总光通量测量装置

摘要

本发明提供一种光学测量装置，具备：平面镜(3)，其具有作为光入射窗或光源安装部(5)之功能的中央开口部、和可以由光检测器(6)进行测量的观测窗(6’)；和积分半球(2)，其在平面镜(3)的中央开口部内具有曲率半径的中心，且内壁面具有光漫反射面(1)的功能，平面镜(3)和积分半球(2)在内部形成积分空间。

权利要求

1.一种总光通量测量装置，具备：

平面镜，其具有作为光入射窗或光源安装部之功能的中央开口部、和可以由亮度计进行总光通量测量的观测窗；和半球，其在所述平面镜的所述中央开口部内具有曲率半径的中心，且内壁面具有光漫反射面的功能，所述平面镜和所述半球在内部形成积分空间，

在所述积分空间内没有配置遮光部。

2.如权利要求1所述的总光通量测量装置，其中，所述亮度计被安装于平面镜的观测窗。

3.如权利要求1所述的总光通量测量装置，其中，在安装于所述中央开口部的光源相对于所述平面镜向积分空间内突出Lh的距离的情况下，当从所述中央开口部的中心至所述观测窗的中心的距离设为L、所述观测窗的半径设为R1、所述亮度计的受光面的半径设为R2时，所述亮度计设置于所述观测窗的后方Ld的位置，且满足Ld＞Lh(R1+R2)/(L-R1)的条件。

4.如权利要求1所述的总光通量测量装置，其中，所述观测窗和所述中央开口部的距离为所述半球的曲率半径的65％以上。

说明书

技术领域

本发明涉及能够对来自光源的总光通量进行测量的光学测量装置。

背景技术

光学测量装置中的总光通量测量装置，是以圆柱光源即总光通量标准电灯泡为标准而能够测量显示器等面发光源的总光通量的装置。现有典型的总光通量测量装置具有完全积分球，其在内壁面涂敷了硫酸钡等完全漫反射材料。作为测量对象的试样灯被配置于积分球的中心，其光通量经由积分球的球面上形成的观测窗进行光通量测量。在观测窗和试样灯之间设置有遮光板，以使来自试样灯的光不直接射入观测窗。通过使用这种球形光通量计，对总光通量的值进行已知的总光通量标准电灯泡和试样灯的比较测量，能够求出试样灯的总光通量。
球形光通量计需要在积分球的中心部将试样灯点亮，因此需要在积分球中心部固定试样的支承件。但是，由于该支承件和灯自身的光吸收会导致测量误差，从而需要对支承件涂敷与在积分球内壁面涂敷的涂料同样的涂料。
有一种方法：在积分球壁面使自吸收测量用光源点亮，根据在支承件和试样灯于积分球内具有时和没有时的光度计的输出之比，求出它们的自吸收率。但是，现实中，灯支承件大多兼作灯点亮用的配线的配线管而被固定于积分球，因此，只能求出试样灯自吸收率(JIS C7607-1991、测光标准用放电灯的总光通量测量方法、附属书修正系数的求法2.在灯的形状、尺寸的不同下的自吸收的修正系数K2的测量方法)。
另一方面，试样灯的光强分布(配光：luminous intensity distribution)及光谱分布等与总光通量标准光源的光强分布及光谱分布等不同，因此，灯支承件及试样灯的自吸收就是不能忽视的值。
为了解决这种问题，已经提出了具备半球和平面镜的新的总光通量测量装置(特许文献1)。
特许文献1公示的装置，如图8所示，通过准备积分半球2并在该积分半球2的开口部覆盖平面镜3而被制成，该积分半球2在其内壁涂敷了硫酸钡等光漫反射面1。在平面镜3中的位于积分半球的曲率中心的部分设置有开口5，并且被测量光源4插入该开口5。通过在积分半球2的内部将被测量光源4点亮，积分半球2的内壁和被测量光源4的虚像由平面镜3产生。其结果，在与积分半球2相同半径的积分球的内部就得到被测量光源4和该被测量光源4的虚像被点亮的状态。这样，通过光检测器6可以测量由被测量光源4和被测量光源的虚像构成的两个光源的总光通量。
根据该装置，由于灯支承件(点灯夹具)8位于积分空间的外侧，因此，灯支承件8所产生的自吸收不影响总光通量测量值。因此，在灯支承件8的自吸收的修正等繁杂的工序没有的状态下，可得到高测量精度。另外，由于积分空间是整个积分球的一半，所以光检测器6的受光窗的照度达到2倍，从而得到总光通量测量中的S/N的提高。
特许文献1：日本国特开平6-167388号公报(参照图1)
但是，在图8的结构中，遮断来自被测量光源4的直接光的遮光板7也必须遮断来自被测量光源4的虚像的直接光。因此，如后所述，与在整个积分球内只点亮被测量光源4的场合相比而遮光板7需要2倍以上的大小。积分球内部的遮光板7遮断积分球内的反射光的光路的一部分，且遮光板自身也有光的吸收，因此，存在与整球的积分球中的灯支承件同样使测量误差增大的问题。
下面，详细说明应用积分球的测量原理、和由遮光板的自吸收所引起的误差。
首先参照图9说明积分球的测量原理。图9是用于通过平面模型说明积分球的原理的图。
假设在半径r的积分球的中心配置光源4，从光源4对角度为α的方向的积分球壁微小面A以光度I0(α)进行照射。这时，积分球壁微小面A的照度Ea用数学式1表示。
(数学式1)
Ea＝I0(α)/r2
在积分球内壁以反射率ρ产生完全漫反射，并且内壁面上的微小面A的面积设为dS的情况下，由微小面A反射的光通量φa用数学式2表示。
(数学式2)
φa＝ρ·Ea·dS
将相对于微小面A的法线而角度为θ的方向的积分球壁面上的微小面设为B。由于微小面A是完全光漫反射面，因此自微小面A沿面B方向的光度Ia(θ)用数学式3表示。
(数学式3)
Ia(θ)＝φa·cosθ/π
面B是积分球内壁上的面，从而，Ia(θ)对面B的入射角是θ，微小面A和面B的距离是2r·cosθ。因此，面B上的光度Ia(θ)引起的照度Eab用数学式4表示。
(数学式4)
Eab＝Ia(θ)·cosθ/(2r·cosθ)2
＝φa/(4π·r2)
＝ρ·I0(α)·dS/(4π·r4)
由数学式4可知，来自微小面A的反射光不管来自微小面A的出射角θ的大小而对积分球内壁的任一部分都以均一的照度进行照明。由于积分球的内面积是4π·r2，因此，在使用微小立体角dΩ的情况下，微小面dS如数学式5所示。
(数学式5)
dS＝(4π·r2/4π)·dΩ
＝r2·dΩ
因此，数学式4成为数学式6。
(数学式6)
Eab＝ρ·I0(α)·dΩ/(4π·r2)
将数学式6的I0(α)·dΩ在全空间进行积分，其结果是光源4的总光通量φ。因此，来自光源4的光通量的积分球内壁全体的一次反射光产生的面B的照度Eb1，用数学式7表示。
(数学式7)
Eb1＝ρ·Φ/(4π·r2)
相对于来自光源4的光通量的积分球内壁的一次反射光产生的面B的照度Eb1，进而在面B表面产生反射率ρ的二次反射。在微小面B的面积设为dS的情况下，面B所反射的光通量φb，2用数学式8表示。
(数学式8)
φb，2＝ρ·Eb1·dS
＝ρ·Eb1·r2·dΩ
面B是完全漫反射面，从面B角度为θ的方向的光度Ib(θ)用数学式9表示。
(数学式9)
Ib(θ)＝φb，2·cosθ/π
将从面B角度为θ的方向的点设为C，面B上的光度Ib(θ)所引起的照度Ebc用数学式10表示。
(数学式10)
Ebc＝Ib(θ)·cosθ/(2r·cosθ)2
＝φb，2/(4π·r2)
＝ρ·{ρ·Φ·dΩ}/(4π·r2)
因此，来自面B的二次反射光不管来自微小面B的出射角θ的大小，对积分球内壁的任一部分都以均一的照度进行照明。即，来自积分球内壁全部的二次反射光所产生的面B的照度，是数学式10的dΩ在全空间进行积分后的值，用数学式11表示。
(数学式11)
Eb2＝ρ2·Φ/(4π·r2)
在将从光源4对面B的直射光度设为I0(β)，且考虑一次以上的高次反射光的情况下，面B的照度Eb用数学式12表示。
(数学式12)
Eb＝I0(β)/r2+ρ·Φ/(4π·r2)+ρ2·Φ/(4π·r2)+ρ3·Φ/(4π·r2)…
＝I0(β)/r2+ρ·Φ/{(1-ρ)·4π·r2}
将光源4作成球面光强分布时，面B的照度Eb中来自光源4的直接光的照度Eb，0用数学式13表示。
(数学式13)
Eb，0＝I0(β)/r2
＝Φ/(4π·r2)
面B的照度Eb中来自积分球壁面的反射光的照度Eb，r用数学式14表示。
(数学式14)
Eb，r＝ρ·Φ/{(1-ρ)·4π·r2}
来自光源4的直接光的照度Eb，0与来自积分球壁面的反射光的照度Eb，r之比，用数学式15表示。
(数学式15)
Eb，0∶Eb，r＝Φ/(4π·r2)∶ρ·Φ/{(1-ρ)·4π·r2}
＝1∶ρ/(1-ρ)
该比由光漫反射面1的反射率ρ决定。反射率为95％左右时，来自光源的直接光的照度Eb，0为5％左右。该值是将光源4假想成球面光强分布时的值，受要测量的光源4的光强分布的直接影响。
因此，在现有的积分球中，在积分球的壁面B的位置设置有观测窗且将视亮度修正后的光检测器6设置于观测窗时，通过用遮光板7遮断来自光源4的直接光即I0(β)，从而光检测器6能够测量与光源4的总光通量值成比例的照度。
下面，参照图10(a)及图10(b)，说明遮光板的自吸收产生的误差。
如图所示，研究在光源4和光检测器6之间设置了遮光板7的情况。在该情况下，如图10(a)所示，当从光检测器6的受光窗观看时，来自积分球内壁的p-q范围的照明缺失。另外，如图10(b)所示，当从光源4观看时，就不能对积分球内壁的p`-q`范围进行直接照明。这些均为测量误差的原因。该误差随着遮光板7变大而增大，当要测量的光源4变大时而遮光板7也只得增大。
在图8的结构中，将遮断来自被测量光源4的直接光的遮光板7配置在平面镜3上。这时的遮光板7，如图11所示，必须对来自包括被测量光源4和其虚像的光源的两个光源的直接光进行遮光。因此，图8的结构中的遮光板7，与在整球的积分球内仅将被测量光源4点亮时所需要的遮光板相比，需要2倍以上的大小，这样，具有测量误差变大的问题。

发明内容

本发明是为解决上述问题而作成的，其目的在于，提供一种通过去掉遮光板而使遮光板引起的测量误差降低且以高精度测量总光通量的总光通量测量装置。
本发明的光学测量装置，具备：平面镜，其具有作为光入射窗或光源安装部之功能的中央开口部、和可以由亮度计进行总光通量测量的观测窗；和半球，其在所述平面镜的所述中央开口部内具有曲率半径中心，且内壁面具有光漫反射面发挥功能，所述平面镜和所述半球在内部形成积分空间，在所述积分空间内没有配置遮光部。
在优选的实施例方式中，所述亮度计被安装于平面镜的观测窗。
在优选的实施例方式中，在安装于所述中央开口部的光源相对于所述平面镜向积分空间内突出Lh的距离的情况下，当从所述中央开口部的中心至所述观测窗的中心的距离设为L、所述观测窗的半径设为R1、所述亮度计的受光面的半径设为R2时，所述亮度计设置于所述观测窗的后方Ld的位置，且满足Ld＞Lh(R1+R2)/(L-R1)的条件。
在优选的实施例方式中，所述观测窗和所述中央开口部的距离为所述半球的曲率半径的65％以上。
根据本发明的光学测量装置，在通过积分半球的中心的平面镜上具有观测窗，因此，在积分空间内没有设置遮光板，就可以避免来自光源的直接光射入观测窗内。因此，没有遮光板的自吸收和反射光束的蚀痕，其造成的测量误差能够降低。结果是能够以高输出、高S/N来测量总光通量。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的球形光通量计的截面的图；
图2是表示本发明实施例2的球形光通量计的截面的图；
图3是表示圆柱光源的光强分布特性的图；
图4是表示在具有从光源4直接射入观测窗6’的光通量的情况下与光检测器6的位置关系的图；
图5是表示用本发明实施例3的球形光通量计测量平面光源时的剖面的图；
图6是表示用本发明实施例3的球形光通量计测量圆柱光源时的截面的图；
图7是在圆柱光源作为总光通量标准来测量平面光源的总光通量的情况下以观测窗的位置为参数的测量误差的图；
图8是表示特许文献1的光通量计的构成的图；
图9是表示球形光通量计的原理的图；
图10(a)及(b)是表示在球形光通量计内部设置了遮光板时的误差的图；
图11是表示在特许文献1构成的球形光通量计内部设置了遮光板时的误差的图。
符号说明
1光漫反射面、
2积分半球、
3平面镜、
4光源、
5光源安装窗
6光检测器、
6’观测窗、
7遮光板、
8亮度计。

具体实施方式

本申请的发明者，通过分析在特许文献1所公示的积分半球和平面镜形成的积分空间内的光的性状，发现了即使将原理上认为应该设置于球面体上的观测窗配置于平面镜上，也能够测量光源的总光通量，且不需要遮光板。
参照附图进行详细的说明。现有的总光通量测量的原理是利用与积分球的内壁面上的照度有关的关系式导出的，严格地说，可理解为在积分球的内壁面上是成立的。但是，通过本发明者的研究得到了预想不到的结果，即，在横切球体中心的平面镜上也同样成立。本发明是基于这种见解而构成的，通过采用观测窗配置于平面镜上的新设计的构成，不使用遮光板，能够进一步正确地进行总光通量的测量。
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
(实施例1)
参照图1对根据本发明得到的光学测量装置的第一实施例进行说明。
本实施例的光学测量装置是一种总光通量测量装置，该总光通量测量装置具有：内壁面作为光漫反射面1发挥功能的积分半球2；和阻塞积分半球2的开口面的平面镜3。光漫反射面1可以通过将扩散所测量的辐射的扩散材料涂敷在积分半球2的内面、或将积分半球2的内面进行加工而被形成。平面镜3具有：光入射窗或作为光源安装部5发挥功能的中央开口部、和可以由光检测器6进行测量的观测窗6’。积分半球2的曲率半径的中心位于平面镜3的中央开口部内，在平面镜3和积分半球2的内部形成有半球状的积分空间。而且，总光通量要被测量的光源4安装于平面镜3的光源安装窗5.
本实施例的总光通量测量装置与现有的总光通量测量装置最大的不同点，是光检测器6的位置。即，相对在现有的总光通量测量装置中用于安置光检测器的观测窗位于积分球的球体壁面而言，在本实施例中，安置光检测器6的观测窗不设置于积分半球2的壁面而设置于平面镜3。
下面，参照图1对本实施例的测量装置的工作原理进行说明。
在此，假设作为测量对象的光源4是液晶背光那样的示出完全扩散光强分布的面光源。如图1所示，连接观测窗6’的中心和微小面A的线，相对于从积分半球2上的微小面A向平面镜3的法线而形成角度θd。将从光源4的中心(积分半球2的曲率中心)至微小面A的直线与光源4的法线之间的角度设为θ。另外，在将光源4的总光通量设为Φ、光源4的法线方向的光度设为I0(0)的情况下，数学式16成立。
(数学式16)
Φ＝π·I0(0)
从光源4向微小面A方向的光度I0(θ)，根据朗伯余弦定律用数学式17表示。
(数学式17)
I0(θ)＝I0(0)·cosθ＝(Φ/π)·cosθ/π＝Φ·cosθ/π
在积分半球的曲率半径设为r的情况下，积分球内壁的微小面A上的照度E0(θ)用数学式18表示。
(数学式18)
E0(θ)＝I0(θ)/r2＝Φ·cosθ/(π·r2)
积分半球2的内壁的光漫反射面1以反射率ρ发生完全漫反射。在内壁上的微小面A的面积设为ΔS的情况下，由微小面A反射的光通量φa用数学式19表示。
(数学式19)
φa＝ρ·E0(θ)·ΔS
   ＝ρ·ΔS·Φ·cosθ/(π·r2)
在相对于微小面A的法线角度为θ+θd的方向有光检测器6的受光面时，光通量φa中从微小面A朝向光检测器6的方向的光度Ia，d(θ)，由于微小面A是完全光漫反射面，因此用数学式20表示。
(数学式20)
Ia，d(θ)＝(φa/π)·cos(θ+θd)
         ＝φa·cos(θ+θd)/π
         ＝ρ·ΔS·Φ·cosθ·cos(θ+θd)/(π2·r2)
在从微小面A至光检测器6的受光面的距离设为Lad的情况下，由来自光源4的光度I0(θ)于微小面A形成的一次反射光所引起的光检测器6的照度Ea，d，1用数学式21表示。
(数学式21)
Ea，d，1＝Ia，d(θ)/Lad2
        ＝ρ·ΔS·Φ·cosθ·cos(θ+θd)/(π2·r2·Lad2)
另一方面，和数学式12同样，由来自光源4的全方向的光所引起的微小面A的照度Ea，f用数学式22表示。但是，微小面A的照度基于平面镜3形成的虚像就成为2倍。
(数学式22)
Ea，f＝ρ·Φ/{(1-ρ)·π·r2}
根据微小面A的照度Ea，f，所反射的光通量φa，f，用数学式23表示。
(数学式23)
φa，f＝ρ·Ea，f·ΔS
      ＝ρ2·ΔS·Φ/{(1-ρ)·π·r2}
和数学式20同样，光通量φa，f中的从微小面A朝向光检测器6的方向的光度Ia，d，f(θ)，由于微小面A是完全光漫反射面，因此用数学式24表示。
(数学式24)
Ia，d，f(θ)＝φa，d，f·cosθ/π
            ＝ρ2·ΔS·Φ·cosθ/{(1-ρ)·π2·r2}
因此，由来自光源4的总光通量于微小面A形成的一次反射光所引起的光检测器6的照度Ea，d，f用数学式25表示。
(数学式25)
Ea，d，f＝Ia，d，f(θ)/Lad2
        ＝ρ2·ΔS·Φ·cosθ/{(1-ρ)·π2·r2·Lad2}
即，来自积分半球2的内壁上微小面A的光在光检测器6的受光面的照度Ea，d用数学式26表示。
(数学式26)
Ea，d＝Ea，d，1+Ea，d，f
Ea，d，1与Ea，d，f的比，用数学式27表示。
(数学式27)
Ea，d，1∶Ea，d，f＝cos(θ+θd)∶ρ/(1-ρ)
由光源4的经积分半球2的内壁上的整个面产生的一次反射光所引起的光检测器6的照度EF，d，1和由来自积分半球2的内壁上的整个面的漫反射光所引起的光检测器6的照度EF，d，f的比，与将数学式27的Ea，d，1和Ea，d，f分别对(θ+θd)及θ为全空间进行积分后的值之比相等，因此，用数学式28表示。
(数学式28)
EF，d，1∶EF，d，f＝2π/3∶π·ρ/(1-ρ)
                  ＝2/3∶ρ/(1-ρ)
在此，EF，d，1是将光源4作为完全扩散的理想面光源而求出的，如数学式17所示，依存于光源4的光强分布。另一方面，EF，d，f如数学式22所示，依存于光源4的总光通量，不被其光强分布影响。因此，EF，d，1为总光通量测量时的系统误差。
根据数学式28，EF，d，1∶EF，d，f不管θ大小而是一定的，与连结观测窗6’的中心和微小面A的线的角度θd无关。即，观测窗6’无论位于平面镜3上的哪个位置，EF，d，f都是一定的。
在此，在积分半球2的反射率ρ为95％以上的情况下，EF，d，1为EF，d，f的3.4％以下。上述的3.4％的值是指使总光通量比较测量的两个光源中的一方的光源的EF，d，f成为0这样的极端场合的值。即，3.4％的值是表示自光源4朝向微小面A的方向的光度I0(θ)不为零的有意义的值，是具有其它方向的光度I0全部为零的极窄带域的光强分布的光源4与表示完全扩散光强分布的光源进行比较测量时产生的误差。这是在例如对完全扩散光源和仅聚光于微小面A的射束光(ビ一ム光)的光源进行总光通量比较时产生的误差。因此，通常只产生1％以下的误差。
EF，d，1及EF，d，f中，EF，d，1值受光源4的光强分布的影响，EF，d，f值不受光源4的光强分布的影响，是与总光通量成比例的值。因此，对光强分布特性大致相同的光源彼此进行总光通量比较测量时，作为在内部避免了遮光板7的自吸收误差的理想的积分球，可得到高的精度。
(实施例2)
参照图2对根据本发明得到的光学测量装置的第二实施例进行说明。
图2的光通量计，具备：积分半球2，其内壁面作为光漫反射面1发挥功能；和平面镜3，其按照阻塞含有积分半球2的曲率中心的开口部的方式设置。要测量总光通量的光源4，被安装于平面镜3的面上的积分半球2的曲率中心的位置的光源安装窗5。另外，光检测器6被安装于设置在平面镜3的面上的观测窗6’，按照光源4不会进入光检测器6的视场的方式配置。
下面，对本实施例的光通量计的工作原理进行说明。
本实施例的光源4是单端卤素灯那样的圆柱光源。具体而言，光源4的灯丝与平面镜3垂直，配置在积分半球2的半径方向。这种光源4显示如图3所示的光强分布特性。
微小面A位于观测窗6’的法线和积分半球2的交点。另外，为使说明简单化，假设光源4的发光中心和积分半球2的曲率中心一致，且位于平面镜3上。
在光源4显示图3的光强分布特性的情况下，通过曲率中心的平面镜的垂线和从积分半球2的曲率中心向微小面A的直线所形成的角设为θ时的光度I(θ)，用数学式29表示。
(数学式29)
I(θ)＝I(π/2)·sinθ
光源4的总光通量Φ用数学式30表示。
(数学式30)
Φ＝π2·I(π/2)
因此，从光源4朝向微小面A方向的光度I0(θ)用数学式31表示。
(数学式31)
I0(θ)＝Φ·sinθ/π2
在积分半球2的曲率半径设为r的情况下，积分球内壁的微小面A上的照度E0(θ)用数学式32表示。
(数学式32)
E0(θ)＝Φ·sinθ/(π2·r2)
积分球内壁的光漫反射面1以反射率ρ引起完全漫反射，当内壁面上的微小面A的面积设为ΔS时，被微小面A反射的光通量φa用数学式33表示。
(数学式33)
φa＝ρ·E0(θ)·ΔS
   ＝ρ·ΔS·Φ·sinθ/(π2·r2)
在相对于微小面A的法线而角度为θ的方向有光检测器6的受光面。由于微小面A是完全光漫反射面，因此从微小面A朝向光检测器6的方向的光度Ia，d(θ)用数学式34表示。
(数学式34)
Ia，d(θ)＝φa·cosθ/π
         ＝ρ·ΔS·Φ·cosθ·sinθ/(π3·r2)
从微小面A至光检测器6的受光面的距离为r·cosθ。因此，由来自光源4的光度I0(θ)于微小面A产生的一次反射光所引起的光检测器6的照度Ea，d，1，用数学式35表示。
(数学式35)
Ea，d，1＝Ia，d(θ)/(r2·cos2θ)
        ＝ρ·ΔS·Φ·sinθ/(π3·r4·cosθ)
和数学式25同样，由来自光源4的总光通量于微小面A的反射光所引起的光检测器6的照度Ea，d，f，用数学式36表示。
(数学式36)
Ea，d，f＝Ia，d，f(θ)/(r2·cos2θ)
        ＝ρ2·ΔS·Φ/{(1-ρ)·π2·r4·cosθ}
来自微小面A的光所引起的光检测器6的受光面的照度Ea，d，用数学式37表示。
(数学式37)
Ea，d＝Ea，d，1+Ea，d，f
Ea，d，1与Ed、f的比，用数学式38表示。
(数学式38)
Ea，d，1∶Ea，d，f＝1∶ρ·π/{(1-ρ)·sinθ}
因此，数学式39成立。
(数学式39)
Ea，d，1＝Ea，d，f·(1-ρ)·sinθ/ρ·π
        ＜Ea，d，f·(1-ρ)/ρ·π
由光源4的经积分半球2的内壁上的整个面产生的一次反射光所引起的光检测器6的照度EF，d，1和由来自积分半球2的内壁上的整个面的漫反射光所引起的光检测器6的照度EF，d，f的比，是将数学式39的Ea，d，1和Ea，d，f分别对θ为全空间进行积分后的值之比，用数学式40表示。
(数学式40)
EF，d，1＜EF，d，f·(1-ρ)/ρ·π
另外，观测窗6’无论是平面镜3上的哪一位置，数学式40都成立。当积分半球2的反射率ρ为95％以上时，EF，d，1为EF，d，f的1.7％以下。
EF，d，1值大小随着光源4的光强分布而变化，但是，EF，d，f值不受光源4的光强分布的影响，与总光通量成比例。因此，对光强分布特性大致相同的光源彼此的总光通量进行比较时，作为在内部没有遮光板7的理想的积分球能够得到高精度。
单端卤素灯与作为总光通量标准电灯泡的国家标准所指定的特定1次标准电灯泡相比，能够在分布温度3000K左右点灯，并且因为卤素周期(halogen cycle)，所以使得短时间的光通量维持率高。因此，单端卤素灯可以作为总光通量·分光常用标准被合适地使用。将单端卤素灯作为总光通量标准来测量平面光源的总光通量时的误差为1.7％以下。其中，积分半球2的光漫反射面1的反射率ρ为95％。
平面光源及圆筒光源各自的误差是各光源为1时叠加的EF，d，1，是与总光通量成比例的系统误差。因此，将平面光源的Φ+EF，d，1和圆筒光源的Φ+EF，d，1之比偏离1的值作为此时的误差，该误差可根据两者的比进行估计。
在以上的研究中，为使说明简单化，使光源4的发光中心为积分半球2的曲率中心位于平面镜3上，但是，实际的光源4在反射镜3上以具有高度Lh的状态被设置，如图4所示，具有从光源4进入观测窗6’的光通量。该光通量入射到光检测器时就产生测量误差。
在从平面镜3上插入光源4的开口5的中心到观测窗6’的中心的距离设为L、观测窗6’的半径设为R1、光检测器6的受光面的半径设为R2、从平面镜3的积分半球2侧的面到光检测器6的受光面的距离设为Ld的情况下，由L-R1和Lh构成的三角形与由R1+R2和Ld构成的三角形相似。因此，在数学式41所示的条件下设置光检测器6时，光检测器6不接受来自光源4的直接光。因此，可以防止上述测量误差的发生。
(数学式41)
Ld＞Lh(R1+R2)/(L-R1)
(实施例3)
参照图5，对根据本发明得到的光学测量装置的第三实施例进行说明。
本实施例的装置(总光通量测量装置)，具备：内壁面作为光漫反射面1发挥功能的积分半球2、和以阻塞含有积分半球2的曲率中心的开口部的方式设置的平面镜3。要测量总光通量的光源4，被安装于平面镜3的面上的积分半球2的曲率中心的位置的光源安装窗5。在本实施例中，亮度计8介由设置在平面镜3的面上的观测窗6’测量积分半球2内的内壁面上的微小面A的亮度。
下面，对本实施例的光通量计的工作原理进行说明。
观测窗6’的中心设置于从积分半球2上的微小面A向平面镜3的垂线，作为测量对象的光源4是液晶背光那样的具有完全扩散光强分布的面光源。光源4的法线和从光源4的中心即作为所述积分半球2的曲率中心的点向微小面A的直线所构成的角度设为θ。光源4的总光通量设为φ、光源4的法线方向的光度设为I0(0)，则数学式42成立。
(数学式42)
Φ＝π·I0(0)
因此，从光源4朝向微小面A方向的光度I0(θ)，用数学式43表示。
(数学式43)
I0(θ)＝Φ·cosθ/π
在积分半球的曲率半径设为r的情况下，来自光源4的一次光即直接光所引起的积分球内壁的微小面A上的照度为E0(θ)，用数学式44表示。
(数学式44)
E0(θ)＝Φ·cosθ/(π·r2)
在积分半球2的内壁的光漫反射面1产生反射率为ρ的完全漫反射的情况下，来自光源4的一次光即直接光所引起的由微小面A反射的光束发散度Ma，1用数学式45表示。
(数学式45)
Ma，1＝ρ·E0(θ)
     ＝ρ·Φ·cosθ/(π·r2)
在相对微小面A的法线而角度为θ的方向有观测窗6’，微小面A是完全光漫反射面，由此，从微小面A朝向观测窗6’的方向的亮度Ba，d，1(θ)，用数学式46表示。
(数学式46)
Ba，d，1(θ)＝Ma，1·cosθ/π
            ＝ρ·Φ·cos2θ/(π2·r2)
另一方面，和数学式22同样，来自光源4的全方向的光所引起的微小面A的照度Ea，f用数学式47表示。但是，微小面A的照度基于平面镜3形成的虚像就成为2倍。
(数学式47)
Ea.f＝ρ·Φ/{(1-ρ)·π·r2}
根据微小面A的照度Ea，f，所反射的光束发散度Ma，f，用数学式48表示。
(数学式48)
Ma，f＝ρ·Ea，f
     ＝ρ2·Φ/{(1-ρ)·π·r2}
该光束发散度Ma，f中的从微小面A朝向光检测器6的方向的亮度Ba，d，f(θ)，由于微小面A是完全光漫反射面，因此用数学式49表示。
(数学式49)
Ba，d，f(θ)＝φa，d，f·cosθ/π
            ＝ρ2·Φ·cosθ/{(1-ρ)·π2·r2}
即，自积分半球2的内壁上的微小面A朝向观测窗6’方向的亮度Ba，d，用数学式50表示。该亮度Ba，d由亮度计8测量。
(数学式50)
Ba，d＝Ba，d，1+Ba，d，f
Ba，d，1若用Ba，d，f表示则表示成数学式51。
(数学式51)
Ea，d，1＝Ea，d，f·cosθ·(1-ρ)/ρ
在此，在微小面A位于θ＝75°的位置且积分半球2的内壁反射率ρ为95％以上的情况下，Ba，d，1为Ba，d，f的1.5％以下。Ba，d，1值受光源4的光强分布之值的影响，Ba，d，f值不受光源4的光强分布的影响，是与总光通量成比例的值。因此，对光强分布特性大致相同的光源彼此的总光通量进行比较时，作为内部没有遮光板7的理想的积分球，能够得到高精度。
另外，使光检测器6与积分半球2的壁面接近时，由于θ变大，Ba，d，1进一步变小，从而误差变小。
图6表示用本实施例的光通量计进行圆柱光源的测量的场合。下面，对该场合的动作进行说明。
观测窗6’的中心位于从积分半球2上的微小面A向平面镜3的垂线，要测量对象的光源4是如液晶背光那样的具有完全扩散光强分布的面光源。
光源4是单端卤素灯那样的、在与平面镜3垂直且沿积分半球2的半径方向配置有灯丝的圆柱光源，具有如图3所示的光强分布特性。
另外，为使说明简单化，将光源4的发光中心设定为积分半球2的曲率中心且位于平面镜3上。在平面镜的垂线和从积分半球2的曲率中心向微小面A的直线所形成的角设为θ、这时的光度设为I(θ)的情况下，该光强分布特性用数学式52表示。
(数学式52)
I(θ)＝I(π/2)·sinθ
光源4的总光通量Φ用数学式53表示。
(数学式53)
Φ＝π2·I(π/2)
因此，从光源4朝向微小面A方向的光度I0(θ)，用数学式54表示。
(数学式54)
I0(θ)＝Φ·sinθ/π2
在积分半球2的曲率半径设为r的情况下，积分球内壁的微小面A上的照度E0(θ)用数学式55表示。
(数学式55)
E0(θ)＝Φ·sinθ/(π2·r2)
在积分半球2的内壁的光漫反射面1产生反射率为ρ的完全漫反射的情况下，来自光源4的一次光即直接光由微小面A反射的光束发散度Ma，1用数学式56表示。
(数学式56)
Ma，1＝ρ·E0(θ)
     ＝ρ·Φ·sinθ/(π2·r2)
在相对于微小面A的法线而角度为θ的方向有观测窗6’而从微小面A朝向观测窗6’的方向的亮度Ba，d，1(θ)，由于微小面A是完全光漫反射面，由此用数学式57表示。
(数学式57)
Ba，d，1(θ)＝Ma，1·cosθ/π
            ＝ρ·Φ·sinθ·cosθ/(π3·r2)
另一方面，和数学式22同样，来自光源4的全方向的光所引起的微小面A的照度Ea，f用数学式58表示。其中，微小面A照度基于平面镜3形成的虚像就成为2倍。
(数学式58)
Ea.f＝ρ·Φ/{(1-ρ)·π·r2}
根据微小面A的照度Ea，f，所反射的光束发散度Ma，f，用数学式59表示。
(数学式59)
Ma，f＝ρ·Ea，f
     ＝ρ2·Φ/{(1-ρ)·π·r2}
该光束发散度Ma，f中从微小面A朝向光检测器6的方向的亮度Ba，d，f(θ)，由于微小面A是完全光漫反射面，因此用数学式60表示。
(数学式60)
Ba，d，f(θ)＝φa，d，f·cosθ/π
            ＝ρ2·Φ·cosθ/{(1-ρ)·π2·r2}
即，自积分半球2的内壁上的微小面A朝向观测窗6’方向的亮度Ba，d，用数学式61表示。该亮度Ba，d由亮度计8测量。
(数学式61)
Ba，d＝Ba，d，1+Ba，d，f
Ba，d，1若用Ba，d，f表示则被表示成数学式62。
(数学式62)
Ba，d，1＝Ba，d，f·sinθ·(1-ρ)/(π·ρ)
在此，在观测窗6’位于θ＝30°的位置且反射率ρ为95％以上的情况下，Ba，d，1为Ba，d，f的1％以下。Ba，d，1的值受到光源4的光强分布的影响，Ba，d，f的值不受光源4的光强分布的影响，是与总光通量成比例的值。因此，对光强分布特性大致相同的光源彼此的总光通量进行比较时，作为内部没有遮光板7的理想的积分球，能够得到高精度。
另外，上述的1％的值是指具有自光源4朝向点A方向的光度I0(θ)为零的极窄带域的光强分布的光源与上述说明的完全扩散光强分布的光源进行比较测量时产生的最大的误差。另外，当光观测窗6’与光源4接近时，θ变小，该比值进一步变大，从而误差变小。
图7表示将单端卤素灯作为总光通量标准而测量平面光源的总光通量时的误差。积分半球2的光漫反射面1的反射率ρ设为95％。平面光源和圆筒光源的各自的误差是将各光源设为1时叠加的Ba，d，1，是与总光通量成比例的系统误差。因此，将平面光源的Ba，d和圆筒光源的Ba，d，1的比值偏离1时的值作为这时的误差，横轴是从积分球中心到观测窗6’的距离被积分球半径标准化后的值。
由图7可知，在将圆筒光源作为标准对平面光源进行测量的情况下，当观测窗6’配置于从积分半球2的中心至其半径的65％以上的位置时，3％以内的误差的测量是可能的。
工业上的应用
本发明的光学测量装置，由于在通过积分半球的中心的平面镜上有观测窗，因此，没有在积分空间内设置遮光板，能够避免来自光源的直接光射入观测窗，没有遮光板的自吸收和反射光束的蚀痕，由此造成的测量误差能被降低。因此，本发明的光学测量装置，电灯泡、荧光灯等通常的照明用光源自不必说，还可以适于应用在液晶背光和电照明看板用光源系统、PDP等自发光平面显示器的总光通量的评价中。