特許第6277206号(P6277206)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6277206
(24)【登録日】2018年1月19日
(45)【発行日】2018年2月7日
(54)【発明の名称】光学測定装置
(51)【国際特許分類】
   G01J 1/06 20060101AFI20180129BHJP
   G01J 1/00 20060101ALI20180129BHJP
   G01J 3/50 20060101ALI20180129BHJP
   G01J 1/02 20060101ALI20180129BHJP
   G01M 11/00 20060101ALI20180129BHJP
【FI】
   G01J1/06 A
   G01J1/00 C
   G01J3/50
   G01J1/02 M
   G01M11/00 T
【請求項の数】3
【全頁数】39
(21)【出願番号】特願2015-557637(P2015-557637)
(86)(22)【出願日】2014年1月16日
(86)【国際出願番号】JP2014050692
(87)【国際公開番号】WO2015107655
(87)【国際公開日】20150723
【審査請求日】2016年7月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005016
【氏名又は名称】パイオニア株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596041928
【氏名又は名称】株式会社パイオニアFA
(74)【代理人】
【識別番号】110000383
【氏名又は名称】特許業務法人 エビス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】望月 学
(72)【発明者】
【氏名】藤森 昭一
【審査官】 蔵田 真彦
(56)【参考文献】
【文献】 中国特許出願公開第102645276(CN,A)
【文献】 特開2013−011542(JP,A)
【文献】 特開平5−181392(JP,A)
【文献】 特開2010−101728(JP,A)
【文献】 実開昭62−119644(JP,U)
【文献】 特開2010−249718(JP,A)
【文献】 特開2004−273948(JP,A)
【文献】 特開昭63−248141(JP,A)
【文献】 特開平7−226535(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2003/0161163(US,A1)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0326060(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01J 1/00−1/60、3/46
G01M 11/00
H01L 33/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
の発光素子と隣接して配列された一の発光素子に電力が供給されることによって前記一の発光素子が発光した光を検出する受光素子と、
前記一の発光素子が発光した光が入射する入射口を有し、前記入射口から入射した光を前記受光素子に導光する導光管と、
前記入射口と前記一の発光素子との間の距離を調節して前記受光素子が検出する光の範囲である検出範囲を調節する調節部と、
を備え、
前記一の発光素子及び前記他の発光素子は、電力が供給されると特定の波長領域の光を生成する生成部と、前記生成部の表面を覆い、入射した光の波長を波長変換する波長変換部と、をそれぞれ含み、
前記導光管内で全反射し得る光の入射角の最大値をαとし、前記一の発光素子の中心から、前記一の発光素子と隣接する前記他の発光素子の外縁までの距離をXとし、前記一の発光素子の中心から、前記一の発光素子に含まれる前記生成部の外縁までの距離をaとすると、
前記調節部は、
前記入射口と前記一の発光素子との距離Lが、
a/tanα≦L≦X/tanα
の関係を満たすように前記距離Lを変更することによって、
記一の発光素子が発光した光が前記他の発光素子の前記波長変換部に入射することによって前記他の発光素子が発光した光、及び、前記一の発光素子が発光した光のうち前記他の発光素子で反射された光が、前記受光素子で検出されないようにする
光学測定装置。
【請求項2】
前記検出範囲は、前記導光管内で全反射し得る光の入射角の最大値に対応する部分を外縁とする、前記入射口に向けて円錐状に窄まる範囲である
請求項1に記載の光学測定装置。
【請求項3】
前記入射口は、前記一の発光素子に対向して配置され、
前記調節部は、前記入射口と前記一の発光素子との距離を前記導光管の開口数に基づいて変更することによって、前記導光管に入射する光を制限する
請求項1又は請求項2に記載の光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、複数配列されたLED(Light Emitting Diode)の光学的な検査を行う検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−11542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、検査対象のLEDの発光により他のLEDから出射された光まで検出される場合があり、測定精度に改善の余地があった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とするものである。すなわち、本発明の課題の一例は、簡単な構成で高精度に発光素子の光学特性を測定し得る光学測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の請求項1に係る光学測定装置は、他の発光素子と隣接して配列された一の発光素子に電力が供給されることによって前記一の発光素子が発光した光を検出する受光素子と、前記一の発光素子が発光した光が入射する入射口を有し、前記入射口から入射した光を前記受光素子に導光する導光管と、前記入射口と前記一の発光素子との間の距離を調節して前記受光素子が検出する光の範囲である検出範囲を調節する調節部と、を備え、前記一の発光素子及び前記他の発光素子は、電力が供給されると特定の波長領域の光を生成する生成部と、前記生成部の表面を覆い、入射した光の波長を波長変換する波長変換部と、をそれぞれ含み、前記導光管内で全反射し得る光の入射角の最大値をαとし、前記一の発光素子の中心から、前記一の発光素子と隣接する前記他の発光素子の外縁までの距離をXとし、前記一の発光素子の中心から、前記一の発光素子に含まれる前記生成部の外縁までの距離をaとすると、前記調節部は、前記入射口と前記一の発光素子との距離Lが、a/tanα≦L≦X/tanαの関係を満たすように前記距離Lを変更することによって、前記一の発光素子が発光した光が前記他の発光素子の前記波長変換部に入射することによって前記他の発光素子が発光した光、及び、前記一の発光素子が発光した光のうち前記他の発光素子で反射された光が、前記受光素子で検出されないようにする。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図1図1は、光学測定装置で測定する発光素子の発光状況を示す。
図2図2は、光学測定装置の構成を概略的に示す。
図3A図3Aは、光学測定装置に含まれる光ファイバと発光素子とを拡大した図を示す。
図3B図3Bは、図3Aに示された発光素子を発光中心軸の方向から視た図を示す。
図4図4は、光学測定装置の調節部の例1を説明するための図を示す。
図5図5は、光学測定装置の調節部の他の例2を説明するための図を示す。
図6図6は、発光素子の光学特性を光学測定装置で測定する際の測定条件を説明するための図を示す。
図7A図7Aは、図6に示された発光素子の色度に関する測定結果であって、CIE−XYZ表色系での色度座標xを示す。
図7B図7Bは、図6に示された発光素子の色度に関する測定結果であって、CIE−XYZ表色系での色度座標yを示す。
図8図8は、図6に示された発光素子の光量に関する測定結果を示す。
図9A図9Aは、複数配列された発光素子の光学特性を複数の発光素子で同時に測定する光学測定装置を説明するための図を示す。
図9B図9Bは、図9Aに示された発光素子を発光中心軸の方向から視た図を示す。
図10A図10Aは、光学測定装置の変形例1を説明するための図を示す。
図10B図10Bは、図10Aに示された発光素子及びバンドルファイバを発光中心軸の方向から視た図を示す。
図10C図10Cは、図10A及び図10Bに示されたバンドルファイバの他の断面形状を説明するための図を示す。
図11図11は、光学測定装置の変形例2を説明するための図を示す。
図12A図12Aは、光学測定装置の変形例3を説明するための図を示す。
図12B図12Bは、図12Aに示されたレンズにおける光の屈折を説明するための図を示す。
図13A図13Aは、光学測定装置の変形例4を説明するための図を示す。
図13B図13Bは、図13Aに示された発光素子及びバンドルファイバを発光中心軸の方向から視た図を示す。
図14A図14Aは、光学測定装置の変形例5を説明するための図を示す。
図14B図14Bは、光学測定装置の変形例5における他の例1を説明するための図を示す。
図14C図14Cは、光学測定装置の変形例5における他の例2を説明するための図を示す。
図15A図15Aは、光学測定装置の変形例6を説明するための図を示す。
図15B図15Bは、図15Aに示されたフォトディテクタの受光素子を発光中心軸の方向から視た図を示す。
図16図16は、光学測定装置の変形例7を説明するための図を示す。
図17図17は、光学測定装置の変形例8を説明するための図を示す。
図18図18は、光学測定装置の変形例9を説明するための図を示す。
図19A図19Aは、光学測定装置の変形例10を説明するための図を示す。
図19B図19Bは、図19Aに示された遮蔽板及び発光素を発光中心軸の方向から視た図を示す。
図20図20は、光学測定装置の変形例10における他の例を説明するための図を示す。
図21図21は、光学測定装置3の変形例11を説明するための図を示す。
図22図22は、図21に示された制御部151が光学特性測定時に行う処理を説明するためのフローチャートを示す。
図23図23は、光学測定装置3の変形例11における他の例を説明するための図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本発明のいくつかの例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【0009】
<発光素子の発光状況について>
図1を用いて、光学測定装置3で測定する発光素子101の発光状況について説明する。
図1は、光学測定装置3で測定する発光素子101の発光状況を示す。
【0010】
発光素子101は、少なくとも電極及び発光部を含み、電力が供給されると特定の波長領域の光を発光する素子である。発光素子101は、例えば発光ダイオードである。
図1(a)に示すように、発光素子101は、発光面101aから光を放射状に出射する。
発光面101aは、発光素子101の表面に位置する。発光素子101の発光面101aの法線を発光中心軸LCAという。発光面101aは、図1(a)において発光中心軸LCAの正方向側にある発光素子101の表面である。
発光面101aを含む平面上の一方向を基準軸(x軸)とした場合に、当該平面上のx軸からの反時計回りの角度をφと定義する。また、φを固定した場合における、発光中心軸LCAとなす角度をθと定義する。
発光素子101が発光して、発光面101aから出射される光の強度は、発光中心軸LCAからの角度θ等によって異なる。
【0011】
光量は、φの値が0°から360°について、θの値が0°から90°までの範囲内にある光の強度を全て積算し、発光素子101の裏面側についても算出し、両者を加算した値である。
この光量を知ることによって、その発光素子101が各種の使用に適切であるか否かを検査することが可能となる。
【0012】
発光素子101から出射される光の強度は、θ及びφ毎に異なる値となる。光の強度を視覚的に表わすために、図1(b)のような図が用いられる。
図1(b)において、x軸とy軸との交点部分がθ=0°を表わしている。円上の各点がθ=90°の各φの位置をそれぞれ表わしている。
図1(c)は、φの値が一定の位置における断面図である。
【0013】
ここで、発光素子101からの同一の距離、かつ、発光中心軸LCAからの角度θの位置における、光の強度を配光強度E(θ)と定義する。この配光強度E(θ)を各θに応じて図示したものが配光強度分布である。
【0014】
なお、配光強度分布が分かると、次のようにして発光素子101の光量を求めることができる。
すなわち、配光強度E(θ)を、発光中心軸LCA周りの円周で積分して(φ=0°から360°まで積分)、周配光強度J(θ)を求める。周配光強度J(θ)は、J(θ)=E(θ)・2πr・sinθで表される。この周配光強度J(θ)を、θ=0°からθ°積分して、発光素子101の表面側の光量K(θ)を求めることができる。
また、発光素子101の裏面側の光量は、K(θ)に一定の係数κを乗算することで求めることができる。
すると、発光素子101の光量は、表面側の光量K(θ)と裏面側の光量K(θ)・κとを加算することで求めることができる。
なお、発光素子101の表面側の光量と裏面側の光量との差は、同一工程で製造された発光素子101では略一定となることが分かっている。このため、係数κは、1つの発光素子101について光量を実測して求めておけば、他の発光素子101についても同じ値を適用することができる。
【0015】
図1の説明では、発光素子101から十分に遠い位置で測定することによって、発光素子101がほぼ点として考えることができると仮定している。発光素子101は、通常フォトディテクタ105等(図2参照)と比較すると極めて小さいことから、このように仮定することが可能である。図2以降の説明においても、特に記載のない限り、同様とする。
【0016】
<光学測定装置の構成について>
図2を用いて、光学測定装置3の構成について説明する。
図2は、光学測定装置3の構成を概略的に示す。
【0017】
光学測定装置3は、発光素子101が発光した光の光学特性を測定する装置である。光学測定装置3が測定する光学特性には、発光素子101が発光した光の光量、波長、色度が少なくとも含まれる。
また、光学測定装置3は、発光素子101の製造工程に含まれる検査工程で使用する検査装置に適用され得る。光学測定装置3は、発光素子101の光学特性に加えて電気特性も測定可能である。
【0018】
光学測定装置3は、テーブル103と、プローブ針109と、光ファイバ117と、信号線111と、フォトディテクタ105と、アンプ113と、分光器121と、電気特性計測部125と、制御部151と、出力部163と、を少なくとも備える。
【0019】
テーブル103は、測定対象の発光素子101を載置する測定試料台である。
テーブル103は、略一様な平板形状を有し、略水平に設置されている。
テーブル103と、これに載置された発光素子101とは、互いに略平行となる。
【0020】
テーブル103は、ガラステーブル103aと、ダイシングシート103bとを少なくとも有する。
ガラステーブル103aは、サファイアやガラス等の光透過材料を用いて、略一様な平板形状に形成されている。
ダイシングシート103bは、表面に粘着性を有し、ガラステーブル103a上に積層されている。発光素子101は、このダイシングシート103b上に載置される。
ダイシングシート103bを有するテーブル103は、測定時に発光素子101をテーブル103に移載し易く、位置ズレを抑制することができる。
なお、発光素子101の製造工程において、発光素子101がダイシングシート103b上に予め複数配列されている場合には、発光素子101及びダイシングシート103bを一括してガラステーブル103a上に載置させてもよい。
【0021】
プローブ針109は、発光素子101に電力を供給して発光素子101を発光させる。プローブ針109は、発光素子101の発光面101aと略平行に、発光素子101の法線と直角方向に放射状に延在している。
図2のプローブ針109は、発光素子101の光学特性測定時、発光素子101の電極に接触して電圧を印加する。また、プローブ針109は、電気特性計測部125と接続されており、発光素子101の電気特性も同時に測定することができる。プローブ針109は、発光素子101の電極の位置に応じて、発光素子101の上面、下面、又は両面に配置される。
【0022】
プローブ針109を発光素子101に接触させる際、テーブル103及び発光素子101が固定されている状態で、プローブ針109を移動させてもよい。逆に、プローブ針109が固定されている状態で、テーブル103及び発光素子101を移動させてもよい。
【0023】
光ファイバ117は、発光素子101が発光した光を取り込み、フォトディテクタ105及び分光器121に導光する。光ファイバ117は、予め定められた開口数で光を取り込む。
光ファイバ117は、ヘッド117aと、光伝送路117b、入射口117cとを含む。
【0024】
ヘッド117aは、光を取り込む部分である。
ヘッド117aは、筒形状に形成されている。ヘッド117aの先端には、光を入射させるための開口である入射口117cが設けられている。ヘッド117aは、入射口117cが発光素子101の発光面101aに対向するように配置される。入射口117cの中心軸は、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致する。ヘッド117aの中心軸は、入射口117cの中心軸と略一致する。
入射口117cは、予め定められた光ファイバ117の開口数に応じた範囲の光を入射させる。
光伝送路117bは、入射口117cが設けられたヘッド117aの先端とは反対側の端部と、フォトディテクタ105及び分光器121とを光学的に接続する。
光伝送路117bは、入射口117cから入射した光をフォトディテクタ105及び分光器121に導光する。光伝送路117bは、入射口117cから入射した光を内部で全反射させ、伝送損失を極力抑制してフォトディテクタ105及び分光器121に導光する。
【0025】
フォトディテクタ105は、発光素子101が発光した光を、光ファイバ117を介して受光素子105aにて検出し、その光学特性を測定する。
フォトディテクタ105が測定する光学特性には、発光素子101が発光した光の光量が少なくとも含まれる。
受光素子105aは、光が入射すると、光電変換によって入射光に応じた電荷を生成する。受光素子105aは、例えばフォトダイオード等であってもよい。
【0026】
フォトディテクタ105は、受光素子105aに入射した入射光の全ての光強度を積算し、入射光の光量を求める。フォトディテクタ105は、求めた光量に応じて、電気信号を生成する。フォトディテクタ105は、生成した電気信号を、信号線111を介してアンプ113に出力する。この電気信号は、フォトディテクタ105によって測定された光量情報に相当する。
【0027】
アンプ113は、フォトディテクタ105から出力された電気信号を増幅し、制御部151に出力する。
【0028】
分光器121は、発光素子101が発光した光を、光ファイバ117を介して受光素子121aにて検出し、その光学特性を測定する。
分光器121が測定する光学特性には、発光素子101が発光した光の光量、波長、色度が少なくとも含まれる。
受光素子121aは、光が入射すると、光電変換によって入射光に応じた電荷を生成する。受光素子121aは、例えばCCD(Charge Coupled Device)やフォトダイオードアレイ等であってもよい。
【0029】
分光器121は、受光素子121aに入射した入射光を波長分散し、分散した波長ごとの光強度を求める。波長ごとの光強度は、入射光の波長スペクトル情報に相当する。分光器121は、この波長スペクトル情報から、赤(R)、緑(G)、青(B)の3刺激値の成分比率を計算し、入射光の色度を求める。また、分光器121は、分散した波長ごとの光強度を積算し、入射光の光量を求める。分光器121は、必要に応じて他の光学特性を求めることができる。
分光器121は、求めた各種光学特性に応じた電気信号を生成する。分光器121は、生成した電気信号を、信号線111を介して制御部151に出力する。この電気信号は、分光器121によって測定された波長スペクトル情報、色度情報、及び光量情報等に相当する。
【0030】
電気特性計測部125は、位置決めユニット159と、HVユニット153と、ESDユニット155と、切替えユニット157と、を少なくとも有する。
【0031】
位置決めユニット159は、プローブ針109を位置決め固定する。具体的には、位置決めユニット159は、テーブル103が移動する形式のものであれば、プローブ針109の先端位置を一定の位置に保持する機能を有する。逆に、位置決めユニット159は、プローブ針109が移動する形式のものであれば、プローブ針109の先端位置を発光素子101が載置されるテーブル103上の所定の位置に移動させ、その後その位置に保持する機能を有する。
【0032】
HVユニット153は、定格電圧を印加して、定格電圧に対する発光素子101での各種電気特性を検出する。
通常、このHVユニット153からの電圧の印加状態で、発光素子101が発光する光をフォトディテクタ105及び分光器121が測定を行う。
HVユニット153が検出した各種特性情報は制御部151に出力される。
【0033】
ESDユニット155は、発光素子101に一瞬の間大きな電圧をかけて静電気放電させ静電気破壊されないか等の検査を行うユニットである。
ESDユニット155が検出した静電破壊情報は制御部151に出力される。
【0034】
切替えユニット157は、HVユニット153とESDユニット155との切替えを行う。
切替えユニット157によって、プローブ針109を介して発光素子101に印加される電圧が変更される。そして、この変更によって、発光素子101の検査項目が、定格電圧での各種特性を検出、又は、静電破壊の有無を検出にそれぞれ変更される。
【0035】
制御部151は、光学測定装置3の動作を統括的に制御する。
制御部151は、フォトディテクタ105によって測定された光量情報が入力される。制御部151は、分光器121によって測定された波長スペクトル情報、色度情報、及び光量情報が入力される。制御部151は、HVユニット153によって出力された各種電気特性情報が入力される。制御部151は、ESDユニット155が検出した静電破壊情報が入力される。
制御部151は、これらの入力から発光素子101の各種特性を分別・分析を行う。各種特性の分析後、制御部151は、その分析結果を出力部163から画像出力等の情報出力を行う。更に、制御部151は、その分析結果に基づき必要に応じて、光学測定装置3の各構成要素を制御する。
【0036】
<発光素子の構成について>
図3A及び図3Bを用いて、本実施形態の発光素子101の構成について説明する。
図3Aは、光学測定装置3に含まれる光ファイバ117と発光素子101とを拡大した図を示す。図3Bは、図3Aに示された発光素子101を発光中心軸LCAの方向から視た図を示す。
【0037】
発光素子101は、上述したように、電力が供給されると特定の波長領域の光を発光する素子である。特定の波長領域の光は、特定の色を呈する。
本実施形態の発光素子101は、特定の色を呈する光を生成し、生成した光を別の色を呈する光に波長変換した後、外部に出射する。すなわち、本実施形態の発光素子101は、生成した光の色とは別の色を呈する光を発光する。発光素子101は、例えば青色発光ダイオードを黄色蛍光体で覆った疑似白色発光ダイオードであってもよい。
本実施形態の発光素子101は、生成部101bと、波長変換部101cとを少なくとも含む。
【0038】
生成部101bは、電力が供給されると特定の波長領域の光を生成する。生成部101bは、生成した光を出射する。
生成部101bは、エレクトロルミネセンス現象を利用した部材であってもよい。生成部101bは、例えば発光ダイオードであってもよい。生成部101bは、例えば青色発光ダイオードであってもよい。
【0039】
波長変換部101cは、入射した光の波長を波長変換する。波長変換部101cは、波長変換した光を外部に出射する。
波長変換部101cは、フォトルミネセンス現象を利用した部材であってもよい。波長変換部101cは、例えば蛍光体であってもよい。波長変換部101cは、例えば黄色蛍光体であってもよい。
波長変換部101cは、生成部101bの表面を覆うように設けられている。このとき、波長変換部101cには、生成部101bが出射した光が入射する。波長変換部101cは、入射した光の波長を波長変換し、外部に出射する。波長変換部101cが外部に出射した光の色は、生成部101bが出射した光の色と異なる色を呈する。
【0040】
生成部101bが青色発光ダイオードであり波長変換部101cが黄色蛍光体であるとき、波長変換部101cには、生成部101bが出射した青色の光が入射する。波長変換部101cは、入射した青色の光の一部を吸収して励起状態となり基底状態に遷移する際に黄色の光を放射する。そして、波長変換部101cは、当該黄色の光と、吸収しなかった青色の光とが混合した白色の光を外部に出射する。すなわち、発光素子101が発光する光は、波長変換部101cが出射する白色の光である。
【0041】
<検査工程での発光素子の配列態様について>
発光素子101の製造工程の一つである検査工程では、発光素子101は、図3A及び図3Bに示すように、格子状に複数並べる態様で配列されている。発光素子101は、ダイシングシート上に貼着された半導体ウェアをダイシングして複数のチップに分割することによって製造される。ダイシング後の発光素子101は、ダイシングシート上に格子状に複数配列された状態となる。
【0042】
光学測定装置3は、複数配列された状態の発光素子101の光学特性及び電気特性を測定し、所望の性能を有しているかを検査する。検査の際、発光素子101は、光学測定装置3のテーブル103に複数配列された状態で移載される。光学測定装置3は、複数配列された状態の発光素子101のそれぞれに順次電力を供給し、光学特性及び電気特性を測定する。測定対象の発光素子101に電力が供給されると、当該発光素子101が発光した光の大部分は、光ファイバ117に入射し得る。一方、測定対象の発光素子101が発光した光の一部分は、測定対象以外の発光素子101に入射し得る。
【0043】
測定対象以外の発光素子101に入射する光の一部は、上述のように、測定対象以外の発光素子101の波長変換部101cに吸収され、測定対象以外の発光素子101を発光させる。また、測定対象以外の発光素子101に入射する光の一部は、測定対象以外の発光素子101で反射し、測定対象以外の発光素子101から出射される。この測定対象以外の発光素子101が発光した光、及び、この測定対象以外の発光素子101で反射された光は、「測定対象の発光素子101の発光に起因して測定対象以外の発光素子101が出射する光」である。
【0044】
「測定対象の発光素子101の発光に起因して測定対象以外の発光素子101が出射する光」は、測定者が意図していない光である。このため、本実施形態では、「測定対象の発光素子101の発光に起因して測定対象以外の発光素子101が出射する光」を「測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光」ともいう。
言い換えると、本実施形態では、測定対象の発光素子101が発光した光が入射することよって測定対象以外の発光素子101が発光した光、及び、測定対象の発光素子101が発光した光が測定対象以外の発光素子101で反射された光を、「測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光」ともいう。
【0045】
「測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光」は、測定対象の発光素子101と対向して配置された光ファイバ117に入射することがあり得る。「測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光」が光ファイバ117に入射すると、測定対象の発光素子101の光学特性を高精度で測定することが困難となる。
【0046】
特に、発光素子101が疑似白色発光ダイオードであるとき、その色度を精度よく測定することが困難であり問題となる。すなわち、測定対象の発光素子101が発光した白色の光は、測定対象以外の発光素子101の黄色蛍光体である波長変換部101cに入射する。すると、測定対象以外の発光素子101は、黄色の光を発光する。この黄色の光は、測定対象の発光素子101の色度を測定するために配置された光ファイバ117に入射してしまう。
測定対象以外の発光素子101が発光した黄色の光が光ファイバ117に入射すると、当該黄色の光はフォトディテクタ105及び分光器121に導光され、受光素子105a及び受光素子121aによって検出される。結果的に、測定対象の発光素子101の色度に関する測定結果では、黄色の成分比率が上昇してしまう。黄色の成分比率が上昇することは、測定対象の発光素子101の色度を高精度で測定できなかったことを意味する。
よって、複数配列された発光素子101において、測定対象の発光素子101の光学特性を高精度で測定し得る技術が望まれている。
【0047】
<光学測定装置における光の検出範囲について>
本実施形態の光学測定装置3は、複数配列された発光素子101のうち測定対象の発光素子101が発光した光を検出すると共に、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光を検出しない構成を備える。
図3A及び図3Bにおいて、中央に配置された発光素子101を測定対象とする。当該101の周囲に配置された発光素子101は、測定対象以外の発光素子101である。
測定対象の発光素子101の光学特性を測定するとき、光学測定装置3は、光ファイバ117の入射口117cと測定対象の発光素子101とを対向させる。好適には、光学測定装置3は、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと入射口117cの中心軸とを略一致させて、両者を対向させる。
【0048】
ここで、図3Aに示すように、測定対象の発光素子101と光ファイバ117との距離をLとする。測定対象の発光素子101の中心から外縁までの距離をAとする。隣接する発光素子101同士の間隔をBとする。測定対象の発光素子101の中心から、測定対象の発光素子101と隣接する発光素子101の外縁までの距離をXとする。
また、光ファイバ117内で全反射し得る光の入射角の最大値をαとする。光ファイバ117と発光素子101との間の媒質は空気であるとし、屈折率=1であるとする。光ファイバ117の開口数をNAとし、開口数NAが示す範囲をSとする。範囲Sを発光素子101に投影したときの、発光素子101の中心から範囲Sの外縁までの距離をDとする。
このとき、開口数NAは、NA=sinαである。距離Xは、X=A+Bである。距離Dは、D=Ltanαである。
【0049】
開口数NAが示す範囲Sに発光素子101が有ると、発光素子101が発光した光は、光ファイバ117内で全反射を繰り返し、フォトディテクタ105及び分光器121に導光され得る。範囲S内に発光素子101が無いと、発光素子101が発光し光は、フォトディテクタ105及び分光器121に導光されない。
このため、開口数NAが示す範囲Sは、フォトディテクタ105に含まれる受光素子105a及び分光器121に含まれる受光素子121aによって検出可能な光の範囲に相当する。
本実施形態では、受光素子105a及び受光素子121aによって検出される光の範囲を、「検出範囲」ともいう。
また、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲は、光学測定装置3が光学特性を測定可能な光の範囲に相当する。
【0050】
光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が発光した光を検出すると共に測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光を検出しないために、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節する。
受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲は、例えば、測定対象の発光素子101と光ファイバ117との距離Lを調節することによって、調節される。
光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が発光した光を検出すると共に測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光を検出しないために、次のように距離Lを調節する。すなわち、光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が範囲S内に位置し、且つ、測定対象以外の発光素子101が範囲S内に位置しないように距離Lを調節する。
【0051】
測定対象の発光素子101が範囲S内に位置する条件は、距離Dが距離A以上であればよい。距離D≧距離Aであるときの距離Lは、L≧A/tanαとなる。光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が範囲S内に位置するために、距離LをL≧A/tanαという関係を満たすように調節すればよい。この関係を満たせば、測定対象の発光素子101が発光した光は、受光素子105a及び受光素子121aに導光され検出される。
【0052】
測定対象以外の発光素子101が範囲S内に位置しない条件は、距離Dが距離X以下であればよい。距離D≦距離Xであるときの距離Lは、L≦X/tanαとなる。光学測定装置3は、測定対象以外の発光素子101が範囲S内に位置しないために、距離LをL≦X/tanαという関係を満たすように調節すればよい。この関係を満たせば、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、受光素子105a及び受光素子121aに導光されず検出されない。
【0053】
すなわち、光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が範囲S内に位置し、且つ、測定対象以外の発光素子101が範囲S内に位置しないために、距離Lを次式の関係を満たすように調節する。
A/tanα≦L≦X/tanα
これにより、光学測定装置3は、複数の発光素子101が配列された状態において、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光を検出せずに、測定対象の発光素子101が発光した光を検出することができる。
【0054】
なお、測定する光学特性によっては、測定対象の発光素子101の生成部101b及び波長変換部101cが全て範囲S内に位置しなくても測定精度を十分に確保できる場合がある。
例えば、測定対象の発光素子101の生成部101bが範囲S内に位置すれば測定精度を十分に確保できる場合がある。この場合、測定対象の発光素子101の中心から生成部101bの外縁までの距離をa(<A)とすると、光学測定装置3は、距離Lを次式の関係を満たすように調節する。
a/tanα≦L≦X/tanα
いずれにしても、光学測定装置3は、少なくともL≦X/tanαの関係を満たすように距離Lを調節すればよい。
【0055】
<光学測定装置の調節部について>
図4及び図5を用いて、光学測定装置3が備える調節部について説明する。
図4は、光学測定装置3の調節部の例1を説明するための図を示す。図5は、光学測定装置3の調節部の他の例2を説明するための図を示す。
調節部は、受光素子105a及び受光素子121aによって検出される光の範囲である検出範囲を調節する手段である。
【0056】
上述のように、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲は、測定対象の発光素子101と光ファイバ117との距離Lを調節することによって、調節される。
光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節するための調節部として、例えば距離Lの調節機構を備える。
距離Lの調節機構は、例えば光ファイバ117に取り付けられた図示しないアクチュエータによって構成することができる。距離Lの調節機構は、図4に示すように、光ファイバ117を発光中心軸LCAに沿って移動させる。よって、距離Lの調節機構によって光ファイバ117が移動されても、光ファイバ117の入射口117c、発光素子101、及びテーブル103は、互いに略平行な配置関係が維持される。
調節機構によって光ファイバ117を移動させると、光ファイバ117の入射口117cと発光素子101とが近接・離間し、距離Lが変更される。それにより、光ファイバ117に入射する光は制限され、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲は調節される。
なお、距離Lの調節機構は、光ファイバ117を移動させるのではなく、発光素子101が載置されたテーブル103を移動させてもよいし、当該テーブル103及び光ファイバ117の両者を移動させてもよい。
【0057】
また、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲は、測定対象の発光素子101と光ファイバ117との距離Lを調節する以外の方法によっても調節され得る。
光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が発光した光の一部を遮断し光ファイバ117に入射する光を制限することによって、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節することができる。
光学測定装置3は、図5に示すように、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節するための調節部として、例えば絞り201を備えてもよい。
【0058】
絞り201は、測定対象の発光素子101と光ファイバ117との間に配置されている。絞り201は、発光中心軸LCAを中心軸とする略円板形状に形成されている。絞り201は、中央に開口部201aを有し、開口部201aの大きさが変更可能に形成されている。
図5の光学測定装置3では、光ファイバ117の位置が、測定対象以外の発光素子101が範囲S内に含まれないような位置に固定されている。すなわち、光ファイバ117の位置は、距離LがL=X/tanαとなる位置に固定されている。そして、絞り201は、当該位置に固定された光ファイバ117の範囲Sが開口部201a内に収まるように設計されている。
絞り201の開口部201aの大きさを変更すると、測定対象の発光素子101が発光した光を遮断する範囲が変更される。それにより、光ファイバ117に入射する光は制限され、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲は調節される。
【0059】
<測定結果について>
図6図8を用いて、発光素子101の光学特性を光学測定装置3で測定した測定結果について説明する。
まず、図6を用いて、測定条件について説明する。
図6は、発光素子101の光学特性を光学測定装置3で測定する際の測定条件を説明するための図を示す。
図6では、測定対象の発光素子101は、黒色で示され、測定対象以外の発光素子101は、白色で示されている。
発光素子101の光学特性を光学測定装置3で測定する際の測定条件を、測定条件1〜4とする。測定条件1〜4は、発光素子101の配列態様が異なる。
【0060】
測定条件1〜4の共通する条件は、次の通りである。
測定条件1〜4共に、測定対象の発光素子101及び測定対象以外の発光素子101は、生成部101b及び波長変換部101cを含む同一の発光素子101である。この発光素子101は、生成部101bが青色発光ダイオードであり波長変換部101cが黄色蛍光体である疑似白色発光ダイオードとする。そして、発光素子101は、1辺が1mmの正方形形状に形成されている。
測定条件1〜4共に、隣接する発光素子101同士の間隔は、0.3mmである。
測定条件1〜4共に、1つの発光素子101を測定対象として電力を供給して発光させ、その色度及び光量を測定する。
測定条件1〜4共に、本実施形態の光学測定装置3と、従来の測定装置とを用いて測定する。本実施形態の光学測定装置3の調節部は、図5に示された例2の調節部を用いる。
その他の条件においても、測定条件1〜4で共通である。
【0061】
測定条件1〜4の異なる条件は、次の通りである。
測定条件1は、1個の発光素子101が用いられる。測定条件1の配列態様は、測定対象の発光素子101が1個だけ配置された個片状態の態様である。発光素子101の配列全体の長さは、1mmである。
測定条件2は、5個の発光素子101が用いられる。測定条件2の配列態様は、測定対象の発光素子101が中央に配置され、その周囲に測定対象以外の発光素子101が4個隣接して配置された態様である。発光素子101の配列全体の長さは、3.6mmである。
測定条件3は、9個の発光素子101が用いられる。測定条件3の配列態様は、測定対象の101が中央に配置され、その周囲に測定対象以外の発光素子101が8個隣接して配置された態様である。発光素子101の配列全体の長さは、3.6mmである。
測定条件4は、25個の発光素子101が用いられる。測定条件4の配列態様は、測定対象の発光素子101が中央に配置され、その周囲に測定対象以外の発光素子101が24個隣接して配置された態様である。発光素子101の配列全体の長さは、6.2mmである。
【0062】
続いて、図7A及び図7Bを用いて、色度に関する測定結果について説明する。
図7Aは、図6に示された発光素子101の色度に関する測定結果であって、CIE−XYZ表色系での色度座標xを示す。図7Bは、図6に示された発光素子101の色度に関する測定結果であって、CIE−XYZ表色系での色度座標yを示す。
【0063】
上述したように、測定対象の発光素子101が発光した白色の光が測定対象以外の発光素子101の波長変換部101cに入射し、当該測定対象以外の発光素子101の波長変換部101cが黄色の光を発光し得る。
図7A及び図7Bに示すように、従来の測定装置を用いて色度を測定した場合、測定条件1の測定結果と、測定条件2〜4の各測定結果とは乖離している。
測定条件1では、発光素子101の配列態様が個片状態である。測定条件1の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受けない理想的な結果である。
測定条件2〜4では、測定対象の発光素子101に隣接して、測定対象以外の複数の発光素子101が配置された配列態様である。測定条件2〜4の測定結果と測定条件1の測定結果とが乖離した理由は、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受けたからである。例えば、測定対象以外の発光素子101の波長変換部101cが発光した黄色の光が光ファイバ117に入射し、受光素子121aで検出され、分光器121で色度が測定されたからである。
すなわち、複数配列された発光素子101の色度測定において、従来の測定装置の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受けて、測定精度が低下する。
【0064】
また、図7A及び図7Bに示すように、測定条件1、測定条件2、測定条件3、測定条件4の順に色度座標値が増加し、黄色の色度座標(x≒0.4、y≒0.5)に接近している。
この理由は、測定対象以外の発光素子101が多く配置される程、測定対象以外の発光素子101が発光する黄色の光が増加し、受光素子121aで検出される黄色の光の成分比率が増加するからである。
すなわち、複数配列された発光素子101の色度測定において、従来の測定装置の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が多く配置される程、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受け易くなる。それにより、従来の測定装置の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が多く配置される程、測定精度が低下し易くなる。
【0065】
一方、図7A及び図7Bに示すように、本実施形態の光学測定装置3を用いて色度を測定した場合、測定条件1〜4での各測定結果は略一定である。
この理由は、本実施形態の光学測定装置3は、上述の調節部を備えることで、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、光ファイバ117に入射せず、受光素子121aで検出されないからである。
すなわち、複数配列された発光素子101の色度測定において、本実施形態の光学測定装置3の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受けずに、個片状態での測定結果と同等の高い測定精度が得られている。
【0066】
続いて、図8を用いて、光量に関する測定結果について説明する。
図8は、図6に示された発光素子101の光量に関する測定結果を示す。
図8に示すように、従来の測定装置を用いて光量を測定した場合、測定条件1の測定結果と、測定条件2〜4の各測定結果とは乖離している。そして、測定条件1、測定条件2、測定条件3、測定条件4の順に光量が増加している。
この理由は、測定対象以外の発光素子101が多く配置される程、測定対象以外の発光素子101が発光する黄色の光が増加し、受光素子105aで検出され易くなり、フォトディテクタ105で測定された光量が増加するからである。
すなわち、複数配列された発光素子101の光量測定においても、従来の測定装置の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が多く配置される程、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受け易くなる。それにより、従来の測定装置の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が多く配置される程、測定精度が低下し易くなる。
【0067】
一方、図8に示すように、本実施形態の光学測定装置3を用いて光量を測定した場合、測定条件1〜4での各測定結果は略一定である。
この理由は、本実施形態の光学測定装置3は、上述の調節部を備えることで、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、光ファイバ117に入射せずに、受光素子105aで検出されないからである。
すなわち、複数配列された発光素子101の光量測定においても、本実施形態の光学測定装置3の測定結果は、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光の影響を受けずに、個片状態での測定結果と同等の高い測定精度が得られる。
【0068】
このように、本実施形態の光学測定装置3は、発光素子101の配列態様に関わらず、個片状態での測定と同等の高い測定精度で、発光素子101の光学特性を測定することができる。
【0069】
なお、図7A図8に示された測定結果では、複数の発光素子101が配列された状態において、測定対象の発光素子101は1つの発光素子101であった。すなわち、光学測定装置3は、1つの発光素子101を測定対象として電力を供給して発光させ、その光学特性を測定した。
しかしながら、光学測定装置3は、複数の発光素子101が配列された状態において、複数の発光素子101を同時に測定対象としてもよい。すなわち、光学測定装置3は、複数の発光素子101を測定対象として同時に電力を供給して発光させ、その光学特性を同時に測定してもよい。
【0070】
図9Aは、複数配列された発光素子101の光学特性を複数の発光素子101で同時に測定する光学測定装置3を説明するための図を示す。図9Bは、図9Aに示された発光素子101を発光中心軸LCAの方向から視た図を示す。
複数の発光素子101を測定対象として同時に測定する光学測定装置3には、プローブ針109及び光ファイバ117が予め複数設けられる。また、この光学測定装置3では、フォトディテクタ105、アンプ113、分光器121、電気特性計測部125、及び制御部151が、複数の発光素子101を同時に測定可能なように予め設計されている。
そして、この光学測定装置3では、測定対象となる複数の発光素子101のそれぞれに複数の光ファイバ117が対向して配置されている。更に、この光学測定装置3では、測定対象となる複数の発光素子101のそれぞれの電極に複数のプローブ針109が接触されている。光学測定装置3は、測定対象となる複数の発光素子101に同時に電力を供給して発光させ、それらの光学特性を同時に測定する。
但し、この光学測定装置3では、1つの測定対象の発光素子101に対向配置された光ファイバ117に対して他の測定対象の発光素子101から発光された光が入射しないように、測定対象の発光素子101同士の間隔が定められている。
例えば、図9A及び図9Bに示すように、各発光素子101が1mm角の正方形形状に形成され、隣接する発光素子101同士の間隔が0.3mmで配列されている場合、測定対象の発光素子101同士の間隔は6.2mmに定められている。6.2mmの間隔は、測定対象の発光素子101が4個分の間隔に相当する。この間隔の大きさは、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が、光ファイバ117に入射しないような大きさである。同時に、この間隔の大きさは、1つの測定対象の発光素子101が発光した光が、他の測定対象の発光素子101に入射しないような大きさである。
光学測定装置3は、この間隔を空けて複数の発光素子101を同時に測定することで、複数の発光素子101を1つずつ順次測定する場合と同様の測定精度を得ることができる。
【0071】
<光学測定装置の変形例について>
図10A図23を用いて、光学測定装置3の変形例について説明する。
図10A図23に示す光学測定装置3の構成において、図2図9Bに示された光学測定装置3と同様の構成については説明を省略する。
【0072】
図10A図10Cを用いて、光学測定装置3の変形例1について説明する。
図10Aは、光学測定装置3の変形例1を説明するための図を示す。図10Bは、図10Aに示された発光素子101及びバンドルファイバ118を発光中心軸LCAの方向から視た図を示す。図10Cは、図10A及び図10Bに示されたバンドルファイバ118の他の断面形状を説明するための図を示す。
変形例1の光学測定装置3は、バンドルファイバ118を備える。
【0073】
バンドルファイバ118は、複数の光ファイバ117が束になって構成されている。
バンドルファイバ118は、その入射口118cが測定対象の発光素子101の発光面101aに対向するように配置されている。バンドルファイバ118の中心軸上にある光ファイバ117は、その中心軸が測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致している。
バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117は、図示していないが、フォトディテクタ105及び分光器121にそれぞれ接続されている。
【0074】
バンドルファイバ118の発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさは、図10A及び図10Bに示すように、測定対象の発光素子101の発光面101aよりも大きくてもよい。但し、当該断面の大きさは、図10A及び図10Bに示すように、測定対象の発光素子101に隣接する発光素子101を覆わない程度の大きさである。
なお、バンドルファイバ118の発光中心軸LCAに垂直な断面の形状は、図10Bに示すように矩形形状であってもよいし、図10Cに示すように円形形状であってもよい。
【0075】
変形例1の光学測定装置3は、バンドルファイバ118が、バンドルファイバ118の開口数が示す範囲S内に測定対象以外の発光素子101が含まれないような位置に固定されている。
バンドルファイバ118の開口数が示す範囲Sは、バンドルファイバ118に含まれる1本の光ファイバ117の開口数NAが示す範囲Sよりも拡大される。
このため、バンドルファイバ118の位置は、1本の光ファイバ117を用いる場合の光ファイバ117の位置よりも、測定対象の発光素子101に十分に近接した位置でよい。そのため、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、バンドルファイバ118に入射することが困難となり得る。それにより、変形例1の光学測定装置3では、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が検出されずに、測定対象の発光素子101が発光した光が受光素子105a及び受光素子121aで検出され得る。
【0076】
変形例1の光学測定装置3は、範囲Sが範囲Sよりも拡大されるため、バンドルファイバ118には、測定対象の発光素子101が発光する光が、1本の光ファイバ117を用いる場合よりも多く入射し得る。そのため、変形例1の光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aで多くの光を検出することができ、より高い精度で光量を測定することができる。バンドルファイバ118等の位置合わせ作業も容易に行うことができる。
更に、変形例1の光学測定装置3は、バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117にフォトディテクタ105及び分光器121がそれぞれ接続されているため、測定対象の発光素子101の発光面101aの光強度分布や色度分布等を測定することができる。
【0077】
なお、変形例1の光学測定装置3は、バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117の数を変更することができる。バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117の数を変更すると、バンドルファイバ118の開口数が示す範囲Sが変更される。それにより、変形例1の光学測定装置3は、バンドルファイバ118に入射する光を制限し、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節し得る。
バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117の数を変更する手段は、変形例1の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
或いは、変形例1の光学測定装置3は、バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117と受光素子105a及び受光素子121aとの間の各接続を有効又は無効に切り替えるスイッチを備えてもよい。そして、変形例1の光学測定装置3は、当該スイッチを制御することにより、バンドルファイバ118の開口数が示す範囲Sを変更してもよい。それにより、変形例1の光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節することができる。
バンドルファイバ118を構成する複数の光ファイバ117と受光素子105a及び受光素子121aとの各接続を切り替える手段も、変形例1の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
更には、変形例1の光学測定装置3は、図4を用いて説明した調節機構や図5を用いて説明した絞り201を備えてもよい。そして、これらの調節機構や絞り201が、変形例1の光学測定装置3が備える調節部を構成してもよい。
変形例1の光学測定装置3の他の構成については、図2図9Bに示された光学測定装置3の構成と同様である。
【0078】
図11を用いて、光学測定装置3の変形例2について説明する。
図11は、光学測定装置3の変形例2を説明するための図を示す。
変形例2の光学測定装置3は、変形例1の光学測定装置3に積分球108を追加した構成を備える。
【0079】
積分球108は、中空の略球形状に形成されている。
積分球108は、内壁108aと、取込口108bと、取出口108cとを備えている。
内壁108aは、積分球108の内部空間を形成する。内壁108aは、高反射率の拡散性に優れた材料で形成されている。
内壁108aには、取込口108b及び取出口108cが設けられている。
【0080】
取込口108bは、測定対象の発光素子101が発光した光を取り込むための開口である。
図11の取込口108bの開口中心軸は、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致する。但し、バンドルファイバ118は曲げ得るため、取込口108bの開口中心軸を、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと一致させなくてもよい。
図11の取込口108bは、バンドルファイバ118の外周形状と同様の開口形状に形成されている。取込口108bには、バンドルファイバ118が取り付けられている。
なお、バンドルファイバ118の外周形状は、その入射口118c付近の外周形状と、その取込口108b付近の外周形状とで異なっていてもよい。例えば、バンドルファイバ118の外周形状は、その入射口118c付近の外周形状は矩形形状であり、その取込口108b付近の外周形状は円形形状であってもよい。
図11の取込口108bは、バンドルファイバ118によって導光された光を積分球108の内部に導く。取込口108bから積分球108の内部に導かれた光は、内壁108aで反射を繰り返し、取出口108cに到達する。
【0081】
取出口108cは、内壁108aで反射された光を積分球108の外部に取り出すための開口である。
取出口108cは、内壁108aの取込口108bとは異なる位置に設けられている。
図11の取出口108cには、光ファイバ117が設けられている。
図11の取出口108cは、内壁108aで反射された光を光ファイバ117に導く。光ファイバ117に導かれた光は、光ファイバ117に入射し、受光素子105a及び受光素子121aで検出され、フォトディテクタ105及び分光器121で光学特性が測定される。
変形例2の光学測定装置3の他の構成については、図10A図10Cに示された変形例1の光学測定装置3の構成と同様である。
【0082】
図12A及び図12Bを用いて、光学測定装置3の変形例3について説明する。
図12Aは、光学測定装置3の変形例3を説明するための図を示す。図12Bは、図12Aに示されたレンズ202における光の屈折を説明するための図を示す。
変形例3の光学測定装置3は、変形例1の光学測定装置3にレンズ202を追加した構成を備える。
【0083】
レンズ202は、測定対象の発光素子101が発光した光をバンドルファイバ118に集光させるためのレンズである。
レンズ202は、例えば平凸レンズを用いて構成される。
レンズ202は、バンドルファイバ118と測定対象の発光素子101との間で両者に対向して配置されている。レンズ202は、バンドルファイバ118の入射口118c及び測定対象の発光素子101の発光面101aと、略平行に配置されている。
レンズ202の中心軸は、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致する。
【0084】
レンズ202の発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさは、図12Aに示すように、バンドルファイバ118の発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさと同程度か大きい。但し、レンズ202の当該断面の大きさは、図12Aに示すように、測定対象の発光素子101に隣接する発光素子101を覆わない程度の大きさである。
【0085】
図12Bに示すように、測定対象の発光素子101が発光した光は、レンズ202に入射するとバンドルファイバ118の入射口118cに向かって屈折される。しかし、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、レンズ202に入射しても入射口118cに向かって屈折されない。そのため、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、バンドルファイバ118に入射することが困難となり得る。それにより、変形例3の光学測定装置3では、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が検出されずに、測定対象の発光素子101が発光した光が受光素子105a及び受光素子121aで検出され得る。
更に、変形例3の光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が発光した光をレンズ202でバンドルファイバ118に集光させる。このため、変形例3の光学測定装置3は、バンドルファイバ118等の位置ズレが発生しても、レンズ202を用いない場合より測定精度の低下を抑止することができる。バンドルファイバ118等の位置合わせ作業も更に容易に行うことができる。
【0086】
このように、変形例3の光学測定装置3は、レンズ202を用いて、バンドルファイバ118に入射する光を制限し、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節し得る。
レンズ202は、変形例3の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
【0087】
なお、変形例3の光学測定装置3は、レンズ202を、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAに沿って上下方向に移動させる移動手段を備えていてもよい。レンズ202の上下方向での位置が変更されると、バンドルファイバ118の入射口118cに入射可能な光の範囲が変更される。それにより、変形例3の光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節することができる。
レンズ202を発光中心軸LCAに沿って移動させる移動手段も、変形例3の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
変形例3の光学測定装置3の他の構成については、図10A図10Cに示された変形例1の光学測定装置3の構成と同様である。
【0088】
図13A及び図13Bを用いて、光学測定装置3の変形例4について説明する。
図13Aは、光学測定装置3の変形例4を説明するための図を示す。図13Bは、図13Aに示された発光素子101及びバンドルファイバ119を発光中心軸LCAの方向から視た図を示す。
変形例4の光学測定装置3は、変形例1の光学測定装置3に含まれるバンドルファイバ118とは異なる構成のバンドルファイバ119を備える。
【0089】
バンドルファイバ119は、バンドルファイバ118と同様に、複数の光ファイバ117が束になって構成されている。
バンドルファイバ119は、その入射口119cが測定対象の発光素子101の発光面101aに対向するように配置されている。バンドルファイバ119の中心軸上にある光ファイバ117は、その中心軸が測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致している。
バンドルファイバ119の中心軸近傍にある一又は複数の光ファイバ117は、分光器121に接続されている。バンドルファイバ119の中心軸近傍以外にある複数の光ファイバ117は、フォトディテクタ105に接続されている。
図13A及び図13Bでは、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある一又は複数の光ファイバ117は、黒色で示されている。バンドルファイバ119の中心軸近傍以外にある複数の光ファイバ117は、白色で示されている。図14A図14Cでも同様である。
【0090】
バンドルファイバ119の発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさは、図13A及び図13Bに示すように、測定対象の101の発光面101aより大きく、測定対象以外の複数の発光素子101を覆う程度の大きさである。
バンドルファイバ119の開口数が示す範囲Sは、バンドルファイバ118の開口数が示す範囲Sよりも拡大される。範囲S内には、測定対象の発光素子101に加えて測定対象以外の発光素子101も含まれる。
【0091】
変形例4の光学測定装置3は、範囲Sが範囲Sよりも拡大されるため、バンドルファイバ119には、測定対象の発光素子101が発光する光が、バンドルファイバ118を用いる場合よりも多く入射し得る。そのため、変形例4の光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aで更に多くの光を検出することができ、更に高い精度で光量を測定することができる。バンドルファイバ119等の位置合わせ作業も更に容易に行うことができる。
変形例4の光学測定装置3は、バンドルファイバ119の中心軸と測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAとが略一致し、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある光ファイバ117のみが分光器121に接続されている。そのため、色度等の測定を行う分光器121の受光素子121aは、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光を検出せずに、測定対象の発光素子101が発光した光を検出し得る。よって、変形例4の光学測定装置3は、高い精度で色度等を測定することができる。
変形例4の光学測定装置3は、バンドルファイバ119の中心軸近傍以外にある複数の光ファイバ117がフォトディテクタ105にそれぞれ接続されているため、測定対象以外の発光素子101の発光面101aの光強度分布を測定することができる。
更に、変形例4の光学測定装置3は、バンドルファイバ119の範囲S内には、測定対象以外の発光素子101も位置する。このため、変形例4の光学測定装置3は、分光器121に接続された光ファイバ117に対向する発光素子101は色度等の測定の測定対象とし、それ以外の複数の発光素子101は光量測定の測定対象とすることができる。すなわち、変形例4の光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が異なるが、色度等の測定及び光量測定を同時に行うことができる。
変形例4の光学測定装置3の他の構成については、図10A図10Cに示された変形例1の光学測定装置3の構成と同様である。
【0092】
図14A図14Cを用いて、光学測定装置3の変形例5について説明する。
図14Aは、光学測定装置3の変形例5を説明するための図を示す。図14Bは、光学測定装置3の変形例5における他の例1を説明するための図を示す。図14Cは、光学測定装置3の変形例5における他の例2を説明するための図を示す。
変形例5の光学測定装置3は、変形例4の光学測定装置3にロッドレンズアレイ203又はマイクロレンズアレイ204を追加した構成を備える。
【0093】
ロッドレンズアレイ203は、複数のロッドレンズ203aが互いに略平行に配列されている。
ロッドレンズ203aは、発光素子101が発光した光を内部で反射させバンドルファイバ119に導光するためのレンズである。
ロッドレンズ203aは、例えば複屈折性を有するレンズを用いて構成されている。ロッドレンズ203aは、中心軸付近の屈折率が外周付近の屈折率よりも大きい。
ロッドレンズ203aは、バンドルファイバ119と発光素子101との間に配置されている。ロッドレンズ203aの端面は、バンドルファイバ119の入射口119c及び発光素子101の発光面101aに対向する。
ロッドレンズ203aの中心軸は、発光素子101の発光中心軸LCAと略平行である。ロッドレンズアレイ203の中央に配置されたロッドレンズ203aの中心軸は、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致する。
【0094】
ロッドレンズ203aの発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさは、発光素子101の発光面101aの大きさより小さい。
ロッドレンズアレイ203の発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさは、バンドルファイバ119の発光中心軸LCAに垂直な断面の大きさと同程度かやや大きい。
【0095】
測定対象の発光素子101が発光した光は、ロッドレンズアレイ203の中央に配置されたロッドレンズ203aに入射する。当該中央に配置されたロッドレンズ203aに入射した光は、当該中央に配置されたロッドレンズ203aの内部で反射を繰り返す。そして、当該中央に配置されたロッドレンズ203aに入射した光は、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある光ファイバ117の入射口117cに向かって導光される。しかし、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、当該中央に配置されたロッドレンズ203aに入射することが困難であり得る。それにより、変形例5の光学測定装置3では、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は検出されずに、測定対象の発光素子101が発光した光が、受光素子121aで検出され得る。よって、図14Aに示された変形例5の光学測定装置3は、高い精度で色度等を測定することができる。なお、上述のように、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある光ファイバ117のみが、受光素子121aを含む分光器121に接続されている。
【0096】
なお、変形例5の光学測定装置3は、図14Bに示すように、ロッドレンズアレイ203の代りにマイクロレンズアレイ204を用いてもよい。
また、変形例5の光学測定装置3は、図14Cに示すように、マイクロレンズアレイ204の中央に貫通孔204aが設けられていてもよい。当該貫通孔204aには、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある光ファイバ117が挿入されていてもよい。そして、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある光ファイバ117のみが、受光素子121aを含む分光器121に接続されていてもよい。
図14Cに示された変形例5の光学測定装置3では、測定対象の発光素子101が発光した光が、マイクロレンズアレイ204を介さずに、バンドルファイバ119の中心軸近傍にある光ファイバ117に直接入射する。そのため、図14Cに示された変形例5の光学測定装置3では、より高い精度で色度等を測定することができる。更に、当該色度等の測定の再現性も向上させることができる。
【0097】
このように、変形例5の光学測定装置3は、ロッドレンズアレイ203又はマイクロレンズアレイ204を用いて、バンドルファイバ119に入射する光を制限し、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節し得る。
ロッドレンズアレイ203又はマイクロレンズアレイ204は、変形例5の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
【0098】
なお、変形例5の光学測定装置3は、ロッドレンズアレイ203又はマイクロレンズアレイ204を、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAに沿って上下方向に移動させる移動手段を備えていてもよい。ロッドレンズアレイ203又はマイクロレンズアレイ204の上下方向での位置が変更されると、バンドルファイバ119の入射口119cに入射可能な光の範囲が変更される。それにより、変形例5の光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節することができる。
ロッドレンズアレイ203又はマイクロレンズアレイ204を発光中心軸LCAに沿って移動させる移動手段も、変形例5の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
変形例5の光学測定装置3の他の構成については、図13A及び図13Bに示された変形例4の光学測定装置3の構成と同様である。
【0099】
図15A及び図15Bを用いて、光学測定装置3の変形例6について説明する。
図15Aは、光学測定装置3の変形例6を説明するための図を示す。図15Bは、図15Aに示されたフォトディテクタ105の受光素子105aを発光中心軸LCAの方向から視た図を示す。
変形例6の光学測定装置3は、図4に示された光学測定装置3に含まれる光ファイバ117のヘッド117aの先端周辺に、フォトディテクタ105の受光素子105aが設けられた構成を備える。
【0100】
変形例6の光学測定装置3には、図15Bに示すように、複数の受光素子105aの中央に間隙105bが形成されるように、複数の受光素子105aが設けられている。
間隙105bには、光ファイバ117のヘッド117aが挿入され固定される。
【0101】
4枚の受光素子105aの受光面及び光ファイバ117は、発光素子101の発光面101aに対向して配置される。4枚の受光素子105aの受光面の大きさは、測定対象の発光素子101の発光面101aより大きくてもよい。4枚の受光素子105aの受光面の大きさは、光ファイバ117の入射口117cよりも十分に大きい。
変形例6の光学測定装置3に含まれる光ファイバ117は、分光器121にのみ接続されている。
【0102】
測定対象の発光素子101が発光した光の一部は、光ファイバ117に入射し、受光素子121aで検出され、分光器121で色度等が測定される。
また、測定対象の発光素子101が発光した光のうち光ファイバ117に入射しなかった光の大部分は、光ファイバ117を介さずに受光素子105aで直接検出され、フォトディテクタ105で光量が測定される。
【0103】
変形例6の光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が発光した光を、光ファイバ117の入射口117cよりも十分に大きい4枚の受光素子105aの受光面で直接検出する。このため、変形例6の光学測定装置3は、図4に示された光学測定装置3に比べて、受光素子105aでより多くの光を検出することができ、より高い精度で光量を測定することができる。
変形例6の光学測定装置3の他の構成については、図4に示された光学測定装置3の構成と同様である。
【0104】
図16を用いて、光学測定装置3の変形例7について説明する。
図16は、光学測定装置3の変形例7を説明するための図を示す。
変形例7の光学測定装置3は、変形例6の光学測定装置3に積分球108を追加した構成を備える。また、変形例7の光学測定装置3は、変形例6の光学測定装置の受光素子105aを異なる位置に配置した構成を備える。
【0105】
変形例7の光学測定装置3の積分球108は、図11に示された変形例2の光学測定装置3に含まれる積分球108と同様の構成を備える。
変形例7の光学測定装置3は、光ファイバ117の入射口117cが、積分球108の取込口108bに配置されている。積分球108の取込口108b及び光ファイバ117の入射口117cは、測定対象の発光素子101の発光面101aに対向して配置される。積分球108の取込口108bの大きさは、光ファイバ117の入射口117cよりも十分に大きい。
変形例7の光学測定装置3に含まれる光ファイバ117は、分光器121にのみ接続されている。
変形例7の光学測定装置3は、受光素子105aが、積分球108の取出口108cに配置されている。
【0106】
測定対象の発光素子101が発光した光の一部は、光ファイバ117に入射し、受光素子121aで検出され、分光器121で色度等が測定される。
また、測定対象の発光素子101が発光した光のうち光ファイバ117に入射しなかった光の大部分は、取込口108bから積分球108の内部に導かれる。取込口108bから積分球108の内部に導かれた光は、内壁108aで反射を繰り返し、取出口108cに到達する。そして、取出口108cに到達した光は、受光素子105aで検出され、フォトディテクタ105で光量が測定される。
【0107】
変形例7の光学測定装置3は、測定対象の発光素子101が発光した光を、光ファイバ117の入射口117cよりも十分に大きい積分球108の取込口108bで取り込む。そして、変形例7の光学測定装置3は、積分球108で取り込んだ光を取出口108cに設けられた受光素子105aで直接検出する。このため、変形例7の光学測定装置3は、変形例6の光学測定装置3と同様に、受光素子105aでより多くの光を検出することができ、より高い精度で光量を測定することができる。
変形例7の光学測定装置3の他の構成については、図15A及び図15Bに示された変形例6の光学測定装置3の構成と同様である。
【0108】
図17を用いて、光学測定装置3の変形例8について説明する。
図17は、光学測定装置3の変形例8を説明するための図を示す。
変形例8の光学測定装置3は、図5に示された光学測定装置3に含まれる絞り201の代りに筒205を追加した構成を備える。
【0109】
筒205は、測定対象の発光素子101が発光した光の一部を遮断して光ファイバ117に入射する光を制限する。
筒205は、光を吸収する吸収部材で形成されている。
筒205は、光ファイバ117のヘッド117aを基端として、先端が測定対象の発光素子101に向かって延びている。筒205の先端にある開口205aは、発光素子101の発光面101a及び光ファイバ117の入射口117cに対向する。
筒205及び開口205aの中心軸は、測定対象の発光素子101の発光中心軸LCAと略一致する。
開口205aの大きさは、発光素子101の発光面101aの大きさと同程度かやや大きい。但し、開口205aの大きさは、図17に示すように、測定対象の発光素子101に隣接する発光素子101を覆わない程度の大きさである。
【0110】
筒205は吸収部材で形成されているため、筒205の内周面に入射した光は反射されずにそのまま吸収される。光ファイバ117に入射する光は、筒205の内周面に入射しせず、筒205の開口205aから入射口117cに直接向かう光である。当該光の範囲は、開口205aの周縁及び入射口117cを結ぶ直線と、発光中心軸LCAとが成す角度βの大きさによって規定される。すなわち、光ファイバ117に入射する光の範囲は、角度βによって規定される。なお、図17では、角度βが光ファイバ117の開口数NAを規定する角度αより小さい例が示されている。
一方、筒205の長さは、開口205aの上下方向の位置を規定する。このため、筒205の長さは、角度βの大きさを規定する。
よって、筒205の長さは、光ファイバ117に入射する光の範囲を規定する。
【0111】
変形例8の光学測定装置3に含まれる筒205は、筒205の内部に入射する光の範囲内に測定対象以外の発光素子101が含まれないような角度βとなる長さに形成されている。
このため、変形例8の光学測定装置3の光ファイバ117には、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が入射されない。それにより、変形例8の光学測定装置3では、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が検出されずに、測定対象の発光素子101が発光した光が受光素子105a及び受光素子121aで検出され得る。
【0112】
このように、変形例8の光学測定装置3は、筒205を用いて、光ファイバ117に入射する光を制限し、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節し得る。
筒205は、変形例8の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
【0113】
なお、変形例8の光学測定装置3は、筒205の長さを変更する手段を備えていてもよい。筒205の長さが変更されると角度βが変更され、光ファイバ117に入射可能な光の範囲が変更される。それにより、変形例8の光学測定装置3は、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節することができる。
筒205の長さを変更する手段も、変形例8の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
変形例8の光学測定装置3の他の構成については、図4に示された光学測定装置3の構成と同様である。
【0114】
図18を用いて、光学測定装置3の変形例9について説明する。
図18は、光学測定装置3の変形例9を説明するための図を示す。
変形例9の光学測定装置3は、変形例8の光学測定装置3に積分球108を追加した構成を備える。
【0115】
変形例9の光学測定装置3に含まれる筒205は、積分球108の取込口108bを基端として、先端が測定対象の発光素子101に向かって延びている。
変形例9の光学測定装置3に含まれる光ファイバ117は、積分球108の取出口108cに設けられている。
【0116】
光ファイバ117に入射する光は、取込口108bから積分球108の内部に取り込まれる光である。そして、取込口108bから積分球108の内部に取り込まれる光は、変形例8の光学測定装置3と同様に、開口205aから取込口108bに直接向かう光である。すなわち、光ファイバ117に入射する光は、開口205aから取込口108bに直接向かう光である。当該光の範囲は、取込口108bの周縁及び開口205aの周縁を結ぶ直線と、発光中心軸LCAとが成す角度γの大きさによって規定される。なお、図18では、角度γが光ファイバ117の開口数NAを規定する角度αより大きい例が示されている。
【0117】
変形例9の光学測定装置3に含まれる筒205は、筒205の内部に入射する光の範囲内に、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が含まれないような角度γとなる長さに形成されている。変形例8の光学測定装置3と同様に、筒205の長さが角度γの大きさを規定し、光ファイバ117に入射する光の範囲を規定するためである。
よって、変形例9の光学測定装置3の光ファイバ117には、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が入射せず、測定対象の発光素子101が発光した光が入射する。それにより、変形例9の光学測定装置3では、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が検出されずに、測定対象の発光素子101が発光した光が受光素子105a及び受光素子121aで検出され得る。
【0118】
このように、変形例9の光学測定装置3は、筒205を用いて光ファイバ117に入射する光を制限し、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節し得る。
筒205が、変形例9の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
なお、変形例9の光学測定装置3も、変形例8の光学測定装置3と同様に、筒205の長さを変更する手段を備えていてもよい。
筒205の長さを変更する手段も、変形例9の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
変形例9の光学測定装置3の他の構成については、図17に示された変形例8の光学測定装置3の構成と同様である。
【0119】
図19A図20を用いて、光学測定装置3の変形例10について説明する。
図19Aは、光学測定装置3の変形例10を説明するための図を示す。図19Bは、図19Aに示された遮蔽板206及び発光素子101を発光中心軸LCAの方向から視た図を示す。図20は、光学測定装置3の変形例10における他の例を説明するための図を示す。
変形例10の光学測定装置3は、変形例9の光学測定装置3に含まれる筒205の代りに遮蔽板206を追加した構成を備える。
【0120】
遮蔽板206は、測定対象の発光素子101が発光した光が、測定対象以外の発光素子101に入射することを遮る遮蔽部材である。
図19に示す遮蔽板206は、隣接する発光素子101同士の間を空間的に仕切る板である。
遮蔽板206は、積分球108の取込口108bと発光素子101との間に配置されている。遮蔽板206の開口206aは、積分球108の取込口108b及び発光素子101が載置されたテーブル103と接している。測定対象の発光素子101は、積分球108及び遮蔽板206で形成された閉空間の内部に位置され得る。
【0121】
遮蔽板206は、測定対象の発光素子101が発光した光が測定対象以外の発光素子101に入射することを遮る。よって、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光は、発生し得ない。このため、光ファイバ117に入射する光は、測定対象の発光素子101が発光した光のみに制限される。それにより、変形例10の光学測定装置3では、測定対象以外の発光素子101が出射する意図しない光が検出されずに、測定対象の発光素子101が発光した光が受光素子105a及び受光素子121aで検出され得る。
【0122】
なお、変形例10の光学測定装置3は、図20に示すように、遮蔽板206の代りにリフレクタ207を用いてもよい。
リフレクタ207は、測定対象の発光素子101とそれ以外の発光素子101とを空間的に仕切る筒である。
リフレクタ207は、積分球108の取込口108bと測定対象の発光素子101との間に配置されている。リフレクタ207は、積分球108の取込口108bに固定されている。リフレクタ207の先端は、測定対象の発光素子101が載置されたテーブル103と接している。測定対象の発光素子101は、積分球108及びリフレクタ207で形成された閉空間の内部に位置され得る。
よって、図20に示された変形例10の光学測定装置3においても、光ファイバ117に入射する光は、測定対象の発光素子101が発光した光のみに制限される。
【0123】
また、リフレクタ207は、積分球108に向かうに従って内径が拡大される筒状に形成されている。リフレクタ207の内周面は、高反射材料がコーティングされている。このため、測定対象の発光素子101が発光した光は、リフレクタ207の内周面で積分球108の取込口108bに向かって反射され得る。それにより、リフレクタ207を用いた変形例10の光学測定装置3は、遮蔽板206を用いた場合と比べて、光ファイバ117により多くの光が入射されるため、より高い精度で光量を測定することができる。
【0124】
このように、変形例10の光学測定装置3は、遮蔽板206又はリフレクタ207を用いて、光ファイバ117に入射する光を制限し、受光素子105a及び受光素子121aの検出範囲を調節し得る。
遮蔽板206及びリフレクタ207は、変形例10の光学測定装置3が備える調節部を構成する。
変形例10の光学測定装置3の他の構成については、図18に示された変形例9の光学測定装置3の構成と同様である。
【0125】
図21図23を用いて、光学測定装置3の変形例11について説明する。
図21は、光学測定装置3の変形例11を説明するための図を示す。図22は、図21に示された制御部151が光学特性測定時に行う処理を説明するためのフローチャートを示す。図23は、光学測定装置3の変形例11における他の例を説明するための図を示す。
変形例11の光学測定装置3は、図2図9Bに示された光学測定装置3に光導波路120及び光量調節器122を追加した構成を備える。
【0126】
変形例11の光学測定装置3は、光ファイバ117の光伝送路117bが、光導波路120を用いて分岐されてもよい。
光導波路120は、光伝送路117bを、分光器121に向かう第1経路117dとフォトディテクタ105に向かう第2経路117eとに分岐する。第1経路117dは、光導波路120と分光器121との間を接続する光伝送路117bである。第2経路117eは、光導波路120とフォトディテクタ105との間を接続する光伝送路117bである。
光導波路120は、入射した光を内部で全反射させて伝送損失を極力抑制して、第1経路117d及び第2経路117eに導光する。
【0127】
光量調節器122は、分光器121の受光素子121aが検出する光の光量を調節する。
光量調節器122は、光導波路120と分光器121との間を接続する光伝送路117bの第1経路117d上に配置されている。
光量調節器122は、例えば、NDフィルタ(Neutral Density Filter)等の光量を減衰させる光学フィルタを用いて構成されている。或いは、光量調節器122は、電気光学素子、磁気光学素子、音響光学素子、又は液晶光学素子等を用いて構成されていてもよい。
光量調節器122は、制御部151と接続されている。
【0128】
また、光量調節器122は、通過する光の減衰量を調節可能に構成されている。
光量調節器122で調節される減衰量は、制御部151によって設定される。
光量調節器122で調節される減衰量は、分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジ内に分光器121への入射光量が収まるように、適宜設定され得る。主として、発光素子101の品種に応じて異なる減衰量に設定され得る。なお、光量調節器122は、減衰量をゼロにし得る構成も備えている。
【0129】
ここで、分光器121の「光電変換特性」とは、分光器121における入射光量と出力電流との関係のことである。
また、入力と出力とが比例関係にあることを、「直線性」という。更に、入力と出力との比例関係が成立する範囲のことを「ダイナミックレンジ」という。ダイナミックレンジは、直線性が成立する範囲のことである。
分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジは、入射光量と出力電流との比例関係が成立する範囲であり、光電変換特性における直線性が成立する範囲である。
【0130】
分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジは、フォトディテクタ105に比べて狭い。このため、発光素子101の各種光学特性を分光器121で測定する際、分光器121への入射光量の如何によっては、分光器121の測定結果は不正確である場合がある。
よって、発光素子101の光学特性を高い信頼性で測定し得る技術が望まれている。
また、品種の異なる発光素子101は、その発光特性が品種毎で異なることが多い。そのため、品種の異なる発光素子101の光学特性を測定する場合、分光器121への入射光量は異なることが多い。よって、発光素子101の品種毎で、適切な入射光量となるよう調整する必要がある。しかし、発光素子101の品種毎で測定環境を変えることによって、分光器121への入射光量を調整することは負荷が大きい。
よって、品種の異なる発光素子101の光学特性を測定する場合であっても、同じ測定環境下で高精度に測定し得る技術が望まれている。
そのために、変形例11の光学測定装置3は、光量調節器122を備えている。
【0131】
図22を用いて、光学特性測定時に、変形例11の光学測定装置3に含まれる制御部151が行う処理について説明する。
【0132】
ステップS10において、制御部151は、フォトディテクタ105の光量測定結果及び分光器121の測定結果が入力されたか否かを判定する。
制御部151は、フォトディテクタ105の光量測定結果及び分光器121の測定結果が入力されるまで待機する。一方、制御部151は、フォトディテクタ105の光量測定結果及び分光器121の測定結果が入力されたと判定されたならば、各結果を対応付けて所定の記憶領域に記憶する。そして、制御部151は、ステップS20に移行する。
【0133】
ステップS20において、制御部151は、フォトディテクタ105の光量測定結果に基づいて、分光器121の測定結果の妥当性を検証する。
制御部151は、分光器121の測定結果の妥当性を、例えば、次のような方法で検証し得る。
【0134】
例えば、制御部151は、ステップS10で入力された分光器121の測定結果に含まれる光量測定結果を確認する。そして、制御部151は、分光器121の当該光量測定結果と、ステップS10で入力されたフォトディテクタ105の光量測定結果との差分を求める。そして、制御部151は、当該差分が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、制御部151は、当該差分が、所定の許容範囲内にあれば、ステップS10で入力された分光器121の測定結果は妥当であると判断する。一方、制御部151は、当該差分が、所定の許容範囲内に無ければ、ステップS10で入力された分光器121の測定結果は妥当ではないと判断する。
【0135】
また例えば、制御部151は、分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジ内で取得し得る分光器121の光量測定結果の範囲を予め記憶している。そして、制御部151は、ステップS10で入力されたフォトディテクタ105の光量測定結果が、予め記憶された当該分光器121の光量測定結果の範囲内にあるか否かを判定する。そして、制御部151は、ステップS10で入力されたフォトディテクタ105の光量測定結果が、予め記憶された当該分光器121の光量測定結果の範囲内にあれば、ステップS10で入力された分光器121の測定結果は妥当であると判断する。一方、制御部151は、ステップS10で入力されたフォトディテクタ105の光量測定結果が、予め記憶された当該分光器121の光量測定結果の範囲内に無ければ、ステップS10で入力された分光器121の測定結果は妥当ではないと判断する。
【0136】
ステップS30において、制御部151は、分光器121の測定結果が妥当であったか否かを判定する。
制御部151は、ステップS20での検証により、分光器121の測定結果が妥当であると判定されたならば、ステップS40に移行する。一方、制御部151は、ステップS20での検証によって、分光器121の測定結果が妥当ではないと判定されたならば、ステップS60に移行する。
【0137】
ステップS40において、制御部151は、分光器121の測定結果を有効にする。
【0138】
ステップS50において、制御部151は、分光器121の測定結果を出力部163に出力する。そして、制御部151は、光学特性の測定を終了する。
分光器121の測定結果は、出力部163にて情報出力される。
【0139】
ステップS60において、制御部151は、分光器121の測定結果を無効にする。
【0140】
ステップS70において、制御部151は、光量調節器122を制御する。
制御部151は、ステップS60で無効にされた分光器121の測定結果と、当該結果に対応付けられたフォトディテクタ105の光量測定結果とを確認する。そして、制御部151は、当該光量測定結果に基づいて、光量調節器122で調節される減衰量を求める。制御部151は、求めた減衰量を含む制御信号を光量調節器122に出力し、光量調節器122に減衰量を設定する。
制御部151は、光量調節器122で調節される減衰量を、例えば、次のような方法で求め得る。
【0141】
例えば、制御部151は、ステップS20での検証において、分光器121の光量測定結果とフォトディテクタ105の光量測定結果との差分を求めて検証した場合には、当該差分の許容範囲内に当該差分が収まるような減衰量を求める。
【0142】
また例えば、制御部151は、ステップS20での検証において、分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジ内で取得し得る分光器121の光量測定結果の範囲を用いて検証した場合には、次のように求める。すなわち、制御部151は、当該範囲の閾値と、フォトディテクタ105の光量測定結果との差分に応じて光量調節器122で調節される減衰量を求める。
【0143】
ステップS80において、制御部151は、フォトディテクタ105及び分光器121に再び測定を行うことを指示する。
制御部151は、フォトディテクタ105及び分光器121に制御信号を出力して、フォトディテクタ105及び分光器121に再度測定するよう指示する。
再測定の際、分光器121は、ステップS70で設定された減衰量で減衰された光を検出し、光学特性を測定することができる。そして、再測定した分光器121の測定結果は、再び制御部151に入力されて、ステップS20で検証されることとなる。それにより、ステップS50で出力される分光器121の測定結果は、信頼性の高い測定だけとなる。
【0144】
このように、変形例11の光学測定装置3は、分光器121よりもダイナミックレンジの広いフォトディテクタ105で測定された光量測定結果に基づいて、分光器121の測定結果を選択的に有効する。
このため、変形例11の光学測定装置3は、発光素子101の光学特性測定時に、信頼性の高い測定結果のみを有効として出力することができる。
よって、変形例11の光学測定装置3の光学特性の測定結果は、高い信頼性を得ることができる。
【0145】
更に、変形例11の光学測定装置3は、分光器121の測定結果が妥当でなければ、分光器121への入射光を、適正な光量に自動で調節することができる。そして、変形例11の光学測定装置3は、適正な光量に調節された入射光を用いて分光器121が再度光学特性を測定することができる。
このため、変形例11の光学測定装置3は、発光特性の異なる発光素子101の光学特性を測定する場合であっても、測定環境を変えずに、分光器121への入射光量を自動的に適正に保つことができる。
よって、変形例11の光学測定装置3は、品種の異なる発光素子101の光学特性を、同じ測定環境下で高精度に測定することができる。
【0146】
なお、変形例11の光学測定装置3は、光量調節器122で調節される減衰量を、図21及び図22に示された光学測定装置3のように、フォトディテクタ105で測定された光量測定結果に基づいて設定しなくてもよい。
変形例11の光学測定装置3は、光量調節器122で調節される減衰量を、分光器121で測定された測定結果に含まれる光量測定結果に基づいて設定してもよい。
このとき、変形例11の光学測定装置3は、図23に示すように、光導波路120、フォトディテクタ105、及びアンプ113を省いた構成であってもよい。
【0147】
フォトディテクタ105が省略された場合、図23に示された制御部151は、分光器121で測定された測定結果の妥当性を、次のような方法で検証してもよい。当該検証は、図22のステップS20の処理の一部に相当する。
【0148】
図23に示された制御部151は、分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジ内で取得し得る分光器121の光量測定結果の範囲を予め記憶している。そして、制御部151は、分光器121で測定された光量測定結果が、予め記憶された光量測定結果の範囲内にあるか否かを判定する。そして、制御部151は、分光器121で測定された光量測定結果が、予め記憶された光量測定結果の範囲内にあれば、分光器121で測定された測定結果は妥当であると判断する。一方、制御部151は、分光器121で測定された光量測定結果が、予め記憶された光量測定結果の範囲内に無ければ、分光器121で測定された測定結果は妥当ではないと判断する。
【0149】
また、フォトディテクタ105が省略された場合、図23に示された制御部151は、光量調節器122で調節される減衰量を、次のような方法で求めてもよい。当該減衰量の計算は、図22のステップS70の処理の一部に相当する。
【0150】
図23に示された制御部151は、分光器121の光電変換特性におけるダイナミックレンジ内で取得し得る分光器121の光量測定結果の範囲の閾値と、分光器121で測定された光量測定結果との差分に応じて減衰量を求める。
【0151】
このような構成により、図23に示された変形例11の光学測定装置3は、フォトディテクタ105を省いても、分光器121で測定された光量測定結果に基づいて、分光器121への入射光を、適正な光量に自動で調節することができる。
このため、図23に示された変形例11の光学測定装置3は、図21及び図22に示された11の光学測定装置3と比べて、より簡単な構成で信頼性の高い測定結果を得ることができる。
変形例11の光学測定装置3の他の構成については、図2図9Bに示された光学測定装置3の構成と同様である。
【0152】
上記で説明した実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用し得ることは、当業者には明らかであろう。
【0153】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本発明の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【0154】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【0155】
<実施形態の構成及び効果>
本実施形態の光学測定装置3は、他の発光素子101と隣接して配列された一の発光素子101が発光した光を検出する受光素子105a及び受光素子121aを備え、受光素子105a及び受光素子121aは、一の発光素子101に電力を供給することによって一の発光素子101が発光した光を検出し、一の発光素子101が発光した光によって他の発光素子101が発光した光、及び、一の発光素子101が発光した光のうち他の発光素子101で反射された光を検出しないことを特徴とする。
このような構成により、光学測定装置3は、発光素子101の光学特性を、発光素子101の配列態様に関わらず、簡単な構成で高精度に測定することができる。
【0156】
また、本実施形態の光学測定装置3は、一の発光素子101にのみ電力を供給してもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、発光素子101の光学特性を、より高精度に測定することができる。
【0157】
また、本実施形態の光学測定装置3は、一の発光素子101に電力を供給することによって一の発光素子101が発光した光が受光素子105a及び受光素子121aで検出され、一の発光素子101が発光した光によって他の発光素子101が発光した光、及び、一の発光素子101が発光した光のうち他の発光素子101で反射された光が受光素子105a及び受光素子121aで検出されないように、受光素子105a及び受光素子121aが検出する光の範囲である検出範囲を調節する調節部を備えてもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、発光素子101の光学特性を、発光素子101の配列態様に関わらず、簡単な構成で高精度に測定することができる。
【0158】
また、本実施形態の光学測定装置3は、一の発光素子101が発光した光が入射し、入射した光を受光素子105a及び受光素子121aに導光する光ファイバ117を備え、調節部は、光ファイバ117に入射する光を制限することによって、検出範囲を調節してもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、発光素子101の光学測定を、より簡単な構成で測定することができる。
【0159】
また、本実施形態の光学測定装置3は、一の発光素子101及び他の発光素子101は、電力が供給されると特定の波長領域の光を生成する生成部101bと、入射した光の波長を波長変換する波長変換部101cと、をそれぞれ含み、調節部は、一の発光素子101が発光した光が他の発光素子101の波長変換部101cに入射することによって他の発光素子が発光した光、及び、一の発光素子101が発光した光のうち他の発光素子101で反射された光が、光ファイバ117に入射することを制限してもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、生成部101b及び波長変換部101cを含む発光素子101の光学特性を、発光素子101の配列態様に関わらず、簡単な構成で高精度に測定することができる。
【0160】
また、本実施形態の光学測定装置3は、一の発光素子101が発光した光が入射する光ファイバ117の入射口117cは、一の発光素子101に対向して配置され、調節部は、入射口117cと一の発光素子101との距離Lを光ファイバ117の開口数NAに基づいて変更することによって、光ファイバ117に入射する光を制限してもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、生成部101b及び波長変換部101cを含む発光素子101の光学特性を、より簡単な構成で測定することができる。
【0161】
また、本実施形態の光学測定装置3は、光ファイバ117内で全反射し得る光の入射角の最大値をαとし、一の発光素子101の中心から、一の発光素子101と隣接する他の発光素子101の外縁までの距離をXとすると、調節部は、入射口と一の発光素子101との距離Lが、L≦X/tanαの関係を満たすように距離Lを変更してもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、生成部101b及び波長変換部101cを含む発光素子101の光学特性を、より簡単な構成で測定することができる。
【0162】
一の発光素子101が発光した光が入射する光ファイバ117の入射口117cは、一の発光素子101に対向して配置され、調節部は、入射口117cと一の発光素子101との間に配置され、一の発光素子101が発光した光が他の発光素子101に入射することを遮る遮蔽部材で構成され、遮蔽部材によって光ファイバ117に入射する光を制限してもよい。
このような構成により、光学測定装置3は、生成部101b及び波長変換部101cを含む発光素子101の光学特性を、より簡単な構成で測定することができる。
【0163】
<定義等>
本発明の「一の発光素子」の一例は、複数配列された発光素子101のうち、測定対象の発光素子101である。
本発明の「他の発光素子」の一例は、複数配列された発光素子101のうち、測定対象以外の発光素子101である。
通常、測定対象の発光素子101は、測定毎に異なる。すなわち、本発明の「一の発光素子」と「他の発光素子」とは、測定対象か否かが異なるだけであって、その構成は実質的に同じであり得る。
本発明の「受光素子」の一例は、受光素子105a及び受光素子121aである。
本発明の「調節部」の一例は、距離Lの調節機構及び絞り201である。これ以外についても明細書中に適宜記載されている。
本発明の「導光管」の一例は、光ファイバ117、バンドルファイバ118、及びバンドルファイバ119である。
本発明の「生成部」の一例は、生成部101bである。
本発明の「波長変換部」の一例は、波長変換部101cである。
本発明の「入射口」の一例は、入射口117cである。
本発明の「遮蔽部材」の一例は、遮蔽板206及びリフレクタ207である。
【符号の説明】
【0164】
3 光学測定装置
101 発光素子
101a 発光面
101b 生成部
101c 波長変換部
105 フォトディテクタ
105a 受光素子
117 光ファイバ
117a ヘッド
117b 光伝送路
117c 入射口
121 分光器
121a 受光素子
206 遮蔽板
207 リフレクタ
図1
図2
図3A
図3B
図4
図5
図6
図7A
図7B
図8
図9A
図9B
図10A
図10B
図10C
図11
図12A
図12B
図13A
図13B
図14A
図14B
図14C
図15A
図15B
図16
図17
図18
図19A
図19B
図20
図21
図22
図23