JPH034858B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光源等の配光分布をリアルタイムで
測定することができる光源の２次元配光分布測定
装置に関する。

（従来の技術） 光源の配光特性は、その光源を選択するための
重要な基準となるから、光源の製造者は仕様書等
に光源の配向特性を記載する場合が多い。

しかしながら、この配光特性の測定はかなりの
作業であつた。

第４図を参照して、従来の配光分布測定の測定
例を簡単に説明する。

従来の配光分布測定は、第４図に示すように、
被測定光源１より充分離れた位置に光電子増倍
管，フオドダイオード等の光検出器２を配置す
る。

そして、光検出器２自体を被測定光源１に対し
て同心円上を移動させることによつて各位置にお
いて測定し、光源の配光分布を１次元的，離散的
な測定を行つている。

なお、前記光源１をその光軸回りに90゜回転さ
せて、同様な測定を行うことにより、配光立体を
推定することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した測定方法により、精度の高い測定デー
タを得るためには、精度にみあつた測定回数が必
要となる。

また、被測定光源より光検出器が充分離れてい
る必要があるため広いスペースが必要となる。

さらに、被測定光源以外の光を遮断するために
測定室を設けなければならないという問題があ
る。その上、再現性ということを考えた場合に、
誤差が出やすいという欠点がある。また前述した
測定方法の基本はあくまでも１次元的であり、２
次元的なデータを得るためには前記１次元的な測
定を複数回行う必要がある。

いずれにしても、前記方法は１箇所ごとに測定
を行うために配光分布を測定する場合に、非常に
多くの時間を必要とする。

さらに重要なことは、各点を同時に測定できな
いので、被測定光源から出射される光束が不安定
であつた場合には事実上測定不能となる。

特開昭59−120932号公報に示されている放射角
度分布測定装置の発明は、放射角度分布の同時測
定を提案している。

そして、この発明は、対物レンズの前側焦点面
に被測定光源を置き、対物レンズ通過後の光束を
平行光束として画像検出素子に入射するようにし
てある。

この装置により時間ずれに原因する問題は解決
される。しかし、この装置は、被測定光源が面発
光タイプでないレーザダイオード等発光面積が極
めて小さいものにのみ適用可能である。

発光面積が大きな光源の場合には、対物レンズ
通過後の光束は色々な角度成分のものが混じるこ
ととなる。

なおこの光学系では、対物レンズと被測定光源
との位置関係が変化した場合には、対物レンズ通
過後の光路が変化し、画像検出素子上の照度分布
が変化するので、被測定光源が光軸方向および光
軸に垂直な面内で常に一定の位置になるよう調整
を行うための補助的手段として、可動あるいは光
路切換可能な集光レンズが用いられている。 い
ずれにしても対物レンズと被測定光源との位置関
係が正しく保たれない場合とか、保たれ難い光源
においては、良い測定結果が得られない。

本発明の第１の目的は、前記従来方法の問題点
をすべて解決することができる光源等の配光分布
をリアルタイムで測定することができる光源の２
次元配光分布測定装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は前記測定データにさらに
画像処理を施して、より定量的に特性を評価する
ことができるデータを得ることができる光源の２
次元配光分布測定装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記第１の目的を達成するために、本発明によ
る光源の２次元配光分布測定装置は、被測定光源
が前側焦点位置付近に配置されるコリメータレン
ズ系と、前記コリメータレンズ系の後側焦点面上
に生じた前記被測定光源の強度分布像を再結像さ
せるリレーレンズ系と、前記再結像された像を撮
像するテレビジヨン撮像装置と、前記テレビジヨ
ン撮像装置の出力を出力する出力装置から構成さ
れている。

前記第２の目的を達成するために、本発明によ
る光源の２次元配光分布測定装置は、被測定光源
が前側焦点位置付近に配置されるコリメータレン
ズ系と、前記コリメータレンズ系の後側焦点面上
に生じた前記被測定光源の強度分布像を再結像さ
せるリレーレンズ系と、前記再結像された像を撮
像するテレビジヨン撮像装置と、前記テレビジヨ
ン撮像装置の出力を他の画像に変換する画像処理
装置と、前記画像処理装置の出力を出力する出力
装置から構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。

第１図は本発明による前記第１の２次元配光分
布測定装置の実施例を示す配置図である。

コリメータレンズ系の３の前側焦点付近に置か
れた発光点から出射光の内、光軸に対して平行な
光束はコリメータレンズ系３により光軸上の後側
焦点位置に像を結ぶ。

また、発光点よりある角度をもつて出射した平
行光束はコリメータレンズ系３によつて後側焦点
面上の被測定光源４より出射された角度に対応す
る位置に、その出射方向の強度に比例した二次元
的強度分布を示す空中像５を形成する。

本発明ではコリメータレンズ系３の後側焦点面
に前記光の分布を形成するために、前記コリメー
タレンズ系３の前側焦点付近に被測定光源４を配
置する。

このコリメータレンズ系３の後側焦点面上に生
じた２次元的強度分布を示す空中像５は、被測定
光源４が半導体レーザあるいは、光フアイバ出射
端である場合には、各々の光源の構造に由来する
発光パターンの横モードに対応した強度分布を示
しており、一般にフアーフイールドパターンと呼
ばれるものである。

この２次元的強度分布を示す対空中像５をテレ
ビジヨン撮像装置６の撮像面７の有効サイズに再
結像させるためにリレーレンズ系８を設ける。

テレビジヨン撮像装置６より得られる映像信号
をテレビジヨンモニタ９に導けばテレビジヨンモ
ニタ９上には前記２次元的強度分布を示す空中像
５に比例した被測定光源２の二次元配光分布画像
を観察することができる。

前述した実施例において、コリメータレンズ系
３は光線の入射角θとその像高ｈとの間に正確に
次の関係が成立することが好ましい。

ｈ＝ｆ・θ ……(1) そのためにはｆ・θレンズを用いることが好ま
しい。

しかし、現実のコリメータレンズ系３は必ずし
も前記(1)の条件を満足するものではない。

本発明の第２の構成によれば、通常のコリメー
タレンズ系３を用いても前記歪等の問題を解決す
ることができる。

第２図は第２の構成の実施例を示す配置図であ
る。光源４，コリメータレンズ系３，空中像５，
リレーレンズ系８，テレビジヨン撮像装置６の配
置および機能は先に第１図を参照して説明した実
施例と異ならない。

前述したようにコリメータレンズ系３は前記(1)
式を満足せず、リレーレンズ系８も歪曲収差を持
ちえるものである。

しかし、これ等は個別には既知であり、総合し
て光学系の歪として定量化することができる。

さらに全体の系を考えると撮像系の走査歪等も
考えられるが、これも既知である。

したがつて、この量を画像に対応させて、記憶
装置１０に予め記憶させておく。

画像処理装置１１は前記記憶装置１０の内容を
参照して、映像信号の処理を行い全系の位置の歪
を総て除去したデータを得ることができる。

前記全系の歪を総て除去したデータをデイジタ
ル変換して、出力デイジタル記憶装置に入力して
おけば、このデータを読み出すことにより、光源
の２次元配光分布測定データが得られる。

また前述した実施例と同様にテレビジヨンモニ
タ９に表示を行うことができる。

この実施例装置では、さらに前記歪補正の行わ
れたデータに対して、さらに画像処理を行い、第
２図のモニタ９に示されているように等輝度線曲
線に変換したり、第３図に示したように３次元立
体斜視図表現データに変換することができる。

以上詳しく説明した実施例について、本発明の
範囲内で種々の変形を施すことができる。

前記画像処理は選択的に可能であり歪の補正を
しないで等輝度表示や、立体表示にすることも可
能である。

また前記被測定光源の光軸は必ずしも光学系の
光軸に一致させられていなくても良い。

その傾きを記録しておけば、光学系の光軸に一
致させておいたときには得られないデータを得る
ことができる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように本発明による光源の
２次元配光分布測定装置は、被測定光源が前側焦
点位置付近に配置されるコリメータレンズ系と、
前記コリメータレンズ系の後側焦点面上に生じた
前記被測定光源の強度分布像を再結像させるリレ
ーレンズ系と、前記再結像された像を撮像するテ
レビジヨン撮像装置と、前記テレビジヨン撮像装
置の出力を出力する出力装置から構成されてい
る。

したがつて、光源の２次元配光分布をリアルタ
イムで測定することができる。

リアルタイムで測定できるため、従来の方法で
は測定できなかつた光源の強度に揺らぎのあるも
のの２次元配光分布も容易に測定できる。

またどのような揺らぎがあるか、モニタで観察
できる。

さらに重要なことは、本発明の光学系において
は、コリメータレンズ系の歪曲収差以外の収差が
完全に補正されておれば、被測定光源がコリメー
タレンズ系の前側焦点から、光軸方向あるいは光
軸に垂直な方向にずれていても被測定光源から光
軸に対してθなる角度で出射した光束は、すべて
常にコリメータレンズ系の焦点面上で像高ｙ＝
ｆ・tanθの位置の一点に集束することである。そ
のため幾何学的には被測定光源が、コリメータレ
ンズ系の前側焦点からはずれた位置に置かれたと
しても、測定結果には何等の影響も現れない。

また光学系を小さくまとめることができるか
ら、被測定光源と光学系を簡単なフードで覆うこ
とにより、外部の光の影響を避けることができ
る。

そのため従来方法のように、暗室を利用すると
いうような配慮は全く不要となる。

なお、被測定光源４を正確にコリメータレンズ
系３の前側焦点位置に置けば、コリメータレンズ
系３がフーリエ変換光学系の働きをすることにな
り、その後側焦点位置に生ずる空中像５は被測定
光源４のフーリエ回折像となるので、光軸の発光
分布特性の解析ができる。

次に本発明の第２の構成は前記構成に加えて、
前記テレビジヨン撮像装置の出力を他の画像に変
換する画像処理装置を備えている。

したがつて、テレビジヨン撮像装置の出力を処
理して、より直感的に理解しやすい等輝度表示と
か立体視表示が可能となる。

次に全系の歪が既知であるから、そのデータを
参照して画像処理を行うことができる。

その結果高価なｆ・θレンズを使用する必要が
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による２次元配光分布測定装置
の第１の構成の実施例を説明するための配置図で
ある。第２図は本発明による２次元配光分布測定
装置の第２の構成の実施例を説明するための配置
図である。第３図は前記第２の構成の実施例装置
で画像処理された出力の表示例を示すグラフであ
る。第４図は従来の配光分布測定法を示す配置図
である。 ３…コリメータレンズ系、４…被測定光源、５
…空中像、６…テレビジヨン撮像装置、８…リレ
ーレンズ系、９…テレビジヨンモニタ、１０…記
憶装置、１１…画像処理装置、１２…出力データ
記憶装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定光源が前側焦点位置付近に配置される
   コリメータレンズ系と、前記コリメータレンズ系
   の後側焦点面上に生じた前記被測定光源の強度分
   布像を再結像させるリレーレンズ系と、前記再結
   像された像を撮像するテレビジヨン撮像装置と、
   前記テレビジヨン撮像装置の出力を出力する出力
   装置から構成した光源の２次元配光分布測定装
   置。 ２ 前記出力装置はテレビジヨンモニタである特
   許請求の範囲第１項記載の光源の２次元配光分布
   測定装置。 ３ 前記被測定光源は、レーザダイオード、光フ
   アイバの光出射端等である特許請求の範囲第１項
   記載の光源の２次元配光分布測定装置。 ４ 被測定光源が前側焦点位置付近に配置される
   コリメータレンズ系と、前記コリメータレンズ系
   の後側焦点面上に生じた前記被測定光源の強度分
   布像を再結像させるリレーレンズ系と、前記再結
   像された像を撮像するテレビジヨン撮像装置と、
   前記テレビジヨン撮像装置の出力を他の画像に変
   換する画像処理装置と、前記画像処理装置の出力
   を出力する出力装置から構成した光源の２次元配
   光分布測定装置。 ５ 前記画像処理装置は光学系の歪補正を行う処
   理を含む装置である特許請求の範囲第４項記載の
   光源の２次元配光分布測定装置。 ６ 前記画像処理装置は前記テレビジヨン撮像装
   置の出力を等輝度線画像データに変換する画像処
   理装置である特許請求の範囲第４項記載の光源の
   ２次元配光分布測定装置。 ７ 前記画像処理装置は、前記テレビジヨン撮像
   装置の出力を斜視立体図に変換する画像処理装置
   である特許請求の範囲第４項記載の光源の２次元
   配光分布測定装置。