JP2004294228A

JP2004294228A - 光測定装置

Info

Publication number: JP2004294228A
Application number: JP2003086002A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Miyazaki; 桂一宮崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】広い測定可能範囲を備える可搬性のよい光測定装置を提供する。
【解決手段】筐体と、筐体に固定されて被測定物Ｄを保持するステージと、複数の駆動関節を有する多関節ロボット３０と、多関節ロボット３０の駆動アーム３２の先端に固定され、被測定物Ｄからの光を収集するカメラ２０とを備え、カメラ２０は、駆動アーム３２を介して、被測定物Ｄを中心とする１／４球の球表面Ｐに沿って移動し、複数位置において被測定物Ｄからの光を収集する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物からの光を収集し分析する光測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ等の電子ディスプレイからの発光光および電子ディスプレイ上で反射光の色特性や強度特性等の光学特性を測定するために、測色装置等の光測定装置が用いられている。光測定装置は、この電子ディスプレイなどの物体からの光をカメラやセンサで受光し、受光した光の強度や色成分を分析し、分析した結果を測定装置に備わっているディスプレイ等に表示する装置である。
【０００３】
一般に、電子ディスプレイ等の物体からの反射光に関する角度依存性を収集するためには、物体と物体を照明している光源の位置を固定した状態で、物体と観察する装置との距離を保ちながら、観察する位置が物体を中心として公転することが必要となる。そのような装置としては、通常センサを回転ステージに乗せて物体の回りを公転する装置が使用されている。
【０００４】
図５は、回転ステージ上に配置されたセンサを備えた光測定装置１００を示す図である。この光測定装置１００は、所定の半径を有する円の円周の一部に沿って配置されたレール等のガイド部材１１０を設け、ガイド部材１１０に沿って移動可能に配置された回転ステージ１２０上に光センサ１３０を配置した構成となっている。光センサ１３０の受光面１３１は、前記ガイド部材１１０の描く円の中心方向に設けられており、被測定物であるディスプレイ１５０は円の中心にあたる位置に配置されている。この光測定装置１００は、外部光源１４０からディスプレイ１５０に光を照射させ、ディスプレイ１５０上で散乱反射した反射光をガイド部材１１０で案内される円周上の複数の位置で光センサ１３０によって測定することにより、反射光の角度依存性を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯機器等に設けられたディスプレイの反射光角度依存性を調べるためには、屋外で使用されることも考慮し、ライト等の特定の光源のみを用いるのではなく、太陽を光源とし、ディスプレイで反射した太陽光を光センサで測定することもしばしば行われる。
【０００６】
しかしながら、図５に示す光測定装置１００は、光センサ１３０の位置を制御するために、回転ステージ１２０やそれを案内するためのレール等のガイド部材１１０を使用しているので、装置自体が大がかりなものとなり、装置全体を人間一人の力で移動可能な１００ｋｇ程度の重量に抑えることが困難であった。したがって、測定時には、数人がかりで装置を保管場所から屋外へ移動し、測定場所にて別途設置を行う必要があり、非常に多大な労力と手間を要していた。
【０００７】
また、レール等のガイド部材１１０によって光センサ１３０の可動範囲が制限されるため、３次元的に光センサ１３０の位置を変えることまではできず、広い測定範囲を確保することが難しかった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、広い測定可能範囲を備え、且つ人間一人でも容易に搬送することのできる光測定装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下に示すような構成を有する光測定装置によって達成される。
（１）筐体と、前記筐体に固定され、被測定物を保持するステージと、複数の駆動関節を有し、前記筐体に対し回動可能に固定された駆動アームと、前記駆動アームに固定され、前記被測定物からの光を収集する光収集器と、を備え、前記光収集器は、前記駆動アームにより前記被測定物の周囲を移動し、複数位置において前記被測定物からの光を収集することを特徴とする光測定装置。
（２）前記複数位置において収集した前記光をもとに前記被測定物の光学特性を分析する分析部を備えたことを特徴とする（１）記載の光測定装置。
（３）前記光収集器は、前記駆動アームを介して１／４球の球表面に沿って移動し、前記光を収集することを特徴とする（１）または（２）記載の光測定装置。
（４）前記駆動アームは、水平面に対して略垂直な方向に配置されたアーム回動軸を有し、前記光収集器は、前記アーム回動軸を介して水平面内の円軌道に沿って移動することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか記載の光測定装置。
（５）前記ステージは、前記アーム回動軸の延長線上に配置されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか記載の光測定装置。
（６）前記駆動アームの前記複数の駆動関節は、それぞれ水平面に対して略平行に配置された回動軸を有し、前記光収集器は、前記複数の駆動関節を介して水平面に垂直な垂直面内の円軌道に沿って移動することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか記載の光測定装置。
（７）前記被測定物は、電子ディスプレイであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか記載の光測定装置。
【００１０】
本発明の光測定装置によれば、複数の駆動関節を有する駆動アームに光収集器を取り付けているので、装置構成上、場所をとったり重量が嵩んだりすることの多いガイド部材や回転ステージが不要であり、軽量で可搬性のよい装置構成とすることができる。また、駆動関節を制御するだけで光収集器の位置を変えることができるので、３次元的に光収集器の位置を移動することも簡単にでき、広い測定可能範囲を確保することができる。
【００１１】
したがって、携帯電話等のディスプレイ（電子ディスプレイ）等からの反射光を複数位置において測定する場合であっても、駆動アームを介して光収集器を複数位置に移動させることによって、容易に反射光測定を実行することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光測定装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の光測定装置の全体構成を示す側面図、図２は同装置の平面図（ただし多関節ロボットアームは図示省略）である。
【００１３】
この光測定装置１０は、下端に走行用キャスタ１１が取り付けられた筐体１２の上に、被測定物Ｄを保持するためのステージ１３と、被測定物Ｄからの光を収集する光収集器としてのカメラ２０を先端に取り付けた駆動アームである多関節ロボットアーム３０と、その他に図示しない分析装置や制御装置などの機器を搭載して構成されている。この光測定装置１０は、走行用キャスタ１１によって設置面上を移動し、任意の場所に搬送可能に構成されている。
【００１４】
筐体１２上に搭載された多関節ロボットアーム３０は、筐体１２に固定されたベース３１と、ベース３１から上方に延びた駆動アーム３２とを備えている。駆動アーム３２は、複数の駆動関節を有しており、各駆動関節を互いに関連付けて駆動制御されるように構成されている。これにより、駆動アーム３２の先端に取り付けたカメラ２０は、任意の姿勢に制御されて、任意の位置に移動できるように構成されている。
【００１５】
具体的に、複数の駆動関節について述べると、駆動関節の機能を果たす第１軸としては水平旋回軸（アーム回動軸）４０が設けられており、また第２〜４軸としては垂直旋回軸（回動軸）４１、４２、４３が設けられている。水平旋回軸４０は、水平面に対して略垂直な方向（鉛直な方向に沿って）に配置されており（図では便宜上、中心軸線だけで旋回軸を示してある）、ベース３１から上の駆動アーム３２部分が、水平旋回軸４０を中心にして水平面内で旋回できるように構成されている。
【００１６】
すなわち、駆動アーム３２の基部をなす旋回台３３が水平旋回軸４０を介してベース３１に取り付けられることで、旋回台３３から上の部分が水平面内で旋回できるようになっている。これにより、多関節ロボットアーム３０の先端に取り付けられたカメラ２０は、水平面内の所定の円軌道に沿って旋回運動可能となっている。ここで、カメラ２０の水平面内における旋回可能角度は、図２にしめすように、中心位置から左右に９０゜の範囲であり、すなわち中心角１８０゜の円弧上に設定されている。
【００１７】
垂直旋回軸４１、４２、４３は、それぞれ水平面に対して略平行に配置されている。また、旋回台３３には、第１の垂直旋回軸４１を介して第１アーム３４の基端が略鉛直な面内で回動可能に連結されている。そして、第１アーム３４の先端には、第２の垂直旋回軸４２を介して第２アーム３５の基端が略鉛直な面内で回動可能に連結されており、また第２アーム３５の先端には、第３の垂直旋回軸４３を介してカメラ取付台３６が略鉛直な面内で回動可能に連結されている。
【００１８】
カメラ取付台３６には、カメラ２０が取り付けられている。これらの垂直旋回軸４１，４２，４３は、互いに同調しながら駆動されることによって、多関節ロボットアーム３０の先端に取り付けられたカメラ２０を、垂直面内の所定の円軌道に沿って旋回運動可能となっている。ここで、カメラ２０の垂直面内における旋回可能角度は、水平面に平行な位置から、水平面に垂直な鉛直面位置（水平旋回軸４０の鉛直線Ｌ上の位置）まで９０゜の範囲に設定されている。
なお、カメラ取付台３６に、カメラ２０の左右の振り角度を変えるための旋回軸を設けてあってもよい。
【００１９】
被測定物Ｄを保持するステージ１３は、前記水平旋回軸４０の延長線Ｌ上に被測定物Ｄの測定面（ディスプレイ面）を位置させることができるように、多関節ロボットアーム３０のベース３１の上方に配置されている。また、ステージ１３は、図２に示すような、ステージ駆動装置１５によって所定の測定位置に位置決めできるようになっている。
【００２０】
本光測定装置１０において、カメラ２０は、多関節ロボットアーム３０を制御することによって、水平面内において旋回角１８０゜の範囲で移動し、また垂直面内において旋回角９０゜の範囲で移動することによって、ステージ１３に保持された被測定物Ｄを中心とする１／４球の球表面に沿って移動可能に構成されている。カメラ２０は、１／４球表面上の複数の位置に移動しながら、カメラ２０の光軸を被測定物Ｄに向けた姿勢で、被測定物Ｄからの光を連続的に、または断続的に収集することができるようになっている。
【００２１】
ここで、カメラ２０の移動する１／４球の球表面は、図３に示すように、全球をその中心Ｏ（被測定物Ｄのある位置）を通る水平面と鉛直面で４等分した場合の１／４球の球表面Ｐに相当する。すなわち、カメラ２０は、水平旋回軸４０を駆動することにより水平面内の円軌道に沿って移動し、図４に示すように垂直旋回軸４１〜４３を駆動することによって、鉛直面内の円軌道に沿って移動する。
【００２２】
つまり、前述の通り、カメラ２０は、水平方向については１８０度の範囲で円軌道に沿って移動し、垂直方向については水平位置から上方に向けて９０度の範囲で円軌道に沿って移動する。このように、１／４球の球表面Ｐに沿ってカメラ２０を移動することにより、必要最小限の可動域を確保しながら最大限の測定範囲を確保することができる。
【００２３】
図示略の制御装置は、多関節ロボットアーム３０を制御して、カメラ２０を前記１／４球の球表面Ｐ上の所定位置に位置決めする。そして、カメラ２０の光軸をステージ１３に保持された被測定物Ｄに指向させる機能やカメラ２０やステージ駆動装置１５等を制御する機能を有している。
また、分析装置は、光収集器としてのカメラ２０が収集した光をもとに被測定物Ｄの光学特性を分析して、表示装置等に出力する機能を有している。この分析装置は、光測定装置１０の筐体１２内部に収納するように構成し、すべての構成要素を光測定装置１０内部に設けるように構成してもよい。
【００２４】
次に、被測定物Ｄとして、携帯電話等の電子ディスプレイの反射光の角度依存性を測定する場合について説明する。テスト用の光源としては、所定の出力や波長を有する屋内光源や、太陽等の屋外光源を用いることが可能である。テスト用の光源として太陽を用いる場合には、屋外に本装置１０を運び出して屋外にて測定を行う。
【００２５】
ステージ１３に被測定物Ｄを保持させて、図示しない制御装置をスタートさせると、制御装置からの指令に基づいて多関節ロボットアーム３０が始動する。そして、カメラ２０は、多関節ロボットアーム３０を介して、図３に示すような１／４球の球表面に沿って移動しながら、複数の位置で被測定物Ｄからの反射光を収集する。そして、図示しない分析装置が収集した光をもとに、被測定物Ｄの光学特性を分析して表示装置等に出力する。
【００２６】
このように、上記の光測定装置１０は、多関節ロボットアーム３０の駆動アーム３２の先端にカメラ２０を取り付け、駆動アーム３２の関節の回動操作によってカメラ２０を１／４球の球表面に沿って移動させながら、カメラ２０により被測定物Ｄからの反射光を収集するようにしているので、軽量で可搬性のよい装置構成とすることができる。また、多関節ロボットアーム３０を使用しているので、３次元的にカメラ２０の位置を自由に移動することができ、広い測定可能範囲を確保することができる。
【００２７】
また、光測定装置Ｄを保持するステージ１３の位置を、多関節ロボットアーム３０の水平旋回軸４０の延長線上に設けているので、多関節ロボットアーム３０のトータルの長さを一番短く構成することが可能になり、光測定装置１０の小型化、軽量化及びコストダウンを図ることが可能となる。また、多関節ロボットアーム３０のトータルの長さを一番短く構成することにより、多関節ロボットアーム３０の位置制御が容易になり、動作プログラムの単純化が図れる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、光収集器としてカメラ２０を使用した場合を示したが、カメラの代わりに光センサを使用してもよい。また、多関節ロボットアーム３０の軸数は必要数であればよく、前記の例に限定されないことは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光測定装置は、複数の駆動関節を有する駆動アームに光収集器を取り付けているので、装置構成上、場所をとったり重量が嵩んだりすることの多いガイド部材や回転ステージが不要であり、軽量で可搬性のよい装置構成とすることができる。また、駆動関節を制御するだけで光収集器の位置を変えることができるので、３次元的に光収集器の位置を移動することも簡単にでき、広い測定可能範囲を確保することができる。
【００３０】
したがって、携帯電話等のディスプレイ（電子ディスプレイ）等からの反射光を複数位置において測定する場合であっても、駆動アームを介して光収集器を複数位置に移動させることによって、容易に反射光測定を実行することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光測定装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】同光測定装置の全体構成を示す一部省略した平面図である。
【図３】同光測定装置においてカメラを移動する１／４球の球表面の概念図である。
【図４】同光測定装置において垂直面内でカメラを移動する際の範囲を概念的に示す図である。
【図５】従来の光測定装置の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０光測定装置
１２筐体
１３ステージ
２０カメラ（光収集器）
３０多関節ロボットアーム
３１ベース
３２駆動アーム
３３旋回台
３４第１アーム
３５第２アーム
３６カメラ取付台
４０水平旋回軸（アーム回動軸）
４１〜４３垂直旋回軸（回動軸）
Ｄ被測定物
Ｐ１／４球の球表面

Claims

筐体と、
前記筐体に固定され、被測定物を保持するステージと、
複数の駆動関節を有し、前記筐体に対し回動可能に固定された駆動アームと、前記駆動アームに固定され、前記被測定物からの光を収集する光収集器と、を備え、
前記光収集器は、前記駆動アームにより前記被測定物の周囲を移動し、複数位置において前記被測定物からの光を収集することを特徴とする光測定装置。
前記複数位置において収集した前記光をもとに前記被測定物の光学特性を分析する分析部を備えたことを特徴とする請求項１記載の光測定装置。
前記光収集器は、前記駆動アームを介して１／４球の球表面に沿って移動し、前記光を収集することを特徴とする請求項１または２記載の光測定装置。
前記駆動アームは、水平面に対して略垂直な方向に配置されたアーム回動軸を有し、前記光収集器は、前記アーム回動軸を介して水平面内の円軌道に沿って移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の光測定装置。
前記ステージは、前記アーム回動軸の延長線上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の光測定装置。
前記駆動アームの前記複数の駆動関節は、それぞれ水平面に対して略平行に配置された回動軸を有し、前記光収集器は、前記複数の駆動関節を介して水平面に垂直な垂直面内の円軌道に沿って移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の光測定装置。
前記被測定物は、電子ディスプレイであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の光測定装置。