CN116113807A - 测光装置 - Google Patents

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CN116113807A CN202180062100.5A CN202180062100A CN116113807A CN 116113807 A CN116113807 A CN 116113807A CN 202180062100 A CN202180062100 A CN 202180062100A CN 116113807 A CN116113807 A CN 116113807A
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Abstract

具备：导光部件(2)，横剖面为圆形或者多边形；物镜光学系统(3)，将来自被测定物(LS)的光束汇集到导光部件(2)的光入射侧端面(2a)；分支部(4)，具备将从导光部件(2)的光射出侧端面(2b)射出的光束分支为多个而引导的分别由单一的部件构成的多个分支部件(41)；以及多个受光传感器(51)，用于接受来自分支部(4)中的多个分支部件(41)中的每个分支部件的射出光，并且得到2种以上的不同特性的数据。

Description

测光装置
技术领域
本发明涉及对被测定光源的特性进行测定的测光装置，特别涉及对从被测定光源射出的光的亮度、色度进行测定的色彩亮度计等测光装置。
背景技术
在色彩亮度计等测光装置中，为了测定颜色，将测定光分割为3个并由各传感器受光。作为将测定光分割为3个的手段，例如在专利文献1中，公开了多个光纤线材被成束地形成，来自物镜光学系统的射出光入射到一端侧，在另一端侧分割多个光纤线材的束状光纤(bundle fiber)。在该束状光纤中的分割后的各另一端侧，分别具备检测来自束状光纤的另一端侧的射出光的多个测色光学系统。
另外，申请人在专利文献2中，提出了使用基于导光部件和中继光学系统的光路分支来将测定光分割为多个并通过各传感器受光的测光装置。具体而言，使用中继光学系统将由导光部件对被测定物的位置不均、角度不均进行均匀化后的光束照射到多个受光传感器。
不过，基于测光装置的颜色测定通过使测光装置接触到或者非接触地接近测定对象物(被测定光源)的被测定面并由测光装置接受在从被测定面的预定的区域起预定的角度范围射出的光来进行。此时，在被测定面的发光强度(发光亮度)有归因于发光位置以及发光角度的不均(位置不均、角度不均)时，在测光装置侧也受到其影响。此外，在测光装置侧受到上述影响而测定灵敏度的位置不均以及角度不均变大时，由于所测定的位置以及所测定的角度的差异，测定值的差(测定误差)变大。此外，测定灵敏度的位置不均是指针对从被测定光源的被测定面的不同位置向相同方向(例如与上述面垂直的方向)射出的各光而测定灵敏度不同。另外，测定灵敏度的角度不均是指针对从被测定光源的被测定面的相同位置向不同方向射出的各光而测定灵敏度不同。
因此，在测定颜色时，为了减小由于所测定的位置以及所测定的角度的差异而引起的测定误差，需要使得难以受到被测定光源的发光强度的位置不均以及角度不均的影响，降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5565458号公报
专利文献2：日本特愿2018-135574号
发明内容
发明要解决的课题
不过，在专利文献1中，使用将多条光纤成束得到的导光体对测定光进行引导，但为了减少光量不均以减小测定误差，需要随机地编织各光纤，成本高。另外，光纤的填充情况、弯曲的状态、应力的状态等难以控制，所以难以设计如使得难以受到被测定光源的发光强度的位置不均以及角度不均的影响的导光体，作为结果，存在难以降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均这样的课题。
另外，在专利文献2中提出的测光装置在利用中继光学系统对照射范围R照射从导光部件的射出端射出的光束时，设置于照射范围R的受光传感器相对于照射范围R的面积比对于每1个受光传感器为大约10％左右。因此，在将受光传感器设为4个时，合计成为40％，照射到照射范围R的光束中的60％左右变得浪费，所以存在光效率不佳这样的课题。
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于提供一种能够通过使用了廉价的导光部件的结构来降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均并且光效率良好的测光装置。
用于解决课题的手段
上述目的通过以下的手段达成。
(1)一种测光装置，具备：横剖面为圆形或者多边形的导光部件；物镜光学系统，将来自被测定物的光束汇集到所述导光部件的光入射侧端面；分支部，具备将从所述导光部件的光射出侧端面射出的光束分支为多个并引导的分别由单一的部件构成的多个分支部件；以及多个受光传感器，用于接受来自所述分支部中的多个分支部件中的每个分支部件的射出光，并且得到2种以上的不同特性的数据。
(2)在前项1所述的测光装置中，在所述物镜光学系统中，将所述被测定物和导光部件的光入射侧端面设为共轭关系。
(3)在前项1或2所述的测光装置中，在所述多个受光传感器中，包括用于得到近似于等色函数XYZ的受光数据的受光传感器。
(4)在前项1～3中的任意一项所述的测光装置中，在所述多个受光传感器中，包括用于得到分光数据的受光传感器。
(5)在前项1～4中的任意一项所述的测光装置中，在所述多个受光传感器中，包括经由光连接器接受来自所述分支部件的光的外部测定器的受光传感器，并且所述外部测定器能够针对分支部件进行安装和拆卸，由使用者从受光传感器的受光特性分别不同的多个外部测定器中选择的任意的外部测定器连接于分支部件。
(6)在前项1～5中的任意一项所述的测光装置中，所述多个分支部件分别由光纤形成。
(7)在前项6所述的测光装置中，所述光纤是树脂制。
(8)在前项1～7中的任意一项所述的测光装置中，所述导光部件是多棱柱或者多棱锥台。
(9)在前项1～8中的任意一项所述的测光装置中，所述导光部件和多个分支部件不隔着空气层而连接。
(10)在前项1～8中的任意一项所述的测光装置中，所述导光部件和多个分支部件是一体构造。
发明的效果
根据前项(1)所述的发明，来自被测定物的光束由物镜光学系统汇集到导光部件的光入射侧端面，从光入射侧端面入射到导光部件。导光部件由于横剖面为圆形或者多边形，所以相比于随机地编织多条光纤而导光的以往的导光体，结构简单且廉价。另外，入射到导光部件的来自被测定光源的光以与向导光部件的入射角度对应的次数在导光部件的侧面(光入射侧端面以及光射出侧端面以外的面)被全反射而引导，到达导光部件的光射出侧端面，从光射出侧端面射出而分支到由单一的部件构成的多个分支部件。然后，来自多个分支部件中的每个分支部件的射出光被用于得到2种以上的不同特性的数据的多个受光传感器接受。
因此，受光部的各传感器接受从被测定光源的被测定面的各种位置射出的光以及从被测定面以各种角度射出的光混合而成的光。其结果，即使被测定光源的被测定面的发光强度(发光亮度)有位置不均以及角度不均，也能够在受光部侧难以受到其影响，由此，能够降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均。
另外，从导光部件的光射出侧端面射出的光束被多个分支部件分支而被引导至各受光传感器，所以能够由各受光传感器不浪费地利用从分支部件射出的光。因此，相比于利用中继光学系统照射从导光部件的光射出侧端面射出的光束并使受光传感器受光的结构，能够提高光效率。
根据前项(2)所述的发明，由于在物镜光学系统中将被测定物和导光部件的光入射侧端面设为共轭关系，所以能够减少被测定光源的被测定面的发光强度的位置不均以及角度不均。
根据前项(3)所述的发明，成为能够得到近似于等色函数XYZ的受光数据的测光装置。
根据前项(4)所述的发明，成为能够得到分光数据的测光装置。
根据前项(5)所述的发明，通过使外部测定器的受光传感器经由光连接器接受来自分支部件的光，能够使用外部测定器，并且使用者能够从受光传感器的受光特性分别不同的多个外部测定器中选择并使用任意的测定器。
根据前项(6)所述的发明，能够利用光纤分别容易地形成多个分支部件。
根据前项(7)所述的发明，光纤是树脂制，所以能够享受易于弯曲性、廉价、种类丰富等优点。
根据前项(8)所述的发明，导光部件是多棱柱或者多棱锥台，所以能够高效地混合从被测定光源的被测定面的各种位置射出的光以及从被测定面以各种角度射出的光。
根据前项(9)所述的发明，导光部件和多个分支部件不隔着空气层而连接，所以能够使到达导光部件的光射出侧端部的光以抑制了光量损失的状态分支到分支部。
根据前项(10)所述的发明，导光部件和多个分支部件是一体构造，所以能够使到达导光部件的光射出侧端部的光以抑制了光量损失的状态分支到分支部。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的测光装置的概略的结构的说明图。
图2A是示出上述测光装置的导光部件的一个结构例的立体图。
图2B是示出上述导光部件的其他结构例的立体图。
图2C是示出上述导光部件的又一结构例的立体图。
图2D是示出上述导光部件的又一结构例的立体图。
图3是示意地示出从测定范围限制光圈侧观察图2A的导光部件的光入射侧端面时的状态的俯视图。
图4的(A)～(C)是示出导光部件和分支部件的结构例的说明图。
图5的(A)～(C)是示出导光部件和分支部件的其他结构例的说明图。
图6是示出导光部件和分支部件的又一结构例的立体图。
图7是示出导光部件和分支部件的又一结构例的立体图。
图8是示出导光部件、分支部件以及受光部的概略的结构的说明图。
图9是图8中的分支部件和受光传感器的连接部分的放大图。
图10是示出分支部件和受光传感器的连接部分的其他结构的放大图。
图11是示出受光部的结构的俯视图。
图12是示出受光部的结构的剖面图。
图13是将图12的一部分放大地示出的剖面图。
图14的(A)(B)是用于说明入射到导光部件的光在导光部件内反射而射出的情形的说明图。
图15是没有后侧透镜系统的情况下的向导光部件的入射光的说明图。
图16是有后侧透镜系统的情况下的向导光部件的入射光的说明图。
图17是示意地示出在导光部件2的内部被引导的光线的光路的说明图。
图18是将在图2D的导光部件的内部被引导的光线的光路展开地示出的说明图。
图19是用于说明用于得到不同特性的数据的受光传感器的组合的一个例子的图。
图20是用于在图19的分光传感器中得到分光数据的结构的说明图。
图21是用于说明用于得到不同特性的数据的受光传感器的组合的其他例的图。
图22是用于说明用于得到不同特性的数据的受光传感器的组合的又一例的图。
图23是用于说明用于得到不同特性的数据的受光传感器的组合的又一例的图。
图24是示出在图23的例子中多个受光传感器分别具有的带通滤光器的透射率的图形。
具体实施方式
如果根据附图来说明本发明的一个实施方式，则如以下所述。
图1是示出本实施方式的测光装置1的概略的结构的说明图。测光装置1被构成为具有导光部件2、物镜光学系统3、分支部4以及受光部5。在上述测光装置1的结构中，将从被测定光源LS的被测定面LS0射出的光经由物镜光学系统3引导到导光部件2，在导光部件2的内部引导之后，经由分支部4引导到受光部5。以下，说明构成测光装置1的各部件。
(导光部件)
图2A是示出导光部件2的一个结构例的立体图。导光部件2是具有光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b、对从光入射侧端面2a入射到内部的光进行引导并从光射出侧端面2b射出的光学元件，在本实施方式中，由玻璃制的实心(内部被填满)杆构成，但也可以是中空(内部空心)。在本实施方式中，导光部件2是从光入射侧端面2a至光射出侧端面2b横剖面为相同大小的四边形(例如正方形)的四棱柱的形状，但不限定于该形状。
图2B是示出导光部件2的其他结构例的立体图。另外，图2C是示出导光部件2的又一结构例的立体图。如这些图所示，导光部件2也可以是从光入射侧端面2a至光射出侧端面2b横剖面为相同大小的三角形(例如正三角形)的三棱柱的形状、从光入射侧端面2a至光射出侧端面2b横剖面为相同大小的六边形(例如正六边形)的六棱柱的形状等。即，导光部件2也可以是从光入射侧端面2a至光射出侧端面2b横剖面为相同大小的多边形的多棱柱的形状。
另外，图2D是示出导光部件2的又一结构例的立体图。如该图所示，导光部件2也可以是光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b为不同大小的四边形且横剖面也为四边形的四棱锥台的形状。另外，虽然未图示，也可以是光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b为不同大小的三角形且横剖面也为三角形的三棱锥台的形状、光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b为不同大小的六边形且横剖面也为六边形的六棱锥台的形状。即，导光部件2也可以是光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b为不同大小的多边形且横剖面也为多边形的多棱锥台的形状。
或者此外，导光部件2也可以是从光入射侧端面2a至光射出侧端面2b横剖面为相同大小的圆形(包括椭圆形)的圆柱的形状。或者，也可以是光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b为不同大小的圆形(包括椭圆形)且横剖面也为圆形(包括椭圆形)的圆锥台的形状。
经由光入射侧端面2a入射到这样的结构的导光部件2的内部的光以与相对于光入射侧端面2a的入射角度对应的次数在导光部件2的侧面2c(导光部件2中的与空气的界面)全反射而被引导，从光射出侧端面2b射出。此外，侧面2c是连结光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b的面。
此外，例如，关于垂直地或者以接近垂直的角度入射到光入射侧端面2a的中心(光入射侧端面2a和物镜光学系统3的光轴的交点)的光，在经由光入射侧端面2a入射到导光部件2的内部之后，在侧面2c不被全反射而被引导并从光射出侧端面2b射出。因此，在上述“与入射角度对应的次数”中，还包括0次。
此外，导光部件2也可以由例如剖面为圆形或者多边形的中空的管(光管)构成。在该情况下，通过在管的内表面形成由金属构成的反射膜，能够使入射到导光部件2的光在其内表面(反射膜)反射而引导。另外，构成导光部件2的材料既可以是玻璃，也可以是亚克力等透明树脂。
(物镜光学系统)
物镜光学系统3是将被测定光源LS的像缩小形成到导光部件2的光入射侧端面2a的光学系统。该物镜光学系统3被构成为具有：前侧透镜系统31，位于被测定光源LS侧；后侧透镜系统32，位于导光部件2侧；光圈AP1(测定角限制光圈)，限制从被测定光源LS的1点射出的光的扩展角；以及光圈AP2(测定范围限制光圈、视场光圈)，限制被测定光源LS的测定范围。
根据物镜系统3的配置，被测定光源LS的被测定面LS0和导光部件2的光入射侧端面2a成为共轭的关系。即，从被测定光源LS的被测定面LS0上的某个点射出的光聚集到导光部件2的光入射侧端面2a的某个点。在本实施方式中，前侧透镜系统31由2片透镜构成，后侧透镜系统32由3片透镜构成，但为能够实现上述共轭的关系的结构即可，前侧透镜系统31以及后侧透镜系统32的透镜的片数没有特别限定。
光圈AP1配置于前侧透镜系统31的后侧焦点位置。光圈AP1(开口部)的面内的各点与被测定光源LS的被测定面LS0处的光的射出角度对应。根据光圈AP1的配置，不会过分或不足而是适当地限制从被测定面LS0射出的光的测定角度(射出角度)，能够仅测定希望测定的角度范围的光。此外，在本实施方式中，光圈AP1的开口部的形状是圆形，但也可以是矩形，还可以是其他形状。
光圈AP2配置于导光部件2的光入射侧端面2a的正前。光圈AP2(开口部)的面内的各点与被测定光源LS的被测定面LS0上的各点对应。根据光圈AP2的配置，不会过分或不足而是适当地限制被测定光源LS的测定范围(测定区域)，能够仅测定希望测定的范围的光。
图3示意性地示出从光圈AP2侧观察图2A的导光部件2的光入射侧端面2a时的状态。在本实施方式中，光圈AP2的开口部AP2a是圆形，其直径被设定为比导光部件2的光入射侧端面2a的内接圆的直径稍微小。此外，光圈AP2的开口部AP2a也可以是矩形，也可以是其他形状。另外，还能够省略光圈AP2的配置。在该情况下，被测定光源LS的被测定面LS0的测定范围与导光部件2的光入射侧端面2a的形状相似。
(分支部)
分支部4是将从导光部件2的光射出侧端面2b射出的光引导到受光部5的分光光学系统，由多个分支部件41构成。在该实施方式中，各分支部件41由光纤构成，但没有限定。构成光纤的材料既可以是玻璃，也可以是亚克力等透明树脂，但根据易于弯曲为期望的形状、廉价、种类丰富等观点，优选为树脂制的光纤。另外，分支部件41的横剖面形状既可以是圆形(包括椭圆形)，也可以是多边形。
各分支部件41的导光部件2侧的端面虽然也可以隔着空气层而接近地配置到导光部件2的光射出侧端面2b，但也可以不隔着空气层而通过粘接或者熔接等接合方法连接到导光部件2的光射出侧端面2b。当在导光部件2与分支部件41之间存在空气层时，由于表面反射而发生光量损失。光量损失在导光部件2的光射出侧端面2b和与该面相向的分支部件41的面处分别成为4％左右而合计成为8％左右。在不存在空气层的情况下，光量损失大致为零。此外，在导光部件2和分支部件41分离时，由于使用环境温度、振动等而在导光部件2和各分支部件41处易于产生位置偏移，易于发生光量变化，所以导光部件2和分支部件41优选不隔着空气层而接合。
图4的(A)～(C)示出导光部件2和分支部4的一个例子。在图4所示的例子中，如该图的(B)所示，导光部件2由横剖面正三角形的实心三棱柱构成，3条光纤制的分支部件41的端部通过粘接或者熔接等接合连接到导光部件2的光射出侧端面2b。关于导光部件2的光入射侧端面2a和光圈AP2的关系，如该图的(A)所示，在从光圈AP2侧观察时，光圈AP2的开口部AP2a的大小被设定成与导光部件2的光入射侧端面2a的正三角形形状的内接圆相同的程度或者稍小。在该实施方式中，导光部件2的一条边的长度是2.8mm，光圈AP2的开口部AP2a的直径是1.5mm。
在图4所示的例子中，说明导光部件2和分支部件41的连接部处的光效率，换言之，导光部件2和3条分支部件41的面积比率。
在导光部件2的横剖面正三角形的一条边的长度为2.8mm并且分支部件41为直径1mm的光纤时，如图4的(C)的位置关系所示，3条分支部件41能够以收敛于导光部件2的正三角形的光射出侧端面2b的范围内的方式配置。每1条分支部件41的光效率(面积率)成为：
分支部件41的面积(0.52×π)÷导光部件2的面积(2.8×2.42÷2)＝0.23。
另一方面，在以往例中说明的专利文献1中记载的3分支束状光纤的光效率成为：
束填充率(光纤线材相对于束径的有效面积比＝70％左右)÷3＝0.23，可知图4所示的实施方式所涉及的分支部4的光效率是与3分支束状光纤类型相同的程度。另一方面，本实施方式与3分支束状光纤类型相比结构简单，所以廉价并且光学特性稳定(由物体引起的偏差少)。
图5的(A)～(C)示出导光部件2和分支部4的又一例。在图5所示的例子中，如该图的(B)所示，导光部件2由横剖面正方形的实心正四棱柱构成，4条光纤制的分支部件41的端部通过粘接或者熔接等接合连接到导光部件2的光射出侧端面2b。关于导光部件2的光入射侧端面2a和光圈AP2的关系，如该图的(A)所示，在从光圈AP2侧观察时光圈AP2的开口部AP2a的大小被设定成与导光部件2的光入射侧端面2a的正方形形状的内接圆相同的程度或者稍小。在该实施方式中，导光部件2的一条边的长度是1.5mm，光圈AP2的开口部AP2a的直径也是1.5mm。
在图5所示的例子中，说明导光部件2和分支部件41的连接部处的光效率，换言之，导光部件2和3条分支部件41的面积比率。
在导光部件2的横剖面正方形的一条边的长度为1.5mm并且分支部件41为直径0.75mm的光纤时，如图5的(C)的位置关系所示，4条分支部件41能够以收敛于导光部件2的正方形的光射出侧端面2b的范围内的方式配置。每1条分支部件41的光效率(面积率)成为：
分支部件41的面积(0.3752×π)÷导光部件2的面积(1.5×1.5)＝0.20。
另一方面，在以往例中说明的4分支束状光纤的光效率每1分支成为：
束填充率(光纤线材相对于束径的有效面积比＝70％左右)÷4＝0.18。
另外，如专利文献2那样，在导光部件和中继透镜中进行4分支的情况下，每1分支为10％左右，本实施方式所涉及的分支部4的光效率优于以往的4分支束状光纤类型、导光部件和中继透镜类型的效率。
图6以及图7是示出导光部件2和分支部4的其他例的图。在该例子中，以同一材料将导光部件2和各分支部件41形成为一体构造。
在图6以及图7中，导光部件2都由横剖面正三角形的实心的正三棱柱构成，示出与导光部件2一体地形成的3条剖面圆形的分支部件41从导光部件2的光射出侧端面2b向前方突出的状态。
在图6中，形成为在导光部件2的光射出侧端面2b的周缘部与分支部件41之间存在台阶的状态。另一方面，在图7中，形成为在导光部件2的光射出侧端面2b的周缘部与分支部件41之间不存在台阶而导光部件2和分支部件41平滑地连接的状态。在这样以同一材料将导光部件2和各分支部件41形成为一体构造的情况下，也能够享受在导光部件2与各分支部件41之间不存在空气层的情况的优点。
(受光部)
如图8示意地所示，受光部5接受从被测定光源LS经由物镜光学系统3入射到导光部件2并从导光部件2的光射出侧端面2b射出而被分支部4的多个分支部件41引导的光。该受光部5由与各分支部件41的射出端相向地配置的特性不同的多个受光传感器51构成。在本实施方式中，受光部5的多个传感器51分别具有与等色函数X、Y、Z对应的测定灵敏度。
各受光传感器51由受光元件52和配置于受光元件52前方的光学滤色器53构成。受光元件52例如由硅光电二极管构成，与光的受光量对应的电信号被输出到后级的电气电路(未图示)。在该例子中，受光元件52的受光面为正方形或者长方形，但受光面也可以是四边形以外的多边形(例如三角形)，还可以是圆形。
如图9所示，从各分支部件41射出的所有光束经由光学滤色器53被受光元件52接受在光效率成为100％这一点上优选。另外，如图10所示，根据分支部件41的直径/NA(数值孔径：Numerical Aperture)、受光元件52的尺寸、位置关系等，也可以以使从各分支部件41射出的所有光束被受光元件52接受的方式在各分支部件41与各光学滤色器53之间插入聚光透镜55。
图11是示出受光部5的具体的结构的俯视图。在该例子中，受光部5与4条分支部件41对应地具有4个受光传感器51(51a～51d)。如前所述，各受光传感器51由受光元件52和光学滤色器53构成。各受光元件52例如由硅光电二极管构成，与光的受光量对应的电信号被输出到后级的电气电路(未图示)。在该例子中，各受光元件52的受光面5a是正方形或者长方形，分别位于1个四边形的四角。由此，可以说受光部5的多个受光传感器51具有分别位于1个四边形的四角的四边形的受光面5a。此外，如前所述，各受光面5a也可以是四边形以外的多边形(例如三角形)，还可以是圆形。另外，受光传感器51的数量与分支部件41的数量相同。
各传感器51的光学滤色器53具有使预定的波长域的光透射的光学特性，以比受光元件52大的尺寸形成，配置于受光元件52的光入射侧。在本实施方式中，4个传感器51中的3个传感器51(例如传感器51a～51c)的光学滤色器53分别由使与等色函数X、Y、Z对应的波长域的光透射的光学滤色器53X、53Y、53Z构成。由此，上述3个传感器51分别具有与等色函数X、Y、Z对应的测定灵敏度。分别透射了上述3个传感器51的光学滤色器53X、53Y、53Z的光被对应的受光元件52接受。通过由电气电路处理从各受光元件52输出的电信号，能够测定颜色、亮度。
即，受光部5的多个受光传感器51分别具有与等色函数X、Y、Z对应的测定灵敏度，从而能够根据从各传感器51(各受光元件52)输出的电信号(与XYZ的3刺激值对应)，由电气电路求出亮度(Lv)、色度(x，y)。由此，能够实现求出颜色、亮度的色彩亮度计(测色计)。
另外，上述4个传感器51中的其余的传感器51(例如传感器51d)的光学滤色器53由使与等色函数Y对应的波长域的光透射的光学滤色器53Y构成。接受透射了上述光学滤色器53Y的光的受光元件52例如与闪烁检测用的电气电路连接。由此，能够根据从上述受光元件52输出的电信号来检测闪烁。
此外，2个光学滤色器53Y中的一方也可以例如由使红外线透射的光学滤色器构成。在该情况下，由于配置了4种光学滤色器53，所以能够同时测定4种光学特性。
在本实施方式中，4个光学滤色器53中的3个光学滤色器53X、53Y、53Z的光学特性相互不同，但至少2个光学滤色器53的特性相互不同即可(多个光学滤色器53的全部不是相同特性即可，从多个受光传感器51得到2种以上的不同特性的数据即可)。受光部5的多个传感器51分别包括受光面5a为正方形或者长方形的受光元件52和配置于受光元件52的光入射侧的光学滤色器53，光学滤色器53中的至少2个光学滤色器特性相互不同，从而能够如图11所示简易地集中配置多个特性的传感器51。
图12是与分支部件41相向的状态下的受光部5的剖面图，图13是将其一部分放大地示出的剖面图。
各受光传感器51以使光学滤色器53位于比受光元件52更靠分支部件41侧并且受光元件52及光学滤色器53隔开间隙地配置的方式，被收容并保持于保持部件54的凹部54a。凹部54a是开口直径从光学滤色器53的配置侧朝向受光元件52的配置侧阶段性地变窄的台阶状的形状，由此，能够将光学滤色器53以及受光元件52以成为上述位置关系的方式收容到凹部54a内。
上述保持部件54兼作将相邻地设置的受光传感器51隔开的遮光壁。即，在相邻的2个传感器51之间存在保持部件54作为遮光壁，所以防止通过了相邻的一方的传感器51的光学滤色器53的光入射到相邻的另一方的传感器51的受光元件52，能够降低测定误差。
另外，作为上述光学滤色器53，能够使用在玻璃基板形成有干涉膜的干涉膜滤光器。在使用干涉膜滤光器的情况下，透射特性根据光线相对于干涉膜的入射角而变化，但在本实施方式中，在导光部件2的光射出侧端面2b处，被测定光源LS的特征(位置不均、角度不均)被混合，所以来自导光部件2的射出光不依赖于被测定光源LS的特征。因此，进行与向干涉膜滤光器的入射角度(圆锥角)对应的膜设计即可。
干涉膜滤光器虽然有偏振依赖性(透射率根据偏振条件而不同)，但由于通过导光部件2内，偏振光被混合(成为无偏振光)，所以不依赖于被测定光源LS的特征(液晶监视器射出偏振光)。
另外，作为光学滤色器53，还能够使用吸收特定的波长域的光的彩色玻璃滤光器、使宽的波长域的光减少的ND(Neutral Density，中性密度)滤光器、直线偏振片、波长板等。另外，也可以在1个受光元件52的光入射侧配置多个光学滤色器53。
此外，光学滤色器53也可以全部由相同的滤光器构成。不过，在该情况下，为了在多个传感器51中使特性不同，作为受光元件52需要使用不同的传感器。例如，通过组合使用可见光用的硅光电二极管和红外光用的InGaAs光电二极管、或者组合使用能够进行高灵敏度测定的受光元件和能够进行高速测定的受光元件，能够一边使用相同的光学滤色器53一边同时测定多种光学特性。
此外，构成受光部5的传感器51的数量不限定于本实施方式的4个。根据分支部件41的数量，例如，还能够如使用9个受光传感器51以3行3列配置或者使用16个受光传感器51以4行4列配置等使用更多的传感器51适当地进行配置，从而同时测定更多的光学特性。
运算部(未图示)根据从各受光传感器31输出的被变换为电信号的与等色函数XYZ对应的受光数据，运算亮度Lv、色度x、y。运算结果由显示部显示或者送出到外部的个人计算机。
(关于基于导光部件的测定灵敏度的位置不均及角度不均的降低效果)
接下来，说明通过使用本实施方式的导光部件2能够降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均的效果。
如本实施方式所述，在使用了多棱柱或者多棱锥台的形状的导光部件2的结构中，如上所述，从被测定光源LS射出并入射到导光部件2的内部的光以与光入射侧端面2a处的入射角度对应的次数在导光部件2的侧面2c反复全反射，从光射出侧端面2b射出。在该结构中，在考虑光射出侧端面2b的某1点时，利用来自导光部件2的光入射侧端面2a的各种点的光对上述1点进行照明。另外，被测定光源LS的被测定面LS0和导光部件2的光入射侧端面2a由于物镜光学系统3而共轭，所以来自被测定光源LS的各种点的光经由导光部件2以及分支部件41对受光部5的各传感器51进行照明。
即，如图14的(A)、图14的(B)所示，从导光部件2的光入射侧端面2a的中央部的位置S1入射到导光部件2的光线和从导光部件2的光入射侧端面2a的端部的位置S2入射到导光部件2的光线都在导光部件2的光射出侧端面2b以大致均匀的强度射出，即使被测定光源LS的被测定面LS0的发光强度(亮度)有位置不均，各传感器51通过接受被测定面LS0的各种位置的光被导光部件2混合而成的光，不易受到被测定面LS0处的位置不均的影响。由此，在各传感器51中，能够降低测定灵敏度的位置不均，能够进行稳定的测定。
另外，在使用了多棱柱或者多棱锥台的形状的导光部件2的结构中，根据从被测定光源LS射出的光的射出角度不同，入射到导光部件2的光入射侧端面2a的角度发生变化。经由光入射侧端面2a入射到导光部件2的内部的光以与其角度对应的次数在导光部件2的侧面2c反复全反射，到达光射出侧端面2b的各种位置(与向导光部件2的入射角度对应的位置)。因此，与上述同样地在考虑光射出侧端面2b的某1点时，利用各种角度的光对上述1点进行照明。来自被测定光源LS的光的射出角度与导光部件2的光入射侧端面2a处的光的入射角度对应，所以其结果，从被测定光源LS以各种角度射出的光经由导光部件2以及分支部件41对受光部5的各传感器51进行照明。
即，图14的(A)(B)所示的以0°的入射角度入射到光入射侧端面2a的光线(实线所示)L1不论光入射侧端面2a处的入射位置是中央部的位置S1还是端部的位置S2都直线前进，所以从光射出侧端面2b均匀地射出。另一方面，以非0°的入射角度入射到光入射侧端面2a的光线反射，所以在从光射出侧端面2b的射出位置产生偏移。例如，如图14的(A)那样带角度地入射到光入射侧端面2a的中央部的位置S1的光线(虚线所示)L2汇集到光射出侧端面2b的中央部，如图14的(B)那样以相同的角度入射到光入射侧端面2a的端部的位置S2的光线L2汇集到光射出侧端面2b的端部。关于该现象，导光部件2中的反射次数越少则偏移的程度越大，反射次数越多则偏移越被缓和而接近均匀。
这样，即使被测定光源LS的被测定面LS0的发光强度(亮度)有角度不均，各传感器51通过经由分支部件41接受从被测定面LS0射出的各种角度的光被导光部件2混合而成的光，变得难以受到被测定面LS0处的角度不均的影响。由此，在各传感器51中，能够降低测定灵敏度的角度不均，能够进行稳定的测定。
此外，导光部件2是单纯的多棱柱或者多棱锥台的形状(参照图2A～图2D)，所以相比于随机地编织多条光纤进行导光的以往的导光体，结构简单且更廉价。因此，能够通过使用了廉价的导光部件2的简单的结构，得到降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均的效果。特别，在本实施方式中，如上所述，受光部5具有特性不同的多个传感器51，从而能够测定颜色、亮度，所以能够在进行这样的颜色、亮度的测定的色彩亮度计中得到上述效果。
接下来，说明基于与有无后侧透镜系统32对应的向导光部件2的入射条件的混合效果的差异。
如图15所示，当在光圈AP1的位置配置了导光部件2的光入射侧端面2a的情况、即、不存在后侧透镜系统32的情况下，光入射侧端面2a的位置与被测定面LS0的角度分布(指向性)具有相关性。在光入射侧端面2a上的入射位置S3仅有从被测定光源LS向上方角度发出的光线(虚线所示)汇集。
向导光部件2的光入射侧端面2a的入射角度与被测定面LS0的空间分布(测定位置)具有相关性。来自被测定面LS0上的点P1的光线全部以斜下方向入射到导光部件2。
即，被测定面LS0的空间分布(位置不均)依赖于由导光部件2导致的反射次数，反射次数越多则混合性越高，被测定面LS0的角度分布(指向性不均)与反射次数无关，混合性优良。
另一方面，如图16所示，在使用后侧透镜系统32而将被测定面LS0和导光部件2的光入射侧端面2a设为共轭的情况下，导光部件2的光入射侧端面2a的位置与被测定面LS0的空间分布(测定位置)具有相关性。来自被测定面LS0上的点P2的光线汇集到光入射侧端面2a的入射位置S4。
向导光部件2的光入射侧端面2a的入射角度与被测定面LS0的角度分布(指向性)具有相关性。从被测定面LS0向上方角度发出的光线(虚线)全部以斜下方向入射到导光部件2。
即，被测定面LS0的空间分布(位置不均)与由导光部件2导致的反射次数无关，混合性优良，被测定面LS0的角度分布(指向性不均)依赖于反射次数，反射次数越多则混合性变得越高。
如上所述，导光部件2中的反射次数越多则混合性能越提高，所以作为后侧透镜系统32的附加的效果，具有比视场光圈尺寸更小地聚光并可以使用小的导光部件2所以反射次数增加、或者向导光部件2的入射角变大所以反射次数增加这样的效果。
此外，液晶、有机EL监视器由于RGB显示元件的偏差而在监视画面内存在发光不均。在测定范围窄的情况下，还出现RGB发光元件离散地排列的影响，所以测定值易于受到空间分布(测定位置不均)的影响。另外，在近年来的个人电脑用监视器、家用电视机、智能电话中，宽的指向性(配光特性)的多，此外，作为色彩计，可以说空间分布(测定位置不均)的混合的优先级高。
图17是示意地示出在导光部件2的内部被引导的光线的光路的说明图。通过利用物镜光学系统3(参照图1)使被测定光源LS的被测定面LS0的像缩小成像于导光部件2的光入射侧端面2a，能够使用细的导光部件2(光入射侧端面2a的内接圆的直径D1以及光射出侧端面2b的内接圆的直径D2小的导光部件)，并且与从被测定光源LS射出的光的射出角度相比，导光部件2的光入射侧端面2a处的光的入射角度θ变大(因此导光部件2的内部的折射角θP也变大)。由图17可知，光入射侧端面2a处的光的入射角度θ越大(折射角θP越大)、或者直径D1及D2越小，入射到导光部件2的内部的光在侧面2c处的反射次数越增加。
在本实施方式中，D1＝D2，从被测定光源LS射出并入射到导光部件2的光入射侧端面2a的光线中的与光轴AX所成的角度θ最大的光线LT在导光部件2的侧面2c反射的大致的次数由
(LtanθP)/D1，或者(LtanθP)/D2
表示。其中，在将nP设为导光部件2的折射率时，折射角θP是满足nPsinθP＝sinθ的角度。另外，上述光轴AX是连接导光部件2的光入射侧端面2a的内接圆的中心和光射出侧端面2b的内接圆的中心的轴，与物镜光学系统3的光轴同轴。
如上所述，在本实施方式的结构中，在考虑导光部件2的光射出侧端面2b的某1点时，利用从被测定光源LS射出的各种角度的光对上述1点进行照明，能够降低被测定光源LS的角度不均的影响。当光线在导光部件2的内部反射时，光线的角度反转，所以在光线的反射次数增加时，利用更多样的角度的光对上述1点进行照明。因此，能够更有效地降低被测定光源LS的角度不均的影响，降低测定灵敏度的角度不均，能够进行更稳定的测定。
另外，在将导光部件2中的反射次数设为恒定时，折射角θP越大、D1或D2越小，则越能够减小导光部件2的光轴AX方向的长度L。在该情况下，能够实现测光装置1的小型化。
(关于使用多棱锥台的导光部件时的反射次数)
图18是将作为导光部件2而使用图2D所示的多棱锥台形状的导光部件2时的在导光部件2的内部被引导的光线的光路展开地示出的说明图。在上述导光部件2中，光入射侧端面2a以及光射出侧端面2b的形状是正方形，但光射出侧端面2b的面积大于光入射侧端面2a的面积。
在此，关于在使用了多棱锥台的形状的导光部件2时在内部被引导的光的反射次数，能够如以下所述考虑。即，在使用了多棱锥台形状的导光部件2的情况下，从被测定光源LS射出并入射到导光部件2的光入射侧端面2a的光线中的与光轴AX所成的角度θ最大的光线LT在导光部件2的侧面2c反射的大致次数由α/β表示。其中，在图18中，α是连接点A和点O的直线与光轴AX所成的角度(°)，β是包括光轴AX的剖面中的导光部件2的侧面2c与光轴AX所成的角度的2倍的角度(°)。在此，点O是指在包括光轴AX的剖面中在将导光部件2的侧面2c延长时与光轴AX相交的点，点A是将光线LT在导光部件2的光入射侧端面2a折射后的光线(与光轴AX所成的角为θP)延长得到的直线(虚线LP)和中心为点O且半径为L0的圆相交的点。具体而言，α以及β成为满足以下的关系式的角度。即，
L0sinα＝{L-L0(1-cosα)}tanθP
tan(β/2)＝(D2-D1)/2L
L0＝D2L/(D2-D1)
nPsinθP＝sinθ
L：导光部件2的光轴AX方向的长度(mm)
θ：入射到导光部件2的光入射侧端面2a的中心的光线和光入射侧端面2a的法线所成的角度的最大值(°)
D1：导光部件2的光入射侧端面2a的内接圆的直径(mm)
D2：导光部件2的光射出侧端面2b的内接圆的直径(mm)
nP：导光部件2的折射率。
如果α/β>1、即、光线LT在导光部件2的侧面2c处的反射次数为至少1次，则通过使光线LT在侧面2c处反射，能够通过导光部件2将从被测定面LS0的各种位置射出的光以及从被测定面LS0以各种角度射出的光混合。因此，能够降低被测定光源LS的位置不均以及角度不均的影响，降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均。特别，由于α/β>2能够使光线LT在侧面2c处反射多次，可靠地降低被测定光源LS的位置不均以及角度不均的影响，可靠地降低测定灵敏度的位置不均以及角度不均，所以是优选的。
此外，在α＜＜1、β＜＜1的情况下，
α≈(L/L0)tanθP＝{(D2-D1)/D2}/tanθP
β≈(D2-D1)/L
α/β≈(LtanθP)/D2
即，在该情况下，α/β与上述D1＝D2的情况下的大致反射次数一致。
(受光部5中的受光传感器的组合)
如上所述，受光部5具有用于得到2种以上的不同特性的数据的多个受光传感器51。在受光传感器41为4个的情况下，已说明3个受光传感器51(例如受光传感器51a～51c)是具有与等色函数X、Y、Z对应的测定灵敏度并求出亮度(Lv)、色度(x，y)的受光传感器并且其余的传感器51(例如传感器51d)是例如检测闪烁的受光传感器的情况。
以下，示出用于得到不同特性的数据的受光传感器51的组合的其他例。
在图19所示的实施方式中，导光部件2是一条边的长度为1.5mm的剖面正方形的正四棱柱，分支部4具备直径0.75mm的光纤制的4条分支部件41，受光部5具备4个受光传感器51。在4个受光传感器51中，3个是由光学滤色器53和受光元件52构成的受光传感器51a～51c，以等色函数XYZ的受光灵敏度被用于色度、亮度的运算。另1个是使用衍射光栅、棱镜、带通滤光器等取得分光数据并用于分光放射亮度、色度、亮度的运算的受光传感器51e。此外，在图19中，代表3个受光传感器51a～51c而仅图示1个受光传感器。
得到分光数据的受光传感器51e如图20的(A)(B)所示，例如，将直径0.75mm的光纤制的分支部件41的射出端配置到设置于箱体6的开口尺寸0.4×0.75mm的入射狭缝61，由透镜62使来自入射狭缝61的光束成为大致平行光并照射到600条/mm的衍射光栅63。然后，将由衍射光栅63进行了波长分散后的光线通过透镜62聚集到由线传感器构成的受光传感器51e而受光。在构成受光传感器51e的线传感器中，将1个元件为0.2×1mm的单元设置100个，取得波长范围380～780nm、波长分辨率4nm间距、波长半值宽度8nm的分光数据。
入射狭缝61处的光量效率(面积比)成为狭缝面积(0.4×0.6)÷光纤面积(0.3752×π)＝0.54。
图21是例示多个受光传感器51的又一组合的图。在该例子中，导光部件2是一条边的长度为1.5mm的剖面正方形的正四棱柱，分支部4具备直径0.75mm的光纤制的4条分支部件41，受光部5具备4个受光传感器51。4个受光传感器51都由分光传感器51f～51i构成，各分光传感器51f～51i分别得到波长带不同的分光数据。此外，在图21中，4个受光传感器51f～51i中的2个在纸面纵深方向上重叠，所以仅图示2个受光传感器。
图22是例示多个受光传感器51的又一组合的图。在该例子中，导光部件2是一条边的长度为1.5mm的剖面正方形的正四棱柱，分支部4具备直径0.75mm的光纤制的4条分支部件41，受光部5具备4个受光传感器51。在4个受光传感器51中，3个是由光学滤色器53和受光元件52构成的受光传感器51a～51c，另1个是设置于外部测定器593的受光传感器51j。
外部测定器593的受光传感器51j经由光连接器(出口侧和入口侧)591、592与分支部件41连接，经由光连接器591、592接受从分支部件41射出的光。在该实施方式中，各自内置的各受光传感器的受光特性分别不同的多个外部测定器593能够经由光连接器591、592而针对分支部件41装卸自如地连接。使用者从多个外部测定器593中选择并连接使用或者更换任意的外部测定器593。作为外部测定器593，例如，可以例示具备闪烁测定器、多色仪的分光测定器。
图23是例示多个受光传感器51的又一组合的图。在该例子中，导光部件2的形状、分支部件41的条数(分支数)是任意的。
例如，如图23所示，对剖面形状为正六边形的正六棱柱的导光部件2连接19条光纤制的分支部件41，配置与各分支部件41对应的19个受光传感器51(未图示)。19个受光传感器51分别具有任意的受光灵敏度。例如，能够设为如下结构：具备如图24的带通滤光器的透射率的图形那样中心波长为400nm、420nm、…500nm、…760nm这样逐次偏移20nm的半值宽度都为30nm的19种带通滤光器，从而能够得到400～760nm的分光数据。
本申请要求于2020年9月16日申请的日本专利申请的日本特愿2020-155610号的优先权，其公开内容原样地构成本申请的一部分。
产业上的可利用性
本发明能够利用于测定从被测定光源射出的光的亮度、色度的色彩亮度计等。
符号说明
1          测光装置
2          导光部件
2a         光入射侧端面
2b         光射出侧端面
2c         侧面
3          物镜光学系统
4          分支部
41         分支部件
5          受光部
5a         受光面
31         前侧透镜系统
32         后侧透镜系统
51         传感器
52         受光元件
53         光学滤色器
AP1、AP2    光圈
LS         被测定光源

Claims (10)

1.一种测光装置，具备：
横剖面为圆形或者多边形的导光部件；
物镜光学系统，将来自被测定物的光束汇集到所述导光部件的光入射侧端面；
分支部，具备将从所述导光部件的光射出侧端面射出的光束分支为多个并引导的分别由单一的部件构成的多个分支部件；以及
多个受光传感器，用于接受来自所述分支部中的多个分支部件中的每个分支部件的射出光，并且得到2种以上的不同特性的数据。
2.根据权利要求1所述的测光装置，其中，
在所述物镜光学系统中，将所述被测定物和导光部件的光入射侧端面设为共轭关系。
3.根据权利要求1或2所述的测光装置，其中，
在所述多个受光传感器中，包括用于得到近似于等色函数XYZ的受光数据的受光传感器。
4.条据权利要求1～3中的任意一项所述的测光装置，其中，
在所述多个受光传感器中，包括用于得到分光数据的受光传感器。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的测光装置，其中，
在所述多个受光传感器中，包括经由光连接器接受来自所述分支部件的光的外部测定器的受光传感器，并且所述外部测定器能够针对分支部件进行安装和拆卸，由使用者从受光传感器的受光特性分别不同的多个外部测定器中选择的任意的外部测定器连接于分支部件。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的测光装置，其中，所述多个分支部件分别由光纤形成。
7.根据权利要求6所述的测光装置，其中，
所述光纤是树脂制。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的测光装置，其中，所述导光部件是多棱柱或者多棱锥台。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的测光装置，其中，所述导光部件和多个分支部件不隔着空气层而连接。
10.根据权利要求1～8中的任意一项所述的测光装置，其中，所述导光部件和多个分支部件是一体构造。
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