JP6729578B2 - 光学特性測定装置及び光学特性測定装置の設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ディスプレイの画面の光学特性を測定する技術に関する。

光学特性測定装置は、光学センサを用いて、光学特性（例えば、色彩、輝度、光沢）を測定する装置である。二次元測色計は、光学特性測定装置の一種であり、測定面の色に関する測定をする。二次元測色計は、様々な産業分野で応用されており、例えば、ディスプレイの画面の色度分布の測定に利用される。

分光センサが、測定点（言い換えれば、スポット領域）の色を高精度に測定できる特徴に着目し、分光センサと、二次元カラー画像を撮像する撮像部と、を組み合わせた二次元測色計が提案されている。例えば、特許文献１は、測定対象からの光を二分割するビームスプリッタと、二分割された光の一方を受光する撮像部と、二分割された光の他方を受光する分光センサと、分光センサによって測定された測定点の分光分布を用いて、三刺激値を算出し、この三刺激値と、撮像部によって撮像された測定領域の各画素のデータとを用いて、各画素の三刺激値を算出する演算部と、を備える二次元測色計が開示されている。撮像部は、白黒ＣＣＤセンサと、ＸＹＺ表色系の等色関数に近似したフィルタと、を組み合わせたセンサである。

上記二次元測色計によれば、ＣＣＤセンサを含む撮像部を用いた測定と分光センサを用いた測定とがそれぞれ実施される。これらの光学センサ（ＣＣＤセンサ、分光センサ）を用いた測定では、露光時間及び積算回数が設定される。露光時間は、測定中に光学センサが露出される時間である。二次元測色計は、測定を複数回実施し、各測定での測定値を積算することにより、測定値の誤差を小さくしている。積算回数は、積算した測定値の数である。積算した測定値がそのまま次の処理に送られることもあるし、積算した測定値を積算回数で割った平均値が次の処理に送られることもある。

光学センサを用いた測定の測定時間は、露光時間及び積算回数に依存しており、露光時間を長くしたり、積算回数を多くしたりすると、測定時間が長くなる。これに対して、露光時間を短くしたり、積算回数を少なくしたりすると、測定時間が短くなる。

二次元測色計では、撮像部及び分光センサに対して、それぞれ、所定の露光時間及び積算回数が設定される。本発明者は、これらの光学センサのそれぞれについて、測定者が露光時間及び積算回数を設定すると、一方の光学センサを用いた測定の測定時間と他方の光学センサを用いた測定の測定時間とに大きな差が生じる場合があることを見出した。二つの光学センサのうち、測定時間が短い光学センサは、その間、待機していなければならない。二つの光学センサの測定時間に大きな差が生じると、測定時間が短い光学センサは、待機時間が長くなり、その光学センサの利用効率が悪くなる。

特許第３２４６０２１号明細書

本発明は、二つの光学センサを用いて光学特性を測定するときに、いずれの光学センサにも長い待機時間が生じることを防止できる光学特性測定装置、及び、光学特性測定装置の設定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る光学特性測定装置は、測定対象における二次元領域を測定範囲とする第１の光学センサと、前記二次元領域に含まれ、かつ、前記二次元領域より狭いスポット領域を測定範囲とする第２の光学センサと、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、一方の光学センサを用いた測定について、第１の露光時間及び第１の積算回数が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記第１の露光時間と前記第１の積算回数とを用いて、前記一方の光学センサを用いた測定の測定時間である第１の測定時間を算出する算出部と、前記第１の測定時間と、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、他方の光学センサを用いた測定の測定時間である第２の測定時間との差を小さくし、又は、前記差をなくすように、前記他方の光学センサを用いた測定での第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定する決定部と、を備える。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

本実施形態に係る光学特性測定装置の構成を示すブロック図である。 制御処理部の機能ブロックを説明する説明図である。 二次元イメージセンサが撮像（測定）した測定領域の各画素のうち、ある画素の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを示すグラフである。 ＸＹＺ表色系の等色関数を示すグラフである。 分光センサを用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサを用いた測定の測定時間とを比較する比較図である。 本実施形態において、分光センサを用いた測定での露光時間及び積算回数、並びに、二次元イメージセンサを用いた測定での露光時間及び積算回数を、制御処理部に設定するプロセスを説明するフローチャートである。 本実施形態において、分光センサを用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサを用いた測定の測定時間とを比較する比較図である。 本実施形態の変形例１において、分光センサを用いた測定での露光時間及び積算回数、並びに、二次元イメージセンサを用いた測定での露光時間及び積算回数を、制御処理部に設定するプロセスを説明するフローチャートである。 変形例１において、分光センサを用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサを用いた測定の測定時間とを比較する第１の比較図である。 同第２の比較図である。 本実施形態の変形例２において、分光センサを用いた測定での露光時間及び積算回数、並びに、二次元イメージセンサを用いた測定での露光時間及び積算回数を、制御処理部に設定するプロセスを説明するフローチャートである。 分光センサを用いた測定での露光時間、積算回数及び測定時間の関係を示すグラフである。 二次元イメージセンサを用いた測定での露光時間及び積算回数を決定するために用いられるテーブルの一例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る光学特性測定装置１の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置１は、光源色を測定する二次元測色計であり、受光部２及び本体部３を備える。

光学特性測定装置１の測定対象は、各種発光体の光学特性（例えば、明るさ、色合い）である。明るさとは、発光体の輝度、光度を意味する。色合いとは、発光体の色度座標、主波長、刺激純度、相関色温度を意味する。測定対象として、フラットパネルディスプレイ４の画面を例にして説明する。

受光部２は、光学レンズ５、ビームスプリッタ６、カラーフィルタ７、二次元イメージセンサ８及び分光センサ９を備える。本実施形態において、二次元イメージセンサ８が、第１の光学センサであり、かつ、他方の光学センサである。分光センサ９が、第２の光学センサであり、かつ、一方の光学センサである。

光学レンズ５は、フラットパネルディスプレイ４の画面からの光を集束する。ビームスプリッタ６（光分割部の一例）は、集束された光を二分割する。詳しく説明すると、ビームスプリッタ６は、上記集束された光の一部を透過し、残りを反射する。透過した光を光Ｌ１とし、反射した光を光Ｌ２とする。ビームスプリッタ６は、集束された光のうち、例えば、１０パーセントを透過し、９０パーセントを反射する。

光Ｌ１の光路には、ＲＧＢのカラーフィルタ７及び二次元イメージセンサ８が配置されている。カラーフィルタ７は、Ｒ成分を透過するフィルタ、Ｇ成分を透過するフィルタ、及び、Ｂ成分を透過するフィルタにより構成される。

二次元イメージセンサ８は、例えば、ＣＣＤであり、二次元領域を測定範囲とする光学センサである。二次元イメージセンサ８は、カラーフィルタ７を介して光Ｌ１を受光することにより、測定範囲となる二次元領域（フラットパネルディスプレイ４の画面の全体又は一部）の光源色を撮像し、その画像を示す電気信号Ｓ１（言い換えれば、測定値）を生成する。

光Ｌ２の光路には、分光センサ９が配置される。分光センサ９は、二次元イメージセンサ８が撮像する二次元領域に含まれるスポット領域を測定範囲とする。スポット領域は、画角が、例えば０．１〜３度であり、二次元領域よりも狭い。

分光センサ９は、入射した光Ｌ２について、各波長の強度レベルを表す電気信号Ｓ２（言い換えれば、測定値）を生成する。分光センサ９として、例えば、回折格子を利用したポリクロメータ、連続干渉膜フィルタとＳＰＤ（シリコンホトダイオード）とを組み合わせたポリクロメータ、及び、三色のフィルタを回転させて測色する三刺激値型がある。

本体部３は、信号処理部１１、信号処理部１２、ＡＤ変換部１３、ＡＤ変換部１４、制御処理部１５、入力部１６及び出力部１７を備える。

信号処理部１１は、二次元イメージセンサ８から出力された電気信号（測定値）Ｓ１に、所定の処理をするアナログ回路である。信号処理部１２は、分光センサ９から出力された電気信号（測定値）Ｓ２に、所定の処理をするアナログ回路である。これらの所定の処理には、測定値を積算する処理が含まれる。光学特性測定装置１は、測定を複数回実施し、各測定での測定値を積算することにより、測定値の誤差を小さくしている。

信号処理部１１で処理された電気信号Ｓ１は、ＡＤ変換部１３でアナログからデジタルの電気信号Ｄ１に変換されて、制御処理部１５に送られる。信号処理部１２で処理された電気信号Ｓ２は、ＡＤ変換部１４でアナログからデジタルの電気信号Ｄ２に変換されて、制御処理部１５に送られる。

制御処理部１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって実現されるマイクロコンピュータであり、図２に示すように、機能ブロックとして、算出部２１、決定部２２、記憶部２３及び色校正部２４を備える。これらのブロックの詳細は、後で説明する。

図１を参照して、制御処理部１５は、光学特性測定装置１を用いた光学特性の測定において、各種設定、制御及び処理をする。制御処理部１５は、例えば、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数、並びに、分光センサ９を用いた測定での露光時間及び積算回数を設定する。

制御処理部１５は、例えば、光Ｌ１の光路に配置され、二次元イメージセンサ８に光Ｌ１を入射させたり、遮断させたりする第１のシャッタ（不図示）、及び、光Ｌ２の光路に配置され、分光センサ９に光Ｌ２を入射させたり、遮断させたりする第２のシャッタ（不図示）の開閉を制御する。第１のシャッタが開いている時間が、二次元イメージセンサ８の露光時間であり、第２のシャッタが開いている時間が、分光センサ９の露光時間である。

第１、第２のシャッタに代えて、電子式のシャッタであってもよい。すなわち、制御処理部１５は、二次元イメージセンサ８からの信号を電気的に露光したり、遮断したりする第１の電子シャッタ、及び、分光センサ９からの信号を電気的に露光したり、遮断したりする第２の電子シャッタの動作を制御する。

制御処理部１５は、制御処理部１５に設定された二次元イメージセンサ８の露光時間になるように、第１のシャッタの開閉を制御し、制御処理部１５に設定された分光センサ９の露光時間になるように、第２のシャッタの開閉を制御する。また、制御処理部１５は、制御処理部１５に設定された二次元イメージセンサ８の積算回数になるように、信号処理部１１を制御し、制御処理部１５に設定された分光センサ９の積算回数になるように、信号処理部１２を制御する。

制御処理部１５は、次の処理をする。デジタル信号Ｄ１は、信号処理部１１によって積算処理（測定値を積算する処理）等がされた信号であり、二次元イメージセンサ８が撮像（測定）した測定領域の各画素について、各画素の色を示す三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを示す。図３は、ある画素の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを示すグラフである。横軸は、波長を示し、縦軸は、相対感度を示す。デジタル信号Ｄ２は、信号処理部１２によって積算処理等がされた信号であり、分光センサ９によって測定されたスポット領域からの光について、各波長の強度レベルを表す。図４は、ＸＹＺ表色系の等色関数を示すグラフである。このグラフは、制御処理部１５に予め記憶されている。図４において、横軸は、波長を示し、縦軸は、三刺激値を示している。

制御処理部１５は、デジタル信号Ｄ２及び図４に示すＸＹＺ表色系の等色関数を用いて、分光センサ９が測定したスポット領域の色を示す三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの真値を算出する。そして、制御処理部１５は、上記算出した三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの真値を用いて、デジタル信号Ｄ１について、各画素の色を示す三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの真値に変換する。これにより、測定領域の各画素の色を示す情報を、三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂから三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの真値にすることができる。

以上説明した処理により、二次元イメージセンサ８によって撮像された測定領域の各画素の色データが、精度が高い色データに校正される。図２に示す色校正部２４で、この処理がされる。すなわち、色校正部２４は、分光センサ９で測定されたスポット領域の色データを用いて、二次元イメージセンサ８で測定された、スポット領域を含む二次元領域の各画素の色データを校正する。なお、この処理に類似する処理が、上記特許文献１に詳細に説明されている。

入力部１６は、外部からコマンド（命令）やデータ等を光学特性測定装置１に入力するための装置であり、例えば、タッチパネルやキーボード等である。あるいは、入力部１６は、測定対象物や測定条件に応じて、外部コントローラ（パソコン等）が設定したコマンドやデータ等を光学特性測定装置１に入力するためのインターフェース部（ＵＳＢ端子等）を利用した装置でもよい。出力部１７は、入力部１６から入力されたコマンドやデータ、及び、制御処理部１５の演算結果等を出力するための装置であり、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイ等の表示装置や、例えば、プリンタ等の印刷装置である。

分光センサ９や二次元イメージセンサ８のような光学センサを用いた測定の測定時間は、光学センサを用いた測定での露光時間と光学センサから出力された測定値の積算回数とを基にして決まる。本実施形態では、測定時間の決定を簡単にするために、測定時間を以下の式（１）で表す。
測定時間＝露光時間×積算回数・・・（１）

測定者が、入力部１６（図１）を操作して、分光センサ９及び二次元イメージセンサ８のそれぞれについて、露光時間及び積算回数を光学特性測定装置１に入力することにより、制御処理部１５にそれらの値を設定し、光学特性測定装置１がその設定で、分光センサ９を用いた測定及び二次元イメージセンサ８を用いた測定をする態様を考える。分光センサ９と二次元イメージセンサ８とは、特性が異なるので、分光センサ９を用いた測定での露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２及び積算回数Ｎ２を別々に入力されることになる。

図５は、分光センサ９を用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間とを比較する比較図である。分光センサ９を用いた測定での積算回数はＮ１なので、その測定回数がＮ１回となる。二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数はＮ２なので、その測定回数がＮ２回となる。

分光センサ測定時間が二次元イメージセンサ測定時間より長くなるのは、分光センサ９を用いた測定での露光時間が、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間より長いからである。分光センサ９は、光Ｌ２（図１）を多くの波長成分に分けるので、各成分の光量が相対的に減る。このため、分光センサ９を用いた測定での露光時間が長くなるのである。

測定対象が低輝度のとき、露光時間が長くなるので、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間と分光センサ９を用いた測定での露光時間との差が大きくなり、二次元イメージセンサ８の待機時間が長くなる。これにより、二次元イメージセンサ８の利用効率が悪くなる。

そこで、本実施形態及び後で説明する変形例において、決定部２２（図２）は、分光センサ９（一方の光学センサ）を用いた測定の測定時間（第１の測定時間）と二次元イメージセンサ８（他方の光学センサ）を用いた測定の測定時間（第２の測定時間）との差を小さくし、又は、差をなくすために、第１の測定時間が長ければ、第２の測定時間が長くなるように、第１の測定時間が短ければ、第２の測定時間が短くなるように、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数の少なくとも一方を決定する。すなわち、一方の光学センサを用いた測定の測定時間である第１の測定時間を基準にして、他方の光学センサを用いた測定の測定時間である第２の測定時間を決めるのである。

二つの光学センサのうち、一方の光学センサとなる光学センサは、予め決められている。測定者が、二つの光学センサのそれぞれについて、露光時間及び積算回数を設定したとすれば、測定時間が長くなる光学センサが一方の光学センサとなる。これは、二つの光学センサの特性から予め分かる。本実施形態では、分光センサ９を一方の光学センサとし、二次元イメージセンサ８を他方の光学センサとしている。

本実施形態において、分光センサ９を用いた測定での露光時間（第１の露光時間）及び積算回数（第１の積算回数）、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間（第２の露光時間）及び積算回数（第２の積算回数）を、制御処理部１５に設定するプロセスを説明する。図６は、そのプロセスを説明するフローチャートである。図７は、図６のステップＳ８の設定がされた状態において、分光センサ９を用いた測定の測定時間（第２の測定時間）と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間（第１の測定時間）とを比較する比較図である。

図６及び図７を参照して、測定者は、入力部１６（図１）を操作して、分光センサ９を用いた測定での露光時間Ｔ１（第１の露光時間）及び積算回数Ｎ１（第１の積算回数）、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２（第２の露光時間）を光学特性測定装置１に入力する（ステップＳ１）。露光時間Ｔ１＞露光時間Ｔ２とする。二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数（第２の積算回数）を可変積算回数Ｘとする。

算出部２１（図２）は、入力部１６に入力された露光時間Ｔ１と積算回数Ｎ１とを用いて、分光センサ９を用いた測定の測定時間が算出する（ステップＳ２）。上記式（１）によれば、露光時間Ｔ１×積算回数Ｎ１が分光センサ９を用いた測定の測定時間となる。

算出部２１は、可変積算回数Ｘを２にして（ステップＳ３）、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間を算出する（ステップＳ４）。上記式（１）によれば、露光時間Ｔ２×可変積算回数Ｘが二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間となる。ここでは、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間は、露光時間Ｔ２×２となる。

決定部２２は、ステップＳ４で算出された、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、ステップＳ２で算出された、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えているか否かを判断する（ステップＳ５）。

決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えていないと判断したとき（ステップＳ５でＮｏ）、可変積算回数Ｘを、Ｘ＝Ｘ＋１とし（ステップＳ６）、ステップＳ４に戻る。ここでは、Ｘ＝３となり、算出部２１は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間（＝露光時間Ｔ２×３）を算出する（ステップＳ４）。

決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えていると判断したとき（ステップＳ５でＹｅｓ）、この時点での可変積算回数Ｘを一つ減らした数、すなわち、Ｘ−１を、二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数Ｎ２と決定する（ステップＳ７）。このように、決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間（第２の測定時間）が、分光センサ９を用いた測定の測定時間（第１の測定時間）を超えないように、二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数（第２の積算回数）を決定する。

制御処理部１５は、ステップＳ１で入力された露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１を、分光センサ９を用いた測定での露光時間及び積算回数として設定し、ステップＳ１で入力された露光時間Ｔ２、及び、ステップＳ７で決定された積算回数Ｎ２を、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数として設定する（ステップＳ８）。図７に示すように、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、分光センサ９を用いた測定の測定時間に近くなっている。

光学特性測定装置１は、ステップＳ８の設定の下で、フラットパネルディスプレイ４の画面の光学特性を測定する。

本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態において、測定者が、分光センサ９を用いた測定での露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２を決定する（ステップＳ１）。そして、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間として設定可能な値のうち、分光センサ９を用いた測定での測定時間に近い値となるように、決定部２２が、二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数Ｎ２を決定する（ステップＳ７）。従って、本実施形態によれば、分光センサ９を用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間との差を小さくできるので、二次元イメージセンサ８及び分光センサ９を用いて光学特性を測定するときに、いずれの光学センサにも長い待機時間が生じることを防止できる。

光学特性測定装置１の測定時間は、分光センサ９を用いた測定の測定時間と、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間とのうち、長い方に律速される。本実施形態によれば、測定者が入力した露光時間Ｔ１と積算回数Ｎ１とを用いて算出された、分光センサ９を用いた測定の測定時間に対して（ステップＳ２）、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が超えないようにすることができるので（ステップＳ５、ステップＳ７）、光学特性測定装置１の測定時間が長くなることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、ステップＳ４、ステップＳ５及びステップＳ６により、決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間として設定可能な値のうち、分光センサ９を用いた測定の測定時間に最も近い値を、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間にすることができる。従って、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えない範囲で（ステップＳ７）、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間を可能な限り長くすることができる。これにより、二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数を大きくできるので、二次元イメージセンサ８を用いた測定の精度を向上させることができる。

二次元イメージセンサ８及び分光センサ９のような光学センサは、測定対象の輝度が低い場合、輝度が高い場合と比較して、発生するノイズが大きくなる。また、本実施形態のように、二つの光学センサを用いて光学特性を測定する装置では、それぞれの光学センサにノイズが発生するので、これらのノイズが重なり、ノイズが大きくなる。このため、測定対象の輝度が低い場合、測定精度の低下が懸念される。本実施形態によれば、二次元イメージセンサ８を用いた測定での積算回数を大きくできるので、二次元イメージセンサ８を用いた測定の精度を向上させることができる。

本実施形態によれば、ステップＳ５において、分光センサ９を用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間とが同じ場合、ステップＳ５でＮｏ、ステップＳ６、ステップＳ４、ステップＳ５でＹｅｓ、ステップＳ７となる。従って、分光センサ９を用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間とが同じとなる露光時間Ｔ１，Ｔ２及び積算回数Ｎ１，Ｎ２が、制御処理部１５に設定されることになる（ステップＳ８）。これにより、分光センサ９を用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間との差がなくなるので、分光センサ９及び二次元イメージセンサ８のいずれにも待機時間が生じない。

上述したように、本実施形態によれば、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間を可能な限り長くできるので、二次元イメージセンサ８を用いた測定の精度を向上させることができる。その結果、光学特性測定装置１の繰り返し性能を向上させることができる。繰り返し性能とは、光学特性測定装置１を用いて複数回測定したときの測定値のばらつきである。

本実施形態には、変形例１及び変形例２がある。変形例１では、測定者が、分光センサ９を用いた測定での露光時間及び積算回数、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間の初期値及び積算回数を決定し、決定部２２（図２）が、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間を決定する。変形例１では、測定対象が、所定のリフレッシュ周期で動作するフラットパネルディスプレイ４であることを考慮して、露光時間を決定する。

変形例１において、分光センサ９を用いた測定での露光時間（第１の露光時間）及び積算回数（第１の積算回数）、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間（第２の露光時間）及び積算回数（第２の積算回数）を、制御処理部１５に設定するプロセスを説明する。図８は、そのプロセスを説明するフローチャートである。図９は、図８のステップＳ１１の入力がされた状態において、分光センサ９を用いた測定の測定時間（第２の測定時間）と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間（第１の測定時間）とを比較する比較図である。図１０は、図８のステップＳ２１の設定がされた状態において、分光センサ９を用いた測定の測定時間と二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間とを比較する比較図である。

図８を参照して、測定者は、入力部１６（図１）を操作して、分光センサ９を用いた測定での露光時間Ｔ１（第１の露光時間）及び積算回数Ｎ１（第１の積算回数）、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２（第２の露光時間）の初期値及び積算回数Ｎ２（第２の積算回数）を光学特性測定装置１に入力する（ステップＳ１１）。露光時間Ｔ１＞露光時間Ｔ２の初期値とする。

入力部１６は、露光時間Ｔ１及び露光時間Ｔ２の初期値として、フラットパネルディスプレイ４のリフレッシュ周期の整数倍である値を受け付ける。

算出部２１（図２）は、分光センサ９を用いた測定の測定時間を算出する（ステップＳ１２）。これは、ステップＳ２と同じである。従って、露光時間Ｔ１×積算回数Ｎ１が分光センサ９を用いた測定の測定時間となる。図９に示すように、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間と分光センサ９を用いた測定の測定時間との差が大きい。

算出部２１は、露光時間Ｔ２の初期値の倍率ｘを２にして（ステップＳ１３）、可変露光時間を算出する（ステップＳ１４）。ここでは、露光時間Ｔ２の初期値×２が可変露光時間となる。初期値がリフレッシュ周期の整数倍なので、可変露光時間もリフレッシュ周期の整数倍となる。可変露光時間は、露光時間Ｔ２の候補となる露光時間である。露光時間Ｔ２の初期値×倍率ｘが可変露光時間となる。

算出部２１は、ステップＳ１４で算出された可変露光時間とステップＳ１で入力された積算回数Ｎ２とを用いて、二次元イメージセンサ８を用いた測定で測定時間を算出する（ステップＳ１５）。決定部２２は、ステップＳ１５で算出された、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、ステップＳ１２で算出された、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えているか否かを判断する（ステップＳ１６）。

決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えていないと判断したとき（ステップＳ１６でＮｏ）、倍率ｘを、ｘ＝ｘ＋１とし（ステップＳ１７）、ステップＳ１４に戻る。ここでは、ｘ＝３となり、算出部２１は、可変露光時間（＝露光時間Ｔ２の初期値×３）を算出する（ステップＳ１４）。

決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、分光センサ９を用いた測定の測定時間を超えていると判断したとき（ステップＳ１６でＹｅｓ）、倍率ｘを、ｘ＝ｘ−１とする（ステップＳ１８）。これにより、決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間（第２の測定時間）が、分光センサ９を用いた測定の測定時間（第１の測定時間）を超えないように、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間を決定することができる。

決定部２２は、可変露光時間（＝露光時間Ｔ２の初期値×ステップＳ１８で決定された倍率ｘ）が、記憶部２３（図２）に予め記憶されている飽和露光時間より短いか否かを判断する（ステップＳ１９）。飽和露光時間とは、二次元イメージセンサ８からの出力が飽和する露光時間である。

決定部２２は、可変露光時間が飽和露光時間以上と判断したとき（ステップＳ１９でＮｏ）、ステップＳ１８に戻る。

決定部２２は、可変露光時間が飽和露光時間より短いと判断したとき（ステップＳ１９でＹｅｓ）、この可変露光時間を、二次元イメージセンサ８を用いた測定の露光時間Ｔ２として決定する（ステップＳ２０）。よって、決定部２２は、リフレッシュ周期を整数倍した値である可変露光時間の中から、露光時間Ｔ２を決定することができる。

制御処理部１５は、ステップＳ１１で入力された露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１を、分光センサ９を用いた測定での露光時間及び積算回数として設定し、ステップＳ１１で入力された積算回数Ｎ２、及び、ステップＳ２０で決定された露光時間Ｔ２を、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数として設定する（ステップＳ２１）。図１０に示すように、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間が、分光センサ９を用いた測定の測定時間に近くなっている。

光学特性測定装置１は、ステップＳ２１の設定の下で、フラットパネルディスプレイ４の画面の光学特性を測定する。

変形例１の主な効果を説明する。所定のリフレッシュ周期で動作しているフラットパネルディスプレイ４の画面の測定（例えば、色度分布の測定）において、露光時間Ｎ１及び露光時間Ｎ２がリフレッシュ周期の整数倍でないとき、露光時間Ｎ１とリフレッシュ周期とがマッチせず、かつ、露光時間Ｎ２とリフレッシュ周期とがマッチしないので、測定精度を低下する。変形例２によれば、入力部１６に、露光時間Ｔ１及び露光時間Ｔ２の初期値として、フラットパネルディスプレイ４のリフレッシュ周期の整数倍を示す値が入力される（ステップＳ１１）。そして、露光時間Ｔ２の初期値の整数倍が、露光時間Ｔ２として決定される（ステップＳ１８、ステップＳ１９、ステップＳ２０）。従って、露光時間Ｔ１及び露光時間Ｔ２をリフレッシュ周期の整数倍にすることができるので、測定精度の低下を防止できる。

露光時間Ｔ２が飽和露光時間を超えると、二次元イメージセンサ８を用いた測定を正確にできない。変形例１によれば、決定部２２は、飽和露光時間より小さい値を露光時間Ｔ２と決定するので（ステップＳ１９、ステップＳ２０）、露光時間Ｔ２が飽和露光時間を超えることを防止できる。

変形例１によれば、ステップＳ１８、ステップＳ１９及びステップＳ２０により、決定部２２は、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２として設定可能な値のうち、飽和露光時間に最も近い値を、露光時間Ｔ２として決定することができる。二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２を可能な限り長くすることができるので、二次元イメージセンサ８を用いた測定の精度を向上させることができる。

変形例２を説明する。変形例２では、測定者が、分光センサ９を用いた測定での露光時間及び積算回数を決定し、決定部２２（図２）が、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数を決定する。

変形例２において、分光センサ９を用いた測定での露光時間（第１の露光時間）及び積算回数（第１の積算回数）、並びに、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間（第２の露光時間）及び積算回数（第２の積算回数）を、制御処理部１５に設定するプロセスを説明する。図１１は、そのプロセスを説明するフローチャートである。

測定者は、入力部１６（図１）を操作して、分光センサ９を用いた測定での露光時間Ｔ１（第１の露光時間）及び積算回数Ｎ１（第１の積算回数）を光学特性測定装置１に入力する（ステップＳ３１）。

本実施形態及び変形例１は、分光センサ９を用いた測定の測定時間を、式を用いて算出したが、変形例２は、分光センサ９を用いた測定の測定時間を、グラフを用いて算出する。このグラフの一例を図１２に示す。図１２は、露光時間Ｔ１、積算回数Ｎ１及び分光センサ９を用いた測定の測定時間の関係を示すグラフである。このグラフは、記憶部２３（図２）に予め記憶されている。グラフの横軸は、露光時間Ｔ１である。グラフの縦軸は、分光センサ９を用いた測定の測定時間である。積算回数Ｎ１が１回の場合、２回の場合、３回の場合のそれぞれについて、露光時間と分光センサ９を用いた測定の測定時間との関係が示されている。図１２を簡単にするために、積算回数Ｎ１が３回までしか示されていないが、積算回数Ｎ１として設定可能な数までのグラフが記憶部２３に記憶されている。

分光センサ９を用いた測定の測定時間には、露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１に加えて、各種処理時間が考慮されている。各種処理時間とは、例えば、分光センサ９から出力された電気信号である電流を電圧に変換する時間や、ゲインの切換に要する時間である。各種処理時間を測定時間に考慮することにより、測定時間をより正確にすることができる。

図１２に示すグラフによれば、露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１の組み合わせが決まれば、分光センサ９を用いた測定の測定時間を決めることができる（すなわち、測定時間を算出できる）。算出部２１（図２）は、ステップＳ３１で入力された露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１の組み合わせに対応する測定時間を、図１２に示すグラフを用いて算出する（ステップＳ３２）。

決定部２２は、図１３に示すテーブル、及び、ステップＳ３２で算出された測定時間（すなわち、分光センサ９を用いた測定の測定時間）を用いて、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｎ２及び積算回数Ｎ２を決定する（ステップＳ３３）。

図１３は、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｎ２及び積算回数Ｔ２を決定するために用いられるテーブルの一例を示す図である。このテーブルは、記憶部２３（図２）に予め記憶されている。

図１３のテーブルには、分光センサ９を用いた測定の測定時間が、複数設けられている（例えば、１秒刻みで測定時間が設けられている）。テーブルには、これらの測定時間のそれぞれに割り当てられた、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数が設けられている。これらは、次の関係を有する。分光センサ９を用いた測定の測定時間をｍとする。測定時間ｍに割り当てられた、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間をｔとし、積算回数をｎとする。この条件での二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間は、測定時間ｍを超えず、かつ、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間として設定可能な値のうち、測定時間ｍに最も近い値となる。これにより、二次元イメージセンサ８を用いた測定の測定時間（第２の測定時間）を、分光センサ９を用いた測定の測定時間（第１の測定時間）を超えない範囲で、可能な限り長くすることができる。よって、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数の少なくとも一方を大きくできるので、二次元イメージセンサ８を用いた測定の精度を向上させることができる。

決定部２２は、図１３に示すテーブルの中から、ステップＳ３２で算出された測定時間（すなわち、分光センサ９を用いた測定の測定時間）に割り当てられた露光時間及び積算回数の組み合わせを、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２（第２の露光時間）及び積算回数Ｎ２（第２の積算回数）として決定する（ステップＳ３３）。

制御処理部１５は、ステップＳ３１で入力された露光時間Ｔ１及び積算回数Ｎ１を、分光センサ９を用いた測定での露光時間及び積算回数として設定し、ステップＳ３３で決定された露光時間Ｔ２及び積算回数Ｎ２を、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間及び積算回数として設定する（ステップＳ３４）。光学特性測定装置１は、ステップＳ３４の設定の下で、フラットパネルディスプレイ４の画面の光学特性を測定する。

変形例２によれば、決定部２２が、二次元イメージセンサ８を用いた測定での露光時間Ｔ２及び積算回数Ｎ２を決定するので、二次元イメージセンサ８を用いた測定について、測定者が露光時間及び積算回数を決定及び入力する手間を省くことできる。

本実施形態、変形例１及び変形例２では、二次元測色計を例にして、光学特性測定装置１を説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、二次元輝度計でもよい。二次元輝度計の場合、カラーフィルタ７（図１）が設けられておらず、分光センサ９（図１）の替わりに輝度センサが設けられる。

（実施形態の纏め）
実施形態の第１局面に係る光学特性測定装置は、測定対象における二次元領域を測定範囲とする第１の光学センサと、前記二次元領域に含まれ、かつ、前記二次元領域より狭いスポット領域を測定範囲とする第２の光学センサと、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、一方の光学センサを用いた測定について、第１の露光時間及び第１の積算回数が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記第１の露光時間と前記第１の積算回数とを用いて、前記一方の光学センサを用いた測定の測定時間である第１の測定時間を算出する算出部と、前記第１の測定時間と、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、他方の光学センサを用いた測定の測定時間である第２の測定時間との差を小さくし、又は、前記差をなくすように、前記他方の光学センサを用いた測定での第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定する決定部と、を備える。

第２の測定時間として設定可能な値のうち、第１の測定時間に近い値となるように、決定部が、第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定すれば、第１の測定時間と第２の測定時間との差を小さくできる。第２の測定時間が第１の測定時間と同じになるように、決定部が、第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定すれば、第１の測定時間と第２の測定時間との差をなくすことができる。

このように、実施形態の第１局面に係る光学特性測定装置よれば、一方の光学センサを用いた測定に要する時間である第１の測定時間と、他方の光学センサを用いた測定に要する時間である第２の測定時間との差を小さくし、又は、差をなくすことができる。よって、二つの光学センサを用いて光学特性を測定するときに、いずれの光学センサにも長い待機時間が生じることを防止できる。

決定部が第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定するとは、以下の三つの態様がある。決定部が、例えば、測定者によって入力部に入力された第１の露光時間、第１の積算回数及び第２の露光時間の下で、第２の積算回数を決定する。決定部が、測定者によって入力部に入力された第１の露光時間、第１の積算回数及び第２の積算回数の下で、第２の露光時間を決定する。決定部が、測定者によって入力部に入力された第１の露光時間及び第１の積算回数の下で、第２の露光時間及び第２の積算回数の両方を決定する。

上記構成において、前記決定部は、前記第２の測定時間が前記第１の測定時間を超えないように、前記第２の露光時間及び前記第２の積算回数の少なくとも一方を決定する。

光学特性測定装置の測定時間は、第１の測定時間と第２の測定時間とのうち、長い方に律速される。この構成によれば、測定者が入力した第１の露光時間と第１の積算回数とを用いて決定された第１の測定時間に対して、第２の測定時間が第１の測定時間を超えないようにすることができるので、光学特性測定装置の測定時間が長くなることを抑制できる。

上記構成において、前記決定部は、前記第２の測定時間として設定可能な値のうち、前記第１の測定時間に最も近い値となるように、前記第２の露光時間及び前記第２の積算回数の少なくとも一方を決定する。

この構成によれば、第２の測定時間を第１の測定時間を超えない範囲で、可能な限り長くすることができる。これにより、第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を大きくできるので、他方の光学センサを用いた測定の精度を向上させることができる。

上記構成において、前記測定対象は、所定のリフレッシュ周期で動作しているディスプレイの画面であり、前記入力部は、前記リフレッシュ周期の整数倍である前記第１の露光時間の入力を受け付け、前記決定部は、前記リフレッシュ周期を整数倍した値を示す可変露光時間の中から、前記第２の露光時間を決定する。

所定のリフレッシュ周期で動作しているディスプレイの画面の測定（例えば、色度分布の測定）において、露光時間がリフレッシュ周期の整数倍でないとき、露光時間とリフレッシュ周期とがマッチしないので、測定精度を低下する。この構成によれば、第１の露光時間及び第２の露光時間をリフレッシュ周期の整数倍にすることができるので、測定精度の低下を防止できる。

上記構成において、前記他方の光学センサからの出力が飽和する露光時間である飽和露光時間を予め記憶する記憶部と、前記決定部は、前記飽和露光時間より小さい値を前記第２の露光時間と決定する。

第２の露光時間が飽和露光時間を超えると、他方の光学センサを用いた測定を正確にできない。この構成によれば、第２の露光時間が飽和露光時間を超えることを防止できる。

上記構成において、前記決定部は、前記飽和露光時間に最も近い値を前記第２の露光時間と決定する。

この構成によれば、第２の露光時間を可能な限り長くすることができるので、第２の光学センサを用いた測定の精度を向上させることができる。

上記構成において、前記第１の光学センサは、ＲＧＢのカラーフィルタと、前記ＲＧＢのカラーフィルタを通して受光する二次元イメージセンサと、を含み、前記第２の光学センサは、分光センサを含む。

この構成は、第１の光学センサと第２の光学センサとの組み合わせの一例である。

上記構成において、前記分光センサで測定された前記スポット領域の色データを用いて、前記二次元イメージセンサで測定された、前記スポット領域を含む前記二次元領域の各画素の色データを校正する色校正部をさらに備える。

この構成は、光学特性測定装置が二次元測色計となる態様である。

上記構成において、前記測定対象からの光を二分割する光分割部をさらに備え、前記第１の光学センサは、前記二分割された一方の光の光路に配置されており、前記第２の光学センサは、前記二分割された他方の光の光路に配置されている。

この構成によれば、測定対象からの光を、光分割部を利用して、第１の光学センサ及び第２の光学センサに送る。

実施形態の第２局面に係る光学特性測定装置の設定方法は、測定対象における二次元領域を測定範囲とする第１の光学センサと、前記二次元領域に含まれ、かつ、前記二次元領域より狭いスポット領域を測定範囲とする第２の光学センサと、を備えた光学特性測定装置の設定方法であって、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、一方の光学センサを用いた測定について、第１の露光時間及び第１の積算回数が入力される入力ステップと、前記入力ステップに入力された前記第１の露光時間と前記第１の積算回数とを用いて、前記一方の光学センサを用いた測定の測定時間である第１の測定時間を算出する算出ステップと、前記第１の測定時間と、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、他方の光学センサを用いた測定の測定時間である第２の測定時間との差を小さくし、又は、前記差をなくすように、前記他方の光学センサを用いた測定での第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定する決定ステップと、を備える。

実施形態の第２局面に係る光学特性測定装置の設定方法は、実施形態の第１局面に係る光学特性測定装置と同様の理由により、二つの光学センサを用いて光学特性を測定するときに、いずれの光学センサにも長い待機時間が生じることを防止できる。

この出願は、２０１５年６月１９日に出願された日本国特許出願特願２０１５−１２３６８０を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、光学特性測定装置及び光学特性測定装置の設定方法を提供することができる。

Claims (10)

1. 測定対象における二次元領域を測定範囲とする第１の光学センサと、
   前記二次元領域に含まれ、かつ、前記二次元領域より狭いスポット領域を測定範囲とする第２の光学センサと、
   前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、一方の光学センサを用いた測定について、第１の露光時間及び第１の積算回数が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記第１の露光時間と前記第１の積算回数とを用いて、前記一方の光学センサを用いた測定の測定時間である第１の測定時間を算出する算出部と、
   前記第１の測定時間と、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、他方の光学センサを用いた測定の測定時間である第２の測定時間との差を小さくし、又は、前記差をなくすように、前記他方の光学センサを用いた測定での第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定する決定部と、を備える光学特性測定装置。
2. 前記決定部は、前記第２の測定時間が前記第１の測定時間を超えないように、前記第２の露光時間及び前記第２の積算回数の少なくとも一方を決定する請求項１に記載の光学特性測定装置。
3. 前記決定部は、前記第２の測定時間として設定可能な値のうち、前記第１の測定時間に最も近い値となるように、前記第２の露光時間及び前記第２の積算回数の少なくとも一方を決定する請求項２に記載の光学特性測定装置。
4. 前記測定対象は、所定のリフレッシュ周期で動作しているディスプレイの画面であり、
   前記入力部は、前記リフレッシュ周期の整数倍である前記第１の露光時間の入力を受け付け、
   前記決定部は、前記リフレッシュ周期を整数倍した値を示す可変露光時間の中から、前記第２の露光時間を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
5. 前記他方の光学センサからの出力が飽和する露光時間である飽和露光時間を予め記憶する記憶部と、
   前記決定部は、前記飽和露光時間より小さい値を前記第２の露光時間と決定する請求項４に記載の光学特性測定装置。
6. 前記決定部は、前記飽和露光時間に最も近い値を前記第２の露光時間と決定する請求項５に記載の光学特性測定装置。
7. 前記第１の光学センサは、ＲＧＢのカラーフィルタと、前記ＲＧＢのカラーフィルタを通して受光する二次元イメージセンサと、を含み、
   前記第２の光学センサは、分光センサを含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
8. 前記分光センサで測定された前記スポット領域の色データを用いて、前記二次元イメージセンサで測定された、前記スポット領域を含む前記二次元領域の各画素の色データを校正する色校正部をさらに備える請求項７に記載の光学特性測定装置。
9. 前記測定対象からの光を二分割する光分割部をさらに備え、
   前記第１の光学センサは、前記二分割された一方の光の光路に配置されており、
   前記第２の光学センサは、前記二分割された他方の光の光路に配置されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
10. 測定対象における二次元領域を測定範囲とする第１の光学センサと、前記二次元領域に含まれ、かつ、前記二次元領域より狭いスポット領域を測定範囲とする第２の光学センサと、を備えた光学特性測定装置の設定方法であって、
    前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、一方の光学センサを用いた測定について、第１の露光時間及び第１の積算回数が入力される入力ステップと、
    前記入力ステップに入力された前記第１の露光時間と前記第１の積算回数とを用いて、前記一方の光学センサを用いた測定の測定時間である第１の測定時間を算出する算出ステップと、
    前記第１の測定時間と、前記第１の光学センサ及び前記第２の光学センサうち、他方の光学センサを用いた測定の測定時間である第２の測定時間との差を小さくし、又は、前記差をなくすように、前記他方の光学センサを用いた測定での第２の露光時間及び第２の積算回数の少なくとも一方を決定する決定ステップと、を備える光学特性測定装置の設定方法。

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