JP2009257820A - 光学特性測定装置および光学特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学特性の測定工程を簡略化しながら、被測定物の複数の特性を測定することが可能な光学特性測定装置および光学特性測定方法を提供する。
【解決手段】光学特性測定装置は、被測定物２からの測定光を取り出す光取出部と、光取出部に接続され、被測定物２からの光を伝送する光ファイバ部２００と、光ファイバ部２００からの測定光を用いて被測定物２の低輝度域の色度・輝度を測定する分光器３００と、光ファイバ部２００からの測定光を用いて被測定物２の応答速度を測定するＰＭＴ４００とを備える。光ファイバ部２００の伝送経路が第１経路２２１と第２経路２２２とに分岐され、第１経路２２１に沿って伝送された測定光が分光器３００に達し、第２経路２２２に沿って伝送された測定光がＰＭＴ４００に達する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学特性測定装置および光学特性測定方法に関し、特に、光学特性測定装置および光学特性測定方法に関する。

波長に依存した偏光特性を持つ分散光学系に光を入射させて分散光を出射させるようにした分光器が従来から知られている。特公平８−２７２１２号公報（特許文献１）には、上記のような分光器において、分散光学系の入射側および出射側の少なくとも一方に、らせん状、渦巻状または波状に４回以上屈曲させたマルチモード光ファイバを設置することによって、光を多数回反射させ、光の偏光を解消可能にすることが示されている。
特公平８−２７２１２号公報

特許文献１に記載されているような分光器を用いることにより、被測定物からの測定光の色度や輝度などの光学特性を測定することができる。

上記のような光学特性を測定する際、センサが応答するまでに一定の時間（ディレータイム）を要する。他方、たとえば、被測定物の応答速度測定やフリッカ測定などを行なうときは、上記ディレータイムよりも小さい範囲でのセンサの応答が要求される場合がある。従来の光学特性測定装置では、色度や輝度などの光学特性を測定するための装置と、応答速度などを測定するための装置とが別々に設けられており、それらの特性を測定する度に、装置を置き換えて被測定物との位置調整を行なう必要がある。この結果、光学特性の測定工程が煩雑化する。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光学特性の測定工程を簡略化しながら被測定物の複数の特性を測定することが可能な光学特性測定装置および光学特性測定方法を提供することにある。

本発明に係る光学特性測定装置は、被測定物からの測定光を取り出す光取出部と、光取出部に接続され、被測定物からの光を伝送する光ファイバ部と、光ファイバ部からの測定光を用いて被測定物の第１特性を測定する第１測定部と、光ファイバ部からの測定光を用いて被測定物の第２特性を測定する第２測定部とを備える。光ファイバ部は、分岐部を有し、該分岐部の下流側で光ファイバ部の経路が第１経路と第２経路とに分岐され、第１経路に沿って伝送された測定光が第１測定部に達し、第２経路に沿って伝送された測定光が第２測定部に達する。

上記構成によれば、光ファイバ部を分岐させて第１経路および第２経路を形成することにより、第１測定部と第２測定部とに測定光を導くことができる。そして、第１測定部で第１特性を測定し、第２測定部で第２特性を測定することにより、測定装置を取り換えることなく被測定物の複数の特性を測定することができる。また、光ファイバ部により第１経路と第２経路とを形成することにより、第１特性および第２特性の測定に必要な所定の光量を安定して第１測定部および第２測定部に導くことができる。

上記光学特性測定装置において、１つの例として、第２測定部は、第１測定部に対して、測定光に対する応答速度が速い。さらに、具体的な１つの例として、第１測定部は、被測定物からの光を分光測定する分光測定部であり、第２測定部は、被測定物の応答速度を測定する応答速度測定部である。

好ましくは、上記光学特性測定装置において、光ファイバ部は、複数の芯線を束ねて構成され、光ファイバ部の断面の中心側に位置する芯線によって分光測定部に達する第１経路を構成し、光ファイバ部の断面の径方向外側に位置する芯線によって応答速度測定部に達する第２経路を構成する。

上記構成によれば、光量の高い中心側の芯線を選択的に分光測定部に導き、光量の低い外周側の芯線を選択的に応答速度測定部に導くことにより、分光測定に必要な光量を効果的に得ることができるので、低輝度域での色度・輝度測定と応答速度測定とを１台の装置で行なうことができる。

本発明に係る光学特性測定方法は、被測定物からの低輝度域の測定光の光学特性を測定する光学特性測定方法であって、光取出部に対向する被測定物を発光させて、第１測定部および第２測定部に被測定物からの測定光を導くステップと、第１測定部において上記低輝度域の光学特性である被測定物の第１特性を測定するとともに、第２測定部において被測定物の第２特性を測定するステップとを備える。

上記方法によれば、第１測定部および第２測定部に測定光を導くことにより、被測定物の第１特性および第２特性を同時に測定することができるので、測定工程を簡略化しながら被測定物の複数の特性を測定することができる。

なお、本発明において、低輝度域とは、０．００１ｃｄ／ｍ²以上１ｃｄ／ｍ²以下程度の範囲を意味する。

本発明によれば、被測定物の複数の特性を１台の装置で測定することができるので、測定工程を簡略化することができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

＜光学特性測定システムの全体構成＞
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る光学特性測定システムの全体構成を示す図である。また、図２は、図１に示される光学特性測定システムに含まれる検出器１の構成を示す図である。

図１を参照して、本実施の形態に係る光学特性測定システムは、検出器１によって被測定物２からの光を検出することにより、被測定物２の明るさ、色合い、および応答速度などの光学特性を測定するものである。ここで、明るさとは、被測定物２の輝度や光度などを意味し、色合いとは、被測定物２の色度座標、主波長、刺激純度、相関色温度などを意味する。また、応答速度とは、被測定物２に信号が入力されてから発光が生じるまでの時間を意味する。

本実施の形態に従う光学特性測定システムは、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）などの測定に適用できるが、以下の説明では、代表的にフラットパネルディスプレイを被測定物２とする構成について例示する。

図１，図２を参照して、検出器１は、光取出部１００と、光ファイバ部２００と、分光器３００と、ＰＭＴ（Photomultiplier：光電子増倍管）４００と、コントローラ５００と、ＡＤ（Analog to Digital）変換器６００とを含む。

光取出部１００は、被測定物２００に対向するように設けられる。光取出部１００には、被測定物２からの測定光が入射し、その光は、対物レンズ１１０、固定絞り１３０、アパーチャミラー１２０を通過して、コリメートレンズ１４０に達する。

対物レンズ１１０は、矢印ＤＲ１１０方向に移動可能である。対物レンズ１１０が移動することにより、焦点合わせが行なわれる。

アパーチャミラー１２０は、測定光の一部を反射する。その反射光は、リレーレンズ７１０、ミラー７２０、リレーレンズ７３０、レチクル７４０を通過して、接眼レンズ７５０に達する。なお、リレーレンズ７３０とレチクル７４０との間には、シャッタ７６０が設けられている。ユーザは、接眼レンズ７５０を通して見える像を参照しながら、対物レンズ１１０を移動させることにより、焦点合わせを行なうことが可能である。

図３に示すように、アパーチャミラー１２０は、４つのミラー部１２２Ａ〜１２２Ｄを有している。ミラー部１２２Ａ〜１２２Ｄには、各々、径の異なる開口部Ａ〜Ｄが設けられている。一例を挙げれば、開口部Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｄの径は、それぞれ、φ０．１４（測定角：０．１°），φ０．２８（測定角：０．２°），φ１．４（測定角：１°），φ２．８（測定角：２°）である。測定角選択ノブ１２１を手動で回すことにより、測定角を適宜選択することが可能である。

再び、図１，図２を参照して、コリメートレンズ１４０を通過した測定光は、光ファイバ部２００における入光部２１０に入射し、入光部２１０に接続された伝送経路２２０を伝って、分光器３００およびＰＭＴ４００に達する。なお、伝送経路２２０は、第１経路２２１と第２経路２２２とに分岐しており、第１経路２２１に沿って伝送された測定光が分光器３００に達し、第２経路２２２に沿って伝送された測定光がＰＭＴ４００に達する。

第１経路２２１に沿って伝送された測定光は、第１端部２３１から分光器３００に入射する。他方、第２経路２２２に沿って伝送された測定光は、第２端部２３２から、コリメートレンズ４１０、フィルタ４２０およびシャッタ４３０（以上、図２参照）を通過して、ＰＭＴ４００に入射する。

分光器３００は、光ファイバ部２００の第１経路２２１から入射した光を用いて、高感度分光放射輝度測定を行なう。これにより、低輝度域の色度・輝度を計測することが可能である。他方、ＰＭＴ４００は、光ファイバ部２００の第２経路２２２から入射した光を用いて、被測定物２の応答速度測定を行なう。

分光器３００は、典型的には、高感度分光放射輝度測定用に、測定周期の比較的遅い（たとえば１ｍｓｅｃ以上程度）センサを備えている。他方、ＰＭＴ４００は、応答速度測定が行なえるように、分光器３００よりも応答速度が速くなるよう（たとえば８０μｓｅｃ以下程度）構成されている。

なお、検出器１を構成する分光器３００およびＰＭＴ４００を含む各部材は、図２に示すように、一体の筐体８００の中に設けられている。

図１に示すように、光学特性測定システムは、検出器１の他に、ＡＣアダプタ３と、制御装置４と、ＰＣＩ拡張バス５と、ビデオ信号発生器６とを含む。ＡＣアダプタ３は、外部電源（図示せず）からの電力を検出器１に供給する。制御装置４は、コントローラ５００およびＡＤ変換器６００を介して分光器３００に接続されている。また、制御装置４は、ＰＣＩ拡張バス５を介して、ＰＭＴ４００と接続されている。また、制御装置４は、ＰＣＩ拡張バス５およびビデオ信号発生器６を介して、被測定物２にも接続されている。

検出器１は、分光器３００によって被測定物２からの測定光を分光し、それに含まれる各波長成分の強度に応じた信号を含む測定データを制御装置４へ出力する。さらに、検出器１は、ＰＭＴ４００によって被測定物２からの測定光を検出し、その検出結果を、アナログ出力信号として、ＰＣＩ拡張バス５を介して制御装置４へ出力する。逆に、制御装置４は、ＰＣＩ拡張バス５を介して、感度制御電圧をＰＭＴ４００に出力する。

制御装置４は、検出器１からの測定データに基づいて、被測定物２の光学特性を算出する。制御装置４は、典型的には、コンピュータによって実現される。この制御装置４における被測定物２の光学特性の算出処理手順については後述する。

＜光ファイバ部２００の構造＞
次に、図４〜図８を用いて、光ファイバ部２００の構造について説明する。図４に示すように、光ファイバ部２００は、光取出部１００からの測定光が入射する入光部２１０と、伝送経路２２０と、伝送経路２２０を第１経路２２１と第２経路２２２とに分岐させる分岐部２４０と、第１経路２２１の端部である第１端部２３１と、第２経路２２２の端部である第２端部２３２とを含んで構成される。

伝送経路２２０は、複数のファイバ芯線を束ねることによって構成されている。このファイバ芯線の一部が第１経路２２１を構成し、残りの部分が第２経路２２２を構成する。

第１端部２３１に達した測定光は、分光器３００に導かれる。他方、第２端部２３２に達した測定光は、ＰＭＴ４００に導かれる。分岐部２４０に対して分光器３００側に設けられた第１経路２２１は、たとえば２ｍ程度の長さを有し、分岐部２４０に対してＰＭＴ４００側に設けられた第２経路２２２は、たとえば０．５ｍ程度の長さを有する。すなわち、第１経路２２１は第２経路２２２よりも長く形成されている。さらに、第１経路２２１を構成する光ファイバは、光の偏光を解消できるように、４回以上屈曲させられている。

図５は、入光部２１０の断面（図４におけるＶ−Ｖ断面）を示し、図６は、第１端部２３１の断面（図４におけるＶI−ＶI断面）を示す。図５に示すように、入光部２１０においては、複数のファイバ芯線を円形に束ねることによって円形の芯線部２１０Ａが形成されているのに対し、第１端部２３１においては、複数のファイバ芯線を矩形状に束ねることによって矩形状の芯線部２３１Ａが形成されている。なお、ここでは図示しないが、第２端部２３２においては、複数のファイバ芯線を円形に束ねることによって円形の芯線部が形成される。

図７は、入光部２１０における芯線部２１０Ａの詳細を示す図であり、図８は、第１端部２３１における芯線部２３１Ａの詳細を示す図である。図７に示すように、入光部２１０においては、２４本のファイバ芯線が束ねられている。この２４本のうち、光ファイバ部２００の断面中心側に位置する１０本の芯線１Ａ〜１０Ａが、第１経路２２１側に分岐され、第１端部２３１における芯線部２３１Ａを構成することになる。なお、ここでは図示しないが、第２端部２３２においては、２４本のファイバ芯線のうちの残りの１４本（光ファイバ部２００の断面外周側に位置する１４本）をランダムに束ねることによって芯線部が形成される。

なお、光ファイバ部２００を構成する光ファイバとしては、一般的な光ファイバを使用可能である。一例としては、たとえば、三菱電線工業株式会社製の型名：ＳＴＶＨ２００Ｍ（コア径２００μｍ、ファイバ径２２０μｍ）などを挙げることができる。

＜分光器３００の構成＞
次に、図９を用いて、分光器３００の構成について説明する。図９を参照して、分光器３００は、光フィルタ部３１０と、回折格子３２０と、受光部３３０とを含む。

光フィルタ部３１０と、回折格子３２０とは、光ファイバ部２００の第１経路２２１によって導かれた被測定物２からの測定光の光軸Ａｘ上に配列される。したがって、被測定物２から発せられた測定光は、光取出部１００および光ファイバ部２００の第１経路２２１を伝搬して、光フィルタ部３１０へ入射する。光フィルタ部３１０は、透過する光の減光率を複数に切換え可能に構成される。光フィルタ部３１０における減光率は、コントローラ５００からの指令に従って選択される。

さらに、光フィルタ部３１０を通過後の測定光は、光軸Ａｘ上を伝搬して回折格子３２０へ入射する。回折格子３２０は、入射する測定光を回折させることで分光し、各回折光を受光部３３０へ導く。代表的に、回折格子３２０は、ブレーズドホログラフィック型と呼ばれる反射型の回折格子であり、所定の波長間隔毎の回折光が対応する各方向に反射するように構成される。

受光部３３０は、測定光に含まれる各波長成分の強度を検出し、その検出した強度に応じた電気信号（検出出力）をＡＤ変換器６００へ出力する。受光部３３０は、代表的にフォトダイオードなどの検出素子をアレイ状に配置したフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ：Photo Diode Array）、もしくはマトリックス状に配置されたＣＣＤ（Charged Coupled Device）などからなる。一例として、受光部３３０は、３８０ｎｍ〜９８０ｎｍの範囲で５１２個の周波数成分の強度に応じた信号を出力する。

＜分光器３００の検出結果に基づく情報処理装置の制御構造＞
図１０は、分光器３００による検出結果に基づく、制御装置４における情報処理の制御構造を示す概略図である。

図１０を参照して、制御装置４は、補正部４２および算出部４３を含む演算部４１と、補正係数ファイル４４と、校正制御部４５と、標準データファイル４６とをその機能として含む。なお、演算部４１および校正制御部４５の機能は、予め固定ディスク（図示せず）などに格納されたプログラムがメモリに展開された上でＣＰＵによって実行されることで実現される。また、補正係数ファイル４４および標準データファイル４６は、固定ディスクまたはメモリの不揮発性領域などに格納される。

補正係数ファイル４４には、分光器３００の光フィルタ部３１０で選択可能な各フィルタに対応付けた複数の補正係数テーブルが予め格納されている。この複数の補正係数テーブルは、フィルタ番号によって特定可能になっている。この各補正係数テーブルには、測定値（分光分布）に含まれる波長成分に対応付けて、その波長成分と同数の補正係数（校正係数）が規定されている。一例として、測定値に５１２チャンネルのデータが含まれている場合には、各補正係数テーブルにも５１２個の補正係数（校正係数）が規定される。

演算部４１は、分光器３００の光フィルタ部３１０で選択中のフィルタ（減光率）に対応する補正係数テーブルを用いて被測定物２の明るさや色度といった光学特性を算出する。

より具体的には、補正部４２は、分光器３００から送信される測定データに含まれるフィルタ番号に基づいて、補正係数ファイル４４から対応する補正係数テーブルを選択する。そして、補正部４２は、この選択した補正係数テーブルの各補正係数を測定値の対応する成分に乗じることで、補正後の測定値を算出する。そして、この補正後の測定値は、算出部４３へ与えられる。

算出部４３は、この補正後の測定値に基づいて、被測定物２の明るさや色度などの光学特性を算出する。算出部４３で算出される光学特性の代表例としては、三刺激値、色度座標、主波長（Dominant）、刺激純度（Purity）、相関色温度および偏差Ｄｕｖ、演色性評価数などが挙げられる。これらの測定項目は、主としてＸＹＺ表色系に基づいて規定される。

ＸＹＺ表色系は、以下のような演算式に従って算出される三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いて規定される。

上式のように、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の算出には測定値（分光分布）が必要であり、算出部４３は、可視領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）にある各波長成分の強度に対応する等色関数の値を乗じた値を積算する。この三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の算出方法は、ＪＩＳ Ｚ ８７２４「色の測定方法−光源色」として定められている。

図１１は、国際照明委員会（ＣＩＥ）によって定められている等色関数を示す図である。図１１を参照して、等色関数は、人間の目における分光感度を表現したものに相当する。

三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のうち、刺激値Ｙの値は被測定物２の明るさに相当する値である。なお、上式において、定数ｋは、受光部３３０などにおける検出ゲインを考慮した値であり、「Ｙ」の値が実際に測定される明るさの絶対値と一致するように予め設定される。

また、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のうち、刺激値Ｘおよび刺激値Ｙの値は色度座標を算出するための用いられる。色度座標（ｘ，ｙ）は、以下のような演算式に従って算出される。

色度座標（ｘ，ｙ）は、ＸＹＺ表色系の横軸方向の値と縦軸方向の値を示す。この色度座標（ｘ，ｙ）の算出方法は、ＪＩＳ Ｚ ８７２４「色の測定方法−光源色」として定められている。色度座標の算出方法としては、ＣＩＥ １９６０ ＵＣＳやＣＩＥ １９７６ ＵＣＳによっても別の算出方法が定められており、これらの算出方法を用いてもよい。

このように、算出部４３は、分光器３００で検出された測定値に基づいて、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出することで、測定対象の被測定物２の明るさ（ｋＹ）および色度座標（ｘ，ｙ）の少なくとも一方を算出する。なお、算出部４３は、上述の等色関数や定数ｋを予め格納する。

主波長は、ＸＹＺ表色系に規定された色度図のうち、色度座標（ｘ，ｙ）のｙ座標の値に対応する波長に相当し、被測定物２の色の違いを意味する。刺激純度は、原点の座標と色度座標（ｘ，ｙ）との距離に相当し、被測定物２の色の濃さを意味する。この主波長および刺激純度の算出方法は、ＪＩＳ Ｚ ８７０１「色の表示方法−ＸＹＺ表色系及びＸ１０Ｙ１０Ｚ１０表色系」として定められている。

相関色温度および偏差Ｄｕｖは、それぞれ被測定物２の色に最も近似する黒体の温度および黒体の温度に対する偏差を意味し、ＪＩＳ Ｚ ８７２５「光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法」として定められている。

演色性評価数は、被測定物２の演色性を評価するものであり、ＪＩＳ Ｚ ８７２６「光源の演色性評価方法」として定められている。

＜分光器３００の検出結果に基づく光学特性の算出処理手順＞
図１２は、分光器３００による検出結果に基づく、制御装置４における光学特性の算出処理手順を示すフローチャートである。

図１２を参照して、制御装置４は、分光器３００から測定データを受信したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。測定データを受信していなければ（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置４は、測定データを受信するまで待つ。

一方、測定データを受信していれば（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置４は、測定データからフィルタ番号を抽出し、当該フィルタ番号に対応する補正係数テーブルを読出す（ステップＳ１２０）。そして、制御装置４は、測定データに含まれる測定値に補正係数テーブルを乗じることで測定値を補正する（ステップＳ１３０）。さらに、制御装置４は、補正後の測定値に基づいて、上述したような被測定物２の光学特性を算出する（ステップＳ１４０）。なお、算出される光学特性の項目は、ユーザによって選択されるようにしてもよい。

最終的に、制御装置４は、算出した被測定物２の光学特性を図示しないモニタやプリンタなどへ出力する（ステップＳ１５０）。

＜ＰＭＴ４００の検出結果に基づく光学特性の算出処理手順＞
図１３は、ＰＭＴ４００による検出結果に基づく、制御装置４における光学特性の算出処理手順を示すフローチャートである。

図１３を参照して、制御装置４は、ビデオ信号発生器６から被測定物２に向けて所定のビデオ信号を発信させる（ステップＳ２１０）。そして、制御装置４は、ＰＭＴ４００から測定データのアナログ出力信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ２２０）。アナログ出力信号を受信していなければ（ステップＳ２２０においてＮＯ）、制御装置４は、アナログ出力信号を受信するまで待つ。

一方、アナログ出力信号を受信していれば（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、制御装置４は、ビデオ信号を発信してからアナログ出力信号を受信するまでの時間に基づいて、被測定物２の応答速度を算出する（ステップＳ２３０）。

最終的に、制御装置４は、算出した被測定物２の応答速度を図示しないモニタやプリンタなどへ出力する（ステップＳ２４０）。

＜まとめ＞
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る「光学特性測定装置」としての検出器１は、被測定物２からの測定光を取り出す光取出部１００と、光取出部１００に接続され、被測定物２からの光を伝送する光ファイバ部２００と、光ファイバ部２００からの測定光を用いて被測定物２の低輝度域の色度・輝度を測定する分光器３００と、光ファイバ部２００からの測定光を用いて被測定物２の応答速度を測定するＰＭＴ４００とを備える。光ファイバ部２００は、分岐部２４０を有し、分岐部２４０の下流側で光ファイバ部２００の伝送経路２２０が第１経路２２１と第２経路２２２とに分岐され、第１経路２２１に沿って伝送された測定光が分光器３００に達し、第２経路２２２に沿って伝送された測定光がＰＭＴ４００に達する。

分光器３００は、被測定物２からの光を分光測定する。ＰＭＴ４００は、被測定物２の応答速度を測定する。ＰＭＴ４００は、分光器３００に対して、測定光に対する応答速度が速い。光ファイバ部２００は、複数のファイバを束ねて構成されている。光ファイバの断面の中心側に位置する芯線によって分光器３００に達する第１の経路２２１を構成し、光ファイバの断面の径方向外側に位置する芯線によってＰＭＴ４００に達する第２の経路２２２を構成している。

本実施の形態に係る光学特性測定方法は、被測定物２からの低輝度域の測定光の光学特性を測定する方法である。この方法は、光取出部１００に対向する被測定物２を発光させて、分光器３００およびＰＭＴ４００に被測定物２からの測定光を導くステップと、分光器３００において低輝度域の測定光の色度・輝度を測定するを測定するとともに、ＰＭＴ４００において被測定物２の応答速度を測定するステップとを備える。

本実施の形態に係る光学特性測定装置によれば、光ファイバ部２００の伝送経路２２０を分岐させて第１経路２２１および第２経路２２２を形成することにより、分光器３００とＰＭＴ４００とに同時に測定光を導くことができる。そして、分光器３００で低輝度域の測定光の色度・輝度を測定し、ＰＭＴ４００で被測定物２の応答速度を測定することにより、測定装置を取り換えることなく複数の光学特性を測定することができる。また、光ファイバ部２００によって測定光を分岐させることにより、分光器３００およびＰＭＴ４００に伝送される測定光の光量を適宜調整して、低輝度域の色度・輝度および被測定物２の応答速度の測定に必要な所定の光量を分光器３００およびＰＭＴ４００に導くことができる。

たとえば、上記の光ファイバ部２００に代えて、ハーフミラーを用いて測定光を分岐させた場合、分光器３００に導かれる光量が低減され、分光器３００において、低輝度域の測定光の色度・輝度を計測することが困難となる。これに対し、本実施の形態では、光量の高い光ファイバ部２００の断面中心側の芯線を選択的に分光器３００に導き、光量の低い光ファイバ部２００の断面外周側の芯線を選択的にＰＭＴ４００に導くことにより、分光測定に必要な光量を効果的に得ることができるので、低輝度域での色度・輝度測定と応答速度測定とを１台の装置で行なうことができる。また、たとえば、駆動式のミラーを用いて測定光を導く方向を切り換えた場合、ミラーの方向の再現性が必ずしも十分ではなく、正確な計測が行なえない場合がある。これに対し、本実施の形態では、光ファイバの伝送経路を分岐させることで、駆動式ミラーを設けることなく分光器３００とＰＭＴ４００とに測定光を導くことができるので、上記のような再現性の問題は生じない。

このように、本実施の形態に係る光学特性測定装置によれば、分光器３００およびＰＭＴ４００に測定光を導くことにより、低輝度域の色度・輝度および被測定物２の応答速度を同時に測定することができるので、測定工程を簡略化しながら複数の光学特性を測定することができる。

また、本実施の形態に係る光学特性測定装置によれば、分光器３００とＰＭＴ４００とを１台の装置に内蔵することにより、分光器３００の受光量に基づいて、ＰＭＴ４００に入射する光量を制限することができる。より具体的には、図２に示すように、ＰＭＴ４００に対して光ファイバ部２００の第２端部２３２側にノーマルクローズのシャッタ４３０を設け、分光器３００の受光量とＰＭＴ４００の受光量とに相関関係があることを利用して、分光器３００の受光量に基づいてＰＭＴ４００のゲイン調整を行なう。ＰＭＴ４００に強い光が入射すると、暗電流が増大し、光が入射されなくなっても暗電流値が元に戻るまでの時間が長くなる傾向にある。これに対し、上記のように、分光器３００の受光量に基づいてＰＭＴ４００のゲイン調整を行なうことにより、ＰＭＴ４００に強すぎる光が入射することを防止することができる。

なお、本実施の形態における分光器３００は、「第１測定部」を構成し、ＰＭＴ４００は、「第２測定部」を構成する。また、低輝度域の測定光の色度・輝度は、「第１特性」に対応し、被測定物２の応答速度は、「第２特性」に対応する。

本発明における「第１測定部」、「第２測定部」、「第１特性」および「第２特性」は、本実施の形態に示すものに限定されない。たとえば、分光器３００に代えて、さらに高感度のＰＭＴモジュールを設けることも可能である。この場合は、分光器３００では測定できない低輝度域の輝度値測定およびコントラスト（白輝度測定値／黒輝度測定値）測定が可能となる。本発明における「第１測定部」において実施され得る測定は、たとえば、高コントラスト比測定（低輝度測定〜高輝度測定）、低輝度域における輝度・色度測定、分光放射輝度測定などであり、「第２測定部」において実施され得る測定は、たとえば、白黒応答速度測定、中間調応答速度測定、フリッカ測定などである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係る光学特性測定システムの全体構成を示す図である。 図１に示される光学特性測定システムに含まれる検出器の構成を示す図である。 図２に示される検出器に含まれるアパーチャミラーを示す図である。 図２に示される検出器に含まれる光ファイバ部を示す図である。 図４におけるＶ−Ｖ断面を示す図である。 図４におけるＶI−ＶI断面を示す図である。 図５に示される断面における光ファイバの芯線の配置を示す図である。 図６に示される断面における光ファイバの芯線の配置を示す図である。 図２に示される検出器に含まれる分光器の概略の機能ブロック図である。 図２に示される検出器に含まれる分光器による検出結果に基づく情報処理の制御構造を示す概略図である。 国際照明委員会（ＣＩＥ）によって定められている等色関数を示す図である。 図２に示される検出器に含まれる分光器による検出結果に基づく光学特性の算出処理手順を示すフローチャートである。 図２に示される検出器に含まれるＰＭＴによる検出結果に基づく光学特性の算出処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 検出器、２ 被測定物、３ ＡＣアダプタ、４ 制御装置、５ ＰＣＩ拡張バス、６ ビデオ信号発生器、１００ 光取出部、１１０ 対物レンズ、１２０ アパーチャミラー、１２１ 測定角選択ノブ、１２２Ａ〜１２２Ｄ ミラー部、１３０ 固定絞り、１４０ コリメートレンズ、２００ 光ファイバ部、２１０ 入光部、２１０Ａ 芯線部、２２０ 伝送経路、２２１ 第１経路、２２２ 第２経路、２３１ 第１端部、２３１Ａ 芯線部、２３２ 第２端部、２４０ 分岐部、３００ 分光器、３１０ 光フィルタ部、３２０ 回折格子、３３０ 受光部、４００ ＰＭＴ（Photomultiplier）、４１０ コリメートレンズ、４２０ フィルタ、４３０ シャッタ、５００ コントローラ、６００ ＡＤ変換部、７１０ リレーレンズ、７２０ ミラー、７３０ リレーレンズ、７４０ レチクル、７５０ 接眼レンズ、７６０ シャッタ、８００ 筐体。

Claims (5)

1. 被測定物からの測定光を取り出す光取出部と、
   前記光取出部に接続され、前記被測定物からの光を伝送する光ファイバ部と、
   前記光ファイバ部からの前記測定光を用いて前記被測定物の第１特性を測定する第１測定部と、
   前記光ファイバ部からの前記測定光を用いて前記被測定物の第２特性を測定する第２測定部とを備え、
   前記光ファイバ部は、分岐部を有し、該分岐部の下流側で前記光ファイバ部の伝送経路が第１経路と第２経路とに分岐され、
   前記第１経路に沿って伝送された前記測定光が前記第１測定部に達し、前記第２経路に沿って伝送された前記測定光が前記第２測定部に達する、光学特性測定装置。
2. 前記第２測定部は、前記第１測定部に対して、前記測定光に対する応答速度が速い、請求項１に記載の光学特性測定装置。
3. 前記第１測定部は、前記被測定物からの光を分光測定する分光測定部であり、
   前記第２測定部は、前記被測定物の応答速度を測定する応答速度測定部である、請求項１または請求項２に記載の光学特性測定装置。
4. 前記光ファイバ部は、複数の芯線を束ねて構成され、
   前記光ファイバ部の断面の中心側に位置する前記芯線によって前記分光測定部に達する前記第１経路を構成し、
   前記光ファイバ部の断面の径方向外側に位置する前記芯線によって前記応答速度測定部に達する前記第２経路を構成した、請求項３に記載の光学特性測定装置。
5. 被測定物からの低輝度域の測定光の光学特性を測定する光学特性測定方法であって、
   光取出部に対向する前記被測定物を発光させて、第１測定部および第２測定部に前記被測定物からの測定光を導くステップと、
   前記第１測定部において前記低輝度域の光学特性である前記被測定物の第１特性を測定するとともに、前記第２測定部において前記被測定物の第２特性を測定するステップとを備えた、光学特性測定方法。

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