JPWO2018230177A1 - 測定用光学系、色彩輝度計および色彩計 - Google Patents

Abstract

本発明の測定用光学系、色彩輝度計および色彩計は、絞りと、入射光を導光する光導波路と、絞りの物体側に配置され、測定対象からの光像を絞りの開口面に結像させる第１光学系と、絞りと光導波路との間に配置され、絞りの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路に入射させる第２光学系とを備える。

Description

本発明は、被測定物からの光を受光部に導光する測定用光学系、これを用いた色彩輝度計、および、これを用いた色彩計に関する。

被測定物としての発光体における色（光源色）および輝度を測定する色彩輝度計や、被測定物としての物体における色（物体色）を測定する色彩計は、従来から知られ、様々に利用されてきた。このような色彩輝度計や色彩計には、被測定物からの光を受光部に導光する測定用光学系が用いられており、例えば、特許文献１に開示されている。

この特許文献１に開示された測定用の光学装置は、入射面に入射する被測定物からの光を分岐して出射する複数の出射面を有する光分岐手段を備えてなる。より具体的には、特許文献１に開示された測定用の光学装置は、対物レンズ１０３、開口絞り１０４、視野絞り１０５、リレーレンズ１０６およびバンドルファイバ２２などからなる光学系ＫＫ２を備える（図９および［００４２］段落等）。対物レンズ１０３は、被測定物Ｑからの光束を視野絞り１０５の位置に集光して結像させる。リレーレンズ１０６は、視野絞り１０５の位置に結像した像をバンドルファイバ２２の入射面Ａに導く。開口絞り１０４は、対物レンズ１０３の後方に配置されており、開口絞り１０４を通過した光束のみがリレーレンズ１０６に向かう。バンドルファイバ２２は、前記光分岐手段に相当し、複数の光ファイバ素線を束ねて構成され、軸方向の中間部分で３つに分けられ、入射面Ａに入射した光束が３つの出射面Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に分かれて出射する。リレーレンズ１０６は、開口絞り１０４と入射面Ａとが光学的に共役な関係となるような位置に配置される。なお、参照符号は、この段落において、前記特許文献１において各構成に付与された符号である。

ところで、近年では、表示装置は、液晶ディスプレイだけでなく、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイも注目されている。この有機ＥＬディスプレイは、バックライトを利用する液晶ディスプレイに較べ、自発光であるため低輝度域も発光できる。この低輝度域の発光もより精度良く測色できることが望まれ、そのために、より多くの光量を、被測定物から受光部に導光する測定用光学系が望まれる。

前記特許文献１に開示された測定用の光学装置では、バンドルファイバ（光ファイバ素線）の開口数相当の角度以上である入射角を持つ光束は、バンドルファイバ（光ファイバ素線）に入射することができず、光量ロスが生じてしまう。

特開２００３−２４７８９１号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より多くの光量を被測定物から受光部に導光できる測定用光学系、これを用いた色彩輝度計およびこれを用いた色彩計を提供することである。

上述した目的を実現するために、本発明の一側面を反映した測定用光学系、色彩輝度計および色彩計は、絞りと、入射光を導光する光導波路と、絞りの物体側に配置され、測定対象からの光像を絞りの開口面に結像させる第１光学系と、絞りと光導波路との間に配置され、絞りの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路に入射させる第２光学系とを備える。

発明の１または複数の実施形態により与えられる利点および特徴は、以下に与えられる詳細な説明および添付図面から十分に理解される。これら詳細な説明及び添付図面は、例としてのみ与えられるものであり本発明の限定の定義として意図されるものではない。

第１実施形態における色彩輝度計の構成を示すブロック図である。 前記色彩輝度計に用いられる測定用光学系の構成を示す図である。 前記測定用光学系において、第２光学系の射出面から光導波路の入射面までにおける各光束の光線図を示す。 第２実施形態における測定用光学系の構成を示す図である。 第３実施形態における測定用光学系の構成を示す図である。 第４ないし第６実施形態における色彩計の構成を示すブロック図である。 比較例における測定用光学系の構成を示す図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における色彩輝度計の構成を示すブロック図である。なお、図１は、後述の第２および第３実施形態における色彩輝度計Ｄｂ、Ｄｃの構成を示すブロック図でもある。図２は、前記色彩輝度計に用いられる測定用光学系の構成を示す図である。図２Ａは、第１実施形態における前記測定用光学系を示し、図２Ｂは、光導波路の一例として、バンドルファイバを示す。図３は、前記測定用光学系において、第２光学系の射出面から光導波路（バンドルファイバ）の入射面までにおける各光束の光線図を示す。図７は、比較例における測定用光学系の構成を示す図である。図７Ａは、比較例における前記測定用光学系を示し、図７Ｂは、比較例において、第２光学系の射出面から光導波路（バンドルファイバ）の入射面までにおける各光束の光線図を示す。

第１実施形態における色彩輝度計Ｄａは、例えば、図１に示すように、測定用光学系ＳＳａと、受光部１と、制御処理部２ａと、入力部３と、出力部４と、インターフェース部（ＩＦ部）５とを備える。

測定用光学系ＳＳａは、測定対象である被測定物Ｏｂからの光を受光し、この受光した光を受光部１へ導光する光学部品である。測定用光学系ＳＳａは、後述でより具体的に説明する。被測定物Ｏｂは、本実施形態では、色彩輝度計Ｄａであるので、光を発光する発光体である。

受光部１は、測定用光学系ＳＳａで導光された被測定物Ｏｂからの光を受光し、この受光した光を光電変換することによって、その光強度に応じた電気信号を出力する受光部品である。受光部１は、例えば、前記受光した被測定物Ｏｂからの光を分光する分光部と、前記分光部で分光された光を光電変換する光電変換素子を備える。より具体的には、本実施形態では、ＸＹＺの３刺激値から被測定物Ｏｂの色および輝度を測定するため、受光部１は、ＣＩＥ（国際照明委員会）で規定された等色関数Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれに応じた３個のＸフィルタ１１−１、Ｙフィルタ１１−２、Ｚフィルタ１１−３と、これらＸフィルタ１１−１、Ｙフィルタ１１−２、Ｚフィルタ１１−３それぞれで濾波された各光それぞれを受光して光電変換するＸフィルタ用受光素子１２−１、Ｙフィルタ用受光素子１２−２、Ｚフィルタ用受光素子１２−３とを備える。このような受光部１では、被測定物Ｏｂからの光は、Ｘフィルタ１１−１で濾波され、この濾波された光は、Ｘフィルタ用受光素子１２−１で受光され、光電変換されて、Ｘフィルタ用受光素子１２−１は、その光強度に応じた電気信号（Ｘ信号）を出力し、被測定物Ｏｂからの前記光は、Ｙフィルタ１１−２で濾波され、この濾波された光は、Ｙフィルタ用受光素子１２−２で受光され、光電変換されて、Ｙフィルタ用受光素子１２−１は、その光強度に応じた電気信号（Ｙ信号）を出力し、そして、被測定物Ｏｂからの前記光は、Ｚフィルタ１１−３で濾波され、この濾波された光は、Ｚフィルタ用受光素子１２−３で受光され、光電変換されて、Ｙフィルタ用受光素子１２−１は、その光強度に応じた電気信号（Ｚ信号）を出力する。受光部１は、制御処理部２ａに接続され、これらＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号は、制御処理部２ａに出力される。

入力部３は、制御処理部２ａに接続され、例えば、測定対象である被測定物Ｏｂの測定を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば被測定物Ｏｂの識別子（試料番号やＩＤや名前等）の入力等の測定する上で必要な各種データを色彩輝度計Ｄａに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ等である。出力部４は、制御処理部２ａに接続され、制御処理部２ａの制御に従って、入力部３から入力されたコマンドやデータ、および、当該色彩輝度計Ｄａによって測定された被測定物Ｏｂの色および輝度を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

なお、入力部３および出力部４からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部３は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部４は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として色彩輝度計Ｄａに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い色彩輝度計Ｄａが提供される。

ＩＦ部５は、制御処理部２ａに接続され、制御処理部２ａの制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ−２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部５は、外部機器との間で通信を行う回路であり、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等であっても良い。

制御処理部２ａは、色彩輝度計Ｄａの各部１、３〜５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、色彩輝度計Ｄａ全体の制御を司るものである。そして、制御処理部２ａは、入力部３で受け付けた指示に応じて被測定物Ｏｂからの光を測定用光学系ＳＳａおよび受光部１で測定し、受光部１から出力された電気信号に基づいて被測定物Ｏｂの色および輝度を求め、この求めた被測定物Ｏｂの色および輝度を出力部４に出力する。また必要に応じて、制御処理部２ａは、前記求めた被測定物Ｏｂの色および輝度をＩＦ部５から出力する。本実施形態では、制御処理部２ａは、受光部１から出力されたＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号から、公知の手法によって被測定物Ｏｂの色および輝度を求める。制御処理部２ａは、例えば、マイクロプロセッサを備えて構成される。

測定用光学系ＳＳａについて、以下に、より具体的に説明する。測定用光学系ＳＳａは、例えば、図２に示すように、第１光学系ＯＳａ−１と、絞りＤＩと、第２光学系ＯＳａ−２と、光導波路ＯＰとを備える。

絞りＤＩは、測定径を規制する光学素子であり、例えば、前記測定径に応じた円形の貫通開口を持ち、遮光性を有する板状部材である。前記貫通開口は、開口面を形成する。

光導波路ＯＰは、入射光を導光する光学素子であり、本実施形態では、被測定物Ｏｂからの光を受光部１における３個のＸフィルタ１１−１、Ｙフィルタ１１−２およびＺフィルタ１１−３それぞれに導光するため、入射光を３個に分岐する光分岐器である。より具体的には、本実施形態では、光導波路ＯＰは、図２Ｂに示すように、束ねられた複数の光ファイバ素線を、途中で３個の束に分け、１個の入射面から入射した入射光を３個の第１ないし第３出射面それぞれ射出するバンドルファイバである。

第１光学系ＯＳａ−１は、絞りＤＩの物体側（被測定物Ｏｂ側）に配置され、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる光学素子である。より具体的には、本実施形態では、第１光学系ＯＳａ−１は、図２Ａに示すように、正の屈折力（光学的パワー、焦点距離の逆数）を持ち、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を物体側テレセントリックとなるように中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる２個の第１および第２レンズ群Ｇｒａ−１、Ｇｒａ−２から成る。したがって、図２Ａに示すように、被測定物Ｏｂから出射される各光束の各主光線は、光軸と平行となるように第１レンズ群Ｇｒａ−１に入射される。なお、主光線が光軸と平行とは、主光線が光軸と完全に平行である場合だけでなく、製造バラツキ等により、主光線が光軸から±１度の範囲内でずれていても、誤差の範囲であり、平行とみなす。第１および第２レンズ群Ｇｒａ−１、Ｇｒａ−２は、後述の各レンズ群Ｇｒｂ〜Ｇｒｆも同様に、１または複数のレンズを備えて構成される。

第２光学系ＯＳａ−２は、絞りＤＩと光導波路ＯＰとの間に配置され、絞りＤＩの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路ＯＰに入射させる光学素子である。すなわち、第２光学系ＯＳａ−２は、像側テレセントリックなリレーレンズであり、例えば、１個のレンズ群Ｇｒｂから成る。

このような測定用光学系ＳＳａでは、上述から分かるように、第１光学系ＯＳａ−１、絞りＤＩ、第２光学系ＯＳａ−２および光導波路ＯＰは、この順で順次に配置されている。絞りＤＩは、第１光学系ＯＳａ−１の結像位置に配置される。測定対象の被測定物Ｏｂからの光は、その各光束の各主光線が光軸と平行となるように、第１光学系ＯＳａ−１の第１レンズ群Ｇｒａ−１に入射する。第１光学系ＯＳａ−１は、その正の屈折力により、被測定物Ｏｂからの光像を中間像として絞りＤＩの開口面に結像し、絞りＤＩは、被測定物Ｏｂからの光を測定径で規制し、第２光学系ＯＳａ−２に入射させる。これによって測定用光学系ＳＳａは、均一でエッジがシャープな測定感度を実現でき、比較的小さい測定径でも多くの光量を導光できる。また、第２光学系ＯＳａ−２により両側テレセントリックの場合のように結像関係にはならないから、測定用光学系ＳＳａは、測定面のムラの影響を受け難くなる。

そして、第２光学系ＯＳａ−２は、絞りＤＩで規制された被測定物Ｏｂからの光を、各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路ＯＰに入射させる。このため、測定用光学系ＳＳａは、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスを低減でき、集光効率が良い。比較例を用いて、より詳しく説明する。この比較例の測定用光学系ＳＳｒは、図７に示すように、第２光学系ＯＳａ−２のレンズ群Ｇｒｂに代え、像側テレセントリックではないレンズ群Ｇｒｒが用いられる点を除き、図２に示す上述の測定用光学系ＳＳａと同様に構成される。

一般に、光導波路に入射される光の伝搬は、前記光導波路の開口数ＮＡで規制される。すなわち、光導波路の開口数ＮＡに応じた立体化角以内で入射する光は、前記光導波路を伝搬できるが、光導波路の開口数ＮＡに応じた立体化角を越えて入射する光は、前記光導波路を伝搬できない。このため、光導波路ＯＰ、本実施形態ではバンドルファイバＯＰにより多くの光量を入射させるためには、測定用光学系ＳＳａの像側の開口数ＮＡ１は、光導波路（バンドルファイバ）ＯＰの開口数ＮＡ２に一致させることが効率的である。このように開口数ＮＡ１と開口数ＮＡ２とを互いに一致させたとしても、比較例における測定用光学系ＳＳｒの場合では、図７Ｂに示すように、光線Ａ＿＋１、Ａ＿０、Ａ＿−１から成る軸上光束は、全て光導波路（バンドルファイバ）ＯＰを伝搬できるが、レンズ群Ｇｒｒが像側テレセントリックではないため、光線Ｂ＿＋１、Ｂ＿０、Ｂ＿−１から成る軸外光束は、光導波路（バンドルファイバ）ＯＰの開口数ＮＡ２に応じた立体化角を越えて入射する光線が存在することになるから、全て光導波路（バンドルファイバ）ＯＰを伝搬できず、光量ロスが生じる。すなわち、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスが生じてしまう。一方、本実施形態における測定用光学系ＳＳａの場合では、図２Ｃに示すように、光線Ａ＿＋１、Ａ＿０、Ａ＿−１から成る軸上光束は、もとより、第２光学系ＯＳａ−２のレンズ群Ｇｒｂが像側テレセントリックであるため、光線Ｂ＿＋１、Ｂ＿０、Ｂ＿−１から成る軸外光束も、その光束中心が軸上光束と同様に垂直に入射し、全て光導波路（バンドルファイバ）ＯＰを伝搬できる。したがって、本実施形態における測定用光学系ＳＳａは、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスを低減でき、集光効率が良い。

そして、光導波路ＯＰ、本実施形態ではバンドルファイバＯＰに入射した被測定物Ｏｂからの光は、バンドルファイバＯＰを伝播し、３個に分かれ、第１ないし第３出射面それぞれから射出される。

光導波路ＯＰの出射面には、受光部１の入射面が対向するように、光導波路ＯＰと受光部１とは、配置される。本実施形態では、図２Ｂに示すように、バンドルファイバＯＰの第１出射面には受光部１のＸフィルタ１１−１の入射面が対向するように、かつ、バンドルファイバＯＰの第２出射面には受光部１のＹフィルタ１１−２の入射面が対向するように、かつ、バンドルファイバＯＰの第３出射面には受光部１のＺフィルタ１１−３の入射面が対向するように、バンドルファイバＯＰと受光部１とは、配置される。

光導波路ＯＰから出射した被測定物Ｏｂからの光は、受光部１に入射される。本実施形態では、バンドルファイバＯＰの第１出射面から出射した被測定物Ｏｂからの光は、受光部１のＸフィルタ１１−１に入射され、Ｘフィルタ１１−１で濾波され、この濾波された光は、Ｘフィルタ用受光素子１２−１で受光される。バンドルファイバＯＰの第２出射面から出射した被測定物Ｏｂからの光は、受光部１のＹフィルタ１１−２に入射され、Ｙフィルタ１１−２で濾波され、この濾波された光は、Ｙフィルタ用受光素子１２−２で受光される。そして、バンドルファイバＯＰの第３出射面から出射した被測定物Ｏｂからの光は、受光部１のＺフィルタ１１−３に入射され、Ｚフィルタ１１−１で濾波され、この濾波された光は、Ｚフィルタ用受光素子１２−３で受光される。

そして、上述したように、Ｘフィルタ用受光素子１２−１は、Ｘフィルタ１１−１で濾波した光の光強度に応じたＸ信号を制御処理部２ａへ出力し、Ｙフィルタ用受光素子１２−２は、Ｙフィルタ１１−２で濾波した光の光強度に応じたＹ信号を制御処理部２ａへ出力し、Ｚフィルタ用受光素子１２−３は、Ｚフィルタ１１−３で濾波した光の光強度に応じたＺ信号を制御処理部２ａへ出力する。制御処理部２ａは、受光部１から出力されたＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号から、被測定物Ｏｂの色および輝度を求め、この求めた被測定物Ｏｂの色および輝度を出力部４に出力する。

以上説明したように、本実施形態における色彩輝度計Ｄａに用いられた測定用光学系ＳＳａは、第１光学系ＯＳａ−１が、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を絞りＤＩの開口面に結像させて中間像を形成し、第２光学系ＯＳａ−２が、絞りＤＩの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路（本実施形態ではバンドルファイバ）ＯＰに入射させる。このため、上記測定用光学系ＳＳａは、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスを低減でき、集光効率が良い。上記測定用光学系ＳＳａは、前記中間像を形成するので、均一でエッジがシャープな測定感度を実現でき、比較的小さい測定径でも多くの光量を導光できる。したがって、上記測定用光学系ＳＳａは、より多くの光量を被測定物Ｏｂから受光部１に導光できる。

上記測定用光学系ＳＳａは、第２光学系ＯＳａ−２により両側テレセントリックの場合のように結像関係にはならないから、測定面のムラの影響を受け難くなる。上記測定用光学系ＳＳａは、第１光学系ＯＳａ−１が２個の第１および第２レンズ群Ｇｒａ−１、Ｇｒａ−２から成るので、より多くの光量を集光でき、必要に応じて色収差も補正し易くなる。

このような測定用光学系ＳＳａが用いられるので、第１実施形態における色彩輝度計Ｄａは、ＳＮ比を向上でき、より精度良く測色できる。上記色彩輝度計Ｄａは、特に、低輝度域の測定に対し有利である。また、上記色彩輝度計Ｄａは、測定径をより小さくでき、空間的な分解能を向上できる。

（第２実施形態）
次に、別の実施形態について説明する。図４は、第２実施形態における測定用光学系の構成を示す図である。

第１実施形態における色彩輝度計Ｄａは、２個の第１および第２レンズ群Ｇｒａ−１、Ｇｒａ−２を備える測定用光学系ＳＳａを用い、これら第１および第２レンズ群Ｇｒａ−１、Ｇｒａ−２で被測定物Ｏｂの中間像を形成したが、第２実施形態における色彩輝度計Ｄｂは、１個のレンズ群Ｇｒｃで中間像を形成する測定用光学系ＳＳｂを用いるものである。

このような第２実施形態における色彩輝度計Ｄｂは、例えば、図１に示すように、測定用光学系ＳＳｂと、受光部１と、制御処理部２ａと、入力部３と、出力部４と、ＩＦ部５とを備える。これら第２実施形態の色彩輝度計Ｄｂにおける受光部１、制御処理部２ａ、入力部３、出力部４およびＩＦ部５は、それぞれ、第１実施形態の色彩輝度計Ｄａにおける受光部１、制御処理部２ａ、入力部３、出力部４およびＩＦ部５と同様であるので、その説明を省略する。

第２実施形態における色彩輝度計Ｄｂに用いられる測定用光学系ＳＳｂは、例えば、図４に示すように、第１光学系ＯＳｂ−１と、絞りＤＩと、第２光学系ＯＳｂ−２と、光導波路ＯＰとを備える。

絞りＤＩは、第１実施形態の測定用光学系ＳＳａと同様に、測定径を規制する光学素子である。光導波路ＯＰは、第１実施形態の測定用光学系ＳＳａと同様に、入射光を導光する光学素子であり、本実施形態でも、１入射３出射のバンドルファイバＯＰである。

第１光学系ＯＳｂ−１は、絞りＤＩの物体側（被測定物Ｏｂ側）に配置され、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる光学素子である。より具体的には、本実施形態では、第１光学系ＯＳｂ−１は、図４に示すように、正の屈折力を持ち、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を物体側テレセントリックとなるように中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる１個のレンズ群Ｇｒｃから成る。

第２光学系ＯＳｂ−２は、絞りＤＩと光導波路ＯＰとの間に配置され、絞りＤＩの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路ＯＰに入射させる光学素子である。すなわち、第２光学系ＯＳｂ−２は、像側テレセントリックなリレーレンズであり、例えば、１個のレンズ群Ｇｒｄから成る。

このような第２実施形態における色彩輝度計Ｄｂに用いられた測定用光学系ＳＳｂは、第１実施形態における色彩輝度計Ｄａに用いられた測定用光学系ＳＳａと同様に、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスを低減でき、集光効率が良い。上記測定用光学系ＳＳｂは、均一でエッジがシャープな測定感度を実現でき、比較的小さい測定径でも多くの光量を導光できる。したがって、上記測定用光学系ＳＳｂは、より多くの光量を被測定物Ｏｂから受光部１に導光できる。上記測定用光学系ＳＳｂは、測定面のムラの影響を受け難くなる。

そして、上記測定用光学系ＳＳｂは、第１光学系ＯＳｂ−１が１個のレンズ群Ｇｒｃから成るので、より簡易に構成できる。

このような測定用光学系ＳＳｂが用いられるので、第２実施形態における色彩輝度計Ｄｂは、第１実施形態における色彩輝度計Ｄａと同様な作用効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、別の実施形態について説明する。図５は、第３実施形態における測定用光学系の構成を示す図である。

第１および２実施形態における色彩輝度計Ｄａ、Ｄｂは、物体側テレセントリックな第１光学系ＯＳａ−１、ＯＳｂ−１を備える測定用光学系ＳＳａ、ＳＳｂを用いたが、第３実施形態における色彩輝度計Ｄｃは、特に物体側テレセントリックではない通常の第１光学系ＯＳｃ−１を備える測定用光学系ＳＳｃを用いるものである。

このような第３実施形態における色彩輝度計Ｄｃは、例えば、図１に示すように、測定用光学系ＳＳｃと、受光部１と、制御処理部２ａと、入力部３と、出力部４と、ＩＦ部５とを備える。これら第３実施形態の色彩輝度計Ｄｃにおける受光部１、制御処理部２ａ、入力部３、出力部４およびＩＦ部５は、それぞれ、第１実施形態の色彩輝度計Ｄａにおける受光部１、制御処理部２ａ、入力部３、出力部４およびＩＦ部５と同様であるので、その説明を省略する。

第３実施形態における色彩輝度計Ｄｃに用いられる測定用光学系ＳＳｃは、例えば、図５に示すように、第１光学系ＯＳｃ−１と、絞りＤＩと、第２光学系ＯＳｃ−２と、光導波路ＯＰとを備える。

絞りＤＩは、第１実施形態の測定用光学系ＳＳａと同様に、測定径を規制する光学素子である。光導波路ＯＰは、第１実施形態の測定用光学系ＳＳａと同様に、入射光を導光する光学素子であり、本実施形態でも、１入射３出射のバンドルファイバＯＰである。

第１光学系ＯＳｃ−１は、絞りＤＩの物体側（被測定物Ｏｂ側）に配置され、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる光学素子である。より具体的には、本実施形態では、第１光学系ＯＳｃ−１は、図５に示すように、正の屈折力を持ち、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる１個のレンズ群Ｇｒｅから成る。レンズ群Ｇｒｅは、特に物体側テレセントリックである必要はなく、通常の光学系であって良い。なお、第１光学系ＯＳｃ−１は、正の屈折力を持ち、測定対象の被測定物Ｏｂからの光像を中間像として絞りＤＩの開口面に結像させる複数のレンズ群Ｇｒｅから成っても良い。

第２光学系ＯＳｃ−２は、絞りＤＩと光導波路ＯＰとの間に配置され、絞りＤＩの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように光導波路ＯＰに入射させる光学素子である。すなわち、第２光学系ＯＳｃ−２は、像側テレセントリックなリレーレンズであり、例えば、１個のレンズ群Ｇｒｆから成る。

このような第３実施形態における色彩輝度計Ｄｃに用いられた測定用光学系ＳＳｃは、第１実施形態における色彩輝度計Ｄａに用いられた測定用光学系ＳＳａと同様に、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスを低減でき、集光効率が良い。上記測定用光学系ＳＳｃは、均一でエッジがシャープな測定感度を実現でき、比較的小さい測定径でも多くの光量を導光できる。したがって、上記測定用光学系ＳＳｃは、より多くの光量を被測定物Ｏｂから受光部１に導光できる。上記測定用光学系ＳＳｃは、測定面のムラの影響を受け難くなる。

このような測定用光学系ＳＳｃが用いられるので、第３実施形態における色彩輝度計Ｄｃは、第１実施形態における色彩輝度計Ｄａと同様な作用効果を奏する。

（第４ないし第６実施形態）
次に、別の実施形態について説明する。図６は、第４ないし第６実施形態における色彩計の構成を示すブロック図である。

第１ないし第３実施形態は、それぞれ、測定用光学系ＳＳａ、ＳＳｂ、ＳＳｃそれぞれを用いた色彩輝度計Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃであったが、第４ないし第６実施形態は、それぞれ、測定用光学系ＳＳａ、ＳＳｂ、ＳＳｃそれぞれを用いた色彩計Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆである。

このような第４実施形態における色彩計Ｄｄは、例えば、図６に示すように、測定用光学系ＳＳａと、受光部１と、制御処理部２ｂと、入力部３と、出力部４と、ＩＦ部５と、照明部７とを備える。これら第４実施形態の色彩計Ｄｄにおける測定用光学系ＳＳａ、受光部１、入力部３、出力部４およびＩＦ部５は、それぞれ、第１実施形態の色彩輝度計Ｄａにおける測定用光学系ＳＳａ、受光部１、入力部３、出力部４およびＩＦ部５と同様であるので、その説明を省略する。

照明部７は、所定のジオメトリで被測定物Ｏｂに照明光を照射する装置であり、例えば、制御処理部２ｂに接続され、制御処理部２ｂの制御に従って光を放射する光源部と、前記光源部から放射された光を前記所定のジオメトリで被測定物Ｏｂに照明光として照射する照明光学系とを備える。図６には、一例として４５°：０°のジオメトリが図示されているが、ジオメトリは、これに限定されず、任意であって良い。

制御処理部２ｂは、色彩計Ｄｄの各部１、３〜５、７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、色彩輝度計Ｄｄ全体の制御を司るものである。そして、制御処理部２ｂは、入力部３で受け付けた指示に応じて被測定物Ｏｂからの光を測定用光学系ＳＳａおよび受光部１で測定し、受光部１から出力された電気信号に基づいて被測定物Ｏｂの色を求め、この求めた被測定物Ｏｂの色を出力部４に出力する。また必要に応じて、制御処理部２ｂは、前記求めた被測定物Ｏｂの色をＩＦ部５から出力する。本実施形態では、制御処理部２ｂは、受光部１から出力されたＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号から、公知の手法によって被測定物Ｏｂの色を求める。制御処理部２ｂは、例えば、マイクロプロセッサを備えて構成される。

このような第４実施形態における色彩計Ｄｄでは、照明部７は、照明光で被測定物Ｏｂを照明し、その反射光が測定用光学系ＳＳａに入射される。被測定物Ｏｂからの光（ここでは反射光）は、測定用光学系ＳＳａによって第１実施形態と同様に導光され、受光部１で受光され、受光部１でＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号として光電変換される。受光部１は、これらＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号を制御処理部２ｂに出力し、制御処理部２ｂは、これらＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号から被測定物Ｏｂの色を求め、この求めた被測定物Ｏｂの色を出力部４に出力する。

このような第４実施形態における色彩計Ｄｄに用いられた測定用光学系ＳＳａは、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。このような測定用光学系ＳＳａが用いられるので、第４実施形態における色彩計Ｄｄは、ＳＮ比を向上でき、より精度良く測色できる。上記色彩計Ｄｄは、特に、低輝度域の測定に対し有利である。また、上記色彩計Ｄｄは、測定径をより小さくでき、空間的な分解能を向上できる。

第５実施形態における色彩計Ｄｅは、例えば、図６に示すように、測定用光学系ＳＳｂと、受光部１と、制御処理部２ｂと、入力部３と、出力部４と、ＩＦ部５と、照明部７とを備える。これら第５実施形態の色彩計Ｄｅにおける受光部１、入力部３、出力部４およびＩＦ部５は、それぞれ、第１実施形態の色彩輝度計Ｄａにおける受光部１、入力部３、出力部４およびＩＦ部５と同様であるので、その説明を省略する。第５実施形態の色彩計Ｄｅにおける測定用光学系ＳＳｂは、第２実施形態の色彩輝度計Ｄｂにおける測定用光学系ＳＳｂと同様であるので、その説明を省略する。これら第５実施形態の色彩計Ｄｅにおける制御処理部２ｂおよび照明部７は、それぞれ、第４実施形態の色彩輝度計Ｄｄにおける制御処理部２ｂおよび照明部７と同様であるので、その説明を省略する。

このような第５実施形態における色彩計Ｄｅに用いられた測定用光学系ＳＳｂは、第２実施形態と同様な作用効果を奏する。このような測定用光学系ＳＳｂが用いられるので、第５実施形態における色彩計Ｄｅは、第４実施形態における色彩輝度計Ｄｄと同様な作用効果を奏する。

第６実施形態における色彩計Ｄｆは、例えば、図６に示すように、測定用光学系ＳＳｃと、受光部１と、制御処理部２ｂと、入力部３と、出力部４と、ＩＦ部５と、照明部７とを備える。これら第６実施形態の色彩計Ｄｆにおける受光部１、入力部３、出力部４およびＩＦ部５は、それぞれ、第１実施形態の色彩輝度計Ｄａにおける受光部１、入力部３、出力部４およびＩＦ部５と同様であるので、その説明を省略する。第６実施形態の色彩計Ｄｆにおける測定用光学系ＳＳｃは、第３実施形態の色彩輝度計Ｄｃにおける測定用光学系ＳＳｃと同様であるので、その説明を省略する。これら第６実施形態の色彩計Ｄｆにおける制御処理部２ｂおよび照明部７は、それぞれ、第４実施形態の色彩輝度計Ｄｄにおける制御処理部２ｂおよび照明部７と同様であるので、その説明を省略する。

このような第６実施形態における色彩計Ｄｆに用いられた測定用光学系ＳＳｃは、第３実施形態と同様な作用効果を奏する。このような測定用光学系ＳＳａが用いられるので、第６実施形態における色彩計Ｄｆは、第４実施形態における色彩輝度計Ｄｄと同様な作用効果を奏する。

なお、上述の第１ないし第６実施形態において、測定用光学系ＳＳａ〜ＳＳｃにおける第２光学系ＯＳａ−２、ＯＳｂ−２、ＯＳｃ−２における像側開口数ＮＡ１は、光導波路（上述ではバンドルファイバ）ＯＰの開口数ＮＡ２以上であっても良い（ＮＡ１≧ＮＡ２）。このような測定用光学系ＳＳａ〜ＳＳｃでは、ＮＡ１≧ＮＡ２であるので、測定用光学系ＳＳａ〜ＳＳｃから出射した光は、その一部が光導波路（バンドルファイバ）ＯＰを伝搬できず、光量ロスを生じるが、図２Ｃおよび図７Ｂを用いた上述の説明から分かるように、この生じる光量ロスのロス量を従前に較べて低減できる。これら実施形態における測定用光学系ＳＳａ〜ＳＳｃは、ＮＡ１≧ＮＡ２の場合に、効果的である。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる測定用光学系は、絞りと、入射光を導光する光導波路と、前記絞りの物体側に配置され、測定対象からの光像を前記絞りの開口面に結像させる第１光学系と、前記絞りと前記光導波路との間に配置され、前記絞りの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように前記光導波路に入射させる第２光学系とを備える。

このような測定用光学系は、第１光学系が、測定対象からの光像を前記絞りの開口面に結像させて中間像を形成し、第２光学系が、絞りの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように前記光導波路に入射させる。このため、上記測定用光学系は、軸外の光束が大きな入射角を持つことによって生じてしまう光量ロスを低減でき、集光効率が良い。上記測定用光学系は、前記中間像を形成するので、均一でエッジがシャープな測定感度を実現でき、比較的小さい測定径でも多くの光量を導光できる。したがって、上記測定用光学系は、より多くの光量を被測定物から受光部に導光できる。

他の一態様では、上述の測定用光学系において、前記第１光学系は、正の屈折力を持ち、測定対象からの光像を物体側テレセントリックとなるように前記絞りの開口面に結像させる２個の第１および第２レンズ群から成る。

このような測定用光学系は、前記第２光学系により両側テレセントリックの場合のように結像関係にはならないから、測定面のムラの影響を受け難くなる。上記測定用光学系は、前記第１光学系が２個の第１および第２レンズ群から成るので、より多くの光量を集光でき、必要に応じて色収差も補正し易くなる。

他の一態様では、上述の測定用光学系において、前記第１光学系は、正の屈折力を持ち、測定対象からの光像を物体側テレセントリックとなるように前記絞りの開口面に結像させる１個のレンズ群から成る。

このような測定用光学系は、前記態様と同一の理由により、測定面のムラの影響を受け難くなる。上記測定用光学系は、前記第１光学系が１個のレンズ群から成るので、より簡易に構成できる。

他の一態様では、これら上述の測定用光学系において、前記第２光学系における像側開口数ＮＡ１は、前記光導波路の開口数ＮＡ２以上である（ＮＡ１≧ＮＡ２）。

このような測定用光学系は、光量ロスが生じるが、この生じる光量ロスのロス量を従前に較べて低減できる。

他の一態様にかかる色彩輝度計は、これら上述のいずれかの測定用光学系を用いる。

このような色彩輝度計は、これら上述のいずれかの測定用光学系を用いるので、より多くの光量を被測定物から受光部に導光できる。このため、上記色彩輝度計は、ＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を向上でき、より精度良く測色できる。上記色彩輝度計は、特に、低輝度域の測定に対し有利である。また、上記色彩輝度計は、測定径をより小さくでき、空間的な分解能を向上できる。

他の一態様にかかる色彩計は、これら上述のいずれかの測定用光学系を用いる。

このような色彩計は、これら上述のいずれかの測定用光学系を用いるので、より多くの光量を被測定物から受光部に導光できる。このため、上記色彩計は、ＳＮ比を向上でき、より精度良く測色できる。特に、低輝度域の測定に対し有利である。また、上記色彩計は、測定径をより小さくでき、空間的な分解能を向上できる。

この出願は、２０１７年６月１５日に出願された日本国特許出願特願２０１７−１１７５８８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。

本発明の実施形態が詳細に図示され、かつ、説明されたが、それは単なる図例及び実例であって限定ではない。本発明の範囲は、添付されたクレームの文言によって解釈されるべきである。

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、被測定物からの光を受光部に導光する測定用光学系、これを用いた色彩輝度計、および、これを用いた色彩計が提供できる。

Claims (6)

1. 絞りと、
   入射光を導光する光導波路と、
   前記絞りの物体側に配置され、測定対象からの光像を前記絞りの開口面に結像させる第１光学系と、
   前記絞りと前記光導波路との間に配置され、前記絞りの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように前記光導波路に入射させる第２光学系とを備える、
   測定用光学系。
2. 前記第１光学系は、正の屈折力を持ち、測定対象からの光像を物体側テレセントリックとなるように前記絞りの開口面に結像させる２個の第１および第２レンズ群から成る、
   請求項１に記載の測定用光学系。
3. 前記第１光学系は、正の屈折力を持ち、測定対象からの光像を物体側テレセントリックとなるように前記絞りの開口面に結像させる１個のレンズ群から成る、
   請求項１に記載の測定用光学系。
4. 前記第２光学系における像側開口数は、前記光導波路の開口数以上である、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の測定用光学系。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の測定用光学系を用いた色彩輝度計。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の測定用光学系を用いた色彩計。

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