KR102088125B1 - 측색계 - Google Patents

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KR102088125B1
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요시히로 니시카와
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코니카 미놀타 가부시키가이샤
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/51—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
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Abstract

측색계는, 측정 광을 도입하는 도광부와, 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖고, 측정 광이 입사되면 복수의 화소로부터 수광 신호를 출력하는 수광 센서와, 도광부와 수광 센서 사이에 있어서, 화소 영역의 일부이며 서로 상이한 복수의 부분 화소 영역에 각각 대향하여 배치되어, 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 복수의 필터와, 복수의 부분 화소 영역에 각각 포함되는 화소 중에서, 연산에 사용하는 각 화소 군의 화소 위치를 기억하는 기억부와, 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 수광 신호를 이용하여 색에 관한 지표를 산출하는 연산 제어부를 구비하고, 각 화소 군의 화소 위치는, 복수의 필터의 각각과 수광 센서의 위치 관계에 기초하여 미리 구해져 있다.

Description

측색계
본 발명은, 표시 장치의 컬러 표시 성능을 계측하는 측색계에 관한 것이다.
표시 장치는 표시 성능의 향상이 요구되고 있으며, 특히 근년에는 저휘도의 성능이 중요시되어 왔다. 이에 부응하고자, 표시 장치의 표시 성능을 측정하는 측정 장치도, 저휘도에서의 측정 정밀도의 향상이 필요해져 왔다.
저휘도에서의 측정 정밀도를 향상시키기 위해서는 높은 S/N(Signal Noise Ratio)이 필요해진다. 왜냐하면, S/N이 낮으면, 노이즈 중에 신호가 묻혀 버려 색도 또는 휘도를 정확히 측정할 수 없기 때문이다.
S/N을 향상시키기 위해서는 이하의 두 가지 방법이 있다. 제1 방법은, 센서에 입사되는 광량을 증가시키는 것이다. 제2 방법은, 측정 장치의 노이즈를 감소시키는 것이다. 여기서, 측정 장치의 노이즈를 감소시키는 데도 한계가 있기 때문에, 센서에 입사되는 광량을 증가시키는 것이 생각된다.
그런데, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 종래의 측정 장치에서는, 표시 장치로부터 출사되는 광량의 일부만을 측정 장치로 유도하고 있었다. 그 결과, 측정 장치는, 표시 장치로부터 출사되는 광량의 일부밖에 측정에 사용하고 있지 않았다.
예를 들어 표시 영역이 133㎜×75㎜인 표시 장치를 측정하는 경우, 특허문헌 1에서는, 직경 10㎜의 측정 영역으로부터의 측정 광을 이용하여 측정하고 있으므로, 전체 표시 영역에 대한 측정 영역의 면적의 비율은,
5×5×π/(133×75)×100≒0.79%
여서, 측정 장치는 표시 영역의 0.79%의 광량밖에 측정에 사용하고 있지 않었다.
이 이유는, 예를 들어 피측정물의 표시 장치가 액정 디스플레이인 경우, 시야각 특성이 존재하기 때문이다. 즉, 경사지게 출사된 광이 포함되면, 시야각 특성의 영향에 의하여 경사진 각도에 의존하여 측정 결과에 어긋남이 생겨 버린다. 이 때문에, 특허문헌 1에서는, 법선 방향으로 출사되는 광 이외에는 포함되지 않도록 할 필요가 있었다.
그러나, 예를 들어 피측정물이 유기 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이인 경우에는 액정 디스플레이에 비하여 시야각 특성이 양호하므로, 피측정물이 유기 EL 디스플레이인 경우에는, 측정에 사용하는 광량을 증가시켜 S/N을 향상시키는 것이 가능해진다.
측정에 사용하는 광량을 증가시키기 위하여, 예를 들어 특허문헌 2에 기재된, 수광 면적이 큰 2차원 센서를 채용하는 것이 생각된다. 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 수광 소자로서 2차원 센서가 채용되며, 이 2차원 센서에, 색 측정에 적합한 분광 응답도로 하기 위한 컬러 필터가 부착되어 있다.
일본 특허 공개 제2003-247891호 공보 일본 특허 공개 제2010-145177호 공보
그러나 2차원 센서에 컬러 필터를 부착함으로써 새로운 과제가 발생한다. 즉, 2차원 센서 상에 컬러 필터를 부착할 때, 부착 위치에 오차가 생긴다. 그 경우, 2차원 센서의 화소의 위치와 컬러 필터의 위치의 관계가 불명확해진다. 그 결과, 2차원 센서 상의 어느 화소를 어느 색의 측정용의 화소로서 채용하면 될 것인지를 알 수 없게 된다. 이에 대하여 상기 특허문헌 2에서는, 이 점이 충분히 검토되어 있지 않다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 2차원 센서를 탑재하면서 고정밀도로 측정하는 것이 가능한 측색계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 측면을 반영한 측색계는, 측정 광을 도입하는 도광부와, 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖고, 상기 측정 광이 입사되면 상기 복수의 화소로부터 수광 신호를 출력하는 수광 센서와, 상기 도광부와 상기 수광 센서 사이에 있어서, 상기 화소 영역의 일부이며 서로 상이한 복수의 부분 화소 영역에 각각 대향하여 배치되어, 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 복수의 필터와, 상기 복수의 부분 화소 영역에 각각 포함되는 화소 중에서, 연산에 사용하는 각 화소 군의 화소 위치를 기억하는 기억부와, 상기 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 수광 신호를 이용하여 색에 관한 지표를 산출하는 연산 제어부를 구비하고, 상기 각 화소 군의 화소 위치는, 상기 복수의 필터의 각각과 상기 수광 센서의 위치 관계에 기초하여 미리 구해져 있다.
발명의 하나 또는 복수의 실시 형태에 의하여 부여되는 이점 및 특징은, 이하에 부여되는 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 충분히 이해된다. 이들 상세한 설명 및 첨부 도면은 예로서만 부여되는 것이지 본 발명의 한정의 정의로서 의도되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 측색계의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 측색계가 피측정물을 측정하고 있는 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 각 필터가 부착된 2차원 센서를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 로드 렌즈를 부가한 도면이다.
도 5는 2차원 센서를, 광축에 직교하는 방향으로 옆에서 본, 도 4의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 6은 표준 표시 장치에 적색을 표시시켰을 때의 측색계의 출력 데이터를 나타내는 도면이다.
도 7은 산출된 X 필터의 영역을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 로드 렌즈의 주위에 배치된 광 파이버를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 로드 렌즈의 주위에 배치된 광 파이버를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 로드 렌즈의 주위에 배치된 광 파이버를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 로드 렌즈에 대하여 2차원 센서와 반대측에 집광 렌즈가 배치된 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 하프 미러와 2차원 센서를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 피측정물의 표시 화면과 2차원 센서의 다양한 위치 관계의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 14는 피측정물의 표시 화면과 2차원 센서의 다양한 위치 관계의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 피측정물의 표시 화면과 2차원 센서의 다양한 위치 관계의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 16은 피측정물의 표시 화면과 2차원 센서의 다양한 위치 관계의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 출력부가 부가된 측색계를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 18은 번들 파이버를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 19는 번들 파이버의 입사면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 20은 번들 파이버의 출사면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 21은 6개의 필터를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 22는 6개의 필터를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 23은 각 필터의 분광 투과율 특성을 나타내는 도면이다.
도 24는 도 22와 상이한 6개의 필터의 배치예를 도시하는 도면이다.
도 25는 면적 대신 각 필터의 개수를 변경하는 예를 도시하는 도면이다.
도 26은 소면적의 복수의 필터를 사용한 예를 도시하는 도면이다.
도 27은 필터 사이에 차광 벽이 마련되지 않는 경우의 과제를 설명하는 도면이다.
도 28은 필터 사이에 차광 벽이 마련된 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 29는 차광 벽의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.
도 30은 2차원 센서의 수광면에 컬러 필터가 부착된 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 31은 2차원 센서의 수광면에 컬러 필터가 부착된 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 하나 또는 복수의 실시 형태가 설명된다. 그러나 발명의 범위는 개시된 실시 형태에 한정되지 않는다.
(본 발명의 기초가 된 지견)
도 30, 도 31은 각각, 2차원 센서의 수광면에 컬러 필터가 부착된 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 맨 처음에, 도 30, 도 31을 이용하여, 본 발명의 기초가 된 지견이 설명된다.
측정 영역을 넓힌 측색계를 실현하기 위해서는, 예를 들어 도 30에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(1X, 1Y, 1Z)가 수광면에 부착된 모노크롬의 2차원 센서(2)를 사용하는 것이 생각된다. 이 측색계에서는, 측정 시에, 2차원 센서(2)의 계산 영역(2X)으로부터 출력되는 수광 신호에 기초하여 컬러 필터(1X)에 따른 측광량이 계산되고, 계산 영역(2Y)으로부터 출력되는 수광 신호에 기초하여 컬러 필터(1Y)에 따른 측광량이 계산되고, 계산 영역(2Z)으로부터 출력되는 수광 신호에 기초하여 컬러 필터(1Z)에 따른 측광량이 계산된다.
그러나 컬러 필터(1X, 1Y, 1Z)를 2차원 센서(2)의 수광면에 부착할 때, 예를 들어 도 31에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(1X, 1Y, 1Z)의 부착 위치가 어긋나, 컬러 필터(1Y)가 배치되어야 할 계산 영역(2Y)에 컬러 필터(1X)의 일부가 배치되어 버리는 경우도 있다.
이 경우, 컬러 필터(1X)를 통과한 광에 의하여 출력되는 수광 신호가 계산 영역(2Y)에 포함되게 된다. 또한 컬러 필터(1X)와 컬러 필터(1Y) 사이의 간극을 통과한 광에 의하여 출력되는 수광 신호도 계산 영역(2Y)에 포함되게 된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 계산 영역(2Y)으로부터 출력되는 수광 신호에 기초하여 컬러 필터(1Y)에 따른 측광량이 계산되기 때문에 측정 오차가 된다.
한편, 부착 위치의 오차를 미리 상정하여 계산 영역의 면적을 작게 하면, 계산에 사용하는 광량이 감소하기 때문에 종래 기술과 변함없게 되어, 저휘도의 측정 성능을 향상시키는 것이 곤란해진다.
이상의 고찰에 의하여 본 발명자는, 2차원 센서를 탑재하면서 고정밀도로 측정할 수 있는 발명을 상도하는 데 이르렀다.
(실시 형태)
이하, 본 발명에 따른 실시의 일 형태가, 도면을 이용하여 설명된다. 또한 각 도면에 있어서, 동일한 구성에는 동일한 부호가 붙여져 적절히 그의 설명은 생략된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태의 측색계의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 2는, 도 1에 도시되는 측색계가 피측정물을 측정하고 있는 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2에 있어서, 본 실시 형태에서는, 피측정물인 표시 장치(10)는, 예를 들어 유기 EL 디스플레이이다. 또한 표시 장치(10)는 유기 EL 디스플레이에 한정되지 않으며, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 다른 디스플레이여도 된다.
본 실시 형태의 측색계(20)는, 표시 장치(10)의 표시 화면(11)으로부터 출사되는 측정 광(12)을 수광한다. 측색계(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈(30)와 인테그레이터 광학계(40)와 X 필터(51)와 Y 필터(52)와 Z 필터(53)와 2차원 센서(60)와 연산 제어부(70)와 입력부(75)와 기억부(80)를 구비한다.
렌즈(30)(도광부의 일례)는 표시 장치(10)의 표시 화면(11)에 대향하도록 배치된다. 렌즈(30)는, 표시 장치(10)의 표시 화면(11)으로부터 출사되는 측정 광(12)을 집속하여 인테그레이터 광학계(40)의 광 입사면으로 유도한다. 렌즈(30)는 하나의 렌즈로 구성되어 있어도 되고, 복수의 렌즈로 구성되어 있어도 된다.
인테그레이터 광학계(40)(믹싱부의 일례)는, 본 실시 형태에서는, 사각 기둥 형상의 로드 렌즈로 구성되어 있다. 이하에서는, 인테그레이터 광학계(40)는 로드 렌즈(40)라고도 칭해진다. 로드 렌즈(40)에 입사된 측정 광(12)이 로드 렌즈(40)의 측면에서 전반사를 반복함으로써 표시 장치(10) 상의 색도 불균일, 휘도 불균일이 믹싱되어, 2차원 센서(60)의 수광면 상에서는 조도 분포가 균일화된다.
로드 렌즈(40)의 광축 L0 방향의 길이는, 광축 L0에 직교하는 방향의 길이의 5배 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 측정 광(12)은 어느 정도 이상의 횟수 반복하여 로드 렌즈(40)의 측면에서 전반사되게 된다. 그 결과, 조도 분포를 균일화시키는 것이 가능해진다.
또한 인테그레이터 광학계(40)는 플라이아이 렌즈로 구성되어 있어도 된다. 플라이아이 렌즈는, 정사각형 또는 정육각형의 렌즈를 다수 부설한 구조를 가지며, 이 구조에 의하여 광원 상을 다수 발생시킨다. 플라이아이 렌즈는, 약간씩 위치를 어긋나게 한 광원 상을 중첩시킨 효과에 의하여 광 조사면의 조도 분포를 균일화한다.
X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)는 각각, 모노크롬 2차원 센서(60)의 분광 응답도와의 합성 분광 응답도가 국제 조명 위원회(CIE)의 등색 함수 x(λ), y(λ), z(λ)에 일치하는 분광 투과율 특성을 갖는다. X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)는 박막상으로 형성되어 2차원 센서(60)의 수광면에 부착된다. 2차원 센서(60)(수광 센서의 일례)는 CMOS 센서 또는 CCD 센서로 구성되며, 2차원적으로 배열된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖는다.
도 3은, 필터(51, 52, 53)가 부착된 2차원 센서(60)를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4는, 도 3에 로드 렌즈(40)를 부가한 도면이다. 도 5는, 2차원 센서(60)를, 광축 L0에 직교하는 방향으로 옆에서 본, 도 4의 A 화살표 방향에서 본 도면이다. 도 3, 도 4는, 2차원 센서(60)를, 도 5의 광축 L0 방향으로 표시 장치(10)측에서 본 도면이다.
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 2차원 센서(60)의 좌측 상방의 화소 좌표는 (1, 1)이고, 우측 하방의 화소 좌표는 (1920, 1080)이어서, 2차원 센서(60)의 해상도는 1920×1080으로 되어 있다.
X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)는, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 2차원 센서(60)의 1920×1080의 화소 영역의 내부에 있어서, x축 방향으로 나란히 배치되어 있다. X 필터(51)와 Y 필터(52) 사이, Y 필터(52)와 Z 필터(53) 사이에는 각각 약간의 간극이 마련되어 있다.
로드 렌즈(40)의 사각 형상의 입사면(40a)(출사면(40b))의 각 변의 길이는, 도 4에 도시된 바와 같이, X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)가 부착된 필터 영역의 내측으로 들어가도록 설정되어 있다.
2차원 센서(60)의 사이즈는, 예를 들어 12㎜×20㎜이다. 로드 렌즈(40)의 사각 형상의 입사면(40a)(출사면(40b))의 각 변의 길이는, 예를 들어 10㎜×15㎜이다. 로드 렌즈(40)의 광축 L0 방향의 길이는, 예를 들어 50㎜이다.
도 1로 되돌아와, 입력부(75)는, 예를 들어 키보드 또는 마우스를 포함한다. 측정자(유저)는 입력부(75)를 이용하여, 예를 들어 교정용의 3자극값(후술)을 입력한다. 기억부(80)는 반도체 메모리 또는 하드 디스크 등을 포함한다. 기억부(80)는, 2차원 센서(60)에 부착되어 있는 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 위치 정보를 미리 기억한다. 기억부(80)는, 입력부(75)를 이용하여 측정자에 의하여 입력된, 3자극값의 교정 데이터를 기억한다. 기억부(80)는, 측정자(유저)에 의하여 미리 구해진 교정용의 3자극값 또는 보정 계수(후술하는 행렬 A)를 기억한다.
연산 제어부(70)는, 예를 들어 중앙 연산 처리 장치(CPU)를 포함한다. 연산 제어부(70)는, 기억부(80)에 기억되어 있는 프로그램에 따라 동작함으로써, 2차원 센서(60)로부터 출력되는 수광 신호와, 기억부(80)에 기억되어 있는 상기 위치 정보 및 상기 보정 계수로부터, 예를 들어 Luv 표색계에서의 측정 광(12)의 색을 산출한다.
2차원 센서(60)에 부착되어 있는 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 위치 정보는 측색계(20)의 생산 단계에서 미리 산출되어 기억부(80)에 기억된다. X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 교정을 위한 3자극값 또는 보정 계수는, 측색계(20)의 유저에 의하여 실제의 측정 전에 미리 산출되어 기억부(80)에 기억된다. 여기서, 이들을 산출하는 방법이 설명된다.
먼저, 도 6, 도 7을 이용하여, 측색계(20)의 생산 단계에서 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 위치 정보를 산출하는 방법이 설명된다. 이 위치 정보를 산출할 때는, 예를 들어 Lu'v' 표색계에 있어서의 L값, u'값, v'값이 기지인 표시 장치(이하, 「표준 표시 장치」라 칭해짐)를 측색계(20)에 의하여 측정한다.
도 6은, 표준 표시 장치에, 예를 들어 적색의 원색을 표시시켰을 때의 측색계(20)의 출력 데이터를 나타내는 도면이다. 도 7은, 산출된 X 필터의 영역(2차원 센서(60) 상의 부착 위치)을 개략적으로 도시하는 도면이다. X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 위치 정보는 이하의 처리 S1 내지 S8에 의하여 산출되어 기억부(80)에 기억된다.
(처리 S1)
먼저, 표준 표시 장치의 표시 화면 전체에 적색의 원색을 표시시킨다. X 필터(51)는 주로 적색에 대한 분광 투과율이 높다. 그래서, 이를 이용하여 적색을 표시시킴으로써 X 필터(51)의 영역을 특정한다.
(처리 S2)
적색이 표시된 표준 표시 장치의 표시 화면을 측색계(20)의 2차원 센서(60)에서 촬상한다. 이때의 2차원 센서(60)의 출력을 S(x, y)라 한다. 도 6에서는, 설명의 간단화를 위하여, y 좌표가 540에 있어서의 x축 방향의 단면이 도시되어 있다.
(처리 S3)
2차원 센서(60)로부터 출력되는 수광 신호에 있어서, 미리 설정된 역치 Th_r 이상이 되는, x 좌표가 최소인 화소 번호 Pr(xmin, 540)과 x 좌표가 최대인 화소 번호 Pr(xmax, 540)을 구한다.
(처리 S4)
y 축 방향으로 y=1에서 1080까지 y 좌표를 순차 변경하여 처리 S2, S3과 마찬가지의 조작을 행한다. 이것에 의하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 2차원 센서(60) 상에 있어서의, X 필터(51)가 부착된 화소 영역이 특정된다.
(처리 S5)
3자극값을 연산할 때, X 필터(51)의 계산에 사용하는 화소 수 Nx를 식 (1)에 의하여 산출한다.
Nx=Σ{Pr(xmax, j)-Pr(xmin, j)} (1)
여기서, j=u 내지 b이다.
(처리 S6)
처리 S4에서 구한 Pr(xmin, j), Pr(xmax, j), j=u 내지 b와, 처리 S5에서 구한 화소 수 Nx를, 측색계(20)의 기억부(80)에 기억시킨다.
(처리 S7)
다음으로, 표준 표시 장치의 표시 화면 전체에 녹색의 원색을 표시시킨다. Y 필터(52)는 주로 녹색에 대한 분광 투과율이 높다. 그래서, 이를 이용하여 녹색을 표시시킴으로써 Y 필터(52)의 영역을 특정한다. 즉, 처리 S2 내지 S5와 마찬가지의 동작을 행한다. 그리고 Pg(xmin, j), Pg(xmax, j), j=u 내지 b와 화소 수 Ny를 측색계(20)의 기억부(80)에 기억시킨다.
(처리 S8)
다음으로, 표준 표시 장치의 표시 화면 전체에 청색의 원색을 표시시킨다. Z 필터(53)는 주로 청색에 대한 분광 투과율이 높다. 그래서, 이를 이용하여 청색을 표시시킴으로써 Z 필터(53)의 영역을 특정한다. 즉, 처리 S2 내지 S5와 마찬가지의 동작을 행한다. 그리고 Pb(xmin, j), Pb(xmax, j), j=u 내지 b와 화소 수 Nz를 측색계(20)의 기억부(80)에 기억시킨다.
본 실시 형태에 있어서, Pg(xmin, j) 내지 Pg(xmax, j), j=u 내지 b는, 제1 부분 화소 영역에 포함되는, 연산에 사용하는 화소 군의 일례이고, Pg(xmin, j) 내지 Pg(xmax, j), j=u 내지 b는, 제2 부분 화소 영역에 포함되는, 연산에 사용하는 화소 군의 일례이고, Pb(xmin, j) 내지 Pb(xmax, j), j=u 내지 b는, 제3 부분 화소 영역에 포함되는, 연산에 사용하는 화소 군의 일례이다.
다음으로, 측색계(20)의 유저가 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 보정 계수를 산출하는 방법이 설명된다. 2차원 센서(60)의 수광면에 부착된 필터(51, 52, 53)와, 모노크롬 2차원 센서(60)의 분광 응답도의 합성 분광 응답도는, 반드시 CIE의 등색 함수와 일치하지는 않는다. 그래서, 합성 분광 응답도가 등색 함수와 일치하지 않는 경우에도 정확히 색도를 측정하기 위하여, 분광 방사 휘도계를 사용하여 매트릭스 교정 데이터를 구하는 방법이 소개된다.
먼저, 측색계(20)의 유저는, 표준 표시 장치에서 삼원색을 표시한 경우의 3자극값을, 미리 분광 방사 휘도계 등을 사용하여 실측해 둔다. 보다 구체적으로는, 표준 표시 장치에서 적색을 표시한 경우의 분광 방사 휘도계에서 측정한 3자극값을 Xr, Yr, Zr이라 한다. 마찬가지로 표준 표시 장치에서 녹색을 표시한 경우의 분광 방사 휘도계에서 측정한 3자극값을 Xg, Yg, Zg라 한다. 마찬가지로 표준 표시 장치에서 청색을 표시한 경우의 분광 방사 휘도계에서 측정한 3자극값을 Xb, Yb, Zb라 한다. 측색계(20)의 유저는 입력부(75)를 이용하여, 측정한 각 3자극값 Xr, Yr, Zr, Xg, Yg, Zg, Xb, Yb, Zb를 입력한다. 연산 제어부(70)는, 입력부(75)를 이용하여 입력된 각 3자극값 Xr, Yr, Zr, Xg, Yg, Zg, Xb, Yb, Zb를 기억부(80)에 기억시킨다. 본 실시 형태에 있어서, 입력부(75)를 이용하여 입력된 각 3자극값 Xr, Yr, Zr, Xg, Yg, Zg, Xb, Yb, Zb는 교정용 데이터의 일례이다.
다음으로, 표준 표시 장치의 표시 화면 전체에서 적색의 원색을 표시하고, 측색계(20)의 2차원 센서(60)에서 촬상한다. 이때의 2차원 센서(60)의 출력을 S(x, y)라 한다.
그리고,
Xr_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pr(xmin, j) 내지 Pr(xmax, j)&j=u 내지 b/Nx (2)
Yr_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pg(xmin, j) 내지 Pg(xmax, j)&j=u 내지 b/Ny (3)
Zr_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pb(xmin, j) 내지 Pb(xmax, j)&j=u 내지 b/Nz (4)
상기 식 (2) 내지 (4)에 의하여 적색 표시 시의 3자극값 Xr_2d, Yr_2d, Zr_2d를 산출한다.
예를 들어 식 (2)는, 전체의 측정값 S(x, y), x=1 내지 1920, y=1 내지 1080의 데이터, 즉 1920×1080개의 데이터 중, Pr(xmin, j)에서 Pr(xmax, j)까지(단, j=u 내지 b)의 범위의 데이터의 총합을 화소 수 Nx로 제산한 값이 Xr_2d라는 것을 의미한다.
다음으로, 마찬가지로 표준 표시 장치의 표시 화면 전체에서 녹색의 원색을 표시하고,
Xg_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pr(xmin, j) 내지 Pr(xmax, j)&j=u 내지 b/Nx (5)
Yg_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pg(xmin, j) 내지 Pg(xmax, j)&j=u 내지 b/Ny (6)
Zg_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pb(xmin, j) 내지 Pb(xmax, j)&j=u 내지 b/Nz (7)
상기 식 (5) 내지 (7)에 의하여 녹색 표시 시의 3자극값 Xg_2d, Yg_2d, Zg_2d를 산출한다.
다음으로, 마찬가지로 표준 표시 장치의 표시 화면 전체에서 청색의 원색을 표시하고,
Xb_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pr(xmin, j) 내지 Pr(xmax, j)&j=u 내지 b/Nx (8)
Yb_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pg(xmin, j) 내지 Pg(xmax, j)&j=u 내지 b/Ny (9)
Zb_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pb(xmin, j) 내지 Pb(xmax, j)&j=u 내지 b/Nz (10)
상기 식 (8) 내지 (10)에 의하여 청색 표시 시의 3자극값 Xb_2d, Yb_2d, Zb_2d를 산출한다.
이상으로부터 이하의 관계식 (11) 내지 (13)이 성립한다. 즉, 적색 표시 시의 3자극값에 관하여,
Xr Xr_2d
Yr=A×Yr_2d (11)
Zr Zr_2d
가 성립하고, 녹색 표시 시의 3자극값에 관하여,
Xg Xg_2d
Yg=A×Yg_2d (12)
Zg Zg_2d
가 성립하고, 청색 표시 시의 3자극값에 관하여,
Xb Xb_2d
Yb=A×Yb_2d (13)
Zb Zb_2d
가 성립한다.
상기 식 (11) 내지 (13)에 있어서, A는 3×3의 행렬이어서 9개의 요소(미지수)를 포함한다. 그 결과, 식이 9개이고 미지수가 9개이므로, 이들 식을 풂으로써 행렬 A의 요소를 산출할 수 있다. 유저는, 상술한 바와 같이 입력부(75)를 이용하여 교정용의 3자극값을 측색계(20)에 입력한다. 연산 제어부(70)는 이 3자극값을 바탕으로 행렬 A를 산출하고, 산출한 행렬 A를 보정 계수로서 기억부(80)에 기억시킨다. 또한 유저는, 행렬 A를 측색계(20)의 외부에서 산출해 두고, 입력부(75)를 이용하여 측색계(20)에 입력해도 된다. 연산 제어부(70)는 입력된 행렬 A를 기억부(80)에 기억시켜도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 행렬 A는, 제1 내지 제3 부분 화소 영역에 포함되는, 연산에 사용하는 각 화소 군에 대응하는 교정 데이터의 일례이다.
다음으로, 측색계(20)에 의하여 실제로 피측정물인 표시 장치(10)를 측정할 때의 수순이 설명된다.
먼저, 표시 장치(10)의 표시 화면(11)에 백색, 적색 등의, 측정하는 내용을 표시시킨다. 다음으로, 측색계(20)에서 표시 장치(10)를 촬상한다. 이때의 2차원 센서(60)의 출력을 S(x, y)라 한다.
다음으로, 교정 전의 3자극값 X_2d, Y_2d, Z_2d를, 기억부(80)에 기억되어 있는 필터(51, 52, 53)의 부착 위치의 정보를 이용하여,
X_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pr(xmin, j) 내지 Pr(xmax, j)&j=u 내지 b/Nx (14)
Y_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pg(xmin, j) 내지 Pg(xmax, j)&j=u 내지 b/Ny (15)
Z_2d=ΣΣ{S(x, y)}
x=Pb(xmin, j) 내지 Pb(xmax, j)&j=u 내지 b/Nz (16)
상기 식 (14) 내지 (16)에 의하여 산출한다.
끝으로, 분광 방사 휘도계에서 교정 후의 참의 3자극값 X, Y, Z를, 기억부(80)에 기억되어 있는 보정 계수인 행렬 A를 이용하여,
X X_2d
Y=A×Y_2d (17)
Z Z_2d
상기 식 (17)에 의하여 산출한다.
이상 설명된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 2차원 센서(60)로의 부착 위치를 미리 산출해 두어 기억부(80)에 기억시키고 있다. 또한 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 보정 계수를 미리 산출해 두어 기억부(80)에 기억시키고 있다. 따라서 피측정물인 표시 장치(10)의 3자극값 X, Y, Z를 고정밀도로 산출할 수 있으며, 이들 3자극값으로부터 연산에 의하여 휘도, 색도(Lu'v')를 구할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 피측정물인 표시 장치(10)와 2차원 센서(60) 사이에 인테그레이터 광학계(40)를 배치하고, 측정 광(12)을 인테그레이터 광학계(40)에 입사시킴으로써, 도 1의 측정 광(12)의 조도 분포를 균일화하고 있다.
일반적으로 피측정물의 표시 화면은, 반드시 균일한 색도 또는 휘도가 아닐 가능성이 있으며, 이 불균일성에 의하여 측정값이 영향을 받는다. 특히 본 실시 형태와 같이, 2차원의 화소 영역을 갖는 2차원 센서(60)를 사용하여, 2차원 센서(60)에 입사되는 측정 광(12)이 피측정물의 넓은 측정 영역으로부터 출사되면, 공간적인 불균일이 측정 정밀도에 큰 영향을 미친다.
이에 대해 본 실시 형태에서는, 인테그레이터 광학계(40)를 사용하여 조도 분포를 균일화하고 있기 때문에, 피측정물인 표시 장치(10)의 표시 화면(11)으로부터 출사되는 측정 광(12)에 색도 불균일 또는 휘도 불균일 등의 공간적인 불균일이 있었다고 하더라도, 측정 정밀도에 대한 불균일의 영향을 저감시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 2차원 센서(60)를 탑재하면서 고정밀도로 측정하는 것이 가능해진다.
(변형된 실시 형태)
(1) 상기 실시 형태와 같이, 피측정물인 표시 장치(10)의 측정 영역이 커지면, 측색계(20)과 표시 장치(10)의 위치 관계에 의하여 측색계(20)는 표시 화면(11) 이외의 부분을 측정해 버릴 가능성이 있다. 그 경우에는 정확한 색도, 휘도를 측정하지 못하게 된다. 특히 표시 장치(10)의 생산 라인에 있어서, 측색계(20)를 사용하여 표시 장치(10)의 색 검사를 행하는 경우에는, 측정해야 할 표시 장치(10)가 측색계(20)에 대하여 배치되는 위치가 개개의 표시 장치(10)에 따라 상이한 경우가 있을 수 있다.
종래 방식이면, 측정 영역이 좁으므로, 측정 위치가 다소 어긋나더라도 여유가 있지만, 측정 영역이 커지면 허용하지 못하게 된다. 상술한 바와 같이, 종래에는, 측정 영역의 직경이 예를 들어 10㎜이며, 피측정물의 표시 장치의 크기보다 훨씬 작고, 또한 피측정물의 표시 장치가 측색계에 근접하여 설치된다. 이 때문에, 눈으로 보아 위치 결정하더라도 표시 화면 이외의 배경을 촬상하는 상황은 일어나지 않았다.
그래서, 표시 화면(11) 상의 2차원 센서(60)가 촬상하고 있는 측정 영역을 특정하고, 측정 영역이 표시 영역으로부터 벗어나 있는 등의 경우에는 경고를 출력하는 것이 생각된다.
그러나 상기 실시 형태에서는, 2차원 센서(60)와 렌즈(30) 사이에 인테그레이터 광학계(40)를 배치하여 공간적으로 측정 광(12)을 믹싱하고 있다. 이 믹싱의 영향에 의하여, 2차원 센서(60)에서 측정된 화상 정보에는, 표시 장치(10) 중 어느 부분을 측정하고 있는 것인가 하는 위치 정보가 없어져 있다. 그 결과, 상기 실시 형태의 측색계(20)에서는, 표시 화면(11)에 있어서의 측정 영역을 특정하지 못한다. 이 과제를 해결하기 위하여, 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 표시 화면(11)에 있어서의 측정 영역을 특정하기 위한 구성을 상기 실시 형태의 측색계(20)에 부가해도 된다.
도 8 내지 도 10은, 로드 렌즈(40)의 주위에 배치된 광 파이버(42)를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 8은, 광축 L0에 직교하는 방향에서 본 측면도이다. 도 9, 도 10은, 광축 L0 방향으로 피측정물(표시 장치(10))측에서 본 정면도이다. 도 9는, 로드 렌즈(40) 및 광 파이버(42)만을 도시한다. 도 10은, 로드 렌즈(40), 광 파이버(42), 2차원 센서(60) 및 필터(51 내지 53)를 도시하여, 광 파이버(42)와 필터(51 내지 53)의 위치 관계를 도시하고 있다.
2차원 센서(60)는 광 파이버(42)를 통하여, 믹싱되어 있지 않은 측정 광(12)을 수광할 수 있다. 따라서 도 8 내지 도 10에 도시되는 실시 형태에서는, 연산 제어부(70)는 2차원 센서(60)에 의하여, 위치 정보를 포함하는 화상 신호를 취득할 수 있으므로, 측정 영역이 표시 장치(10)의 범위 외로 되어 있지 않은 것을 검출할 수 있다.
도 11은, 로드 렌즈(40)에 대하여 2차원 센서(60)와 반대측에 집광 렌즈(43)가 배치된 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
집광 렌즈(43)(수광 광학계의 일례)는 입사되는 측정 광(12)을 집속한다. 도 11의 실시 형태에서는, 2차원 센서(60)의 수광면이 집광 렌즈(43)의 결상 위치에 배치되고, 로드 렌즈(40)의 입사면(40a)이 집광 렌즈(43)의 결상 위치와 상이한 위치에 배치된다.
2차원 센서(60)가 집광 렌즈(43)의 결상 위치에 배치되어 있기 때문에, 연산 제어부(70)는 2차원 센서(60)를 통하여, 위치 정보를 포함하는 화상 신호를 취득할 수 있다. 단, 집광 렌즈(43)로부터의 측정 광(12)은 로드 렌즈(40)에 의하여 방해받으므로 2차원 센서(60)에 결상되는 광량은 적어지지만, 측정 영역을 판정하는 것뿐이기 때문에 지장은 없다.
도 12는, 하프 미러(32)와 2차원 센서(62)를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 하프 미러(32)(분기부의 일례)는 로드 렌즈(40)에 대하여 2차원 센서(60)와 반대측에 배치되어 있다. 하프 미러(32)는, 측정 광(12)의 일부를 투과시켜 2차원 센서(60)로 유도하고, 나머지를 반사하여 2차원 센서(62)로 유도한다.
2차원 센서(62)(화상 위치 확인용 센서의 일례)는, 하프 미러(32)에 의하여 반사된 측정 광(12), 즉 로드 렌즈(40)에 의하여 믹싱되어 있지 않은 측정 광(12)을 수광한다. 연산 제어부(70)는 2차원 센서(62)를 통하여, 위치 정보를 포함하는 화상 신호를 취득할 수 있다.
또한 표시 영역과 측정 영역의 위치 관계를 검출할 수 있으면 되기 때문에, 2차원 센서(62)는 저해상도의 센서여도 된다. 또한 2차원 센서(62)는 많은 광량을 필요로 하지 않으므로, 하프 미러(32)로서, 투과 광과 반사 광의 광량 비율이 5:5가 아니라 10:1 등인, 투과 광과 반사 광의 광량 비율에 차가 있는 미러를 사용해도 된다.
또한 하프 미러(32) 대신, 도 12의 하프 미러(32)의 위치와, 측정 광(12)의 광로로부터 벗어난 위치 사이에서 이동 가능한 가동식 미러를 사용해도 된다.
다음으로, 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 표시 화면(11)에 있어서의 측정 영역을 특정하기 위한 구성을 상기 실시 형태의 측색계(20)에 부가하고 있는 경우에 있어서, 측정 영역이 어긋나 있는 경우에 경고를 출력하는 실시 형태가 설명된다.
도 13 내지 도 16은, 피측정물의 표시 화면(11)과 2차원 센서(60)의 다양한 위치 관계의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 17은, 출력부(90)가 부가된 측색계(20)를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 13 내지 도 17의 실시 형태는, 도 8 내지 도 10의 실시 형태와 마찬가지로, 로드 렌즈(40)의 주위에 배치된 광 파이버(42)를 구비한다. 도 13 내지 도 16에 있어서, 표시 영역(11a)은, 렌즈(30)에 의하여 형성된 표시 장치(10)의 표시 화면(11)의 상에 대응한다.
도 17에 있어서, 출력부(90)는, 예를 들어 전자 버저 등을 포함하며, 경고음을 출력한다. 2차원 센서(60)는, 광 파이버(42)를 통과하는 측정 광(12), 즉 로드 렌즈(40)에 의하여 믹싱되어 있지 않은 측정 광(12)을 수광한다. 연산 제어부(70)는 2차원 센서(60)에 의하여, 위치 정보를 포함하는 수광 신호를 취득한다. 연산 제어부(70)는 취득한 수광 신호에 기초하여, 피측정물의 표시 장치(10)의 위치가 어긋나 있으면 출력부(90)를 제어하여 출력부(90)로부터 경고음을 출력시킨다.
도 13에 도시하는 상태에서는, 피측정물인 표시 장치(10)가 측색계(20)에 대하여 정상인 위치에 배치되어 있다. 이 때문에 표시 영역(11a)은, 광 파이버(42)의 영역보다 크고 필터(51 내지 53)의 영역보다 작아져 있다. 따라서 연산 제어부(70)는, 표시 장치(10)의 배치 위치가 정상이라고 판정하여 출력부(90)로부터 경고음을 출력시키지 않는다.
도 14에 도시되는 상태에서는, 표시 장치(10)의 배치 위치가 어긋나, 표시 영역(11a)이 필터(51 내지 53)의 영역에 대하여 어긋나 있다. 따라서 연산 제어부(70)는, 표시 장치(10)의 배치 위치가 정상 상태로부터 어긋나 있다고 판정하여 출력부(90)로부터 경고음을 출력시킨다.
도 15에 도시되는 상태에서는, 표시 영역(11a)이 작아져, 로드 렌즈(40)에 대응하는 영역(측정 영역의 일례)보다도 작아져 있다. 이 상태에서는, 2차원 센서(60)로부터 출력되는 수광 신호 중, 표시 영역(11a)에 대응하는 영역 이외의 영역의 신호 레벨이 0으로 된다. 그 경우, 상정보다 휘도 불균일이 큰 측정 광이 로드 렌즈(40)에 입사되어 버린다. 예를 들어 표시 영역(11a)에 대응하는 영역으로부터 전백(全白)이 입사되고, 표시 영역(11a)에 대응하는 영역 이외의 영역으로부터 전흑(全黑)이 입사되면, 휘도 불균일이 매우 큰 측정 광이 로드 렌즈(40)에 입사되게 된다. 이 경우, 측정 광을 충분히 믹싱하는 것이 곤란한 점에서, 정확한 측정을 행하는 것이 곤란해진다. 또한 이 상태에서는, 3자극값을 연산하는 영역의 외측에 있는 위치 정보를 가진 광 파이버(42)를 통과한 광에 의한 2차원 센서(60)로부터의 신호 출력이 모두 0으로 되어 있으므로, 측색계(20)는 정확히 색도 및 휘도를 측정하지 못하는 것을 알 수 있어, 연산 제어부(70)는 출력부(90)로부터 경고음을 출력시켜 측정자에게 경고를 통지할 수 있다.
도 16에 도시하는 상태에서는, 로드 렌즈(40)에 대응하는 영역(측정 영역의 일례)의 일부가 표시 영역(11a)과 중첩되어 있지 않다. 따라서 이 표시 영역(11a)과 중첩되어 있지 않은 영역의 로드 렌즈(40)에는, 도 15의 경우와 마찬가지로 전흑이 입사되므로, 정확한 측정을 행하는 것이 곤란해진다. 이 상태에서는, 3자극값을 연산하는 영역의 외측에 있는 위치 정보를 가진 광 파이버(42)를 통과한 광에 의한 2차원 센서(60)로부터의 신호 출력의 일부가 0으로 되어 있으므로, 측색계(20)는 정확히 색도 및 휘도를 측정하지 못하는 것을 알 수 있다. 그래서, 연산 제어부(70)는 출력부(90)로부터 경고음을 출력시켜 측정자에게 경고를 통지한다.
(2) 상기 실시 형태에서는 인테그레이터 광학계(40)를 구비하고 있지만, 측정 광(12)을 믹싱하는 구성은 인테그레이터 광학계(40)에 한정되지 않는다.
도 18은, 인테그레이터 광학계(40) 대신 번들 파이버(44)를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 19는, 번들 파이버(44)의 입사면(44a)을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 20은, 번들 파이버(44)의 출사면(44b)을 개략적으로 도시하는 도면이며, 번들 파이버(44)의 내부로부터 2차원 센서(60)를 향하여 본 상태가 도시되어 있다. 도 19에는 광의 입사 영역이 도시되고 도 20에는 광의 출사 영역이 도시되어 있다.
도 19, 도 20에 도시된 바와 같이, 입사면(44a)의 상단의 좌측의 영역 A1, 중앙의 영역 A2, 우측의 영역 A3으로부터 입사된 광은 각각 출사면(44b)의 상단의 좌측의 영역 A1, 중앙의 영역 A2, 우측의 영역 A3으로부터 출사되고 있다. 한편, 입사면(44a)의 중단의 좌측의 영역 B1, 중앙의 영역 B2, 우측의 영역 B3으로부터 입사된 광은 각각 위치가 어긋나, 출사면(44b)의 중단의 우측 영역 B1, 좌측의 영역 B2, 중앙의 영역 B3으로부터 출사되고 있다. 마찬가지로 입사면(44a)의 하단의 좌측의 영역 C1, 중앙의 영역 C2, 우측의 영역 C3으로부터 입사된 광은 각각 위치가 어긋나, 출사면(44b)의 하단의 중앙 영역 C1, 우측의 영역 C2, 좌측의 영역 C3으로부터 출사되고 있다.
이와 같이, 도 18 내지 도 20에 도시하는 실시 형태에서는, 번들 파이버(44)(믹싱부의 일례)를 사용함으로써, 측정 광(12)의 입사면(44a)에서의 위치와, 2차원 센서(60)측에서의 출사면(44b)에서의 위치를 변화시키고 있다. 이것에 의하여, 이 실시 형태에 의하면, 표시 장치(10)의 표시 화면(11)에 있어서의 색도 또는 휘도의 공간적인 불균일의 영향을 저감시키고 있다.
(3) 상기 실시 형태에서는, 측색계(20)는, 2차원 센서(60)의 분광 응답도와의 합성 분광 응답도가 CIE의 등색 함수 x(λ), y(λ), z(λ)에 각각 일치하는 분광 투과율 특성을 갖는 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)를 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 상이한 다른 분광 투과율 특성을 갖는 4개 이상의 필터를 구비하는 멀티밴드 타입의 측색계여도 된다.
도 21, 도 22는, 6개의 필터를 구비하는 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 21은, 광축 L0에 직교하는 방향에서 본 상태를 도시하고, 도 22는, 광축 L0 방향으로 본 상태를 도시한다. 도 23은, 각 필터의 분광 투과율 특성을 나타내는 도면이다. 도 23에 있어서, 횡축은 파장을 나타내고 종축은 분광 투과율을 나타낸다.
6개의 필터(54a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f)는 각각, 도 23에 나타나는 분광 투과율 특성 P1, P2, P3, P4, P5, P6을 갖는다.
이 실시 형태에서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 분광 투과율 특성 P1, P2, P3, P4, P5, P6에 각각 적절한 6종류의 색을 표준 표시 장치에 표시시켜, 필터(54a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f)의 부착 위치를 각각 구하여, 기억부(80)에 기억시켜 두면 된다.
또한 도 22에서는, 2차원 센서(60) 상에 있어서, 분광 투과율의 중심 파장의 순서대로 필터(54a 내지 54f)가 배치되어 있다. 즉, 도 22에 있어서, 분광 투과율의 중심 파장이 최단인 필터(54a)가 좌측 상방에 배치되고, 분광 투과율의 중심 파장이 다음으로 짧은 필터(54b)가 필터(54a) 아래에 배치되고, 분광 투과율의 중심 파장이 다음으로 짧은 필터(54c)가 필터(54a)의 우측에 배치되고, 분광 투과율의 중심 파장이 다음으로 짧은 필터(54d)가 필터(54c) 아래에 배치되고, 분광 투과율의 중심 파장이 다음으로 짧은 필터(54e)가 필터(54c)의 우측에 배치되고, 분광 투과율의 중심 파장이 최장인 필터(54f)가 필터(54e) 아래에 배치되어 있다. 그러나 필터(54a 내지 54f)의 배치 위치는 이에 한정되지 않는다.
도 24는, 도 22와 상이한 6개의 필터(54a 내지 54f)의 배치예를 도시하는 도면이다. 도 24의 배치예에서는, 도 22와 마찬가지로, 분광 투과율의 중심 파장이 최단인 필터(54a)가 좌측 상방에 배치되어 있지만, 필터(54a) 아래에, 분광 투과율의 중심 파장이 최장인 필터(54f)가 배치되어 있다. 필터(54c, 54d, 54e)의 배치 위치는 도 22와 마찬가지이다. 분광 투과율의 중심 파장이 2번째로 긴 필터(54e) 아래에, 분광 투과율의 중심 파장이 2번째로 짧은 필터(54b)가 배치되어 있다.
도 24에 도시된 바와 같이, 2차원 센서(60) 상에 배치하는 필터(54a 내지 54f)의 순서를 중심 파장의 순서대로 하지 않고, 파장이 짧은 측의 2개를 서로 떼어내어 배치하고 파장이 긴 측의 2개를 서로 떼어내어 배치하여, 2차원 센서(60)의 좌우로 파장이 대칭적인 위치로 되도록 배치해도 된다. 이와 같은 배치에 의하여, 표시 장치(10)의 표시 화면(11)에 있어서의 색도 또는 휘도의 공간적인 불균일의 영향을 저감시킬 수 있다. 즉, 2차원 센서(60) 상에 있어서, 수광 파장이 가장 상이한 필터가 가까운 위치에 배치되어 있기 때문에, 공간적인 불균일의 영향을 적게 할 수 있다.
(4) 상기 실시 형태에서는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)는 거의 동일한 면적을 갖고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일반적으로 2차원 센서의 단파장의 양자 효율은 장파장의 양자 효율보다 나쁘므로, 단파장측은 많은 광량을 센서로 유도하지 않으면 높은 S/N을 실현하지 못한다. 따라서 예를 들어 X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)의 면적을, 각각의 수광 감도에 따른 값으로 해도 된다.
예를 들어 2차원 센서(60)의 모노크롬 분광 감도를 Sm(λ)이라 하고, 필터(51, 52, 53)의 분광 투과율 특성을 각각 Fx(λ), Fy(λ), Fz(λ)라 하면, 각각의 합성 분광 응답도가 등색 함수 x(λ), y(λ), z(λ)에 일치하므로,
x(λ)=Fx(λ)×Sm(λ) (18)
y(λ)=Fy(λ)×Sm(λ) (19)
z(λ)=Fz(λ)×Sm(λ) (20)
상기 식 (18), (19), (20)이 성립한다.
여기서, 피측정물인 표시 장치(10)의 분광 방사 휘도를 Le(λ)라 하고, X 필터(51)의 면적을 1(기준값)로 하고, Y 필터(52)의 면적을 Ay라 하고, Z 필터(53)의 면적을 Az라 하면, 이하의 식 (21)을 만족시키는 면적비를 채용하면 된다.
∫Fx(λ)×Sm(λ)×Le(λ)dλ
=Ay×∫Fy(λ)×Sm(λ)×Le(λ)dλ
=Az×∫Fz(λ)×Sm(λ)×Le(λ)dλ (21)
상기 식 (21)을 만족시키는 면적비 1:Ay:Az의 필터(51, 52, 53)를 채용함으로써, 2차원 센서(60)의 각 필터(51, 52, 53)의 영역에 입사되는 광량을 거의 동일한 값으로 할 수 있다. 그 결과, 측색계(20) 전체로서의 S/N의 향상을 도모할 수 있다.
도 25는, 면적 대신 각 필터의 개수를 변경하는 예를 도시하는 도면이다. 일반적으로 Z 필터(53)의 수광 감도는 X 필터(51), Y 필터(52)의 수광 감도에 비하여 낮다. 그래서 도 25의 실시 형태에서는, 각 필터(51, 52, 53)를 동일한 면적으로 한 후에 2개의 Z 필터(53)를 사용하고 있다. 도 25의 실시 형태에서도, 도 3의 실시 형태에 비하여, 2차원 센서(60)의 각 필터(51, 52, 53)의 영역에 입사되는 광량의 차이를 작게 할 수 있다. 그 결과, 측색계(20) 전체로서의 S/N의 향상을 도모할 수 있다.
(5) 상기 실시 형태에서는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, X 필터(51), Y 필터(52), Z 필터(53)로서 비교적 큰 면적의 필터를 1개씩 사용하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 26은, 소면적의 복수의 필터(51, 52, 53)를 사용한 예를 도시하는 도면이다. 도 26에서는, 가로로 배열된 필터(51, 52, 53)의 조가 가로로 3개, 세로로 5개, 2차원 센서(60) 상에 배치되어 있다. 예를 들어 2차원 센서(60)의 사이즈를 10㎜×18㎜로 하고, 필터(51, 52, 53)의 사이즈를 약 □2㎜로 해도 된다. 또한 3×5개에 한정되지 않으며, m×n개(m, n은 2 이상의 정수)로 해도 된다.
(6) 상기 도 11의 실시 형태에 있어서, 집광 렌즈(43)로서 배율이 가변인 줌렌즈를 사용해도 된다. 화상 처리의 결과, 표시 영역(11a)(예를 들어 도 13)이 작아지는 경우에는, 집광 렌즈(43)의 배율을 증대시킴으로써 표시 영역(11a)의 면적을 측정 영역의 면적보다 크게 할 수 있다.
(7) 상기 실시 형태에 있어서, 각 필터(51, 52, 53) 사이에, 광을 차단하는 차광 벽을 마련해도 된다.
도 27은, 필터 사이에 차광 벽이 마련되어 있지 않은 경우의 과제를 설명하는 도면이다. 도 28은, 필터 사이에 차광 벽이 마련된 실시 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 29는, 차광 벽의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.
도 27에 있어서, 인테그레이터 광학계(로드 렌즈)(40)의 출사면(40b)으로부터 출사되는 측정 광(12a, 12b)은, 출사되기 전에 로드 렌즈(40)의 내부에 있어서 측면(40c)에서 전반사를 반복하고 있다. 따라서 측정 광(12a)과 같이 2차원 센서(60)에 대하여 수직으로 입사되는 광뿐 아니라, 측정 광(12b)과 같이 2차원 센서(60)에 대하여 경사지게 입사되는 광도 존재한다. 이와 같은 측정 광(12b)은 2차원 센서(60)에 도달하기 전에 X 필터(51)뿐 아니라 Y 필터(52)도 통과하고 있다. 이 때문에 측정 광(12b)은, 정확한 3자극값을 구하는 데 있어서는 미광이 된다.
그래서, 도 28에 도시된 바와 같이, X 필터(51)와 Y 필터(52) 사이 및 Y 필터(52)와 Z 필터(53) 사이에, 블랙의 격벽으로 이루어지는 차광 벽(91, 92)을 마련해도 된다. 이 차광 벽(91, 92)에 의하여, 인테그레이터 광학계(40)로부터 경사지게 출사되는 측정 광(12b)이 2차원 센서(60)에 입사되지 않도록 할 수 있다. 차광 벽(91, 92)은, 광을 전흡수하는 흑색, 또는 전반사하는 백색의 격벽으로 구성하면 된다.
또한 도 29에 도시된 바와 같이, 필터(51, 52, 53)를 각각 둘러싸는 구조를 갖는 차광 벽(93)을 사용해도 된다. 이 경우, 먼저 차광 벽(93)을 2차원 센서(60)에 고정해도 된다. 그 후, 필터(51, 52, 53)를 각각 차광 벽(93)의 개구부에 빠지도록 해도 된다. 이것에 의하여 용이하게 필터(51, 52, 53)를 2차원 센서(60)에 부착할 수 있다.
(8) 상기 실시 형태에서는, 필터(51, 52, 53)의 화소 위치로서, 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 1종류의 화소 위치가 구해져 기억부(80)에 기억되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 필터(51, 52, 53)의 화소 위치로서, 각각 필터(51, 52, 53)에 포함되는 범위 내에 있어서, 복수 종류의 화소 위치를 구하여 기억부(80)에 기억시켜도 된다.
연산 제어부(70)는 필터(51, 52, 53)의 화소 위치로서, S/N의 고저에 따라 복수 종류의 화소 위치로부터 하나의 화소 위치를 선택하고, 선택한 화소 위치에 포함되는 영역의 화소로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여 색을 산출해도 된다. 예를 들어 연산 제어부(70)는 수광 신호의 대소에 기초하여 S/N의 고저를 판단해도 된다. S/N이 미리 정해진 역치보다 높은 경우에는, 연산 제어부(70)는 연산 영역을 도 7의 Pr(xmin, u) 내지 Pr(xmax, b)보다 작은 영역으로 설정해도 된다. 이 경우, 연산에 사용하는 화소 수가 줄어들게 된다. 그 결과, 연산 시간을 저감시키는 것이 가능해져 고속으로 측정을 할 수 있다.
본 명세서는, 상기와 같이 다양한 양태의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.
본 발명의 일 양태는, 피측정물로부터 출사된 측정 광을 도입하는 도광부와, 2차원적으로 배열된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖고, 상기 측정 광이 입사되면 상기 복수의 화소로부터 수광 신호를 출력하는 수광 센서와, 상기 도광부와 상기 수광 센서 사이에 있어서, 상기 화소 영역의 일부이며 서로 상이한 복수의 부분 화소 영역에 각각 대향하여 배치되어, 파장에 대한 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 복수의 필터와, 상기 복수의 부분 화소 영역에 각각 포함되는 화소 중에서, 연산에 사용하는 각 화소 군의 화소 위치를 기억하는 기억부와, 상기 복수의 부분 화소 영역 내의 상기 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 수광 신호를 이용하여 색에 관한 지표를 산출하는 연산 제어부를 구비하고, 상기 각 화소 군의 화소 위치는, 상기 복수의 필터의 각각과 상기 수광 센서의 위치 관계에 기초하여 미리 구해져 상기 기억부에 기억되어 있다.
본 양태에서는, 피측정물로부터 출사된 측정 광이 도광부에 의하여 도입된다. 2차원적으로 배열된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖는 수광 센서에 측정 광이 입사되면, 복수의 화소로부터 수광 신호가 출력된다. 도광부와 수광 센서 사이에 있어서, 화소 영역의 일부이며 서로 상이한 복수의 부분 화소 영역에 각각 대향하여, 파장에 대한 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 복수의 필터가 배치되어 있다. 각 부분 화소 영역에 포함되는 화소 중에서, 연산에 사용하는 화소 군의 화소 위치가 각각 기억부에 기억되어 있다. 복수의 부분 화소 영역 내의 각 화소 군으로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 색에 관한 지표가 연산 제어부에 의하여 산출된다. 여기서, 각 화소 군의 화소 위치는 각각, 복수의 필터의 각각과 수광 센서의 위치 관계에 기초하여 미리 구해져 기억부에 기억되어 있다. 따라서 본 양태에 의하면, 2차원 센서를 탑재하면서 고정밀도로 측정하는 것이 가능해진다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 수광 센서의 상기 각 화소 군은 상기 수광 신호로서, 각각 등색 함수에 근사한 분광 응답도를 갖는 수광 신호를 출력해도 된다. 상기 기억부는 또한, 상기 각 화소 군에 대응하여 각각 미리 취득된 교정용 데이터 또는 교정 데이터를 기억해도 된다. 상기 연산 제어부는, 상기 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 상기 수광 신호와, 상기 각 화소 군에 대응하는 상기 각 교정용 데이터 또는 상기 각 교정 데이터에 기초하여, 상기 색에 관한 지표로서 색을 산출해도 된다.
본 양태에서는, 수광 센서의 각 화소 군으로부터 수광 신호로서, 각각 등색 함수에 근사한 분광 응답도를 갖는 수광 신호가 출력된다. 기억부에는 또한, 각 화소 군에 대응하여 각각 미리 취득된 교정 데이터가 기억되어 있다. 연산 제어부에 의하여, 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 수광 신호와, 각 화소 군에 대응하는 각 교정 데이터에 기초하여, 색에 관한 지표로서 색이 산출된다. 따라서 본 양태에 의하면, 색을 고정밀도로 산출할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 복수의 부분 화소 영역은 제1 부분 화소 영역과 제2 부분 화소 영역과 제3 부분 화소 영역을 포함해도 된다. 상기 복수의 필터는, 상기 제1 부분 화소 영역에 대향하여 배치된 X 필터와, 상기 제2 부분 화소 영역에 대향하여 배치된 Y 필터와, 상기 제3 부분 화소 영역에 대향하여 배치된 Z 필터를 포함해도 된다. 상기 X 필터는, 분광 투과율의 특성이, 상기 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 x(λ)에 일치하도록 형성되어도 된다. 상기 Y 필터는, 분광 투과율의 특성이, 상기 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 y(λ)에 일치하도록 형성되어도 된다. 상기 Z 필터는, 분광 투과율의 특성이, 상기 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 z(λ)에 일치하도록 형성되어도 된다.
본 양태에서는, X 필터, Y 필터, Z 필터는 각각, 분광 투과율이, 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 x(λ), y(λ), z(λ)에 일치하도록 형성되어 있다. 따라서 본 양태에 의하면, 색에 관한 지표로서 3자극값을 고정밀도로 산출할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 X 필터와 상기 Y 필터와 상기 Z 필터는 동일 면적을 가져도 된다. N(N은 양의 정수)개의 상기 X 필터 및 상기 Y 필터를 구비해도 된다. 2×N개의 상기 Z 필터를 구비해도 된다.
본 양태에서는, Z 필터의 전체 면적은 X 필터의 전체 면적 및 Y 필터의 전체 면적의 2배로 되어 있다. Z 필터의 투과 광량은 X 필터 및 Y 필터의 투과 광량에 비하여 절반 정도의 낮은 값이고, X 필터의 투과 광량은 Y 필터의 투과 광량과 거의 동일한 값이다. 본 양태에서는, Z 필터의, X 필터 및 Y 필터에 대한 면적비가 2배로 되어 있기 때문에, 수광 센서로부터 출력되는, X 필터의 투과 광에 의한 수광 신호의 레벨과, Y 필터의 투과 광에 의한 수광 신호의 레벨과, Z 필터의 투과 광에 의한 수광 신호의 레벨이 거의 동일한 값으로 된다. 이 때문에, 3자극값을 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 복수의 필터를 포함하는 조가, 또한 복수 배열되어 상기 수광 센서에 대향하여 배치되어도 된다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 복수의 필터는, 파장에 대한 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 4개 이상의 필터를 포함해도 된다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 나란히 배치된 상기 각 필터의 서로의 경계 영역에 마련되어, 상기 수광 센서의 수광면의 법선 방향의 길이가 상기 각 필터보다 길고, 상기 측정 광을 투과시키지 않는 차광 벽을 더 구비해도 된다.
피측정물로부터 출사된 측정 광이 복수의 필터를 투과하여 수광 센서의 수광면에 입사되면, 산출되는 색에 관한 지표의 정밀도가 저하된다. 그러나 본 양태에서는, 나란히 배치된 각 필터의 서로의 경계 영역에, 수광 센서의 수광면의 법선 방향의 길이가 각 필터보다 길고, 측정 광을 투과시키지 않는 차광 벽이 마련되어 있다. 따라서 본 양태에 의하면, 피측정물로부터 출사된 측정 광이 복수의 필터를 투과하여 수광 센서의 수광면에 입사되는 경우는 없다. 이 때문에, 색에 관한 지표의 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 차광 벽은, 상기 각 필터의 주위를 둘러싸도록 일체적으로 형성된 프레임 형상을 가져도 된다.
본 양태에서는, 차광 벽은, 각 필터의 주위를 둘러싸도록 일체적으로 형성된 프레임 형상을 갖는다. 따라서 본 양태에 의하면, 각 필터를 배치할 때, 프레임 형상의 차광 벽에 끼워넣음으로써 각 필터를 용이하게 배치할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 도광부는, 상기 피측정물과 상기 복수의 필터 사이에 있어서, 광 입사면이 상기 피측정물측에, 광 출사면이 상기 복수의 필터측에 배치되어, 상기 광 입사면에 입사된 상기 측정 광을 믹싱하여 상기 광 출사면으로부터 상기 복수의 필터를 향하여 출사하는 믹싱부와, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면 및 상기 광 출사면의 외측에 배치되어, 상기 믹싱부를 통과하지 않고 상기 측정 광을 상기 복수의 필터로 유도하는 광 파이버를 포함해도 된다. 상기 연산 제어부는, 상기 광 파이버에 의하여 유도된 상기 측정 광이 입사된 상기 2차원 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면에 대응하는 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 산출해도 된다.
본 양태에서는, 피측정물과 복수의 필터 사이에 배치된 믹싱부에 의하여, 광 입사면에 입사된 측정 광이 믹싱되어 광 출사면으로부터 복수의 필터를 향하여 출사된다. 따라서 피측정물로부터 출사되는 측정 광에 공간적인 불균일이 있더라도, 측정 광이 믹싱됨으로써 공간적인 불균일의 영향이 저감된다. 단, 믹싱부에 의하여 측정 광이 믹싱되기 때문에, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 검출하는 것은 곤란해진다.
한편, 믹싱부의 광 입사면 및 광 출사면의 외측에 배치된 광 파이버에 의하여, 믹싱부를 통과하지 않고 측정 광이 복수의 필터로 유도된다. 광 파이버에 의하여 유도된 측정 광이 입사된 2차원 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 연산 제어부에 의하여, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치가 산출된다. 따라서 본 양태에 의하면, 믹싱부의 광 입사면 및 광 출사면의 외측에 배치된 광 파이버에 의하여, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 검출하는 것이 가능해진다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 도광부는, 상기 피측정물과 상기 복수의 필터 사이에 있어서, 광 입사면이 상기 피측정물측에, 광 출사면이 상기 복수의 필터측에 배치되어, 상기 광 입사면에 입사된 상기 측정 광을 믹싱하여 상기 광 출사면으로부터 상기 복수의 필터를 향하여 출사하는 믹싱부와, 상기 피측정물과 상기 믹싱부 사이에 배치되어, 상기 측정 광을 결상시키는 수광 광학계를 포함해도 된다. 상기 수광 센서는, 상기 수광 광학계에 의한 결상 위치에 배치되어도 된다. 상기 믹싱부는, 상기 수광 광학계에 의한 결상 위치 이외의 위치에 배치되어도 된다. 상기 연산 제어부는, 상기 수광 광학계에 의하여 결상된 상기 측정 광이 입사된 상기 2차원 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면에 대응하는 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 산출해도 된다.
본 양태에서는, 피측정물과 복수의 필터 사이에 배치된 믹싱부에 의하여, 광 입사면에 입사된 측정 광이 믹싱되어 광 출사면으로부터 복수의 필터를 향하여 출사된다. 따라서 피측정물로부터 출사되는 측정 광에 공간적인 불균일이 있더라도, 측정 광이 믹싱됨으로써 공간적인 불균일의 영향이 저감된다. 단, 믹싱부에 의하여 측정 광이 믹싱되기 때문에, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 검출하는 것은 곤란해진다.
한편, 수광 센서는, 피측정물과 믹싱부 사이에 배치된 수광 광학계에 의한 결상 위치에 배치된다. 수광 광학계에 의하여 결상된 측정 광이 입사된 2차원 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 연산 제어부에 의하여, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치가 산출된다. 따라서 본 양태에 의하면, 수광 광학계에 의한 결상 위치에 수광 센서를 배치하고 있기 때문에, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 검출하는 것이 가능해진다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 수광 광학계는, 배율이 가변인 광학계여도 된다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 2차원적으로 배열된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖고, 상기 측정 광이 입사되면 상기 복수의 화소로부터 수광 신호를 출력하는 화상 위치 확인용 센서를 더 구비해도 된다. 상기 도광부는, 상기 피측정물과 상기 복수의 필터 사이에 있어서, 광 입사면이 상기 피측정물측에, 광 출사면이 상기 복수의 필터측에 배치되어, 상기 광 입사면에 입사된 상기 측정 광을 믹싱하여 상기 광 출사면으로부터 상기 복수의 필터를 향하여 출사하는 믹싱부와, 상기 피측정물과 상기 믹싱부 사이에 배치되어, 상기 믹싱부를 향하는 상기 측정 광의 적어도 일부를 상기 화상 위치 확인용 센서로 유도하는 분기부를 포함해도 된다. 상기 연산 제어부는, 상기 분기부에 의하여 유도된 상기 측정 광이 입사된 상기 화상 위치 확인용 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면에 대응하는 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 산출해도 된다.
본 양태에서는, 피측정물과 복수의 필터 사이에 배치된 믹싱부에 의하여, 광 입사면에 입사된 측정 광이 믹싱되어 광 출사면으로부터 복수의 필터를 향하여 출사된다. 따라서 피측정물로부터 출사되는 측정 광에 공간적인 불균일이 있더라도, 측정 광이 믹싱됨으로써 공간적인 불균일의 영향이 저감된다. 단, 믹싱부에 의하여 측정 광이 믹싱되기 때문에, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 검출하는 것은 곤란해진다.
한편, 피측정물과 믹싱부 사이에 배치된 분기부에 의하여, 믹싱부를 향하는 측정 광의 적어도 일부가 화상 위치 확인용 센서로 유도된다. 분기부에 의하여 유도된 측정 광이 입사된 화상 위치 확인용 센서에서 출력되는 수광 신호를 이용하여, 연산 제어부에 의하여, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치가 산출된다. 따라서 본 양태에 의하면, 피측정물과 믹싱부 사이에 배치된 분기부에 의하여, 믹싱부를 향하는 측정 광의 적어도 일부가 화상 위치 확인용 센서로 유도됨으로써, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 검출하는 것이 가능해진다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 경고를 출력하는 출력부를 더 구비해도 된다. 상기 연산 제어부는, 상기 산출된 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 산출된 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치에 기초하여, 상기 측정 영역의 크기와 상기 표시 영역의 크기를 비교하여, 상기 측정 영역이 상기 표시 영역보다 큰 경우에 상기 출력부에 경고를 출력시켜도 된다.
상술한 바와 같이, 피측정물 상의 측정 영역은, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 영역이다. 이 피측정물 상의 측정 영역이, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역보다 큰 경우, 표시 영역 이외의 영역에 대응하는 믹싱부의 광 입사면에는 측정 광이 입사되지 않는 점에서, 믹싱부의 광 입사면에는 휘도 불균일이 큰 광이 입사된다. 이 때문에, 측정 광이 충분히 믹싱되지 않는 점에서, 정확한 측정을 행하는 것이 곤란해진다.
본 양태에서는, 피측정물 상의 측정 영역이, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역보다 큰 경우에, 출력부로부터 경고가 출력된다. 따라서 본 양태에 의하면, 정확한 측정을 행하는 것이 곤란한 것을 측정자(유저)에 통지할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 경고를 출력하는 출력부를 더 구비해도 된다. 상기 연산 제어부는, 상기 산출된 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 산출된 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치에 기초하여, 상기 측정 영역과 상기 표시 영역이 중첩되는지 여부를 판정하여, 상기 측정 영역의 적어도 일부가 상기 표시 영역과 중첩되지 않는 경우에 상기 출력부에 경고를 출력시켜도 된다.
상술한 바와 같이, 피측정물 상의 측정 영역은, 믹싱부의 광 입사면에 대응하는 영역이다. 이 피측정물 상의 측정 영역의 적어도 일부가, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역과 중첩되지 않는 경우, 표시 영역과 중첩되지 않는 영역에 대응하는 믹싱부의 광 입사면에는 측정 광이 입사되지 않는 점에서, 믹싱부의 광 입사면에는 휘도 불균일이 큰 광이 입사된다. 이 때문에, 측정 광이 충분히 믹싱되지 않는 점에서, 정확한 측정을 행하는 것이 곤란해진다.
본 양태에서는, 피측정물 상의 측정 영역의 적어도 일부가, 측정 광을 출사하는 피측정물 상의 표시 영역과 중첩되지 않는 경우에, 출력부로부터 경고가 출력된다. 따라서 본 양태에 의하면, 정확한 측정을 행하는 것이 곤란한 것을 측정자(유저)에게 통지할 수 있다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 믹싱부는, 로드 렌즈로 구성된 인테그레이터 광학계를 포함해도 된다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 믹싱부는, 플라이아이 렌즈(파리 눈 렌즈)로 구성된 인테그레이터 광학계를 포함해도 된다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 믹싱부는 번들 파이버를 포함해도 된다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 복수의 필터는 각각, 투과 광량이 서로 일치하는 면적을 가져도 된다.
본 양태에서는, 복수의 필터는 각각, 투과 광량이 서로 일치하는 면적을 갖는다. 따라서 본 양태에 의하면, 각각의 필터를 통과한 측정 광에 의하여 2차원 센서로부터 출력되는 각각의 수광 신호의 레벨 차는 작다. 그 결과, 장치의 S/N을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 양태에 있어서, 예를 들어 상기 복수의 필터 중, 투과율이 피크값일 때의 파장이 최장인 필터와 최단인 필터는 인접하여 배치되어도 된다.
본 양태에서는, 복수의 필터 중, 투과율이 피크값일 때의 파장이 최장인 필터와 최단인 필터는 인접하여 배치되어 있다. 따라서 본 양태에 의하면, 투과율이 피크값일 때의 파장의 순서대로 나란히 복수의 필터가 배치되는 경우에 비하여, 피측정물로부터 출사되는 측정 광의 불균일의 영향을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태가 상세히 도시되고 또한 설명되었지만, 그것은 단순한 도시예 및 실시예이지 한정은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 클레임의 문언에 따라 해석되어야 한다.
명세서, 클레임, 도면 및 요약을 포함하는, 2016년 7월 15일에 제출된 일본 특허 출원 번호 제2016-140324호, 그의 전체 개시는, 그의 전체에 있어서 참조에 의하여 여기에 원용된다.

Claims (19)

  1. 피측정물로부터 출사된 측정 광을 도입하는 도광부와,
    2차원적으로 배열된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖고, 상기 측정 광이 입사되면 상기 복수의 화소로부터 수광 신호를 출력하는 수광 센서와,
    상기 도광부와 상기 수광 센서 사이에 있어서, 상기 화소 영역의 일부이며 서로 상이한 복수의 부분 화소 영역에 각각 대향하여 배치되어, 파장에 대한 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 복수의 필터와,
    상기 복수의 부분 화소 영역에 각각 포함되는 화소 중에서, 연산에 사용하는 각 화소 군의 화소 위치를 기억하는 기억부와,
    상기 복수의 부분 화소 영역 내의 상기 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 수광 신호를 이용하여 색에 관한 지표를 산출하는 연산 제어부
    를 구비하고,
    상기 각 화소 군의 화소 위치는, 상기 복수의 필터의 각각과 상기 수광 센서의 위치 관계에 기초하여 미리 구해져 상기 기억부에 기억되어 있는,
    측색계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수광 센서의 상기 각 화소 군은 상기 수광 신호로서, 각각 등색 함수에 근사한 분광 응답도를 갖는 수광 신호를 출력하고,
    상기 기억부는 또한, 상기 각 화소 군에 대응하여 각각 미리 취득된 교정용 데이터 또는 교정 데이터를 기억하고,
    상기 연산 제어부는, 상기 각 화소 군으로부터 각각 출력되는 상기 수광 신호와, 상기 각 화소 군에 대응하는 상기 각 교정용 데이터 또는 상기 각 교정 데이터에 기초하여, 상기 색에 관한 지표로서 색을 산출하는,
    측색계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 부분 화소 영역은 제1 부분 화소 영역과 제2 부분 화소 영역과 제3 부분 화소 영역을 포함하고,
    상기 복수의 필터는, 상기 제1 부분 화소 영역에 대향하여 배치된 X 필터와, 상기 제2 부분 화소 영역에 대향하여 배치된 Y 필터와, 상기 제3 부분 화소 영역에 대향하여 배치된 Z 필터를 포함하고,
    상기 X 필터는, 분광 투과율의 특성이, 상기 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 x(λ)에 일치하도록 형성되고,
    상기 Y 필터는, 분광 투과율의 특성이, 상기 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 y(λ)에 일치하도록 형성되고,
    상기 Z 필터는, 분광 투과율의 특성이, 상기 수광 센서와의 합성 분광 응답도가 등색 함수 z(λ)에 일치하도록 형성되는,
    측색계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 X 필터와 상기 Y 필터와 상기 Z 필터는 동일 면적을 갖고,
    N(N은 양의 정수)개의 상기 X 필터 및 상기 Y 필터를 구비하고,
    2×N개의 상기 Z 필터를 구비하는,
    측색계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 필터를 포함하는 조가, 또한 복수 배열되어 상기 수광 센서에 대향하여 배치되어 있는,
    측색계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 필터는, 파장에 대한 분광 투과율의 특성이 서로 상이한 4개 이상의 필터를 포함하는,
    측색계.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    나란히 배치된 상기 각 필터의 서로의 경계 영역에 마련되어, 상기 수광 센서의 수광면의 법선 방향의 길이가 상기 각 필터보다 길고, 상기 측정 광을 투과시키지 않는 차광 벽을 더 구비하는, 측색계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차광 벽은, 상기 각 필터의 주위를 둘러싸도록 일체적으로 형성된 프레임 형상을 갖는,
    측색계.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광부는,
    상기 피측정물과 상기 복수의 필터 사이에 있어서, 광 입사면이 상기 피측정물측에, 광 출사면이 상기 복수의 필터측에 배치되어, 상기 광 입사면에 입사된 상기 측정 광을 믹싱하여 상기 광 출사면으로부터 상기 복수의 필터를 향하여 출사하는 믹싱부와,
    상기 믹싱부의 상기 광 입사면 및 상기 광 출사면의 외측에 배치되어, 상기 믹싱부를 통과하지 않고 상기 측정 광을 상기 복수의 필터로 유도하는 광 파이버
    를 포함하고,
    상기 연산 제어부는, 상기 광 파이버에 의하여 유도된 상기 측정 광이 입사된 상기 수광 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면에 대응하는 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 산출하는,
    측색계.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광부는,
    상기 피측정물과 상기 복수의 필터 사이에 있어서, 광 입사면이 상기 피측정물측에, 광 출사면이 상기 복수의 필터측에 배치되어, 상기 광 입사면에 입사된 상기 측정 광을 믹싱하여 상기 광 출사면으로부터 상기 복수의 필터를 향하여 출사하는 믹싱부와,
    상기 피측정물과 상기 믹싱부 사이에 배치되어, 상기 측정 광을 결상시키는 수광 광학계
    를 포함하고,
    상기 수광 센서는, 상기 수광 광학계에 의한 결상 위치에 배치되고,
    상기 믹싱부는, 상기 수광 광학계에 의한 결상 위치 이외의 위치에 배치되고,
    상기 연산 제어부는, 상기 수광 광학계에 의하여 결상된 상기 측정 광이 입사된 상기 수광 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면에 대응하는 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 산출하는,
    측색계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수광 광학계는, 배율이 가변인 광학계인,
    측색계.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차원적으로 배열된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 갖고, 상기 측정 광이 입사되면 상기 복수의 화소로부터 수광 신호를 출력하는 화상 위치 확인용 센서를 더 구비하고,
    상기 도광부는,
    상기 피측정물과 상기 복수의 필터 사이에 있어서, 광 입사면이 상기 피측정물측에, 광 출사면이 상기 복수의 필터측에 배치되어, 상기 광 입사면에 입사된 상기 측정 광을 믹싱하여 상기 광 출사면으로부터 상기 복수의 필터를 향하여 출사하는 믹싱부와,
    상기 피측정물과 상기 믹싱부 사이에 배치되어, 상기 믹싱부를 향하는 상기 측정 광의 적어도 일부를 상기 화상 위치 확인용 센서로 유도하는 분기부
    를 포함하고,
    상기 연산 제어부는, 상기 분기부에 의하여 유도된 상기 측정 광이 입사된 상기 화상 위치 확인용 센서로부터 출력되는 수광 신호를 이용하여, 상기 믹싱부의 상기 광 입사면에 대응하는 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치를 산출하는,
    측색계.
  13. 제9항에 있어서,
    경고를 출력하는 출력부를 더 구비하고,
    상기 연산 제어부는, 상기 산출된 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 산출된 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치에 기초하여, 상기 측정 영역의 크기와 상기 표시 영역의 크기를 비교하여, 상기 측정 영역이 상기 표시 영역보다 큰 경우에 상기 출력부에 경고를 출력시키는,
    측색계.
  14. 제9항에 있어서,
    경고를 출력하는 출력부를 더 구비하고,
    상기 연산 제어부는, 상기 산출된 상기 피측정물 상의 측정 영역의 위치와, 상기 산출된 상기 측정 광을 출사하는 상기 피측정물 상의 표시 영역의 위치에 기초하여, 상기 측정 영역과 상기 표시 영역이 중첩되는지 여부를 판정하여, 상기 측정 영역의 적어도 일부가 상기 표시 영역과 중첩되지 않는 경우에 상기 출력부에 경고를 출력시키는,
    측색계.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 믹싱부는, 로드 렌즈로 구성된 인테그레이터 광학계를 포함하는,
    측색계.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 믹싱부는, 플라이아이 렌즈로 구성된 인테그레이터 광학계를 포함하는,
    측색계.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 믹싱부는 번들 파이버를 포함하는,
    측색계.
  18. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 필터는 각각, 투과 광량이 서로 일치하는 면적을 갖는,
    측색계.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 필터 중, 투과율이 피크값일 때의 파장이 최장인 필터와 최단인 필터는 인접하여 배치되어 있는,
    측색계.
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