JP5047435B2

JP5047435B2 - 対象物からのスペクトル発光の空間分布を測定するための装置

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Publication number: JP5047435B2
Application number: JP2001533394A
Authority: JP
Inventors: ティエリー・ルルー
Original assignee: エルディム
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: EP1224444A1; US6804001B1; WO2001031303A1; KR20020044574A; TW463036B; DE60014944D1; FR2800163A1; DE60014944T2; EP1224444B1; KR100849921B1; FR2800163B1; JP2003516522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物からのスペクトル発光の空間分布を測定するための装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、特に、例えば投影スクリーンや、陰極線管や、照光デバイスや、液晶スクリーンやプラズマスクリーンや電気ルミネッセンススクリーンやマイクロチップスクリーン等のフラットディスプレイスクリーンや、反射表面といったような、対象物に対して適用される。
【０００３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
観測角度の関数として様々な対象物（例えば、上述のような対象物）からの反射光を比色測定することに関しては、いくつかの技術が既に公知である。
【０００４】
これに関しては、以下の文献を参照することができる。
［１］欧州特許出願公開明細書第０２８６５２９号
［２］仏国特許出願公開明細書第２７２９２２０号
［３］仏国特許出願公開明細書第２７４９３８８号
【０００５】
特に、電気機械的技術が公知であり、この技術においては、例えば光度計といったような測定器具を、測定対象をなす対象物の周囲に沿って移動させる。これに関しては、例えば文献［１］を参照することができ、特に、この文献［１］における図２ａ，２ｂ，３を参照することができる。
【０００６】
この公知技術は、多くの欠点を示す。
【０００７】
特に、測定は、サンプリングによって行われる。選択された複数の位置に関してのみ測定が行われ、測定位置どうしの間の位置または角度位置に関しては、輝度に関しての情報は、全く得られない。測定位置以外の位置における輝度については、何らの確信も存在しない。
【０００８】
加えて、それぞれの持続時間をＴ₀ とした複数の測定が、順次的に行われる。最大の情報を得ようとして多数のポイント（Ｎ）を測定する場合には、対象物の測定を完了するまでに、Ｎ×Ｔ₀ という時間を必要とする。
【０００９】
ＣＣＤタイプのまたは他のタイプのセンサアレイに関連したフーリエ光学系を使用した他の技術が公知である。これに関しては、例えば文献［３］を参照することができ、特に、この文献［３］における図１を参照することができる。
【００１０】
このような他の公知技術においては、１回の測定でもって、センサマトリクス上へと測定対象物から反射されるまたは放出される光の空間分布を得る。像の様々なポイントは、異なる角度において測定対象物の発光特性に関して得られた測定に対応する。
【００１１】
このような他の公知技術における主要な利点は、次のようである。
【００１２】
測定速度が、比較的速い。実際、測定における各持続時間（Ｔ₁ ）は、測定すべきポイント数に依存しないあるいはほとんど依存しない。
【００１３】
すべての情報を利用することができる。
【００１４】
輝度の角度分散の詳細において測定結果がないというリスクがない。
【００１５】
得られた値のすべてを積分（加算）することにより、対象物からの発光束に関する値が、確実に得られる。
【００１６】
それでもなお、このような他の公知技術の使用時に、深刻な欠点が明らかとなっている。実際、（上記文献［１］［２］を参照すれば）発光束の測定は、収束光の波長分散を考慮することなく、行われる。このことは、次のような制限をもたらす。
−スペクトル変化を得ようとした場合には、観測角度の関数として制限を受ける。
−比色測定が時として複雑なものであって光のスペクトル分布が既知でなければ比色座標の計算が常に不正確となってしまうことにより、比色測定において制限を受ける。
−反射率測定においては、すべての波長に関しての対象物の反射能力を評価するためには対象物の照光に使用している光源のスペクトルが既知であることが不可欠であることにより、反射率測定において制限を受ける。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記欠点を克服することである。
【００１８】
本発明の目的は、文献［３］記載の技術に関して上述したような利点と、スペクトル測定の利点と、を組み合わせた装置を提供することである。
【００１９】
確かに、（文献［２］［３］のようにすることで）発光信号の経路内に一連の選択的フィルタを配置することによって、波長範囲を選択することができる。
【００２０】
それでもなお、可視スペクトルの広がり幅が３４０ｎｍであること（可視スペクトルが３８０ｎｍ〜７２０ｎｍにわたって広がっていることによる）、および、光学測定において要求される解像度が４ｎｍの程度であること、を考慮するならば、８５個の一連のフィルタ（および、８５回の一連の測定）が必要となってしまう。したがって、このような手法では、測定時間が長くなってしまう。
【００２１】
さらに、発光信号の経路内に８５個のフィルタを設置することは、簡単ではなく、また、これら８５個のフィルタのコストは、無視できるものではない。それは、４ｎｍというバンド幅のフィルタの製造が、かなり繊細なものであるからである。
【００２２】
それでもなお、各フィルタが１０ｎｍというバンド幅を有しているような、限定された数のフィルタを使用することが想定される。その場合、フィルタ数は、３４個となるけれども、測定装置の精度が悪くなってしまう。
【００２３】
本発明による装置は、一連の多数の選択的フィルタを使用することに関連して上述したような欠点をもたらすことなく、上記の様々な利点を組み合わせることができる。
【００２４】
より詳細には、本発明の目的は、対象物の測定領域からの発光スペクトルの空間分布を測定するための装置であって、
−フーリエ平面内において、測定領域の光学的フーリエ変換をなす第１像を形成する第１レンズと、
−第１ダイヤフラムと、
−第１レンズと第１ダイヤフラムとの間に配置された第２レンズであって、第１レンズとこの第２レンズとが協働することによって、第１ダイヤフラムの開口と測定領域とが、第１ダイヤフラムを通して見たときに測定領域が観測方向に無関係な見かけ表面を有しているようにして、第１レンズおよび第２レンズを介して光学的に連結されるようになっているとともに、第１レンズと第２レンズとが、装置の光学軸をなす共通の光学軸を有しているような、第２レンズと、
−第１像の矩形部分を選択することによって選択方向を規定する選択手段と、
−第１像の選択された部分に対応する光を分散させるための光分散手段と、
−光分散手段によって分散された光を受領するとともに分散光を代理する信号を提供するための２次元像センサと、
−信号を処理することによって、第１像の矩形部分の各ポイントに関しての、測定領域のスペクトル応答を決定することができるようになっている信号処理手段と、
を具備することを特徴とする装置である。
【００２５】
好ましくは、第１ダイヤフラムは、円形の開口を有している。
【００２６】
また、好ましくは、光分散手段は、選択方向に対して垂直であるような分散方向へと、光を分散させることができるようになっている。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態においては、選択手段は、矩形スリットを備え、この矩形スリットは、対象物から放射される光に対して不透明な材料から形成される。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態においては、選択方向は、装置の光学軸に沿ったものとされる。
【００２９】
この場合、本発明による装置は、装置の光学軸回りに対象物を回転させる回転手段を具備することができる。これにより、様々な方位角（φ）に関して、測定領域の特性を測定することができる。
【００３０】
これに代えて、本発明による装置は、選択方向が第１像を走査しこれにより選択手段が第１像の複数の矩形部分を逐次的に選択するように、選択手段を変位させる変位手段を具備することもできる。
【００３１】
この場合、本発明の特定の実施形態においては、選択手段は、矩形スリットを備え、この矩形スリットが、対象物から放射される光に対して不透明な材料から形成され、矩形スリットが、選択方向を決定し、矩形スリットが、装置の光学軸に沿って位置し、変位手段が、光学軸回りにスリットを回転させる手段であり、光分散手段が、選択方向に対して垂直に維持されたしたがってスリットに対して垂直に維持された分散方向へと、光を分散させ得るようになっている。
【００３２】
また、この場合、本発明の他の特定の実施形態においては、選択手段は、矩形スリットを備え、この矩形スリットが、対象物から放射される光に対して不透明な材料から形成され、矩形スリットが、選択方向を決定し、矩形スリットが、装置の光学軸に沿って位置し、変位手段が、光学軸回りにスリットを回転させる手段であり、装置は、スリットと光分散手段との間に配置された回転補償手段であるとともに、センサによって受領される分散光の向きを一定に維持するための回転補償手段を具備している。
【００３３】
本発明による装置は、さらに、発光源と、この発光源からの光を対象物に向けて反射させこれにより測定領域を含有した対象物の領域を照光し得るとともに、このようにして照光されている測定領域からの光を第１ダイヤフラムに向けて導き得る半反射手段と、を具備することができる。
【００３４】
この場合、本発明の第１の特定の実施形態においては、半反射手段が、第２レンズと第１ダイヤフラムとの間に配置され、この場合に、さらに、
−開口を有した第２ダイヤフラムであって、この開口が照光領域を規定するとともに、この開口と照光領域とが、第１レンズおよび第２レンズの組合せを介して光学的に連結されているような、第２ダイヤフラムと、
−第３レンズと、
を具備し、発光源が、第２レンズおよび第３レンズの組合せを介して第１レンズのフーリエ平面に対して光学的に連結されている平面内に、配置される。
【００３５】
また、この場合、本発明の第２の特定の実施形態においては、半反射手段が、第１レンズと第２レンズとの間に配置され、この場合に、さらに、
−第３レンズおよび第４レンズと、
−開口を有した第２ダイヤフラムであって、この開口が照光領域を規定するとともに、この開口と照光領域とが、第１レンズおよび第４レンズの組合せを介して光学的に連結されているような、第２ダイヤフラムと、
を具備し、発光源が、第３レンズおよび第４レンズの組合せを介して第１レンズのフーリエ平面に対して光学的に連結されている平面内に、配置される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面を参照しつつ、本発明を制限するものではない単なる例示としての以下の実施形態についての説明を読むことにより、より明瞭に理解されるであろう。
【００３７】
図１においては、例えばスイッチオンされているディスプレイスクリーン（あるいは、図示しない手段によって照光されている投影スクリーン）といったような、対象物（２）が示されている。
【００３８】
ここでは、対象物（２）の表面がなす領域（４）であって『測定領域』と称される領域（４）からの発光スペクトルの空間分布が、測定対象とされている。
【００３９】
測定を行うために、本発明による装置が使用される。図１においては、装置の光学軸（Ｚ）だけが図示されている。測定領域（４）は、装置の光学軸（Ｚ）が対象物の表面に対して垂直であるようにしてかつ装置の光学軸（Ｚ）が測定領域（４）の中心（Ｏ）を通過するようにして、装置に対して対向配置されている。図１においては、対象物の２つの軸（Ｘ，Ｙ）と、対象物（２）の表面と、が示されている。この場合、ＯＸＹＺ三面体が、直接的に直交した３つの三面体である。
【００４０】
対象物（２）の他の領域を測定するに際しては、測定したい領域が装置に対して対向するように、この対象物を装置に対して移動させる（あるいは、装置を対象物に対して移動させる）だけで十分である。
【００４１】
図１においては、ＯＸＹ平面の軸（Ｕ）が示されている。この軸（Ｕ）は、軸（Ｚ）と共に、測定領域（４）の観測平面を形成する。観測軸（Ｄ）は、この観測平面内に含まれている。
【００４２】
軸（Ｘ）と軸（Ｕ）とがなす角度は、記号（φ）によって示されており、方位角と称される。軸（Ｚ）と軸（Ｄ）（観測方向を形成する）とがなす角度は、記号（θ）によって示されている。図１においては、対象物の表面の軸（Ｖ）が示されており、この軸（Ｖ）は、軸（Ｕ）に対して垂直とされている。
【００４３】
図１における測定領域（４）を測定し得るような、本発明による装置の一例は、軸（Ｕ，Ｚ）によって形成される観測平面に関して、図２Ａに概略的に示されている。この場合、軸（Ｚ）は、装置の光学軸である。よって、この観測平面は、測定対象をなす領域（４）に対して直交した平面である。
【００４４】
図２Ａに示す装置は、角度／平面変換アセンブリを備えており、この変換アセンブリは、第１収束レンズ（６）と、第２収束レンズ（８）あるいは視野対物レンズと、ダイヤフラム（１０）と、を有している。
【００４５】
このような角度／平面変換アセンブリに関しては、上記文献［１］〜［３］を参照することができ、特に、文献［３］を参照することができる。
【００４６】
測定対象をなす対象物（２）の表面は、好ましくは、第１収束レンズ（６）の対物焦点平面内に位置している。さらに、このレンズ（６）は、このレンズ（６）のフーリエ平面（Ｐ１）内において、測定領域（４）の光学的フーリエ変換を行う。
【００４７】
このフーリエ変換により、測定領域（４）内において対象物（２）から放出された発光束の角度分布を平面の形態で表現することができる。よって、この角度分布像は、平面（Ｐ１）内に形成される。
【００４８】
第２収束レンズ（８）は、フーリエ平面（Ｐ１）の近傍に配置されており、レンズ（６）と関連して、測定領域（４）とダイヤフラム（１０）との間の、より厳密には、測定領域（４）とダイヤフラム（１０）の開口との間の、光学的結合を確保することができる。
【００４９】
レンズ（６，８）とダイヤフラム（１０）とによって形成されている角度／平面変換アセンブリは、ダイヤフラムから見たときの測定領域（４）の見かけの表面が全くすべての観測平面のすべての観測方向（Ｄ）（角度（θ）によって表されている）に関してほぼ一定値（Ｓ₀ ）を有しているようなものとされる。特に、光学軸（Ｚ）に沿って見たときに、この見かけ表面が、値（Ｓ₀ ）を有しているようなものとされる。
【００５０】
よって、ＸＯＹ平面上への、測定領域（４）のこの見かけ表面の投影は、およそＳ₀／ｃｏｓθ につれて変化する。
【００５１】
ダイヤフラム（１０）のサイズおよび形状は、光学軸（Ｚ）に従う測定領域のサイズおよび形状を決定する。ダイヤフラム（１０）は、有利には、円形形状とされる。その場合、測定領域は、楕円形となり、この領域の短軸をＤ₀ とすれば、長軸は、およそＤ₀／ｃｏｓθ という値を有することとなる。この長軸は、この場合には、光学軸（Ｚ）と観測方向（Ｄ）とによって形成される平面内に含有されている。
【００５２】
図からわかるように、ダイヤフラム（１０）は、レンズ（６，８）を介して、測定領域（４）に対して光学的に連結されている。
【００５３】
図２Ａに示す装置の製造にあたっては、光学的連結に際して導入しようとする拡大倍率（ダイヤフラム（１０）の開口サイズと、測定領域（４）のサイズと、の間の関係）が選択される。
【００５４】
図２Ａに示す装置は、さらに、他のレンズ（１２）すなわちリレー対物レンズを備えている。このレンズ（１２）は、平面（Ｐ１）内にあるフーリエ変換像を第２平面（Ｐ２）へと転写し得るよう、ダイヤフラム（１０）の後段に設置されている、好ましくは、ダイヤフラム（１０）に近接して後段側に設置されている。この変換は、平面（Ｐ１）内にある像を、図２Ａに示す装置内に設けられている像センサ（１４）に適合したサイズへとまたこの装置内の他の光学的手段に適合したサイズへと縮小し得るよう、スケール変換によって行うことができる。
【００５５】
図２Ａに示す装置は、さらに、フーリエ平面（Ｐ１）内に存在する像の直線状断面または直線状部分を選択するための手段を備えている。
【００５６】
考慮している例においては、この直線状部分は、有利には、装置の光学軸（Ｚ）に沿って通過し得るように配置されている。この場合、選択手段は、一定の方位角（図１における角度φ）を選択する。
【００５７】
このような選択手段は、平面（Ｐ１）内にまたは平面（Ｐ２）内に個別的に配置することができる。
【００５８】
考慮している例においては、選択手段として、不透明材料から形成された矩形スリット（１６）が使用されている。この例においては、スリット（１６）は、軸（Ｕ，Ｚ）によって形成された平面内に位置しており、軸（Ｕ）に対して平行とされている。
【００５９】
図２Ａに示す装置は、さらに、光分散のための手段（１８）を備えている。この手段（１８）は、例えば、透過や反射のために使用される回折格子やプリズムとされる。このような光分散手段は、平面（Ｐ２）よりも後段側に配置されている。加えて、このような光分散手段は、有利には、分散方向が、選択方向（スリット（１６）の方向）に対して垂直となるように、配置されている。
【００６０】
図２Ｂは、図２Ａの一部を概略的に示す図である。図２Ｂにおいても、光分散手段（１８）が示されている。図２Ｂにおいては、装置は、分析のための直線状断面とは垂直であるような方向において、より厳密には、分析のための直線状断面とは垂直であるような平面内において、示されている。すなわち、図２Ｂにおいては、装置は、分散平面内において示されている。考慮している例においては、軸（Ｚ，Ｖ）によって形成される平面内において、示されている。
【００６１】
よって、分散された光は、センサ（１４）へと到達し、対象をなす測定領域（４）から放射された光の空間成分に応じて、赤色ビーム（２０）から緑色ビーム（２４）を経由して紫色ビーム（２２）までにわたって、分類することができる。
【００６２】
像センサ（１４）は、２次元センサとされ（例えば、複数の光検出器からなるアレイや、ＣＣＤデバイス、とされ）、選択手段の与えられた位置に関して、一方においては、ある方向について角度（θ）の関数としての発光強度を分析することができ、他方においては、垂直方向について波長の関数としての発光強度を分析することができる。
【００６３】
有利には、センサ（１４）は、センサ（１４）の２つの軸が上述した２つの方向に対応するようにして、配置される。
【００６４】
このセンサがＣＣＤタイプのセンサである場合に、分散方向がＣＣＤタイプセンサのコラム（行）に対して垂直であるように位置合わせされていれば、分散方向は、画素内に収容されている電荷をグループ分けすることによって（ビンニング,binning）、波長の関数として測定装置の感度を調節することができる。
【００６５】
センサ（１４）は、電子処理手段（２６）と接続されている。電子処理手段（２６）は、センサによって収集された情報を処理するためのものであり、測定領域（４）の空間的応答（空間的レスポンス）を、測定された直線状断面の各ポイントと関連づける。この情報は、適用されているサンプリング手法に応じて、測定装置の実際の応答（レスポンス）に基づいて修正される。
【００６６】
このようにして得られた空間的情報に基づき、適切な係数によって重みづけを行うことによって、考慮している各角度（θ）に関しての比色座標を計算することができる。
【００６７】
電子処理手段（２６）には、結果を表示するための手段（図示せず）が付設される。
【００６８】
図２Ｃにおいては、センサ（１４）によって収集された発光信号が示されている。これら信号は、このセンサの平面内において示されている。この平面内の各ポイントは、２つの軸（ｘ，ｙ）を利用して示されている。軸（ｙ）方向においては、分析された角度（θ）に関連したデータが示されており、軸（ｘ）方向においては、波長に関連したデータが示されている。
【００６９】
よって、センサ（１４）によって収集された情報を分析することにより、対象をなす測定領域から放出された光の中に存在する可視スペクトルにおけるすべての波長に関し、直線状断面内における様々な入射角度における情報が得られることは、明らかである。
【００７０】
よって、図２Ａおよび図２Ｂに示す装置は、フーリエ平面（Ｐ１）内のすべての断面のそれぞれに関して、空間分布特性とスペクトル分散特性とを同時に測定することができる。考慮している例においては、この断面は、一定の方位角を有した断面である。
【００７１】
選択手段が、平面（Ｐ１）内の像の直線状断面でありかつ装置の光学軸（Ｚ）を通過する直線状断面（考慮している例の場合）を選択することができる場合には、平面（Ｐ１）内に含有された像の中の様々な方位角に対応した様々な直線状断面を研究可能とするために、光学軸（Ｚ）回りに、対象物をしたがって測定領域（４）を回転させることができ、すべての分析用半空間に関して、測定領域（４）からの応答を新たに構成することができる。
【００７２】
これは、図３に概略的に示されている。図３においては、対象物（２）は、支持体（３４）上に設置されている。支持体（３４）には、矢印（３６）によって概念的に示されているような、図２Ａおよび図２Ｂを参照して上述した測定装置（３８）の光学軸（Ｚ）回りに対象物（２）をしたがって測定領域（４）を回転させ得る手段が、設けられている。
【００７３】
また、角度（θ，φ）のすべてにわたって走査することによって測定領域の応答を再構成し得るよう、上述のフーリエ平面（Ｐ１またはＰ２）内において、選択手段（１６）を変位させることもできる。
【００７４】
好ましくは、この変位は、上述したように平面（Ｐ１またはＰ２）内に配置されたスリット（１６）の、光学軸（Ｚ）回りにおける回転によって行われる。
【００７５】
図２Ａに示されているように、スリット（１６）は、適切な機械的手段（４０）によって、回転を受ける。機械的手段（４０）は、例えば、モータと、スリットに対して回転可能に係合するための機械的機構と、関連する電子制御手段と、から構成される。
【００７６】
光の分散が直線状断面に対して直交することを保証するために、光分散手段（１８）は、選択手段（考慮している例においてはスリット（１６））に対して、回転可能に連結されなければならない（当業者であれば実施することができる）。
【００７７】
好ましくは、センサ（１４）がなす平面における分析を簡略化するために、図２Ａおよび図２Ｂに示す装置に対して、回転補償デバイス（４２）が付加される。回転補償デバイス（４２）は、スリット（１６）の角度位置にかかわらず、センサ（１４）によって収集されたデータを同一配向角度に維持し得るように、光学経路内に設置される。
【００７８】
この回転補償デバイス（４２）は、自身の役割を発揮し得るよう、スリット（１６）の後段側に挿入される。
【００７９】
選択手段（考慮している例においては、スリット（１６））が平面（Ｐ１）のところに設置されている場合には、回転補償デバイス（４２）は、レンズ（８）とレンズ（１２）との間に配置される、あるいは、レンズ（１２）と光分散手段（１８）との間に配置される。
【００８０】
選択手段が平面（Ｐ２）のところに設置されている場合には、回転補償デバイス（４２）は、選択手段と光分散手段（１８）との間に配置される。
【００８１】
回転補償デバイス（４２）が使用される場合には、光分散手段と選択手段（考慮している例においては、スリット（１６））とを、回転可能に連結する必要はない。それは、光分散手段が、回転補償の結果として、センサ（１４）に対しての固定位置に維持されるからである。
【００８２】
光分散手段（１８）は、１つまたは複数の回折格子や１つまたは複数のプリズムの使用をベースとするものとすることができる。
【００８３】
そのような光分散手段の例は、図４に概略的に示されている。図４においては、光分散手段（１８）は、収束レンズ（４４）と、回折格子（４６）と、他の収束レンズ（４８）と、をこの記載順に備えている。
【００８４】
図４は、この例に示す光分散手段を使用した測定装置における光学軸（Ｚ）を示している。この例においては、センサ（１４）が軸（Ｚ）上に位置していないことに注意されたい。
【００８５】
図４においては分散が観測される平面において光分散手段が図示されていることに、注意されたい。この平面は、回転補償デバイスが使用されている場合には回転補償デバイスの出口において考慮される選択平面に対して垂直であり、回転補償デバイスが使用されていない場合にはスリット（１６）の出口において考慮される選択平面に対して垂直である。
【００８６】
スリット（１６）の像（５０）が、収束レンズ（４４）によってコリメートされる（このスリットからの発散ビームが、平行光線からなるビームへと変換される）ことがわかる。
【００８７】
このような平行光線からなるビームは、回折格子（４６）（この回折格子に代えて、分散性材料からなるプリズムを使用することもできる）へと伝達される。その後、平行光線ビームは、互いに波長の異なる複数のビームへと分散される。
【００８８】
互いに異なる波長を有したこれらビームは、他の収束レンズ（４８）によって、焦点合わせされる。同じ波長を有する複数の光線は、同一ポイントへと焦点合わせされる。このようにして得られた像は、その後、センサ（１４）によって収集される。
【００８９】
さて、再び、回転補償デバイス（４２）について説明する。
【００９０】
この回転補償デバイスの目的は、光学軸回りに、像の軸の回転を行うことである。図２Ａおよび図２Ｂを参照して上述した測定装置内において回転補償デバイスを使用することにより、選択手段（１６）の角度配向位置にかかわらず、センサ（１４）上において得られた像の軸を再度軸合わせすることができる。
【００９１】
実用的には、そのような回転補償デバイスの形成に際しては、プリズムやミラーが使用される。
【００９２】
様々な回転補償デバイスが公知である。これに関しては、例えば、W.J.Smith 氏による“Modern Optical Engineering”と題する文献を参照することができる。本発明を限定するものではない単なる例示を行うならば、そのような回転補償デバイスの形成に際しては、Doveタイプの、または、屋根なし−Abbeタイプの、または、Pechanタイプの、プリズムを使用することができる。
【００９３】
図５において概略的に図示された回転補償デバイスの一例は、屋根なし−Abbeタイプのプリズムを備えている。このような回転補償デバイスにおける光経路が、平行光線ビームの場合について、示されている。
【００９４】
また、図５における矢印（５１）によって示されているように、適切な手段によって回転可能とされたこの回転補償デバイスの回転軸（ｚ）が示されている。この軸（ｚ）は、図２Ａおよび図２Ｂの装置において使用されている選択手段の回転軸でもある。
【００９５】
図５の例においては、この図における回転補償デバイス（４２）が光ビームの経路内に配置されているとすれば、回転補償デバイスの回転角度がαである場合に、回転補償デバイスの出口において結果的に得られる像は、２αという角度回転を受ける。よって、方位角（φ）の回転を補償するためには、回転補償デバイスは、φ＝−２αであるような回転角度（α）だけ回転しなければならない。
【００９６】
本発明による図２Ａの測定装置においては、回転補償デバイス（４２）は、適切な手段（５２）によって回転を受ける（回転駆動される）。この手段（５２）は、モータと、関連する電子制御手段と、を備えている。回転補償デバイス（４２）の回転制御によって、選択平面の回転が正確に補償される。
【００９７】
回転補償デバイス（４２）に関連した電子制御手段（図示せず）は、選択手段（１６）に関連した電子制御手段（図示せず）に対して接続される。
【００９８】
この接続は、制御手段（５４）によって行われ、これにより、必要とされる精度でもってφ＝−２αという関係となることが確保される。
【００９９】
発光束の下での対象物の測定、特に、発光束の下での反射性対象物の測定は、図６および図７を参照して後述するように装置を変更することによって、図２Ａおよび図２Ｂに示す装置により行うことができる。
【０１００】
すなわち、レンズ（８）の後段側において（図６の場合）、または、レンズ（６）とレンズ（８）との間において（図７の場合）、光学経路内に半反射デバイス（５６）（分離キューブ、または、類似物）を挿入する。
【０１０１】
図６および図７は、このように変更された測定装置の操作の詳細を示している。ただし、図示の簡単化のために、スペクトル分析に際して必要とされる様々な部材の図示は省略されている。
【０１０２】
半反射デバイス（５６）は、測定装置の他の方向における光ビーム伝搬を妨害することはない。したがって、対象物（２）を照光しながらでも、測定を行うことができる。
【０１０３】
まず最初に、図６の測定装置の例について説明する。
【０１０４】
対象物（２）の表面の領域（５７）が照光することが要望されていて、この領域（５７）が、測定領域（４）（図１および図２Ａに関する説明を参照されたい）を含有しているものとする。好ましくは円形とされているような開口を有したダイヤフラム（５８）が、レンズ（６，８）を介して、照光領域（５７）に対して光学的に連結されている。ダイヤフラム（５８）は、領域（５７）を規定するために使用されている。
【０１０５】
ダイヤフラム（５８）と照光領域（５７）との間の連結特性は、測定領域（４）とダイヤフラム（１０）との間において適用されている連結特性と同等である。特に、拡大倍率に関して、および、ダイヤフラム（５８）から来る光ビームの領域（５７）上への入射角度をθ₁ としたときに１／ｃｏｓθ₁ につれて変化する表面補償に関して、同等である。
【０１０６】
半反射デバイス（５６）に関してダイヤフラム（５８）の後段側に配置された収束レンズ（６０）は、（図６に示すように、半反射デバイス（５６）を間に挟んだ状況で）レンズ（８）と協働して、フーリエ変換平面（Ｐ１）と平面（Ｐ３）との間の連結をもたらしている。
【０１０７】
平面（Ｐ３）内には、発光源（６２）が挿入されている。この発光源（６２）は、長尺の発光源とすることも、平面（Ｐ３）内の任意の位置に配置された点光源とすることも、また、照光領域（５７）のところにおいて所望の照光角度分布を生成し得る他の任意の光源とすることも、できる。
【０１０８】
次に、図７の例について説明する。図７においては、レンズ（８）（図７には図示されていない）は、デバイス（５６）の右側において軸（Ｚ）上に位置している。
【０１０９】
この場合には、図７に示すように、補助的収束レンズ（６４）が、半反射デバイス（５６）とダイヤフラム（５８）との間において、図６の測定装置に対して追加されている。収束レンズ（６４）は、レンズ（６）と協働して、照光領域（５７）とダイヤフラム（５８）との間の光学的連結を行うことができる。
【０１１０】
図２Ａの測定装置に戻って、説明する。
【０１１１】
この測定装置を制御するために、また、データを収集するために、センサ（１４）からの信号を処理するための電子手段（２６）と、選択手段（１６）および回転補償デバイス（４２）を制御するための電子手段（４０，５２，５４）とは、命令ユニットすなわち任意の種類のコンピュータ（６６）に対して接続されている。
【０１１２】
上述した測定装置は、所望の機能を十分良好に果たすものであり、発光体や反射体や光分散体のそれぞれにおける角度分布とスペクトル分布との双方に関する情報を、迅速にかつ大量にかつ同時的に得ることができる。
【０１１３】
この測定装置の能力は、使用者の要求に適合させることができる。
【０１１４】
すなわち、１つまたは複数の直線状断面に関して測定を行い得るように、本発明による『ベーシックモデル的』装置を構成することができる。
【０１１５】
ベーシックモデル的装置に対しては、反射モード（発光束下での測定モード）において試料を測定し得るという機能を、追加することができる。
【０１１６】
加えて、回転補償デバイスを使用することにより、使用者の要求に応じて、すべての可能な方位角に関する分析を行うことができる。
【０１１７】
例えば、ここで考慮したタイプの発光性対象物や反射性対象物の製造ユニットにおいては、方位角がそれぞれφ＝０°およびφ＝９０°であるような２つの方向についてのみ、分析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置によって測定されるべき対象物の測定領域と、所定の観測平面と、を概略的に示す図である。
【図２】図２Ａは、本発明の特定の実施形態による装置をその観測平面内において概略的に示す図であり、図２Ｂは、その観測平面に対して垂直である平面でありかつ測定領域からの光の分散先をなす平面内において、図２Ａに示す特定の実施形態の一部を概略的に示す図であり、図２Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂに示す装置の一部を構成しているセンサがなす平面内に収集された情報を概略的に示す図である。
【図３】本発明による装置において、測定対象をなす対象物を回転させるための手段を概略的に示す図である。
【図４】本発明において使用可能であるような光分散手段の一例を概略的に示す図である。
【図５】本発明において使用可能であるような回転補償手段の一例を概略的に示す図である。
【図６】測定対象物の照光を可能とするような本発明の特定の実施形態の一部を概略的に示す図である。
【図７】測定対象物の照光を可能とするような本発明の他の特定の実施形態の一部を概略的に示す図である。
【符号の説明】
２対象物
４測定領域
６第１収束レンズ（第１レンズ）
８第２収束レンズ（第２レンズ）
１０ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
１４像センサ、センサ（２次元像センサ）
１６矩形スリット（選択手段）
１８光分散手段
２６電子処理手段（信号処理手段）
４０機械的手段（変位手段）
４２回転補償デバイス（回転補償手段）
５６半反射デバイス（半反射手段）
５７照光領域
５８ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
６０収束レンズ（第３レンズ）
６２発光源
６４補助的収束レンズ（第４レンズ）
Ｐ１フーリエ平面
Ｐ３平面
Ｚ光学軸

Claims

対象物（２）の測定領域（４）からのスペクトル発光の空間分布を測定するための装置であって、
−フーリエ平面（Ｐ１）内において、前記測定領域の光学的フーリエ変換をなす第１像を形成する第１レンズ（６）と、
−第１ダイヤフラム（１０）と、
−前記第１レンズ（６）と前記第１ダイヤフラムとの間に配置された第２レンズ（８）であって、前記第１レンズ（６）とこの第２レンズ（８）とが協働することによって、前記第１ダイヤフラムの開口と前記測定領域（４）とが、前記第１ダイヤフラム（１０）を通して見たときに前記測定領域が観測方向に無関係な見かけ表面を有しているようにして、前記第１レンズ（６）および前記第２レンズ（８）を介して光学的に連結されるようになっているとともに、前記第１レンズと前記第２レンズとが、装置の光学軸をなす共通の光学軸（Ｚ）を有しているような、第２レンズ（８）と、
−前記第１像の矩形部分を選択することによって選択方向を規定する選択手段（１６）と、
−前記第１像の前記選択された部分に対応する光を分散させるための光分散手段（１８）と、
−該光分散手段によって分散された光を受領するとともに該分散光を代理する信号を提供するための２次元像センサ（１４）と、
−前記信号を処理することによって、前記第１像の前記矩形部分の各ポイントに関しての、前記測定領域（４）のスペクトル応答を決定するようになっている信号処理手段（２６）と、
を具備することを特徴とする装置。
請求項１記載の装置において、
前記第１ダイヤフラム（１０）が、円形の開口を有していることを特徴とする装置。
請求項１または２記載の装置において、
前記光分散手段（１８）が、前記選択方向に対して垂直であるような分散方向へと、光を分散させるようになっていることを特徴とする装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の装置において、
前記選択手段が、矩形スリット（１６）を備え、
該矩形スリットが、前記対象物（２）から放射される光に対して不透明な材料から形成されていることを特徴とする装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の装置において、
前記選択方向が、装置の前記光学軸（Ｚ）を通過するものとされることを特徴とする装置。
請求項５記載の装置において、
さらに、装置の前記光学軸（Ｚ）回りに前記対象物（２）を回転させる回転手段（３４，３６）を具備していることを特徴とする装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
さらに、前記選択方向が前記第１像を走査しこれにより前記選択手段が前記第１像の複数の矩形部分を逐次的に選択するように、前記選択手段（１６）を変位させる変位手段（４０）を具備していることを特徴とする装置。
請求項７記載の装置において、
前記選択手段が、矩形スリット（１６）を備え、
該矩形スリットが、前記対象物（２）から放射される光に対して不透明な材料から形成され、
前記矩形スリットが、前記選択方向を決定し、
前記矩形スリットが、装置の前記光学軸（Ｚ）を通過して位置し、
前記変位手段が、前記光学軸回りに前記スリットを回転させる手段（４０）であり、
前記光分散手段（１８）が、前記選択方向に対して垂直に維持されたしたがって前記スリットに対して垂直に維持された分散方向へと、前記光を分散させ得るようになっていることを特徴とする装置。
請求項７記載の装置において、
前記選択手段が、矩形スリット（１６）を備え、
該矩形スリットが、前記対象物（２）から放射される光に対して不透明な材料から形成され、
前記矩形スリットが、前記選択方向を決定し、
前記矩形スリットが、装置の前記光学軸（Ｚ）を通過して位置し、
前記変位手段が、前記光学軸回りに前記スリットを回転させる手段（４０）であり、
前記装置が、さらに、前記スリット（１６）と前記光分散手段（１８）との間に配置された回転補償手段（４２）であるとともに、前記センサ（１４）によって受領される分散光の向きを一定に維持するための回転補償手段（４２）を具備していることを特徴とする装置。
請求項１〜９のいずれかに記載の装置において、
前記装置が、さらに、
発光源（６２）と、
該発光源からの光を前記対象物（２）に向けて反射させこれにより前記測定領域（４）を含有した前記対象物（２）の領域（５７）を照光し得るとともに、このようにして照光されている前記測定領域（４）からの光を前記第１ダイヤフラム（１０）に向けて導き得る半反射手段（５６）と、
を具備していることを特徴とする装置。
請求項１０記載の装置において、
前記半反射手段（５６）が、前記第２レンズ（８）と前記第１ダイヤフラム（１０）との間に配置され、
この場合に、
−開口を有した第２ダイヤフラム（５８）であって、この開口が前記照光領域（５７）を規定するとともに、この開口と前記照光領域とが、前記第１レンズ（６）および前記第２レンズ（８）の組合せを介して光学的に連結されているような、第２ダイヤフラム（５８）と、
−第３レンズ（６０）と、
を具備し、
前記発光源（６２）が、前記第２レンズ（８）および前記第３レンズ（６０）の組合せを介して前記第１レンズ（６）の前記フーリエ平面（Ｐ１）に対して光学的に連結されている平面（Ｐ３）内に、配置されていることを特徴とする装置。
請求項１０記載の装置において、
前記半反射手段（５６）が、前記第１レンズ（６）と前記第２レンズ（８）との間に配置され、
この場合に、前記装置が、さらに、
−第３レンズ（６０）および第４レンズ（６４）と、
−開口を有した第２ダイヤフラム（５８）であって、この開口が前記照光領域（５７）を規定するとともに、この開口と前記照光領域とが、前記第１レンズ（６）および前記第４レンズ（６４）の組合せを介して光学的に連結されているような、第２ダイヤフラム（５８）と、
を具備し、
前記発光源（６２）が、前記第３レンズ（６０）および前記第４レンズ（６４）の組合せを介して前記第１レンズ（６）の前記フーリエ平面（Ｐ１）に対して光学的に連結されている平面（Ｐ３）内に、配置されていることを特徴とする装置。