JP5532537B2 - Scattering characteristic evaluation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する散乱特性評価装置及び散乱特性評価方法に関し、特に透明フィルムや透明フィルタや透明膜や透明板等を通して画像を見た場合における画像のにじみや鮮明さを評価するための散乱特性評価装置及び散乱特性評価方法に関する。 The present invention relates to a scattering characteristic evaluation apparatus and a scattering characteristic evaluation method for evaluating light transmission / scattering characteristics of a sample to be evaluated, and in particular, blurring of an image when an image is viewed through a transparent film, a transparent filter, a transparent film, a transparent plate, or the like. In particular, the present invention relates to a scattering characteristic evaluation apparatus and a scattering characteristic evaluation method for evaluating sharpness.
携帯電話等の液晶表示装置の前面には、液晶保護フィルム（評価対象試料）が配置されている。このような液晶保護フィルムによって、液晶表示装置の表面での反射を防止したり、液晶表示装置の表面に傷がつくことを防止したりしている。ところで、液晶保護フィルムは、液晶表示装置の前面に配置されるため、後方（観察者と反対側）から画像表示光（３原色の光）が入射することにより、その内部を通過させて前方に（観察者へ）画像表示光を出射することになる。このとき、液晶保護フィルムの後方から入射した画像表示光は、液晶保護フィルムの内部を通過することによって、進行方向を維持したまま通過するだけでなく、液晶保護フィルムの内部における様々な要因によって液晶保護フィルムから散乱して出射する。
よって、液晶保護フィルム中を通過する際に散乱した散乱光が、どの方向にどれくらいの光強度を有するかという透過散乱特性を評価することは、観察者が液晶保護フィルムを通して液晶表示装置のカラー画像を見た場合におけるカラー画像のにじみや鮮明さの指標となる。そこで、このような液晶保護フィルムの光の透過散乱特性を評価することは、現在、熟練者による目視によって行われている。
しかしながら、液晶保護フィルムの光の透過散乱特性の評価を目視によって行う場合、評価者（熟練者）によって透過散乱特性の評価が異なることが生じるため、客観的かつ定量的な評価をすることができないという問題点がある。
A liquid crystal protective film (sample to be evaluated) is disposed on the front surface of a liquid crystal display device such as a mobile phone. Such a liquid crystal protective film prevents reflection on the surface of the liquid crystal display device or prevents the surface of the liquid crystal display device from being damaged. By the way, since the liquid crystal protective film is disposed on the front surface of the liquid crystal display device, when image display light (light of three primary colors) is incident from the rear (opposite to the observer), the liquid crystal protective film passes through the inside and moves forward. The image display light is emitted (to the observer). At this time, the image display light incident from the rear of the liquid crystal protective film passes through the liquid crystal protective film while maintaining the traveling direction, and the liquid crystal depends on various factors inside the liquid crystal protective film. Scattered from the protective film.
Therefore, it is possible to evaluate the transmission / scattering characteristics of how much light intensity the scattered light scattered when passing through the liquid crystal protective film has in any direction is that an observer can make a color image of a liquid crystal display device through the liquid crystal protective film. This is an index of blurring and clearness of a color image when viewed. Therefore, evaluation of light transmission / scattering characteristics of such a liquid crystal protective film is currently performed by visual observation by a skilled person.
However, when the light transmission / scattering characteristics of the liquid crystal protective film are visually evaluated, the evaluation of the transmission / scattering characteristics varies depending on the evaluator (skilled person), so that an objective and quantitative evaluation cannot be performed. There is a problem.
また、試料（例えば、半透明フィルム）の光の透過散乱能を評価するものとして、例えば、透過散乱能測定装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図６は、透過散乱能測定装置の構成を示す図である。
透過散乱能測定装置３０は、測定対象である半透明フィルムＦにレーザ光源１からレーザ光（平行光束）を照射し、半透明フィルムＦ中を通過した透過散乱光を、レーザ光の光軸Ｌ上に配置された積分球１１の通過孔（例えば、直径１０ｍｍの円形状）を通して検出器１２に到達させることにより、その光強度Ｅを検出器１２で検出するように構成されている。さらに、半透明フィルムＦと積分球１１との距離が光軸Ｌ方向で変化できるように、半透明フィルムＦを移動させる基台部（駆動機構）１３を備えている。これによって、距離ｄ１（ただし、ｄ1 ＞ｄ2 ）のときに検出された光強度Ｅ１と、距離ｄ２のときに検出された光強度Ｅ２との比率である直進率Ｅ１／Ｅ２を算出している。
ここで、直進率Ｅ１／Ｅ２は、半透明フィルムＦから出射された透過散乱光が、ほとんど散乱されなかった（半透明フィルムＦの光の透過散乱能が小さい）場合には、１に近い数値をとることになるが、半透明フィルムＦの光の透過散乱能が大きくなるほど、小さくなっていく。
したがって、透過散乱能測定装置３０を用いて直進率Ｅ１／Ｅ２を算出することにより、種々の半透明フィルムＦの直進率Ｅ１／Ｅ２を比較して、その結果、半透明フィルムＦの透明性（透過散乱能）が大きいか小さいかを評価している。
Further, as a device for evaluating the light transmission / scattering ability of a sample (for example, a translucent film), for example, a transmission / scattering ability measuring apparatus is disclosed (for example, see Patent Document 1). FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the transmission / scattering ability measuring apparatus.
The transmission / scattering ability measuring apparatus 30 irradiates the translucent film F to be measured with laser light (parallel light flux) from the laser light source 1, and transmits the transmitted scattered light that has passed through the translucent film F to the optical axis L of the laser light. The light intensity E is detected by the detector 12 by reaching the detector 12 through a passage hole (for example, a circular shape having a diameter of 10 mm) of the integrating sphere 11 arranged above. Furthermore, the base part (drive mechanism) 13 which moves the translucent film F is provided so that the distance of the translucent film F and the integrating sphere 11 can change in the optical axis L direction. Thus, the straight traveling rate E 1 / which is the ratio of the light intensity E 1 detected at the distance d 1 (where d 1 > d 2 ) and the light intensity E 2 detected at the distance d 2. and it calculates the E 2.
Here, the straight traveling rate E 1 / E 2 is 1 when the transmitted and scattered light emitted from the translucent film F is hardly scattered (the translucency of the translucent film F is small). Although a close numerical value will be taken, it will become so small that the translucency of the light of the translucent film F becomes large.
Therefore, by calculating the straight ratio E 1 / E 2 with a transmission scattering power measuring device 30, by comparing the straight ratio E 1 / E 2 of various translucent film F, as a result, the semi-transparent film F It is evaluated whether the transparency (transmission scattering ability) is large or small.
また、半透明フィルムＦの光の透過散乱能を評価する他の一例として、光軸Ｌに対して様々な角度θとなる位置に検出器１５を、一点Ｏを中心とした円周方向に移動させることができる駆動機構（図示せず）を備える透過散乱能測定装置がある。図７は、透過散乱能測定装置の構成の他の一例を示す図である。
透過散乱能測定装置４０は、半透明フィルムＦにレーザ光源１からレーザ光を照射して、半透明フィルムＦから出射した散乱光Ｌ１を集光レンズ１４によって、光軸Ｌに対して角度θ１となる位置に配置された検出器１５の受光面に到達させることにより、その光強度Ｅ１を検出器１５で検出するように構成されている。これにより、角度θ１となる位置に配置されたときに検出された光強度Ｅ１や、角度θ2（ただし、θ１ ≠θ2 ）となる位置に配置されたときに検出された光強度Ｅ２を検出している。すなわち、半透明フィルムＦ中を通過する際に散乱した散乱光が、どの方向（光軸Ｌに対する散乱角度θｉ）にどれくらいの光強度Ｅｉを有するかという透過散乱特性を評価している。
The transmission / scattering ability measuring apparatus 40 irradiates the semi-transparent film F with laser light from the laser light source 1, and the scattered light L 1 emitted from the semi-transparent film F is angled with respect to the optical axis L by the condenser lens 14. by reaching the light receiving surface of the deployed detectors 15 to 1 and a position, and is configured to detect by the detector 15 to the light intensity E 1. As a result, the light intensity E 1 detected when it is arranged at the position where the angle θ 1 is located, and the light intensity detected when it is arranged at the position where the angle θ 2 is (where θ 1 ≠ θ 2 ). and it detects the E 2. That is, the transmission / scattering characteristic of how much light intensity E i the scattered light scattered when passing through the translucent film F has in which direction (scattering angle θ i with respect to the optical axis L) is evaluated.
しかしながら、透過散乱能測定装置３０では、直進率Ｅ１／Ｅ２を算出しており、そのため、半透明フィルムＦ中を通過する際に散乱した散乱光が、どの方向にどれくらいの光強度Ｅｉを有するかという評価をすることができなかった。つまり、観察者が半透明フィルムＦを通してカラー画像を見た場合における画像のにじみや鮮明さを評価するための光軸Ｌ近傍における微小角度おきの散乱光強度の分布を捉えることは不可能であった。
一方、透過散乱能測定装置４０では、半透明フィルムＦ中を通過する際に散乱した散乱光が、どの方向にどれくらいの光強度Ｅｉを有するかという評価をすることができるが、駆動機構によって検出器１５を移動させて、測定を行わなければならず、測定に時間がかかった。また空間分解能を高くするには精密な機構が必要なので、透過散乱能測定装置４０でも、観察者が半透明フィルムＦを通してカラー画像を見た場合における画像のにじみや鮮明さを評価するための光軸Ｌ近傍における微小角度おきの散乱光強度の分布を捉えることは容易にはできなかった。
そこで、本発明は、検出器を移動させることなく、評価対象試料に光束を一回照射するだけで、照射した光束の光軸近傍における微小角度おきの散乱光強度の分布を捉えることができる散乱特性評価装置及び散乱特性評価方法を提供することを目的とする。
However, the transmission scattering ability measuring device 30 calculates the straight traveling rate E 1 / E 2 , and therefore, the scattered light scattered when passing through the translucent film F has a light intensity E i in which direction and how much. It was not possible to evaluate whether or not That is, when the observer views a color image through the translucent film F, it is impossible to capture the distribution of scattered light intensity at every minute angle in the vicinity of the optical axis L in order to evaluate the image blur and sharpness. It was.
On the other hand, in the transmission / scattering ability measuring apparatus 40, it is possible to evaluate how much scattered light scattered when passing through the translucent film F has in which direction and how much light intensity E i . It was necessary to move the detector 15 to perform the measurement, and it took a long time for the measurement. In addition, since a precise mechanism is required to increase the spatial resolution, the transmission / scattering power measuring device 40 also uses light for evaluating blurring and clearness of an image when an observer views a color image through the translucent film F. It was not easy to capture the distribution of scattered light intensity at minute angles near the axis L.
Therefore, the present invention is capable of capturing the scattered light intensity distribution at minute angles near the optical axis of the irradiated light beam only by irradiating the sample to be evaluated with the light beam once without moving the detector. It is an object to provide a characteristic evaluation apparatus and a scattering characteristic evaluation method.
上記課題を解決するためになされた本発明の散乱特性評価装置は、光束を照射する光源と、互いに異なる半径を持つリング状の受光面を持つ検出素子を前記光束の光軸上の一点を中心とするように同心円状に配置してなる検出器と、前記光源と前記検出器との間の前記光軸上に評価対象試料を保持する保持部と、前記評価対象試料から散乱された散乱光を前記検出器に集光する集光レンズと、前記検出器の検出素子毎の出力に基づいて前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する評価部とを備え、前記評価対象試料に光束を照射し、前記評価対象試料を透過しつつ散乱される散乱光の前記光軸近傍における散乱光強度の角度分布を測定する散乱特性評価装置であって、前記検出器の検出素子は半径方向の寸法が半径が大きくなるにつれて指数関数的に拡大するように順番に並べられており、前記光源は前記光束の波長の種類を切り替えて照射することが可能であるとともに、その波長に対応させて、前記評価対象試料から出射された散乱光を前記集光レンズが前記検出器に導くように、前記集光レンズと前記検出器との距離を調整する位置調整機構を備え、前記評価部は、前記測定点を中心とした球を想定して、前記検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積と、前記検出素子が検出した光強度とを用いて、前記球における単位面積での散乱光強度を算出して、前記球における通過面積の位置を用いて、散乱角度を決定し、決定した各散乱角度を含む角度範囲における散乱光強度の分布に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価するようにしている。 In order to solve the above problems, the scattering characteristic evaluation apparatus of the present invention has a light source for irradiating a light beam and a detection element having a ring-shaped light receiving surface with different radii as a center on one point on the optical axis of the light beam. A detector arranged concentrically to hold, a holding unit for holding the sample to be evaluated on the optical axis between the light source and the detector, and scattered light scattered from the sample to be evaluated A condensing lens that collects light on the detector, and an evaluation unit that evaluates the transmission and scattering characteristics of the light of the evaluation target sample based on the output of each detection element of the detector, and the evaluation target sample includes a light flux Is a scattering characteristic evaluation device that measures the angular distribution of scattered light intensity in the vicinity of the optical axis of scattered light that is scattered while passing through the sample to be evaluated , the detection element of the detector having a radial direction As dimension increases in radius The light sources are arranged in order so as to be expanded mathematically, and the light source can be irradiated by switching the type of wavelength of the luminous flux, and is emitted from the sample to be evaluated corresponding to the wavelength. A position adjustment mechanism for adjusting the distance between the condenser lens and the detector so that the condensed lens guides the scattered light to the detector, and the evaluation unit is a sphere centered on the measurement point. Assuming that, the scattered light intensity in the unit area of the sphere is calculated using the passage area where the light guided to the light receiving surface of the detection element passes through the sphere and the light intensity detected by the detection element Then, using the position of the passage area in the sphere, the scattering angle is determined, and based on the distribution of the scattered light intensity in the angle range including each determined scattering angle, the light transmission scattering characteristic of the sample to be evaluated is determined. I try to evaluate
ここで、検出素子の「中心」とは、リング状の中心のことをいい、よって、リング状の半径とは、その中心からの距離のことをいう。そして、「リング状」とは、代表的には中心角が３６０°であるリング状や、中心角が１８０°である半リング状や、中心角が９０°である１／４リング状のことをいうが、原理的には中心角は何度であってもよいので、それらも含まれる。
また、「評価対象試料」としては、例えば、透明フィルム、半透明フィルム、透明フィルタ、半透明フィルタ、透明膜、半透明膜、透明板、半透明板、液晶保護フィルム等が挙げられる。
本発明の散乱特性評価装置によれば、検出器は、互いに半径が異なるリング状の受光面を有する複数個の検出素子の中心が、同心円状かつ光束の光軸上に配置されている。そして、複数個の検出素子が光強度をそれぞれ検出する。これにより、複数個の検出素子がそれぞれ検出した光強度を得ると、評価部は、評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する。
Here, the “center” of the detection element refers to the ring-shaped center, and thus the ring-shaped radius refers to the distance from the center. The “ring shape” is typically a ring shape with a central angle of 360 °, a semi-ring shape with a central angle of 180 °, or a ¼ ring shape with a central angle of 90 °. However, in principle, the central angle may be any number of times, and these are also included.
Examples of the “evaluation target sample” include a transparent film, a translucent film, a transparent filter, a translucent filter, a transparent film, a translucent film, a transparent plate, a translucent plate, and a liquid crystal protective film.
According to the scattering characteristic evaluation apparatus of the present invention, the center of a plurality of detection elements having ring-shaped light receiving surfaces with different radii is arranged concentrically on the optical axis of the light beam. The plurality of detection elements detect the light intensity. Thus, when the light intensity detected by each of the plurality of detection elements is obtained, the evaluation unit evaluates the light transmission / scattering characteristics of the sample to be evaluated.
以上のように、本発明の散乱特性評価装置によれば、検出器を移動させることなく、評価対象試料に光束を一回照射するだけで、照射した光束の光軸Ｌ近傍における微小角度おきの散乱光強度の分布を捉えることができる。
また、散乱光強度の分布を測定する際に、検出器を移動させることがないので、測定誤差が生じることもなく、さらに装置を簡単にすることができる。
As described above, according to the scattering characteristic evaluation apparatus of the present invention, the sample to be evaluated is irradiated with the light beam only once without moving the detector. The distribution of scattered light intensity can be captured.
Further, since the detector is not moved when measuring the distribution of scattered light intensity, no measurement error occurs and the apparatus can be further simplified.
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、上記発明において、前記集光レンズは、前記評価対象試料中に設定された測定点から出射される散乱光を検出器に導き、前記評価部は、前記測定点を中心とした球を想定して、前記検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積と、前記検出素子が検出した光強度とを用いて、前記球における単位面積での散乱光強度を算出して、前記球における通過面積の位置を用いて、散乱角度を決定し、決定した各散乱角度を含む角度範囲における散乱光強度の分布に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価するようにしている。
(Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the condenser lens guides scattered light emitted from a measurement point set in the sample to be evaluated to a detector, and the evaluation unit assumes a sphere centered on the measurement point. Then, the scattered light intensity in the unit area of the sphere is calculated using the passage area where the light guided to the light receiving surface of the detection element passes through the sphere and the light intensity detected by the detection element. The scattering angle is determined using the position of the passing area in the sphere, and the light transmission / scattering characteristic of the sample to be evaluated is evaluated based on the distribution of the scattered light intensity in the angle range including each determined scattering angle. I am doing so .
ここで、「測定点」とは、評価対象試料中に設定される任意の一点のことをいい、例えば、評価対象試料の内部を通過する光束の光軸の始点と終点との中点が測定点となるように設定される。
本発明の散乱特性評価装置によれば、保持部が評価対象試料を所定の位置に保持することにより、評価対象試料における測定点を設定する。評価対象試料における測定点を設定すると、測定点から出射される散乱光を集光レンズが検出器に導くように、集光レンズを所定の位置に配置する。
このようにして、評価対象試料に光束を照射することにより、複数個の検出素子は、測定点からの光強度をそれぞれ検出する。
Here, the “measurement point” refers to an arbitrary point set in the sample to be evaluated. For example, the midpoint of the optical axis start point and end point of the light beam passing through the sample to be evaluated is measured. Set to be a point.
According to the scattering characteristic evaluation apparatus of the present invention, the holding unit holds the evaluation target sample at a predetermined position, thereby setting a measurement point in the evaluation target sample. When the measurement point in the sample to be evaluated is set, the condenser lens is arranged at a predetermined position so that the scattered lens emitted from the measurement point is guided to the detector.
In this way, by irradiating the sample to be evaluated with the light beam, the plurality of detection elements respectively detect the light intensity from the measurement point.
複数個の検出素子がそれぞれ検出した光強度を得ると、評価部は、複数個の検出素子がそれぞれ検出した光強度を変換することで、評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する。つまり、複数個の検出素子がそれぞれ検出した光強度のそのままの値では、散乱光がどの方向にどれくらいの光強度を有するかということを一見して捉えることができないので、複数個の検出素子がそれぞれ検出した光強度から、散乱光がどの方向にどれくらいの光強度を有するかということを一見して捉えることができるものに変換することになる。
具体的には、まず、測定点を中心とした球を想定する。すなわち、測定点から等距離となる位置を作成するための基準となる基準球を作成する。
次に、検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積と、検出素子が検出した光強度とを用いて、球における単位面積（単位立体角）での散乱光強度を算出する。つまり、測定点から等距離となる単位面積での散乱光強度を得る。なお、通過面積は、集光レンズの焦点距離、検出器の配置、形状、サイズ等の情報からレイトレース等を実施することによって、予め算出して決定されている。
次に、球における通過面積の位置を用いて、散乱角度を決定する。
最後に、決定した各散乱角度を含む角度範囲における散乱光強度の分布に基づいて、評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する。
When the light intensity detected by each of the plurality of detection elements is obtained, the evaluation unit converts the light intensity detected by each of the plurality of detection elements, thereby evaluating the light transmission / scattering characteristics of the sample to be evaluated. In other words, it is impossible to grasp at a glance how much light intensity the scattered light has in any direction with the same value of the light intensity detected by each of the plurality of detection elements. Each detected light intensity is converted into one that can be understood at a glance how much light intensity the scattered light has in which direction.
Specifically, first, a sphere centered on the measurement point is assumed. That is, a reference sphere serving as a reference for creating a position that is equidistant from the measurement point is created.
Next, the scattered light intensity in the unit area (unit solid angle) of the sphere is calculated using the passage area where the light guided to the light receiving surface of the detection element passes through the sphere and the light intensity detected by the detection element. To do. That is, the scattered light intensity in a unit area that is equidistant from the measurement point is obtained. The passing area is determined in advance by performing ray tracing or the like from information such as the focal length of the condenser lens, the arrangement, shape, and size of the detector.
Next, the scattering angle is determined using the position of the passage area in the sphere.
Finally, based on the distribution of scattered light intensity in an angle range including each determined scattering angle, the light transmission / scattering characteristics of the sample to be evaluated are evaluated.
また、上記発明において、前記検出器は、Ｉ個（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）の検出素子からなり、前記評価部は、前記光束の光軸からｉ番目の検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積Ｓｉと、ｉ番目の検出素子が検出した光強度Ｅｉとを用いて下記式（１）により、前記球における単位面積での散乱光強度Ｃｉを算出して、通過面積Ｓｉ中の一点と測定点とをそれぞれ結んだ線群において、前記線と光軸とがなす角度が最大となる最大角度と、前記線と光軸とがなす角度が最小となる最小角度との平均値である平均角度θｉを算出し、平均角度θｉを光軸に対する散乱角度θｉとして、前記光軸に対する散乱角度θｉでの散乱光強度Ｃｉを決定し、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価するようにしてもよい。
Ｃｉ＝Ｅｉ／（Ｓｉ×Ｔｉ）・・・（１）
ここで、Ｔｉは、測定点からｉ番目の検出素子の受光面までの光の透過率である。
In the above invention, the detector includes I (i = 1, 2,..., I) detection elements, and the evaluation unit receives the light receiving surface of the i-th detection element from the optical axis of the light beam. The scattered light intensity C per unit area in the sphere is expressed by the following equation (1) using the passage area S i through which the light guided to the sphere passes and the light intensity E i detected by the i-th detection element. i is calculated, and in a group of lines connecting one point in the passage area S i and the measurement point, the maximum angle at which the angle formed by the line and the optical axis is maximum, and the line and the optical axis are formed. angle calculating an average angle theta i is the mean value of the minimum angle that minimizes the average angle theta i as a scattering angle theta i with respect to the optical axis, the scattered light intensity C i at scattering angle theta i with respect to the optical axis determining a minute scattered light intensity C i in the angular range from the scattering angle theta 1 to the scattering angle theta I Based on, it may be evaluated the transmission scattering properties of the light of the evaluation sample.
C i = E i / (S i × T i ) (1)
Here, T i is the transmittance of light from the measurement point to the light receiving surface of the i-th detection element.
ここで、「測定点からｉ番目の検出素子の受光面までの光の透過率」とは、例えば、集光レンズでの反射や吸収や、検出器の受光面での反射等を考慮して決められる数値等のことをいう。
本発明の散乱特性評価装置によれば、まず、測定点を中心とした球を想定する。すなわち、測定点から等距離となる位置を作成するための基準となる基準球を作成する。
次に、ｉ番目の検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積Ｓｉと、ｉ番目の検出素子が検出した光強度Ｅｉとを用いて式（１）により、球における単位面積（単位立体角）での散乱光強度Ｃｉを算出する。つまり、測定点から等距離となる単位面積での散乱光強度Ｃｉを得る。なお、通過面積Ｓｉと透過率Ｔｉとは、集光レンズの焦点距離、検出器の配置、形状、サイズ等の情報からレイトレース等を実施することによって、予め算出して決定されている。
次に、通過面積Ｓｉ中の一点と測定点とをそれぞれ結んだ線群において、線と光軸とがなす角度が最大となる最大角度と、線と光軸とがなす角度が最小となる最小角度との平均値である平均角度θｉを算出する。
次に、平均角度θｉを光軸に対する散乱角度θｉとして、光軸に対する散乱角度θｉでの散乱光強度Ｃｉを決定する。
最後に、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布に基づいて、評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する。例えば、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布を表示装置等に表示したりする。
Here, “the transmittance of light from the measurement point to the light receiving surface of the i-th detection element” refers to, for example, reflection and absorption at the condenser lens, reflection at the light receiving surface of the detector, and the like. This refers to numerical values that can be determined.
According to the scattering characteristic evaluation apparatus of the present invention, first, a sphere centered on the measurement point is assumed. That is, a reference sphere serving as a reference for creating a position that is equidistant from the measurement point is created.
Next, a sphere is obtained by the equation (1) using the passage area S i where the light guided to the light receiving surface of the i th detection element passes through the sphere and the light intensity E i detected by the i th detection element. Scattered light intensity C i in a unit area (unit solid angle) is calculated. That is, the scattered light intensity C i in a unit area that is equidistant from the measurement point is obtained. Note that the passage area S i and the transmittance T i are determined in advance by performing ray tracing or the like from information such as the focal length of the condenser lens, the arrangement, shape, and size of the detector. .
Next, in the group of lines connecting one point in the passage area S i and the measurement point, the maximum angle between the line and the optical axis and the angle between the line and the optical axis become minimum. An average angle θ i that is an average value with the minimum angle is calculated.
Then, as the scattering angle theta i the average angle theta i with respect to the optical axis, to determine the scattered light intensity C i at scattering angle theta i with respect to the optical axis.
Finally, based on the distribution of the scattered light intensity C i in the angle range from the scattering angle θ 1 to the scattering angle θ I , the light transmission scattering characteristic of the sample to be evaluated is evaluated. For example, the distribution of the scattered light intensity C i in the angle range from the scattering angle θ 1 to the scattering angle θ I is displayed on a display device or the like.
また、上記発明において、前記検出器の検出素子は、半径方向における寸法が徐々に拡大するように順番に並べられているようにしている。
本発明によれば、半径方向における寸法が徐々に拡大することで、光軸近傍における散乱光強度が特に強くなるような散乱光強度の分布を詳細に捉えることができる。
また、上記発明において、前記測定点は、前記評価対象試料の内部を通過する光束の光軸の始点と終点との中点となるように設定されるようにしてもよい。
Further, in the above invention, the detection elements of the detector, so that the dimension in the radial direction are arranged in order to gradually expand.
According to the present invention, it is possible to capture in detail the distribution of scattered light intensity that makes the scattered light intensity particularly strong in the vicinity of the optical axis by gradually increasing the dimension in the radial direction.
In the above invention, the measurement point may be set to be a midpoint between the start point and the end point of the optical axis of the light beam passing through the evaluation target sample.
また、上記発明において、前記光源は、前記光束の波長の種類を切り替えて照射することを可能とし、前記光源が照射する光束の波長に対応させて、前記測定点から出射された散乱光を集光レンズが検出器に導くように、前記集光レンズと検出器との距離を調整する位置調整機構を備えるようにしている。
本発明によれば、光源から照射する光束の波長の種類を変化させても、測定点から出射された散乱光を検出器に常に導くことができる。
また、上記発明において、前記光源は、複数の波長たとえば光の３原色の光束の内からいずれかに切り替えて照射することを可能とするようにしてもよい。
本発明によれば、光源から３原色のいずれかに切り替えて照射しても、測定点から出射された散乱光を検出器に常に導くことができるので、実際に観察者がカラー画像を見た場合におけるカラー画像のにじみや鮮明さを正確に評価することができる。
In the above invention, the light source can irradiate by switching the type of wavelength of the light beam, and collects scattered light emitted from the measurement point in accordance with the wavelength of the light beam emitted by the light source. as optical lens leads to detector, so that provided a position adjusting mechanism for adjusting the distance between the condenser lens and the detector.
According to the present invention, the scattered light emitted from the measurement point can always be guided to the detector even if the type of wavelength of the light beam emitted from the light source is changed.
In the above invention, the light source may be able to irradiate by switching to one of a plurality of wavelengths, for example, light beams of three primary colors of light.
According to the present invention, even if the light source is switched to one of the three primary colors and irradiated, the scattered light emitted from the measurement point can always be guided to the detector, so the observer actually viewed the color image. In this case, it is possible to accurately evaluate the bleeding and clearness of a color image.
また、本発明の散乱特性評価方法は、光束を照射する光源と、互いに異なる半径を持つリング状の受光面を持つ検出素子を前記光束の光軸上の一点を中心とするように同心円状に配置してなる検出器と、前記光源と検出器との間の光束の光軸上に、前記評価対象試料を保持する保持部と、前記評価対象試料から散乱された散乱光を前記検出器に集光する集光レンズとを備え、前記評価対象試料に光束を照射し、前記評価対象試料を透過しつつ散乱される散乱光の前記光軸近傍における散乱光強度の角度分布を測定する散乱特性評価装置を用いた散乱特性評価方法であって、前記集光レンズは、前記評価対象試料中に設定された測定点から出射される散乱光を検出器に導き、前記検出器の検出素子毎の出力に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する評価ステップを含み、前記評価ステップは、前記測定点を中心とした球を想定する球想定ステップと、前記検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積と、前記検出素子が検出した光強度とを用いて、前記球における単位面積での散乱光強度を算出する散乱光強度算出ステップと、前記球における通過面積の位置を用いて、散乱角度を決定する散乱角度散乱光強度決定ステップと、決定した各散乱角度を含む角度範囲における散乱光強度の分布に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する透過散乱特性評価ステップとを含むようにしている。 Further, the scattering characteristic evaluation method of the present invention comprises a light source for irradiating a light beam and a detection element having a ring-shaped light receiving surface having different radii in a concentric manner so as to be centered on one point on the optical axis of the light beam. A detector that is arranged; a holding unit that holds the sample to be evaluated on an optical axis of a light beam between the light source and the detector; and scattered light scattered from the sample to be evaluated is supplied to the detector. and a condenser lens for condensing the scattering characteristic in which the evaluation is irradiated with the light beam to the target sample, measuring the angular distribution of scattered light intensity in the vicinity of the optical axis of the scattered light that is scattered while passing through the evaluation sample A scattering characteristic evaluation method using an evaluation device, wherein the condenser lens guides scattered light emitted from a measurement point set in the sample to be evaluated to a detector, and detects each of the detection elements of the detector. Based on the output, the light of the sample to be evaluated An evaluation step for evaluating overscattering characteristics, wherein the evaluation step assumes a sphere assuming a sphere centered on the measurement point, and a passage area where light guided to the light receiving surface of the detection element passes through the sphere And the scattered light intensity calculating step for calculating the scattered light intensity in the unit area of the sphere using the light intensity detected by the detection element, and the scattering angle is determined using the position of the passing area in the sphere. A scattering angle scattered light intensity determination step, and a transmission scattering characteristic evaluation step for evaluating the transmission scattering characteristic of light of the sample to be evaluated based on the distribution of scattered light intensity in an angle range including each determined scattering angle. I am trying.
さらに、本発明の散乱特性評価方法は、前記検出器は、Ｉ個（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）の検出素子からなり、前記評価ステップは、前記測定点を中心とした球を想定する球想定ステップと、ｉ番目の検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積Ｓｉと、ｉ番目の検出素子が検出した光強度Ｅｉとを用いて下記式（１）により、前記球における単位面積での散乱光強度Ｃｉを算出する散乱光強度算出ステップと、通過面積Ｓｉ中の一点と測定点とをそれぞれ結んだ線群において、前記線と光軸とがなす角度が最大となる最大角度と、前記線と光軸とがなす角度が最小となる最小角度との平均値である平均角度θｉを算出する平均角度算出ステップと、平均角度θｉを光軸に対する散乱角度θｉとして、前記光軸に対する散乱角度θｉでの散乱光強度Ｃｉを決定する散乱角度散乱光強度決定ステップと、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布に基づいて、前記透明板の光の透過散乱特性を評価する透過散乱特性評価ステップとを含むようにしてもよい。
Ｃｉ＝Ｅｉ／（Ｓｉ×Ｔｉ）・・・（１）
ここで、Ｔｉは、測定点からｉ番目の検出素子の受光面までの光の透過率である。
Furthermore, in the scattering characteristic evaluation method of the present invention, the detector is composed of I (i = 1, 2,..., I) detection elements, and the evaluation step includes a sphere centered on the measurement point. Using the assumed sphere assumption step, the passage area S i where the light guided to the light receiving surface of the i th detection element passes through the sphere, and the light intensity E i detected by the i th detection element, the following formula ( 1), in the scattered light intensity calculation step for calculating the scattered light intensity C i in the unit area in the sphere, and in the line group connecting one point in the passage area S i and the measurement point, the line and the optical axis An average angle calculating step for calculating an average angle θ i , which is an average value of a maximum angle at which the angle formed by and a minimum angle at which the angle formed by the line and the optical axis is minimized, and an average angle θ i Is the scattering angle θ i with respect to the optical axis, and the scattering angle θ with respect to the optical axis and scattering angle scattered light intensity determining step of determining a scattered light intensity C i at i, based on the distribution of the scattered light intensity C i in the angular range from the scattering angle theta 1 to the scattering angle theta I, light of the transparent plate And a transmission / scattering characteristic evaluation step for evaluating the transmission / scattering characteristic of the transmission / scattering characteristic.
C i = E i / (S i × T i ) (1)
Here, T i is the transmittance of light from the measurement point to the light receiving surface of the i-th detection element.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and includes various modes without departing from the spirit of the present invention.
図１は、本発明にかかる散乱特性評価装置の構成の一例を示す図である。図２は、レーザ光源の構成の一例を示す図であり、図３は、リングディテクタ（検出器）の構成の一例を示す図である。
散乱特性評価装置１０は、評価対象試料である液晶保護フィルムＦを所定の位置に保持する保持部５と、所定の位置に保持された液晶保護フィルムＦ中に設定された測定点Ｏにレーザ光（平行光束）を照射するレーザ光源１と、光強度Ｅｉの分布を検出するリングディテクタ（検出器）２と、測定点Ｏから出射される散乱光をリングディテクタ２に導く集光レンズ４と、集光レンズ４を移動させることができる位置調整機構３と、液晶保護フィルムＦの光の透過散乱特性を評価するコンピュータ（制御部）２０と、マルチプレクサ７と、増幅アンプ８と、Ａ／Ｄ変換器９とにより構成される。
なお、液晶保護フィルムＦは、液晶表示装置の前面に配置されて使用されるものである。散乱特性評価装置１０は、液晶保護フィルムＦが液晶表示装置の前面に配置される前に、観察者が液晶保護フィルムＦを通してカラー画像を見た場合におけるカラー画像のにじみや鮮明さを評価するものである。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a scattering characteristic evaluation apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a laser light source, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of a ring detector (detector).
The scattering characteristic evaluation apparatus 10 includes a laser beam at a holding portion 5 that holds a liquid crystal protective film F that is a sample to be evaluated at a predetermined position, and a measurement point O that is set in the liquid crystal protective film F held at a predetermined position. A laser light source 1 that irradiates a (parallel light beam), a ring detector (detector) 2 that detects the distribution of the light intensity E i , and a condenser lens 4 that guides the scattered light emitted from the measurement point O to the ring detector 2. The position adjusting mechanism 3 that can move the condenser lens 4, the computer (control unit) 20 that evaluates the light transmission / scattering characteristics of the liquid crystal protective film F, the multiplexer 7, the amplification amplifier 8, and the A / D And a converter 9.
In addition, the liquid crystal protective film F is arrange | positioned and used for the front surface of a liquid crystal display device. The scattering characteristic evaluation device 10 evaluates the blur and clarity of a color image when an observer views the color image through the liquid crystal protective film F before the liquid crystal protective film F is placed on the front surface of the liquid crystal display device. It is.
レーザ光源１は、単一波長λ１（例えば赤色６７０ｎｍ）のレーザ光を出射するレーザ光源１ａと、単一波長λ２（例えば青紫色４０５ｎｍ）のレーザ光を出射するレーザ光源１ｂと、単一波長λ３（例えば紫外線３７５ｎｍ）のレーザ光を出射するレーザ光源１ｃと、クロスダイクロイックプリズム１ｄとを備える。
クロスダイクロイックプリズム１ｄは、立方体であり、側面視すると二つの対角線に沿った反射面を有する。１つの反射面は、波長λ３の光を反射し、波長λ２の光を透過させるダイクロイックミラーとなっているとともに、他の１つの反射面は、波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過させるダイクロイックミラーとなっている。
このようなクロスダイクロイックプリズム１ｄを用いて、レーザ光源１ａとレーザ光源１ｂとレーザ光源１ｃとは、液晶保護フィルムＦ中に設定された測定点Ｏに各レーザ光を同一の光路で照射することができるように、それぞれ配置されている。
そして、レーザ光源１ａとレーザ光源１ｂとレーザ光源１ｃとのオン・オフをコンピュータ２０で制御して、３つの波長の光の内のいずれかを選択して照射することができるようになっている。
なお、レーザ光源１に変えて、ＬＥＤ等を使用するような構成にしてもよい。さらに、液晶保護フィルムＦ中に設定された測定点Ｏに各レーザ光を同一の光路で照射することができるような構成であれば、上述したような構成に代えて使用してもよい。
The laser light source 1 includes a laser light source 1a that emits laser light having a single wavelength λ 1 (for example, red 670 nm), a laser light source 1b that emits laser light having a single wavelength λ 2 (for example, blue violet 405 nm), A laser light source 1c that emits laser light having a wavelength λ 3 (for example, ultraviolet light 375 nm) and a cross dichroic prism 1d are provided.
The cross dichroic prism 1d is a cube, and has a reflecting surface along two diagonals when viewed from the side. One reflecting surface is a dichroic mirror that reflects light having wavelength λ 3 and transmits light having wavelength λ 2 , and the other reflecting surface reflects light having wavelength λ 1 and has wavelength λ 1 This is a dichroic mirror that transmits the second light.
Using such a cross dichroic prism 1d, the laser light source 1a, the laser light source 1b, and the laser light source 1c can irradiate the laser beam to the measurement point O set in the liquid crystal protective film F through the same optical path. Each is arranged so that it can.
The on / off of the laser light source 1a, the laser light source 1b, and the laser light source 1c is controlled by the computer 20, and one of the three wavelengths of light can be selected and irradiated. .
Instead of the laser light source 1, an LED or the like may be used. Furthermore, as long as each laser beam can be irradiated to the measurement point O set in the liquid crystal protective film F through the same optical path, it may be used instead of the above-described configuration.
保持部５は、液晶保護フィルムＦを所定の位置に保持するものである。なお、保持部５が液晶保護フィルムＦを所定の位置に保持すると、液晶保護フィルムＦの内部を通過するレーザ光の光軸Ｌの始点Ｐ１と終点Ｐ２の中点が、測定点Ｏとなるようになっている。
集光レンズ４は、液晶保護フィルムＦ中に設定された測定点Ｏから出射される散乱光をリングディテクタ２に導くように集光するものである。
The holding unit 5 holds the liquid crystal protective film F at a predetermined position. When the holding unit 5 holds the liquid crystal protective film F at a predetermined position, the midpoint between the start point P 1 and the end point P 2 of the optical axis L of the laser light passing through the liquid crystal protective film F is the measurement point O. It is supposed to be.
The condensing lens 4 condenses the scattered light emitted from the measurement point O set in the liquid crystal protective film F so as to guide it to the ring detector 2.
位置調整機構３は、集光レンズ４とリングディテクタ２との距離を調整するように、集光レンズ４を光軸Ｌ方向に移動させるものである。つまり、レーザ光源１は、互いに異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３のレーザ光の内のいずれかに切り替えて照射することが可能となっているので、照射するレーザ光の波長λ１、λ２、λ３に対応させて、集光レンズ４を移動させることにより、測定点Ｏから出射された散乱光を集光レンズ４がリングディテクタ２に導くようにする。このような集光レンズ４を移動させる制御は、コンピュータ２０によりレーザ光源１ａとレーザ光源１ｂとレーザ光源１ｃとのオン・オフを制御すると同時に、実行されるようになっている。 The position adjusting mechanism 3 moves the condenser lens 4 in the optical axis L direction so as to adjust the distance between the condenser lens 4 and the ring detector 2. That is, since the laser light source 1 can switch and irradiate one of three different types of laser light having wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 , the wavelength λ of the laser light to be irradiated The converging lens 4 is moved so as to correspond to 1 , λ 2 , and λ 3 , so that the converging lens 4 guides the scattered light emitted from the measurement point O to the ring detector 2. Such control for moving the condensing lens 4 is performed simultaneously with the computer 20 controlling on / off of the laser light source 1a, the laser light source 1b, and the laser light source 1c.
リングディテクタ２は、互いに半径が異なり、かつ、中心角が９０°である１／４リング状の受光面を持つＩ個（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）の検出素子を、レーザ光の光軸Ｌ上の一点を中心とするように同心円状に配置してなる略扇形状の平板である。Ｉ個の検出素子は、半径方向における寸法が指数関数的に拡大するように順番に（１番目からＩ番目まで）並べられている。そして、光軸Ｌからｉ番目の検出素子が光強度Ｅｉを検出するように、Ｉ個の検出素子でＩ個の光強度Ｅｉ（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）を検出する。
Ｉ個の検出素子により検出された散乱光の光強度Ｅｉ（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）は、マルチプレクサ７により多重化され、さらに増幅アンプ８により増幅され、Ａ／Ｄ変換器９によりデジタル化される。そして、Ａ／Ｄ変換器９の出力は、コンピュータ２０に送信される。
なお、リングディテクタ２として、中心角が９０°であるリング状からなる受光面を有するＩ個の検出素子が同心円状に配置された構成を示したが、中心角が例えば３６０°であるリング状からなる受光面を有するＩ個の検出素子が同心円状に配置された構成としてもよい。
The ring detector 2 has I (i = 1, 2,..., I) detection elements each having a quarter ring-shaped light receiving surface with different radii and a central angle of 90 ° as laser light. These are substantially fan-shaped flat plates arranged concentrically so as to be centered on one point on the optical axis L. The I detection elements are arranged in order (from the 1st to the Ith) so that the dimension in the radial direction expands exponentially. Then, i-th detector element from the optical axis L so as to detect the light intensity E i, I-number of the light intensity I number of detection elements E i (i = 1,2, ·· , I) for detecting the .
The light intensity E i (i = 1, 2,..., I) of the scattered light detected by the I detection elements is multiplexed by the multiplexer 7 and further amplified by the amplification amplifier 8, and the A / D converter 9 is digitized. Then, the output of the A / D converter 9 is transmitted to the computer 20.
The ring detector 2 has a configuration in which I detection elements having a light receiving surface having a ring shape with a central angle of 90 ° are arranged concentrically, but a ring shape with a central angle of 360 °, for example. It is good also as a structure by which the I detection element which has the light-receiving surface which consists of is arrange | positioned concentrically.
コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらにメモリ２２と、モニタ画面等を有する表示装置（図示せず）と、入力装置（図示せず）であるキーボードやマウスとが連結されている。また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、レーザ光源１と位置調整機構３とを制御するレーザ光源制御部２３と、受光信号（光強度Ｅｉ）を受信する光強度検出制御部２５と、液晶保護フィルムＦの光の透過散乱特性を評価する評価部２４とを有する。 The computer 20 includes a CPU 21, and further includes a memory 22, a display device (not shown) having a monitor screen and the like, and a keyboard and a mouse which are input devices (not shown). Further, the functions processed by the CPU 21 will be described as a block. A laser light source control unit 23 that controls the laser light source 1 and the position adjustment mechanism 3 and a light intensity detection control unit 25 that receives a light reception signal (light intensity E i ). And an evaluation unit 24 for evaluating the light transmission / scattering characteristics of the liquid crystal protective film F.
レーザ光源制御部２３は、レーザ光源１ａとレーザ光源１ｂとレーザ光源１ｃとをオン・オフ制御して、３つの波長の光の内のいずれかを選択して照射するとともに、選択したレーザ光源に対応させて、集光レンズ４を移動させる制御を行うものである。
光強度検出制御部２５は、Ａ／Ｄ変換器９からの受光信号（光強度Ｅｉ）を受信することにより受光信号をメモリ２２に記憶させる制御を行うものである。
The laser light source control unit 23 performs on / off control of the laser light source 1a, the laser light source 1b, and the laser light source 1c to select and irradiate one of the three wavelengths of light, and to the selected laser light source. Corresponding control is performed to move the condenser lens 4.
The light intensity detection control unit 25 performs control to store the light reception signal in the memory 22 by receiving the light reception signal (light intensity E i ) from the A / D converter 9.
評価部２４は、Ｉ個の検出素子がそれぞれ検出した光強度Ｅｉを変換することで、液晶保護フィルムＦの光の透過散乱特性を評価する制御を行うものである。ここで、評価部２４によって液晶保護フィルムＦの光の透過散乱特性を評価するための演算方法（評価ステップ）について説明する。
（１）球想定ステップ
まず、図４に示すように、測定点Ｏを中心とした球Ｂを想定する。つまり、測定点Ｏから等距離となる位置を作成するための基準となる基準球を作成する。なお、液晶保護フィルムＦを保持部５によって所定の位置に保持すると、液晶保護フィルムＦの内部を通過するレーザ光の光軸Ｌの始点Ｐ１と終点Ｐ２との中点が、測定点Ｏとなるようになっている。すなわち、液晶保護フィルムＦにレーザ光を照射し、液晶保護フィルムＦ内でレーザ光が散乱し出射した場所（散乱場）を、液晶保護フィルムＦの内部を通過するレーザ光の光軸Ｌの始点Ｐ１と終点Ｐ２との中点としている。
The evaluation unit 24 performs control to evaluate the light transmission / scattering characteristics of the liquid crystal protective film F by converting the light intensity E i detected by each of the I detection elements. Here, a calculation method (evaluation step) for evaluating the light transmission / scattering characteristics of the liquid crystal protective film F by the evaluation unit 24 will be described.
(1) Sphere Assumption Step First, as shown in FIG. 4, a sphere B centered on the measurement point O is assumed. That is, a reference sphere serving as a reference for creating a position equidistant from the measurement point O is created. When the liquid crystal protective film F is held at a predetermined position by the holding unit 5, the midpoint between the start point P 1 and the end point P 2 of the optical axis L of the laser light passing through the liquid crystal protective film F is the measurement point O. It comes to become. That is, the liquid crystal protective film F is irradiated with laser light, and the location where the laser light is scattered and emitted within the liquid crystal protective film F (scattering field) is the starting point of the optical axis L of the laser light passing through the liquid crystal protective film F. It is the midpoint of the P 1 and the end point P 2.
（２）散乱光強度算出ステップ
ｉ番目の検出素子の受光面に導かれた光が球Ｂを通過した通過面積Ｓｉと、ｉ番目の検出素子が検出した光強度Ｅｉとを用いて式（１）により、球Ｂにおける単位面積（単位立体角）での散乱光強度Ｃｉを算出する。つまり、測定点から等距離となる単位面積での散乱光強度Ｃｉを得る。このとき、Ｉ個の散乱光強度Ｃｉ（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）を算出する。
Ｃｉ＝Ｅｉ／（Ｓｉ×Ｔｉ）・・・（１）
ここで、Ｔｉは、測定点Ｏからｉ番目の検出素子の受光面までの光の透過率である。なお、通過面積Ｓｉと透過率Ｔｉとは、集光レンズ４の焦点距離、リングディテクタ２の配置、形状、サイズ等の情報からレイトレース等を実施することによって、予め算出して決定されている。
（３）平均角度算出ステップ
図４に示すように、通過面積Ｓｉの一点と測定点Ｏとを結んだそれぞれ線群において、線と光軸Ｌとがなす角度が最大となる最大角度θｍａｘと、線と光軸とがなす角度が最小となる最小角度θｍｉｎとを用いて下記式（２）により、平均角度θｉを算出する。このとき、Ｉ個の平均角度θｉ（ｉ＝１、２、・・、Ｉ）を算出する。
θｉ＝（θｍａｘ＋θｍｉｎ）／２・・・（２）
（４）散乱角度散乱光強度決定ステップ
平均角度Θｉを光軸Ｌに対する散乱角度θｉとして、光軸Ｌに対する散乱角度θｉでの散乱光強度Ｃｉを決定する。
(2) Scattered light intensity calculation step Expression using the passage area S i where the light guided to the light receiving surface of the i-th detection element passes through the sphere B and the light intensity E i detected by the i-th detection element From (1), the scattered light intensity C i in the unit area (unit solid angle) in the sphere B is calculated. That is, the scattered light intensity C i in a unit area that is equidistant from the measurement point is obtained. At this time, I scattered light intensities C i (i = 1, 2,..., I) are calculated.
C i = E i / (S i × T i ) (1)
Here, T i is the transmittance of light from the measurement point O to the light receiving surface of the i-th detection element. The passage area S i and the transmittance T i are determined by calculating in advance by performing ray tracing or the like from information such as the focal length of the condenser lens 4, the arrangement, shape, and size of the ring detector 2. ing.
(3) Average angle calculation step As shown in FIG. 4, in each line group connecting one point of the passage area S i and the measurement point O, the maximum angle θ max that maximizes the angle formed by the line and the optical axis L. Then, the average angle θ i is calculated by the following equation (2) using the minimum angle θ min that minimizes the angle formed by the line and the optical axis. At this time, I average angles θ i (i = 1, 2,..., I) are calculated.
θ i = (θ max + θ min ) / 2 (2)
(4) As the scattering angle theta i the scattering angle scattered light intensity determining step average angle theta i with respect to the optical axis L, to determine the scattered light intensity C i at scattering angle theta i with respect to the optical axis L.
（５）透過散乱特性評価ステップ
散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布（例えば、０．１度から１．０度までで２０箇所以上の散乱角度θｉを含むもの等）に基づいて、透明保護フィルムＦの光の透過散乱特性を評価する。このとき、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布を表示装置に表示する。
図８は、３つの波長すなわち赤色（670nm）、青紫色(405nm)および紫外線(375nm)の各レーザ光をそれぞれ照射して得られた散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。なお、この場合の散乱光強度は、Ａ／Ｄ変換器の出力値から計算された数値であり、３つの波長における散乱光強度の相対的な比較には有効である。
(5) Transmission scattering characteristic evaluation step Distribution of scattered light intensity C i in an angle range from scattering angle θ 1 to scattering angle θ I (for example, scattering angles θ at 20 or more points from 0.1 degree to 1.0 degree) The light transmission / scattering characteristics of the transparent protective film F are evaluated on the basis of those including i ). At this time, the distribution of the scattered light intensity C i in the angle range from the scattering angle θ 1 to the scattering angle θ I is displayed on the display device.
FIG. 8 shows scattering in an angular range from a scattering angle θ 1 to a scattering angle θ I obtained by irradiating laser beams of three wavelengths, that is, red (670 nm), blue violet (405 nm), and ultraviolet light (375 nm). it is a graph showing the distribution of light intensity C i. Note that the scattered light intensity in this case is a numerical value calculated from the output value of the A / D converter, and is effective for relative comparison of the scattered light intensity at three wavelengths.
次に、散乱特性評価装置１０による評価方法について説明する。図５は、散乱特性評価装置１０による評価方法の一例について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、液晶保護フィルムＦを保持部５によって所定の位置に配置する。このとき、液晶保護フィルムＦの内部を通過するレーザ光の光軸Ｌの始点Ｐ１と終点Ｐ２との中点が、測定点Ｏとなる。
次に、ステップＳ１０２の処理において、使用者は入力装置を用いて、レーザ光源１ａ、レーザ光源１ｂ及びレーザ光源１ｃの内から使用する１つのレーザ光源を選択する。
次に、ステップＳ１０３の処理において、レーザ光源制御部２３は、測定点Ｏから出射された散乱光を集光レンズ４がリングディテクタ２に導くように、集光レンズ４を移動させるとともに、レーザ光源１ａとレーザ光源１ｂとレーザ光源１ｃとをオン・オフ制御して、３つの波長の光の内のいずれかを選択して照射する。
Next, an evaluation method using the scattering characteristic evaluation apparatus 10 will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the evaluation method by the scattering characteristic evaluation apparatus 10.
First, in the process of step S <b> 101, the liquid crystal protective film F is arranged at a predetermined position by the holding unit 5. At this time, the midpoint between the start point P 1 and the end point P 2 of the optical axis L of the laser light passing through the inside of the liquid crystal protective film F becomes the measurement point O.
Next, in the process of step S102, the user uses the input device to select one laser light source to be used from among the laser light source 1a, the laser light source 1b, and the laser light source 1c.
Next, in the process of step S103, the laser light source controller 23 moves the condensing lens 4 so that the condensing lens 4 guides the scattered light emitted from the measurement point O to the ring detector 2, and the laser light source. The light source 1a, the laser light source 1b, and the laser light source 1c are on / off controlled to select and irradiate one of three wavelengths of light.
次に、ステップＳ１０４の処理において、光強度検出制御部２５は、Ａ／Ｄ変換器９からの受光信号（光強度Ｅｉ）を受信することにより受光信号をメモリ２２に記憶させる。
次に、ステップＳ１０５の処理において、評価部２４は、測定点Ｏを中心とした球Ｂを想定する（球想定ステップ）。
Next, in the process of step S <b> 104, the light intensity detection control unit 25 stores the light reception signal in the memory 22 by receiving the light reception signal (light intensity E i ) from the A / D converter 9.
Next, in the process of step S105, the evaluation unit 24 assumes a sphere B centered on the measurement point O (sphere assumption step).
次に、ステップＳ１０６の処理において、評価部２４は、ｉ番目の検出素子の受光面に導かれた光が球Ｂを通過した通過面積Ｓｉと、ｉ番目の検出素子が検出した光強度Ｅｉとを用いて式（１）により、球Ｂにおける単位面積（単位立体角）での散乱光強度Ｃｉを算出する（散乱光強度算出ステップ）。
次に、ステップＳ１０７の処理において、評価部２４は、通過面積Ｓｉ中の一点と測定点Ｏとをそれぞれ結んだ線群において、線と光軸Ｌとがなす角度が最大となる最大角度θｍａｘと、線と光軸Ｌとがなす角度が最小となる最小角度θｍｉｎとの平均角度θｉを算出する（平均角度算出ステップ）。
Next, in the process of step S106, the evaluation unit 24 determines the passage area S i where the light guided to the light receiving surface of the i th detection element has passed through the sphere B and the light intensity E detected by the i th detection element. Scattered light intensity C i in a unit area (unit solid angle) in the sphere B is calculated by using equation (1) using i (scattered light intensity calculating step).
Next, in the process of step S107, the evaluation unit 24 determines the maximum angle θ that maximizes the angle formed by the line and the optical axis L in the group of lines connecting one point in the passage area S i and the measurement point O. An average angle θ i between max and a minimum angle θ min that minimizes the angle formed by the line and the optical axis L is calculated (average angle calculation step).
次に、ステップＳ１０８の処理において、評価部２４は、平均角度θｉを光軸Ｌに対する散乱角度θｉとして、光軸Ｌに対する散乱角度θｉでの散乱光強度Ｃｉを決定する（散乱角度散乱光強度決定ステップ）。
次に、ステップＳ１０９の処理において、評価部２４は、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布に基づいて、液晶保護フィルムＳの光の透過散乱特性を評価する（透過散乱特性評価ステップ）。このとき、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布を表示装置に表示する（図８参照）。
Next, in the process in step S108, the evaluation unit 24, a scattering angle theta i the average angle theta i with respect to the optical axis L, to determine the scattered light intensity C i at scattering angle theta i with respect to the optical axis L (scattering angle Scattered light intensity determination step).
Next, in the process of step S109, the evaluation unit 24 determines the light transmission and scattering characteristics of the liquid crystal protective film S based on the distribution of the scattered light intensity C i in the angle range from the scattering angle θ 1 to the scattering angle θ I. Evaluate (transmission scattering characteristic evaluation step). At this time, the distribution of the scattered light intensity C i in the angle range from the scattering angle θ 1 to the scattering angle θ I is displayed on the display device (see FIG. 8).
以上のように、散乱特性評価装置１０によれば、検出器を移動させることなく、液晶保護フィルムＦにレーザ光を一回照射するだけで、照射したレーザ光の光軸Ｌ近傍（散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲）における微小角度おきの散乱光強度Ｃｉの分布を捉えることができる。
また、散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布を測定する際に、検出器を移動させることがないので、測定誤差が生じることもなく、さらに装置１０を簡単にすることができる。
As described above, according to the scattering characteristic evaluation apparatus 10, the liquid crystal protective film F is irradiated with the laser light only once without moving the detector, and the vicinity of the optical axis L of the irradiated laser light (scattering angle θ The distribution of the scattered light intensity C i at every minute angle in the angle range from 1 to the scattering angle θ I can be captured.
Further, since the detector is not moved when measuring the distribution of the scattered light intensity C i in the angle range from the scattering angle θ 1 to the scattering angle θ I , no measurement error occurs, and the apparatus 10 Can be easy.
なお、上述した散乱特性評価装置１０では、単一波長λ１（例えば赤色６７０ｎｍ）のレーザ光を出射するレーザ光源１ａと、単一波長λ２（例えば青紫色４０５ｎｍ）のレーザ光を出射するレーザ光源１ｂと、単一波長λ３（例えば紫外線３７５ｎｍ）のレーザ光を出射するレーザ光源１ｃとを備えるレーザ光源１を示したが、赤色のレーザ光を出射するレーザ光源と、青色の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、緑色の波長のレーザ光を出射するレーザ光源とを備えるレーザ光源としてもよい。このようにすれば、実際に観察者がカラー画像を見た場合におけるカラー画像のにじみや鮮明さを正確に評価することができる。 In the scattering characteristic evaluation apparatus 10 described above, a laser light source 1a that emits laser light having a single wavelength λ 1 (for example, red 670 nm) and a laser that emits laser light having a single wavelength λ 2 (for example, blue-violet 405 nm). Although the laser light source 1 including the light source 1b and the laser light source 1c that emits laser light having a single wavelength λ 3 (for example, ultraviolet ray 375 nm) is shown, the laser light source that emits red laser light and the laser of blue wavelength A laser light source including a laser light source that emits light and a laser light source that emits laser light having a green wavelength may be used. In this way, it is possible to accurately evaluate the bleeding and clearness of the color image when the observer actually looks at the color image.
散乱特性評価装置１０を用いて、試験体（評価対象試料）Ｆを評価した。なお、試験体Ｆとして、ハードコート加工液晶保護フィルム（Ａ−ＨＣ）、スタンダード液晶保護フィルム（Ａ−Ｓ）、ハードコート加工液晶保護フィルム（Ｂ−ＨＣ）を用いた。
図８は、３つの波長（６７０ｎｍ、４０５ｎｍ、３７５ｎｍ）の各レーザ光をハードコート加工液晶保護フィルム（Ａ−ＨＣ）にそれぞれ照射して得られた散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。なお、この場合の散乱光強度は、Ａ／Ｄ変換器の出力値から計算された数値であり、３つの波長における散乱光強度の相対的な比較には有効である。
図９は、３つの波長の各レーザ光をスタンダード液晶保護フィルム（Ａ−Ｓ）にそれぞれ照射して得られた散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。
図１０は、３つの波長の各レーザ光をハードコート加工液晶保護フィルム（Ｂ−ＨＣ）にそれぞれ照射して得られた散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。
図８〜図１０に示すように、スタンダード液晶保護フィルム（Ａ−Ｓ）では、ハードコート加工液晶保護フィルム（Ａ−ＨＣ）及びハードコート加工液晶保護フィルム（Ｂ−ＨＣ）と比較して、散乱光強度Ｃｉが強いことがわかる。
The specimen (evaluation target sample) F was evaluated using the scattering property evaluation apparatus 10. In addition, as the test body F, the hard coat processed liquid crystal protective film (A-HC), the standard liquid crystal protective film (AS), and the hard coat processed liquid crystal protective film (B-HC) were used.
FIG. 8 is a graph showing the distribution of scattered light intensity C i obtained by irradiating the hard coat processed liquid crystal protective film (A-HC) with laser beams of three wavelengths (670 nm, 405 nm, and 375 nm). . Note that the scattered light intensity in this case is a numerical value calculated from the output value of the A / D converter, and is effective for relative comparison of the scattered light intensity at three wavelengths.
FIG. 9 is a graph showing the distribution of scattered light intensity C i obtained by irradiating the standard liquid crystal protective film (AS) with laser beams of three wavelengths.
FIG. 10 is a graph showing the distribution of scattered light intensity C i obtained by irradiating the hard coat processed liquid crystal protective film (B-HC) with laser beams of three wavelengths.
As shown in FIGS. 8 to 10, the standard liquid crystal protective film (AS) is more scattered than the hard coat processed liquid crystal protective film (A-HC) and the hard coat processed liquid crystal protective film (B-HC). It can be seen that the light intensity C i is high.
また、図１１は、単一波長λ１（赤色６７０ｎｍ）のレーザ光を３種類の試験体Ｆに照射してそれぞれ得られた散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。
図１２は、単一波長λ２（青紫色４０５ｎｍ）のレーザ光を３種類の試験体Ｆに照射してそれぞれ得られた散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。
図１３は、単一波長λ３（紫外線３７５ｎｍ）のレーザ光を３種類の試験体Ｆに照射してそれぞれ得られた散乱光強度Ｃｉの分布を示すグラフである。
図１１〜図１３に示すように、単一波長λ１（赤色６７０ｎｍ）のレーザ光では、単一波長λ２（青紫色４０５ｎｍ）のレーザ光及び単一波長λ３（紫外線３７５ｎｍ）のレーザ光と比較して、散乱光強度Ｃｉが弱いことがわかる。
FIG. 11 is a graph showing the distribution of scattered light intensity C i obtained by irradiating three types of test bodies F with laser light having a single wavelength λ 1 (red 670 nm).
FIG. 12 is a graph showing the distribution of scattered light intensity C i obtained by irradiating three types of test bodies F with laser light having a single wavelength λ 2 (blue purple 405 nm).
FIG. 13 is a graph showing the distribution of scattered light intensity C i obtained by irradiating three types of test bodies F with laser light having a single wavelength λ 3 (ultraviolet 375 nm).
As shown in FIGS. 11 to 13, laser light having a single wavelength λ 1 (red 670 nm) and laser light having a single wavelength λ 2 (blue violet 405 nm) and laser light having a single wavelength λ 3 (ultraviolet 375 nm). It can be seen that the scattered light intensity C i is weaker than that.
本発明は、評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する場合に好適に利用できる。 The present invention can be suitably used for evaluating light transmission / scattering characteristics of a sample to be evaluated.
１ レーザ光源
２ リングディテクタ（検出器）
５ 保持部
１０ 散乱特性評価装置
２４ 評価部
Ｂ 球
Ｆ 液晶保護フィルム（評価対象試料）
1 Laser light source 2 Ring detector (detector)
5 Holding unit 10 Scattering characteristic evaluation device 24 Evaluation unit B Sphere F Liquid crystal protective film (sample to be evaluated)
Claims (2)
互いに異なる半径を持つリング状の受光面を持つ検出素子を前記光束の光軸上の一点を中心とするように同心円状に配置してなる検出器と、
前記光源と前記検出器との間の前記光軸上に評価対象試料を保持する保持部と、
前記評価対象試料から散乱された散乱光を前記検出器に集光する集光レンズと、
前記検出器の検出素子毎の出力に基づいて前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価する評価部とを備え、
前記評価対象試料に光束を照射し、前記評価対象試料を透過しつつ散乱される散乱光の前記光軸近傍における散乱光強度の角度分布を測定する散乱特性評価装置であって、
前記検出器の検出素子は半径方向の寸法が半径が大きくなるにつれて指数関数的に拡大するように順番に並べられており、
前記光源は前記光束の波長の種類を切り替えて照射することが可能であるとともに、その波長に対応させて、前記評価対象試料から出射された散乱光を前記集光レンズが前記検出器に導くように、前記集光レンズと前記検出器との距離を調整する位置調整機構を備え、
前記評価部は、前記測定点を中心とした球を想定して、前記検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積と、前記検出素子が検出した光強度とを用いて、前記球における単位面積での散乱光強度を算出して、
前記球における通過面積の位置を用いて、散乱角度を決定し、
決定した各散乱角度を含む角度範囲における散乱光強度の分布に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価することを特徴とする散乱特性評価装置。 A light source for irradiating a light beam;
A detector in which detection elements having ring-shaped light receiving surfaces having different radii are arranged concentrically so as to be centered on one point on the optical axis of the light beam;
A holding unit for holding a sample to be evaluated on the optical axis between the light source and the detector;
A condenser lens for condensing the scattered light scattered from the sample to be evaluated on the detector;
An evaluation unit that evaluates the transmission and scattering characteristics of the light of the sample to be evaluated based on the output of each detection element of the detector;
A scattering characteristic evaluation apparatus that irradiates the evaluation target sample with a light beam and measures an angular distribution of scattered light intensity in the vicinity of the optical axis of scattered light scattered while passing through the evaluation target sample,
The detector elements of the detector are arranged in order such that the radial dimension expands exponentially as the radius increases,
The light source can irradiate by switching the type of wavelength of the light beam, and the condenser lens guides the scattered light emitted from the sample to be evaluated to the detector in accordance with the wavelength. A position adjustment mechanism for adjusting the distance between the condenser lens and the detector,
The evaluation unit assumes a sphere centered on the measurement point, and uses a passage area where light guided to the light receiving surface of the detection element passes through the sphere and a light intensity detected by the detection element. , Calculating the scattered light intensity per unit area in the sphere,
Using the position of the passage area in the sphere, determine the scattering angle,
An apparatus for evaluating scattering characteristics, characterized by evaluating transmission and scattering characteristics of light of the sample to be evaluated based on a distribution of scattered light intensity in an angle range including each determined scattering angle.
前記評価部は、前記光束の光軸からｉ番目の検出素子の受光面に導かれた光が球を通過した通過面積Ｓｉと、ｉ番目の検出素子が検出した光強度Ｅｉとを用いて下記式（１）により、前記球における単位面積での散乱光強度Ｃｉを算出して、
通過面積Ｓｉ中の一点と測定点とをそれぞれ結んだ線群において、前記線と光軸とがなす角度が最大となる最大角度と、前記線と光軸とがなす角度が最小となる最小角度との平均値である平均角度θｉを算出し、
平均角度θｉを光軸に対する散乱角度θｉとして、前記光軸に対する散乱角度θｉでの散乱光強度Ｃｉを決定し、
散乱角度θ１から散乱角度θＩまでの角度範囲における散乱光強度Ｃｉの分布に基づいて、前記評価対象試料の光の透過散乱特性を評価することを特徴とする請求項１に記載の散乱特性評価装置。
Ｃｉ＝Ｅｉ／（Ｓｉ×Ｔｉ）・・・（１）
ここで、Ｔｉは、測定点からｉ番目の検出素子の受光面までの光の透過率である。 The detector comprises I (i = 1, 2,..., I) detection elements,
The evaluation unit uses a passage area S i where light guided from the optical axis of the light beam to the light receiving surface of the i-th detection element passes through a sphere and the light intensity E i detected by the i-th detection element. Then, the scattered light intensity C i in the unit area of the sphere is calculated by the following formula (1),
In a group of lines connecting one point in the passage area S i and the measurement point, the maximum angle at which the angle between the line and the optical axis is maximum, and the minimum at which the angle between the line and the optical axis is minimum Calculate the average angle θ i , which is the average value with the angle,
Using the average angle θ i as the scattering angle θ i with respect to the optical axis, the scattered light intensity C i at the scattering angle θ i with respect to the optical axis is determined,
2. The scattering according to claim 1, wherein transmission scattering characteristics of light of the sample to be evaluated are evaluated based on a distribution of scattered light intensity C i in an angle range from a scattering angle θ 1 to a scattering angle θ I. Characteristic evaluation device.
C i = E i / (S i × T i ) (1)
Here, T i is the transmittance of light from the measurement point to the light receiving surface of the i-th detection element.
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