JP3464824B2 - Optical measuring device - Google Patents

Optical measuring device

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JP3464824B2
JP3464824B2 JP15585694A JP15585694A JP3464824B2 JP 3464824 B2 JP3464824 B2 JP 3464824B2 JP 15585694 A JP15585694 A JP 15585694A JP 15585694 A JP15585694 A JP 15585694A JP 3464824 B2 JP3464824 B2 JP 3464824B2
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optical
measurement
integrating sphere
opening
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明彦 金本
康之 滝口
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Ricoh Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、拡散照明下における試
料の光学特性の視角依存性を評価するための光学測定装
置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】積分球と光源を組み合わせて完全拡散光
を試料に照射して、積分球の頂点近傍から試料の測定を
行なう拡散照明/0°測定方法が知られている。このよ
うな装置の一例である測色計を図7に示す。測色計は、
積分球2と光源9とからなり、試料3の色評価を行なう
装置である。積分球2には、下部に試料用開口22が設
けられ、この試料用開口22に試料3が密着して配置さ
れ、積分球2の一つの径線上で試料3の法線Pに対して
θ°傾けられた位置にレンズ4を有する測定用開口5が
設けられ、光源9からの光が光源用ファイバー8を介し
て導かれている光源用開口1が設けられている。また、
法線に関して測定用開口5と対称な位置に開口6を設け
ると、試料3からの正反射成分が除かれた測定ができ、
さらに、開口6に拡散板を装着すると、正反射成分も含
んだ測定ができる。 【0003】しかし、上述の測色計は完全拡散光によっ
て試料を照明する点では優れた装置ではあるが、測定方
向がJIS規格Z8722により推奨されているように
線から10°以内の角度に固定されており、拡散照明
下での試料の特性の視角依存性を評価することが不可能
であった。 【0004】そこで、この点を改良した装置として、図
8、図9に示すように、光源9からの光が複数の光源用
ファイバー8を介して導かれている半球状の積分球7の
一つの径線に沿って測定用のスリット12を設け、この
スリット12に試料3との距離を一定に保ちながらスリ
ット12に沿って移動可能な光学系23を配置し、光学
系23の一端が試料3に対向して、他端が測定用ファイ
バー10を介して検出器11に接続された構成により、
試料3の視角依存性を評価するために試料3の光学特性
を検出する光学測定装置が知られている。また、スリッ
ト12が積分球2の半周に渡って設けられているので、
試料3の正反射成分を含んだ測定ができ、さらに、スリ
ット12を積分球2の略全周に渡って設けると、正反射
成分を含まない測定ができる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上述の光学測定装置
は、試料の視角依存性を評価するために試料の光学特性
を検出することはできるが、積分球内部の照明が半球か
らなる積分球によりなされるため、照明光は完全拡散光
にはならない。従って、試料の位置での照明光の強度は
方向性を有し、試料の光学特性は、光ファイバーの本
数、光ファイバーから積分球への出射角度、この時の光
の広がり角度等に依存するという問題点があった。ま
た、上述の光学測定装置に球形状の積分球を用いた場合
には、積分球内部で完全拡散光を得られるが、光学系が
積分球の表面に配置されているため光学系の検出位置を
変えると試料と光学系との距離が変化して一様な測光強
度を得ることが難しいという問題点があった。よって、
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、
完全拡散光の照明下における試料の光学特性の一様な測
光強度を検出する光学測定装置を提供することを目的と
する。 【0006】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
その周面に測定用開口が設けられた球形状の積分球と光
源とからなり、試料を照明する拡散照明系と、一端が上
記試料に対向し、他端が検出器に接続された光学系とに
よって上記試料の光学特性を測定する光学測定装置にお
いて、上記測定用開口が、上記試料との距離がそれぞれ
異なるように複数設けられ、上記複数の測定用開口の何
れかに上記光学系が装着されて、上記試料の測光強度を
検出可能とした光学測定装置であって、上記光学系がレ
ンズ式輝度計により構成され、上記レンズ式輝度計のレ
ンズが光軸方向に摺動して、上記測定用開口と上記試料
との距離に応じた位置に設定可能な構成とした。 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】 【作用】球形状の積分球の測定用開口にレンズ式輝度計
からなる光学系を装着し、または、球形状の積分球の測
定用開口から一端を積分球の内部へ導入し、測定用開口
に光学系を摺動可能に、かつ着脱可能に挿着し、また
は、球形状の積分球の複数の測定用開口から各一端と試
料とが所定の距離になるように各一端を各測定用開口か
ら積分球の内部へ導入し、各測定用開口に光学系をそれ
ぞれ挿着、固定したので、試料の反射光の検出位置が変
化しても反射光の測光強度が一様に検出される。 【0012】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1において、符号2は積分球を示す。この積
分球2の内面には、拡散反射率が高く、かつ光を吸収し
ない硫酸バリウム等の白色塗料が塗布されている。積分
球2には、試料用開口22と、積分球2の一つの径線に
沿って設けられた複数の測定用開口13〜17と、光源
用開口1とがそれぞれ設けられている。また、JIS規
格Z8722によりこれらの開口面積の総和が積分球2
の内面の総和に対して10%以下になるように設定され
ている。 【0013】試料用開口22は、積分球2の下部に設け
られており、この試料用開口22を塞ぐように試料3が
配置されている。光源用開口1には、光源9が光源用フ
ァイバー8を介して接続されている。積分球2の内部で
光源用開口1の試料用開口22よりには、光源用開口1
からの射出光が試料3に直接入射することを防ぐための
バフル21が配置されている。バフル21の全面には、
積分球2の内面と同様な塗料が塗布されている。また、
積分球2への入射光が直接測定用開口13〜17に入射
する虞がある場合には、バフル21の位置や形状を変え
てバフル21が配置される。 【0014】測定用開口13は、積分球2の頂点、すな
わち、試料用開口22の中心であって試料3に立てた法
線Nと、積分球2の表面とが交わる位置に設けられてい
る。測定用開口14は、法線Nに対してθ=15°を持
って設けられている。測定用開口15,16,17も、
測定用開口14と同様にθ=15°づつの角度をおいて
積分球2の一つの径線上にそれぞれ設けられている。測
定用開口14には、各測定用開口13,15,16,1
7に着脱可能なレンズ式輝度計18が装着されている。
レンズ式輝度計18は、測定用開口14に装着されてい
る一端が試料に対向し、他端が測定用ファイバー19を
介して検出器20に接続されている。 【0015】図2、図3において、レンズ式輝度計18
を詳しく説明する。図2に示すように、不要な反射光を
低減するために内面が黒色に染められた鏡筒27の内部
には、試料3に対向する一端から順に視感度補正フィル
ター28、光軸方向に摺動可能な可動レンズ29、絞り
30,31、拡散透光板32が配置され、検出器20
(図1)が接続される他端には、測定用ファイバー19
を固定するファイバー固定用コネクター33が配置され
ている。鏡筒27の外周面には、レンズ式輝度計18を
各測定用開口13〜17に装着して試料3の光学特性を
検出するときの可動レンズ29の位置調整のための目盛
13a〜17aが印されている。図1において、レンズ
式輝度計18が測定用開口14に装着されているので、
可動レンズ29の位置は目盛14aに合わされている。
なお、鏡筒27内での可動レンズ29の移動は光学機器
に通常採用されているレンズ移動機構によって行なわれ
る。 【0016】図3において、絞り30は可動レンズ29
の動作範囲で試料3の像が結像する面に配置されてい
る。まず、試料3と可動レンズ29とが十分に離れてい
る場合、絞り30の面に試料3の像が結像する位置にあ
る可動レンズ29と結像面との距離が可動レンズ29の
焦点距離l1となる。この時の可動レンズ29の大きさ
と距離l1とにより決定される立体角をαとする。ま
た、この時の可動レンズ29の位置を位置Aとする。 【0017】次に、試料3と可動レンズ29とが十分に
離れていない場合、試料3の像を絞り30の面に結像さ
せようとすると、可動レンズ29の位置は、位置Aより
も試料3側に移動し、可動レンズ29は位置Bに移動す
る。この時可動レンズ29と結像面との距離はl2とな
る。可動レンズ29の大きさと距離l2とにより決定さ
れる立体角をβとする。従って、レンズ式輝度計18と
試料3との距離が近づくにつれて、可動レンズ29と試
料3の結像面との距離が遠くなり、立体角βは、常に立
体角αよりも小さい角度となる。 【0018】絞り31と結像面との距離と、絞り31の
大きさとにより決定される立体角をγとする。図3にお
いては、立体角β=立体角γのときを示し、この時の可
動レンズ29と試料3との距離を距離Lとする。立体角
βが立体角γよりも大きい角度のとき、絞り30を通過
した光は常に立体角γより大きな立体角で絞り31に到
達する。絞り31を通過する光量は、絞り31の大きさ
によって決定され常に一定である。つまり、常に立体角
γよりも立体角βが大きく、立体角βよりも立体角αが
大きい関係を成立させると絞り31を通過する光量は一
定となる。この関係を可動レンズ29と試料3との距離
の関係で換言すると、可動レンズ29と試料3との距離
が距離Lよりも大きければ、常に試料3の測光強度を距
離に依存せず一様に検出することができる。従って、レ
ンズ式輝度計18は、常に可動レンズ29と試料3との
距離が距離Lより大きくなる位置に配置される。 【0019】次に、試料3の視角依存性を評価するため
の試料からの反射光の光学特性の検出について説明す
る。光源9からの光は光源用ファイバー8を介して光源
用開口1に達し、この光源用開口1から積分球2の内部
に出射し、積分球2の内面で拡散反射されて完全拡散光
になり試料3の表面を照明する。試料3の表面で反射し
た反射光は、レンズ式輝度計18の一端に入射する。試
料3面での反射光は、レンズ式輝度計18によりその測
光強度が一様にされて、測定用ファイバー19を介して
検出器20に伝達される。よって、検出器20により反
射光の光学特性が検出される。 【0020】レンズ式輝度計18を測定用開口14から
取外し、可動レンズ29の位置を目盛15aに対応する
位置に合わせてレンズ式輝度計18を測定用開口15に
装着して、上述と同様に反射光の光学特性を検出する。
このときレンズ式輝度計18と試料3との距離が変化す
ることにより反射光の測光強度も変化するが、レンズ式
輝度計18によりその測光強度が一様にされて、測定用
ファイバー19を介して検出器20に伝達される。同様
に、反射光が他の測定用開口から検出される場合も、一
様な測光強度の反射光の光学特性を検出することができ
る。 【0021】図1に示すような光学測定装置において、
検出器としてフォトマルを用い、試料として標準白色板
を用い各測定用開口で試料の明るさを検出したところ、
何れの測定用開口でも同様な値が検出され、標準白色板
の特性が再現された。また、絞り31の位置に直接検出
器20を配置して反射光を検出しても良い。 【0022】図4に別の実施例を示す。同図において積
分球2は、測定用開口53〜57を除き、図1において
説明した積分球2と同様なので同じ符号を付すにとどめ
てその説明を省略し相違する点について説明する。測定
用開口54は、小径で所定の長さを有する棒状の光学系
25が摺動可能、かつ着脱可能に挿着されるように形成
されている。光学系25は、剛直なオプティカルファイ
バーにより形成され、その表面に積分球2の内面と同様
な塗料が塗布されていると共に、目盛53a〜57aが
印されている。目盛54aは、光学系25が測定用開口
54に挿着された場合、積分球2の内部に導入された光
学系25の内端と試料3との距離がr(試料用開口22
を中心とする半径)になるように、測定用開口54の開
口端と一致するように印されている。同様に目盛53
a,55a,56a,57aは、光学系25が他の測定
用開口53,55,56,57に挿着された場合、内端
と試料3との距離がrになるように、各測定用開口53
〜57の開口端と一致するようにそれぞれ印されてい
る。光学系25の外端には、測定用ファイバー19を介
して検出器20が接続されている。光学系25は、測定
用開口54から抜き取り他の測定用開口53,55,5
6,57に挿着可能に構成されている。 【0023】積分球2に入射する光は、図1において説
明した積分球2と同様なのでその説明を省略し、試料3
の表面で反射した反射光の光学特性の検出について説明
する。光学系25の内端から入射した反射光は、光学系
25の内部を通り測定用ファイバー19を介して検出器
20に伝達され、検出器20により試料3の表面から距
離rの位置での測光強度の光学特性が検出される。 【0024】光学系25を測定用開口54から抜き取
り、目盛57aが測定用開口57の開口端に合うように
光学系25を測定用開口57に破線で示すように挿着
し、上述と同様に反射光の光学特性を検出する。この場
合の光学系25の内端も試料3の表面から距離rの位置
に置かれるので、その位置での測光強度は、上述の測定
値と同様になり、同じ測光強度のもとで反射光の光学特
性が検出される。従って、何れの測定用開口に光学系を
挿着しても、光学系の内端と試料との距離を所定距離に
調整することができるので、一様な測光強度で反射光の
光学特性を検出することができる。 【0025】図5にさらに別の実施例を示す。同図にお
いて積分球2は、図4において説明した積分球2と同様
なので同じ符号を付すにとどめて、その説明を省略し相
違する点について説明する。測定用開口53〜57に
は、小径で所定の長さを有する棒状のプローブ用光ファ
イバー39〜43がそれぞれ挿着、固定されている。プ
ローブ用光ファイバー39〜43は、オプティカルファ
イバーにより構成され、その表面には、積分球2の内面
と同様な塗料が塗布されている。プローブ用光ファイバ
ー39〜43の内端は、試料3との距離がr(試料用開
口22を中心とする半径)になるように積分球2の内部
に導入され、積分球2の内部で照明強度に方向依存性が
起こらないようにそれぞれ配置されている。プローブ用
光ファイバー40の外端には、光ファイバーコネクター
46が接続され、ライトガイド用光ファイバー44を介
してフォトマル45が接続されている。他のプローブ用
光ファイバー39,41,42,43の各外端も、光フ
ァイバーコネクター46がそれぞれ接続可能になってい
る。 【0026】積分球2に入射する光は、図1において説
明した積分球2と同様なので同じ符号を付すにとどめて
その説明を省略し、試料3の表面で反射した反射光の光
学特性の検出について説明する。プローブ用光ファイバ
ー40の内端から入射した反射光は、プローブ用光ファ
イバー40を通り、ライトガイド用光ファイバー44を
介してフォトマル45に伝達される。よって、測定用開
口54において試料3の表面から距離rの位置での測光
強度の光学特性がフォトマル45により検出される。 【0027】光ファイバーコネクター46をプローブ用
光ファイバー40の外端から取外し、プローブ用光ファ
イバー43の外端に破線で示すように接続して、上述と
同様に反射光の光学特性を検出する。プローブ用光ファ
イバー43の内端も試料3の表面から距離rの位置にあ
るので、その位置での測光強度は、上述のプローブ用光
ファイバー40の内端の位置の測光強度と同様になり、
同じ測光強度のもとで反射光の光学特性が検出される。 【0028】従って、何れのプローブ用光ファイバー
も、プローブ用光ファイバーの内端と試料との距離が一
定に定められているので、一様な測光強度で反射光の光
学特性を検出することができる。図5に示すような光学
測定装置において、試料としてツイステッドネマティッ
ク(TN)形液晶素子を用いて試料の明るさの視角依存
性を評価したところ、通常照明下での目視の視角依存性
と定性的に一致する結果が得られた。 【0029】図6に本発明の別の実施例を示す。同図に
おいて、図4に示す部材と同様の部材は、図4で用いた
符号と同一符号を付すにとどめてその説明を省略する。
図6に示すように、積分球2には、その一つの径線に沿
って略全周にスリット状の測定用開口60が設けられて
いる。積分球2は、試料用開口22の中心である測定点
72から半径dの半球状のガイド部材70で覆われてい
る。ガイド部材70の、測定用開口60を含む平面とガ
イド部材70とが交わる線分(子午線)には、案内スリ
ット71が設けられている。案内スリット71には、測
定用開口60に沿って移動する光学系25を保持する光
学系ホルダー73が摺動自在に配設されている。なお、
光源用開口1とバフル21は、測定用開口60に干渉し
ない位置に設けられている。 【0030】積分球2に入射する光は、図1において説
明した場合と同様なのでその説明を省略し、試料3の表
面で反射した反射光の光学特性の検出について説明す
る。図6に示す光学系25の位置で試料3の反射光の測
光強度を検出すると、試料3の表面から距離rの位置で
の測光強度の光学特性が検出される。光学系ホルダー7
3を案内スリット71に沿って摺動させて光学系25の
位置を移動させても、光学系25の内端は試料3から距
離rの位置に置かれるので、その位置での測光強度は、
上述の光学系25の位置で検出した測光強度と同様にな
り、同じ測光強度のもとで反射光の光学特性が検出され
る。 【0031】従って、光学系25の位置を案内スリット
71に沿って移動させても、光学系25の内端と試料3
との距離を所定距離に保つことができるので、一様な測
光強度で反射光の光学特性を検出することができる。さ
らに、試料3の反射光の検出角度も連続的に変えられる
ようになる。図6に示す光学測定装置において、試料3
の光学特性を検出すると正反射成分を含まない測定がで
きる。また、測定用開口60を積分球2の一つの径線に
沿って略半周に設けた場合には、試料3の正反射成分を
含んだ測定ができる。また、図1において、測定用開口
13〜17を図6に示す測定用開口60としても良い。 【0032】以上説明した光学系は、レンズ式輝度計や
棒状光ファイバーの他に、オプティカルファイバーとレ
ンズとの組み合わせとしても良い。また、コネクターと
しては、コリメーター付き光ファイバーコネクター、及
びレンズ系付き光ファイバーコネクター等としても良
い。さらに、上記光学系と上記コネクターとを組み合わ
せて用いても良い。 【0033】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
球形状の積分球を用いたので試料を完全拡散光により照
明することができ、試料の反射光の検出位置が変化して
も、レンズ式輝度計により反射光の測光強度が一様に検
出され、または、光学系の内端と試料との距離を所定に
保ち反射光の測光強度が一様に検出されるので、試料
特性の視角依存性を評価することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical measuring device for evaluating the visual angle dependence of the optical characteristics of a sample under diffuse illumination. 2. Description of the Related Art There is known a diffuse illumination / 0 ° measuring method in which a sample is measured from the vicinity of a vertex of an integrating sphere by irradiating a sample with perfect diffusion light by combining an integrating sphere and a light source. FIG. 7 shows a colorimeter which is an example of such an apparatus. The colorimeter is
This is an apparatus that includes the integrating sphere 2 and the light source 9 and performs color evaluation of the sample 3. The integrating sphere 2 is provided with a sample opening 22 at the lower portion, and the sample 3 is disposed in close contact with the sample opening 22, and θ on one radial line of the integrating sphere 2 with respect to the normal P of the sample 3. A measurement opening 5 having a lens 4 is provided at an angled position, and a light source opening 1 through which light from a light source 9 is guided via a light source fiber 8 is provided. Also,
By providing the opening 6 at a position symmetrical to the measurement opening 5 with respect to the normal, measurement can be performed in which the specular reflection component from the sample 3 has been removed.
Further, when a diffusion plate is attached to the opening 6, measurement including a specular reflection component can be performed. However, as is the above colorimeter is a good device in that illuminating the sample by complete diffusion light, the measurement direction is recommended Ri by the JIS standard Z8722
Is fixed from the law line angle within 10 °, it was not possible to evaluate the viewing angle dependence of characteristics of the sample under diffuse illumination. Therefore, as an apparatus which improves this point, as shown in FIGS. 8 and 9, a hemispherical integrating sphere 7 in which light from a light source 9 is guided through a plurality of light source fibers 8 is used. A slit 12 for measurement is provided along two radial lines, and an optical system 23 that can move along the slit 12 while maintaining a constant distance from the sample 3 is disposed in the slit 12. 3, the other end is connected to the detector 11 via the measuring fiber 10,
An optical measuring device that detects the optical characteristics of the sample 3 in order to evaluate the viewing angle dependence of the sample 3 is known. Also, since the slit 12 is provided over a half circumference of the integrating sphere 2,
Measurement including the specular reflection component of the sample 3 can be performed. Further, when the slit 12 is provided over substantially the entire circumference of the integrating sphere 2, measurement without the specular reflection component can be performed. The above-described optical measuring device can detect the optical characteristics of the sample in order to evaluate the visual angle dependence of the sample, but the illumination inside the integrating sphere is made up of a hemisphere. Since it is performed by the integrating sphere, the illumination light does not become completely diffused light. Therefore, the intensity of the illumination light at the position of the sample has directionality, and the optical characteristics of the sample depend on the number of optical fibers, the exit angle from the optical fibers to the integrating sphere, the spread angle of light at this time, and the like. There was a point. When a spherical integrating sphere is used for the above-mentioned optical measuring device, a completely diffused light can be obtained inside the integrating sphere, but since the optical system is arranged on the surface of the integrating sphere, the detection position of the optical system is determined. When the distance is changed, the distance between the sample and the optical system changes, and it is difficult to obtain a uniform photometric intensity. Therefore,
The present invention has been made in view of the above problems,
It is an object of the present invention to provide an optical measuring device that detects uniform photometric intensity of optical characteristics of a sample under illumination of completely diffused light. Means for Solving the Problems The invention according to claim 1 is:
A diffuse illumination system for illuminating a sample, comprising a spherical integrating sphere having a measurement opening on its peripheral surface and a light source, and an optical system having one end facing the sample and the other end connected to a detector. In the optical measuring device for measuring the optical characteristics of the sample, a plurality of the measurement openings are provided so as to have different distances from the sample, and the optical system is attached to any of the plurality of measurement openings. An optical measuring device capable of detecting the photometric intensity of the sample, wherein the optical system is a laser.
It consists of a lens-type luminance meter.
The sample slides in the optical axis direction, and the measurement opening and the sample
It can be set to a position corresponding to the distance between An optical system composed of a lens type luminance meter is attached to the measurement opening of the spherical integrating sphere, or the spherical integrating sphere is measured. One end from the opening is introduced into the inside of the integrating sphere, the optical system is slidably and detachably inserted into the measuring opening, or each end and the sample are inserted from a plurality of measuring openings of the spherical integrating sphere. Each end is introduced into the integrating sphere from each measurement opening so that the distance between them becomes a predetermined distance, and the optical system is inserted and fixed in each measurement opening, so the detection position of the reflected light of the sample changes. However, the photometric intensity of the reflected light is detected uniformly. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes an integrating sphere. The inner surface of the integrating sphere 2 is coated with a white paint such as barium sulfate which has a high diffuse reflectance and does not absorb light. The integrating sphere 2 is provided with a sample opening 22, a plurality of measurement openings 13 to 17 provided along one radial line of the integrating sphere 2, and the light source opening 1. Further, according to JIS standard Z8722, the sum of these opening areas is equal to the integrating sphere 2
Is set so as to be 10% or less with respect to the sum of the inner surfaces. The sample opening 22 is provided below the integrating sphere 2, and the sample 3 is arranged so as to close the sample opening 22. A light source 9 is connected to the light source opening 1 via a light source fiber 8. Inside the integrating sphere 2, the light source opening 1 is placed closer to the sample opening 22 than the light source opening 1.
A baffle 21 for preventing light emitted from the light source from directly entering the sample 3 is provided. On the entire surface of baffle 21,
The same paint as the inner surface of the integrating sphere 2 is applied. Also,
If there is a possibility that the light incident on the integrating sphere 2 may directly enter the measurement openings 13 to 17, the baffle 21 is arranged by changing the position and the shape of the baffle 21. The measurement opening 13 is provided at a vertex of the integrating sphere 2, that is, at a position where the normal N, which is the center of the sample opening 22 and stands on the sample 3, intersects the surface of the integrating sphere 2. . The measurement opening 14 is provided with θ = 15 ° with respect to the normal line N. The measurement openings 15, 16, 17 are also
Like the measurement opening 14, they are provided on one radial line of the integrating sphere 2 at an angle of θ = 15 °. Each of the measurement openings 13, 15, 16, 1 is provided in the measurement opening 14.
A detachable lens-type luminance meter 18 is attached to the lens 7.
The lens-type luminance meter 18 has one end attached to the measurement opening 14 facing the sample, and the other end connected to the detector 20 via the measurement fiber 19. 2 and 3, a lens type luminance meter 18 is used.
Will be described in detail. As shown in FIG. 2, inside a lens barrel 27 whose inner surface is dyed black to reduce unnecessary reflected light, a luminosity correction filter 28 is slid in the optical axis direction in order from one end facing the sample 3. A movable lens 29, movable diaphragms 30 and 31, and a diffuse translucent plate 32 are arranged, and a detector 20
The other end to which (FIG. 1) is connected is a measuring fiber 19.
A fiber fixing connector 33 for fixing the optical fiber is provided. Scales 13a to 17a for adjusting the position of the movable lens 29 when detecting the optical characteristics of the sample 3 by attaching the lens type luminance meter 18 to each of the measurement openings 13 to 17 are provided on the outer peripheral surface of the lens barrel 27. It is marked. In FIG. 1, since a lens type luminance meter 18 is mounted on the measurement opening 14,
The position of the movable lens 29 is adjusted to the scale 14a.
The movement of the movable lens 29 in the lens barrel 27 is performed by a lens moving mechanism usually employed in optical equipment. In FIG. 3, a diaphragm 30 is provided with a movable lens 29.
Is arranged on the surface on which the image of the sample 3 is formed in the operation range of. First, when the sample 3 and the movable lens 29 are sufficiently separated from each other, the distance between the movable lens 29 at the position where the image of the sample 3 is formed on the surface of the diaphragm 30 and the image forming plane is determined by the focal length of the movable lens 29. l1. At this time, the solid angle determined by the size of the movable lens 29 and the distance 11 is α. The position of the movable lens 29 at this time is defined as position A. Next, when the sample 3 and the movable lens 29 are not sufficiently separated from each other, if an image of the sample 3 is to be formed on the surface of the diaphragm 30, the position of the movable lens 29 is more than that of the position A. Moving to the third side, the movable lens 29 moves to the position B. At this time, the distance between the movable lens 29 and the imaging plane is l2. The solid angle determined by the size of the movable lens 29 and the distance l2 is β. Accordingly, as the distance between the lens-type luminance meter 18 and the sample 3 becomes shorter, the distance between the movable lens 29 and the image forming plane of the sample 3 becomes longer, and the solid angle β always becomes smaller than the solid angle α. The solid angle determined by the distance between the stop 31 and the image plane and the size of the stop 31 is γ. FIG. 3 shows a case where the solid angle β = the solid angle γ, and the distance between the movable lens 29 and the sample 3 at this time is a distance L. When the solid angle β is larger than the solid angle γ, the light passing through the diaphragm 30 always reaches the diaphragm 31 at a solid angle larger than the solid angle γ. The amount of light passing through the stop 31 is determined by the size of the stop 31 and is always constant. That is, when a relationship is established in which the solid angle β is always larger than the solid angle γ and the solid angle α is larger than the solid angle β, the amount of light passing through the diaphragm 31 is constant. In other words, when the distance between the movable lens 29 and the sample 3 is greater than the distance L, the photometric intensity of the sample 3 is always uniform regardless of the distance. Can be detected. Therefore, the lens type luminance meter 18 is always arranged at a position where the distance between the movable lens 29 and the sample 3 is larger than the distance L. Next, the detection of the optical characteristics of the reflected light from the sample 3 for evaluating the viewing angle dependence of the sample 3 will be described. The light from the light source 9 reaches the light source opening 1 via the light source fiber 8, exits from the light source opening 1 to the inside of the integrating sphere 2, is diffused and reflected by the inner surface of the integrating sphere 2, and becomes completely diffused light. The surface of the sample 3 is illuminated. The light reflected on the surface of the sample 3 enters one end of the lens-type luminance meter 18. The light intensity of the reflected light from the surface of the sample 3 is made uniform by the lens type luminance meter 18 and transmitted to the detector 20 via the measuring fiber 19. Therefore, the optical characteristics of the reflected light are detected by the detector 20. The lens-type luminance meter 18 is detached from the measurement aperture 14, the movable lens 29 is positioned at the position corresponding to the scale 15a, and the lens-type luminance meter 18 is mounted on the measurement aperture 15, and the same as described above. The optical characteristics of the reflected light are detected.
At this time, when the distance between the lens type luminance meter 18 and the sample 3 changes, the photometric intensity of the reflected light also changes. However, the photometric intensity is made uniform by the lens type luminance meter 18, and And transmitted to the detector 20. Similarly, when the reflected light is detected from another measurement aperture, the optical characteristics of the reflected light having a uniform photometric intensity can be detected. In an optical measuring device as shown in FIG.
Using a photomultiplier as a detector, using a standard white plate as a sample, and detecting the brightness of the sample at each measurement aperture,
Similar values were detected in all the measurement openings, and the characteristics of the standard white plate were reproduced. Further, the reflected light may be detected by disposing the detector 20 directly at the position of the diaphragm 31. FIG. 4 shows another embodiment. In this figure, the integrating sphere 2 is the same as the integrating sphere 2 described with reference to FIG. 1 except for the measurement openings 53 to 57, so that the same reference numerals are given, and the description thereof will be omitted, and different points will be described. The measurement opening 54 is formed so that the rod-shaped optical system 25 having a small diameter and a predetermined length is slidably and detachably inserted. The optical system 25 is formed of a rigid optical fiber, the surface of which is coated with the same paint as the inner surface of the integrating sphere 2 and is marked with scales 53a to 57a. When the optical system 25 is inserted into the measurement opening 54, the scale 54a indicates that the distance between the inner end of the optical system 25 introduced into the integrating sphere 2 and the sample 3 is r (the sample opening 22).
(A radius centered on the center of the measurement opening 54). Scale 53
a, 55a, 56a, and 57a are used for each measurement so that the distance between the inner end and the sample 3 becomes r when the optical system 25 is inserted into the other measurement openings 53, 55, 56, and 57. Opening 53
5757 are marked respectively so as to coincide with the open ends. A detector 20 is connected to an outer end of the optical system 25 via a measuring fiber 19. The optical system 25 is extracted from the measurement opening 54, and the other measurement openings 53, 55, 5
6, 57 can be inserted. The light incident on the integrating sphere 2 is the same as that of the integrating sphere 2 described with reference to FIG.
The detection of the optical characteristics of the light reflected by the surface will be described. The reflected light incident from the inner end of the optical system 25 passes through the inside of the optical system 25 and is transmitted to the detector 20 via the measuring fiber 19, and the photometry at the position r from the surface of the sample 3 is performed by the detector 20. Intensity optical properties are detected. The optical system 25 is removed from the measurement opening 54, and the optical system 25 is inserted into the measurement opening 57 so that the scale 57a is aligned with the opening end of the measurement opening 57 as shown by a broken line. The optical characteristics of the reflected light are detected. In this case, the inner end of the optical system 25 is also positioned at a distance r from the surface of the sample 3, so that the photometric intensity at that position is the same as the above-described measured value, and the reflected light is measured under the same photometric intensity. Is detected. Therefore, no matter which measuring aperture the optical system is inserted into, the distance between the inner end of the optical system and the sample can be adjusted to a predetermined distance, and the optical characteristics of the reflected light can be adjusted with a uniform photometric intensity. Can be detected. FIG. 5 shows still another embodiment. In the figure, the integrating sphere 2 is the same as the integrating sphere 2 described in FIG. 4, and therefore, is denoted by the same reference numeral, description thereof will be omitted, and different points will be described. Bar-shaped probe optical fibers 39 to 43 having a small diameter and a predetermined length are inserted into and fixed to the measurement openings 53 to 57, respectively. The probe optical fibers 39 to 43 are made of optical fibers, and the surface thereof is coated with the same paint as the inner surface of the integrating sphere 2. The inner ends of the probe optical fibers 39 to 43 are introduced into the integrating sphere 2 so that the distance from the sample 3 is r (radius about the sample opening 22), and the illumination intensity is set inside the integrating sphere 2. Are arranged so that no direction dependency occurs. An optical fiber connector 46 is connected to the outer end of the probe optical fiber 40, and a photomultiplier 45 is connected via the light guide optical fiber 44. The optical fiber connectors 46 can be connected to the outer ends of the other probe optical fibers 39, 41, 42, and 43, respectively. The light incident on the integrating sphere 2 is the same as that of the integrating sphere 2 described with reference to FIG. Will be described. The reflected light incident from the inner end of the probe optical fiber 40 passes through the probe optical fiber 40 and is transmitted to the photomultiplier 45 via the light guide optical fiber 44. Therefore, the photomultiplier 45 detects the optical characteristic of the photometric intensity at a position at a distance r from the surface of the sample 3 in the measurement opening 54. The optical fiber connector 46 is detached from the outer end of the probe optical fiber 40 and connected to the outer end of the probe optical fiber 43 as shown by a broken line, and the optical characteristics of the reflected light are detected as described above. Since the inner end of the probe optical fiber 43 is also located at a distance r from the surface of the sample 3, the photometric intensity at that position is the same as the above-described photometric intensity at the inner end of the probe optical fiber 40,
The optical characteristics of the reflected light are detected under the same photometric intensity. Therefore, in any of the probe optical fibers, since the distance between the inner end of the probe optical fiber and the sample is fixed, the optical characteristics of the reflected light can be detected with a uniform photometric intensity. In the optical measuring apparatus as shown in FIG. 5, when the viewing angle dependency of the brightness of the sample was evaluated using a twisted nematic (TN) type liquid crystal element as the sample, the viewing angle dependency of visual observation under normal illumination was qualitatively determined. Was obtained. FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. 4, the same members as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 4, and description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 6, the integrating sphere 2 is provided with a slit-shaped measurement opening 60 substantially all around the one diameter line. The integrating sphere 2 is covered with a hemispherical guide member 70 having a radius d from a measurement point 72 which is the center of the sample opening 22. A guide slit 71 is provided in a line segment (meridian) of the guide member 70 where the plane including the measurement opening 60 and the guide member 70 intersect. An optical system holder 73 that holds the optical system 25 that moves along the measurement opening 60 is slidably provided in the guide slit 71. In addition,
The light source opening 1 and the baffle 21 are provided at positions that do not interfere with the measurement opening 60. The light incident on the integrating sphere 2 is the same as that described with reference to FIG. 1, and the description thereof will be omitted. The detection of the optical characteristics of the light reflected on the surface of the sample 3 will be described. When the photometric intensity of the reflected light of the sample 3 is detected at the position of the optical system 25 shown in FIG. 6, the optical characteristic of the photometric intensity at a position at a distance r from the surface of the sample 3 is detected. Optical system holder 7
Even if the position of the optical system 25 is moved by sliding the optical system 25 along the guide slit 71, the inner end of the optical system 25 is located at a distance r from the sample 3, so that the photometric intensity at that position is:
The intensity becomes the same as the photometric intensity detected at the position of the optical system 25 described above, and the optical characteristic of the reflected light is detected under the same photometric intensity. Therefore, even if the position of the optical system 25 is moved along the guide slit 71, the inner end of the optical system 25 and the sample 3
Can be maintained at a predetermined distance, so that the optical characteristics of the reflected light can be detected with a uniform photometric intensity. Further, the detection angle of the reflected light of the sample 3 can be continuously changed. In the optical measuring device shown in FIG.
By detecting the optical characteristics of the above, measurement without specular reflection components can be performed. In addition, when the measurement opening 60 is provided substantially half way along one radial line of the integrating sphere 2, measurement including the specular reflection component of the sample 3 can be performed. Also, in FIG. 1, the measurement openings 13 to 17 may be the measurement openings 60 shown in FIG. The optical system described above may be a combination of an optical fiber and a lens in addition to the lens type luminance meter and the rod-shaped optical fiber. Further, the connector may be an optical fiber connector with a collimator, an optical fiber connector with a lens system, or the like. Further, the optical system and the connector may be used in combination. As described above, according to the present invention,
Since the spherical integrating sphere is used, the sample can be illuminated with perfectly diffused light. Even if the detection position of the reflected light from the sample changes, the photometric intensity of the reflected light is detected uniformly by the lens-type luminance meter. Alternatively, the distance between the inner end of the optical system and the sample is maintained at a predetermined value, and the photometric intensity of the reflected light is detected uniformly .
It is possible to evaluate the viewing angle dependence characteristics.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す光学測定装置の断面図
である。 【図2】図1におけるレンズ式輝度計の断面図である。 【図3】レンズ式輝度計の説明図である。 【図4】本発明の別の実施例を示す光学測定装置の断面
図である。 【図5】本発明のさらに別の実施例を示す光学測定装置
の断面図である。 【図6】積分球の測定用開口をスリット状とした光学測
定装置の断面図である。 【図7】従来の測色計の断面図である。 【図8】従来の光学測定装置の概要図である。 【図9】従来の光学測定装置の断面図である。 【符号の説明】 1 光源用開口 2,7 積分球 3 試料 4 レンズ 6 開口 8 光源用ファイバー 9 光源 10,19 測定用ファイバー 11,20 検出器 18 光学系としてのレンズ式輝度計 13〜17,53〜57,60 測定用開口 22 試料用開口 23 光学系 25,39〜43 光学系としてのオプティカルファイ
バー
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical measuring device showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the lens type luminance meter in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of a lens type luminance meter. FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical measurement device showing another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical measuring device showing still another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical measuring device in which a measuring opening of an integrating sphere has a slit shape. FIG. 7 is a sectional view of a conventional colorimeter. FIG. 8 is a schematic diagram of a conventional optical measurement device. FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional optical measurement device. [Description of Signs] 1 Aperture for light source 2, 7 Integrating sphere 3 Sample 4 Lens 6 Aperture 8 Fiber for light source 9 Light source 10, 19 Fiber for measurement 11, 20 Detector 18 Lens type luminance meter 13 to 17 as optical system, 53-57,60 Measurement aperture 22 Sample aperture 23 Optical system 25,39-43 Optical fiber as optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−305224(JP,A) 特開 平6−43030(JP,A) 特開 昭63−175744(JP,A) 実開 昭60−165823(JP,U) 実開 昭59−4450(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01J 3/00 - 3/52 PATOLIS──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-305224 (JP, A) JP-A-6-43030 (JP, A) JP-A-63-175744 (JP, A) 165823 (JP, U) Shokai Sho 59-4450 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 G01J 3/00-3/52 PATOLIS

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】その周面に測定用開口が設けられた球形状
積分球と光源とからなり、試料を照明する拡散照明系
と、一端が上記試料に対向し、他端が検出器に接続され
た光学系とによって上記試料の光学特性を測定する光学
測定装置において、 上記測定用開口が、上記試料との距離がそれぞれ異なる
ように複数設けられ、上記複数の測定用開口の何れかに
上記光学系が装着されて、上記試料の測光強度を検出可
能とした光学測定装置であって、上記光学系がレンズ式輝度計により構成され、上記レン
ズ式輝度計のレンズが光軸方向に摺動して、上記測定用
開口と上記試料との距離に応じた位置に設定可能である
ことを特徴とする光学測定装置。
(57) [Claims] [Claim 1] A spherical shape having a measurement opening on its peripheral surface
An optical measuring device comprising an integrating sphere and a light source for illuminating a sample, and an optical system having one end facing the sample and the other end connected to a detector for measuring the optical characteristics of the sample. In the above, a plurality of the measurement openings are provided so that the distance from the sample is different from each other, and the optical system is attached to any of the plurality of measurement openings, and the photometric intensity of the sample can be detected. An optical measurement device, wherein the optical system is constituted by a lens-type luminance meter,
Lens for the above measurement slides in the optical axis direction.
An optical measurement device , which can be set at a position corresponding to a distance between an opening and the sample .
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