式の熱収縮性チュービングを用いて所定の位置に保持されている。支持用管は、試験中のデバイス２８の光学的中心でアセンブリを心出しするため、ならびに試験中のデバイス又はファイバに対する損傷を防ぐべくデバイスから最小限の間隔どりを提供するために、プレート３６に対し、しっかりと、好ましくは接着剤３４により取付けられる。管３０の端部上にコネクタ３８が位置づけされている。すなわち管３０の片端にコネクタ３８が位置づけされている。光ファイバの開口数（アクセプタンスアングル）は、試験中の発光デバイスの視角及び発光デバイスからのファイバの間隔どりに応じて、発出された光の一部分がファイバによって収集されるようなものである。原色の比率を用いて色決定が達成されることから、合計収集光の百分率は測定にとって重要ではない。
【００１５】
この特定の実現形態では、光を結合するのに光ファイバが使用されるものの、代替的には、光センサーが試験中の光エミッタにおいて取付けられ、処理のためテストモジュール上の電子部品に電気的に接続される類似のモジュールを実現することも可能である。
【００１６】
図３の概略図を参照すると、センサー４２を含む個々のカラーフォトダイオード４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、増幅４４され、次いでアナログマルチプレクサ４６によって選択される。アナログ信号は次いでアナログ−デジタル変換器４８によりデジタル化される。２台のデジタル−アナログ変換器５０及び５２が、マイクロプロセッサ５４からの波長及び強度の計算値をアナログ値へと変換し、このアナログ値は、合格／不合格比較のため自動式試験装置５６へと読み戻され得る。
【００１７】
予めプログラミングされたマイクロプロセッサ５４は、入射光の強度及び波長を決定するべく計算を実施する。すでに行なわれてきた予備の条件づけ及び等化が要因として考慮される、赤、緑及び青色フォトダイオードにより捕捉された合計エネルギーの関数として、光度（ｌｕｍｉｎｏｕｓ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が計算される。第１に、処理するのに充分な光度が存在するか否かを見極めるために試験が行なわれる。現在の限界より低くなると、処理は終結し、強度及び波長の両方のアナログ−デジタル変換器にゼロボルトがプログラミングされて、使用可能な信号が全く存在しないことを表示する。
【００１８】
下限試験が合格した場合、次に、白色光の決定のため３つの色成分全ての同等性について検査するため試験が実施される。予め設定された百分率の範囲内で赤、緑及び青色成分が同等である場合、色の計算は飛ばされ（スキップされ）、波長出力値は、白色源が存在することを表わす予め定められた出力電圧レベルに設定される。
【００１９】
光が単色であることを試験が示した場合、色の処理が実行され、まず大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を減少させることによって色の順序（ｏｒｄｅｒ）を決定する。この順序に基づいて、波長を計算するためのアルゴリズムセットが呼出される。これらのアルゴリズムは、図４のグラフ（等色関数（ｃｏｌｏｒ  ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）を示す）に示されているように、人間による色の知覚のためのＣＩＥ色変換値に基づいて、赤、緑及び青色の大きさを波長へと変換する数学的演算により波長を計算する。
【００２０】
図５に示されているチャート（色比整合（ｃｏｌｏｒ  ｒａｔｉｏ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）を示す）は、可視範囲全体を通しての赤、緑及び青色混色の比率を示す。これらの比率は、代替的には、センサーにおいて存在するレベルに基づいて計算され、マイクロプロセッサメモリー内に収納されたルックアップテーブル内への索引（インデックス）として使用される。これらのテーブルは、赤、緑及び青色の比率をナノメートル単位の等価の波長へと直接相関させる。波長は、スケーリングされた電圧へと変換され、この電圧は次にデジタル−アナログ変換器により出力される。
【００２１】
波長がひとたび決定されると、計算された波長に対する直接の電圧整合を表わすデジタル値がデジタル−アナログ変換器に出力される。例えば、電圧を自動式試験システムにとってより一層読取りやすいものにするため、５５０ナノメートルが５５０ミリボルト又はその値の倍数を出力することになる。
【００２２】
モジュールを作動させるためのパワーならびに、アドレス指定されるべきセンサーのデジタル選択のため、モジュールに対する付加的な入力５８が提供される。
【００２３】
１つ又は複数のセンサーは、入射ビームの波長を決定するべく個々の色の重みづけを可能にするため、赤、緑及び青又はその補色のシアン、イエロー、マゼンタの内容を検出する能力をもつ。センサーは、三つのセンサーを横断して同等に光を分散させるための光学部品を伴う個々のろ波済みフォトダイオードセンサー又は、モノリシック三色センサーであってよい。色は３つに制限されるわけではなく、入射波長を有効に識別するために必要とされる任意の数又は色でありうる。テストモジュールは、個々のセンサーを選択する能力、検知された色のレベルから波長を計算するための処理能力、及びデジタル又はアナログ形態で自動式試験機器に波長データを提示するための出力インタフェースを有する。
【００２４】
一実施形態においては、多色センサーと増幅器又は複数のセンサーと増幅器は、試験中の発光デバイスにおいて遠隔に取付けられており、電子処理用の残りの部分に電気的に接続される。代替的には、試験中の発光デバイスからの光を収集し光信号をセンサーに伝送するのに用いられる光ファイバケーブルと共に使用するために、多色センサー又は複数のセンサーを、処理用回路と共に取付けることができる。テストモジュールは、絶対値の如何に関わらず、入射光の色比を比較することによって波長を決定するべく、センサー応答によって修正される標準等色表（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｏｌｏｒ  ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｔａｂｌｅｓ）に基づいた予め定められた色比セットを使用する。テストモジュールは、単色発出デバイスの光出力端で検出された色の内容の割合に基づいて、計算された波長出力を提供する。
【００２５】
テストモジュールはまた、色センサーレベルの全てが合計入力に等しく貢献する場合、発光デバイスからの白色源を決定する。テストモジュールは入力された光を、３８０ｎｍ〜７００ｎｍの可視スペクトル全体にわたり、ナノメートルからミリボルトへ直接スケーリングされたアナログ信号又はその倍数へと変換し、白色源の検出を表示するべく、可視スペクトル変換済み電圧の範囲を超える唯一の電圧レベルを使用する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の光テストモジュールの概略的斜視図である。
【図２】図１のモジュールの試験プローブの詳細図である。
【図３】図１のテストモジュールの概略図である。
【図４】ＣＩＥ等色チャートである。
【図５】ＣＩＥ色比整合チャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１０…光テストモジュール
１２…センサアセンブリ
１４…光ファイバケーブル
２０，２２…電子部品
２８…試験中のデバイス
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…カラーフォトダイオード
４６…アナログマルチプレクサ
４８…Ａ／Ｄ変換器
５０，５２…Ｄ／Ａ変換器
５４…マイクロプロセッサ
５６…自動式試験装置
【図１】
2004258036.tif 000003
【図２】
2004258036.tif 000004
【図３】
2004258036.tif 000005
【図４】
2004258036.tif 000006
【図５】
2004258036.tif 000007