JPWO2017183582A1 - 光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

光学特性測定装置は、結像光学系と、絞り部と、イメージセンサと、演算部と、を備える。前記結像光学系は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる。前記絞り部は、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する。前記イメージセンサは、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光する。前記演算部は、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する。

Description

本発明は、虚像表示装置の射出瞳の光学特性を測定する技術に関する。

虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイは、虚像表示装置の一例であり、ヘッドマウントディスプレイの画像表示部（例えば、液晶ディスプレイ）に表示されている画像について、この画像の虚像を表示する。ヘッドマウントディスプレイが虚像を表示した状態で、ヘッドマウントディスプレイの射出瞳に人間の瞳を位置させると、人間は、虚像を見ることができる。

上記液晶ディスプレイのような画像表示装置の光学特性（例えば、輝度、色度）を測定できる装置が、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１は、測定対象の像を二次元センサ上で結像させて、測定対象の輝度及び色度等を二次元で測定できる光学特性測定装置を開示している。

特許文献２は、アパーチャーミラーと、測定対象の像をアパーチャーミラー上で結像させる対物レンズと、アパーチャーミラーで反射された光を用いて、測定対象の像を表示するファインダ系と、アパーチャーミラーを通過した光を受光する受光素子と、を備える輝度計を開示している。この輝度計において、測定対象の像は、アパーチャーミラー上で結像しており、受光素子上で結像していない。

ヘッドマウントディスプレイの射出瞳上の輝度及び色度は、均一であることが理想である。しかし、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイに備えられる光学系は、複雑化し、この結果、射出瞳上の輝度及び色度が不均一となっている。

人間の瞳の大きさは、周囲の明るさに応じて変化する。周囲が明るいとき、瞳が小さくなり、周囲が暗いとき、瞳が大きくなる。瞳の大きさが変化する範囲は、一般に、直径２ｍｍ〜７ｍｍの範囲である。ヘッドマウントディスプレイの射出瞳は、通常、人間の瞳より大きい。このため、射出瞳上の輝度及び色度が不均一な場合において、瞳の位置が動いたとき、虚像の輝度及び色度が異なって見える。よって、ヘッドマウントディスプレイの射出瞳上の各位置の輝度及び色度を測定できる装置が望まれる。

国際公開第２０１５／１８２５７１号 特開昭６３−２５９４２５号公報

本発明は、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定できる光学特性測定装置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、結像光学系と、絞り部と、イメージセンサと、演算部と、を備える。前記結像光学系は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる。前記絞り部は、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する。前記イメージセンサは、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光する。前記演算部は、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する。

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。

虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）によって表示された虚像を、人間が見ている状態を示す模式図である。 第１〜第５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。 第１実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 光軸の方向から見た射出瞳の平面図である。 第１実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 第１実施形態において、光Ｌｂの進路を説明する説明図である。 第１実施形態において、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。 光軸の方向から見た射出瞳、並びに、射出瞳の位置において、光軸の方向から見た光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃの平面図である。 光学特性測定装置が測定可能な射出瞳の最大の径を説明する説明図である。 ２０ｍｍの径を有する射出瞳の測定において、焦点距離Ｌ２、距離Ｌ３等の関係を説明する説明図である。 画像表示部に表示された画像の周辺部分を構成する光について、射出瞳上の各位置の輝度を測定する方法を説明する説明図である。 第２実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態において、光Ｌａが開口を通過できる位置に、第２の絞り部及び二次元イメージセンサを移動させたとき、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 第２実施形態において、光Ｌｃが開口を通過できる位置に、第２の絞り部及び二次元イメージセンサを移動させたとき、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。 第３実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 第４実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 第４実施形態において、光Ｌｂ及び光Ｌｃの進路を説明する説明図である。 第４実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 射出瞳上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 射出瞳上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 画像表示部に表示された画像上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 画像表示部に表示された画像上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの進路を説明する説明図である。

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。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。

本発明の実施形態には、第１実施形態〜第５実施形態がある。これらの実施形態によって測定される対象は、虚像表示装置である。虚像表示装置として、例えば、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイや、虚像式の光学ファインダがある。ここでは、前者を例にして説明する。図１は、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤ）２０によって表示された虚像ＶＩを、人間が見ている状態を示す模式図である。

ＨＭＤ２０は、画像表示部２１及び光学系２２を備える。画像表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイである。画像表示部２１に表示された画像を構成する光の中で、光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃが示されている。光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃは、いずれも、画像の一部分を構成する光である。従って、光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃは、虚像ＶＩの一部分を構成する光となる。

一部分をスポットと表現した場合、光Ｌａは、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の中心に位置するスポットを構成する光である。光Ｌｂは、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成するスポットのうち、画像（虚像ＶＩ）の中心の上側に位置するスポットを構成する光である。光Ｌｃは、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成するスポットのうち、画像（虚像ＶＩ）の中心の下側に位置するスポットを構成する光である。

光学系２２は、画像表示部２１に表示された画像の虚像ＶＩを生成する。図１では、光学系２２として、一枚のレンズが示されているが、光学系２２は、不図示の多数の光学部品（絞り、レンズ等）により構成される。ＨＭＤ２０の射出瞳２３は、上記絞りより像側に位置する（言い換えれば、絞りより後方に位置する）レンズによって形成される絞りの像である。ＨＭＤ２０が虚像ＶＩを表示した状態で、射出瞳２３に人間の瞳を位置させると、人間は、虚像ＶＩを見ることができる。

図２は、第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１の構成を示すブロック図である。図２は、第２〜第５実施形態に係る光学特性測定装置１０２〜１０５の構成を示すブロック図でもある。第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１は、受光部１、制御演算部３、入力部５及び出力部７を備える。

受光部１から説明する。図３は、第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置１０１は、輝度を測定する装置であり、光軸Ａｘに沿って順番に配置された、第１の絞り部１０、対物レンズ１１、視感度フィルタ１２、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を備える。

図３では、図１と同様に、ＨＭＤ２０の画像表示部２１に表示された画像を構成する光の中で、光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃが図示されている。画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光は、ＨＭＤ２０の射出瞳２３を通り、第１の絞り部１０から光学特性測定装置１０１に入射する。第１の絞り部１０と虚像ＶＩとの距離Ｌ１が、無限（∞）の場合、射出瞳２３の位置を通過する光は、平行光となる。実際は、距離Ｌ１が有限であることが多く、射出瞳２３の位置を通過する光は、発散光となる。図４は、光軸Ａｘの方向から見た射出瞳２３の平面図である。射出瞳２３は、光軸Ａｘの方向から見たとき、円形の形状を有する（軸対称光学系の場合）。

図３を参照して、第１の絞り部１０は、光学特性測定装置１０１に入射する光を通過させる開口１０ａを有する。第１の絞り部１０は、光学特性測定装置１０１に入射する光を規制する機能を有する。

対物レンズ１１は、結像光学系の一例であり、ＨＭＤ２０によって虚像ＶＩが表示された状態で、射出瞳２３の位置を通過した光により構成される虚像ＶＩを、所定の位置で結像させる。所定の位置と対物レンズ１１との距離が、対物レンズ１１の焦点距離Ｌ２となる。

視感度フィルタ１２は、対物レンズ１１と第２の絞り部１３との間の光路に配置され、対物レンズ１１から第２の絞り部１３へ向かう光が通過する。視感度フィルタ１２は、色フィルタの一種であり、二次元イメージセンサ１４の感度を、人間の視感度に合うように補正するフィルタである。視感度フィルタ１２が配置される位置は、対物レンズ１１と第２の絞り部１３との間に限定されず、第１の絞り部１０と二次元イメージセンサ１４との間の光路に配置することができる。

第２の絞り部１３は、対物レンズ１１の視野絞りとして機能する。第２の絞り部１３は、上記所定の位置に配置されている。従って、第２の絞り部１３と対物レンズ１１との距離は、焦点距離Ｌ２となる。ＨＭＤ２０によって虚像ＶＩが表示された状態のとき、対物レンズ１１は、射出瞳２３の位置を通過した光により構成される虚像ＶＩを第２の絞り部１３上で結像させる。言い換えれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光は、射出瞳２３の位置を通過し、第２の絞り部１３の位置で結像される。第２の絞り部１３は、虚像ＶＩの一部分を構成する光を通過させる開口１３ａを有する。図３は、虚像ＶＩの一部分を構成する光が光Ｌａの場合を示している。

二次元イメージセンサ１４は、イメージセンサの一例であり、第２の絞り部１３から所定の距離Ｌ３だけ離れた位置に配置されている。虚像ＶＩの一部分を構成する光は、開口１３ａを通過後、発散光となり、二次元イメージセンサ１４によって受光される。このように、二次元イメージセンサ１４は、開口１３ａを通過し、広がった、虚像ＶＩの一部分を構成する光を受光する。広がった光は、発散光に限らず、平行光でもよい。二次元イメージセンサ１４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）であり、二次元領域を測定範囲とする光学センサである。

図２を参照して、制御演算部３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、光学特性測定装置１０１の動作に必要な制御、及び、各種の演算（例えば、輝度の演算）を実行する。

入力部５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１０１に入力するための装置であり、キーボードにより実現される。なお、タッチパネルを入力部５にしてもよい。出力部７は、入力部５から入力されたコマンドやデータ、及び、制御演算部３の演算結果等を出力するための装置であり、ディスプレイにより実現される。なお、プリンタ等の印刷装置を出力部７にしてもよい。

図３に示す光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃの進路を説明する。図５は、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図６は、光Ｌｂの進路を説明する説明図である。図７は、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。これらの図において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図３に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃは、射出瞳２３の位置において、平行光であり、第２の絞り部１３の位置において、一点に集まる光である。光Ｌｂ及び光Ｌｃは、第２の絞り部１３で進路が遮断されているが、光Ｌａは、開口１３ａを通過し、二次元イメージセンサ１４の位置において、発散光となる。射出瞳２３の中心を、位置Ｐ１とする。射出瞳２３の径を規定する二点を、位置Ｐ２及び位置Ｐ３とする。

図８は、光軸Ａｘの方向から見た射出瞳２３、並びに、射出瞳２３の位置において、光軸Ａｘの方向から見た光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃの平面図である。射出瞳２３、光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃは、光軸Ａｘの方向から見たとき、理想的な光学系の場合、同じ面積の円形の形状を有しており、互いに重なっている（実際には円形でない場合や、重なっていない場合がある）。

図５及び図８を参照して、光Ｌａは、二次元イメージセンサ１４の位置において、発散光であり、この発散光が二次元イメージセンサ１４によって受光される。この発散光の輝度分布が、射出瞳２３の輝度分布に対応する。例えば、射出瞳２３上の位置Ｐ１は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ１と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ２は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ２と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ３は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ３と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサ１４の位置ｐ１での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ１の輝度を示し、位置ｐ２での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ２の輝度を示し、位置ｐ３での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ３の輝度を示す。

制御演算部３は、演算部の一例であり、二次元イメージセンサ１４が光Ｌａを受光しているときに、二次元イメージセンサ１４から出力された受光信号を用いて、射出瞳２３上の各位置の輝度を演算する。出力部７は、この演算の結果を出力する。

以上説明したように、図３を参照して、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光は、射出瞳２３の位置を通過し、第２の絞り部１３の位置で結像される。この位置で結像された虚像ＶＩの一部分を構成する光（ここでは、光Ｌａ）は、射出瞳２３の位置において、所定の広がりを有する平行光である。この平行光は、射出瞳２３の正面から見れば、射出瞳２３の全体に分布している光である（図８）。上記一部分を構成する光は、二次元イメージセンサ１４の位置において、広がった光である。本発明者は、この光を受光した二次元イメージセンサ１４から出力された受光信号を用いれば、ＨＭＤ２０が虚像ＶＩを表示している状態において、射出瞳２３上の各位置（虚像ＶＩ上の各位置ではない）の光学特性が求められることを見出した。第１実施形態は、光学特性が輝度の場合である。このように、第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１によれば、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。

射出瞳２３上の各位置の輝度により、射出瞳２３上の輝度分布が得られる。第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１は、イメージセンサとして、二次元イメージセンサ１４を用いているので、射出瞳２３上の輝度分布は、二次元の輝度分布である。二次元イメージセンサ１４の替わりに、ラインセンサを用いることができる。ラインセンサの場合、測定範囲が、一次元となるので、射出瞳２３上の各位置の輝度が、二次元でなく、一次元で測定される。従って、射出瞳２３上の輝度分布は、一次元の輝度分布となる。

光学特性測定装置１０１が測定可能な射出瞳２３の最大の径について説明する。図９は、これを説明する説明図である。図９は、図５に、符号Ｐ４等を追加している。第１の絞り部１０と虚像ＶＩとの距離Ｌ１（図３）が無限のとき、光学特性測定装置１０１は、第１の絞り部１０が有する開口１０ａの径とほぼ同じ径を有する射出瞳２３について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。開口１０ａの径とほぼ同じ径は、位置Ｐ４と位置Ｐ５とで規定される射出瞳２３の径である。

位置Ｐ４は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ４と対応し、位置Ｐ５は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ５と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサ１４の位置ｐ４での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ４の輝度を示し、位置ｐ５での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ５の輝度を示す。

距離Ｌ１が有限のとき（例えば、１〜２ｍ）、光学特性測定装置１０１は、開口１０ａの径より、少し小さい径を有する射出瞳２３について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。

光学特性測定装置１０１が測定可能な射出瞳２３の最大の径について、具体的な値を説明する。一般的なＨＭＤ２０の射出瞳２３の径は、２ｍｍ〜１５ｍｍである。従って、光学特性測定装置１０１が測定可能な射出瞳２３の最大の径は、２０ｍｍ程度であることが望ましい。これを実現するための、焦点距離Ｌ２、距離Ｌ３、及び、二次元イメージセンサ１４のサイズを説明する。図１０は、これを説明する説明図である。光軸Ａｘを基準とした、射出瞳２３の高さをＨとし、二次元イメージセンサ１４の中心を基準とした、二次元イメージセンサ１４上の距離をＤとする。焦点距離Ｌ２、距離Ｌ３、高さＨ及び距離Ｄに関して、以下の式１が成立する。

射出瞳２３の最大の径を、２０ｍｍとしたとき、高さＨは、１０ｍｍとなる。焦点距離Ｌ２を５０ｍｍとし、距離Ｌ３を９ｍｍとした場合、距離Ｄは、１．８ｍｍとなる。従って、１／３インチ以上のサイズを有する二次元イメージセンサ１４を用いれば、測定可能な射出瞳２３の最大の径を、２０ｍｍ程度にすることができる。１／３インチのサイズとは、幅４．８ｍｍ×高さ３．６ｍｍを意味する。

図１０を参照して、光学特性測定装置１０１の測定角について説明する。測定角をθとし、第２の絞り部１３が有する開口１３ａの直径をｄとした場合、測定角θは、以下の式２で表される。

測定角θが小さくなれば、二次元イメージセンサ１４が受光する発散光の輝度分布がより明確となるので、射出瞳２３の輝度分布は、より明確に示される。しかし、測定角θが小さくなれば、二次元イメージセンサ１４が受光する発散光の光量が小さくなる。従って、これらを考慮して測定角θが設定される必要がある。

ピント合わせについて説明する。図３を参照して、測定者は、射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩを、第２の絞り部１３上で結像させるために、対物レンズ１１の位置を設定する（ピント合わせ）。光学特性測定装置１０１は、測定者が虚像ＶＩの位置を確認できるファインダを備えていない。従って、測定者は、第１の絞り部１０と虚像ＶＩとの距離Ｌ１を考慮して、対物レンズ１１の位置を設定する。

開口絞りについて説明する。図３を参照して、光学特性測定装置１０１において、第１の絞り部１０の開口１０ａは、開口絞り（対物レンズ１１の開口絞り）として機能していない。二次元イメージセンサ１４を構成する各画素の受光エリアが、開口絞りとして機能する。このため、ピントを合わせるために、対物レンズ１１の位置を変えても、二次元イメージセンサ１４を構成する各画素に入射する光の光量は変化しない。

図３では、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の中心部を構成する光Ｌａについて、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定している。画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成する光について、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する方法について説明する。図１１は、この方法を説明する説明図である。光学特性測定装置１０１の受光部１を少し傾けて配置する。測定者が受光部１又はＨＭＤ２０を回転させることにより、上記周辺部分を構成する光について、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。図１１において、光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃのうち、光Ｌｃが、開口１３ａを通過し、拡散して発散光となり、二次元イメージセンサ１４によって受光されている。

第２実施形態について説明する。上述したように、第１実施形態において、測定者が受光部１又はＨＭＤ２０を回転させることにより、上記周辺部分を構成する光について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する。第２実施形態では、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４の位置を移動させて、上記周辺部分を構成する光について、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する。

図１２は、第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。図３に示す第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１との相違点を説明する。光軸Ａｘの方向に対して垂直な面を規定する軸を、ｘ軸及びｙ軸とする。受光部１は、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を移動させる移動部１５を備える。

移動部１５は、第２の絞り部１３の位置（所定の位置）で結像された虚像ＶＩの一部分と異なる他の部分を構成する光（例えば、光Ｌｃ）が、開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３を移動させる。

移動部１５について詳しく説明する。移動部１５は、保持板１５０、ステッピングモータＭ１及びステッピングモータＭ２を備える。保持板１５０は、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を保持する。ステッピングモータＭ１は、保持板１５０をｘ軸方向に沿って移動させる動力を生成する。ステッピングモータＭ１が回転することによって、保持板１５０は、ｘ軸方向に沿って移動する。ステッピングモータＭ２は、保持板１５０をｙ軸方向に沿って移動させる動力を生成する。ステッピングモータＭ２が回転することによって、保持板１５０は、ｙ軸方向に沿って移動する。

移動部１５によって、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４の位置を移動させることができる。これにより、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光のうち、開口１３ａを通過する光を選択することができる。図１３は、光Ｌａが開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を移動させたとき、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図１４は、光Ｌｃが開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を移動させたとき、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。図１３及び図１４において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１２に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。図１３に示すように、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光のうち、光Ｌａが開口１３ａを通過し、拡散して、二次元イメージセンサ１４によって受光されている。図１４に示すように、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光のうち、光Ｌｃが開口１３ａを通過し、拡散して、二次元イメージセンサ１４によって受光されている。

以上説明したように、第２実施形態によれば、虚像ＶＩの他の部分を構成する光（例えば、光Ｌｃ）が、開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３を移動させることができる。このため、虚像ＶＩの一部分を構成する光（例えば、虚像ＶＩの中心部分を構成する光Ｌａ）に関して、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定したり、虚像ＶＩの他の部分を構成する光（例えば、虚像の周辺部分を構成する光Ｌｃ）に関して、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定したりできる。

移動部１５は、ステッピングモータＭ１及びステッピングモータＭ２によって、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を自動的に移動させる。移動部１５の替わりに、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を手動で移動させる態様でもよい。

二次元イメージセンサ１４のサイズが大きければ、二次元イメージセンサ１４を移動させずに、第２の絞り部１３のみを移動させる態様でもよい。

図１２に示す第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２において、対物レンズ１１の前側焦点位置が、開口１０ａの位置にある。これにより、ＨＭＤ２０の射出瞳２３を開口１０ａに位置させたとき、像側テレセントリックな光学系となる（これは、後で説明する第３実施形態〜第５実施形態でも同様である）。従って、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成する光についても、上記式１が成立する。よって、上記周辺部分を構成する光について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する場合でも、二次元イメージセンサ１４上の位置と射出瞳２３上の位置とを対応させることができる。

第３実施形態について説明する。図１５は、第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３は、輝度及び色度を測定できる測色計であり、測定者が虚像ＶＩを観察できる光学ファインダ（観察光学系１８ａ）を備える。図３に示す第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１との相違点を説明する。

図１５を参照して、対物レンズ１１の前側焦点位置が、開口１０ａの位置にある。これは、図１２に示す第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２と同じである。

第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３において、第２の絞り部１３は、アパーチャーミラーであり、開口１３ａの周囲に位置し、光を反射するミラー部１３ｂを含む。ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置（所定の位置）で結像された虚像ＶＩを構成する光の中で、開口１３ａを通過した光以外の光を反射する。言い換えれば、ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩの一部分以外の残りの部分を構成する光を反射する。第２の絞り部１３は、光軸Ａｘに対して４５度傾いて配置されている。

光学特性測定装置１０３の受光部１は、図３に示す視感度フィルタ１２及び二次元イメージセンサ１４を備えておらず、リレーレンズ１６、ミラー１７ａ、ミラー１７ｂ、Ｘフィルタ１２１、Ｙフィルタ１２２、Ｚフィルタ１２３、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３を備える。

開口１３ａを通過した光の光路に、順に、リレーレンズ１６、ミラー１７ａ、ミラー１７ｂが配置されている。リレーレンズ１６は、開口１３ａを通過した光を、平行光又は発散光にして、ミラー１７ａへ導く。

ミラー１７ａ及びミラー１７ｂは、光軸Ａｘに対して４５度傾いて配置されている。ミラー１７ａは、反射率３３％、透過率６６％のミラーである。ミラー１７ｂは、反射率５０％、透過率５０％のミラーである。ミラー１７ａで反射された光の光路に、順に、Ｘフィルタ１２１及び二次元イメージセンサ１４１が配置されている。ミラー１７ａで反射された光は、Ｘフィルタ１２１を通り、二次元イメージセンサ１４１によって受光される。

ミラー１７ａを透過した光は、ミラー１７ｂにおいて、半分が反射され、半分が透過される。ミラー１７ｂで反射された光の光路に、順に、Ｙフィルタ１２２及び二次元イメージセンサ１４２が配置されている。ミラー１７ｂで反射された光は、Ｙフィルタ１２２を通り、二次元イメージセンサ１４２によって受光される。

ミラー１７ｂを透過した光の光路に、順に、Ｚフィルタ１２３及び二次元イメージセンサ１４３が配置されている。ミラー１７ｂを透過した光は、Ｚフィルタ１２３を通り、二次元イメージセンサ１４３によって受光される。

第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを構成する光のうち、開口１３ａを通過する光として、図３に示す第１実施形態と同様に、光Ｌａが示されている。図１６は、第３の実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図１６おいて、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１５に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。

光Ｌａは、開口１３ａを通過後、拡散し、リレーレンズ１６（図１５）によって平行光にされて、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３の位置に導かれている。平行光が二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３によって受光される。二次元イメージセンサ１４１は、Ｘフィルタ１２１（図１５）を通して上記平行光を受光するので、ＸＹＺ表色系のＸを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４２は、Ｙフィルタ１２２（図１５）を通して上記平行光を受光するので、ＸＹＺ表色系のＹを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４３は、Ｚフィルタ１２３（図１５）を通して上記平行光を受光するので、ＸＹＺ表色系のＺを示す受光信号を出力する。

例えば、射出瞳２３上の位置Ｐ１は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３上の位置ｐ１と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ２は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３上の位置ｐ２と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ３は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３上の位置ｐ３と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３の位置ｐ１での受光信号（Ｘを示す受光信号、Ｙを示す受光信号、Ｚを示す受光信号）を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ１の輝度及び色度を示し、位置ｐ２での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ２の輝度及び色度を示し、位置ｐ３での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ３の輝度及び色度を示す。

制御演算部３は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３が光Ｌａを受光しているときに、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３から出力された受光信号を用いて、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を演算する。出力部７は、この演算の結果を出力する。従って、第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３によれば、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。

図１５を参照して、光学特性測定装置１０３の受光部１は、観察光学系１８ａを備える。観察光学系１８ａは、光学ファインダ（ファインダ部の一例）であり、第２の絞り部１３のミラー部１３ｂで反射された光の光路に沿って、順に、レンズ１８１、平面鏡１８２、絞り１８３、レンズ１８４、視野絞り１８５、接眼レンズ１８６が配置されている。これらの光学部品は、光学ファインダに用いられる通常の部品であり、詳細な説明は省略する。

ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを構成する光のうち、開口１３ａを通過する光以外を反射する。従って、測定者は、虚像ＶＩのうち、開口１３ａを通過する光によって構成される一部分以外の残り部分を、接眼レンズ１８６を通して見ることができる。

測定者は、射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩを、第２の絞り部１３上で結像させるために、対物レンズ１１の位置を設定する（ピント合わせ）。第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３は、ミラー部１３ｂで反射された光を用いて、虚像ＶＩ（虚像ＶＩの全部でなく、虚像ＶＩの一部分以外の残りの部分）を表示する光学ファインダ（観察光学系１８ａ）を備えているので、光学特性測定装置１０３のピントが、虚像ＶＩにあっているか否かを、測定者が容易に確認することができる。なお、ファインダ部は、光学ファインダに限定されず、電子ビューファインダでもよい。次に説明する第４実施形態は、電子ビューファインダの形態である。

なお、距離Ｌ１が有限のとき、測定者が、光学特性測定装置１０３を操作して、対物レンズ１１を光軸Ａｘの方向に移動させることで、ピント合わせをする。このときの対物レンズ１１の移動量から、距離Ｌ１が分かる。

第４実施形態について説明する。図１７は、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置１０４は、電子ビューファインダを備え、輝度及び色度を測定できる測色計である。図１５に示す第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３との相違点を説明する。

光学特性測定装置１０４の受光部１に備えられる観察光学系１８ｂは、電子ビューファインダであり、第２の絞り部１３のミラー部１３ｂで反射された光の光路に沿って、順に、レンズ１８１、平面鏡１８２、絞り１８３、レンズ１８４、視感度フィルタ１８７、二次元イメージセンサ１８８が配置されている。これらの光学部品は、電子ビューファインダに用いられる通常の部品であり、詳細な説明は省略する。

観察光学系１８ｂは、さらに、表示部１８９を備える。二次元イメージセンサ１８８は、第２の絞り部１３のミラー部１３ｂで反射された光を受光することにより、受光信号を出力する。この受光信号は、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを示す信号である。但し、第３実施形態と同様に、ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを構成する光のうち、開口１３ａを通過する光以外を反射する。このため、虚像ＶＩの全部を示す信号でなく、虚像ＶＩのうち、開口１３ａを通過する光によって構成される一部分以外の残り部分を示す信号である。

二次元イメージセンサ１８８から出力された受光信号は、図２に示す制御演算部３に送られ、制御演算部３は、その受光信号を用いて生成した画像を、表示部１８９に表示させる。表示部１８９に表示される画像は、虚像ＶＩの全部でなく、虚像ＶＩの一部分以外の残りの部分である。

図１７に示す光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃのうち、光Ｌｂ及び光Ｌｃが、ミラー部１３ｂで反射され、光Ｌａが開口１３ａを通過している。従って、光Ｌｂ及び光Ｌｃが二次元イメージセンサ１８８によって受光される。図１８は、光Ｌｂ及び光Ｌｃの進路を説明する説明図である。この図において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１７に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。画像表示部２１と二次元イメージセンサ１８８とは、光学的共役の関係である。例えば、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ６は、二次元イメージセンサ１８８上の位置ｐ６と対応し、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ７は、二次元イメージセンサ１８８上の位置ｐ７と対応する。

図２に示す制御演算部３（第２の演算部の一例）は、二次元イメージセンサ１８８から出力された受光信号を用いて、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の前記残りの部分において、各位置の輝度を演算する。例えば、位置ｐ６から出力された受光信号を用いて演算された輝度は、位置Ｐ６の輝度を示し、位置ｐ７から出力された受光信号を用いて演算された輝度は、位置Ｐ７の輝度を示す。従って、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４によれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の前記残りの部分において、各位置の輝度分布を測定することができる。

なお、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の前記残りの部分において、各位置の輝度及び色度の分布を測定する態様も可能である。この態様の場合、図１７に示す観察光学系１８ｂは、視感度フィルタ１８７の替わりに、Ｘフィルタ、Ｙフィルタ及びＺフィルタを備え、二次元イメージセンサ１８８の替わりに、Ｘフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサ、Ｙフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサ、及び、Ｚフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサを備える。これらの二次元イメージセンサが光を受光する方式は、図１５で説明したミラー１７ａ及びミラー１７ｂを用いる方式、次に説明する三板式プリズム１７ｃを用いる方式のいずれでもよい。画像表示部２１に表示された画像の輝度及び色度を測定するために、第５実施形態で説明する回転式フィルタ４０（図２０）を用いる方式を用いることもできる。この場合、二次元イメージセンサは、１つでよい。

図１７を参照して、射出瞳２３の位置を通過した光のうち、開口１３ａを通過した光は、三板式プリズム１７ｃに入射する。三板式プリズム１７ｃは、この光を、３つの光路に分光する。第１の光路（第１の光路を通る光）は、Ｘフィルタ１２１を通り、二次元イメージセンサ１４１によって受光される。第２の光路（第２の光路を通る光）は、Ｙフィルタ１２２を通り、二次元イメージセンサ１４２によって受光される。第３の光路（第３の光路を通る光）は、Ｚフィルタ１２３を通り、二次元イメージセンサ１４３によって受光される。

図１９は、光Ｌａの進路を説明する説明図である。この図において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１７に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。図１９は、ミラー１７ａ及びミラー１７ｂの替わりに、三板式プリズム１７ｃが示されている以外は、図１６と同じである。従って、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４は、図１５に示す第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３と同様に、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。

図１７を参照して、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３が光を受光する方式として、三板式プリズム１７ｃを用いる方式を採用しているが、図１５で説明したミラー１７ａ及びミラー１７ｂを用いる方式でもよい。光学特性測定装置１０４は、第５実施形態で説明する回転式フィルタ４０（図２０）を採用することも可能である。この場合、二次元イメージセンサは１つでよい。

第５実施形態について説明する。図１７に示す第４実施形態は、観察光学系１８ｂに備えられる二次元イメージセンサ１８８を用いて、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定する。これに対して、第５実施形態では、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサを用いて、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定する。図２０は、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。図３に示す第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１との相違点を説明する。

図２０を参照して、対物レンズ１１の前側焦点位置が、開口１０ａの位置にある。これは、図１２に示す第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２と同じである。

光学特性測定装置１０５の受光部１は、視感度フィルタ１２を備えておらず、スライドレール１９、リレーレンズ１６、駆動部３０及び回転式フィルタ４０を備える。

第２の絞り部１３は、スライドレール１９（第１の切替部の一例）に沿ってスライド可能にされている。第２の絞り部１３がスライドレール１９に沿ってスライドされることにより、第２の絞り部１３の位置が、所定の位置と所定の位置から外れた位置とに切り替えることができる。所定の位置とは、上述したように、射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩが結像する位置である（図２０において、第２の絞り部１３の位置）。所定の位置から外れた位置とは、対物レンズ１１を通過した光の光路から外れた位置である（図２２において、第２の絞り部１３の位置）。

測定者が手動で第２の絞り部１３をスライドさせて、第２の絞り部１３の位置を切り替えてよいし、モータ等により自動で第２の絞り部１３をスライドさせて、第２の絞り部１３の位置を切り替えてよい。

開口１３ａを通過した光の光路に、順に、リレーレンズ１６、回転式フィルタ４０が配置されている。リレーレンズ１６は、開口１３ａを通過した光を、回転式フィルタ４０へ導く。リレーレンズ１６は、絞り部（第２の絞り部１３）とイメージセンサ（二次元イメージセンサ１４）との間の光路に配置されたリレー光学系の一例である。

回転式フィルタ４０は、Ｘフィルタ１２１、Ｙフィルタ１２２及び不図示のＺフィルタ、並びに、これらのフィルタを保持する回転板４０１を備える。軸４０２を中心に回転板４０１が回転することにより、リレーレンズ１６によってリレーされた光が通過する位置に、Ｘフィルタ１２１、Ｙフィルタ１２２、Ｚフィルタ（不図示）が順番に位置する。

駆動部３０（第２の切替部の一例）は、リレーレンズ１６を光軸Ａｘの方向に沿って駆動する。リレーレンズ１６が図２０に示す位置にあるとき、リレーレンズ１６は、開口１３ａを通過し、拡散した光を、平行光にして、回転式フィルタ４０へ導く。開口１３ａを通過する光として、光Ｌａが示されている。図２１は、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図２１において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図２０に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。

光Ｌａは、リレーレンズ１６によって平行光にされて、二次元イメージセンサ１４へ導かれる。この平行光が二次元イメージセンサ１４によって受光される。

二次元イメージセンサ１４が、Ｘフィルタ１２１（図２０）を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＸを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｙフィルタ１２２（図２０）を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＹを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｚフィルタ（不図示）を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＺを示す受光信号を出力する。

例えば、射出瞳２３上の位置Ｐ１は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ１と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ２は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ２と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ３は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ３と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサの位置ｐ１での受光信号（Ｘを示す受光信号、Ｙを示す受光信号、Ｚを示す受光信号）を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ１の輝度及び色度を示し、位置ｐ２での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ２の輝度及び色度を示し、位置ｐ３での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ３の輝度及び色度を示す。よって、第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５によれば、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。

図２２は、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。図２０との違いは、第２の絞り部１３が、射出瞳２３の位置を通過した光の光路から外れた位置にあり、リレーレンズ１６が回転式フィルタ４０側に移動している。

射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩは、対物レンズ１１によって、所定の位置（図２０に示す第２の絞り部１３の位置）で結像され、この結像を構成する光は、拡散してリレーレンズ１６に入射し、リレーレンズ１６によって、二次元イメージセンサ１４上で虚像ＶＩが結像される。図２３は、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、光の進路を説明する説明図である。図２３において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図２２に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。

二次元イメージセンサ１４が、Ｘフィルタ１２１（図２２）を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＸを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｙフィルタ１２２（図２２）を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＹを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｚフィルタ（不図示）を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＺを示す受光信号を出力する。

例えば、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ６は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ６と対応し、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ７は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ７と対応し、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ８は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ８と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサの位置ｐ６での受光信号（Ｘを示す受光信号、Ｙを示す受光信号、Ｚを示す受光信号）を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部２１に表示された画像の位置Ｐ６の輝度及び色度を示し、位置ｐ７での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部２１に表示された画像の位置Ｐ７の輝度及び色度を示し、位置ｐ８での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部２１に表示された画像の位置Ｐ８の輝度及び色度を示す。よって、光学特性測定装置１０５によれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。

以上説明したように、図２０及び図２２を参照して、駆動部３０（第２の切替部の一例）は、第１の位置と第２の位置とに、リレーレンズ１６の位置を切り替える。第１の位置は、図２０で示されるリレーレンズ１６の位置であり、第２の絞り部１３の位置が上記所定の位置のとき、開口１３ａを通過し、広がった、虚像ＶＩの一部分を構成する光（光Ｌａ）を、リレーレンズ１６が二次元イメージセンサ１４へリレーすることができる位置である。第２の位置は、図２２で示されるリレーレンズ１６の位置であり、第２の絞り部１３の位置が上記外れた位置のとき、上記所定の位置で結像された虚像ＶＩを、リレーレンズ１６によって、二次元イメージセンサ１４上で結像させることができる位置である。

制御演算部３（図２）は、演算部の一例であり、第２の絞り部１３が上記所定の位置にあり、かつ、リレーレンズ１６が第１の位置にある状態（図２０に示す状態）で、二次元イメージセンサ１４から出力された信号を用いて、射出瞳２３の光学特性（輝度、色度等）を演算し、第２の絞り部１３が上記外れた位置にあり、かつ、リレーレンズ１６が第２の位置にある状態（図２２に示す状態）で、二次元イメージセンサ１４から出力された信号を用いて、虚像ＶＩの光学特性（輝度、色度等）を演算する。

第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５によれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサ１４と、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサ１４とを共通化することができる。

（実施形態の纏め）
本実施形態に係る光学特性測定装置は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる結像光学系と、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する絞り部と、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光するイメージセンサと、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する演算部と、を備える。

結像光学系は、射出瞳の位置を通過した光によって構成される虚像を、絞り部の位置（所定の位置）で結像させる。絞り部の位置で結像された虚像の一部分を構成する光は、射出瞳の位置において、所定の広がりを有する平行光である。この平行光は、射出瞳の正面から見れば、射出瞳の全体に分布している光である。上記一部分を構成する光は、イメージセンサの位置において、広がった光である（発散光又は平行光）。本発明者は、この光を受光したイメージセンサから出力された受光信号を用いれば、虚像表示装置が虚像を表示している状態において、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性が求められることを見出した。例えば、輝度の場合、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の輝度（虚像上の各位置の輝度ではない）を求めることができる。従って、本実施形態に係る光学特性測定装置によれば、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定することができる。

上記構成において、前記所定の位置で結像された前記一部分と異なる前記虚像の他の部分を構成する光が、前記開口を通過できる位置に、前記絞り部を移動させる移動部をさらに備える。

この構成によれば、虚像の他の部分を構成する光が、開口を通過できる位置に、絞り部を移動させることができる。このため、虚像の一部分（例えば、虚像の中心部分）を構成する光に関して、射出瞳上の各位置の光学特性を測定したり、虚像の他の部分（例えば、虚像の周辺部分）を構成する光に関して、射出瞳上の各位置の光学特性を測定したりできる。

上記構成において、前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、前記光学特性測定装置は、前記ミラー部で反射された光を用いて、前記虚像の前記残りの部分を表示するファインダ部をさらに備える。

この構成は、上記ファインダ部を備えるので、光学特性測定装置のピントが虚像にあっているか否かを、測定者が容易に確認することができる。ファインダ部は、光学ファインダ、電子ビューファインダのいずれでもよい。

上記構成において、前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、前記光学特性測定装置は、さらに、前記ミラー部で反射された光を受光する二次元イメージセンサと、前記二次元イメージセンサから出力された受光信号を用いて、前記虚像の前記残りの部分において、各位置の光学特性を演算する第２の演算部と、を備える。

この構成によれば、射出瞳上の各位置の光学特性に加えて、虚像表示装置によって表示された虚像上の各位置（虚像全部でなく、残りの部分の各位置）の光学特性を測定することができる。

上記構成において、前記絞り部と前記イメージセンサとの間の光路に配置されたリレー光学系と、前記結像光学系を通過した光の光路から外れた位置と、前記所定の位置とに、前記絞り部の位置を切り替える第１の切替部と、前記絞り部の位置が前記所定の位置のとき、前記開口を通過し、広がった、前記虚像の前記一部分を構成する光を、前記リレー光学系が前記イメージセンサへリレーすることができる第１の位置と、前記絞り部の位置が前記外れた位置のとき、前記所定の位置で結像された前記虚像を、前記リレー光学系によって、前記イメージセンサ上で結像させることができる第２の位置とに、前記リレー光学系の位置を切り替える第２の切替部と、をさらに備え、前記演算部は、前記絞り部が前記所定の位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第１の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算し、前記絞り部が前記外れた位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第２の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記虚像上の各位置の光学特性を演算する。

この構成によれば、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定するために用いるイメージセンサと、虚像表示装置によって表示された虚像上の各位置の光学特性を測定するために用いるイメージセンサとを共通化することができる。

この出願は、２０１６年４月１９日に出願された日本国特許出願特願２０１６−０８３４９４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、光学特性測定装置を提供することができる。

Claims (5)

1. 虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる結像光学系と、
   前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する絞り部と、
   前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光するイメージセンサと、
   前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する演算部と、を備える光学特性測定装置。
2. 前記所定の位置で結像された前記一部分と異なる前記虚像の他の部分を構成する光が、前記開口を通過できる位置に、前記絞り部を移動させる移動部をさらに備える請求項１に記載の光学特性測定装置。
3. 前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、
   前記光学特性測定装置は、前記ミラー部で反射された光を用いて、前記虚像の前記残りの部分を表示するファインダ部をさらに備える請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
4. 前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、
   前記光学特性測定装置は、さらに、
   前記ミラー部で反射された光を受光する二次元イメージセンサと、
   前記二次元イメージセンサから出力された受光信号を用いて、前記虚像の前記残りの部分において、各位置の光学特性を演算する第２の演算部と、を備える請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
5. 前記絞り部と前記イメージセンサとの間の光路に配置されたリレー光学系と、
   前記結像光学系を通過した光の光路から外れた位置と、前記所定の位置とに、前記絞り部の位置を切り替える第１の切替部と、
   前記絞り部の位置が前記所定の位置のとき、前記開口を通過し、広がった、前記虚像の前記一部分を構成する光を、前記リレー光学系が前記イメージセンサへリレーすることができる第１の位置と、前記絞り部の位置が前記外れた位置のとき、前記所定の位置で結像された前記虚像を、前記リレー光学系によって、前記イメージセンサ上で結像させることができる第２の位置とに、前記リレー光学系の位置を切り替える第２の切替部と、をさらに備え、
   前記演算部は、前記絞り部が前記所定の位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第１の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算し、前記絞り部が前記外れた位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第２の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記虚像上の各位置の光学特性を演算する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。

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