(57)【要約】【課題】小型且つ容易な設計で正確な色測定を行う光源色測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の光源色測定装置１は、ＬＥＤ３からの光の色を分光して測定する分光計８と、ＬＥＤ３からの光を拡散する透過拡散板４と、分光計８に導光される光の強度分布を均一化する多角形ライトパイプ６と、透過拡散板４と多角形ライトパイプ６との間に、複数のファイバ５Ｆを集結して多角形ライトパイプ６に一端を対向させ、他端を多角形ライトパイプ６の端面よりも広くなるように分散して透過拡散板４に対向させたバンドルファイバ５と、を備えている。これにより、角度依存性がなく強度分布が均一な光を分光計に入力できることから、正確な色測定を実現できる。また、積分球を用いることがないため、小型且つ容易な設計で色測定を行うことができる。【選択図】  図１
2012242175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光の色を分光して測定する分光計と、
前記光源からの光を拡散する光拡散手段と、
前記分光計に導光される光の強度分布を均一化する強度均一化手段と、
前記光拡散手段と前記強度均一化手段との間に、複数のファイバを集結して前記強度均一化手段に一端を対向させ、他端を前記強度均一化手段の端面よりも広くなるように分散して前記光拡散手段に対向させたファイバ群と、
を備えたことを特徴とする光源色測定装置。
【請求項２】
前記光拡散手段は透過型または反射型の拡散板であり、前記強度均一化手段は多角形ライトパイプであること
を特徴とする請求項１記載の光源色測定装置。
【請求項３】
前記ファイバ群の各ファイバを分散させるときに、各ファイバが相互に均等な間隔となるように分散させていること
を特徴とする請求項２記載の光源色測定装置。
【請求項４】
前記多角形ライトパイプを前記分光計に接続したこと
を特徴とする請求項３記載の光源色測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の光を分光して色の測定を行う光源色測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源から発光した光を分光して、分光した光の測定を行う分光計を用いて光源の色の測定を行う光源色測定装置が用いられる。光源としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤから発光した光を入射光学系で受光して、光ファイバを用いて受光した光を分光計に導く。そして、分光計において光を分光して、スペクトル測定を行う。これにより、ＬＥＤの色測定を行う。
【０００３】
入射光学系としては主に積分球が用いられる。積分球の一例としては特許文献１に開示されている技術がある。ＬＥＤから発光した光は角度依存性が高く、強度分布も不均一になっている。積分球は入射ポートと出射ポートとを有しており、ＬＥＤからの光を入射ポートから積分球の内部に導く。
【０００４】
球面形状となっている積分球の内部は高反射率でコーティングがされており、入射ポートからの光が多重反射して、出射ポートから出射する。これにより、積分球の内部で光が空間的に積分されて、出射ポートから光が出射するときには、角度依存性が解消され、且つ強度分布が均一になっている。この光を分光計に導光して測定を行うことで、ＬＥＤの正確な色測定を行うことができる。
【０００５】
入射光学系として積分球ではなく、拡散板を用いる場合もある。例えば、特許文献２の分光計は拡散板を用いている。図６は、透過型の拡散板を用いた従来の入射光学系を示している。ＬＥＤ１０１が発光した光は透過拡散板１０２に入射する。透過拡散板１０２でＬＥＤ１０１からの光は拡散して透過する。そして、透過した光が導光ファイバ１０３に入射する。導光ファイバ１０３に入射した光は分光計に入力され、分光して色測定が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２１１２９号公報
【特許文献２】特開２００５−００３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積分球は角度依存性を解消し、強度分布を均一化することから、正確な色測定を行うことができる。ただし、積分球のサイズは非常に大型になる。このため、ＬＥＤのような小型の光源に対して積分球のサイズが過剰に大きくなり、小型の光源の測定に積分球は不適なものになる。また、積分球は内面を半球面に加工した２つの部材を接合して、内部を完全に球面にしなければならないことから、設計が容易ではない。
【０００８】
一方、拡散板は光源が小型なサイズに適しており、設計も容易である。ただし、透過拡散板１０２の所定の範囲で受光された光は、細径な導光ファイバ１０３の端面で受光される。つまり、透過拡散板１０２の広範な領域で拡散した光が受光ポイントの狭い導光ファイバ１０３の端面で受光される。このときに、透過拡散板１０２を透過して分散した光線のうち中心以外の光線には角度依存性を生じる。特に、中心から離間するほど角度依存性が大きくなる。
【０００９】
また、ＬＥＤ１０１と透過拡散板１０２との距離或いは位置関係によって、強度分布も不均一になる。分光計の入射部にはスリットが設けられており、このスリットを通過した光が測定対象となる。このとき、スリットを通過する光に角度依存性を生じ、強度分布が不均一になっていると、分光計において正確な色測定を行うことができなくなる。
【００１０】
そこで、本発明は、小型且つ容易な設計で正確な色測定を行う光源色測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、本発明の光源色測定装置は、光源からの光の色を分光して測定する分光計と、前記光源からの光を拡散する光拡散手段と、前記分光計に導光される光の強度分布を均一化する強度均一化手段と、前記光拡散手段と前記強度均一化手段との間に、複数のファイバを集結して前記強度均一化手段に一端を対向させ、他端を前記強度均一化手段の端面よりも広くなるように分散して前記光拡散手段に対向させたファイバ群と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この光源色測定装置によれば、光拡散手段と強度均一化手段とを分けて設けており、積分球を使用する必要がないため、装置の小型化を実現できる。光拡散手段で拡散した光はファイバを分散したファイバ群で受光されて、集結して強度均一化手段に導かれることから、角度依存性をなくし、強度分布を均一化することができる。これにより、正確な色測定を実現することができる。
【００１３】
また、前記光拡散手段は透過型または反射型の拡散板であり、前記強度均一化手段は多角形ライトパイプであることを特徴とする。
【００１４】
光拡散手段としては透過型または反射型の拡散板を用いることができ、強度均一化手段としては多角形ライトパイプを用いることができる。分散したファイバを集結していることから、多角形ライトパイプを細径且つ短尺にすることができる。
【００１５】
また、前記ファイバ群の各ファイバを分散させるときに、各ファイバが相互に均等な間隔となるように分散させていることを特徴とする。
【００１６】
ファイバ群の各ファイバの分散を均等化することで、偏在のない均一化された光の色測定を行うことができる。
【００１７】
また、前記多角形ライトパイプを前記分光計に接続したことを特徴とする。
【００１８】
多角形ライトパイプを分光計に接続することで、導光ファイバ等の手段を省略することができる。多角形ライトパイプは細径なものを使用できるため、分光計に直接的に接続することは可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、光源からの光を光拡散手段で拡散して、分散したファイバで受光することで、角度依存性をなくしている。そして、ファイバを集結して強度均一化手段にまで導いて強度分布を均一化することで、正確な色測定を行うことができる。積分球を用いることなく実現できるため、小型の光源の色測定に適用でき、容易な設計で色測定を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光源色測定装置の全体構成図である。
【図２】透過拡散板から導光ファイバまでの構成を示す斜視図である。
【図３】図３の側面図である。
【図４】バンドルファイバの先端側および基端側の断面図である。
【図５】反射拡散板から導光ファイバまでの構成を示す斜視図である。
【図６】透過拡散板の受光の状態を示す従来の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の光源色測定装置１は駆動電源２とＬＥＤ３と透過拡散板４とバンドルファイバ５と多角形ライトパイプ６と導光ファイバ７と分光計８と計算機９とを備えて構成している。光源色測定装置１はＬＥＤ３の色特性の測定を行う装置である。
【００２２】
駆動電源２は所定の電流を発生させる電源である。駆動電源２が発生した電流はＬＥＤ３に供給される。ＬＥＤ３は光源であり、駆動電源２から供給される電流により発光する。なお、光源としてはＬＥＤ３を適用しているが、ランプ等の任意の光源を適用してもよい。
【００２３】
ＬＥＤ３で発光した光は透過拡散板４に入射する。透過拡散板４は光拡散手段であり、ＬＥＤ３が発光した光を拡散して透過する。透過拡散板４は入射した光を一様に拡散させる。ＬＥＤ３からの光は面で透過拡散板４に入射するが、面内の全ての光線を一様に分散させる。この分散した光をバンドルファイバ５に導くことで、光の角度依存性をなくしている。
【００２４】
バンドルファイバ５は複数のファイバ５Ｆを束ねたファイバ群である。バンドルファイバ５の一端（先端側５Ａ）は多点で受光するために各ファイバ５Ｆを分散して配置している。一方、他端（基端側５Ｂ）は各ファイバ５Ｆを結束して集結させた構成としている。従って、バンドルファイバ５はその延在方向と直交する方向の領域が先端側５Ａと基端側５Ｂとで変化している。
【００２５】
多角形ライトパイプ６は強度均一化手段であり、四角柱や六角柱等の多角柱のガラスロッドを使用することができる。多角形ライトパイプ６はバンドルファイバ５の基端側５Ｂに対向しており、バンドルファイバ５と接触或いは非接触で配置される。バンドルファイバ５の各ファイバ５Ｆを進行した光は多角形ライトパイプ６に入射する。多角形ライトパイプ６は面内で多重反射することで、光の強度分布を均一化する。
【００２６】
導光ファイバ７は多角形ライトパイプ６に接続されており、強度分布が均一化された光を入力する。導光ファイバ７は分光計８に接続されており、導光ファイバ７からの光が分光計８に入射する。分光計８の入射側にはスリットが設けられており、このスリットを通過した光が回折手段により回折されて分光される。分光された光は検出器で検出されてスペクトル測定がされる。測定されたスペクトル情報が計算機９に出力される。計算機９はスペクトル情報に基づいて、所定の演算を行い、ＬＥＤ３の色測定を行う。
【００２７】
ＬＥＤ３から導光ファイバ７までの構成の詳細を図２および図３に示す。ＬＥＤ３が発光した光は所定範囲に広がって透過拡散板４に入射する。従って、透過拡散板４には光が面で入射される。面の中心の光線は透過拡散板４の法線方向から入射しているが、中心以外の光線は所定の角度をもって透過拡散板４に入射する。特に、面の端部の領域における光線の角度は大きくなる。
【００２８】
透過拡散板４は面で入射した光の各光線を一様に分散させる。これにより、面の中心の光線も中心以外の光線も一様に分散をする。つまり、透過拡散板４を透過した光は何れの箇所でも一様に分散をする。このときに、一様に分散した光をバンドルファイバ５の先端側５Ａで受光するようにファイバ５Ｆを分散配置する。
【００２９】
バンドルファイバ５の先端側５Ａの断面は、図４ａ）に示すように、複数のファイバ５Ｆを分散して配置している。つまり、隣接するファイバ５Ｆの間には所定の間隙が形成されるようにしている。これにより、ファイバ５Ｆの延在方向と直交する方向にバンドルファイバ５の先端側５Ａは所定の領域５Ｃを形成する。
【００３０】
従って、透過拡散板４の所定範囲を透過した光は所定の領域５Ｃに分散配置された各ファイバ５Ｆに入射される。つまり、透過拡散板４の所定範囲の領域を透過した光は所定の領域５Ｃの各ファイバ５Ｆに入射される。各ファイバ５Ｆには透過拡散板４の各所から一様に分散して透過した光が入射される。図２では１つのファイバ５Ｆに着目したときの光線を破線で示している。同図破線で示すように、１つのファイバ５Ｆは色々な角度で一様に分散した光を入射している。他のファイバ５Ｆも同様であり、一様に分散した光線が同じように入射する。
【００３１】
このため、バンドルファイバ５の先端側５Ａにおいて、一様に分散した光を多点（各ファイバ５Ｆで同じように入力する。つまり、各ファイバ５Ｆに入射する光線には角度依存性が生じていないことになる。そして、角度依存性がない光が各ファイバ５Ｆを導光される。
【００３２】
ファイバ５Ｆの先端側５Ａでは各ファイバ５Ｆが分散するように配置しているが、基端側５Ｂでは各ファイバ５Ｆが結束するように集結配置としている。図４ｂ）はバンドルファイバ５の基端側５Ｂでの断面を示しており、この図に示すように各ファイバ５Ｆは密集している。従って、ファイバ５Ｆの延在方向と直交する方向にバンドルファイバ５の基端側５Ｂは所定の領域５Ｄを形成する。
【００３３】
領域５Ｄは領域５Ｃよりも狭小な領域となっている。これにより、バンドルファイバ５の先端側５Ａでは分散して配置していた各ファイバ５Ｆを狭小な領域５Ｄに集結できる。領域５Ｄは多角形ライトパイプ６の端面とほぼ同じサイズにしている。
【００３４】
バンドルファイバ５の基端側５Ｂは多角形ライトパイプ６に対向させており、バンドルファイバ５の各ファイバ５Ｆを導光された光を多角形ライトパイプ６に入射させるようにしている。このとき、バンドルファイバ５の基端側５Ｂは領域５Ｄのサイズにまで狭小化しているため、多角形ライトパイプ６もほぼ同じサイズにまで細径化することができる。
【００３５】
多角形ライトパイプ６は多角柱の形状をしており、入射した光が内部で多重反射することで、出射する光の強度分布を均一化している。特に、多角形ライトパイプ６に入射するときの光は、ＬＥＤ３と透過拡散板４とバンドルファイバ５との位置関係に基づく強度分布が存在している。この強度分布を多角形ライトパイプ６で多重反射を起こすことで均一化している。
【００３６】
従って、内部で多重反射を起こすために、多角形ライトパイプ６は細径化することが望ましい。多角形ライトパイプ６が太径になると、多重反射を起こすために、その分に応じて多角形ライトパイプ６を長尺化しなければならないためである。よって、多角形ライトパイプ６を細径にすることで、短尺化することができ、多角形ライトパイプ６を大幅に小型化できる。
【００３７】
多角形ライトパイプ６から出射した光は導光ファイバ７に入射する。多角形ライトパイプ６から出射する光は強度分布が均一化されており、且つ透過拡散板４を透過した光を分散配置としたバンドルファイバ５で受光していることから角度依存性がなくなっている。従って、導光ファイバ７には角度依存性がなく強度分布が均一になっている光が入射され、この光が導光ファイバ７により分光計８に入力される。
【００３８】
従って、分光計８には角度依存性がなく強度分布が均一な光が受光される。分光計８では回折手段により受光した光を回折させて、スペクトル測定が行われる。このときに、角度依存性がなく強度分布が均一な光のスペクトル測定を行うことで、正確な色測定を行うことができる。
【００３９】
以上に説明したように、本実施形態では、ＬＥＤ３からの光を透過拡散板４に一様に拡散させて、ファイバ５Ｆを分散して配置したバンドルファイバ５に入射させている。先端側５Ａの各ファイバ５Ｆには一様に分散した光が均等に入射されるため、角度依存性がなくなる。そして、バンドルファイバ５を介して多角形ライトパイプ６に光を入射させて、多角形ライトパイプ６で多重反射させることで、強度分布を均一化している。これにより、分光計８には角度依存性のない強度分布が均一な光が検出されるため、正確な色測定を行うことができる。
【００４０】
バンドルファイバ５は透過拡散板４に対向している先端側５Ａでは分散させており、多角形ライトパイプ６に対向している基端側５Ｂでは結束して集結させている。これにより、透過拡散板４から一様に分散する広範囲な光を捕捉して、多角形ライトパイプ６に導くことができる。
【００４１】
且つ、バンドルファイバ５の先端側５Ａの領域５Ｃと基端側５Ｂの領域５Ｄとで大きさを変化させているため、先端側５Ａで広範囲に捕捉した光を基端側５Ｂで集結させることができる。これにより、多角形ライトパイプ６を細径にすることができ、多角形ライトパイプ６のサイズを大幅に小型化することができる。その結果、光源色測定装置１の全体のサイズもコンパクトになる。
【００４２】
以上において、光拡散手段として透過拡散板４を用いているが、図５に示すように反射拡散板１０を用いてもよい。ＬＥＤ３が発光した光を反射拡散板１０で反射させるときに、光が拡散するようにして反射する。これにより、透過拡散板４を用いたときと同じ効果を得ることができる。
【００４３】
また、多角形ライトパイプ６を用いて、強度分布の均一化の効果を得ているが、導光ファイバ７に強度分布の均一化効果を持たせることができる場合には、多角形ライトパイプ６を省略してもよい。この場合には、強度均一化手段は導光ファイバ７が果たすことになる。また、多角形ライトパイプ６を直接的に分光計８に接続することができれば、導光ファイバ７を省略してもよい。これにより、導光ファイバ７を省略して、装置構成を単純化することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    光源色測定装置
３    ＬＥＤ
４    透過拡散板
５    バンドルファイバ
５Ａ    先端側
５Ｂ    基端側
５Ｆ    ファイバ
６    多角形ライトパイプ
７    導光ファイバ
８    分光計
９    計算機
１０    反射拡散板
【図１】
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【図２】
2012242175.tif 000004
【図３】
2012242175.tif 000005
【図４】
2012242175.tif 000006
【図５】
2012242175.tif 000007
【図６】
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