JP2002206967A

JP2002206967A - 測光装置および測色装置

Info

Publication number: JP2002206967A
Application number: JP2001004129A
Authority: JP
Inventors: Koichi Terauchi; 公一寺内
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化や価格上昇を招くことなく、測
定試料が偏光特性を有する場合でも、偏光による影響を
効果的に補正する。【解決手段】ＣＰＵ２４により、光電変換部１１₁〜
１１_nからの受光信号とＲＯＭ２３に格納されている対
応する重み付け係数とをそれぞれ乗算して、光電変換部
１１₁〜１１_nから出力される受光信号をモニタ用受光部
１２の受光感度に近似させる。予め、偏光特性を持たな
い完全拡散面を輝度面とする標準試料を測定し、測定用
受光部１１から出力される全体の受光信号とモニタ用受
光部１２から出力される受光信号との比率をＲＯＭ２３
に格納しておく。そして、ＣＰＵ２４により、これらを
用いて偏光による影響を表わす係数を求め、この係数を
用いて偏光による影響を補正する演算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定試料の輝度な
どを測定する測光装置および色を測定する測色装置に係
り、特に測定試料が偏光特性を有する場合に、偏光によ
る測定値への影響を補正することが可能な測光装置およ
び測色装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、分光輝度計や分光測色計などのよ
うに回折格子を使用した測光装置や測色装置では、測定
試料が偏光特性を有する場合、測定試料を測定装置に対
して回転させると測定値が変化してしまう。

【０００３】例えば、回折格子を備えた分光輝度計によ
り液晶の輝度を測定すると、液晶自体が偏光を利用した
表示装置であるために、同一箇所を測定しても、測定対
象である液晶や測定器を回転させるだけで測定値が変化
する。また、圧延して形成された合成樹脂製のフィルム
や板なども偏光特性を有しているために、測光装置など
で測定すると測定試料の向きによって測定値が変化す
る。

【０００４】このように、測定試料が偏光特性を有する
場合に測定試料の向きによって測定値が変化するのは、
偏光を持った測定試料からの試料光が回折格子に入射し
たときに、回折格子に設けられた溝に平行な方向と溝に
垂直な方向とで回折効率が異なるためである。

【０００５】これに対して、人間の目は、偏光による影
響を受けずに色や輝度などを感じるので、測定装置によ
って得られる測定値が偏光による影響を受けて変化する
のは不都合である。

【０００６】そこで、偏光による影響を低減する手法と
して、従来、例えば以下の〜に示すような種々の手
法が知られている。

【０００７】１回目の測定として測定試料の測定を行
い、次に、２回目の測定として測定試料を90°回転させ
て測定を行い、それらの２回の測定結果の平均値を測定
値とする。

【０００８】１／２波長板を備え、装置自体における
偏光による影響を低減する。この装置は、測定試料から
の試料光が回折格子に入射する前の光路中に、偏光の位
相を180°ずらせる１／２波長板を光路の半分に交差す
るように挿入配置したものである。この装置によれば、
１／２波長板により試料光の半分の位相が180°ずれる
ことから、その半分と残りの半分とで互いに偏光の向き
が相殺されて、偏光による影響が低減することとなる。

【０００９】米国特許ＵＳＰ５，０２８，１３４号に
は、試料光が回折格子に入射する前の光路中に配置した
１／２波長板を測定中に少なくとも90°回転させること
によって、上記と同様に、偏光による影響を低減する
ようにした装置が開示されている。

【００１０】測定試料からの試料光が回折格子に入射
する前の光路中に透過型拡散板を配置し、試料光におけ
る偏光を拡散することで、偏光による影響を低減するこ
とが考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
手法では、偏光による影響を相殺するためには回転中
に測定箇所を同一位置に保持する必要があるが、これは
容易ではない。また、常に複数回の測定が必要であるた
めに、測定時間を要することとなる。

【００１２】また、上記従来の手法，において、１
／２波長板を使用して精度良く測定するためには、１／
２波長板の表面における照度を均一にする必要がある
が、実用的には均一な照度面を得るのは困難であるの
で、精度良く測定するのは容易ではない。また、１／２
波長板は高価であるので、測定装置のコスト上昇につな
がる。また、１／２波長板を回転させる場合には、回転
機構が必要となるので装置構成が複雑化するとともに、
回転に時間を要するので測定時間が長くなってしまう。

【００１３】また、上記従来の手法では、偏光による
影響を低減する効果が低く、さらに光量の低下を招くこ
とから測定精度の低下を引き起こしてしまう。

【００１４】本発明は、上記問題を解決するもので、装
置の大型化や価格上昇を招くことなく、測定試料が偏光
特性を有する場合でも、偏光による影響を効果的に補正
することが可能な測光装置および測色装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、偏光
により影響を受ける光学素子を介して測定試料からの試
料光を受光して受光レベルに応じた測定用電気信号を出
力する測定用受光手段と、上記光学素子を介することな
く上記試料光を受光して受光レベルに応じたモニタ用電
気信号を出力するモニタ用受光手段と、上記モニタ用電
気信号と上記測定用電気信号とを用いて、偏光特性を有
する上記測定試料の偏光による影響を上記測定用電気信
号から除去した補正電気信号を算出する補正演算手段と
を備えたことを特徴としている。

【００１６】この構成によれば、偏光により影響を受け
る光学素子を介して測定試料からの試料光が受光されて
受光レベルに応じた測定用電気信号が出力されるととも
に、光学素子を介することなく試料光が受光されて受光
レベルに応じたモニタ用電気信号が出力される。

【００１７】測定試料が偏光特性を有する場合には、偏
光により影響を受ける光学素子を介することによって偏
光による影響を含んだ測定用電気信号が出力されること
になるが、モニタ用電気信号と測定用電気信号とを用い
て、偏光による影響が測定用電気信号から除去された補
正電気信号が算出されることにより、偏光による影響を
受けない人間の目の感度に合致した測定が行えることと
なる。

【００１８】また、補正電気信号の算出が簡易な構成で
行われることから、高価になることがない。また、光量
の低下もないので、精度良く補正電気信号が求められる
こととなる。

【００１９】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
測光装置において、上記光学素子に上記試料光を導くと
ともに、当該光学素子を通過した上記試料光を上記測定
用受光手段に導く測定用光路形成部と、上記光学素子を
通ることなく上記試料光を上記モニタ用受光手段に導く
モニタ用光路形成部とを備えたことを特徴としている。

【００２０】この構成によれば、測定用光路形成部によ
り、光学素子に測定試料からの試料光が導かれ、当該光
学素子を通過した試料光（例えば光学素子が透過型回折
格子であれば当該透過型回折格子を透過した試料光、例
えば光学素子が反射型回折格子であれば当該反射型回折
格子により反射された試料光）が測定用受光手段に導か
れる。一方、モニタ用光路形成部により、光学素子を通
ることなく測定試料からの試料光がモニタ用受光手段に
導かれる。

【００２１】これによって、モニタ用受光手段は、確実
に光学素子を介することなく測定試料からの試料光を受
光することとなり、補正電気信号の算出が可能になる。

【００２２】また、請求項３の発明は、請求項１または
２記載の測光装置において、上記光学素子は、上記試料
光を波長ごとに分散する分光素子を含むものであり、上
記測定用受光手段は、分散された上記試料光を受光して
受光レベルに応じた測定用電気信号を各波長ごとにそれ
ぞれ出力する複数の光電変換部を含むものであることを
特徴としている。

【００２３】この構成によれば、測定試料からの試料光
は、分光素子により波長ごとに分散され、分散された試
料光が複数の光電変換部により波長ごとに受光されて、
測定用電気信号が各波長ごとにそれぞれ出力される。そ
して、モニタ用電気信号と複数の測定用電気信号とを用
いて偏光による影響が各測定用電気信号から除去された
補正電気信号がそれぞれ算出されることにより、偏光に
よる影響を受けない人間の目の感度に合致した分光輝度
などの分光特性の測定が行えることとなる。

【００２４】また、請求項４の発明は、請求項３記載の
測光装置において、上記補正演算手段は、上記各光電変
換部から出力される各測定用電気信号にそれぞれ重み付
け係数を乗算した値の総和が上記モニタ用受光手段から
出力されるモニタ用電気信号にほぼ一致するように、複
数の波長における上記各測定用電気信号と上記モニタ用
電気信号との関係に基づき上記各光電変換部についてそ
れぞれ予め求められた重み付け係数を記憶する係数記憶
手段と、偏光特性を持たない標準試料を測定試料として
予め測定することにより、上記各光電変換部から出力さ
れる各測定用電気信号と上記各重み付け係数とをそれぞ
れ乗算した値の総和と、上記モニタ用受光手段から出力
されるモニタ用電気信号との比率が予め求められ、当該
比率が格納された比率記憶手段と、測定を行う際に、上
記各光電変換部から出力される各測定用電気信号と上記
各重み付け係数とをそれぞれ乗算した値と、上記モニタ
用受光手段から出力されるモニタ用電気信号と、上記比
率とを用いて偏光による影響を表わす係数を算出する係
数演算手段とを備えたものであることを特徴としてい
る。

【００２５】この構成によれば、各光電変換部から出力
される各測定用電気信号にそれぞれ重み付け係数を乗算
した値の総和がモニタ用受光手段から出力されるモニタ
用電気信号にほぼ一致するように、重み付け係数が予め
求められているので、測定を行ったときに、各光電変換
部から出力される各測定用電気信号と各重み付け係数と
をそれぞれ乗算することにより、その信号レベルをモニ
タ用電気信号のレベルに近似させることができる。

【００２６】また、偏光特性を持たない標準試料を測定
試料として測定することにより、各光電変換部から出力
される各測定用電気信号と各重み付け係数とをそれぞれ
乗算した値の総和と、モニタ用受光手段から出力される
モニタ用電気信号との比率が予め求められて格納されて
いるが、当該比率は測定試料の種類（例えば偏光特性の
有無）に関わりなく一定であるので、この比率を用いる
ことにより、測定を行う際に、各測定用電気信号とモニ
タ用電気信号との関係を求めることが可能になる。

【００２７】そして、測定を行う際に、上記各光電変換
部から出力される各測定用電気信号と上記各重み付け係
数とをそれぞれ乗算した値と、上記モニタ用受光手段か
ら出力されるモニタ用電気信号と、上記比率とを用いて
偏光による影響を表わす係数を算出しているので、この
係数を用いることにより、各光電変換部から出力される
各測定用電気信号から補正電気信号を算出することが可
能になる。

【００２８】また、請求項５の発明は、請求項３または
４記載の測光装置からなる測光手段と、上記測定試料を
照明する照明手段とを備え、上記試料光は、上記照明手
段により照明された上記測定試料からの反射光または透
過光からなることを特徴としている。

【００２９】この構成によれば、照明手段により測定試
料が照明され、照明された測定試料からの反射光または
透過光が測光手段により測定されるので、偏光による影
響を受けない人間の目の感度に合致した反射色または透
過色の分光測色が行えることとなる。

【００３０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明に
係る測光装置の第１実施形態である分光輝度計の機械的
構成を模式的に示す構成図、図２は受光基板を示す図１
のＡ矢視図である。

【００３１】この分光輝度計１は、測定試料２の分光輝
度を測定するもので、左から順に、対物レンズ３、開口
４ａを有するマスク板４、コリメートレンズ５、透過型
回折格子６、結像レンズ７，８、受光基板９が配設され
てなる。そして、光軸１０上に、対物レンズ３、マスク
板４の開口４ａ、コリメートレンズ５、透過型回折格子
６、結像レンズ７および受光基板９上の測定用受光部１
１が配置されている。また、光軸１０の下方に、結像レ
ンズ８および受光基板９上のモニタ用受光部１２が光軸
１０に平行な光軸上に配置されている。

【００３２】このような構成において、測定試料２から
の試料光２ａは対物レンズ３により集束されて、マスク
板４の開口４ａの位置に測定試料２の像が結像し、マス
ク板４により通過する光が規制され、これによって測定
試料２の測定範囲が規制される。なお、開口４ａは、本
実施形態では例えば、図１の紙面奥行き方向に細長いス
リット形状になっている。

【００３３】マスク板４の開口４ａを通過した試料光２
ａは、コリメートレンズ５によりコリメートされて平行
光線１３になる。平行光線１３の一部の光線１３ａは、
透過型回折格子６を透過して波長ごとに分光されて結像
レンズ７に入射し、結像レンズ７により集束されて測定
用受光部１１の受光面に結像する。

【００３４】一方、平行光線１３の他の一部の光線１３
ｂは、透過型回折格子６を通ることなく結像レンズ８に
入射し、結像レンズ８により集束されてモニタ用受光部
１２の受光面に結像する。

【００３５】測定用受光部１１は、透過型回折格子６を
透過した測定試料２からの試料光を受光して受光レベル
に対応する受光信号（測定用電気信号）を出力するもの
である。モニタ用受光部１２は、透過型回折格子６を通
らない測定試料２からの試料光を受光して受光レベルに
対応する受光信号（モニタ用電気信号）を出力するもの
である。

【００３６】測定用受光部１１は、図２に示すように、
光電変換部１１₁〜１１_nが図中、縦方向に配列されて構
成されている。光電変換部１１₁〜１１_nは、それぞれ、
例えばシリコンフォトダイオードからなる同一個数の光
電変換素子が図中、横方向に１列または複数列に並んで
構成されている。そして、光電変換部１１₁〜１１_nの各
受光面に、それぞれ波長ごとに分散された開口４ａのス
リット形状の像が結像される。

【００３７】光電変換部１１₁〜１１_nには、本実施形態
では例えば410，430，…，710nmの波長が20nmピッチで
入射するように構成されている。

【００３８】また、モニタ用受光部１２は、例えばシリ
コンフォトダイオードからなる複数の光電変換素子が図
中、横方向に１列または複数列に並んで構成されてい
る。

【００３９】図３は分光輝度計１の電気的構成を示すブ
ロック図で、図１と同一物には同一符号を付している。

【００４０】図３において、Ａ／Ｄ変換器２１は、測定
用受光部１１およびモニタ用受光部１２から出力される
受光信号をディジタル値に変換するもので、例えば各受
光信号を順次ディジタル値に変換し、変換された受光信
号を順次ＣＰＵ２４に送出する。

【００４１】ＲＡＭ２２は、上記ディジタル値に変換さ
れた受光信号などを一時的に記憶するものである。ＲＯ
Ｍ２３は、ＣＰＵ２４の制御プログラムを記憶するもの
で、この制御プログラムとして、後述するように、予め
求められた係数や数値などを記憶している。

【００４２】ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２３に格納された制
御プログラムに従って分光輝度計１の各部の動作を制御
するもので、以下の機能を有する。

【００４３】Ａ／Ｄ変換器２１から送られる受光信号
をＲＡＭ２２に保存する。なお、光電変換部１１₁〜１
１_nから出力される受光信号は、各光電変換部を構成す
る光電変換素子の受光信号の合計値または平均値を受光
信号として保存し、または測定値として用いるようにす
ればよい。

【００４４】ＲＡＭ２２に保存されている光電変換部
１１₁〜１１_nからの受光信号とＲＯＭ２３に格納されて
いる対応する重み付け係数k1〜knとをそれぞれ乗算し
て、光電変換部１１₁〜１１_nから出力される受光信号を
モニタ用受光部１２の受光感度に近似させる。

【００４５】その近似された受光信号を用いて、後述
するように、偏光による影響を補正する演算を行う。

【００４６】次に、測定用受光部１１の各光電変換部１
１₁〜１１_nの重み付け係数k1〜knを求める手順の一例に
ついて説明する。

【００４７】まず、図１において、測定試料２に代えて
光軸１０上にモノクロメータを配置し、分光輝度計１の
対物レンズ３に向けて、単色光を例えば380nmから740nm
まで10nmピッチで射出して、測定用受光部１１およびモ
ニタ用受光部１２による受光感度（受光信号）の測定を
行う。これによって、所定ピッチ（例えば20nm）でピー
クを有する各光電変換部１１₁〜１１_nの受光感度S1
(λ)，S2(λ)，…，Sn(λ)と、各波長におけるモニタ用
受光部１２の受光感度Ｓ(λ)が得られる。

【００４８】ここで、光電変換部１１₁〜１１_nの受光感
度S1(λ)〜Sn(λ)に対応する重み付け係数をそれぞれk1
〜knとすると、例えば波長400nmでのモニタ用受光部１
２の受光感度Ｓ(400nm)と、k1・S1(400nm)からkn・Sn(400
nm)までの和とが等しくなるように、重み付け係数k1〜k
nを設定する。また、波長450nmでのモニタ用受光部１２
の受光感度Ｓ(450nm)と、k1・S1(450nm)からkn・Sn(450n
m)までの和とが等しくなるように、重み付け係数k1〜kn
を設定する。

【００４９】すなわち、例えば最小２乗法を用いる場合
には、 k1・S1(380nm)＋k2・S2(380nm)＋…＋kn・Sn(380nm)−Ｓ(380nm)＝ｄ1(λ) k1・S1(390nm)＋k2・S2(390nm)＋…＋kn・Sn(390nm)−Ｓ(390nm)＝ｄ2(λ) … k1・S1(460nm)＋k2・S2(460nm)＋…＋kn・Sn(460nm)−Ｓ(460nm)＝ｄi(λ) … k1・S1(740nm)＋k2・S2(740nm)＋…＋kn・Sn(740nm)−Ｓ(740nm)＝ｄm(λ) としたときに、 Σ[ｄi(λ)]² …(1) が最小になるように、重み付け係数k1〜knを求める。但
し、i＝1，2，…，mである。

【００５０】このようにして、重み付け係数k1〜knを予
め求めておき、ＲＯＭ２３に格納しておく。

【００５１】次に、偏光による影響を補正する演算につ
いて説明する。図４は偏光による影響を示す図、図５は
各光電変換部１１₁〜１１_nの受光信号に上記重み付け係
数をそれぞれ乗算した出力信号を示す図である。

【００５２】測定試料２が偏光特性を有する場合には、
偏光の方向と透過型回折格子６の溝の方向との関係によ
って、図４に示すように、平均的な分光強度Ｌ１から分
光強度Ｌ２に増大したり、分光強度Ｌ３に低下すること
となる。

【００５３】一方、偏光による影響度合いは波長によっ
て変化するので、偏光による影響度合いを表わす係数
（以下「偏光係数」という。）を波長の関数によって表
わすことができる。ここで、偏光による影響度合いは波
長の変化に対して急激に変化することは殆どないので、
本実施形態では例えば、偏光係数Kp(w)を Kp(w)＝１／[１−a・(w−w0)] …(2) によって近似する。

【００５４】ここで、wは波長、aは偏光による影響の強
さを表わす傾きである。また、w0は偏光による影響が０
または０に近くなる波長で、予め実験などにより求めて
おき、ＲＯＭ２３に格納しておく。

【００５５】図５において、出力信号S1〜Snは、偏光に
よる影響を受ける前の信号を想定したもので、各光電変
換部１１₁〜１１_nから出力される受光信号と、対応する
重み付け係数k1〜knとをそれぞれ乗算したものである。
なお、各光電変換部１１₁〜１１_nのピーク波長をそれぞ
れp1〜pnとしている。

【００５６】このとき、測定試料２を測定したときに測
定用受光部１１から出力される全体の受光信号Stotal
は、偏光による影響を受けているので、上記式(2)に示
す偏光係数Kp(w)を用いて、 Stotal＝S1・Kp(p1)＋S2・Kp(p2)＋…＋Sn・Kp(pn)…(3) と表わされる。

【００５７】なお、予め、測定試料２として、偏光特性
を持たない完全拡散面を輝度面とする標準試料を測定し
ておく。このとき、測定用受光部１１から出力される全
体の受光信号をStotal_cとし、各光電変換部１１₁〜１
１_nから出力される受光信号と重み付け係数とをそれぞ
れ乗算した出力信号をS1_c〜Sn_cとし、モニタ用受光部
１２から出力される受光信号をM_cとする。

【００５８】この標準試料は偏光特性を持たないため、
上記式(2)においてa＝０となるので、任意の波長wにお
いて、 Kp(w)＝１ …(4) になる。従って、上記式(3)，(4)より、 Stotal_c＝S1_c＋S2_c＋…＋Sn_c …(5) となる。従って、標準試料を測定することにより、 Stotal_c／M_c を求めることができる。そこで、 K_c＝Stotal_c／M_c …(6) として、この比率K_cをＲＯＭ２３に格納しておく。

【００５９】そして、偏光特性を有する測定試料２を測
定したとき、測定用受光部１１の各光電変換部１１₁〜
１１_nの受光信号と重み付け係数とをそれぞれ乗算した
出力信号S1_p，S2_p，…，Sn_pは、偏光による影響を受
けている。従って、偏光による影響を受けない状態に補
正するためには、各出力信号を偏光係数Kp(w)で除算す
ればよい。

【００６０】偏光による影響を受けていない全体の受光
信号をStotal_pとすると、 Stotal_p＝S1＋S2＋…＋Sn ＝S1_p／Kp(p1)＋S2_p／Kp(p2)＋…＋Sn_p／Kp(pn) ＝S1_p・[１−a・(p1−w0)]＋S2_p・[１−a・(p2−w0)] ＋…＋Sn_p・[１−a・(pn−w0)] ＝−a・[S1_p・(p1−w0)＋S2_p・(p2−w0)＋…＋Sn_p・(pn−w0)] ＋S1_p＋S2_p＋…＋Sn_p …(7) となる。

【００６１】一方、モニタ用受光部１２から出力される
受光信号をM_pとすると、 Stotal_p／M_p は、出力信号S1_p，S2_p，…，Sn_pが受光信号と重み付
け係数とをそれぞれ乗算して求められたものであるの
で、モニタ用受光部１２からの受光信号に対する関係で
は、測定試料２の種類に関わりなく一定であることか
ら、 Stotal_p／M_p＝K_c …(8) となる。

【００６２】従って、上記式(7)，(8)より、 K_c＝Stotal_p／M_p ＝[−a・{S1_p・(p1−w0)＋S2_p・(p2−w0)＋…＋Sn_p・(pn−w0)} ＋S1_p＋S2_p＋…＋Sn_p]／M_p …(9) となる。

【００６３】上記式(9)において、傾きaのみが未知数で
あり、その他の値は、測定によって得られる値またはＲ
ＯＭ２３に格納されている既知の値であるので、傾きa
を求めることができる。

【００６４】傾きaが求められると、上記式(2)から偏光
係数Kp(w)が決まるので、 S1_h＝S1_p／Kp(p1) S2_h＝S2_p／Kp(p2) … Sn_h＝Sn_p／Kp(pn) によって、偏光による影響が補正された受光信号（補正
電気信号）S1_h，S2_h，…，Sn_hを求めることができ
る。

【００６５】このように、第１実施形態によれば、試料
光２ａが透過型回折格子６を通ることなくモニタ用受光
部１２に入射する光路を備え、測定用受光部１１の受光
信号とモニタ用受光部１２の受光信号との波長ごとの関
係に基づく重み付け係数k1〜knを予め求めるとともに、
偏光特性を持たない標準試料により測定用受光部１１の
全体の受光信号とモニタ用受光部１２の受光信号との比
率Kcを予め求めておき、これらを用いて、測定試料２を
測定したときの測定用受光部１１およびモニタ用受光部
１２からの受光信号に基づき偏光係数Kp(w)を求め、偏
光係数Kp(w)を用いて測定用受光部１１からの受光信号
を補正するようにしているので、偏光による影響が補正
された分光輝度を求めることができる。従って、測定試
料２が偏光特性を有する場合でも、人間の目の感度に一
致した分光輝度を測定することができる。

【００６６】また、従来構成に対して、結像レンズ８お
よびモニタ用受光部１２を追加しただけの簡易な構成で
あるので、装置のコスト上昇や大型化を招くことなく、
偏光による影響を補正することができる。

【００６７】（第２実施形態）図６は本発明に係る測光
装置の第２実施形態である分光輝度計の機械的構成を模
式的に示す構成図、図７は反射鏡の正面図である。図６
では、図１と同一物には同一符号を付しており、第１実
施形態と異なる点について説明する。

【００６８】第２実施形態の分光輝度計１は、測定試料
２からの試料光２ａを反射鏡１３により折り曲げて測定
用受光部１１に導くようにしたものである。

【００６９】第２実施形態では、マスク板４、コリメー
トレンズ５、透過型回折格子６、結像レンズ７、測定用
受光部１１は、光軸１０に直交する光軸２０上に配置さ
れており、反射鏡１３は、光軸１０および光軸２０の交
点に、光軸１０に対して45°傾斜して配置されている。

【００７０】反射鏡１３の後方（対物レンズ３と反対
側）の光軸１０上には、開口１４ａを有するマスク板１
４とモニタ用受光部１２とが配置されており、モニタ用
受光部１２の受光面は、マスク板４と共役な位置に配置
されている。図７に示すように、反射鏡１３には開口１
３ａが穿設されており、この開口１３ａが光軸１０上に
配置されている。

【００７１】なお、第２実施形態の分光輝度計１の電気
的構成は、図３に示す第１実施形態と同一である。

【００７２】このような構成において、測定試料２から
の試料光２ａは対物レンズ３により集束されて、反射鏡
１３により反射されてマスク板４の開口４ａの位置に測
定試料２の像が結像し、マスク板４により通過する光が
規制され、これによって測定試料２の測定範囲が規制さ
れる。

【００７３】マスク板４の開口４ａを通過した光線は、
第１実施形態と同様に、コリメートレンズ５、透過型回
折格子６、結像レンズ７を介して測定用受光部１１に導
かれる。

【００７４】一方、試料光２ａのうちで反射鏡１３の開
口１３ａを通過した光線は、マスク板１４の開口１４ａ
により規制されて、対物レンズ３により集束されてモニ
タ用受光部１２の受光面に結像する。

【００７５】このように、第２実施形態によれば、測定
試料２からの試料光２ａのうちで、大部分の光線を反射
鏡１３により反射して測定用受光部１１に導く一方、一
部の光線を反射鏡１３の開口１３ａを通過させてモニタ
用受光部１２に導くようにしているので、モニタ用受光
部１２に入射する光線は、透過型回折格子６および反射
鏡１３の双方ともに通過しない。

【００７６】反射鏡１３に合成樹脂製フィルムなどの保
護膜が設けられている場合には、偏光特性を有すること
になり、その反射方向によって反射率が異なることとな
るとともに、透過型回折格子６も、光線の偏光方向によ
って回折効率が変化してしまう。

【００７７】これに対して、第２実施形態によれば、こ
れらの偏光により影響を受ける光学素子、すなわち透過
型回折格子６および反射鏡１３を通らずにモニタ用受光
部１２に試料光２ａを導いているので、モニタ用受光部
１２から出力される受光信号を用いることによって、第
１実施形態と同様に、偏光による影響を補正することが
できる。

【００７８】また、第２実施形態では、反射鏡１３によ
り光路を折り曲げているので、第１実施形態に比べて装
置の小型化を図ることができる。

【００７９】（第３実施形態）図８は本発明に係る測色
装置の一実施形態である分光測色計の機械的構成を模式
的に示す構成図である。

【００８０】図８において、この分光測色計３０は、測
定試料２を照明する積分球３１を備えている。

【００８１】この積分球３１は、試料用開口３２、受光
用開口３３および凹部３４を備えており、内壁３１ａ
は、CaOやBaSO₄などの高反射率・高拡散率材料により塗
装されている。受光用開口３３は、試料用開口３２の法
線３２ｎに対して８°だけ傾斜した光軸３３ａ上に設け
られている。凹部３４には、光源３５が配設されてお
り、この光源３５は、例えば、ＣＩＥ（国際照明委員
会）の標準の光Ｄ65に近似するキセノンフラッシュラン
プからなる。なお、凹部３４の形状および光源３５の配
置位置は、光源３５の照明光が試料用開口３２を直接照
射しないように設定されている。

【００８２】受光用開口３３の直ぐ外側には、結像レン
ズ４１およびマスク板４２が配設されている。マスク板
４２は、開口４２ａを有し、測定域を規制するもので、
結像レンズ４１は、受光用開口４３から射出された上記
反射光を開口４２ａに集束するものである。この開口４
２ａの近傍には光ファイバ４３の入射端が配設されてい
る。

【００８３】そして、光軸１０上に、光ファイバ４３の
射出端、スリット形状の開口４４ａを有するマスク板４
４、対物レンズ３、マスク板４、…が配設されている。
なお、マスク板４の右方の構成は図１と同様であるの
で、図示を省略している。

【００８４】このような構成により、光源３５から出力
される光が積分球３１の内壁３１ａに多重反射し、試料
用開口３２に対向配置された測定試料２を拡散照明す
る。拡散照明された測定試料２からの反射光は、結像レ
ンズ４１により集束され、マスク板４２の開口４２ａを
通過して、光ファイバ４３に入射する。そして、光ファ
イバ４３から射出された上記反射光は、マスク板４４の
開口４４ａにより帯状の光に規制され、対物レンズ３に
よりマスク板４の開口４ａで結像し、図１と同様の作用
によって、図外の測定用受光部１１（図１参照）および
モニタ用受光部１２（図１参照）に導かれる。

【００８５】従って、第１実施形態と同様に、測定試料
２が偏光特性を有する場合でも、偏光による影響を補正
した分光反射特性を得ること、すなわち分光測色を行う
ことができる。

【００８６】なお、この分光測色計３０の電気的構成
は、上記図３とほぼ同様であるが、上記第１実施形態で
説明した構成要素に加えて、図３に一点鎖線で示すよう
に、ＣＰＵ２４から送られる制御信号に従って光源３５
に発光のための駆動電流を供給する発光回路３６を備え
ている。

【００８７】（変形形態）なお、本発明は、上記第１〜
第３実施形態に限られず、以下に示す変形形態を採用す
ることができる。

【００８８】（１）測定用受光部１１は、例えば複数の
ＣＣＤまたはＣＭＯＳが２次元的に配列されてなるエリ
アセンサで構成してもよい。

【００８９】また、測定用受光部１１およびモニタ用受
光部１２を１つのエリアセンサで構成し、その一部の領
域を測定用受光部１１として用いるとともに、他の一部
の領域をモニタ用受光部１２として用いるようにしても
よい。

【００９０】また、シリコンフォトダイオードが図２
中、縦方向に配列されてなるラインセンサで構成しても
よく、この場合には、マスク板４の開口４ａをスリット
形状に代えてスポット形状にしておけばよい。

【００９１】また、モニタ用受光部１２のフォトダイオ
ードの前面に光学フィルタを配置して受光感度を調整す
るようにしてもよい。

【００９２】また、図１では、測定用受光部１１とモニ
タ用受光部１２とを同一の受光基板９上に配置している
が、これに限られず、別体で構成するようにしてもよ
い。

【００９３】（２）上記第１実施形態では、測定用受光
部１１をｎ個の光電変換部１１₁〜１１_nで構成している
が、ｎは、８または１０など測定装置として適当な値に
設定すればよい。例えば測定時間の短縮が要求される場
合にはｎを適当な値に設定し、高精度の測定が要求され
る場合にはｎを増大すればよい。

【００９４】（３）上記第３実施形態ではd／8ジオメト
リを採用しているが、これに限られず、例えば45／０ジ
オメトリなど、ＣＩＥで規定されている他のジオメトリ
を採用してもよい。

【００９５】（４）上記第１実施形態では、重み付け係
数を求めるときに、単色光を用いて受光感度の測定を10
nmピッチで行っているが、これに限られず、５nmピッチ
や20nmピッチでもよい。

【００９６】（５）重み付け係数を求めるときに、上記
第１実施形態では、単色光を用いて受光感度の測定を行
い、最小２乗法により近似するようにしているが、重み
付け係数を求める手順は、これに限られない。

【００９７】例えば、図８の構成において、基準色票
（基準タイル）を複数種類（例えばｉ＝１〜ｋのｋ種
類）測定し、測定用受光部１１の各受光感度に重み付け
係数を乗算して積算した値がモニタ用受光部１２の受光
感度に一致するとして、最小２乗法により重み付け係数
を求めるようにすればよい。

【００９８】（６）上記第３実施形態では、測定試料２
の反射光を測定しているが、これに限られず、測定試料
２の反対側から照明することにより、測定試料２の透過
光を測定することができる。

【００９９】（７）上記第１実施形態では分光輝度計と
し、上記第３実施形態では、分光測色計としているが、
これに限られず、照度計や色彩輝度計など、回折格子の
ような偏光特性を有する光学素子を用いて種々の光の特
性を測定する一般の測光装置に適用することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、偏光により影響を受ける光学素子を介して測定
試料からの試料光を受光して受光レベルに応じた測定用
電気信号を出力するとともに、上記光学素子を介するこ
となく上記試料光を受光して受光レベルに応じたモニタ
用電気信号を出力し、上記モニタ用電気信号と上記測定
用電気信号とを用いて、偏光特性を有する上記測定試料
の偏光による影響を上記測定用電気信号から除去した補
正電気信号を算出するようにしているので、偏光による
影響を受けない人間の目の感度に合致した測定を、簡易
な構成で、精度良く行うことができる。

【０１０１】また、請求項２の発明によれば、測定用光
路形成部により、光学素子に測定試料からの試料光を導
くとともに、当該光学素子を通過した試料光を測定用受
光手段に導く一方、モニタ用光路形成部により、光学素
子を通ることなく測定試料からの試料光をモニタ用受光
手段に導くようにしているので、モニタ用受光手段は、
確実に光学素子を介することなく測定試料からの試料光
を受光することとなり、補正電気信号の算出を確実に行
うことができる。

【０１０２】また、請求項３の発明によれば、光学素子
は、試料光を波長ごとに分散する分光素子を含むもので
あり、測定用受光手段は、分散された試料光を受光して
受光レベルに応じた測定用電気信号を各波長ごとにそれ
ぞれ出力する複数の光電変換部を含むものであるので、
偏光による影響を受けない人間の目の感度に合致した分
光輝度などの分光特性の測定を行うことができる。

【０１０３】また、請求項４の発明によれば、各光電変
換部から出力される各測定用電気信号と各重み付け係数
とをそれぞれ乗算した値と、モニタ用受光手段から出力
されるモニタ用電気信号と、予め求められた比率とを用
いて偏光による影響を表わす係数を算出するようにして
いるので、この係数を用いることにより、各光電変換部
から出力される各測定用電気信号から補正電気信号を算
出できる。

【０１０４】また、請求項５の発明によれば、照明手段
により測定試料を照明し、照明された測定試料からの反
射光または透過光を測光手段により測定するようにして
いるので、偏光による影響を受けない人間の目の感度に
合致した反射色または透過色の分光測色を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測光装置の第１実施形態である分
光輝度計の機械的構成を模式的に示す構成図である。

【図２】受光基板を示す図１のＡ矢視図である。

【図３】分光輝度計の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図４】偏光による影響を示す図である。

【図５】各光電変換部の受光信号に上記重み付け係数を
それぞれ乗算した出力信号を示す図である。

【図６】本発明に係る測光装置の第２実施形態である分
光輝度計の機械的構成を模式的に示す構成図である。

【図７】反射鏡の正面図である。

【図８】本発明に係る測色装置の一実施形態である分光
測色計の機械的構成を模式的に示す構成図である。

【符号の説明】

１分光輝度計２測定試料２ａ試料光５コリメートレンズ（測定用光路形成部、モニタ用光
路形成部）６透過型回折格子（光学素子、分光素子）７結像レンズ（測定用光路形成部）８結像レンズ（モニタ用光路形成部）１１測定用受光部（測定用受光手段）１１₁〜１１_n 光電変換部（測定用受光手段）１２モニタ用受光部（モニタ用受光手段）１３反射鏡（光学素子）１３ａ開口（モニタ用光路形成部）２３ＲＯＭ（係数記憶手段、比率記憶手段）２４ＣＰＵ（補正演算手段、係数演算手段）３０分光測色計３１積分球（照明手段）３５光源（照明手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G020 AA04 AA08 CB43 CC02 CC26 CC63 CD03 CD12 CD13 CD24 CD37 CD38 DA12 DA34 DA42 2G059 AA02 BB10 EE01 EE02 EE12 EE13 HH02 JJ02 JJ05 JJ16 JJ19 KK03 KK04 MM10 MM14 NN06 2G065 AA02 AA03 BA09 BA33 BB42 BC13 BC33 BC35 CA11 DA01 DA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光により影響を受ける光学素子を介し
て測定試料からの試料光を受光して受光レベルに応じた
測定用電気信号を出力する測定用受光手段と、上記光学素子を介することなく上記試料光を受光して受
光レベルに応じたモニタ用電気信号を出力するモニタ用
受光手段と、上記モニタ用電気信号と上記測定用電気信号とを用い
て、偏光特性を有する上記測定試料の偏光による影響を
上記測定用電気信号から除去した補正電気信号を算出す
る補正演算手段とを備えたことを特徴とする測光装置。
【請求項２】請求項１記載の測光装置において、上記光学素子に上記試料光を導くとともに、当該光学素
子を通過した上記試料光を上記測定用受光手段に導く測
定用光路形成部と、上記光学素子を通ることなく上記試料光を上記モニタ用
受光手段に導くモニタ用光路形成部とを備えたことを特
徴とする測光装置。
【請求項３】請求項１または２記載の測光装置におい
て、上記光学素子は、上記試料光を波長ごとに分散する分光
素子を含むものであり、上記測定用受光手段は、分散された上記試料光を受光し
て受光レベルに応じた測定用電気信号を各波長ごとにそ
れぞれ出力する複数の光電変換部を含むものであること
を特徴とする測光装置。
【請求項４】請求項３記載の測光装置において、上記補正演算手段は、上記各光電変換部から出力される各測定用電気信号にそ
れぞれ重み付け係数を乗算した値の総和が上記モニタ用
受光手段から出力されるモニタ用電気信号にほぼ一致す
るように、複数の波長における上記各測定用電気信号と
上記モニタ用電気信号との関係に基づき上記各光電変換
部についてそれぞれ予め求められた重み付け係数を記憶
する係数記憶手段と、偏光特性を持たない標準試料を測定試料として予め測定
することにより、上記各光電変換部から出力される各測
定用電気信号と上記各重み付け係数とをそれぞれ乗算し
た値の総和と、上記モニタ用受光手段から出力されるモ
ニタ用電気信号との比率が予め求められ、当該比率が格
納された比率記憶手段と、測定を行う際に、上記各光電変換部から出力される各測
定用電気信号と上記各重み付け係数とをそれぞれ乗算し
た値と、上記モニタ用受光手段から出力されるモニタ用
電気信号と、上記比率とを用いて偏光による影響を表わ
す係数を算出する係数演算手段とを備えたものであるこ
とを特徴とする測光装置。
【請求項５】請求項３または４記載の測光装置からな
る測光手段と、上記測定試料を照明する照明手段とを備
え、上記試料光は、上記照明手段により照明された上記
測定試料からの反射光または透過光からなることを特徴
とする測色装置。