テーマ:光学

複素屈折率(その2)

 前回の続きですが、複素誘電率と複素屈折率の関係をもう少し検討し、複素屈折率の物理的意味を調べることにします。  もう一度、電磁波の式に戻ります。ここでは複素ベクトルを使った表式をとります。電界Eは      (1)  ここでωは角周波数、kは伝搬定数です。Kはベクトルで一般にはz方向と異なる方向を向いているのですが、ここでは…
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複素屈折率(その1)

 前回のスネルの法則などの話で扱われている屈折率は実数ですが、今後の議論を進めていくうえでは、屈折率を複素数として考える必要があります。前回、屈折率と誘電率の関係を示しましたが、複素屈折率を導入するために複素誘電率をまず考えます。これには誘電体を用いたコンデンサを含む交流回路の議論から入るのがよいかと思われます。  静電容量Cのコ…
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屈折現象

 前回、屈折率の変化を利用した光変調器について紹介しましたが、その屈折率をいかに変化させるかを考えていきます。その前に基本的なことですが、屈折現象についてまとめておきます。 屈折率は基本的な物理定数で、通常は光学や電磁気学で取り扱われる巨視的な定数です。このサイトでは電磁波としての光のついてはまだあまり取り扱っていないので、この機…
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多色LEDによる混色

 白色やその他望みの色の光を得るための手段として蛍光体によるLED光の波長変換を利用する方法を紹介してきましたが、むしろ普通に考えると赤緑青(RGB)の三原色など複数の発光色のLEDを用意してその光を混ぜる方法の方を先に思い付くのではないかと思います。  複数のLEDを使う具体的な方法について以前に触れていますが、 (1)パッケ…
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蛍光体を利用した白色発光ダイオードの色度調整(さらに続き)

 発光ダイオードと蛍光体を組み合わせた白色発光ダイオードの色度調整にはさらに他の方法があります。細かく紹介しているときりがないので、もう1種類だけ取り上げます。  前回の方法は発光色の違う2種類、例えば黄色と赤色の蛍光体を併用するものでした。これと考え方は同じですが、発光色の違う2個の発光ダイオードと1種類の蛍光体を組み合わせる方…
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蛍光体を利用した白色発光ダイオードの色度調整(続き)

 発光ダイオードと蛍光体を組み合わせた白色発光ダイオードの話を続けます。白色発光ダイオードは照明用光源として急速に使われるようになってきましたが、生活空間を照らす一般の照明光としては、人間にとって心地よいかどうかがまずは問われます。空気のようにその存在を意識させないような光がよいのかも知れません。  人がもっとも心地よく感じる光は…
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蛍光体を利用した白色発光ダイオードの色度調整

 発光ダイオードの発光色と補色関係にある蛍光を発する蛍光体を組み合わせると白色発光が得られるのは前回説明した通りです。色彩理論によれば、色度図上に2点の色を混色すると、その2点を結ぶ直線上の色度座標の色が実現できます。ただし混色後の光の色度座標を定めるには2つの光の強度比を調整することによって調整する必要があります。  今回は発光…
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蛍光体を利用した白色発光ダイオード

 少し間が空きましたが、長い色彩学あるいは色彩理論についての勉強が一段落したところです。この勉強の目的は発光ダイオード(LED)の応用にとって重要な発光色についてより理解を深めることにありました。そこで今回以降、この色彩理論の助けを借りながらLEDの発光色にまつわる技術について調べていくことにします。  LEDはすでに説明した通り…
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演色性(つづき)

 前回、演色性の評価のもとになるのは、基準光源で照らしたときと試験光源で照らしたときの色差ΔEiであることを説明しました。このΔEiの数値をどうやって求めるかについてはまだ触れていません。  色差とは2つの色の違いですから、2つの色の色度座標がどのくらい離れているかで評価するのが順当な考えです。xy色度図からuv色度図へ改良が行わ…
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演色性

 「演色性」とは何を意味するのか、漢字から推測しにくい言葉ですが、照明用光源の分野においては重要な特性です。  かなり古い話ですが、日本で蛍光灯が使われ始めた1950年代のことです。最初に一般の人が蛍光灯の照明に触れたのはデパートの売り場だったのではないかと思います。この蛍光灯の照明の下で選んだ服の色が帰って見ると違うというので不…
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色度図上での混色の表現

 長く色彩理論に寄り道をしてきましたが、そろそろ本題の発光ダイオードの発光色の問題に話を戻していこうと思います。そのために色度図上での混色はどう表されるかは重要ですから、これについて触れておきます。  XYZ表色系での混色の表し方は既に説明していて繰り返しになりますが、つぎのようになります。2つの色F1、F2をまぜるとFという…
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白色光と色温度

 人間の普通の生活には太陽光や室内の照明光など白色光が溢れています。しかし一言で白色光と言ってもすべて同じでないことも私達は知っています。人間の眼は青白い光とか少しオレンジ色かかった白色の光とかを区別する力をもっています。  純粋な白色光は物理学的に言えば、可視光の波長範囲に一様な強度をもつスペクトルの光ですが、実際には広い波長範…
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色度図の改良(Lab色空間)

 CIEではu'v'系を制定した1976年にL*a*b*系という色空間も制定しています。これも色空間のなかで色差が均等になることを重視した色の表現方法です。この表示もときどき使われているので、概略を紹介しておきます。  この色空間はCIEが独自で開発したものではなく、ハンター(R.S.Hunter)という人が1948年に提案した色…
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色度図の改良(uv色度図)

 前回まで紹介してきたxy色度図はCIEが1931年という80年以上も前に制定したもので、CIE1931などと表記されます。  前回の着色した色度図を見ると、上の方の緑色部分は他の色の部分に比べて同じような色に見える部分が広いように感じられるかと思います。xy座標が違えば違う色を示すはずですが、どうもそうなっていないように感じられ…
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xy色度図と表示色

 xy色度図の成り立ちをこれまで説明してきましたが、この色度図面内の見た目の色がどうなっているかを見ておきます。  ある(x,y)座標に対応する色を見たいとします。これを調べるにはつぎのような手順が考えられます。まずその(x,y)座標を(r,g)座標に変換し、その座標に対応するRGB三刺激値R,G,Bを求めます。このR,G,Bの値…
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回折格子

 唐突に回折格子というタイトルが出てきましたが、これは光をオンオフしても単一縦モードを維持するような半導体レーザにとって重要な要素なのです。それでまずは回折格子(グレーティング、gratingとも言います)とはどういうものかについて説明することにします。  まず回折格子の形ですが、代表的なものは基板上にたくさんの平行な溝が周期的に…
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レーザ光の回折

 前回、ヤングの実験でスリットS0は光源からの光を回折させていると説明しました。この回折というのも光の波としての現象の典型的なものでレーザとも関連の深い現象です。  まず回折がどんな現象かというと、影のでき方に関係します。太陽の光を遮るものが何かあると、その後ろにはその遮るものの形の影ができます。板に四角い穴を開けて平行な光を当て…
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コヒーレンス

 レーザ光の大きな特徴の一つは位相が揃った光であるということです。他の光源ではこのようなことはありませんし、揃っていない位相を揃えるようにすることは難しいことです。レーザでは1つの波長(実際の波長はある幅をもっています)の発光が起き、2つの鏡の間で共振する成分が増幅されるので、位相が揃った光が得られるわけです。位相が揃った光の性質につい…
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