JP2023019759A - Optical characteristic measurement device - Google Patents
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Description
本発明は、測定対象の光学特性を測定する光学特性測定装置に関する。 The present invention relates to an optical property measuring device for measuring optical properties of an object to be measured.
従来、測定対象の光学特性として、照明光源に対する反射成分については双方向反射率分布関数、照明光源に対する透過成分については双方向透過率分布関数、測定対象が自発光体である場合は自発光体からの配光分布が知られている。 Conventionally, as the optical characteristics of the object to be measured, the reflection component for the illumination light source is a bidirectional reflectance distribution function, the transmission component for the illumination light source is a bidirectional transmittance distribution function, and if the object to be measured is a self-luminous body, the self-luminous body is known.
このような光学特性を測定するために、照明光源により測定対象を照明し、測定対象で反射した光、測定対象で透過した光、及び測定対象自体が発する光を測定することで、測定対象の光学特性を測定する装置が知られている。 In order to measure such optical characteristics, the object to be measured is illuminated by an illumination light source, and the light reflected by the object to be measured, the light transmitted by the object to be measured, and the light emitted by the object itself are measured. Devices for measuring optical properties are known.
このような光学特性を測定する手法として、楕円鏡及び半透鏡を用いることで、測定対象で反射した光の特性を測定する装置が提案されている(例えば非特許文献1を参照)。 As a technique for measuring such optical characteristics, an apparatus has been proposed that measures the characteristics of light reflected by an object to be measured by using an ellipsoidal mirror and a semitransparent mirror (see, for example, Non-Patent Document 1).
図12(1)は、楕円鏡及び半透鏡を用いる従来の反射光測定装置の構成例を示す概略図である。この反射光測定装置100は、測定対象101で反射した光の特性を測定する装置であり、楕円鏡102、プロジェクター103、カメラ104、半透鏡105及びイメージプレーン106を備えて構成される。
FIG. 12(1) is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional reflected light measuring device using an elliptical mirror and a semitransparent mirror. This reflected
反射光測定装置100には、楕円鏡102における2つの焦点のうち一方の焦点位置に測定対象101が配置され、もう一方の焦点位置に照明光源であるプロジェクター103及びカメラ104が配置される。イメージプレーン106は、プロジェクター103からの光の照射に応じてパターンを形成する。
In the reflected
ただし、物理的に同一の位置にプロジェクター103及びカメラ104を配置することはできないため、光路の途中に半透鏡105を配置することで、光路を分岐するようにしている。これにより、光学的に同一の位置にプロジェクター103及びカメラ104が配置されることとなる。
However, since the
このような構成とすることで、測定対象101から複数の角度方向へ反射した光の輝度分布を測定することが可能となる。具体的には、イメージプレーン106のパターンに応じて角度θi,θrを定めることで、光源方向(θi,φi)からの入射光照度に対する視点方向(θr,φr)への反射輝度の比率を表す双方向反射率分布関数が測定される。
With such a configuration, it is possible to measure the luminance distribution of light reflected from the
また、光学特性を測定する手法として、楕円透過鏡ドーム及び鏡面反射板を用いることで、測定対象で反射した光の特性を測定する装置が提案されている(例えば特許文献1を参照)。 In addition, as a method for measuring optical characteristics, an apparatus has been proposed that measures the characteristics of light reflected by an object to be measured by using an elliptical transmission mirror dome and a specular reflector (see, for example, Patent Document 1).
図12(2)は、楕円透過鏡ドーム及び鏡面反射板を用いる従来の反射光測定装置の構成例を示す概略図である。この反射光測定装置110は、測定対象111で反射した光の特性を測定する装置であり、楕円透過鏡ドーム112、鏡面反射板113、照明光源114及びカメラ115を備えて構成される。楕円透過鏡ドーム112及びカメラ115は、筒状部材116に収納される。
FIG. 12(2) is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional reflected light measuring apparatus using an elliptical transmitting mirror dome and a mirror reflecting plate. This reflected
この反射光測定装置110では、楕円透過鏡ドーム112における2つの焦点のうち一方の焦点位置に測定対象111が配置され、照明光源114を用いて、矢印の方向118へ楕円透過鏡ドーム112及び鏡面反射板113の開口部117を介して測定対象111を照明する。
In this reflected
測定対象111で反射した光は、鏡面反射板113にてさらに反射させ、カメラ115に入力される。ここで、カメラ115は、楕円透過鏡ドーム112における2つの焦点のうちもう一方の焦点位置に対して鏡面対象の位置に配置される。
The light reflected by the
このような構成とすることで、図12(1)と同様に、複数の角度方向へ反射した光の輝度分布を測定することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to measure the luminance distribution of light reflected in a plurality of angular directions, as in FIG. 12(1).
図12(1)に示した楕円鏡102及び半透鏡105を用いる従来の反射光測定装置100では、楕円鏡102で反射した光に対して、半透鏡105によりカメラ104の方向へ光を反射させる。
In the conventional reflected
しかしながら、一部の光が半透鏡105で透過するため、カメラ104の方向へ進行せず、測定すべき光の光量に損失が生じてしまう。光量に損失が生じると、信号対雑音比が劣化し、測定精度の低下要因となるという課題がある。
However, since part of the light is transmitted through the
また、図12(2)に示した楕円透過鏡ドーム112及び鏡面反射板113を用いる反射光測定装置110では、楕円透過鏡ドーム112を介して測定対象111を照明する。
Also, in the reflected
しかしながら、光が楕円透過鏡ドーム112を透過する際に、不要な散乱光が生じる可能性があり、測定精度の低下要因となるという課題がある。
However, when the light passes through the elliptical
また、鏡面反射板113で反射した光は、楕円透過鏡ドーム112を透過して、カメラ115へ入力される。しかし、一部の光が楕円透過鏡ドーム112で反射し、カメラ115の方向へ進行せず、測定すべき光の光量に損失が生じてしまう。光量に損失が生じると、信号対雑音比が劣化し、測定精度の低下要因となるという課題がある。
Also, the light reflected by the
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光量の損失を抑制し、測定対象の光学特性を高精度に測定可能な光学特性測定装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and its object is to provide an optical characteristic measuring apparatus capable of suppressing the loss of light quantity and measuring the optical characteristics of an object to be measured with high accuracy. be.
前記課題を解決するために、請求項1の光学特性測定装置は、測定対象の光学特性を測定する光学特性測定装置において、前記測定対象を照射する照明光源と、前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を屈折させる光学レンズと、前記光学レンズにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、前記測定対象が、前記光学レンズの前側焦点位置に配置され、前記光学レンズが、正の焦点距離を有し、前記受光素子が、前記光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, an optical characteristic measuring apparatus according to
また、請求項2の光学特性測定装置は、請求項1に記載の光学特性測定装置において、前記光学レンズが、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を屈折させる、ことを特徴とする。
According to claim 2, there is provided an optical characteristic measuring apparatus according to
また、請求項3の光学特性測定装置は、請求項1または2に記載の光学特性測定装置において、さらに、前記光学レンズと前記受光素子との間に、前記光学レンズにより屈折した光を集光する集光レンズアレイを備え、前記集光レンズアレイが、正の焦点距離を有する複数のレンズを備え、前記受光素子と平行になるように配置され、前記受光素子が、前記複数のレンズの前記焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記集光レンズアレイにより集光した光を受光する、ことを特徴とする。
Further, the optical characteristic measuring apparatus according to claim 3 is the optical characteristic measuring apparatus according to
また、請求項4の光学特性測定装置は、測定対象の光学特性を測定する光学特性測定装置において、前記測定対象を照射する照明光源と、前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を反射させる第1の放物面鏡と、前記第1の放物面鏡により反射した光を反射させる第2の放物面鏡と、前記第2の放物面鏡により反射した光を屈折させる光学レンズと、前記光学レンズにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、前記測定対象が、前記第1の放物面鏡の焦点位置に配置され、前記第1の放物面鏡が、前記第2の放物面鏡により反射した光が前記光学レンズへ向けて通過するための輪状の開口部を備え、前記第2の放物面鏡及び前記光学レンズが、前記第2の放物面鏡の焦点位置と前記光学レンズの前側焦点位置とが一致するように配置され、前記光学レンズが、負の焦点距離を有し、前記受光素子が、前記光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical characteristic measuring apparatus for measuring optical characteristics of an object to be measured. a first parabolic mirror that allows the light reflected by the first parabolic mirror to be reflected, a second parabolic mirror that reflects the light reflected by the first parabolic mirror, and optics that refract the light reflected by the second parabolic mirror a lens and a light-receiving element that receives light refracted by the optical lens, the object to be measured is arranged at a focal position of the first parabolic mirror, and the first parabolic mirror is: an annular opening for passing light reflected by the second parabolic mirror toward the optical lens, wherein the second parabolic mirror and the optical lens are connected to the second paraboloid; The optical lens is arranged so that the focal position of the surface mirror and the front focal position of the optical lens are aligned, the optical lens has a negative focal length, and the light receiving element is arranged so that the measurement target is positioned with respect to the optical lens. On the opposite side, it is arranged in a plane perpendicular to the optical axis of said optical lens.
また、請求項5の光学特性測定装置は、請求項4に記載の光学特性測定装置において、前記第1の放物面鏡が、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を反射させる、ことを特徴とする。 Further, the optical characteristic measuring apparatus according to claim 5 is the optical characteristic measuring apparatus according to claim 4, wherein the first parabolic mirror reflects light transmitted in a plurality of directions by the measurement object. It is characterized by
また、請求項6の光学特性測定装置は、請求項4または5に記載の光学特性測定装置において、さらに、前記光学レンズと前記受光素子との間に、前記光学レンズにより屈折した光を集光する集光レンズアレイを備え、前記集光レンズアレイが、正の焦点距離を有する複数のレンズを備え、前記受光素子と平行になるように配置され、前記受光素子が、前記複数のレンズの前記焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記集光レンズアレイにより集光した光を受光する、ことを特徴とする。 Further, the optical characteristic measuring apparatus according to claim 6 is the optical characteristic measuring apparatus according to claim 4 or 5, further comprising: collecting light refracted by the optical lens between the optical lens and the light receiving element. a condenser lens array, said condenser lens array comprising a plurality of lenses having a positive focal length, arranged parallel to said light receiving elements, said light receiving elements being aligned with said lenses of said plurality of lenses; It is characterized in that it is arranged at a position separated by a focal length and receives light condensed by the condensing lens array.
また、請求項7の光学特性測定装置は、測定対象の光学特性を測定する光学特性測定装置において、前記測定対象を照射する照明光源と、前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を反射させる第1の放物面鏡と、前記第1の放物面鏡により反射した光を反射させる第2の放物面鏡と、前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を屈折させる第1の光学レンズ及び第2の光学レンズと、前記第2の放物面鏡により反射した光を屈折させる第3の光学レンズと、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズのそれぞれにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、前記測定対象が、前記第1の放物面鏡の焦点位置に配置され、前記第1の放物面鏡が、前記第2の放物面鏡により反射した光が前記第3の光学レンズへ向けて通過すると共に、前記測定対象にて反射した光が前記第2の光学レンズへ向けて通過するための輪状の開口部を備え、前記第2の放物面鏡及び前記第3の光学レンズが、前記第2の放物面鏡の焦点位置と前記第3の光学レンズの前側焦点位置とが一致するように配置され、前記第1の光学レンズが、正の焦点距離を有し、前記測定対象と前記受光素子とが光学的共役関係となるように配置され、前記第2の光学レンズが、正の焦点距離を有し、前記第2の光学レンズの前側焦点位置と前記測定対象の位置とが一致するように配置され、前記第3の光学レンズが、負の焦点距離を有し、前記受光素子が、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical characteristic measuring apparatus for measuring optical characteristics of an object to be measured, wherein an illumination light source irradiates the object to be measured, and light reflected in a plurality of directions by the object to be measured is reflected. a first parabolic mirror that reflects the light reflected by the first parabolic mirror; and a second parabolic mirror that reflects the light reflected by the measurement object in a plurality of directions. one optical lens, a second optical lens, a third optical lens that refracts light reflected by the second parabolic mirror, the first optical lens, the second optical lens, and the third optical lens. a light-receiving element that receives light refracted by each of three optical lenses, wherein the measurement object is arranged at the focal position of the first parabolic mirror, and the first parabolic mirror is: Light reflected by the second parabolic mirror passes toward the third optical lens, and light reflected by the object to be measured passes toward the second optical lens. An aperture is provided, and the second parabolic mirror and the third optical lens are arranged such that the focal position of the second parabolic mirror and the front focal position of the third optical lens are aligned. wherein the first optical lens has a positive focal length, is arranged so that the object to be measured and the light receiving element are in an optically conjugate relationship, and the second optical lens has a positive focal point and is arranged so that the front focal position of the second optical lens and the position of the object to be measured match, the third optical lens has a negative focal length, and the light receiving element is , the first optical lens, the second optical lens and the third optical lens on the opposite side of the measurement object with respect to the first optical lens, the second optical lens and the third optical lens It is characterized by being arranged on a plane perpendicular to the optical axis of the optical lens.
また、請求項8の光学特性測定装置は、請求項7に記載の光学特性測定装置において、前記第1の放物面鏡が、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を反射させ、前記第1の光学レンズ及び前記第2の光学レンズが、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を屈折させる、ことを特徴とする。 Further, the optical characteristic measuring apparatus according to claim 8 is the optical characteristic measuring apparatus according to claim 7, wherein the first parabolic mirror reflects the light transmitted in a plurality of directions by the measurement object, It is characterized in that the first optical lens and the second optical lens refract light transmitted in a plurality of directions through the object to be measured.
また、請求項9の光学特性測定装置は、請求項7または8に記載の光学特性測定装置において、さらに、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズと前記受光素子との間に、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズにより屈折した光を集光する集光レンズアレイを備え、前記集光レンズアレイが、正の焦点距離を有する複数のレンズを備え、前記受光素子と平行になるように配置され、前記受光素子が、前記複数のレンズの前記焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記第1の光学レンズにより屈折した光を受光すると共に、前記集光レンズアレイにより集光した光を受光する、ことを特徴とする。 Further, the optical characteristic measuring apparatus according to claim 9 is the optical characteristic measuring apparatus according to claim 7 or 8, further comprising the first optical lens, the second optical lens, the third optical lens, and the a condenser lens array for condensing the light refracted by the second optical lens and the third optical lens, the condenser lens array having a positive focal length; A lens is provided parallel to the light receiving element, and the light receiving element is disposed at a position separated by the focal length of the plurality of lenses, and receives light refracted by the first optical lens. and receiving the light condensed by the condensing lens array.
また、請求項10の光学特性測定装置は、測定対象の光学特性を測定する光学特性測定装置において、前記測定対象を自発光体とし、前記測定対象にて複数の方向へ発光した光を屈折させる光学レンズと、前記光学レンズにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、前記測定対象が、前記光学レンズの前側焦点位置に配置され、前記光学レンズが、正の焦点距離を有し、前記受光素子が、前記光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする。 An optical characteristic measuring apparatus according to claim 10 is an optical characteristic measuring apparatus for measuring optical characteristics of an object to be measured, wherein the object to be measured is a self-luminous body, and light emitted from the object to be measured in a plurality of directions is refracted. an optical lens and a light receiving element that receives light refracted by the optical lens, the measurement object is arranged at a front focal position of the optical lens, the optical lens has a positive focal length, The light-receiving element is arranged on a plane perpendicular to the optical axis of the optical lens on the side opposite to the object to be measured with respect to the optical lens.
以上のように、本発明によれば、光量の損失を抑制し、測定対象の光学特性を高精度に測定することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the loss of the amount of light and measure the optical characteristics of the object to be measured with high accuracy.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。実施例1,3,5の光学特性測定装置は、照明光源により測定対象を照明し、測定対象で反射した光を測定することにより、測定対象の反射特性を測定する反射光測定装置である。また、実施例2,4,6の光学特性測定装置は、照明光源により測定対象を照明し、測定対象を透過する光を測定することにより、測定対象の透過特性を測定する透過光測定装置である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail using drawing. The optical characteristic measuring apparatuses of Examples 1, 3, and 5 are reflected light measuring apparatuses that measure the reflection characteristics of the measuring object by illuminating the measuring object with an illumination light source and measuring the light reflected by the measuring object. The optical characteristic measuring apparatuses of Examples 2, 4, and 6 are transmitted light measuring apparatuses that measure the transmission characteristics of the measuring object by illuminating the measuring object with an illumination light source and measuring the light transmitted through the measuring object. be.
〔実施例1〕
まず、実施例1について説明する。図1(1)は、実施例1における反射光測定装置の構成例を示す概略図である。この図は、反射光測定装置を横から見た断面を示している。後述する図1(2)、図3、図4、図7及び図8についても同様である。
[Example 1]
First, Example 1 will be described. FIG. 1(1) is a schematic diagram showing a configuration example of a reflected light measurement apparatus according to the first embodiment. This figure shows a cross-section of the reflected light measuring device as seen from the side. The same applies to FIGS. 1(2), 3, 4, 7 and 8 which will be described later.
(構成及び配置)
この反射光測定装置1-1は、測定対象11を設置する測定対象設置部12、測定対象11を照明する照明光源13、測定対象11にて複数の方向へ反射した光を屈折させる光学レンズ14、及び、光学レンズ14にて屈折した光を受光する受光素子15を備えている。
(Composition and arrangement)
This reflected light measurement apparatus 1-1 includes a measurement
また、図1(1)には、光学レンズ14に入射する光の範囲を表す立体角16aが示されている。測定対象11は、光学特性が測定される対象物である。
FIG. 1(1) also shows a
照明光源13は、測定対象11を照明することが可能な位置であって、測定対象11にて反射した光を遮蔽しない位置に配置されている。光学レンズ14は正の焦点距離を有し、光学レンズ14の前側(測定対象11側)焦点位置に測定対象11が配置されている。受光素子15は、光学レンズ14に対して(を基準として)測定対象11の反対側に、光学レンズ14の光軸に直交する平面に配置されている。受光素子15は、光量に応じて電気信号を出力する素子であり、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサー等が用いられるが、CMOSイメージセンサーに限定されるものではない。
The
(光路)
照明光源13により測定対象11が照明されると、測定対象11にて反射した光のうち、光学レンズ14の方向へ進行する光が、光学レンズ14により屈折作用を受けた後、受光素子15にて受光される。
(optical path)
When the object to be measured 11 is illuminated by the
測定対象11では、立体角16aの範囲内で、様々な方向へ光が反射されるが、測定対象11が光学レンズ14の前側焦点位置に配置されているため、光学レンズ14により屈折作用を受けた光は、平行光となって受光素子15へ到達する。例えば図1(1)において、測定対象11から光学レンズ14の方向16bへ反射した光は、光学レンズ14の屈折作用により平行光となり、受光素子15の位置15aで受光される。
Light is reflected in various directions within the range of the
このような構成により、反射光測定装置1-1は、測定対象11にて複数の方向に反射した光の反射角(θ,φ)(θは鉛直方向の光の反射角、φは水平方向の光の反射角)と、受光素子15で受光される位置とが対応付けられた形で、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができる。
With such a configuration, the reflected light measurement device 1-1 measures the reflection angles (θ, φ) of light reflected in a plurality of directions by the measurement object 11 (θ is the reflection angle of light in the vertical direction, φ is the horizontal direction The reflected light luminance distribution L obj (θ, φ) can be measured in a form in which the light reflection angle of light) is associated with the position where the light is received by the
尚、反射光測定装置1-1は、反射角(θ,φ)の方向へ反射する光の輝度として、受光素子15を構成する画素毎の出力値を測定してもよい。また、反射光測定装置1-1は、受光素子15を構成する複数の画素の出力値に対して、平均値を算出する等の統計的な処理を施すようにしてもよい。
The reflected light measuring device 1-1 may measure the output value of each pixel constituting the
また、反射光測定装置1-1は、測定対象11の反射光特性を表す双方向反射率分布関数を算出するようにしてもよい。測定対象11の双方向反射率分布関数を算出するためには、双方向反射率分布関数が既知である基準物体を準備しておく。この基準物体の双方向反射率分布関数は、鉛直方向の光の反射角θ及び水平方向の光の反射角φの関数fstd(θ,φ)として定義される。
The reflected light measurement device 1-1 may also calculate a bidirectional reflectance distribution function representing the reflected light characteristics of the
反射光測定装置1-1に備えた演算部(図1(1)には示していない)は、事前に準備した基準物体について、図1(1)の構成にて、反射光の輝度分布Lstd(θ,φ)を測定しておく。そして、演算部は、測定対象11について、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定する。
A calculation unit (not shown in FIG. 1(1)) provided in the reflected light measurement device 1-1 calculates the luminance distribution L Measure std (θ, φ). Then, the calculation unit measures the luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light for the
演算部は、基準物体の予め設定された双方向反射率分布関数fstd(θ,φ)、基準物体の測定された反射光の輝度分布Lstd(θ,φ)及び測定対象11の測定された反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を用いて、以下の式にて、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を算出する。
[数1]
fobj(θ,φ)=(Lobj(θ,φ)/Lstd(θ,φ))・fstd(θ,φ) ・・・(1)
これにより、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を得ることができる。
The calculation unit calculates the preset bidirectional reflectance distribution function f std (θ, φ) of the reference object, the measured luminance distribution L std (θ, φ) of the reflected light of the reference object, and the measured Using the luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light, the bidirectional reflectance distribution function f obj (θ, φ) of the
[Number 1]
f obj (θ, φ)=(L obj (θ, φ)/L std (θ, φ)) f std (θ, φ) (1)
Thereby, the bidirectional reflectance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例1の反射光測定装置1-1によれば、図1(1)に示した構成において光学レンズ14を用いることで、測定対象11の反射光を受光素子15へ導くようにした。
As described above, according to the reflected light measurement apparatus 1-1 of the first embodiment, by using the
前述のとおり、図12(1)及び図12(2)に示した従来の手法では、半透鏡105を一部の光が透過したり、楕円透過鏡ドーム112にて不要な散乱光が生じると共に、一部の光が反射したりすることで、測定するカメラ104,115での受光量に損失が生じ、測定精度が低下してしまうという問題があった。
As described above, in the conventional method shown in FIGS. 12(1) and 12(2), part of the light is transmitted through the
これに対し、実施例1では、従来の手法におけるカメラ104,115内のレンズに相当する光学レンズ14を備えているが、受光量の損失の原因となる半透鏡105、楕円透過鏡ドーム112等を備えていない。したがって、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
On the other hand, in Example 1, although the
〔実施例1の変形例〕
次に、実施例1の変形例について説明する。図1(2)は、実施例1の変形例における反射光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Modification of Embodiment 1]
Next, a modified example of Example 1 will be described. FIG. 1(2) is a schematic diagram showing a configuration example of a reflected light measuring device in a modified example of the first embodiment.
(構成及び配置)
この反射光測定装置1-2は、測定対象設置部12、照明光源13、光学レンズ14、受光素子15、及び、光学レンズ14と受光素子15との間に集光レンズアレイ17を備えている。
(Composition and arrangement)
This reflected light measurement apparatus 1-2 includes a measuring
集光レンズアレイ17は、正の焦点距離を有する複数の光学レンズ17aを備えて構成され、受光素子15と平行となるように配置されている。また、光学レンズ17aの焦点距離だけ離れた位置に、受光素子15が配置されている。
The
反射光測定装置1-2は、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1の構成に加え、集光レンズアレイ17を備えている点で、反射光測定装置1-1と相違する。その他の構成は同じである。図1(2)において、図1(1)と共通する部分には図1(1)と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The reflected light measurement device 1-2 has a condensing
また、図1(2)には、光学レンズ14に入射する光のうち、集光レンズアレイ17を構成する光学レンズ17aに入射する光の範囲を示す立体角16cが示されている。
FIG. 1(2) also shows a
(光路)
照明光源13により測定対象11が照明されると、測定対象11にて反射した光のうち、光学レンズ14の方向へ進行する光が、光学レンズ14により屈折作用を受けた後、平行光となって集光レンズアレイ17の方向へ進行する。
(optical path)
When the
そして、測定対象11にて反射した光学レンズ14の方向へ進行する光のうち、方向16bを中心とした立体角16cを有する光が、光学レンズ14を介して光学レンズ17aで集光され、受光素子15の位置15bで受光される。
Then, of the light reflected by the
このような構成により、反射光測定装置1-2は、反射光測定装置1-1と同様に、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができ、前記式(1)にて、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を算出することができる。
With such a configuration, the reflected light measurement device 1-2 can measure the luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light in the same manner as the reflected light measurement device 1-1. , the bidirectional reflectance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例1の変形例の反射光測定装置1-2によれば、反射光測定装置1-1と同様に、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As described above, according to the reflected light measurement device 1-2 of the modified example of the first embodiment, similarly to the reflected light measurement device 1-1, the loss of the amount of light is suppressed, and the optical characteristics of the
図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1では、集光レンズアレイ17を備えていないため、受光素子15を構成する全ての画素が、測定対象11にて複数の方向に反射する光の反射角(θ,φ)に対応付けられている。このため、高い角度分解能で反射特性を測定することができる利点があるが、反射光の輝度が低い場合は、信号対雑音比が低下し、輝度の測定が困難となる場合が想定される。 Since the reflected light measurement apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. It is associated with the reflection angle (θ, φ) of the light reflected in the direction. Therefore, there is an advantage that the reflection characteristics can be measured with high angular resolution, but if the luminance of the reflected light is low, the signal-to-noise ratio will decrease, and it is assumed that luminance measurement will become difficult.
これに対し、実施例1の変形例の反射光測定装置1-2では、方向16bを中心とした立体角16cを有する光を光学レンズ17aで集光し、受光素子15の位置15bで受光する。これにより、反射光の輝度が低い場合であっても、信号対雑音比の低下を回避することができ、結果として、測定対象11の光学特性を一層高精度に測定することができる。
On the other hand, in the reflected light measuring device 1-2 of the modified example of the first embodiment, light having a
〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。図2(1)は、実施例2における透過光測定装置の構成例を示す概略図である。この図は、透過光測定装置を横から見た断面を示している。後述する図2(2)、図5、図6、図9及び図10についても同様である。
[Example 2]
Next, Example 2 will be described. FIG. 2(1) is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitted light measuring apparatus according to the second embodiment. This figure shows a cross section of the transmitted light measuring device as seen from the side. The same applies to FIG. 2(2), FIG. 5, FIG. 6, FIG. 9 and FIG. 10 which will be described later.
(構成及び配置)
この透過光測定装置2-1は、測定対象11を設置する測定対象設置部18、照明光源13、光学レンズ14及び受光素子15を備えている。測定対象設置部18は、照明光源13により測定対象11を照射するための開口部30を備えている。照明光源13は、測定対象11を照明することが可能な位置であって、測定対象11を透過した光を遮蔽しない位置に配置されている。
(Composition and arrangement)
This transmitted light measurement apparatus 2-1 includes a measurement
図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1とこの透過光測定装置2-1とを比較すると、反射光測定装置1-1及び透過光測定装置2-1は、光学レンズ14及び受光素子15を備えている点で共通する。一方、透過光測定装置2-1は、測定対象11を照明する方向が反射光測定装置1-1とは異なる照明光源13、及び開口部30を備えた測定対象設置部18を備えている点で、反射光測定装置1-1と相違する。
Comparing the reflected light measurement device 1-1 of Example 1 shown in FIG. They are common in that an
具体的には、反射光測定装置1-1に備えた照明光源13は、光学レンズ14が設けられた側から測定対象11を照明する位置に配置されている。これに対し、透過光測定装置2-1に備えた照明光源13は、測定対象11を基準として光学レンズ14が設けられていない側から測定対象設置部18の開口部30を介して、測定対象11を照明する位置に配置されている。図2(1)において、図1(1)と共通する部分には図1(1)と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
Specifically, the
(光路)
照明光源13により測定対象設置部18の開口部30を介して測定対象11が照明されると、測定対象11にて透過した光のうち、光学レンズ14の方向へ進行する光が、光学レンズ14により屈折作用を受けた後、受光素子15にて受光される。
(optical path)
When the
測定対象11では、立体角16aの範囲内で、様々な方向へ光が透過するが、図1(1)と同様に、測定対象11が光学レンズ14の前側焦点位置に配置されているため、光学レンズ14により屈折作用を受けた光は、平行光となって受光素子15へ到達する。
Light passes through the
受光素子15にて受光した光が測定対象11にて反射した光ではなく、測定対象11を透過した光である点を除き、その光路は、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1の場合と同じである。
Except that the light received by the light-receiving
このような構成により、透過光測定装置2-1は、複数の方向に透過した光の透過角(θ,φ)(θは鉛直方向の光の透過角、φは水平方向の光の透過角)と、受光素子15で受光される位置とが対応付けられた形で、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができる。
With such a configuration, the transmitted light measurement device 2-1 measures the transmission angles (θ, φ) of light transmitted in a plurality of directions (θ is the transmission angle of light in the vertical direction, and φ is the transmission angle of light in the horizontal direction). ) and the position of the light received by the
尚、透過光測定装置2-1は、透過角(θ,φ)の方向へ透過する光の輝度として、受光素子15を構成する画素毎の出力値を測定してもよい。また、透過光測定装置2-1は、受光素子15を構成する複数の画素の測定値に対して、平均値を算出する等の統計的な処理を施すようにしてもよい。
Incidentally, the transmitted light measuring device 2-1 may measure the output value of each pixel constituting the
また、透過光測定装置2-1は、測定対象11の透過光特性を表す双方向透過率分布関数を算出するようにしてもよい。測定対象11の双方向透過率分布関数を算出するためには、双方向透過率分布関数が既知である基準物体を準備しておく。この基準物体の双方向透過率分布関数は、鉛直方向の光の透過角θ及び水平方向の光の透過角φの関数fstd(θ,φ)として定義される。
Further, the transmitted light measuring device 2-1 may calculate a bidirectional transmittance distribution function representing the transmitted light characteristics of the
透過光測定装置2-1に備えた演算部(図2(1)には示していない)は、事前に準備した基準物体について、図2(1)の構成にて、透過光の輝度分布Lstd(θ,φ)を測定しておく。そして、演算部は、測定対象11について、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定する。
A calculation unit (not shown in FIG. 2(1)) provided in the transmitted light measurement device 2-1 calculates the luminance distribution L Measure std (θ, φ). Then, the calculation unit measures the luminance distribution L obj (θ, φ) of the transmitted light for the
演算部は、基準物体の予め設定された双方向透過率分布関数fstd(θ,φ)、基準物体の測定された透過光の輝度分布Lstd(θ,φ)及び測定対象11の測定された透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を用いて、前記式(1)にて、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を算出する。これにより、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を得ることができる。
The calculation unit calculates the preset bidirectional transmittance distribution function f std (θ, φ) of the reference object, the measured luminance distribution L std (θ, φ) of the transmitted light of the reference object, and the measured luminance distribution of the
以上のように、実施例2の透過光測定装置2-1によれば、図2(1)に示した構成において光学レンズ14を用いることで、測定対象11の透過光を受光素子15へ導くようにした。
As described above, according to the transmitted light measurement apparatus 2-1 of the second embodiment, by using the
これにより、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、図12(1)及び図12(2)に示した従来の手法のような光量の損失が生じることがない。したがって、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As a result, similarly to the reflected light measuring apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. never occur. Therefore, the loss of light quantity can be suppressed, and the optical characteristics of the
〔実施例2の変形例〕
次に、実施例2の変形例について説明する。図2(2)は、実施例2の変形例における透過光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Modification of Embodiment 2]
Next, a modified example of the second embodiment will be described. FIG. 2(2) is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitted light measurement apparatus in a modified example of the second embodiment.
(構成及び配置)
この透過光測定装置2-2は、測定対象設置部18、照明光源13、光学レンズ14、受光素子15及び集光レンズアレイ17を備えている。
(Composition and arrangement)
This transmitted light measurement device 2-2 includes a measurement
集光レンズアレイ17は、図1(2)に示した実施例1の反射光測定装置1-2に備えた集光レンズアレイ17と同様に、正の焦点距離を有する複数の光学レンズ17aにより構成され、光学レンズ17aの焦点距離だけ離れた位置に、受光素子15が配置されている。
The
透過光測定装置2-2は、図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1の構成に加え、集光レンズアレイ17を備えている点で、透過光測定装置2-1と相違する。その他の構成は同じである。図2(2)において、図2(1)と共通する部分には図2(1)と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The transmitted light measuring device 2-2 has a condensing
(光路)
照明光源13により測定対象11が照明されると、測定対象11にて透過した光のうち、光学レンズ14の方向へ進行する光が、光学レンズ14により屈折作用を受けた後、平行光となって集光レンズアレイ17の方向へ進行する。
(optical path)
When the
そして、測定対象11にて透過した光学レンズ14の方向へ進行する光のうち、方向16bを中心とした立体角16cを有する光が、光学レンズ14を介して光学レンズ17aで集光され、受光素子15の位置15bで受光される。
Of the light transmitted through the
このような構成により、透過光測定装置2-2は、透過光測定装置2-1と同様に、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができ、前記式(1)にて、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を算出することができる。
With such a configuration, the transmitted light measuring device 2-2 can measure the luminance distribution L obj (θ, φ) of the transmitted light in the same manner as the transmitted light measuring device 2-1. , the bidirectional transmittance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例2の変形例の透過光測定装置2-2によれば、透過光測定装置2-1と同様に、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As described above, according to the transmitted light measuring device 2-2 of the modified example of the second embodiment, the loss of the light amount is suppressed and the optical characteristics of the
図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1では、集光レンズアレイ17を備えていないため、受光素子15を構成する全ての画素が、測定対象11にて複数の方向に透過する光の透過角(θ,φ)に対応付けられている。このため、高い角度分解能で透過特性を測定することができる利点があるが、透過光の輝度が低い場合は、信号対雑音比が低下し、輝度の測定が困難となる場合が想定される。 Since the transmitted light measuring apparatus 2-1 of the second embodiment shown in FIG. It is associated with the transmission angle (θ, φ) of light transmitted in the direction. Therefore, there is an advantage that the transmission characteristics can be measured with high angular resolution, but if the brightness of the transmitted light is low, the signal-to-noise ratio will decrease, and it is assumed that the brightness measurement will become difficult.
これに対し、実施例2の変形例の透過光測定装置2-2では、方向16bを中心とした立体角16cを有する光を光学レンズ17aで集光し、受光素子15の位置15bで受光する。これにより、透過光の輝度が低い場合であっても、信号対雑音比の低下を回避することができ、結果として、測定対象11の光学特性を一層高精度に測定することができる。
On the other hand, in the transmitted light measuring device 2-2 of the modified example of the second embodiment, light having a
〔実施例3〕
次に、実施例3について説明する。図3は、実施例3における反射光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Example 3]
Next, Example 3 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of a reflected light measuring device according to the third embodiment.
(構成及び配置)
この反射光測定装置3-1は、測定対象設置部12、照明光源13、測定対象11にて複数の方向へ反射した光を反射させる放物面鏡19、放物面鏡19にて反射した光をさらに反射させる放物面鏡20、放物面鏡20にて反射した光の方向を屈折させる光学レンズ21、測定対象11にて反射した光の一部を遮蔽する遮蔽部材31、及び、光学レンズ21にて屈折した光を受光する受光素子15を備えている。
(Composition and arrangement)
This reflected light measurement device 3-1 includes a measurement
また、図3には、放物面鏡19に入射する光の範囲を表す立体角16aが示されている。放物面鏡19は、中央に開口を有する放物面の形状で構成されている。放物面鏡20は、放物面の形状で構成されている。遮蔽部材31は、円形状の平板で構成されている。
FIG. 3 also shows a
測定対象11は、放物面鏡19の焦点位置に配置されている。照明光源13は、放物面鏡19に備えた後述する開口部22を介して、測定対象11を照明することが可能な位置であって、測定対象11にて反射した光を遮蔽しない位置に配置されている。
The
放物面鏡19は、放物面鏡20にて反射した光を光学レンズ21の方向へ通過させるための輪状の開口部22を備えている。つまり、開口部22は、照明光源13が測定対象11を照明し、かつ放物面鏡20にて反射した光が光学レンズ21へ向けて通過するための開口である。
The
放物面鏡20及び光学レンズ21は、放物面鏡20の焦点位置と光学レンズ21の前側(測定対象11とは反対側)焦点位置とが一致する状態(一致する位置が焦点23である。)で配置されている。光学レンズ21は、負の焦点距離を有する。
The
受光素子15は、光学レンズ21に対して(を基準として)測定対象11の反対側に、光学レンズ21の光軸に直交する平面に配置されている。遮蔽部材31は、放物面鏡19に備えた輪状の開口部22の中央に設けられており、測定対象11にて反射した光が光学レンズ21へ直接進行しないように、当該光の進行を遮蔽すると共に、当該光を反射させない材料で構成されている。
The light-receiving
図11(1)は、実施例3,4及びそれらの変形例における遮蔽部材31の第1設置例を示す概略図であり、図11(2)は、遮蔽部材31の第2設置例を示す概略図である。
FIG. 11(1) is a schematic diagram showing a first installation example of the shielding
図11(1)に示す第1設置例では、遮蔽部材31は、当該遮蔽部材31の中心と光学レンズ21の中心とを固定する保持部材33により、光学レンズ21に保持されるように設置される。遮蔽部材31の中心と保持部材33の一端とは、例えば接着剤により固定され、光学レンズ21の中心と保持部材33の他端とは、例えば接着剤により固定される。保持部材33は、反射光または後述する図5及び図6に示す透過光が通過しない位置に設置される。
In the first installation example shown in FIG. 11(1), the shielding
また、図11(2)に示す第2設置例では、遮蔽部材31は、当該遮蔽部材31及び放物面鏡19の中心を通る直線上において、当該遮蔽部材31の外縁と放物面鏡19の内縁とを固定する2つの保持部材34-1,34-2により、放物面鏡19に保持されるように設置される。遮蔽部材31の外縁の所定箇所と保持部材34-1の一端とは、例えば接着剤により固定され、放物面鏡19の内縁の所定箇所と、保持部材34-1の他端とは、例えば接着剤により固定される。同様に、遮蔽部材31の外縁の他の箇所と保持部材34-2の一端とは、例えば接着剤により固定され、放物面鏡19の内縁の他の箇所と、保持部材34-2の他端とは、例えば接着剤により固定される。
In addition, in the second installation example shown in FIG. 11(2), the shielding
(光路)
図3に戻って、照明光源13により測定対象11が照明されると、測定対象11にて反射した光のうち、放物面鏡19の方向へ進行する光が、放物面鏡19にて反射作用を受けた後、平行光となって放物面鏡20の方向へ進行する。そして、放物面鏡20にて反射した光が、開口部22を介して放物面鏡20の焦点23の方向へ進行するが、光学レンズ21の屈折作用を受けた後、受光素子15にて受光される。
(optical path)
Returning to FIG. 3 , when the
測定対象11では、立体角16aの範囲内で様々な方向へ光が反射し、その反射光が放物面鏡20にて反射するが、放物面鏡20の焦点位置と光学レンズ21の前側焦点位置とが一致する状態で配置されているため、光学レンズ21により屈折作用を受けた光は、平行光となって受光素子15へ到達する。例えば図3において、測定対象11から放物面鏡19,20を介して、光学レンズ21の方向16bへ反射した光は、光学レンズ21の屈折作用により平行光となり、受光素子15の位置15aで受光される。
Light is reflected in various directions within the range of the
このような構成により、反射光測定装置3-1は、測定対象11にて複数の方向に反射した光の反射角(θ,φ)と、受光素子15で受光される位置とが対応付けられた形で、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができる。
With such a configuration, the reflected light measurement device 3-1 associates the reflection angles (θ, φ) of the light reflected in a plurality of directions by the
尚、反射光測定装置3-1は、反射角(θ,φ)の方向へ反射する光の輝度として、受光素子15を構成する画素毎の出力値を測定してもよい。また、反射光測定装置3-1は、受光素子15を構成する複数の画素の出力値に対して、平均値を算出する等の統計的な処理を施すようにしてもよい。
Incidentally, the reflected light measurement device 3-1 may measure the output value of each pixel constituting the
また、反射光測定装置3-1は、放物面鏡19の開口部22を通して、照明光源13により測定対象11を照明するが、放物面鏡19と測定対象11との間の任意の位置に照明光源13を配置して、測定対象11を照明するようにしてもよい。
In addition, the reflected light measurement device 3-1 illuminates the
また、反射光測定装置3-1は、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、測定対象11の反射光特性を表す双方向反射率分布関数を算出するようにしてもよい。この場合、反射光測定装置3-1に備えた演算部(図3には示していない)は、基準物体の予め設定された双方向反射率分布関数fstd(θ,φ)、基準物体の測定された反射光の輝度分布Lstd(θ,φ)及び測定対象11の測定された反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を用いて、前記式(1)にて、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を算出する。
Further, the reflected light measurement device 3-1, similarly to the reflected light measurement device 1-1 of the first embodiment shown in FIG. You may make it calculate. In this case, a calculation unit (not shown in FIG. 3) provided in the reflected light measurement device 3-1 obtains a preset bidirectional reflectance distribution function f std (θ, φ) of the reference object, Using the measured luminance distribution L std (θ, φ) of the reflected light and the measured luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light of the
以上のように、実施例3の反射光測定装置3-1によれば、図3に示した構成において、放物面鏡19,20及び光学レンズ21を用いることで、測定対象11の反射光を受光素子15へ導くようにした。
As described above, according to the reflected light measurement apparatus 3-1 of the third embodiment, by using the
これにより、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、図12(1)及び図12(2)に示した従来の手法のような光量の損失が生じることがない。したがって、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As a result, similarly to the reflected light measuring apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. never occur. Therefore, the loss of light quantity can be suppressed, and the optical characteristics of the
また、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1では、広範囲の反射光を測定する場合、光学レンズ14のサイズを大きくする必要がある。これに対し、実施例3の反射光測定装置3-1では、光学レンズ14に比べ、光学レンズ21のサイズは小さくて済む。つまり、反射光測定装置3-1では、光学レンズ21のサイズを大きくすることなく、広範囲の反射光を測定することができるため、コストを下げると共に、省スペース化を実現できる。
Further, in the reflected light measurement apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. 1(1), the size of the
〔実施例3の変形例〕
次に、実施例3の変形例について説明する。図4は、実施例3の変形例における反射光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Modification of Embodiment 3]
Next, a modification of Example 3 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a reflected light measuring device in a modified example of the third embodiment.
(構成及び配置)
この反射光測定装置3-2は、測定対象設置部12、照明光源13、放物面鏡19,20、光学レンズ21、遮蔽部材31、受光素子15、及び、光学レンズ21と受光素子15との間に集光レンズアレイ17を備えている。
(Composition and arrangement)
This reflected light measurement device 3-2 includes a measuring
集光レンズアレイ17は、正の焦点距離を有する複数の光学レンズ17aを備えて構成され、受光素子15と平行となるように配置されている。また、光学レンズ17aの焦点距離だけ離れた位置に、受光素子15が配置されている。
The
反射光測定装置3-2は、図3に示した実施例3の反射光測定装置3-1の構成に加え、集光レンズアレイ17を備えている点で、反射光測定装置3-1と相違する。その他の構成は同じである。図4において、図3と共通する部分には図3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The reflected light measurement device 3-2 differs from the reflected light measurement device 3-1 in that it includes a
(光路)
照明光源13により測定対象11が照明されてから、測定対象11にて反射した光が放物面鏡19,20にて反射し、光学レンズ21の屈折作用を受けた後に平行光となるまでの光路は、図3に示した実施例3の反射光測定装置3-1と同様である。
(optical path)
After the
測定対象11にて反射し、放物面鏡19,20にて反射して開口部22を介して光学レンズ21の方向へ進行する光のうち、方向16bを中心とした図示しない立体角(図1(2)の立体角16cに相当)を有する光が、光学レンズ21を介して光学レンズ17aで集光され、受光素子15の位置15bで受光される。
Of the light reflected by the
このような構成により、反射光測定装置3-2は、反射光測定装置3-1と同様に、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができ、前記式(1)にて、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を算出することができる。
With such a configuration, the reflected light measurement device 3-2 can measure the luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light in the same manner as the reflected light measurement device 3-1. , the bidirectional reflectance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例3の変形例の反射光測定装置3-2によれば、反射光測定装置3-1と同様に、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As described above, according to the reflected light measurement device 3-2 of the modified example of the third embodiment, the loss of the light amount is suppressed and the optical characteristics of the
また、実施例3の変形例の反射光測定装置3-2は、方向16bを中心とした図示しない立体角を有する光を光学レンズ17aで集光し、受光素子15の位置15bで受光する。これにより、実施例1の変形例と同様に、反射光の輝度が低い場合であっても、実施例3の反射光測定装置3-1よりも信号対雑音比の低下を回避することができ、結果として、測定対象11の光学特性を一層高精度に測定することができる。
In the reflected light measuring device 3-2 of the modification of the third embodiment, the
〔実施例4〕
次に、実施例4について説明する。図5は、実施例4における透過光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Example 4]
Next, Example 4 will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitted light measuring device according to the fourth embodiment.
(構成及び配置)
この透過光測定装置4-1は、測定対象11を設置する測定対象設置部18、照明光源13、放物面鏡19,20、光学レンズ21、遮蔽部材31及び受光素子15を備えている。測定対象設置部18は、図2(1)と同様に、照明光源13により測定対象11を照射するための開口部30を備えている。
(Composition and arrangement)
This transmitted light measurement device 4-1 includes a measurement
図3に示した実施例3の反射光測定装置3-1とこの透過光測定装置4-1とを比較すると、反射光測定装置3-1及び透過光測定装置4-1は、放物面鏡19,20、光学レンズ21、遮蔽部材31及び受光素子15を備えている点で共通する。一方、透過光測定装置4-1は、図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1と同様に、測定対象11を照明する方向が反射光測定装置3-1とは異なる照明光源13、及び開口部30を備えた測定対象設置部18を備えている点で、反射光測定装置3-1と相違する。図5において、図3と共通する部分には図3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
Comparing the reflected light measurement device 3-1 and the transmitted light measurement device 4-1 of the third embodiment shown in FIG. They are common in that mirrors 19 and 20, an
(光路)
照明光源13により測定対象設置部18の開口部30を介して測定対象11が照明されると、測定対象11にて透過した光のうち、放物面鏡19の方向へ進行する光が、放物面鏡19にて反射作用を受けた後、平行光となって放物面鏡20の方向へ進行する。そして、図3に示した実施例3の反射光測定装置3-1と同様に、放物面鏡20にて反射した光が、放物面鏡20の焦点23の方向へ進行するが、光学レンズ21の屈折作用を受けた後、受光素子15にて受光される。
(optical path)
When the
受光素子15で受光した光が測定対象11にて反射した光ではなく、測定対象11を透過した光である点を除いて、その光路は、図3に示した実施例3の反射光測定装置3-1と同様である。
Except that the light received by the light-receiving
このような構成により、透過光測定装置4-1は、複数の方向に透過した光の透過角(θ,φ)と、受光素子15で受光される位置とが対応付けられた形で、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができる。
With such a configuration, the transmitted light measuring device 4-1 can measure transmitted light in a form in which the transmission angles (θ, φ) of light transmitted in a plurality of directions are associated with the positions at which the light is received by the
尚、透過光測定装置4-1は、透過角(θ,φ)の方向へ透過する光の輝度として、受光素子15を構成する画素毎の出力値を測定してもよい。また、透過光測定装置4-1は、受光素子15を構成する複数の画素の測定値に対して、平均値を算出する等の統計的な処理を施すようにしてもよい。
The transmitted light measurement device 4-1 may measure the output value of each pixel constituting the
また、透過光測定装置4-1は、図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1と同様に、測定対象11の透過光特性を表す双方向透過率分布関数を算出するようにしてもよい。この場合、透過光測定装置4-1に備えた演算部(図5には示していない)は、基準物体の予め設定された双方向透過率分布関数fstd(θ,φ)、基準物体の測定された透過光の輝度分布Lstd(θ,φ)及び測定対象11の測定された透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を用いて、前記式(1)にて、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を算出する。
Further, the transmitted light measuring device 4-1, like the transmitted light measuring device 2-1 of the second embodiment shown in FIG. You may make it calculate. In this case, a calculation unit (not shown in FIG. 5) provided in the transmitted light measurement device 4-1 is used to obtain a preset bidirectional transmittance distribution function f std (θ, φ) of the reference object, Using the measured luminance distribution L std (θ, φ) of the transmitted light and the measured luminance distribution L obj (θ, φ) of the measured
以上のように、実施例4の透過光測定装置4-1によれば、図5に示した構成において、放物面鏡19,20及び光学レンズ21を用いることで、測定対象11の透過光を受光素子15へ導くようにした。
As described above, according to the transmitted light measurement apparatus 4-1 of the fourth embodiment, by using the
これにより、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、図12(1)及び図12(2)に示した従来の手法のような光量の損失が生じることがない。したがって、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As a result, similarly to the reflected light measuring apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. never occur. Therefore, the loss of light quantity can be suppressed, and the optical characteristics of the
また、図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1では、広範囲の透過光を測定する場合、光学レンズ14のサイズを大きくする必要がある。これに対し、実施例4の透過光測定装置4-1では、光学レンズ14に比べ、光学レンズ21のサイズは小さくて済む。つまり、透過光測定装置4-1では、光学レンズ21のサイズを大きくすることなく、広範囲の透過光を測定することができるため、コストを下げると共に、省スペース化を実現できる。
In the transmitted light measurement apparatus 2-1 of the second embodiment shown in FIG. 2(1), the size of the
〔実施例4の変形例〕
次に、実施例4の変形例について説明する。図6は、実施例4の変形例における透過光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Modification of Embodiment 4]
Next, a modification of Example 4 will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitted light measuring device in a modified example of the fourth embodiment.
(構成及び配置)
この透過光測定装置4-2は、測定対象設置部18、照明光源13、放物面鏡19,20、光学レンズ21、受光素子15及び集光レンズアレイ17を備えている。
(Composition and arrangement)
This transmitted light measurement device 4-2 includes a measurement
集光レンズアレイ17は、図2(2)に示した実施例2の変形例の透過光測定装置2-2に備えた集光レンズアレイ17と同様に、正の焦点距離を有する複数の光学レンズ17aにより構成され、光学レンズ17aの焦点距離だけ離れた位置に、受光素子15が配置されている。
The
透過光測定装置4-2は、図5に示した実施例4の透過光測定装置4-1の構成に加え、集光レンズアレイ17を備えている点で、透過光測定装置4-1と相違する。その他の構成は同じである。図6において、図5と共通する部分には図5と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The transmitted light measuring device 4-2 is different from the transmitted light measuring device 4-1 in that it has a condensing
(光路)
照明光源13により測定対象設置部18の開口部30を介して測定対象11が照明されると、測定対象11にて透過した光のうち、放物面鏡19の方向へ進行する光が、図5に示した実施例4の透過光測定装置4-1と同様に、放物面鏡19にて反射作用を受けた後、平行光となって放物面鏡20の方向へ進行し、放物面鏡20にて反射した光が、放物面鏡20の焦点23の方向へ進行するが、光学レンズ21の屈折作用を受けた後、平行光となって集光レンズアレイ17の方向へ進行する。
(optical path)
When the
受光素子15で受光した光が測定対象11にて反射した光ではなく、測定対象11を透過した光である点を除いて、その光路は、図4に示した実施例3の変形例の反射光測定装置3-2と同様である。
Except that the light received by the light-receiving
このような構成により、透過光測定装置4-2は、透過光測定装置4-1と同様に、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができ、前記式(1)にて、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を算出することができる。
With such a configuration, the transmitted light measuring device 4-2 can measure the luminance distribution L obj (θ, φ) of the transmitted light in the same manner as the transmitted light measuring device 4-1. , the bidirectional transmittance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例4の変形例の透過光測定装置4-2によれば、透過光測定装置4-1と同様に、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As described above, according to the transmitted light measuring device 4-2 of the modified example of the fourth embodiment, similarly to the transmitted light measuring device 4-1, the loss of light quantity is suppressed, and the optical characteristics of the
また、実施例4の変形例の透過光測定装置4-2では、実施例2の変形例と同様に、透過光の輝度が低い場合であっても、実施例4の透過光測定装置4-1よりも信号対雑音比の低下を回避することができ、結果として、測定対象11の光学特性を一層高精度に測定することができる。
Further, in the transmitted light measuring device 4-2 of the modified example of the fourth embodiment, as in the modified example of the second embodiment, even when the luminance of the transmitted light is low, the transmitted light measuring device 4-2 of the fourth embodiment A signal-to-noise ratio lower than that of 1 can be avoided, and as a result, the optical properties of the
また、実施例4の変形例の透過光測定装置4-2では、実施例2の変形例における光学レンズ14に比べて、光学レンズ21のサイズを大きくすることなく、広範囲の透過光を測定することができるため、コストを下げると共に、省スペース化を実現できる。
Further, in the transmitted light measuring device 4-2 of the modification of the fourth embodiment, transmitted light in a wide range can be measured without increasing the size of the
〔実施例5〕
次に、実施例5について説明する。図7は、実施例5における反射光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Example 5]
Next, Example 5 will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a reflected light measuring device according to the fifth embodiment.
(構成及び配置)
この反射光測定装置5-1は、測定対象設置部12、照明光源13、放物面鏡19,20、測定対象11から複数の方向へ反射する光の方向を屈折させる光学レンズ24,25、放物面鏡20にて反射した光の方向を屈折させる光学レンズ26、測定対象11にて反射した光の一部を遮蔽する遮蔽部材32、及び、光学レンズ24,25,26にて屈折した光を受光する受光素子15を備えている。
(Composition and arrangement)
This reflected light measurement device 5-1 includes a measurement
また、図7には、放物面鏡19に入射する光の範囲を表す立体角16a、光学レンズ24に入射する光の範囲を表す立体角16c、及び、光学レンズ25に入射する光の範囲を表す立体角16dが示されている。放物面鏡19,20は、図3に示した放物面鏡19,20と同様の形状にて構成されている。光学レンズ24,25,26は一体的に構成されている。遮蔽部材32は、中央に開口部27を備えたリング状の平板で構成されている。
7 also shows a
測定対象11は、放物面鏡19の焦点位置に配置されている。照明光源13は、放物面鏡19に備えた開口部22を介して、測定対象11を照明することが可能な位置であって、測定対象11にて反射した光を遮蔽しない位置に配置されている。
The
放物面鏡19は、測定対象11にて反射した光を光学レンズ25の方向へ通過させると共に、放物面鏡20にて反射した光を光学レンズ26の方向へ通過させるための輪状の開口部22を備えている。つまり、開口部22は、照明光源13が測定対象11を照明し、かつ測定対象11にて反射した光が光学レンズ25へ向けて通過し、かつ放物面鏡20にて反射した光が光学レンズ26へ向けて通過するための開口である。
The
放物面鏡20及び光学レンズ26は、放物面鏡20の焦点位置と光学レンズ26の前側焦点位置とが一致する状態(一致する位置が焦点23である。)で配置されている。光学レンズ26は、負の焦点距離を有する。
The
光学レンズ24は、測定対象11及び受光素子15が光学的共役関係となるように配置されている。光学レンズ25は、光学レンズ25の前側焦点位置と測定対象11の位置とが一致する状態で配置されている。光学レンズ24,25は、正の焦点距離を有する。
The
受光素子15は、光学レンズ24,25,26に対して(を基準として)測定対象11の反対側に、光学レンズ24,25,26の光軸に直交する平面に配置されている。遮蔽部材32は、放物面鏡19に備えた輪状の開口部22の中央に設けられており、測定対象11にて反射した光が光学レンズ26へ直接進行しないように、当該光の進行を遮蔽すると共に、当該光を反射させない材料で構成されている。
The light-receiving
図11(3)は、実施例5,6及びそれらの変形例における遮蔽部材32の第1設置例を示す概略図であり、図11(4)は、実施例5,6及びそれらの変形例における遮蔽部材32の第2設置例を示す概略図である。
FIG. 11(3) is a schematic diagram showing a first installation example of the shielding
図11(3)に示す第1設置例では、遮蔽部材32は、当該遮蔽部材32に備えた開口部27に近い個所と光学レンズ24,26の結合した個所(または光学レンズ24,26のいずれかの個所)とを固定する2つの保持部材33-1,33-2により、光学レンズ24,25,26に保持されるように設置される。保持部材33-1,33-2は、反射光または後述する図9及び図10に示す透過光が通過しない位置に設置される。
In the first installation example shown in FIG. 11(3), the shielding
また、図11(4)に示す第2設置例では、遮蔽部材32は、当該遮蔽部材32及び放物面鏡19の中心を通る直線上において、当該遮蔽部材32の外縁と放物面鏡19の内縁とを固定する2つの保持部材34-1,34-2により、放物面鏡19に保持されるように設置される。
In addition, in the second installation example shown in FIG. 11(4), the shielding
図11(3)に示す第1設置例では、図11(1)と同様に、遮蔽部材32及び光学レンズ24,26と保持部材33-1,33-2の端とが、例えば接着剤により固定される。また、図11(4)に示す第2設置例では、図11(2)と同様に、遮蔽部材32及び放物面鏡19と保持部材34-1,34-2の端とが、例えば接着剤により固定される。
In the first installation example shown in FIG. 11(3), similar to FIG. 11(1), the shielding
(光路)
図7に戻って、照明光源13により測定対象11が照明されると、測定対象11にて反射した光のうち、放物面鏡19の方向へ進行する光が、放物面鏡19にて反射作用を受けた後、平行光となって放物面鏡20の方向へ進行する。そして、放物面鏡20にて反射した光が、開口部22を介して放物面鏡20の焦点23の方向へ進行するが、光学レンズ26の屈折作用を受けた後、平行光となって受光素子15にて受光される。例えば、測定対象11にて反射した光のうち、放物面鏡19へ進行して反射し、放物面鏡20へ進行して反射した方向16bの光が、光学レンズ26の屈折作用を受けた後、受光素子15の位置15aにて受光される。
(optical path)
Returning to FIG. 7 , when the
また、測定対象11では、立体角16dの範囲内で、様々な方向へ光が反射するが、光学レンズ25の前側焦点位置と測定対象11の位置とが一致する状態で配置されているため、光学レンズ25により屈折作用を受けた光は、平行光となって受光素子15へ到達する。例えば、測定対象11にて反射した光のうち方向16eの光が、光学レンズ25にて屈折した後、受光素子15の位置15bにて受光される。
In addition, although the
また、測定対象11にて反射した光のうち、遮蔽部材32に備えた開口部27を通過した立体角16cの光が、光学レンズ24の方向へ進行し、光学レンズ24にて屈折作用を受けた後、受光素子15の位置15cにて受光される。
Among the light reflected by the
このような構成により、反射光測定装置5-1は、測定対象11にて複数の方向に反射した光の反射角(θ,φ)と、受光素子15で受光される位置とが対応付けられた形で、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができる。
With such a configuration, the reflected light measurement device 5-1 associates the reflection angles (θ, φ) of the light reflected in a plurality of directions by the
尚、反射光測定装置5-1は、反射角(θ,φ)の方向へ反射する光の輝度として、受光素子15を構成する画素毎の出力値を測定してもよい。また、反射光測定装置5-1は、受光素子15を構成する複数の画素の出力値に対して、平均値を算出する等の統計的な処理を施すようにしてもよい。
Incidentally, the reflected light measurement device 5-1 may measure the output value of each pixel constituting the
また、反射光測定装置5-1は、放物面鏡19の開口部22を通して、照明光源13により測定対象11を照明するが、放物面鏡19と測定対象11との間の任意の位置に照明光源13を配置して、測定対象11を照明するようにしてもよい。
In addition, the reflected light measurement device 5-1 illuminates the
また、反射光測定装置5-1は、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、測定対象11の反射光特性を表す双方向反射率分布関数を算出するようにしてもよい。この場合、反射光測定装置5-1に備えた演算部(図7には示していない)は、基準物体の予め設定された双方向反射率分布関数fstd(θ,φ)、基準物体の測定された反射光の輝度分布Lstd(θ,φ)及び測定対象11の測定された反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を用いて、前記式(1)にて、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を算出する。
Further, the reflected light measurement device 5-1, like the reflected light measurement device 1-1 of the first embodiment shown in FIG. You may make it calculate. In this case, a calculation unit (not shown in FIG. 7) provided in the reflected light measurement device 5-1 obtains a preset bidirectional reflectance distribution function f std (θ, φ) of the reference object, Using the measured luminance distribution L std (θ, φ) of the reflected light and the measured luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light of the
以上のように、実施例5の反射光測定装置5-1によれば、図7に示した構成において、放物面鏡19,20及び光学レンズ24,25,26を用いることで、測定対象11の反射光を受光素子15へ導くようにした。
As described above, according to the reflected light measuring apparatus 5-1 of the fifth embodiment, the
これにより、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、図12(1)及び図12(2)に示した従来の手法のような光量の損失が生じることがない。したがって、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As a result, similarly to the reflected light measuring apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. never occur. Therefore, the loss of light quantity can be suppressed, and the optical characteristics of the
また、図3に示した実施例3の反射光測定装置3-1では、遮蔽部材31が設置されているため、角度の浅い反射光について測定することができない。これに対し、実施例5の反射光測定装置5-1では、遮蔽部材32に開口部27が設けられているため、角度の浅い反射光についても測定することができる。
In addition, since the shielding
〔実施例5の変形例〕
次に、実施例5の変形例について説明する。図8は、実施例5の変形例における反射光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Modification of Example 5]
Next, a modification of Example 5 will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of a reflected light measuring device in a modified example of the fifth embodiment.
(構成及び配置)
この反射光測定装置5-2は、測定対象設置部12、照明光源13、放物面鏡19,20、光学レンズ24,25,26、遮蔽部材32、受光素子15、及び、光学レンズ24,25,26と受光素子15との間に集光レンズアレイ17を備えている。
(Composition and arrangement)
This reflected light measuring device 5-2 includes a measuring
集光レンズアレイ17は、正の焦点距離を有する複数の光学レンズ17aを備えて構成され、受光素子15と平行となるように配置されている。また、光学レンズ17aの焦点距離だけ離れた位置に、受光素子15が配置されている。
The
反射光測定装置5-2は、図7に示した実施例5の反射光測定装置5-1の構成に加え、集光レンズアレイ17を備えている点で、反射光測定装置5-1と相違する。その他の構成は同じである。図8において、図7と共通する部分には図7と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The reflected light measurement device 5-2 differs from the reflected light measurement device 5-1 in that it includes a
(光路)
照明光源13により測定対象11が照明されてから、測定対象11にて反射した光が放物面鏡19,20にて反射し、光学レンズ26の屈折作用を受けた後に平行光となるまでの光路、測定対象11にて反射した光が光学レンズ25の屈折作用を受けた後に平行光となるまでの光路、及び、測定対象11にて反射した光が光学レンズ24の屈折作用を受けて受光素子15の方向へ進行する光路は、図7に示した実施例5の反射光測定装置5-1と同様である。
(optical path)
After the
測定対象11にて反射し、放物面鏡19,20にて反射し、開口部22を通過して光学レンズ26の方向へ進行する光のうち、図示しない立体角を有する光が、光学レンズ26にて屈折して光学レンズ17aで集光され、受光素子15にて受光される。
Of the light reflected by the
また、測定対象11にて反射し、開口部22を通過した光のうち、図示しない立体角を有する光が、光学レンズ25にて屈折して光学レンズ17aで集光され、受光素子15にて受光される。
Among the light reflected by the
また、測定対象11にて反射し、開口部27を通過した光のうち、図示しない立体角を有する光が、光学レンズ24にて屈折して受光素子15で受光される。
Among the light reflected by the
このような構成により、反射光測定装置5-2は、反射光測定装置5-1と同様に、反射光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができ、前記式(1)にて、測定対象11の双方向反射率分布関数fobj(θ,φ)を算出することができる。
With such a configuration, the reflected light measurement device 5-2 can measure the luminance distribution L obj (θ, φ) of the reflected light in the same manner as the reflected light measurement device 5-1. , the bidirectional reflectance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例5の変形例の反射光測定装置5-2によれば、反射光測定装置5-1と同様に、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As described above, according to the reflected light measuring device 5-2 of the modified example of the fifth embodiment, the loss of light quantity is suppressed and the optical characteristics of the
また、実施例5の変形例の反射光測定装置5-2は、実施例1の変形例と同様に、反射光の輝度が低い場合であっても、実施例5の反射光測定装置5-1よりも信号対雑音比の低下を回避することができ、結果として、測定対象11の光学特性を一層高精度に測定することができる。
Further, the reflected light measuring device 5-2 of the modified example of the fifth embodiment is similar to the modified example of the first embodiment, even when the luminance of the reflected light is low, the reflected light measuring device 5-2 of the fifth embodiment A signal-to-noise ratio lower than that of 1 can be avoided, and as a result, the optical properties of the
〔実施例6〕
次に、実施例6について説明する。図9は、実施例6における透過光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Example 6]
Next, Example 6 will be described. FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitted light measuring device according to the sixth embodiment.
(構成及び配置)
この透過光測定装置6-1は、測定対象11を設置する測定対象設置部18、照明光源13、放物面鏡19,20、光学レンズ24,25,26、遮蔽部材32及び受光素子15を備えている。測定対象設置部18は、図2(1)と同様に、照明光源13により測定対象11を照射するための開口部30を備えている。
(Composition and arrangement)
This transmitted light measurement device 6-1 includes a measurement
図7に示した実施例5の反射光測定装置5-1とこの透過光測定装置6-1とを比較すると、反射光測定装置5-1及び透過光測定装置6-1は、放物面鏡19,20、光学レンズ24,25,26、遮蔽部材32及び受光素子15を備えている点で共通する。一方、透過光測定装置6-1は、図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1と同様に、測定対象11を照明する方向が反射光測定装置5-1とは異なる照明光源13、及び開口部30を備えた測定対象設置部18を備えている点で、反射光測定装置5-1と相違する。図9において、図7と共通する部分には図7と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
Comparing the reflected light measurement device 5-1 of Example 5 shown in FIG. They are common in that mirrors 19 and 20,
(光路)
照明光源13により測定対象設置部18の開口部30を介して測定対象11が照明されると、測定対象11にて透過した光のうち、放物面鏡19の方向へ進行する光が、放物面鏡19にて反射作用を受けた後、平行光となって放物面鏡20の方向へ進行する。そして、図7に示した実施例5の反射光測定装置5-1と同様に、放物面鏡20にて反射した光が、放物面鏡20の焦点23の方向へ進行するが、光学レンズ26の屈折作用を受けた後、平行光となって受光素子15にて受光される。
(optical path)
When the
また、測定対象11にて透過した光のうち、放物面鏡19に備えた開口部22を介して光学レンズ25の方向へ進行する光が、光学レンズ25の屈折作用を受けた後、平行光となって受光素子15にて受光される。また、測定対象11にて透過した光のうち、遮蔽部材32に備えた開口部27を介して光学レンズ24の方向へ進行する光が、光学レンズ24の屈折作用を受けた後、受光素子15にて受光される。
In addition, among the light transmitted through the
受光素子15で受光した光が測定対象11にて反射した光ではなく、測定対象11を透過した光である点を除いて、その光路は、図7に示した実施例5の反射光測定装置5-1と同様である。
Except that the light received by the light-receiving
このような構成により、透過光測定装置6-1は、複数の方向に透過した光の透過角(θ,φ)と、受光素子15で受光される位置とが対応付けられた形で、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができる。
With such a configuration, the transmitted light measurement device 6-1 can measure transmitted light in a form in which the transmission angles (θ, φ) of light transmitted in a plurality of directions are associated with the positions at which the light is received by the
尚、透過光測定装置6-1は、透過角(θ,φ)の方向へ透過する光の輝度として、受光素子15を構成する画素毎の出力値を測定してもよい。また、透過光測定装置6-1は、受光素子15を構成する複数の画素の測定値に対して、平均値を算出する等の統計的な処理を施すようにしてもよい。
Incidentally, the transmitted light measuring device 6-1 may measure the output value of each pixel constituting the
また、透過光測定装置6-1は、図2(1)に示した実施例2の透過光測定装置2-1と同様に、測定対象11の透過光特性を表す双方向透過率分布関数を算出するようにしてもよい。この場合、透過光測定装置6-1に備えた演算部(図9には示していない)は、基準物体の予め設定された双方向透過率分布関数fstd(θ,φ)、基準物体の測定された透過光の輝度分布Lstd(θ,φ)及び測定対象11の測定された透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を用いて、前記式(1)にて、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を算出する。
Further, the transmitted light measuring device 6-1, like the transmitted light measuring device 2-1 of the second embodiment shown in FIG. You may make it calculate. In this case, a calculation unit (not shown in FIG. 9) provided in the transmitted light measurement device 6-1 is used to obtain a preset bidirectional transmittance distribution function f std (θ, φ) of the reference object, Using the measured luminance distribution L std (θ, φ) of the transmitted light and the measured luminance distribution L obj (θ, φ) of the measured
以上のように、実施例6の透過光測定装置6-1によれば、図9に示した構成において、放物面鏡19,20及び光学レンズ24,25,26を用いることで、測定対象11の透過光を受光素子15へ導くようにした。
As described above, according to the transmitted light measuring apparatus 6-1 of the sixth embodiment, the
これにより、図1(1)に示した実施例1の反射光測定装置1-1と同様に、図12(1)及び図12(2)に示した従来の手法のような光量の損失が生じることがない。したがって、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As a result, similarly to the reflected light measuring apparatus 1-1 of the first embodiment shown in FIG. never occur. Therefore, the loss of light quantity can be suppressed, and the optical characteristics of the
また、図5に示した実施例4の透過光測定装置4-1では、遮蔽部材31が設置されているため、角度の浅い透過光について測定することができない。これに対し、実施例6の透過光測定装置6-1では、遮蔽部材32に開口部27が設けられているため、角度の浅い透過光についても測定することができる。
Further, in the transmitted light measuring apparatus 4-1 of the fourth embodiment shown in FIG. 5, since the shielding
〔実施例6の変形例〕
次に、実施例6の変形例について説明する。図10は、実施例6の変形例における透過光測定装置の構成例を示す概略図である。
[Modification of Embodiment 6]
Next, a modification of Example 6 will be described. FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitted light measuring device in a modified example of the sixth embodiment.
(構成及び配置)
この透過光測定装置6-2は、測定対象設置部18、照明光源13、放物面鏡19,20、光学レンズ24,25,26、遮蔽部材32、受光素子15、及び、光学レンズ24,25,26と受光素子15との間に集光レンズアレイ17を備えている。
(Composition and arrangement)
This transmitted light measuring device 6-2 includes a measuring
集光レンズアレイ17は、正の焦点距離を有する複数の光学レンズ17aを備えて構成され、受光素子15と平行となるように配置されている。また、光学レンズ17aの焦点距離だけ離れた位置に、受光素子15が配置されている。
The
透過光測定装置6-2は、図9に示した実施例6の透過光測定装置6-1の構成に加え、集光レンズアレイ17を備えている点で、透過光測定装置6-1と相違する。その他の構成は同じである。図10において、図9と共通する部分には図9と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The transmitted light measuring device 6-2 is different from the transmitted light measuring device 6-1 in that it has a condensing
(光路)
照明光源13により測定対象11が照明されてから、測定対象11にて透過した光が放物面鏡19,20にて反射し、光学レンズ26の屈折作用を受けた後に平行光となるまでの光路、測定対象11にて透過した光が光学レンズ25の屈折作用を受けた後に平行光となるまでの光路、及び、測定対象11にて透過した光が光学レンズ24の屈折作用を受けて受光素子15の方向へ進行する光路は、図9に示した実施例6の透過光測定装置6-1と同様である。
(optical path)
After the
測定対象11にて透過し、放物面鏡19,20にて反射し、開口部22を通過して光学レンズ26の方向へ進行する光のうち、図示しない立体角を有する光が、光学レンズ26にて屈折して光学レンズ17aで集光され、受光素子15にて受光される。
Of the light that passes through the
また、測定対象11にて透過し、開口部22を通過した光のうち、図示しない立体角を有する光が、光学レンズ25にて屈折して光学レンズ17aで集光され、受光素子15にて受光される。
Among the light that has passed through the
また、測定対象11にて透過し、開口部27を通過した光のうち、図示しない立体角を有する光が、光学レンズ24にて屈折して受光素子15で受光される。
Among the light that has passed through the
このような構成により、透過光測定装置6-2は、透過光測定装置6-1と同様に、透過光の輝度分布Lobj(θ,φ)を測定することができ、前記式(1)にて、測定対象11の双方向透過率分布関数fobj(θ,φ)を算出することができる。
With such a configuration, the transmitted light measuring device 6-2 can measure the luminance distribution L obj (θ, φ) of the transmitted light in the same manner as the transmitted light measuring device 6-1. , the bidirectional transmittance distribution function f obj (θ, φ) of the
以上のように、実施例6の変形例の透過光測定装置6-2によれば、透過光測定装置6-1と同様に、光量の損失を抑制し、測定対象11の光学特性を高精度に測定することができる。
As described above, according to the transmitted light measuring device 6-2 of the modified example of the sixth embodiment, similarly to the transmitted light measuring device 6-1, the loss of light quantity is suppressed, and the optical characteristics of the
また、実施例6の変形例の透過光測定装置6-2は、実施例2の変形例と同様に、透過光の輝度が低い場合であっても、実施例6の透過光測定装置6-1よりも信号対雑音比の低下を回避することができ、結果として、測定対象11の光学特性を一層高精度に測定することができる。
Further, the transmitted light measuring device 6-2 of the modified example of the sixth embodiment is similar to the modified example of the second embodiment, even when the luminance of the transmitted light is low, the transmitted light measuring device 6-2 of the sixth embodiment A signal-to-noise ratio lower than that of 1 can be avoided, and as a result, the optical properties of the
以上、実施例1~6を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例1~6に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。 Although the present invention has been described above with reference to Examples 1 to 6, the present invention is not limited to Examples 1 to 6, and can be variously modified without departing from the technical idea thereof.
例えば、前記実施例1,3,5及びそれらの変形例では、照明光源13により測定対象11を照明し、測定対象11で反射した光を測定することで、測定対象11の反射特性を測定するようにした。また、前記実施例2,4,6及びそれらの変形例では、照明光源13により測定対象11を照明し、測定対象11で透過した光を測定することで、測定対象11の透過特性を測定するようにした。
For example, in Examples 1, 3, and 5 and their modifications, the
これに対し、本発明は、測定対象11が自発光体である場合についても適用がある。具体的には、光学特性測定装置は、照明光源13を用いることなく、実施例1~6及びそれらの変形例の構成により、測定対象11である自発光体の配光分布を測定することで、測定対象11の光学特性を測定する。
On the other hand, the present invention is also applicable when the
具体的には、実施例1,2に対応する光学特性測定装置は、測定対象11にて複数の方向へ発光した光を屈折させる光学レンズ14及び受光素子15を備える。また、実施例1,2の変形例に対応する光学特性測定装置は、さらに集光レンズアレイ17を備える。
Specifically, the optical characteristic measuring apparatus corresponding to Examples 1 and 2 includes an
実施例3,4に対応する光学特性測定装置は、測定対象11にて複数の方向へ発光した光を反射させる放物面鏡19、放物面鏡20、光学レンズ21及び受光素子15を備える。また、実施例3,4の変形例に対応する光学特性測定装置は、さらに集光レンズアレイ17を備える。
An optical characteristic measuring apparatus corresponding to Examples 3 and 4 includes a
実施例5,6に対応する光学特性測定装置は、測定対象11にて複数の方向へ発光した光を反射させる放物面鏡19、放物面鏡20、測定対象11にて複数の方向へ発光した光を屈折させる光学レンズ24,25、放物面鏡20にて反射した光を屈折させる光学レンズ26、及び受光素子15を備える。また、実施例5,6の変形例に対応する光学特性測定装置は、さらに集光レンズアレイ17を備える。
The optical characteristic measuring apparatus corresponding to Examples 5 and 6 includes a
また、実施例1~6及びそれらの変形例の反射光測定装置1-1等は、照明光源13と測定対象11との間に任意の偏光フィルタを備えるようにしてもよいし、受光素子15と光学レンズ14等との間に任意の偏光フィルタを備えるようにしてもよい。測定対象11が自発光体の場合には、自発光測定装置は、測定対象11である自発光体と光学レンズ14等との間に任意の偏光フィルタを備えるようにしてもよく、受光素子15と光学レンズ14等との間に任意の偏光フィルタを備えるようにしてもよい。
Further, the reflected light measuring devices 1-1 and the like of Examples 1 to 6 and their modifications may be provided with an arbitrary polarizing filter between the
1-1,1-2,3-1,3-2,5-1,5-2,100,110 反射光測定装置
2-1,2-2,4-1,4-2,6-1,6-2 透過光測定装置
11,101,111 測定対象
12,18 測定対象設置部
13,114 照明光源
14,17a,21,24,25,26 光学レンズ
15 受光素子
15a,15b,15c 位置
16a,16c,16d 立体角
16b,16e,118 方向
17 集光レンズアレイ
19,20 放物面鏡
22,27,30,117 開口部
23 焦点
31,32 遮蔽部材
33,33-1,33-2,34-1,34-2 保持部材
102 楕円鏡
103 プロジェクター
104,115 カメラ
105 半透鏡
106 イメージプレーン
112 楕円透過鏡ドーム
113 鏡面反射板
116 筒状部材
1-1, 1-2, 3-1, 3-2, 5-1, 5-2, 100, 110 Reflected light measuring device 2-1, 2-2, 4-1, 4-2, 6-1 , 6-2 Transmitted
Claims (10)
前記測定対象を照射する照明光源と、
前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を屈折させる光学レンズと、
前記光学レンズにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、
前記測定対象は、前記光学レンズの前側焦点位置に配置され、
前記光学レンズは、正の焦点距離を有し、
前記受光素子は、前記光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In an optical property measuring device for measuring optical properties of a measurement target,
an illumination light source that irradiates the object to be measured;
an optical lens that refracts light reflected in a plurality of directions by the object to be measured;
a light receiving element that receives light refracted by the optical lens,
The measurement object is arranged at a front focal position of the optical lens,
the optical lens has a positive focal length,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the light receiving element is arranged on a plane orthogonal to an optical axis of the optical lens on a side opposite to the object to be measured with respect to the optical lens.
前記光学レンズは、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を屈折させる、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to claim 1,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the optical lens refracts light transmitted through the object to be measured in a plurality of directions.
さらに、前記光学レンズと前記受光素子との間に、前記光学レンズにより屈折した光を集光する集光レンズアレイを備え、
前記集光レンズアレイは、正の焦点距離を有する複数のレンズを備え、前記受光素子と平行になるように配置され、
前記受光素子は、前記複数のレンズの前記焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記集光レンズアレイにより集光した光を受光する、ことを特徴とする光学特性測定装置。 3. In the optical property measuring device according to claim 1 or 2,
Furthermore, a condenser lens array for condensing light refracted by the optical lens is provided between the optical lens and the light receiving element,
The condenser lens array comprises a plurality of lenses having a positive focal length and is arranged parallel to the light receiving element,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the light receiving element is arranged at a position separated by the focal length of the plurality of lenses, and receives light condensed by the condensing lens array.
前記測定対象を照射する照明光源と、
前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を反射させる第1の放物面鏡と、
前記第1の放物面鏡により反射した光を反射させる第2の放物面鏡と、
前記第2の放物面鏡により反射した光を屈折させる光学レンズと、
前記光学レンズにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、
前記測定対象は、前記第1の放物面鏡の焦点位置に配置され、
前記第1の放物面鏡は、前記第2の放物面鏡により反射した光が前記光学レンズへ向けて通過するための輪状の開口部を備え、
前記第2の放物面鏡及び前記光学レンズは、前記第2の放物面鏡の焦点位置と前記光学レンズの前側焦点位置とが一致するように配置され、
前記光学レンズは、負の焦点距離を有し、
前記受光素子は、前記光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In an optical property measuring device for measuring optical properties of a measurement target,
an illumination light source that irradiates the object to be measured;
a first parabolic mirror that reflects light reflected in a plurality of directions by the measurement object;
a second parabolic mirror that reflects the light reflected by the first parabolic mirror;
an optical lens that refracts the light reflected by the second parabolic mirror;
a light receiving element that receives light refracted by the optical lens,
The measurement object is arranged at the focal position of the first parabolic mirror,
The first parabolic mirror has an annular opening through which the light reflected by the second parabolic mirror passes toward the optical lens,
The second parabolic mirror and the optical lens are arranged so that the focal position of the second parabolic mirror and the front focal position of the optical lens are aligned,
the optical lens has a negative focal length,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the light receiving element is arranged on a plane orthogonal to an optical axis of the optical lens on a side opposite to the object to be measured with respect to the optical lens.
前記第1の放物面鏡は、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を反射させる、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to claim 4,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the first parabolic mirror reflects light transmitted in a plurality of directions through the object to be measured.
さらに、前記光学レンズと前記受光素子との間に、前記光学レンズにより屈折した光を集光する集光レンズアレイを備え、
前記集光レンズアレイは、正の焦点距離を有する複数のレンズを備え、前記受光素子と平行になるように配置され、
前記受光素子は、前記複数のレンズの前記焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記集光レンズアレイにより集光した光を受光する、ことを特徴とする光学特性測定装置。 6. In the optical property measuring device according to claim 4 or 5,
Furthermore, a condenser lens array for condensing light refracted by the optical lens is provided between the optical lens and the light receiving element,
The condenser lens array comprises a plurality of lenses having a positive focal length and is arranged parallel to the light receiving element,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the light receiving element is arranged at a position separated by the focal length of the plurality of lenses, and receives light condensed by the condensing lens array.
前記測定対象を照射する照明光源と、
前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を反射させる第1の放物面鏡と、
前記第1の放物面鏡により反射した光を反射させる第2の放物面鏡と、
前記測定対象にて複数の方向へ反射した光を屈折させる第1の光学レンズ及び第2の光学レンズと、
前記第2の放物面鏡により反射した光を屈折させる第3の光学レンズと、
前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズのそれぞれにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、
前記測定対象は、前記第1の放物面鏡の焦点位置に配置され、
前記第1の放物面鏡は、前記第2の放物面鏡により反射した光が前記第3の光学レンズへ向けて通過すると共に、前記測定対象にて反射した光が前記第2の光学レンズへ向けて通過するための輪状の開口部を備え、
前記第2の放物面鏡及び前記第3の光学レンズは、前記第2の放物面鏡の焦点位置と前記第3の光学レンズの前側焦点位置とが一致するように配置され、
前記第1の光学レンズは、正の焦点距離を有し、前記測定対象と前記受光素子とが光学的共役関係となるように配置され、
前記第2の光学レンズは、正の焦点距離を有し、前記第2の光学レンズの前側焦点位置と前記測定対象の位置とが一致するように配置され、
前記第3の光学レンズは、負の焦点距離を有し、
前記受光素子は、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In an optical property measuring device for measuring optical properties of a measurement target,
an illumination light source that irradiates the object to be measured;
a first parabolic mirror that reflects light reflected in a plurality of directions by the measurement object;
a second parabolic mirror that reflects the light reflected by the first parabolic mirror;
a first optical lens and a second optical lens that refract light reflected in a plurality of directions by the object to be measured;
a third optical lens that refracts the light reflected by the second parabolic mirror;
a light receiving element that receives light refracted by each of the first optical lens, the second optical lens, and the third optical lens,
The measurement object is arranged at the focal position of the first parabolic mirror,
The first parabolic mirror passes the light reflected by the second parabolic mirror toward the third optical lens, and transmits the light reflected by the measurement object to the second optical lens. with an annular opening for passage towards the lens,
The second parabolic mirror and the third optical lens are arranged so that the focal position of the second parabolic mirror and the front focal position of the third optical lens are aligned,
The first optical lens has a positive focal length and is arranged so that the measurement target and the light receiving element are in an optically conjugate relationship,
The second optical lens has a positive focal length, and is arranged so that the front focal position of the second optical lens and the position of the measurement object match,
the third optical lens has a negative focal length;
The light-receiving element includes the first optical lens, the second optical lens, and the third optical lens on the opposite side of the measurement target with respect to the first optical lens, the second optical lens, and the third optical lens. An optical characteristic measuring device, characterized in that it is arranged on a plane perpendicular to the optical axis of the third optical lens.
前記第1の放物面鏡は、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を反射させ、
前記第1の光学レンズ及び前記第2の光学レンズは、前記測定対象にて複数の方向へ透過した光を屈折させる、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to claim 7,
The first parabolic mirror reflects light transmitted in a plurality of directions by the measurement object,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the first optical lens and the second optical lens refract light transmitted through the object to be measured in a plurality of directions.
さらに、前記第1の光学レンズ、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズと前記受光素子との間に、前記第2の光学レンズ及び前記第3の光学レンズにより屈折した光を集光する集光レンズアレイを備え、
前記集光レンズアレイは、正の焦点距離を有する複数のレンズを備え、前記受光素子と平行になるように配置され、
前記受光素子は、前記複数のレンズの前記焦点距離だけ離れた位置に配置され、前記第1の光学レンズにより屈折した光を受光すると共に、前記集光レンズアレイにより集光した光を受光する、ことを特徴とする光学特性測定装置。 9. In the optical property measuring device according to claim 7 or 8,
Further, light refracted by the second optical lens and the third optical lens is collected between the first optical lens, the second optical lens and the third optical lens, and the light receiving element. Equipped with a light collecting lens array,
The condenser lens array comprises a plurality of lenses having a positive focal length and is arranged parallel to the light receiving element,
The light receiving element is arranged at a position separated by the focal length of the plurality of lenses, and receives light refracted by the first optical lens and light condensed by the condenser lens array. An optical characteristic measuring device characterized by:
前記測定対象を自発光体とし、
前記測定対象にて複数の方向へ発光した光を屈折させる光学レンズと、
前記光学レンズにより屈折した光を受光する受光素子と、を備え、
前記測定対象は、前記光学レンズの前側焦点位置に配置され、
前記光学レンズは、正の焦点距離を有し、
前記受光素子は、前記光学レンズに対して前記測定対象の反対側に、前記光学レンズの光軸に直交する平面に配置される、ことを特徴とする光学特性測定装置。 In an optical property measuring device for measuring optical properties of a measurement target,
The measurement object is a self-luminous body,
an optical lens that refracts light emitted in a plurality of directions from the object to be measured;
a light receiving element that receives light refracted by the optical lens,
The measurement object is arranged at a front focal position of the optical lens,
the optical lens has a positive focal length,
The optical characteristic measuring apparatus, wherein the light receiving element is arranged on a plane orthogonal to an optical axis of the optical lens on a side opposite to the object to be measured with respect to the optical lens.
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