(57)【要約】【課題】偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる発光検査装置を提供する。【解決手段】複数のＬＥＤパッケージ１０１を含む光源１０２から出射光を、第１拡散板１０３を通して、第２拡散板１０４に導き、第２拡散板１０４からの出射光を受光部１０５によって受光する。そして、受光部１０５からの出力に基づいて、光源１０２の光学特性を、検査手段１２０によって検査する。【選択図】図１
2013174546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を受光する受光手段と、
上記光源と上記受光手段との間の光路上に配置される光拡散手段と、
上記光源と上記光拡散手段との間の光路上に配置される光学手段と、
上記受光手段からの出力に基づいて上記光源の光学特性を検査する検査手段と
を備えることを特徴とする発光検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光検査装置において、
上記受光手段は、光ファイバを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離Ｌ１は、
上記受光手段に含まれる上記光ファイバにおける開口数をＮＡとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をＤとして、
Ｄ／（２ｔａｎ(ｓｉｎ−１(ＮＡ)）≦Ｌ１
を満たすことを特徴とする発光検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光検査装置において、
上記受光手段は、レンズを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離Ｌ１は、
上記受光手段に含まれる上記レンズにおける画角をθとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をＤとして、
Ｄ／（２tan（θ／２））≦Ｌ１
を満たすことを特徴とする発光検査装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つに記載の発光検査装置において、
上記光学手段は、光透過拡散部材を含むことを特徴とする発光検査装置。
【請求項５】
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導く工程と、
上記光拡散手段からの出射光の少なくとも一部を、受光手段によって受光する工程と、
上記受光手段からの出力に基づいて、上記光源の光学特性を、検査手段によって検査する工程と
を備えることを特徴とする発光検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの発光素子からなる光源について、パッケージに起因する波長毎の配光特性の相違に拘らず、その発光特性を迅速に測定できる発光検査装置および発光検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー用の照明や、テレビ用バックライトの部品としてＬＥＤの必要性が認識されてきている中、低価格ＬＥＤへの要求も非常に高まってきている。
【０００３】
ＬＥＤパッケージ、およびそのＬＥＤパッケージを組み合わせたモジュールを生産するメーカーでは、最終検査の一環として、各発光素子パッケージの光学特性を測定する必要がある。測定項目としては、例えば、輝度、色度である。
【０００４】
従来のＬＥＤ発光検査装置は、特許文献１（特開２００８−７６１２６号公報）に開示されているように、ＬＥＤ素子から放射される全光束を積分球内に取り込み、ＬＥＤ素子からの全光束を積分球面内部で複数回拡散反射させることで、所定空間内で同一強度に均一化した光を、フォトダイオードなどからなる受光器に導いて測定を行っている。これが、積分球方式である。
【０００５】
また、特許文献２（特開２００９−１５０７９１号公報）に開示されているように、受光素子の周りに複数個の受光器を、間隔を開けて設置し、発光素子のＬＥＤから放射される全光束を多くの受光面に取り込んで測定する発光検査装置もある。これが、軸上検査方式である。
【０００６】
しかし、上記特許文献１にて開示されている従来の積分球方式では、発光測定時にＬＥＤ素子からの発光を漏れなく取り込むために、ＬＥＤ素子を素子保持部とともに水平移動した後に、ＬＥＤ素子を素子保持部とともに計測本体部側に上昇させ、素子保持部と計測本体部を光が漏れないように一体化して積分球を形成する。
【０００７】
このようにして、その積分球の内部にＬＥＤ素子を収容する素子保持部の垂直駆動を行う上下機構が必要であり、水平駆動後の垂直駆動では検査タクトの増加を招くため、ＬＥＤ素子の量産には適さない。加えて、ＬＥＤ素子が多数配置されたモジュールを検査しようとした場合、素子が大型になれば併せて検査装置も大型化する必要があり、装置の高コスト化や汎用性に問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２にて開示されている従来の軸上測定方式では、受光器を複数個設置して受光面を拡大させているため、こちらもＬＥＤ素子が多数配置されたモジュールを検査しようとすると、やはり検査装置の大型化、高コスト化が問題になる。また、複数個の受光器（特許文献２の場合はフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ９）の性能ばらつきや受光光を電気信号に変換する際のソフトウェアも複雑になる。
【０００９】
そこで、平均化するための反射拡散部材を使用するという積分球方式の長所と、検査タクトが短いという軸上検査方式の長所とを併せ持たせるため、ＬＥＤ素子からの発光光を透過拡散させて受光器で測定する方式が提案されている。この発光検査装置は、特許文献３（特開２００５−２８３２１７公報）に開示されているように、ＬＥＤ素子からの発光光を平均的に捉えるために、発光光を受光器で直接受光するのではなく、発光を一旦、単一の拡散板に当てることで拡散させて、拡散光を測定する。このようにすることで、軸上検査方式よりも受光器の数を減らすことができ、かつ、積分球方式よりタクトタイムが短い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−７６１２６号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０７９１号公報
【特許文献３】特開２００５−２８３２１７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献３に開示されている拡散板を１枚配置する方式では、蛍光体樹脂で封止されるなどしてパッケージングされたＬＥＤ素子が多数配置されたモジュールを検査する場合、短タクトで検査するには問題がある。これについて以下に述べる。
【００１２】
ＬＥＤ素子のうち、青色と黄色、あるいは青色と緑色と赤色、といったように複数の波長ピークを持つようなＬＥＤ素子について考える。これには、例えば疑似白色ＬＥＤが考えられる。このＬＥＤパッケージの模式図を図１１に示す。
【００１３】
このような素子を作製するためには、青色などの単色のＬＥＤチップ１０１１を基材１０１２上にダイボンドおよびワイヤボンドして電流印加できるようにし、その後、微粒子状の蛍光体を混練した樹脂１０１３で封止するのが一般的に行われている。
【００１４】
したがって、青色と黄色の２つの波長ピークを持つ疑似白色ＬＥＤを例にすると、ＬＥＤ素子からの発光光の起源は、青色は、ＬＥＤチップ１０１１、黄色は、蛍光体樹脂１０１３である。その放射強度分布を考えた場合、青色成分については、元のＬＥＤ１０１１から直進してきた成分が多いため、チップ直上が最も強度が強く、放射角が大きくなるにしたがって強度が小さくなる。また、黄色光は、蛍光であるため、角度によらず均一放射し、その放射角によらず一様になる。図１１では、青色成分の放射強度分布１０１４、黄色成分の放射強度分布１０１５を、モジュールに重ねて示している。このように、単色波長のＬＥＤチップ１０１１で蛍光体１０１３を励起するタイプのＬＥＤパッケージでは、放射角度によって色度分布を持つ場合が多い。
【００１５】
このような色度分布を持つＬＥＤパッケージを、１次元または２次元のアレイ状に配列することで１つの光源とし、軸上検査方式で発光測定する場合を考える。発光測定系の模式図を図１２に示す。これは、ＬＥＤパッケージ１１０１ａ，１１０１ｂがアレイ状に配列された光源１１０２と、光源１１０２からの光が出射する方向に置かれた受光部１１０５からなる。受光する光の観察領域１１０６は、視野角で制限される。
【００１６】
このとき、受光部１１０５に入射する光について、受光部１１０５の直下のＬＥＤパッケージ１１０１ａでは青色成分が多くなるのに対し、受光部１１０５の直下から離れたＬＥＤパッケージ１１０１ｂでは、黄色成分が多くなることが分かる。また、この２つのＬＥＤパッケージ１１０１ａ，１１０１ｂでは、受光部１１０５との距離が異なるため、受光部１１０５に入射する光の強度が変わり、結果として全体の信号における各々のパッケージの信号強度の割合（以降、寄与率）が異なることになる。これでは、受光部直下のＬＥＤパッケージ１１０１ａや、その近傍のＬＥＤパッケージのみが評価され、かつ受光部１１０５へ入射する色度成分の割合がＬＥＤパッケージ毎によって異なるため、一様な評価ができない。
【００１７】
これに対して、図１３に示されるように、拡散板１１０３を光源１１０２と受光部１１０５との間に配置した場合を考える。この場合、受光部１１０５直下に配置されたＬＥＤパッケージ１１０１ａの場合は、青色成分も黄色成分も拡散板１１０３によって拡散された後、受光部１１０５に到達する。したがって、拡散板１１０３が無い場合と比較して、信号に含まれる色度成分のばらつきを抑制できる。
【００１８】
しかし、受光部１１０５の直下から離れて配置されているＬＥＤパッケージ１１０１ｂでは、拡散光についても光路長が受光部直下のＬＥＤパッケージ１１０１ａの場合と比較して長いため、信号強度が弱くなる。しかも、拡散板１１０３によって個々の光強度分布がランバート分布になるということは難しく、チップ直上では青色成分の割合が高い場合が多い。したがって、単一の拡散板１１０３を追加した場合でも、上記の課題について大幅な改善は見込めない。
【００１９】
これを解決するためには、受光部１１０５と拡散板１１０３との距離を大きくする、受光部１１０５の個数を増やす、もしくは受光部１１０５の数が少なくても、光源１１０２との相対位置を可変できる装置を用いて複数の場所を測定するといったことが考えられるが、これでは装置の大型化、高コスト化、検査タクトが長くなるといった課題が生じる。
【００２０】
そこで、この発明の課題は、偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる発光検査装置および発光検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、この発明の発光検査装置は、
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を受光する受光手段と、
上記光源と上記受光手段との間の光路上に配置される光拡散手段と、
上記光源と上記光拡散手段との間の光路上に配置される光学手段と、
上記受光手段からの出力に基づいて上記光源の光学特性を検査する検査手段と
を備えることを特徴としている。
【００２２】
ここで、上記光源の光学特性とは、例えば、輝度や色度である。
【００２３】
この発明の発光検査装置によれば、上記受光手段と上記光拡散手段と上記光学手段とを備えるので、発光素子に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。
【００２４】
そして、受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。
【００２５】
また、一実施形態の発光検査装置では、
上記受光手段は、光ファイバを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離Ｌ１は、
上記受光手段に含まれる上記光ファイバにおける開口数をＮＡとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をＤとして、
Ｄ／（２ｔａｎ(ｓｉｎ−１(ＮＡ)）≦Ｌ１
を満たす。
【００２６】
この実施形態の発光検査装置によれば、上記距離Ｌ１は、Ｄ／（２ｔａｎ(ｓｉｎ−１(ＮＡ)）≦Ｌ１を満たすので、光ファイバを用いて観察領域全体を網羅することができる。
【００２７】
また、一実施形態の発光検査装置では、
上記受光手段は、レンズを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離Ｌ１は、
上記受光手段に含まれる上記レンズにおける画角をθとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をＤとして、
Ｄ／（２tan（θ／２））≦Ｌ１
を満たす。
【００２８】
この実施形態の発光検査装置によれば、上記距離Ｌ１は、Ｄ／（２tan（θ／２））≦Ｌ１を満たすので、レンズを用いて観察領域全体を網羅することができる。
【００２９】
また、一実施形態の発光検査装置では、上記光学手段は、光透過拡散部材を含む。
【００３０】
この実施形態の発光検査装置によれば、上記光学手段は、光透過拡散部材を含むので、簡素な構成で測定ばらつきの少ない評価を行うことができる。
【００３１】
また、一実施形態の発光検査方法では、
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導く工程と、
上記光拡散手段からの出射光の少なくとも一部を、受光手段によって受光する工程と、
上記受光手段からの出力に基づいて、上記光源の光学特性を、検査手段によって検査する工程と
を備える。
【００３２】
この実施形態の発光検査方法によれば、光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導き、光拡散手段からの出射光を受光手段によって受光するので、発光素子に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。
【００３３】
そして、受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査手段によって検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。
【発明の効果】
【００３４】
この発明の発光検査装置によれば、上記受光手段と上記光拡散手段と上記光学手段と上記検査手段とを備えるので、偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。
【００３５】
この発明の発光検査方法によれば、光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導き、光拡散手段からの出射光を受光手段によって受光するので、偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態の発光検査装置を示す模式図である。
【図２】本発明の発光検査装置を適用した測定系の模式図である。
【図３】本発明の発光検査装置を適用した測定系の模式図である。
【図４】本発明の発光検査装置による測定結果である。
【図５Ａ】強度比に関する実験結果を示すグラフである。
【図５Ｂ】寄与率に関する実験結果を示すグラフである。
【図５Ｃ】色度に関する実験結果を示すグラフである。
【図６】色度に関する実験結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態の発光検査装置を示す模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態の発光検査装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態の発光検査装置を示す模式図である。
【図１０】他の遮光部材を示す模式図である。
【図１１】蛍光体樹脂で封止したＬＥＤパッケージの光強度分布を示す模式図である。
【図１２】ＬＥＤパッケージアレイを軸上検査方式で検査する状態を示す模式図である。
【図１３】拡散板を１枚設置した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の発光検査装置を示す模式図である。図１に示すように、この発光検査装置は、光学手段としての第１拡散板１０３と、光拡散手段としての第２拡散板１０４と、受光手段としての受光部１０５と、検査手段１２０とを備える。第１拡散板１０３と第２拡散板１０４と受光部１０５は、光源１０２側から順に、配置されている。
【００３９】
上記光源１０２は、平面上に配列された複数の発光素子としてのＬＥＤパッケージ１０１を含む。ＬＥＤパッケージ１０１は、ｎ個（ｎ≧２）あり、１次元、あるいは２次元（アレイ状）に配列されている。ＬＥＤパッケージ１０１には、受光部１０５の直下に位置するパッケージ１０１ａと、端部に位置するパッケージ１０１ｂとを有する。
【００４０】
上記受光部１０５は、光電変換素子を含み、上記光源１０２からの出射光を受光して、電気信号に変換する。
【００４１】
上記第２拡散板１０４は、上記光源１０２と上記受光部１０５との間の光路上に配置されている。
【００４２】
上記第１拡散板１０３は、光源１０２と第２拡散板１０４との間の光路上に配置されている。なお、光学手段としては、第１拡散板１０３以外に、プリズムやレンズなどの光透過拡散部材であってもよい。
【００４３】
上記検査手段１２０は、上記受光部１０５から出力される電気信号に基づいて上記光源１０２の光学特性を検査する。この光源１０２の光学特性とは、例えば、輝度や色度である。
【００４４】
上記ＬＥＤパッケージ１０１からの発光光は、直上の受光部１０５に到達するまでに、第１拡散板１０３と第２拡散板１０４とによって２回拡散されることになる。このため、強度分布がより均一になる。
【００４５】
さらに、上記第１拡散板１０３面内に、青色成分の拡散光１１１ａと黄色成分の拡散光１１１ｂで表わされるような色度分布があったとしても、第１拡散板１０３と第２拡散板１０４とが離れていれば、第２拡散板１０４において２色の拡散光１１１ａ，１１１ｂが混ざり合う。青色成分の拡散光１１１ａを、図中実線で示し、黄色成分の拡散光１１１ｂを、図中点線で示す。この混ざった光が、拡散光１１２として出射し、受光部１０５に到達する。このため、色度分布についても低減される。なお、受光部１０５は、観察領域１０６にて、光を検出する。
【００４６】
上記第１拡散板１０３は、受光部１０５の直下、および、その近傍のＬＥＤパッケージからの光を拡散して寄与率を低減するだけでなく、受光部１０５からはなれたＬＥＤパッケージにおける光を、受光部１０５へと導光する。これによって、寄与率を増大させる機能を持つことになる。結果として、受光部１０５に入射する信号における、各ＬＥＤ素子の寄与率および色度分布は、より平均化されることになる。
【００４７】
次に、上記構成の発光検査装置を適用した［実施例］について説明する。
【００４８】
図２に示すように、光源２０２には、疑似白色ＬＥＤパッケージ２０１が線状に配列されたＬＥＤモジュールを用いている。このパッケージ２０１は、基材上にダイボンドおよびワイヤボンドされた青色ＬＥＤチップを、緑色蛍光体と赤色蛍光体が混練されたシリコーン樹脂で、封止している。測定対象であるモジュールの長手方向長さは、１７０ｍｍである。青色ＬＥＤのピーク波長λは、４５５ｎｍで、印加電流は３０ｍＡに設定している。パッケージ２０１には、受光部２１０の直下に位置するパッケージ２１１ａと、端部に位置するパッケージ２１１ｂとを有する。
【００４９】
光学手段としての拡散板２０４には、透過拡散板（住友化学製  スミペックスオパール）を用いている。拡散板２０４の大きさは、２００ｍｍ×２５０ｍｍ×ｔ２ｍｍである。また、光拡散手段としての拡散板２０５に関しても、同じ拡散板を用いている。
【００５０】
受光手段としての受光部２１０には、石英ファイバ２０８と分光器２０９を用いている。石英ファイバ２０８のコア径は、６００μｍ、ＮＡ＝０．２２で、先端にレセプタクル２０７が接続されている。分光器２０９のディテクト波長領域は、２００〜１１００ｎｍであり、今回の光源のスペクトルを測定するのに十分な領域を確保している。なお、分光器２０９は、計算機で駆動されている。
【００５１】
なお、受光部２１０には、カメラを用いてもよい。その場合、石英ファイバをレンズに、分光器をＣＣＤ(Charge Coupled Device)などのディテクタに置きかえることができる。
【００５２】
そして、光源２０２をＸＹステージ２０３上に固定し、光源２０２の発光面側直上に、拡散板２０４、拡散板２０５およびレセプタクル２０７を順に設置している。光源２０２の長手方向の全長は、およそ１７０ｍｍであり、これを２つの受光部２１０で検査する構成を考える。なお、ここでは受光部を２つと設定したが、受光部の台数としては任意であり、その台数に応じて観察領域２０６の幅Ｄが変化する。
【００５３】
各部材２０４，２０５，２１０の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３について説明する。
【００５４】
石英ファイバ２０８のＮＡ＝０．２２から、観察領域２０６の視野角θは以下のようにして計算できる。なお、視野角θは、受光部２１０がカメラの場合には、視野角に対応し、同様な式で表現できる。
【００５５】
ＮＡ＝ｓｉｎ（θ／２）
この式を変形して、
θ／２＝ｓｉｎ-1(ＮＡ)= ｓｉｎ-1(０．２２)=１２．７°
そして、観察領域２０６の幅Ｄとしては、上述したようにモジュール全長１７０ｍｍを２つの測定ヘッドで観察するものと考えると、
Ｄ≧１７０／２＝８５．５・・・式（１）
となければならない。
【００５６】
また、図２から、観察領域２０６の幅Ｄと、レセプタクル２０７と拡散板２０５との距離Ｌ１は、以下のような関係式で関連付けられる。
【００５７】
Ｄ／２＝Ｌ１×ｔａｎ（θ／２）・・・式（２）
式（１）および式（２）から、距離Ｌ１について
Ｌ１≧８５．５／（２×ｔａｎ（θ／２））
≧８５．５／（２×ｔａｎ１２．７）
≧１８９．６・・・式（３）
となる。
【００５８】
本実施形態では、Ｌ１＝２００ｍｍと設定した。このとき、観測領域２０６の幅ＤはＤ＝２×Ｌ１×ｔａｎ１２．７＝９０ｍｍとなるため、式（１）から観察領域２０６をカバーできることになる。
【００５９】
また、拡散板２０４と拡散板２０５との距離Ｌ２は、１００ｍｍに設定している。理由を以下に述べる。
【００６０】
ＬＥＤパッケージ２０１からの出射光のうち、拡散板２０４上で、ＬＥＤパッケージ直上の点を基点にランバート分布している成分を考える。
このとき、レセプタクル２０７が観察領域２０６の中央直上にあるものと考える。図３は、図２について奥行きを加えた図である。図２と図３に示すように、拡散板２０４における、中央のＬＥＤパッケージ２１１ａの直上の点を点２１１ａ’とし、端部のＬＥＤパッケージ２１１ｂの直上の点を点２１１ｂ’とする。
【００６１】
そして、点２１１ａ’、２１１ｂ’において、それぞれＬＥＤパッケージ２１１ａ，２１１ｂからの出射光がランバート分布するものと仮定し、それぞれの放射光分布について、観測領域２０６へ入射する部分をそれぞれ２１４ａ，２１４ｂとする。このとき、出射光がランバート分布するので、放射強度分布は角度依存性を持たない。したがって、放射光分布２１４ａ，２１４ｂの大きさの比によって、各ＬＥＤパッケージからの出射光が全体の信号に寄与する割合（以降、寄与率と記す）が変化する。
【００６２】
このとき、点２１１ａ’，２１１ｂ’から観測領域２０６に入る円錐形状の光強度分布の立体角をそれぞれθ１，θ２とする。また、レセプタクル２０７、点２１１ａ’， ２１１ｂ’を通る平面で先ほどの光強度分布を切断したときに、切断面２１５における光強度分布の広がり角をそれぞれφ１，φ２とする。このとき、φ１とφ２、θ１とθ２はそれぞれ以下の式で表される。
【００６３】
φ１＝２ｔａｎ−１（Ｄ／（２Ｌ２））
φ２＝２ｔａｎ−１（Ｄ／（Ｌ２））
θ１＝２π（１−ｃｏｓ（（φ１）／２））
θ２＝２π（１−ｃｏｓ（（φ２）／２））
これらの式を元に、立体角の比（θ１／θ２）、およびその比から寄与率を計算した結果を図４に示す。このとき、Ｌ２／Ｄ≧１とすることで、放射光分布２１４ａ，２１４ｂの強度比（２１４ａ／２１４ｂ）は８５％以上、寄与率差（２１４ａ−２１４ｂ）が５％となることから、略同じ程度の寄与率と見なすことが可能になる。
【００６４】
このように、観察領域幅Ｄと距離Ｌ２について、Ｌ２≧Ｄと設定することによって、拡散板２０４へと入射する発光素子の位置が、レセプタクル２０７から離れている場合でも、その拡散光を十分に拡散板２０５へ入射することができるようになる。
【００６５】
また、図２に示すように、拡散板２０４と光源２０２との距離Ｌ３は、３０ｍｍに設定する。理由を以下に述べる。
【００６６】
パッケージ間のピッチＰについて求めると、モジュール全長が１７０ｍｍ、パッケージ数をｎ’としてｎ’＝１９であるから、Ｐ＝１７０／ｎ’＝９ｍｍとなる。式（１）より、Ｄ＝８５．５ｍｍなので、Ｐ／Ｄ＝９．５となる。したがって、測定領域にはＬＥＤパッケージ２０１が９個入ることになる。
【００６７】
ここで、それぞれのパッケージからの放射強度パターンがパッケージ中央部を基点としてランバート分布しているものと仮定する。この場合、先ほどＬ２を計算した際のパラメータについて、観測領域の幅Ｄを２Ｐ、Ｌ２をＬ３と置き換えると、１つのＬＥＤパッケージから、隣接する両サイドのＬＥＤパッケージまでの距離、計２Ｐ内における各ＬＥＤパッケージの寄与率を求めることが可能になる。
【００６８】
したがって、先ほどと同様の計算によって、Ｌ３／（２Ｐ）≧１であれば、各ＬＥＤパッケージからの光を十分に重なり合うようにして拡散板２０４へ入射させることが可能になる。この［実施例］では、Ｌ３＝３０ｍｍと設定した。これによって、出射角４５°以下の光が拡散板２０４上でＬＥＤパッケージ６個分だけ重なり合うようにして到達できるようになる。
【００６９】
次に、図２に示す発光検査装置を用いた〔実験〕について説明する。
【００７０】
図２に示すように、受光部２１０中のレセプタクル２０７と光源２０２の相対位置による寄与率と色度の変化を評価するため、光源２０２上の複数のＬＥＤパッケージ２０１のうち、１つだけを点灯させて、図中の矢印２１２に示されるように、ＬＥＤパッケージ２０１の配列方向に位置を変えながらスペクトルを測定した。
【００７１】
ＬＥＤパッケージ２０１の位置としては、上述したように、受光部２１０でＬＥＤパッケージ２０１の９個分に相当する領域を一度に測定することを踏まえ、レセプタクル２０７直下のＬＥＤパッケージ２１１ａの位置から、４つ隣のパッケージ２１１ｂの位置まで移動させながら、計５箇所、ＬＥＤパッケージ２０１を一つだけ点灯して測定を行った。取得したスペクトルと比視感度係数から色度を、ピーク強度比から寄与率をそれぞれ求めた。なお、分光器２０９の測定条件としては積分時間５００ｍｓ、平均回数１０回とし、測定ごとのばらつきの少ない十分な信号強度が得られていることを確認している。
【００７２】
そして、〔実験結果〕について説明する。
【００７３】
上記［実験］の実験結果を、図５Ａ〜図５Ｃに示す。図５Ａに示されるように、光学手段としての拡散板２０４を追加することによって、レセプタクル直下のパッケージ２１１ａから４つ隣のパッケージ２１１ｂまでの各位置における強度比変化量は、８０％から２６％にまで低減できている。
【００７４】
なお、図５Ａ〜図５Ｃにおいて、光拡散手段としての拡散板を１枚設けた場合を、菱形で示し、光拡散手段としての拡散板を１枚設け、かつ、光学手段としての拡散板を１枚設けた場合を、四角形で示す。また、モジュール位置とは、パッケージ２０１の位置を示し、モジュール位置の「０」は、レセプタクル直下のパッケージ２１１ａの位置を示し、モジュール位置の「４」は、４つ隣のパッケージ２１１ｂの位置を示す。
【００７５】
さらに、図５Ｂに示されるように、寄与率についてもばらつきが低減した。このとき、９個全てのＬＥＤパッケージが同じ寄与率を持つと仮定した場合（寄与率Ａ＝１１％）を、図５Ｂ中に、点線グラフ２１３で示す。この同じ寄与率を持つ場合の寄与率（点線グラフ２１３）に対して、拡散板１枚の場合では、平均値−０．５Ａ〜＋１．０Ａ（％）のばらつきを持つのに対し、光学手段としての拡散板２０４を追加することで±０．１５Ａ（％）だけのばらつきになっている。
【００７６】
また、図５Ｃに示されるように、色度変化量について、１枚の拡散板のみを設けた場合と、２枚の拡散板を設けた場合とで、＋０．００４から＋０．００２へと半減している。これは、各ＬＥＤパッケージ２０１の放射色度分布について、広い領域をより均等に測定できていることによる効果である。
【００７７】
このように、光学手段としての拡散板２０４を追加することで、１次元に配列されたＬＥＤモジュールのそれぞれの寄与率を平均に近づけることができた。
【００７８】
次に、寄与率が平均化できることの効果について確認するため、以下の内容で色度測定のばらつきの見積もりを行う。
【００７９】
これは、図２に示すように、一つの受光部２１０で一度に測定する９個のＬＥＤパッケージ２０１のうちの１つのパッケージ２０１のみの色度が、０．０１０高くなっている、ということを仮定し、そのパッケージ位置による測定値に相違を見積もるというものである。これは、検査の際、ＬＥＤパッケージ間の色度ばらつきの大きさが同じでも、その色度がばらつくパッケージの位置関係によって、色度の測定値が異なることが予想されるためである。
【００８０】
測定領域中にある、９個のパッケージのうち８個が、ある特定の色度のスペクトルを持ち、かつ、特定の１個のパッケージについて、色度ｙが１０／１０００だけずれたスペクトルを仮定し、先程の実験で導出した寄与率を用いて他のパッケージと重みづけ平均を導出した。
【００８１】
計算結果を、図６に示す。１枚の拡散板のみの場合、色度ｙがずれたモジュールの位置が、受光部レセプタクル直下の位置２１１ａから４つ隣のパッケージ位置２１１ｂにかわることで、色度の測定値が０．９／１０００程度ずれている。光源をランク分類したり、良不良の判定をしたりするために必要な分解能は、一般的に、概ね１／１０００と考えられる。したがって、モジュールの位置精度や繰り返し測定精度など、他のバラツキ要因による色度測定値ばらつきがこれに重畳することを考えると、０．９／１０００の測定ばらつきは不十分であると考えられる。
【００８２】
これに対して、２枚の拡散板を組み合わせた場合、色度測定値ばらつきが０．３／１０００と１／３にまで低減しており、本発明によってランク分けに十分な測定値の分解能が得られる。したがって、ＬＥＤパッケージアレイを、測定ばらつきが小さい状態で一括して平均評価することができる。
【００８３】
なお、今回用いた測定系では、測定時間は、５００ｍｓと設定した。これに対し、ポケット毎に個別に測定しようとすれば、９個のパッケージだから計４．５ｓかかることになる。短タクトタイム化のために１回の測定時間を短くするのは、測定ばらつきの観点から好ましくない。このタクトタイムの差はパッケージ数が多くなるほど顕著になるので、平均化して一括測定できる本手法は、短タクトタイム化のために有利である。
【００８４】
上記構成の発光検査装置によれば、上記受光手段としての受光部と、上記光学手段としての第１拡散板と、上記光拡散手段としての第２拡散板とを備えるので、ＬＥＤパッケージ（発光素子）に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。
【００８５】
そして、検査手段により受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。
【００８６】
また、上記受光手段が光ファイバを含むとき、上記受光手段と上記光拡散手段との距離Ｌ１は、Ｄ／（２ｔａｎ(ｓｉｎ−１(ＮＡ)）≦Ｌ１を満たすので、光ファイバを用いて観察領域全体を網羅することができる。
【００８７】
また、上記受光手段は、レンズを含むとき、上記受光手段と上記光拡散手段との距離Ｌ１は、Ｄ／（２tan（θ／２））≦Ｌ１を満たすので、レンズを用いて観察領域全体を網羅することができる。
【００８８】
また、上記光学手段は、光透過拡散部材を含むので、簡素な構成で測定ばらつきの少ない評価を行うことができる。
【００８９】
また、上記光学手段と上記光拡散手段との距離Ｌ２は、上記受光手段による観察領域の外寸幅をＤとして、Ｌ２≧Ｄを満たすので、受光手段に光ファイバを用いた場合に、発光素子からの各発光光の光量のうち、少なくとも半分以上を受光手段へと入射させることができる。これによって、よりばらつきの少ない評価を行うことができる。
【００９０】
また、上記光源と上記光学手段との距離Ｌ３は、上記発光素子の配列ピッチをＰとして、Ｌ３≧２Ｐを満たすので、隣接している発光素子からの光を重ね合わせて光学手段へと入射させることができる。これによって、よりばらつきの少ない評価を行うことができる。
【００９１】
また、上記構成の発光検査方法によれば、光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導き、光拡散手段からの出射光を受光手段によって受光するので、発光素子に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。
【００９２】
そして、受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査手段によって検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。
【００９３】
（第２の実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態の発光検査装置を示す縦断面図である。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、光学手段の構成が相違する。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００９４】
図７に示すように、光学手段として、上記第１実施形態（図１）の第１拡散板１０３の代わりに、レンズアレイ１０３Ａを用いている。このレンズアレイ１０３Ａは、受光部１０５の直下から離れた位置にあるＬＥＤパッケージ１０１ｂからの光を、受光部１０５へ導く。
【００９５】
上記レンズアレイ１０３Ａは、各ＬＥＤパッケージ１０１に対応したレンズを有し、ＬＥＤパッケージ１０１からの光を広げて第２拡散板１０４へ照射する。その際、第２拡散板１０４上における各スポットのエネルギー密度が一致するように、レンズアレイ１０３Ａの各レンズを形成する。これによって、各ＬＥＤパッケージ１０１からの光を、受光部１０５との相対位置や距離に関係なく評価することが可能になる。
【００９６】
また、上記第２拡散板１０４を通して拡散光１１２を測定するので、直接に受光部１０５に入射させる場合よりも、受光部１０５の位置を、低く設定できる。そのため、装置をコンパクトにすることができる。
【００９７】
また、一様な拡散光１１２を測定するので、受光部１０５の位置精度による測定ばらつきを減少させることができる。
【００９８】
（第３の実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態の発光検査装置を示す縦断面図である。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、光学手段の構成が相違する。なお、この第３の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００９９】
図８に示すように、光学手段として、上記第１実施形態（図１）の第１拡散板１０３の代わりに、光学ユニット１１３を用いている。この光学ユニット１１３は、アパーチャ１１３ａと拡散板１１３ｂとを有する。
【０１００】
上記アパーチャ１１３ａおよび上記拡散板１１３ｂは、各ＬＥＤモジュール１０１の位置に対応して、配置されている。アパーチャ１１３ａの開口率を調整することにより、第２拡散板１０４からの拡散光の放射強度分布において、特定の部分を切りだしたり、強度を調整したりすることが可能になる。
【０１０１】
各ＬＥＤパッケージ１０１の発光光を、異なる距離１１４で第２拡散板１０４に受光させても、各ＬＥＤパッケージ１０１の発光光が同じエネルギー密度になるように、光学ユニット１１３を設定および配置する。これによって、レンズよりも簡便に寄与率、および色度分布の均一化が可能になる。
【０１０２】
（第４の実施形態）
図９は、この発明の第４実施形態の発光検査装置を示す縦断面図である。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第４の実施形態では、遮光部材を追加している。なお、この第４の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【０１０３】
図９に示すように、受光部１０５の観察領域１０６以外の領域からの光を、受光部１０５へ伝搬しないように、遮光部材１０７を設けている。
【０１０４】
上記遮光部材１０７は、傘状に形成されて、受光部１０５の周囲を覆う。遮光部材１０７は、装置の周辺からの環境に起因する光や、装置の構成部材に反射した光が、迷光となって、受光部１０５へ入射することを防止する。これによって、信号／ノイズ比を向上して、測定精度を上げることができる。
【０１０５】
また、上記遮光部材１０７は、受光部１０５の観察領域１０６以外からの光を遮光するだけでなく、反射板の機能を有することで、本来は拡散して受光部１０５へ入射できない光も取り込むことが可能になる。これによって、より精度の高い測定が可能になる。
【０１０６】
また、図１０に示すように、上記傘状の遮光部材１０７に代えて、アパーチャ形状の遮光部材１０７Ａを、光路上に、配置してもよい。これによって、より簡単な構成で遮光が可能になる。
【０１０７】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１から上記第４の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。光学手段として、拡散板やレンズ以外に、プリズムや回折格子などであってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０１  ＬＥＤパッケージ（発光素子）
１０１ａ  （受光手段直下の）ＬＥＤパッケージ
１０１ｂ  （端部の）ＬＥＤパッケージ
１０２  光源
１０３  第１拡散板（光学手段）
１０３Ａ  レンズアレイ（光学手段）
１０４  第２拡散板（光拡散手段）
１０５  受光部（受光手段）
１０７，１０７Ａ  遮光部材
１１２  拡散光
１１３  光学ユニット（光学手段）
１１３ａ  アパーチャ
１１３ｂ  拡散板
１２０  検査手段
２０１  ＬＥＤパッケージ（発光素子）
２０２  光源
２０４  拡散板（光学手段）
２０５  拡散板（光拡散手段）
２１０  受光部（受光手段）
【図１】
2013174546.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013174546.tif 000015
【図１２】
2013174546.tif 000016
【図１３】
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