JP6784293B2 - Optical property measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、虚像表示装置の射出瞳の光学特性を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the optical characteristics of an exit pupil of a virtual image display device.
虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイは、虚像表示装置の一例であり、ヘッドマウントディスプレイの画像表示部(例えば、液晶ディスプレイ)に表示されている画像について、この画像の虚像を表示する。ヘッドマウントディスプレイが虚像を表示した状態で、ヘッドマウントディスプレイの射出瞳に人間の瞳を位置させると、人間は、虚像を見ることができる。 The virtual image projection type head-mounted display is an example of a virtual image display device, and displays a virtual image of an image displayed on an image display unit (for example, a liquid crystal display) of the head-mounted display. When the human pupil is positioned at the exit pupil of the head-mounted display while the head-mounted display displays the virtual image, the human can see the virtual image.
上記液晶ディスプレイのような画像表示装置の光学特性(例えば、輝度、色度)を測定できる装置が、例えば、特許文献1及び特許文献2に開示されている。特許文献1は、測定対象の像を二次元センサ上で結像させて、測定対象の輝度及び色度等を二次元で測定できる光学特性測定装置を開示している。 Devices capable of measuring the optical characteristics (for example, brightness and chromaticity) of an image display device such as the liquid crystal display are disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2. Patent Document 1 discloses an optical characteristic measuring device capable of forming an image of a measurement target on a two-dimensional sensor and measuring the brightness and chromaticity of the measurement target in two dimensions.
特許文献2は、アパーチャーミラーと、測定対象の像をアパーチャーミラー上で結像させる対物レンズと、アパーチャーミラーで反射された光を用いて、測定対象の像を表示するファインダ系と、アパーチャーミラーを通過した光を受光する受光素子と、を備える輝度計を開示している。この輝度計において、測定対象の像は、アパーチャーミラー上で結像しており、受光素子上で結像していない。 Patent Document 2 describes an aperture mirror, an objective lens that forms an image of an object to be measured on the aperture mirror, a finder system that displays the image of the object to be measured by using the light reflected by the aperture mirror, and an aperture mirror. A brightness meter including a light receiving element that receives light that has passed through is disclosed. In this luminance meter, the image to be measured is imaged on the aperture mirror, not on the light receiving element.
ヘッドマウントディスプレイの射出瞳上の輝度及び色度は、均一であることが理想である。しかし、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイに備えられる光学系は、複雑化し、この結果、射出瞳上の輝度及び色度が不均一となっている。 Ideally, the brightness and chromaticity on the exit pupil of the head-mounted display are uniform. However, the optical system provided in the virtual image projection type head-mounted display is complicated, and as a result, the brightness and chromaticity on the exit pupil are non-uniform.
人間の瞳の大きさは、周囲の明るさに応じて変化する。周囲が明るいとき、瞳が小さくなり、周囲が暗いとき、瞳が大きくなる。瞳の大きさが変化する範囲は、一般に、直径2mm〜7mmの範囲である。ヘッドマウントディスプレイの射出瞳は、通常、人間の瞳より大きい。このため、射出瞳上の輝度及び色度が不均一な場合において、瞳の位置が動いたとき、虚像の輝度及び色度が異なって見える。よって、ヘッドマウントディスプレイの射出瞳上の各位置の輝度及び色度を測定できる装置が望まれる。 The size of the human pupil changes according to the brightness of the surroundings. When the surroundings are bright, the eyes become smaller, and when the surroundings are dark, the eyes become larger. The range in which the size of the pupil changes is generally in the range of 2 mm to 7 mm in diameter. The exit pupil of a head-mounted display is usually larger than the human pupil. Therefore, when the brightness and chromaticity on the exit pupil are non-uniform, the brightness and chromaticity of the virtual image appear different when the position of the pupil moves. Therefore, a device capable of measuring the brightness and chromaticity of each position on the exit pupil of the head-mounted display is desired.
本発明は、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定できる光学特性測定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical characteristic measuring device capable of measuring the optical characteristics of each position on the exit pupil of the virtual image display device.
上記目的を達成する本発明に係る光学特性測定装置は、結像光学系と、絞り部と、イメージセンサと、演算部と、を備える。前記結像光学系は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる。前記絞り部は、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する。前記イメージセンサは、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光する。前記演算部は、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する。 The optical characteristic measuring apparatus according to the present invention that achieves the above object includes an imaging optical system, a diaphragm unit, an image sensor, and a calculation unit. The imaging optical system displays the virtual image formed by light passing through the position of the exit pupil in a state where the virtual image that can be seen from the position of the exit pupil of the virtual image display device is displayed by the virtual image display device. , Image is formed at a predetermined position. The throttle portion is arranged at the predetermined position and has an opening through which light constituting a part of the virtual image formed at the predetermined position is passed. The image sensor receives light that has passed through the aperture and has spread to form the part thereof. The calculation unit calculates the optical characteristics of each position on the exit pupil by using the signal output from the image sensor.
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objectives, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and accompanying drawings.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the configurations with the same reference numerals indicate that they are the same configuration, and the description of the configurations already described will be omitted.
本発明の実施形態には、第1実施形態〜第5実施形態がある。これらの実施形態によって測定される対象は、虚像表示装置である。虚像表示装置として、例えば、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイや、虚像式の光学ファインダがある。ここでは、前者を例にして説明する。図1は、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)20によって表示された虚像VIを、人間が見ている状態を示す模式図である。 Embodiments of the present invention include first to fifth embodiments. The object measured by these embodiments is a virtual image display device. Examples of the virtual image display device include a virtual image projection type head-mounted display and a virtual image type optical finder. Here, the former will be described as an example. FIG. 1 is a schematic view showing a state in which a human is viewing a virtual image VI displayed by a virtual image projection type head-mounted display (hereinafter, HMD) 20.
HMD20は、画像表示部21及び光学系22を備える。画像表示部21は、例えば、液晶ディスプレイである。画像表示部21に表示された画像を構成する光の中で、光La、光Lb、光Lcが示されている。光La、光Lb、光Lcは、いずれも、画像の一部分を構成する光である。従って、光La、光Lb、光Lcは、虚像VIの一部分を構成する光となる。
The HMD 20 includes an
一部分をスポットと表現した場合、光Laは、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の中心に位置するスポットを構成する光である。光Lbは、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の周辺部分を構成するスポットのうち、画像(虚像VI)の中心の上側に位置するスポットを構成する光である。光Lcは、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の周辺部分を構成するスポットのうち、画像(虚像VI)の中心の下側に位置するスポットを構成する光である。
When a part is expressed as a spot, the light La is light that constitutes a spot located at the center of the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the
光学系22は、画像表示部21に表示された画像の虚像VIを生成する。図1では、光学系22として、一枚のレンズが示されているが、光学系22は、不図示の多数の光学部品(絞り、レンズ等)により構成される。HMD20の射出瞳23は、上記絞りより像側に位置する(言い換えれば、絞りより後方に位置する)レンズによって形成される絞りの像である。HMD20が虚像VIを表示した状態で、射出瞳23に人間の瞳を位置させると、人間は、虚像VIを見ることができる。
The
図2は、第1実施形態に係る光学特性測定装置101の構成を示すブロック図である。図2は、第2〜第5実施形態に係る光学特性測定装置102〜105の構成を示すブロック図でもある。第1実施形態に係る光学特性測定装置101は、受光部1、制御演算部3、入力部5及び出力部7を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the optical
受光部1から説明する。図3は、第1実施形態に係る光学特性測定装置101に備えられる受光部1の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置101は、輝度を測定する装置であり、光軸Axに沿って順番に配置された、第1の絞り部10、対物レンズ11、視感度フィルタ12、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を備える。
The light receiving unit 1 will be described first. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a light receiving unit 1 provided in the optical
図3では、図1と同様に、HMD20の画像表示部21に表示された画像を構成する光の中で、光La、光Lb、光Lcが図示されている。画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)を構成する光は、HMD20の射出瞳23を通り、第1の絞り部10から光学特性測定装置101に入射する。第1の絞り部10と虚像VIとの距離L1が、無限(∞)の場合、射出瞳23の位置を通過する光は、平行光となる。実際は、距離L1が有限であることが多く、射出瞳23の位置を通過する光は、発散光となる。図4は、光軸Axの方向から見た射出瞳23の平面図である。射出瞳23は、光軸Axの方向から見たとき、円形の形状を有する(軸対称光学系の場合)。
In FIG. 3, similarly to FIG. 1, light La, light Lb, and light Lc are illustrated among the lights constituting the image displayed on the
図3を参照して、第1の絞り部10は、光学特性測定装置101に入射する光を通過させる開口10aを有する。第1の絞り部10は、光学特性測定装置101に入射する光を規制する機能を有する。
With reference to FIG. 3, the
対物レンズ11は、結像光学系の一例であり、HMD20によって虚像VIが表示された状態で、射出瞳23の位置を通過した光により構成される虚像VIを、所定の位置で結像させる。所定の位置と対物レンズ11との距離が、対物レンズ11の焦点距離L2となる。
The
視感度フィルタ12は、対物レンズ11と第2の絞り部13との間の光路に配置され、対物レンズ11から第2の絞り部13へ向かう光が通過する。視感度フィルタ12は、色フィルタの一種であり、二次元イメージセンサ14の感度を、人間の視感度に合うように補正するフィルタである。視感度フィルタ12が配置される位置は、対物レンズ11と第2の絞り部13との間に限定されず、第1の絞り部10と二次元イメージセンサ14との間の光路に配置することができる。
The
第2の絞り部13は、対物レンズ11の視野絞りとして機能する。第2の絞り部13は、上記所定の位置に配置されている。従って、第2の絞り部13と対物レンズ11との距離は、焦点距離L2となる。HMD20によって虚像VIが表示された状態のとき、対物レンズ11は、射出瞳23の位置を通過した光により構成される虚像VIを第2の絞り部13上で結像させる。言い換えれば、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)を構成する光は、射出瞳23の位置を通過し、第2の絞り部13の位置で結像される。第2の絞り部13は、虚像VIの一部分を構成する光を通過させる開口13aを有する。図3は、虚像VIの一部分を構成する光が光Laの場合を示している。
The
二次元イメージセンサ14は、イメージセンサの一例であり、第2の絞り部13から所定の距離L3だけ離れた位置に配置されている。虚像VIの一部分を構成する光は、開口13aを通過後、発散光となり、二次元イメージセンサ14によって受光される。このように、二次元イメージセンサ14は、開口13aを通過し、広がった、虚像VIの一部分を構成する光を受光する。広がった光は、発散光に限らず、平行光でもよい。二次元イメージセンサ14は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、又は、CMOS(Complementary MOS)であり、二次元領域を測定範囲とする光学センサである。
The two-
図2を参照して、制御演算部3は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等によって実現されるマイクロコンピュータであり、光学特性測定装置101の動作に必要な制御、及び、各種の演算(例えば、輝度の演算)を実行する。
With reference to FIG. 2, the control calculation unit 3 is a microcomputer realized by a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and operates the optical
入力部5は、外部からコマンド(命令)やデータ等を光学特性測定装置101に入力するための装置であり、キーボードにより実現される。なお、タッチパネルを入力部5にしてもよい。出力部7は、入力部5から入力されたコマンドやデータ、及び、制御演算部3の演算結果等を出力するための装置であり、ディスプレイにより実現される。なお、プリンタ等の印刷装置を出力部7にしてもよい。
The
図3に示す光La、光Lb、光Lcの進路を説明する。図5は、光Laの進路を説明する説明図である。図6は、光Lbの進路を説明する説明図である。図7は、光Lcの進路を説明する説明図である。これらの図において、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図3に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。光La、光Lb、光Lcは、射出瞳23の位置において、平行光であり、第2の絞り部13の位置において、一点に集まる光である。光Lb及び光Lcは、第2の絞り部13で進路が遮断されているが、光Laは、開口13aを通過し、二次元イメージセンサ14の位置において、発散光となる。射出瞳23の中心を、位置P1とする。射出瞳23の径を規定する二点を、位置P2及び位置P3とする。
The paths of the light La, the light Lb, and the light Lc shown in FIG. 3 will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the path of the optical La. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the path of the optical Lb. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the path of the optical Lc. In these figures, some optical components (for example, the
図8は、光軸Axの方向から見た射出瞳23、並びに、射出瞳23の位置において、光軸Axの方向から見た光La、光Lb及び光Lcの平面図である。射出瞳23、光La、光Lb及び光Lcは、光軸Axの方向から見たとき、理想的な光学系の場合、同じ面積の円形の形状を有しており、互いに重なっている(実際には円形でない場合や、重なっていない場合がある)。
FIG. 8 is a plan view of the
図5及び図8を参照して、光Laは、二次元イメージセンサ14の位置において、発散光であり、この発散光が二次元イメージセンサ14によって受光される。この発散光の輝度分布が、射出瞳23の輝度分布に対応する。例えば、射出瞳23上の位置P1は、二次元イメージセンサ14上の位置p1と対応し、射出瞳23上の位置P2は、二次元イメージセンサ14上の位置p2と対応し、射出瞳23上の位置P3は、二次元イメージセンサ14上の位置p3と対応する。従って、図2に示す制御演算部3が、二次元イメージセンサ14の位置p1での受光信号を用いて演算した輝度は、位置P1の輝度を示し、位置p2での受光信号を用いて演算した輝度は、位置P2の輝度を示し、位置p3での受光信号を用いて演算した輝度は、位置P3の輝度を示す。
With reference to FIGS. 5 and 8, the light La is divergent light at the position of the two-
制御演算部3は、演算部の一例であり、二次元イメージセンサ14が光Laを受光しているときに、二次元イメージセンサ14から出力された受光信号を用いて、射出瞳23上の各位置の輝度を演算する。出力部7は、この演算の結果を出力する。
The control calculation unit 3 is an example of a calculation unit, and when the two-
以上説明したように、図3を参照して、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)を構成する光は、射出瞳23の位置を通過し、第2の絞り部13の位置で結像される。この位置で結像された虚像VIの一部分を構成する光(ここでは、光La)は、射出瞳23の位置において、所定の広がりを有する平行光である。この平行光は、射出瞳23の正面から見れば、射出瞳23の全体に分布している光である(図8)。上記一部分を構成する光は、二次元イメージセンサ14の位置において、広がった光である。本発明者は、この光を受光した二次元イメージセンサ14から出力された受光信号を用いれば、HMD20が虚像VIを表示している状態において、射出瞳23上の各位置(虚像VI上の各位置ではない)の光学特性が求められることを見出した。第1実施形態は、光学特性が輝度の場合である。このように、第1実施形態に係る光学特性測定装置101によれば、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度を測定することができる。
As described above, with reference to FIG. 3, the light constituting the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the
射出瞳23上の各位置の輝度により、射出瞳23上の輝度分布が得られる。第1実施形態に係る光学特性測定装置101は、イメージセンサとして、二次元イメージセンサ14を用いているので、射出瞳23上の輝度分布は、二次元の輝度分布である。二次元イメージセンサ14の替わりに、ラインセンサを用いることができる。ラインセンサの場合、測定範囲が、一次元となるので、射出瞳23上の各位置の輝度が、二次元でなく、一次元で測定される。従って、射出瞳23上の輝度分布は、一次元の輝度分布となる。
The brightness distribution on the
光学特性測定装置101が測定可能な射出瞳23の最大の径について説明する。図9は、これを説明する説明図である。図9は、図5に、符号P4等を追加している。第1の絞り部10と虚像VIとの距離L1(図3)が無限のとき、光学特性測定装置101は、第1の絞り部10が有する開口10aの径とほぼ同じ径を有する射出瞳23について、射出瞳23上の各位置の輝度を測定することができる。開口10aの径とほぼ同じ径は、位置P4と位置P5とで規定される射出瞳23の径である。
The maximum diameter of the
位置P4は、二次元イメージセンサ14上の位置p4と対応し、位置P5は、二次元イメージセンサ14上の位置p5と対応する。従って、図2に示す制御演算部3が、二次元イメージセンサ14の位置p4での受光信号を用いて演算した輝度は、位置P4の輝度を示し、位置p5での受光信号を用いて演算した輝度は、位置P5の輝度を示す。
The position P4 corresponds to the position p4 on the two-
距離L1が有限のとき(例えば、1〜2m)、光学特性測定装置101は、開口10aの径より、少し小さい径を有する射出瞳23について、射出瞳23上の各位置の輝度を測定することができる。
When the distance L1 is finite (for example, 1 to 2 m), the optical
光学特性測定装置101が測定可能な射出瞳23の最大の径について、具体的な値を説明する。一般的なHMD20の射出瞳23の径は、2mm〜15mmである。従って、光学特性測定装置101が測定可能な射出瞳23の最大の径は、20mm程度であることが望ましい。これを実現するための、焦点距離L2、距離L3、及び、二次元イメージセンサ14のサイズを説明する。図10は、これを説明する説明図である。光軸Axを基準とした、射出瞳23の高さをHとし、二次元イメージセンサ14の中心を基準とした、二次元イメージセンサ14上の距離をDとする。焦点距離L2、距離L3、高さH及び距離Dに関して、以下の式1が成立する。
Specific values will be described for the maximum diameter of the
射出瞳23の最大の径を、20mmとしたとき、高さHは、10mmとなる。焦点距離L2を50mmとし、距離L3を9mmとした場合、距離Dは、1.8mmとなる。従って、1/3インチ以上のサイズを有する二次元イメージセンサ14を用いれば、測定可能な射出瞳23の最大の径を、20mm程度にすることができる。1/3インチのサイズとは、幅4.8mm×高さ3.6mmを意味する。
When the maximum diameter of the
図10を参照して、光学特性測定装置101の測定角について説明する。測定角をθとし、第2の絞り部13が有する開口13aの直径をdとした場合、測定角θは、以下の式2で表される。
The measurement angle of the optical
測定角θが小さくなれば、二次元イメージセンサ14が受光する発散光の輝度分布がより明確となるので、射出瞳23の輝度分布は、より明確に示される。しかし、測定角θが小さくなれば、二次元イメージセンサ14が受光する発散光の光量が小さくなる。従って、これらを考慮して測定角θが設定される必要がある。
As the measurement angle θ becomes smaller, the luminance distribution of the divergent light received by the two-
ピント合わせについて説明する。図3を参照して、測定者は、射出瞳23の位置を通過した光によって構成される虚像VIを、第2の絞り部13上で結像させるために、対物レンズ11の位置を設定する(ピント合わせ)。光学特性測定装置101は、測定者が虚像VIの位置を確認できるファインダを備えていない。従って、測定者は、第1の絞り部10と虚像VIとの距離L1を考慮して、対物レンズ11の位置を設定する。
Focusing will be described. With reference to FIG. 3, the measurer sets the position of the
開口絞りについて説明する。図3を参照して、光学特性測定装置101において、第1の絞り部10の開口10aは、開口絞り(対物レンズ11の開口絞り)として機能していない。二次元イメージセンサ14を構成する各画素の受光エリアが、開口絞りとして機能する。このため、ピントを合わせるために、対物レンズ11の位置を変えても、二次元イメージセンサ14を構成する各画素に入射する光の光量は変化しない。
The aperture diaphragm will be described. With reference to FIG. 3, in the optical
図3では、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の中心部を構成する光Laについて、射出瞳23上の各位置の輝度を測定している。画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の周辺部分を構成する光について、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度を測定する方法について説明する。図11は、この方法を説明する説明図である。光学特性測定装置101の受光部1を少し傾けて配置する。測定者が受光部1又はHMD20を回転させることにより、上記周辺部分を構成する光について、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度を測定することができる。図11において、光La、光Lb及び光Lcのうち、光Lcが、開口13aを通過し、拡散して発散光となり、二次元イメージセンサ14によって受光されている。
In FIG. 3, the brightness of each position on the
第2実施形態について説明する。上述したように、第1実施形態において、測定者が受光部1又はHMD20を回転させることにより、上記周辺部分を構成する光について、射出瞳23上の各位置の輝度を測定する。第2実施形態では、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14の位置を移動させて、上記周辺部分を構成する光について、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度を測定する。
The second embodiment will be described. As described above, in the first embodiment, the measurer rotates the light receiving unit 1 or the
図12は、第2実施形態に係る光学特性測定装置102に備えられる受光部1の構成を示すブロック図である。図3に示す第1実施形態に係る光学特性測定装置101との相違点を説明する。光軸Axの方向に対して垂直な面を規定する軸を、x軸及びy軸とする。受光部1は、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を移動させる移動部15を備える。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a light receiving unit 1 provided in the optical
移動部15は、第2の絞り部13の位置(所定の位置)で結像された虚像VIの一部分と異なる他の部分を構成する光(例えば、光Lc)が、開口13aを通過できる位置に、第2の絞り部13を移動させる。
The moving
移動部15について詳しく説明する。移動部15は、保持板150、ステッピングモータM1及びステッピングモータM2を備える。保持板150は、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を保持する。ステッピングモータM1は、保持板150をx軸方向に沿って移動させる動力を生成する。ステッピングモータM1が回転することによって、保持板150は、x軸方向に沿って移動する。ステッピングモータM2は、保持板150をy軸方向に沿って移動させる動力を生成する。ステッピングモータM2が回転することによって、保持板150は、y軸方向に沿って移動する。
The moving
移動部15によって、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14の位置を移動させることができる。これにより、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)を構成する光のうち、開口13aを通過する光を選択することができる。図13は、光Laが開口13aを通過できる位置に、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を移動させたとき、光Laの進路を説明する説明図である。図14は、光Lcが開口13aを通過できる位置に、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を移動させたとき、光Lcの進路を説明する説明図である。図13及び図14において、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図12に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。図13に示すように、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)を構成する光のうち、光Laが開口13aを通過し、拡散して、二次元イメージセンサ14によって受光されている。図14に示すように、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)を構成する光のうち、光Lcが開口13aを通過し、拡散して、二次元イメージセンサ14によって受光されている。
The moving
以上説明したように、第2実施形態によれば、虚像VIの他の部分を構成する光(例えば、光Lc)が、開口13aを通過できる位置に、第2の絞り部13を移動させることができる。このため、虚像VIの一部分を構成する光(例えば、虚像VIの中心部分を構成する光La)に関して、射出瞳23上の各位置の輝度を測定したり、虚像VIの他の部分を構成する光(例えば、虚像の周辺部分を構成する光Lc)に関して、射出瞳23上の各位置の輝度を測定したりできる。
As described above, according to the second embodiment, the
移動部15は、ステッピングモータM1及びステッピングモータM2によって、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を自動的に移動させる。移動部15の替わりに、第2の絞り部13及び二次元イメージセンサ14を手動で移動させる態様でもよい。
The moving
二次元イメージセンサ14のサイズが大きければ、二次元イメージセンサ14を移動させずに、第2の絞り部13のみを移動させる態様でもよい。
If the size of the two-
図12に示す第2実施形態に係る光学特性測定装置102において、対物レンズ11の前側焦点位置が、開口10aの位置にある。これにより、HMD20の射出瞳23を開口10aに位置させたとき、像側テレセントリックな光学系となる(これは、後で説明する第3実施形態〜第5実施形態でも同様である)。従って、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の周辺部分を構成する光についても、上記式1が成立する。よって、上記周辺部分を構成する光について、射出瞳23上の各位置の輝度を測定する場合でも、二次元イメージセンサ14上の位置と射出瞳23上の位置とを対応させることができる。
In the optical
第3実施形態について説明する。図15は、第3実施形態に係る光学特性測定装置103に備えられる受光部1の構成を示すブロック図である。第3実施形態に係る光学特性測定装置103は、輝度及び色度を測定できる測色計であり、測定者が虚像VIを観察できる光学ファインダ(観察光学系18a)を備える。図3に示す第1実施形態に係る光学特性測定装置101との相違点を説明する。
The third embodiment will be described. FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a light receiving unit 1 provided in the optical
図15を参照して、対物レンズ11の前側焦点位置が、開口10aの位置にある。これは、図12に示す第2実施形態に係る光学特性測定装置102と同じである。
With reference to FIG. 15, the front focal position of the
第3実施形態に係る光学特性測定装置103において、第2の絞り部13は、アパーチャーミラーであり、開口13aの周囲に位置し、光を反射するミラー部13bを含む。ミラー部13bは、第2の絞り部13の位置(所定の位置)で結像された虚像VIを構成する光の中で、開口13aを通過した光以外の光を反射する。言い換えれば、ミラー部13bは、第2の絞り部13の位置で結像された虚像VIの一部分以外の残りの部分を構成する光を反射する。第2の絞り部13は、光軸Axに対して45度傾いて配置されている。
In the optical
光学特性測定装置103の受光部1は、図3に示す視感度フィルタ12及び二次元イメージセンサ14を備えておらず、リレーレンズ16、ミラー17a、ミラー17b、Xフィルタ121、Yフィルタ122、Zフィルタ123、二次元イメージセンサ141,142,143を備える。
The light receiving unit 1 of the optical
開口13aを通過した光の光路に、順に、リレーレンズ16、ミラー17a、ミラー17bが配置されている。リレーレンズ16は、開口13aを通過した光を、平行光又は発散光にして、ミラー17aへ導く。
The
ミラー17a及びミラー17bは、光軸Axに対して45度傾いて配置されている。ミラー17aは、反射率33%、透過率66%のミラーである。ミラー17bは、反射率50%、透過率50%のミラーである。ミラー17aで反射された光の光路に、順に、Xフィルタ121及び二次元イメージセンサ141が配置されている。ミラー17aで反射された光は、Xフィルタ121を通り、二次元イメージセンサ141によって受光される。
The
ミラー17aを透過した光は、ミラー17bにおいて、半分が反射され、半分が透過される。ミラー17bで反射された光の光路に、順に、Yフィルタ122及び二次元イメージセンサ142が配置されている。ミラー17bで反射された光は、Yフィルタ122を通り、二次元イメージセンサ142によって受光される。
The light transmitted through the
ミラー17bを透過した光の光路に、順に、Zフィルタ123及び二次元イメージセンサ143が配置されている。ミラー17bを透過した光は、Zフィルタ123を通り、二次元イメージセンサ143によって受光される。
The
第2の絞り部13の位置で結像された虚像VIを構成する光のうち、開口13aを通過する光として、図3に示す第1実施形態と同様に、光Laが示されている。図16は、第3の実施形態において、光Laの進路を説明する説明図である。図16おいて、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図15に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。
Among the lights forming the virtual image VI formed at the position of the
光Laは、開口13aを通過後、拡散し、リレーレンズ16(図15)によって平行光にされて、二次元イメージセンサ141,142,143の位置に導かれている。平行光が二次元イメージセンサ141,142,143によって受光される。二次元イメージセンサ141は、Xフィルタ121(図15)を通して上記平行光を受光するので、XYZ表色系のXを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ142は、Yフィルタ122(図15)を通して上記平行光を受光するので、XYZ表色系のYを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ143は、Zフィルタ123(図15)を通して上記平行光を受光するので、XYZ表色系のZを示す受光信号を出力する。
After passing through the
例えば、射出瞳23上の位置P1は、二次元イメージセンサ141,142,143上の位置p1と対応し、射出瞳23上の位置P2は、二次元イメージセンサ141,142,143上の位置p2と対応し、射出瞳23上の位置P3は、二次元イメージセンサ141,142,143上の位置p3と対応する。従って、図2に示す制御演算部3が、二次元イメージセンサ141,142,143の位置p1での受光信号(Xを示す受光信号、Yを示す受光信号、Zを示す受光信号)を用いて演算した輝度及び色度は、位置P1の輝度及び色度を示し、位置p2での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置P2の輝度及び色度を示し、位置p3での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置P3の輝度及び色度を示す。
For example, the position P1 on the
制御演算部3は、二次元イメージセンサ141,142,143が光Laを受光しているときに、二次元イメージセンサ141,142,143から出力された受光信号を用いて、射出瞳23上の各位置の輝度及び色度を演算する。出力部7は、この演算の結果を出力する。従って、第3実施形態に係る光学特性測定装置103によれば、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
The control calculation unit 3 uses the light receiving signal output from the two-
図15を参照して、光学特性測定装置103の受光部1は、観察光学系18aを備える。観察光学系18aは、光学ファインダ(ファインダ部の一例)であり、第2の絞り部13のミラー部13bで反射された光の光路に沿って、順に、レンズ181、平面鏡182、絞り183、レンズ184、視野絞り185、接眼レンズ186が配置されている。これらの光学部品は、光学ファインダに用いられる通常の部品であり、詳細な説明は省略する。
With reference to FIG. 15, the light receiving unit 1 of the optical
ミラー部13bは、第2の絞り部13の位置で結像された虚像VIを構成する光のうち、開口13aを通過する光以外を反射する。従って、測定者は、虚像VIのうち、開口13aを通過する光によって構成される一部分以外の残り部分を、接眼レンズ186を通して見ることができる。
The
測定者は、射出瞳23の位置を通過した光によって構成される虚像VIを、第2の絞り部13上で結像させるために、対物レンズ11の位置を設定する(ピント合わせ)。第3実施形態に係る光学特性測定装置103は、ミラー部13bで反射された光を用いて、虚像VI(虚像VIの全部でなく、虚像VIの一部分以外の残りの部分)を表示する光学ファインダ(観察光学系18a)を備えているので、光学特性測定装置103のピントが、虚像VIにあっているか否かを、測定者が容易に確認することができる。なお、ファインダ部は、光学ファインダに限定されず、電子ビューファインダでもよい。次に説明する第4実施形態は、電子ビューファインダの形態である。
The measurer sets the position of the objective lens 11 (focusing) in order to form an image of the virtual image VI composed of the light passing through the position of the
なお、距離L1が有限のとき、測定者が、光学特性測定装置103を操作して、対物レンズ11を光軸Axの方向に移動させることで、ピント合わせをする。このときの対物レンズ11の移動量から、距離L1が分かる。
When the distance L1 is finite, the measurer operates the optical
第4実施形態について説明する。図17は、第4実施形態に係る光学特性測定装置104に備えられる受光部1の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置104は、電子ビューファインダを備え、輝度及び色度を測定できる測色計である。図15に示す第3実施形態に係る光学特性測定装置103との相違点を説明する。
A fourth embodiment will be described. FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a light receiving unit 1 provided in the optical
光学特性測定装置104の受光部1に備えられる観察光学系18bは、電子ビューファインダであり、第2の絞り部13のミラー部13bで反射された光の光路に沿って、順に、レンズ181、平面鏡182、絞り183、レンズ184、視感度フィルタ187、二次元イメージセンサ188が配置されている。これらの光学部品は、電子ビューファインダに用いられる通常の部品であり、詳細な説明は省略する。
The observation
観察光学系18bは、さらに、表示部189を備える。二次元イメージセンサ188は、第2の絞り部13のミラー部13bで反射された光を受光することにより、受光信号を出力する。この受光信号は、第2の絞り部13の位置で結像された虚像VIを示す信号である。但し、第3実施形態と同様に、ミラー部13bは、第2の絞り部13の位置で結像された虚像VIを構成する光のうち、開口13aを通過する光以外を反射する。このため、虚像VIの全部を示す信号でなく、虚像VIのうち、開口13aを通過する光によって構成される一部分以外の残り部分を示す信号である。
The observation
二次元イメージセンサ188から出力された受光信号は、図2に示す制御演算部3に送られ、制御演算部3は、その受光信号を用いて生成した画像を、表示部189に表示させる。表示部189に表示される画像は、虚像VIの全部でなく、虚像VIの一部分以外の残りの部分である。
The light receiving signal output from the two-
図17に示す光La、光Lb、光Lcのうち、光Lb及び光Lcが、ミラー部13bで反射され、光Laが開口13aを通過している。従って、光Lb及び光Lcが二次元イメージセンサ188によって受光される。図18は、光Lb及び光Lcの進路を説明する説明図である。この図において、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図17に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。画像表示部21と二次元イメージセンサ188とは、光学的共役の関係である。例えば、画像表示部21に表示された画像上の位置P6は、二次元イメージセンサ188上の位置p6と対応し、画像表示部21に表示された画像上の位置P7は、二次元イメージセンサ188上の位置p7と対応する。
Of the light La, the light Lb, and the light Lc shown in FIG. 17, the light Lb and the light Lc are reflected by the
図2に示す制御演算部3(第2の演算部の一例)は、二次元イメージセンサ188から出力された受光信号を用いて、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の前記残りの部分において、各位置の輝度を演算する。例えば、位置p6から出力された受光信号を用いて演算された輝度は、位置P6の輝度を示し、位置p7から出力された受光信号を用いて演算された輝度は、位置P7の輝度を示す。従って、第4実施形態に係る光学特性測定装置104によれば、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の前記残りの部分において、各位置の輝度分布を測定することができる。
The control calculation unit 3 (an example of the second calculation unit) shown in FIG. 2 uses a light receiving signal output from the two-
なお、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)の前記残りの部分において、各位置の輝度及び色度の分布を測定する態様も可能である。この態様の場合、図17に示す観察光学系18bは、視感度フィルタ187の替わりに、Xフィルタ、Yフィルタ及びZフィルタを備え、二次元イメージセンサ188の替わりに、Xフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサ、Yフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサ、及び、Zフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサを備える。これらの二次元イメージセンサが光を受光する方式は、図15で説明したミラー17a及びミラー17bを用いる方式、次に説明する三板式プリズム17cを用いる方式のいずれでもよい。画像表示部21に表示された画像の輝度及び色度を測定するために、第5実施形態で説明する回転式フィルタ40(図20)を用いる方式を用いることもできる。この場合、二次元イメージセンサは、1つでよい。
It is also possible to measure the distribution of the brightness and chromaticity at each position in the remaining portion of the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the
図17を参照して、射出瞳23の位置を通過した光のうち、開口13aを通過した光は、三板式プリズム17cに入射する。三板式プリズム17cは、この光を、3つの光路に分光する。第1の光路(第1の光路を通る光)は、Xフィルタ121を通り、二次元イメージセンサ141によって受光される。第2の光路(第2の光路を通る光)は、Yフィルタ122を通り、二次元イメージセンサ142によって受光される。第3の光路(第3の光路を通る光)は、Zフィルタ123を通り、二次元イメージセンサ143によって受光される。
With reference to FIG. 17, among the light passing through the position of the
図19は、光Laの進路を説明する説明図である。この図において、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図17に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。図19は、ミラー17a及びミラー17bの替わりに、三板式プリズム17cが示されている以外は、図16と同じである。従って、第4実施形態に係る光学特性測定装置104は、図15に示す第3実施形態に係る光学特性測定装置103と同様に、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating a course of optical La. In this figure, some optical components (for example, the
図17を参照して、第4実施形態に係る光学特性測定装置104は、二次元イメージセンサ141,142,143が光を受光する方式として、三板式プリズム17cを用いる方式を採用しているが、図15で説明したミラー17a及びミラー17bを用いる方式でもよい。光学特性測定装置104は、第5実施形態で説明する回転式フィルタ40(図20)を採用することも可能である。この場合、二次元イメージセンサは1つでよい。
With reference to FIG. 17, the optical
第5実施形態について説明する。図17に示す第4実施形態は、観察光学系18bに備えられる二次元イメージセンサ188を用いて、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)上の各位置の輝度及び色度を測定する。これに対して、第5実施形態では、射出瞳23上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサを用いて、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)上の各位置の輝度及び色度を測定する。図20は、射出瞳23上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、第5実施形態に係る光学特性測定装置105に備えられる受光部1の構成を示すブロック図である。図3に示す第1実施形態に係る光学特性測定装置101との相違点を説明する。
A fifth embodiment will be described. In the fourth embodiment shown in FIG. 17, the brightness of each position on the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the
図20を参照して、対物レンズ11の前側焦点位置が、開口10aの位置にある。これは、図12に示す第2実施形態に係る光学特性測定装置102と同じである。
With reference to FIG. 20, the front focal position of the
光学特性測定装置105の受光部1は、視感度フィルタ12を備えておらず、スライドレール19、リレーレンズ16、駆動部30及び回転式フィルタ40を備える。
The light receiving unit 1 of the optical
第2の絞り部13は、スライドレール19(第1の切替部の一例)に沿ってスライド可能にされている。第2の絞り部13がスライドレール19に沿ってスライドされることにより、第2の絞り部13の位置が、所定の位置と所定の位置から外れた位置とに切り替えることができる。所定の位置とは、上述したように、射出瞳23の位置を通過した光によって構成される虚像VIが結像する位置である(図20において、第2の絞り部13の位置)。所定の位置から外れた位置とは、対物レンズ11を通過した光の光路から外れた位置である(図22において、第2の絞り部13の位置)。
The
測定者が手動で第2の絞り部13をスライドさせて、第2の絞り部13の位置を切り替えてよいし、モータ等により自動で第2の絞り部13をスライドさせて、第2の絞り部13の位置を切り替えてよい。
The measurer may manually slide the
開口13aを通過した光の光路に、順に、リレーレンズ16、回転式フィルタ40が配置されている。リレーレンズ16は、開口13aを通過した光を、回転式フィルタ40へ導く。リレーレンズ16は、絞り部(第2の絞り部13)とイメージセンサ(二次元イメージセンサ14)との間の光路に配置されたリレー光学系の一例である。
A
回転式フィルタ40は、Xフィルタ121、Yフィルタ122及び不図示のZフィルタ、並びに、これらのフィルタを保持する回転板401を備える。軸402を中心に回転板401が回転することにより、リレーレンズ16によってリレーされた光が通過する位置に、Xフィルタ121、Yフィルタ122、Zフィルタ(不図示)が順番に位置する。
The
駆動部30(第2の切替部の一例)は、リレーレンズ16を光軸Axの方向に沿って駆動する。リレーレンズ16が図20に示す位置にあるとき、リレーレンズ16は、開口13aを通過し、拡散した光を、平行光にして、回転式フィルタ40へ導く。開口13aを通過する光として、光Laが示されている。図21は、光Laの進路を説明する説明図である。図21において、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図20に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。
The drive unit 30 (an example of the second switching unit) drives the
光Laは、リレーレンズ16によって平行光にされて、二次元イメージセンサ14へ導かれる。この平行光が二次元イメージセンサ14によって受光される。
The light La is made into parallel light by the
二次元イメージセンサ14が、Xフィルタ121(図20)を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ14は、XYZ表色系のXを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ14が、Yフィルタ122(図20)を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ14は、XYZ表色系のYを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ14が、Zフィルタ(不図示)を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ14は、XYZ表色系のZを示す受光信号を出力する。
When the two-
例えば、射出瞳23上の位置P1は、二次元イメージセンサ14上の位置p1と対応し、射出瞳23上の位置P2は、二次元イメージセンサ14上の位置p2と対応し、射出瞳23上の位置P3は、二次元イメージセンサ14上の位置p3と対応する。従って、図2に示す制御演算部3が、二次元イメージセンサの位置p1での受光信号(Xを示す受光信号、Yを示す受光信号、Zを示す受光信号)を用いて演算した輝度及び色度は、位置P1の輝度及び色度を示し、位置p2での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置P2の輝度及び色度を示し、位置p3での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置P3の輝度及び色度を示す。よって、第5実施形態に係る光学特性測定装置105によれば、HMD20の射出瞳23上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
For example, the position P1 on the
図22は、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、第5実施形態に係る光学特性測定装置105に備えられる受光部1の構成を示すブロック図である。図20との違いは、第2の絞り部13が、射出瞳23の位置を通過した光の光路から外れた位置にあり、リレーレンズ16が回転式フィルタ40側に移動している。
FIG. 22 is provided with the optical
射出瞳23の位置を通過した光によって構成される虚像VIは、対物レンズ11によって、所定の位置(図20に示す第2の絞り部13の位置)で結像され、この結像を構成する光は、拡散してリレーレンズ16に入射し、リレーレンズ16によって、二次元イメージセンサ14上で虚像VIが結像される。図23は、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、光の進路を説明する説明図である。図23において、光の進路に位置する一部の光学部品(例えば、図22に示す対物レンズ11)は、図示を省略している。
The virtual image VI composed of the light passing through the position of the
二次元イメージセンサ14が、Xフィルタ121(図22)を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ14は、XYZ表色系のXを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ14が、Yフィルタ122(図22)を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ14は、XYZ表色系のYを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ14が、Zフィルタ(不図示)を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ14は、XYZ表色系のZを示す受光信号を出力する。
When the two-
例えば、画像表示部21に表示された画像上の位置P6は、二次元イメージセンサ14上の位置p6と対応し、画像表示部21に表示された画像上の位置P7は、二次元イメージセンサ14上の位置p7と対応し、画像表示部21に表示された画像上の位置P8は、二次元イメージセンサ14上の位置p8と対応する。従って、図2に示す制御演算部3が、二次元イメージセンサの位置p6での受光信号(Xを示す受光信号、Yを示す受光信号、Zを示す受光信号)を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部21に表示された画像の位置P6の輝度及び色度を示し、位置p7での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部21に表示された画像の位置P7の輝度及び色度を示し、位置p8での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部21に表示された画像の位置P8の輝度及び色度を示す。よって、光学特性測定装置105によれば、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
For example, the position P6 on the image displayed on the
以上説明したように、図20及び図22を参照して、駆動部30(第2の切替部の一例)は、第1の位置と第2の位置とに、リレーレンズ16の位置を切り替える。第1の位置は、図20で示されるリレーレンズ16の位置であり、第2の絞り部13の位置が上記所定の位置のとき、開口13aを通過し、広がった、虚像VIの一部分を構成する光(光La)を、リレーレンズ16が二次元イメージセンサ14へリレーすることができる位置である。第2の位置は、図22で示されるリレーレンズ16の位置であり、第2の絞り部13の位置が上記外れた位置のとき、上記所定の位置で結像された虚像VIを、リレーレンズ16によって、二次元イメージセンサ14上で結像させることができる位置である。
As described above, with reference to FIGS. 20 and 22, the drive unit 30 (an example of the second switching unit) switches the position of the
制御演算部3(図2)は、演算部の一例であり、第2の絞り部13が上記所定の位置にあり、かつ、リレーレンズ16が第1の位置にある状態(図20に示す状態)で、二次元イメージセンサ14から出力された信号を用いて、射出瞳23の光学特性(輝度、色度等)を演算し、第2の絞り部13が上記外れた位置にあり、かつ、リレーレンズ16が第2の位置にある状態(図22に示す状態)で、二次元イメージセンサ14から出力された信号を用いて、虚像VIの光学特性(輝度、色度等)を演算する。
The control calculation unit 3 (FIG. 2) is an example of the calculation unit, in which the
第5実施形態に係る光学特性測定装置105によれば、画像表示部21に表示された画像(HMD20によって表示された虚像VI)上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサ14と、射出瞳23上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサ14とを共通化することができる。
According to the optical
(実施形態の纏め)
本実施形態に係る光学特性測定装置は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる結像光学系と、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する絞り部と、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光するイメージセンサと、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する演算部と、を備える。(Summary of embodiments)
The optical characteristic measuring device according to the present embodiment is composed of light that has passed through the position of the ejection pupil in a state where a virtual image that can be seen from the position of the ejection pupil of the virtual image display device is displayed by the virtual image display device. An imaging optical system for forming an image of the virtual image at a predetermined position, and an aperture for passing light arranged at the predetermined position and forming a part of the virtual image formed at the predetermined position. The optical characteristics of each position on the ejection pupil are calculated using the unit, the image sensor that receives the light that has passed through the aperture and spreads to form the part, and the signal output from the image sensor. It includes a calculation unit.
結像光学系は、射出瞳の位置を通過した光によって構成される虚像を、絞り部の位置(所定の位置)で結像させる。絞り部の位置で結像された虚像の一部分を構成する光は、射出瞳の位置において、所定の広がりを有する平行光である。この平行光は、射出瞳の正面から見れば、射出瞳の全体に分布している光である。上記一部分を構成する光は、イメージセンサの位置において、広がった光である(発散光又は平行光)。本発明者は、この光を受光したイメージセンサから出力された受光信号を用いれば、虚像表示装置が虚像を表示している状態において、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性が求められることを見出した。例えば、輝度の場合、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の輝度(虚像上の各位置の輝度ではない)を求めることができる。従って、本実施形態に係る光学特性測定装置によれば、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定することができる。 The imaging optical system forms a virtual image composed of light that has passed through the position of the exit pupil at the position of the diaphragm portion (predetermined position). The light forming a part of the virtual image formed at the position of the diaphragm portion is parallel light having a predetermined spread at the position of the exit pupil. This parallel light is the light distributed throughout the exit pupil when viewed from the front of the exit pupil. The light constituting the above part is the spread light (divergent light or parallel light) at the position of the image sensor. The present inventor can obtain the optical characteristics of each position on the exit pupil of the virtual image display device in a state where the virtual image display device is displaying a virtual image by using the light receiving signal output from the image sensor that receives the light. I found that it was possible. For example, in the case of brightness, the brightness of each position on the exit pupil of the virtual image display device (not the brightness of each position on the virtual image) can be obtained. Therefore, according to the optical characteristic measuring device according to the present embodiment, it is possible to measure the optical characteristic of each position on the exit pupil of the virtual image display device.
上記構成において、前記所定の位置で結像された前記一部分と異なる前記虚像の他の部分を構成する光が、前記開口を通過できる位置に、前記絞り部を移動させる移動部をさらに備える。 In the above configuration, a moving portion for moving the diaphragm portion is further provided at a position where light constituting another portion of the virtual image different from the partial image formed at the predetermined position can pass through the opening.
この構成によれば、虚像の他の部分を構成する光が、開口を通過できる位置に、絞り部を移動させることができる。このため、虚像の一部分(例えば、虚像の中心部分)を構成する光に関して、射出瞳上の各位置の光学特性を測定したり、虚像の他の部分(例えば、虚像の周辺部分)を構成する光に関して、射出瞳上の各位置の光学特性を測定したりできる。 According to this configuration, the diaphragm portion can be moved to a position where the light constituting the other part of the virtual image can pass through the opening. Therefore, with respect to the light that constitutes a part of the virtual image (for example, the central portion of the virtual image), the optical characteristics of each position on the exit pupil are measured, and other parts of the virtual image (for example, the peripheral portion of the virtual image) are formed. With respect to light, the optical characteristics of each position on the exit pupil can be measured.
上記構成において、前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、前記光学特性測定装置は、前記ミラー部で反射された光を用いて、前記虚像の前記残りの部分を表示するファインダ部をさらに備える。 In the above configuration, the diaphragm portion includes a mirror portion located around the aperture and reflecting light constituting the remaining portion other than the portion of the virtual image formed at the predetermined position, and the optical The characteristic measuring device further includes a finder unit that displays the remaining portion of the virtual image by using the light reflected by the mirror unit.
この構成は、上記ファインダ部を備えるので、光学特性測定装置のピントが虚像にあっているか否かを、測定者が容易に確認することができる。ファインダ部は、光学ファインダ、電子ビューファインダのいずれでもよい。 Since this configuration includes the finder unit, the measurer can easily confirm whether or not the optical characteristic measuring device is in focus on the virtual image. The finder unit may be either an optical finder or an electronic viewfinder.
上記構成において、前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、前記光学特性測定装置は、さらに、前記ミラー部で反射された光を受光する二次元イメージセンサと、前記二次元イメージセンサから出力された受光信号を用いて、前記虚像の前記残りの部分において、各位置の光学特性を演算する第2の演算部と、を備える。 In the above configuration, the diaphragm portion includes a mirror portion located around the aperture and reflecting light constituting the remaining portion other than the portion of the virtual image formed at the predetermined position, and the optical The characteristic measuring device further uses a two-dimensional image sensor that receives the light reflected by the mirror portion and a light receiving signal output from the two-dimensional image sensor at each position in the remaining portion of the virtual image. It is provided with a second calculation unit for calculating the optical characteristics of the above.
この構成によれば、射出瞳上の各位置の光学特性に加えて、虚像表示装置によって表示された虚像上の各位置(虚像全部でなく、残りの部分の各位置)の光学特性を測定することができる。 According to this configuration, in addition to the optical characteristics of each position on the exit pupil, the optical characteristics of each position on the virtual image displayed by the virtual image display device (not all the virtual images but each position of the remaining part) are measured. be able to.
上記構成において、前記絞り部と前記イメージセンサとの間の光路に配置されたリレー光学系と、前記結像光学系を通過した光の光路から外れた位置と、前記所定の位置とに、前記絞り部の位置を切り替える第1の切替部と、前記絞り部の位置が前記所定の位置のとき、前記開口を通過し、広がった、前記虚像の前記一部分を構成する光を、前記リレー光学系が前記イメージセンサへリレーすることができる第1の位置と、前記絞り部の位置が前記外れた位置のとき、前記所定の位置で結像された前記虚像を、前記リレー光学系によって、前記イメージセンサ上で結像させることができる第2の位置とに、前記リレー光学系の位置を切り替える第2の切替部と、をさらに備え、前記演算部は、前記絞り部が前記所定の位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第1の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算し、前記絞り部が前記外れた位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第2の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記虚像上の各位置の光学特性を演算する。 In the above configuration, the relay optical system arranged in the optical path between the aperture portion and the image sensor, a position deviated from the optical path of the light passing through the imaging optical system, and the predetermined position are located. When the position of the throttle portion is the predetermined position, the first switching portion for switching the position of the throttle portion and the light that passes through the opening and spreads to form the part of the virtual image are transmitted to the relay optical system. When the first position that can be relayed to the image sensor and the position of the throttle portion are the positions that are out of the position, the virtual image formed at the predetermined position is imaged by the relay optical system. A second position at which an image can be formed on the sensor and a second switching unit for switching the position of the relay optical system are further provided, and the calculation unit has the aperture unit at the predetermined position. In addition, with the relay optical system in the first position, the optical characteristics of each position on the ejection pupil are calculated using the signal output from the image sensor, and the throttle portion is disengaged. The optical characteristics of each position on the virtual image are calculated using the signal output from the image sensor in a state where the relay optical system is in the second position.
この構成によれば、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定するために用いるイメージセンサと、虚像表示装置によって表示された虚像上の各位置の光学特性を測定するために用いるイメージセンサとを共通化することができる。 According to this configuration, an image sensor used to measure the optical characteristics of each position on the exit pupil of the virtual image display device and an image sensor used to measure the optical characteristics of each position on the virtual image displayed by the virtual image display device are used. It can be shared with the image sensor.
この出願は、2016年4月19日に出願された日本国特許出願特願2016−083494を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2016-083494 filed on April 19, 2016, the contents of which are included in the present application.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been appropriately and sufficiently described through the embodiments with reference to the drawings above, but those skilled in the art can easily change and / or improve the above embodiments. It should be recognized that it can be done. Therefore, unless the modified or improved form implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of rights of the claims stated in the claims, the modified form or the improved form is the scope of rights of the claims. It is interpreted as being included in.
本発明によれば、光学特性測定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical characteristic measuring device.
Claims (5)
前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する絞り部と、
前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光するイメージセンサと、
前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する演算部と、を備える光学特性測定装置。A virtual image that can be seen from the position of the exit pupil of the virtual image display device is displayed at a predetermined position by forming the virtual image composed of light that has passed through the position of the exit pupil while being displayed by the virtual image display device. Imaging optical system to make
A diaphragm portion arranged at the predetermined position and having an opening for passing light constituting a part of the virtual image formed at the predetermined position.
An image sensor that receives light that passes through the opening and spreads to form the part thereof,
An optical characteristic measuring device including a calculation unit that calculates an optical characteristic of each position on the exit pupil using a signal output from the image sensor.
前記光学特性測定装置は、前記ミラー部で反射された光を用いて、前記虚像の前記残りの部分を表示するファインダ部をさらに備える請求項1又は2に記載の光学特性測定装置。The diaphragm portion includes a mirror portion located around the opening and reflecting light constituting the remaining portion other than the portion of the virtual image formed at the predetermined position.
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the optical characteristic measuring apparatus further includes a finder portion that displays the remaining portion of the virtual image by using the light reflected by the mirror portion.
前記光学特性測定装置は、さらに、
前記ミラー部で反射された光を受光する二次元イメージセンサと、
前記二次元イメージセンサから出力された受光信号を用いて、前記虚像の前記残りの部分において、各位置の光学特性を演算する第2の演算部と、を備える請求項1又は2に記載の光学特性測定装置。The diaphragm portion includes a mirror portion located around the opening and reflecting light constituting the remaining portion other than the portion of the virtual image formed at the predetermined position.
The optical characteristic measuring device further
A two-dimensional image sensor that receives the light reflected by the mirror unit and
The optics according to claim 1 or 2, further comprising a second calculation unit that calculates the optical characteristics of each position in the remaining portion of the virtual image using the received light signal output from the two-dimensional image sensor. Characteristic measuring device.
前記結像光学系を通過した光の光路から外れた位置と、前記所定の位置とに、前記絞り部の位置を切り替える第1の切替部と、
前記絞り部の位置が前記所定の位置のとき、前記開口を通過し、広がった、前記虚像の前記一部分を構成する光を、前記リレー光学系が前記イメージセンサへリレーすることができる第1の位置と、前記絞り部の位置が前記外れた位置のとき、前記所定の位置で結像された前記虚像を、前記リレー光学系によって、前記イメージセンサ上で結像させることができる第2の位置とに、前記リレー光学系の位置を切り替える第2の切替部と、をさらに備え、
前記演算部は、前記絞り部が前記所定の位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第1の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算し、前記絞り部が前記外れた位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第2の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記虚像上の各位置の光学特性を演算する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。A relay optical system arranged in an optical path between the aperture and the image sensor,
A first switching unit that switches the position of the diaphragm portion between a position deviated from the optical path of light passing through the imaging optical system and the predetermined position.
When the position of the diaphragm portion is the predetermined position, the relay optical system can relay the light that has passed through the opening and spreads to form the part of the virtual image to the image sensor. When the position and the position of the diaphragm portion are out of the position, the virtual image formed at the predetermined position can be imaged on the image sensor by the relay optical system. In addition, a second switching unit for switching the position of the relay optical system is further provided.
The calculation unit uses a signal output from the image sensor in a state where the diaphragm unit is in the predetermined position and the relay optical system is in the first position, and is on the ejection pupil. The optical characteristics of each position are calculated, and the signal output from the image sensor is used in the state where the diaphragm portion is in the detached position and the relay optical system is in the second position. The optical characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, which calculates the optical characteristics of each position on a virtual image.
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