JP6794986B2 - 測定器及び測定器を生産する方法 - Google Patents
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Description
1.1 輝度計の相対分光応答度のばらつきの原因
輝度計の相対分光応答度は、輝度計に使用される色フィルターの分光透過率の影響を受ける。このため、色フィルターの分光透過率のばらつきは、輝度計の相対分光応答度のばらつきの原因となる。そこで、輝度計の相対分光応答度のばらつきの原因の理解を容易にするため、色フィルターの分光透過率のばらつきの原因を以下で説明する。
色フィルターが吸収型である場合は、互いに異なる分光透過率を有する複数の色フィルターが重ねあわされ、必要な分光透過率を有する色フィルターの重ねあわせ体が得られる。しかし、色フィルターの分光透過率には、ばらつきがある。このため、色フィルターの重ねあわせ体の分光透過率にも、ばらつきがある。
色フィルターが干渉型である場合は、ガラス基板上に複数の膜が形成され、必要な分光透過率を有する色フィルターが得られる。
複数の膜の各々の膜厚の変化は、色フィルターの分光透過率を複雑に変化させるが、主に色フィルターの分光透過率を波長方向にずれさせる。このため、色フィルターの分光透過率のばらつきは、主に、色フィルターの分光透過率の波長のばらつきとなる。
色フィルターの分光透過率の波長のばらつきの大きさは、成膜装置の能力、大きさ等により変化する。しかし、通常の色フィルターの生産方法が採用された場合は、色フィルターの分光透過率の波長のばらつきの大きさは、バッチ内において概ね±2nmであり、バッチ間において概ね±1nmであり、総合して概ね±3nmである。
干渉型の色フィルターは、吸収型の色フィルターと比較して、測定器の相対分光応答度の分光応答度関数からの外れを小さくできる、分光透過率の経時変化が小さい等の利点を有する。外れは、ずれ、偏差等とも呼ばれる。
輝度計に関するドイツ工業規格DIN 5032-7は、輝度計の相対分光応答度S(λ)の国際照明委員会が採用した標準比視感度V(λ)からの外れf1’を式(1)のように定義する。
輝度計が生産される場合は、輝度計の相対分光応答度S(λ)の標準比視感度V(λ)からの外れf1’を小さくすることが試みられる。しかし、色フィルターの分光透過率には、ばらつきがある。このため、輝度計の相対分光応答度S(λ)にもばらつきがあり、輝度計の相対分光応答度S(λ)の標準比視感度V(λ)からの外れf1’にもばらつきがある。
通常の生産方法が採用された場合は、干渉型の色フィルターの分光透過率の波長のばらつきの大きさは概ね±3nmである。色フィルターの分光透過率の波長のばらつきの大きさは、概ね、色フィルターにより実現される相対分光応答度の波長のばらつきと同じであるため、色フィルターの分光透過率の波長のばらつきの大きさが概ね±3nmである場合は、色フィルターにより実現される相対分光応答度の波長のばらつきの大きさも概ね±3nmである。しかし、色フィルターにより実現される相対分光応答度の波長のばらつきの大きさが±3nmである場合は、輝度計の等級がB級にさえならない。
第1実施形態は、輝度計に関する。輝度計は、光源の輝度を測定する測定器である。
図1の模式図は、第1実施形態の輝度計を示す。
以下では、色フィルターにより実現される相対分光応答度の重心波長から基準となる最良の色フィルターにより実現される相対分光応答度の重心波長を減じた差を色フィルターの波長誤差Δλとする。
図2のグラフは、波長誤差Δλが−2.1nmである色フィルターにより実現される相対分光応答度及び波長誤差Δλが+1.7nmである色フィルターにより実現される相対分光応答度を示す。図3のグラフは、標準比視感度及び輝度計の相対分光応答度を示す。
図4のフローチャートは、輝度計を生産する方法を示す。
対物レンズ1010は、測定される光線束1080を結像位置1150に結像させる。視野絞り1011に形成される開口1160は、結像位置1150に配置される。入射端1110は、開口1160から離して配置される。これにより、入射端1110が結像位置1150から離して配置され、光線束1100が焦点を結んでいない状態で入射端1110に入射する。光線束1100が焦点を結んでいない状態で入射端1110に入射する場合は、光線束1100が焦点を結んでいる状態で入射端1110に入射する場合と比較して、入射端1110の径を大きくしなければならない。
第1実施形態の第1変形例においては、第1の色フィルター1030の波長誤差Δλ1の輝度計1000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS1(λ)及び第2の色フィルター1031の波長誤差Δλ2の輝度計1000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS2(λ)が打ち消しあうように、第1の増幅率G1及び第2の増幅率G2を互いに異ならせられる。すなわち、第iの色フィルターの波長誤差Δλiの輝度計1000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔSi(λ)の2個の色フィルター1030及び1031についての集合である影響ΔS1(λ)及び影響ΔS2(λ)が打ち消しあうように、増幅率Giを2個の電気信号(第1の電気信号及び第2の電気信号)の間で異ならせる。
4.1 輝度計の相対分光応答度の標準比視感度からの外れの抑制
第1実施形態の第2変形例においては、第1の色フィルター1030の波長誤差Δλ1及び第2の色フィルター1031の波長誤差Δλ2が打ち消しあう。すなわち、第iの色フィルターの波長誤差Δλiの2個の色フィルター1030及び1031についての集合である波長誤差Δλ1及び波長誤差Δλ2が打ち消しあう。
図7のグラフは、波長誤差Δλが−1.2nmである色フィルターにより実現される相対分光応答度及び波長誤差Δλが+0.5nmである色フィルターにより実現される相対分光応答度を示す。図8のグラフは、標準比視感度及び輝度計の相対分光応答度を示す。
第2実施形態は、輝度計に関する。
図9の模式図は、第2実施形態の輝度計を示す。
第2実施形態においては、第1実施形態の第2変形例と同様に、第1の色フィルター2030の波長誤差Δλ1及び第2の色フィルター2031の波長誤差Δλ2が打ち消しあう。このため、第1の電気信号及び第2の電気信号の段階で、第1の色フィルター2030の波長誤差Δλ1の輝度計2000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS1(λ)及び第2の色フィルター2031の波長誤差Δλ2の輝度計2000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS2(λ)が既に打ち消し可能になっている。その結果、輝度値LVの段階で、影響ΔS1(λ)及び影響ΔS2(λ)が打ち消しあう。
第3実施形態は、輝度計に関する。
図10の模式図は、第3実施形態の輝度計を示す。
第3実施形態においては、第1実施形態の第1変形例と同様に、第1の色フィルター3030の波長誤差Δλ1の輝度計3000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS1(λ)及び第2の色フィルター3031の波長誤差Δλ2の輝度計3000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS2(λ)が打ち消しあうように増幅機構3050により重みづけが行われる。このため、増幅された第1の電気信号及び第2の電気信号の段階で、影響ΔS1(λ)及び影響ΔS2(λ)が既に打ち消し可能になっている。その結果、輝度値LVの段階で、影響ΔS1(λ)及び影響ΔS2(λ)が打ち消しあう。
第4実施形態は、輝度計に関する。
図11の模式図は、第4実施形態の輝度計を示す。
第4実施形態においては、色フィルター群4013において、第1の色フィルター4030の波長誤差Δλ1、第2の色フィルター4031の波長誤差Δλ2及び第3の色フィルター4032の波長誤差Δλ3が打ち消しあう。すなわち、第iの色フィルターの波長誤差Δλiの3個の色フィルター4030、4031及び4032についての集合である波長誤差Δλ1、波長誤差Δλ2及び波長誤差Δλ3が打ち消しあう。
第5実施形態は、色彩輝度計に関する。色彩輝度計は、光源の色彩及び輝度を測定する測定器である。
図12の模式図は、第5実施形態の色彩輝度計を示す。
第5実施形態においては、色フィルター群5013Xに属する第1の色フィルター5030の波長誤差Δλ1Xの色彩輝度計5000の相対分光応答度S0X(λ)への影響ΔS1X(λ)及び色フィルター群5013Xに属する第2の色フィルター5031の波長誤差Δλ2Xの色彩輝度計5000の相対分光応答度S0X(λ)への影響ΔS2X(λ)が打ち消しあうように、演算機構5052又は増幅機構5050により重みづけが行われる。色フィルター群5013Xにおいえ、波長誤差Δλ1X及び波長誤差Δλ2Xが打ち消しあうようにしてもよい。
第6実施形態は、照度計に関する。照度計は、光源の照度を測定する測定器である。
図13の模式図は、第6実施形態の照度計を示す。
第6実施形態においては、第1の色フィルター6030の波長誤差Δλ1の照度計6000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS1(λ)、第2の色フィルター6031の波長誤差Δλ2の照度計6000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS2(λ)及び第3の色フィルター6032の波長誤差Δλ3の照度計6000の相対分光応答度S0(λ)への影響ΔS3(λ)が打ち消しあうように、演算機構6052又は増幅機構6050により重みづけが行われる。色フィルター群6012において波長誤差Δλ1、波長誤差Δλ2及び波長誤差Δλ3が打ち消しあうようにしてもよい。
第7実施形態は、色彩計に関する。色彩計は、物体の色彩を測定する測定器である。
図14の模式図は、第7実施形態の色彩計を示す。図15の模式図は、第7実施形態の色彩計が備える測定機構を示す。図16の模式図は、第7実施形態の色彩計が備える反射光用の受光機構及びコントローラーを示す。
第7実施形態においては、色フィルター群7030Xに属する第1の色フィルター7050の波長誤差Δλ1の色彩計6000の相対分光応答度への影響及び色フィルター群7030Xに属する第2の色フィルター7051の波長誤差Δλ2の色彩計のx成分の相対分光応答度への影響が打ち消しあうように、演算機構7072又は増幅機構7070により重みづけが行われる。色フィルター群7030Xにおいて波長誤差Δλ1及び波長誤差Δλ2が打ち消しあうようにしてもよい。
1010 対物レンズ
1011 視野絞り
1012 バンドルファイバー
1013 色フィルター群
1014 受光センサー群
1015 導出機構
1050 増幅機構
1051 変換機構
1052 演算機構
2000 輝度計
2010 対物レンズ
2011 視野絞り
2012 バンドルファイバー
2013 色フィルター群
2014 受光センサー群
2015 導出機構
2050 合流回路
2051 増幅機構
2052 変換機構
2053 演算機構
3000 輝度計
3010 対物レンズ
3011 視野絞り
3012 バンドルファイバー
3013 色フィルター群
3014 受光センサー群
3015 導出機構
3050 増幅機構
3051 合流回路
3052 変換機構
3053 演算機構
4000 輝度計
4010 対物レンズ
4011 視野絞り
4012 バンドルファイバー
4013 色フィルター群
4014 受光センサー群
4015 導出機構
4050 増幅機構
4051 変換機構
4052 演算機構
5000 色彩輝度計
5010 対物レンズ
5011 視野絞り
5012 バンドルファイバー
5013X 色フィルター群
5014X 受光センサー群
5015X 導出機構
5013Y 色フィルター群
5014Y 受光センサー群
5015Y 導出機構
5013Z 色フィルター群
5014Z 受光センサー群
5015Z 導出機構
5050 増幅機構
5051 変換機構
5052 演算機構
6000 照度計
6010 拡散球
6011 拡散板群
6012 色フィルター群
6013 受光センサー群
6014 導出機構
6050 増幅機構
6051 変換機構
6052 演算機構
7000 色彩計
7010 測定機構
7011 コントローラー
7020 放射機構
7021 光線束分離機構
7022 結像機構
7023 積分球
7024 反射光用の受光機構
7025 参照光用の受光機構
7030X 色フィルター群
7031X 受光センサー群
7030Y 色フィルター群
7031Y 受光センサー群
7030Z 色フィルター群
7031Z 受光センサー群
7040X 導出機構
7040Y 導出機構
7040Z 導出機構
7070 増幅機構
7071 変換機構
7072 演算機構
Claims (18)
- 測定される光線束を分岐させることにより複数の光線束を得る分岐機構と、
前記複数の光線束の各々を透過させる複数の色フィルターを備え、前記複数の色フィルターの各々により実現される相対分光応答度が、いずれも同じ所定の分光応答度関数に近似された色フィルター群と、
前記複数の色フィルターの各々を透過した光線束を受光する複数の受光センサーを備え、受光した光線束に応じた電気信号を前記複数の受光センサーの各々が出力することにより複数の電気信号を出力する受光センサー群と、
測定される光線束の分光分布に応じた測定値を前記複数の電気信号から導出する導出機構と、
を備える測定器。 - 前記複数の色フィルターの各々が干渉型であり、
前記導出機構は、一の色フィルターにより実現される相対分光応答度の基準となる相対分光応答度からの波長ずれを一の色フィルターの波長ずれとした場合に、事前に測定された一の色フィルターの波長ずれの相対分光応答度への影響の前記複数の色フィルターについての集合が打ち消しあうように一の電気信号の前記測定値への寄与の大きさを前記複数の電気信号の間で異ならせる重みづけを行う
請求項1に記載の測定器。 - 前記導出機構は、
前記複数の電気信号の各々を信号値に変換することにより複数の信号値を得る変換機構と、
前記複数の信号値から前記測定値を演算し、一の信号値に乗じられる重みづけ係数を前記複数の信号値の間で異ならせることにより重みづけを行う演算機構と、
を備える
請求項2に記載の測定器。 - 一の色フィルターにより実現される相対分光応答度の特徴波長から前記基準となる相対分光応答度の特徴波長を減じた差を一の色フィルターの波長誤差とした場合に、一の色フィルターを透過した光線束を受光する受光センサーが出力する電気信号を変換して得られる信号値に乗じられる重みづけ係数を一の色フィルターの波長誤差に乗じた積の前記複数の色フィルターについての集合が打ち消しあう
請求項3に記載の測定器。 - 前記導出機構は、
前記複数の電気信号の各々を増幅することにより複数の増幅された電気信号を得、一の電気信号を増幅する場合の増幅率を前記複数の電気信号の間で異ならせることにより重みづけを行う増幅機構と、
前記複数の増幅された電気信号の各々を信号値に変換することにより複数の信号値を得る変換機構と、
前記複数の信号値から前記測定値を演算する演算機構と、
を備える
請求項2に記載の測定器。 - 前記導出機構は、
前記複数の電気信号の各々を増幅することにより複数の増幅された電気信号を得、一の電気信号を増幅する場合の増幅率を前記複数の電気信号の間で異ならせることにより重みづけを行う増幅機構と、
前記複数の増幅された電気信号を合流させることにより合流後の電気信号を得る合流回路と、
前記合流後の電気信号を信号値に変換する変換機構と、
前記信号値から前記測定値を演算する演算機構と、
を備える
請求項2に記載の測定器。 - 一の色フィルターにより実現される相対分光応答度の特徴波長から前記基準となる相対分光応答度の特徴波長を減じた差を一の色フィルターの波長誤差とした場合に、一の色フィルターを透過した光線束を受光する受光センサーが出力する電気信号を増幅する場合の増幅率を一の色フィルターの波長誤差に乗じた積の前記複数の色フィルターについての集合が打ち消しあう
請求項5又は6に記載の測定器。 - 前記複数の色フィルターの各々が干渉型であり、
一の色フィルターにより実現される相対分光応答度の基準となる相対分光応答度からの波長ずれの前記複数の色フィルターについての集合が打ち消しあう
請求項1に記載の測定器。 - 一の色フィルターにより実現される相対分光応答度の特徴波長から前記基準となる相対分光応答度の特徴波長を減じた差を一の色フィルターの波長誤差とした場合に、一の色フィルターの波長誤差の前記複数の色フィルターについての集合が打ち消しあう
請求項8に記載の測定器。 - 前記導出機構は、
前記複数の電気信号の各々を信号値に変換することにより複数の信号値を得る変換機構と、
前記複数の信号値から前記測定値を演算する演算機構と、
を備える
請求項8又は9に記載の測定器。 - 前記導出機構は、
前記複数の電気信号を合流させることにより合流後の電気信号を得る合流回路と、
前記合流後の電気信号を信号値に変換する変換機構と、
前記信号値から前記測定値を演算する演算機構と、
を備える
請求項8又は9に記載の測定器。 - 前記特徴波長が重心波長、ピーク波長又は半値波長である
請求項4、7又は9に記載の測定器。 - 測定される光線束を結像位置に結像させる対物光学系
をさらに備え、
前記分岐機構がバンドルファイバーであり、
前記バンドルファイバーが、測定される光線束が入射する入射端を有し、前記複数の光線束の各々が出射する複数の出射端を有し、
前記入射端が前記結像位置から離れて配置され、
前記複数の光線束の各々の全体が前記色フィルターを透過し前記色フィルターを透過した光線束の全体が前記受光センサーに受光される
請求項1から12までのいずれか一項に記載の測定器。 - 前記分岐機構が、測定される光線束を透過させ、透過した光線束を拡散することにより前記複数の光線束を得る透過型の拡散部材である
請求項1から12までのいずれか一項に記載の測定器。 - 前記分岐機構が、測定される光線束を反射し、反射した光線束を拡散することにより前記複数の光線束を得る反射型の拡散部材である
請求項1から12までのいずれか一項に記載の測定器。 - 前記分光応答度関数が標準比視感度である
請求項1から15までのいずれか一項に記載の測定器。 - 測定される光線束を分岐させることにより、第1の複数の光線束、第2の複数の光線束及び第3の複数の光線束を得る分岐機構と、
前記第1の複数の光線束の各々を透過させる第1の複数の色フィルターを備え、前記第1の複数の色フィルターの各々により実現される相対分光応答度が等色関数のx成分に近似された第1の色フィルター群と、
前記第1の複数の色フィルターの各々を透過した光線束を受光する第1の複数の受光センサーを備え、受光した光線束に応じた第1の電気信号を前記第1の複数の受光センサーの各々が出力することにより第1の複数の電気信号を出力する第1の受光センサー群と、
測定される光線束の分光分布に応じた刺激値Xを前記第1の複数の電気信号から導出する第1の導出機構と、
前記第2の複数の光線束の各々を透過させる第2の複数の色フィルターを備え、前記第2の複数の色フィルターの各々により実現される相対分光応答度が等色関数のy成分に近似された第2の色フィルター群と、
前記第2の複数の色フィルターの各々を透過した光線束を受光する第2の複数の受光センサーを備え、受光した光線束に応じた第2の電気信号を前記第2の複数の受光センサーの各々が出力することにより第2の複数の電気信号を出力する第2の受光センサー群と、
測定される光線束の分光分布に応じた刺激値Yを前記第2の複数の電気信号から導出する第2の導出機構と、
前記第3の複数の光線束の各々を透過させる第3の複数の色フィルターを備え、前記第3の複数の色フィルターの各々により実現される相対分光応答度が等色関数のz成分に近似された第3の色フィルター群と、
前記第3の複数の色フィルターの各々を透過した光線束を受光する第3の複数の受光センサーを備え、受光した光線束に応じた第3の電気信号を前記第3の複数の受光センサーの各々が出力することにより第3の複数の電気信号を出力する第3の受光センサー群と、
測定される光線束の分光分布に応じた刺激値Zを前記第3の複数の電気信号から導出する第3の導出機構と、
を備える測定器。 - 請求項1から16までのいずれか一項に記載の測定器を生産する方法であって、
前記複数の色フィルターの候補となる色フィルターを準備する工程と、
準備された色フィルターの各々の相対分光応答度の基準となる相対分光応答度からの波長ずれを測定する工程と、
準備された色フィルターから、前記複数の色フィルターの各々に適した波長ずれを有する色フィルターを選択する工程と、
選択された複数の色フィルターを使用して前記測定器を組み立てる工程と、
を含む測定器を生産する方法。
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