JP4545723B2

JP4545723B2 - ヘイズ測定方法及びその装置

Info

Publication number: JP4545723B2
Application number: JP2006226949A
Authority: JP
Inventors: ジル，ヒョンオク; ペ，ジェヨン
Original assignee: 三星電機株式会社
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: JP2007057534A; US20070046944A1

Description

本発明は、ヘイズ（ｈａｚｅ；濁度）測定方法及びその装置に関し、特に、肉眼のみで評価していた曲面のある試料のヘイズ特性を定量化して測定できる、ヘイズ測定方法及びその装置に関する。

一般に、ヘイズ測定装置とは、ガラス、プラスチックなどの透明性材料の光の透過性をヘイズ値で測定する装置のことを言う。透明なガラス、プラスチック、フィルムなどの材料を透過した光の量をヘイズ値で測定する装置又は方法は、既に国際標準化機構（ＩＳＯ）に規定されている。その例として、「ＩＳＯ７１０５プラスチックの光学的特性試験方法」、「ＩＳＯ１４７８２プラスチック−透明材料のヘイズ測定方法」などがある。

従来のヘイズ測定装置において、平面の試料に対するヘイズは測定できるが、曲面のある試料に対しては、測定が不可能であった。したがって、従来は、曲面のある試料の場合、肉眼でヘイズを評価せざるをえなかった。これによって、測定者により誤差が生じ、測定の正確性及び反復可能性を満足させることができなかった。

添付した図面を参照しつつ従来のヘイズ測定方法について説明し、その問題をさらに具体的に説明する。

図１Ａ及び図１Ｂは、従来の技術に係るヘイズ測定方法を説明するための図であって、図１Ａは、試料の全光線透過光を測定する方法を説明するための図であり、図１Ｂは、試料の拡散光を測定する方法を説明するための図である。

従来のヘイズ測定装置は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光を発生させる光源１と、前記光源１から発生した光を入射する試料２と、該試料２を透過した光を検出し、ヘイズを測定する積分球（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｐｈｅｒｅ）３とを備える。

そして、前記積分球３には、前記試料２を透過した光を入射する第１の開口部３ａと、前記第１の開口部３ａと対向する位置に形成された第２の開口部３ｂと、前記第１の開口部３ａ及び第２の開口部３ｂに垂直の方向に形成された第３の開口部３ｃとを備える。また、前記第２の開口部３ｂには、前記試料２を透過した光のうち、平行光を測定する第１のセンサ４ａを備え、前記第３の開口部３ｃには、前記試料２を透過した光のうち、拡散光を測定する第２のセンサ４ｂを備える。ここで、ヘイズを測定しようとする前記試料２は、ガラス、プラスチック等の透明性材質の平面状試料である。

前記光源１から発生した光は、前記試料２を介して平行光ＰＴ成分と拡散光ＤＴ成分とに分離され、前記積分球３の内部に入射される。このとき、前記積分球３では、前記試料２を介して入射される平行光ＰＴと拡散光ＤＴの成分をそれぞれ検出し、ヘイズを測定する。

前記ヘイズを求める式は、以下の式のように、全光線透過光に対する拡散光ＤＴの割合で示す。

したがって、平行光ＰＴと拡散光ＤＴの割合が分かれば、前記式からヘイズを測定できる。

ここで、前記試料２を透過した平行光ＰＴは、図１Ａに示すように、前記積分球３の第２の開口部３ｂに設置された第１のセンサ４ａを用いて測定し、前記試料２を透過した拡散光ＤＴは、図１Ｂに示すように、前記積分球３の第３の開口部３ｃに設置された第２のセンサ４ｂを用いて測定する。このような試料のヘイズ測定に関する規格は、国際標準化機構（ＩＳＯ）ＦＤＩＳ１４７８２に規定されている。

図２Ａ及び図２Ｂは、従来の技術に係る平面状試料及び曲面状試料に対するヘイズ測定方法を説明するための説明図である。

まず、図２Ａは、図１と同様に、試料面が平面の平面状試料２ａのヘイズを測定する方法を示すものであって、前記平面状試料２ａを通過した光が、平行光ＰＴと拡散光ＤＴに分離されて積分球３に入射されるため、前記平行光ＰＴと拡散光ＤＴの割合が分かれば、前記式１からヘイズを求めることができる。このとき、前記平行光ＰＴと拡散光ＤＴの割合は、上述のように、前記積分球３に備えられた第１のセンサ４ａ及び第２のセンサ４ｂから検出できる。

その後、図２Ｂでは、平面でない曲面のある試料２ｂを用いてヘイズを測定した。前記曲面のある試料２ｂの場合、前記光源１から入射した光が、前記曲面状試料２ｂを通過しながら屈折され、収斂又は発散する。したがって、前記曲面状試料２ｂを介して前記積分球３の内部に入射する光は、収斂又は発散した光のみが入射するようになる。したがって、前記曲面のある試料２ｂの場合には、前記試料２ｂを透過した光が収斂又は発散するため、平行光ＰＴと拡散光ＤＴを正確に測定できなくなり、ヘイズを測定することができなかった。

このように、従来のヘイズ測定方法及びその装置では、フィルムのように平面状試料に対しては、ヘイズ測定が可能であったが、レンズのように曲面状試料に対しては、積分球に入射する光が屈折するため、ヘイズを正確に測定できないという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、曲面のある試料と積分球との間にナルレンズを追加し、前記試料を介して積分球に入射する光が屈折しないようにすることによって、試料の形状に関係なく、ヘイズを正確に測定できるヘイズ測定方法及びその装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係るヘイズ測定方法によれば、光源から発生した光を、曲面状試料を介して透過させるステップと、前記曲面状試料を介して透過された光を、ナルレンズ（ＮｕｌｌＬｅｎｓ）を介して平行光にするステップと、前記ナルレンズを介して透過された平行光を、積分球を介して平行光と拡散光とに分離した後、ヘイズを測定するステップと、を含む。

ここで、前記ヘイズは、下記の式により求めることができる。

そして、前記平行光は、前記平行光が入射する方向の積分球の開口部にセンサを設置して検出することができる。

また、前記拡散光は、前記平行光が入射する方向に垂直の方向に形成された積分球の開口部にセンサを設置して検出することができる。

また、前記曲面状試料は、透明な平面状試料、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、液体レンズのうち、いずれかであってもよい。

また、前記液体レンズは、前記試料の種類に応じて印加電圧を変化させ、焦点距離を調整するものであってもよい。

また、前記曲面状試料は、凹レンズであってもよい。

また、前記曲面状試料が、凸レンズであってもよい。

また、上記目的を達成すべく、本発明に係るヘイズ測定装置によれば、光源から光を入射して透過させる曲面状試料と、前記曲面状試料を介して透過された光を検出し、ヘイズを測定する積分球と、前記曲面状試料と前記積分球との間に位置し、前記曲面状試料を介して前記積分球に入射する光を平行光に変えるナルレンズ又は液体レンズと、を備える。

ここで、前記曲面状試料は、透明な平面状試料、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、液体レンズのうち、いずれかであってもよい。

そして、前記液体レンズは、前記試料の種類に応じて印加電圧が変化し、変化した印加電圧に応じて曲率が変化することにより、焦点距離が変化するものであってもよい。

そして、前記試料は、曲面状試料であることが好ましい。

また、前記曲面状試料は、凹レンズであってもよい。

また、前記曲面状試料が、凸レンズであってもよい。

また、前記積分球は、前記曲面状試料を透過した光を入射する第１の開口部と、前記第１の開口部と対応する位置に形成された第２の開口部と、前記第１の開口部及び第２の開口部に垂直の方向に形成された第３の開口部と、前記第２の開口部に設置され、前記曲面状試料を透過した光のうち、平行光を測定する第１のセンサと、前記第３の開口部に設置され、前記曲面状試料を透過した光のうち、拡散光を測定する第２のセンサと、を備えたものであるのが好ましい。

したがって、本発明では、ナルレンズをはじめとした液体レンズを用いて、試料の形状に関係なくヘイズを正確に測定できるという効果がある。

また、本発明によれば、曲面のある試料と積分球との間に、ナルレンズ又は液体レンズを追加し、前記試料を介して積分球に入射する光が屈折しないようにすることによって、試料の形状に関係なく、ヘイズを定量的に測定及び評価できるという効果がある。

これにより、射出プラスチックレンズの白濁現象を評価できるのみならず、肉眼で確認し難いヘイズに対する評価基準を標準化できるという効果がある。

また、液体レンズを用いて、試料に応じて印加電圧を変化させて焦点距離を変化させることによって、コリメーター（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｒ）を試料ごとに変えなくてもよい。

また、液体レンズを評価するとき、電圧別にリアルタイムでヘイズ測定が可能である。

また、液体からなる液体レンズのヘイズを、レンズ状態で評価できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。

図３及び図４は、本発明に係るヘイズ測定方法を説明するための図である。図３は、試料の全光線透過光を測定する方法を説明するための図であり、図４は、試料の拡散光を測定する方法を説明するための図である。

本発明に係るヘイズ測定装置は、図３及び図４に示すように、光を発生させる光源１０と、該光源１０から発生した光を入射する曲面状試料２０と、該曲面状試料２０から出力された光を入射して平行光に変換させて出力するナルレンズ５０と、該ナルレンズ５０から出力された平行光を入射し、平行光ＰＴと拡散光ＤＴとに分離した後、分離された平行光ＰＴと拡散光ＤＴを検出し、ヘイズを測定する積分球３０と、を備える。

ここで、前記曲面状試料２０は、ガラス、プラスチックなどの透明性材質からなるレンズのような曲面状試料であって、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、液体レンズなどが全て含まれることができる。また、本発明では、前記曲面状試料２０のみならず、平面状試料を用いてヘイズを測定することができ、その他に如何なる形状の試料に対しても全て適用可能である。

そして、前記ナルレンズ５０は、前記曲面状試料２０から収斂及び発散した光を平行光に変換させて出力するレンズであって、図３及び図４に示すように、前記曲面状試料２０が凸レンズの場合、凹レンズで構成することが好ましい。これに対し、前記曲面状試料２０が凹レンズの場合、前記ナルレンズ５０は、反対に凸レンズで構成して用いることができる。

また、前記積分球３０は、前記ナルレンズ５０を透過した平行光を入射し、平行光ＰＴと拡散光ＤＴとに分離する第１の開口部３０ａと、該第１の開口部３０ａと対応する位置に形成された第２の開口部３０ｂと、前記第１の開口部３０ａ及び第２の開口部３０ｂに垂直の方向に形成された第３の開口部３０ｃと、を備える。また、前記第２の開口部３０ｂには、前記第１の開口部３０ａを介して分離された光のうち、平行光ＰＴを測定する第１のセンサ４０ａを備え、前記第３の開口部３０ｃには、前記第１の開口部３０ａを介して分離された光のうち、拡散光ＤＴを測定する第２のセンサ４０ｂを備える。

前記光源１０から発生した光は、前記曲面状試料２０を介して収斂及び発散して屈折する。そして、前記曲面状試料２０を介して屈折した光は、前記ナルレンズ５０を介して平行光に変わり、前記ナルレンズ５０を介して出力された平行光が、前記積分球３０の第１の開口部３０ａを介して入射され、かつ平行光ＰＴと拡散光ＤＴとに分離される。したがって、前記積分球３０では、内部に入射される前記平行光ＰＴと拡散光ＤＴの成分を検出し、ヘイズを測定する。

このとき、前記ヘイズを求める式は、以下の式のように、従来と同様に、全光線透過光に対する拡散光ＤＴの割合で示す。

前記積分球３０の第１の開口部３０ａを介して入射される平行光ＰＴは、図３に示すように、前記積分球３０の第２の開口部３０ｂに設置された第１のセンサ４０ａを用いて測定し、前記積分球３０の第１の開口部３０ａを介して入射される拡散光ＤＴは、図４に示すように、前記積分球３０の第３の開口部３０ｃに設置された第２のセンサ４０ｂを用いて測定する。このとき、試料のヘイズ測定に関する規格は、上述のように、国際標準化機構（ＩＳＯ）ＦＤＩＳ１４７８２に規定されている。

このように、本発明では、ヘイズを測定しようとする試料が、曲面のある試料であっても、ナルレンズを用いてヘイズを正確に測定できるように具現した。すなわち、光源から発生した光が前記曲面状試料を介して屈折するとしても、前記曲面状試料を介して屈折した光をナルレンズを介して平行光に変えることによって、ヘイズ測定を可能にした。すなわち、前記ナルレンズを介して出力された平行光は、前記積分球の第１の開口部を介して入射されながら、平行光ＰＴと拡散光ＤＴとに分離される。したがって、積分球３０の内部に分離された前記平行光ＰＴと拡散光ＤＴを、上述のように、前記第１のセンサ４０ａ及び第２のセンサ４０ｂにより検出すれば、前記式により、ヘイズを簡単に測定できる。

したがって、本発明では、測定試料の形状に関係なく、如何なる形状の測定試料も正確にヘイズを測定できる。

次に、図５及び図６は、本発明に係るヘイズ測定方法の他の実施の形態を説明するための図であって、図５は、液体レンズを用いて試料の全光線透過光を測定する方法を説明するための図であり、図６は、液体レンズを用いて試料の拡散光を測定する方法を説明するための図である。

本実施の形態によるヘイズ測定装置は、図５及び図６に示すように、光を発生させる光源１０と、該光源１０から発生した光を入射する曲面状試料２０と、該曲面状試料２０から出力された光を入射し平行光に変換させて出力する液体レンズ６０と、該液体レンズ６０から出力された平行光を入射し、平行光ＰＴと拡散光ＤＴに分離した後、分離された平行光ＰＴと拡散光ＤＴを検出し、ヘイズを測定する積分球３０と、を備える。

また、前記液体レンズ６０は、前記曲面状試料２０において収斂及び発散した光を平行光に変換させて出力するレンズであって、試料の種類に応じて印加電圧を変化させて曲率を変化させることによって、焦点距離を変化させる。これにより、前記液体レンズ６０は、試料の種類に応じて焦点距離を合せるために、位置を変化させなくても、簡単に印加電圧のみを調整することによって、焦点距離を変化させることができる。したがって、前記液体レンズ６０は、試料の種類に関係なく、試料において屈折した光を、印加電圧により焦点距離を変化させることによって、前記積分球３０に入射される光を平行光にすることができる。

このように、本発明では、ヘイズを測定しようとする試料が、レンズのように曲面のある試料であっても、液体レンズを用いてヘイズを正確に測定できるように具現した。すなわち、光源から発生した光が、前記曲面状試料を介して屈折するとしても、前記曲面状試料を介して屈折した光を、液体レンズ６０を介して平行光に変えることによって、ヘイズ測定を可能にした。すなわち、前記液体レンズ６０を介して出力された平行光は、前記積分球の第１の開口部を介して入射されながら、平行光ＰＴと拡散光ＤＴとに分離される。したがって、積分球３０の内部に分離された前記平行光ＰＴと拡散光ＤＴを、上述のように、前記第１のセンサ４０ａ及び第２のセンサ４０ｂにより検出すれば、前記式２により、ヘイズを簡単に測定できる。

このように、本発明は、測定試料において屈折した光を平行光に変えるコリメーターを、液体レンズ６０に代替できるため、測定試料が変わるごとに、コリメーターを変えなくても良い。すなわち、測定試料に応じて印加電圧を変化させれば、液体レンズの曲率が変化して焦点距離が変化することによって、測定試料に応じてコリメーターを変えなくてもよい。

したがって、本発明では、測定試料の形状に関係なく、如何なる形状の測定試料も正確にヘイズを測定でき、また測定試料に応じてコリメーターを変えなくても、液体レンズのみで全ての試料のヘイズを測定できる。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

従来の技術に係るヘイズ測定方法における試料の全光線透過光を測定する方法を説明するための図である。従来の技術に係るヘイズ測定方法における試料の拡散光を測定する方法を説明するための図である。従来の技術によって平面状試料及び曲面状試料に対してヘイズを測定する方法を説明するための説明図である。従来の技術によって平面状試料及び曲面状試料に対してヘイズを測定する方法を説明するための説明図である。本発明に係るヘイズ測定方法における試料の全光線透過光を測定する方法を説明するための図である。本発明に係るヘイズ測定方法における試料の拡散光を測定する方法を説明するための図である。本発明に係るヘイズ測定方法の他の実施の形態における液体レンズを用いて試料の全光線透過光を測定する方法を説明するための図である。本発明に係るヘイズ測定方法の他の実施の形態における液体レンズを用いて試料の拡散光を測定する方法を説明するための図である。

符号の説明

１０光源
２０試料（曲面のある試料）
３０積分球
３０ａ第１の開口部
３０ｂ第２の開口部
３０ｃ第３の開口部
４０ａ第１のセンサ
４０ｂ第２のセンサ
５０ナルレンズ
６０液体レンズ

Claims

光源から発生した光を、曲面状試料を介して透過させるステップと、
前記曲面状試料を介して透過された光を、ナルレンズ（ＮｕｌｌＬｅｎｓ）を介して平行光にするステップと、
前記ナルレンズを介して透過された平行光を、積分球を介して平行光と拡散光とに分離した後、ヘイズを測定するステップと、を含むヘイズ測定方法。
前記ヘイズは下記の式により求められることを特徴とする請求項１に記載のヘイズ測定方法。
前記平行光は、前記平行光が入射する方向の積分球の開口部にセンサを設置して検出することを特徴とする請求項１または２に記載のヘイズ測定方法。
前記拡散光は、前記平行光が入射する方向と直交する方向に形成された積分球の開口部にセンサを設置して検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘイズ測定方法。
前記曲面状試料は、透明な平面状試料、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、液体レンズのうち、いずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のヘイズ測定方法。
前記曲面状試料は、凹レンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘイズ測定方法。
前記曲面状試料は、凸レンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘイズ測定方法。
光を発生する光源と、
前記光源から光を入射して透過させる曲面状試料と、
前記曲面状試料を介して透過された光を検出し、ヘイズを測定する積分球と、
前記曲面状試料と前記積分球との間に位置し、前記曲面状試料を介して前記積分球に入射する光を平行光に変えるナルレンズと、を備えるヘイズ測定装置。
前記曲面状試料は、透明な平面状試料、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、液体レンズのうち、いずれかであることを特徴とする請求項８に記載のヘイズ測定装置。
前記曲面状試料は、凹レンズであることを特徴とする請求項８または９に記載のヘイズ測定装置。
前記曲面状試料は、凸レンズであることを特徴とする請求項８または９に記載のヘイズ測定装置。
前記積分球は、
前記曲面状試料を透過した光を入射する第１の開口部と、
前記第１の開口部と対応する位置に形成された第２の開口部と、
前記第１の開口部及び第２の開口部に垂直の方向に形成された第３の開口部と、
前記第２の開口部に設置され、前記曲面状試料を透過した光のうち、平行光を測定する第１のセンサと、
前記第３の開口部に設置され、前記曲面状試料を透過した光のうち、拡散光を測定する第２のセンサと、
を備えることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のヘイズ測定装置。
光を発生する光源と、
前記光源から光を入射して透過させる曲面状試料と、
前記曲面状試料を介して透過された光を検出し、ヘイズを測定する積分球と、
前記曲面状試料と前記積分球との間に位置し、前記曲面状試料を介して前記積分球に入射する光を平行光に変える液体レンズと、
を備えるヘイズ測定装置。
前記液体レンズは、前記曲面状試料の種類に応じて印加電圧が変化し、変化した印加電圧に応じて曲率が変化することにより、焦点距離が変化することを特徴とする請求項１３に記載のヘイズ測定装置。
前記曲面状試料は、透明な平面状試料、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、液体レンズのうち、いずれかであることを特徴とする請求項１３または１４に記載のヘイズ測定装置。
前記曲面状試料は、凹レンズであることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のヘイズ測定装置。
前記曲面状試料は、凸レンズであることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のヘイズ測定装置。