LEDの色

　LEDは、紫外から赤外まで、様々な種類の色があります。
　白色LEDも、分光分布をみると、様々な波長の光がそれぞれの強度を持っており、
人は、これらの波長が合成された色を感じています。

　発光しているLEDの分光分布はどのようにして測定するのでしょうか？

　回折格子とCCDやCMOSのラインセンサを用いて分光器を作成し、この分光器
で分光分布を測定します。
　以下の分光器の構成図は、米国オーシャンオプティクス社の代理店であるオーシャン
フォトニクス社のホームページからコピーさせていただいた画像です。

　　分光器構成図

　グレーティングは回折格子のことです。
　ディテクタはCCDやCMOSラインセンサのことです。
　２次光、3次光の除去フィルタは、例えばリニア可変バンドパスフィルタのようなものです。
　　
　　　LVBPF

　シリンドリカルレンズはラインセンサに集光するため、センサ方向に長いかまぼこ型をしてい
ます。
　
　右側がセンサの上にシリンドリカルレンズを搭載したものです。

　分光器構成図の説明にある通り、SMAコネクタを通して分光器内に導光された光は、多素子の
ディテクタに集光され、素子毎に電圧として出力されます。

　各素子は分散された各波長に対応していますので、波長に対応した光の強さが得られます。
これにより分光分布が得られます。

　分光器内ではディテクタの出力はCPUで処理を行い、USB I/FでPCに転送されます。

　一連の内容をブロックにまとめると以下のようになります。

　　　　分光測定システム図

　積分球は内面に高反射率の反射材を塗布した球体です。大きさは、用途により、
直径数センチから数メートルのものがあります。
　積分球の中でLEDを点灯させると、内面で反射を繰り返し、内面が均一な明るさに
なります。この内面に、光ファイバの先端を設置すると、LEDが発光した光を分光器
へ導光することができます。ただし、光ファイバの先端はLEDからの直接の光を受け
ないようにしないと、正しい測定ができません。そのために、光ファイバとLEDの間
には、積分球と同じ反射材を塗布した遮光板を設置し、均一な光を導光するようにし
ます。

分光器の校正

　[波長校正]

　　分光分布をグラフ表示した時の横（波長）方向に相当する校正です。
　　波長校正用光源を用いて、光源の輝線がセンサの何番目のピクセルに対応するかを
　分光器で実際に測定します。分光器の仕様である波長範囲内の数種類の輝線を測定し、
　それぞれの輝線とピクセルを対応させます。

　　具体的には、上記既知の波長を持つ光源を用いて分光器で測定した値と、既知の波長
　との間に多項式の関係があると仮定し、その多項式の係数を線形回帰で求めます。

　　波長既知の光源（水銀、アルゴンランプ等）を用いて、分光器で測定された分光分布
　上のピーク位置のピクセルを特定します。

　　測定されたピーク位置のピクセル番号を独立変数、対応する既知の波長を従属変数
　として設定します。

　　従属変数が３次の多項式で表されると仮定し、以下の数式モデルを設定します。