KR20130004517A

KR20130004517A - 측정용 광학계 및 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계

Info

Publication number: KR20130004517A
Application number: KR1020127030595A
Authority: KR
Inventors: 가츠토시 츠루타니
Original assignee: 코니카 미놀타 옵틱스, 인크.
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2013-01-10
Also published as: JPWO2011132360A1; WO2011132360A1; JP5454675B2; TW201205050A; EP2562520B1; EP2562520A1; KR101417565B1; CN102859339A; EP2562520A4; CN102859339B; TWI431257B

Abstract

본 발명에 관한 측정 프로브(40)에서는, 측정광은, 제1 확산판(19)에 의해 산란되고, 복수의 간섭 막 필터(13A, 14A, 15A)를 통해서 복수의 수광 센서(13B, 14B, 15B)로 수광될 때에, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)을 통해서 각 간섭 막 필터(13A, 14A, 15A)에 입사된다. 그리고, 이들 간섭 막 필터(13A, 14A, 15A)는, 상기 간섭 막 필터(13A, 14A, 15A)에의 입사광의 입사 각도에 대한 강도 분포의 조건에 따라, 측정 파라미터에 대응한 투과율 특성이 얻어지도록 형성된다. 이로 인해, 본 발명에 관한 측정 프로브(40)는, 간섭 막 필터(13A, 14A, 15A)를 사용하면서, 그 입사 각도에 의한 투과율 특성의 어긋남의 영향을 저감할 수 있다.

Description

측정용 광학계 및 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계{OPTICAL　SYSTEM　FOR　MEASUREMENTS,　AND　LUMINANCE　COLORIMETER　AND　COLORIMETER　USING　SAME}

본 발명은, 액정 모니터나 램프 등의 광원으로부터 방사되는 광을 수광하고, 광원의 휘도(Lv)나 색도(xy)를 측정하는 색채 휘도계나, 피측정물에 조사된 광의 반사광을 수광하고, 피측정물의 반사율이나 색도(Lab 등)를 측정하는 색채계 등에 사용되는 측정용 광학계 및 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계에 관한 것이다.

액정 모니터의 휘도(Lv)나 색도(xy)를 측정하는 색채 휘도계는, 예를 들어, 상기 액정 모니터의 표시 화면에 대향해서 배치되는 측정 프로브 및 계측기 본체를 구비해서 구성된다. 상기 측정 프로브는, 예를 들어 CIE(국제 조명 위원회)에서 규정되어 있는 등색 함수 X, Y, Z의 3자극 값을 각각의 센서로 측정하고, 상기 계측기 본체는, 그 측정 결과로부터, 피측정물인 표시 화면(3)의 휘도나 색도를 연산한다.

이와 같은 색채 휘도계나 색채계에 사용되는 측정용 광학계의 전형적인 종래 기술은, 예를 들어, 특허문헌 1에 제시되어 있다. 이 특허문헌 1에서는, 입사광을 상기 3자극 값에 대응한 3개의 측색 광학계 각각에 입사시키기 위해, 번들 파이버가 사용되고 있다. 상기 측색 광학계는, 상기 3자극 값에 각각 대응한 색 필터에 수광 센서가 조합되어 구성되고, 상기 번들 파이버 3개로 분기된 각 출사 단부에는, 이들 각 측색 광학계의 각 색 필터가 배치되어 있다. 그리고, 이 특허문헌 1의 상기 번들 파이버에서는, 원형으로 묶어진 입사 단부측에서 보아, 둘레 방향으로 6개로 분할되고, 대각선 위에 위치하는 속 끼리 묶어져 있다. 이에 의해, 지향성(배광 특성)에 기인하는 측정 오차의 경감을 도모하고 있다.

그러나, 상기 번들 파이버는, 고가이고, 또 지향성(배광 특성)에 기인하는 측정 오차가 있다. 이로 인해, 다른 종래 기술에서는, 도 27의 측정 프로브(4")에서 도시한 바와 같이, 상기 번들 파이버 대신에 분기 및 확산 기능을 갖는 확산판(19)이 사용되고 있다. 혹은, 도 28의 측정 프로브(4"')에서 도시한 바와 같이, 대물 광학계(11)를 사용하지 않고, 피측정물로부터의 광속이 직접 확산판(19)에 입사되고 있다.

또한, 상기 색 필터는, 입사광을 상기 X, Y, Z의 3자극 값 등의 원하는 분광 특성에 대응한 투과율이 되도록, 광흡수 타입의 필터가 복수 매 적층되어서 구성되므로, 예를 들어 도 29에 도시한 바와 같은, 2개의 파장 영역에서 투과율 피크를 갖는 특성의 필터를 설계할 수 없다고 하는, 즉 필터 설계의 자유도가 작다고 하는 문제가 있다. 또한, 투과율이 작고, 광량 손실이 크다고 하는 문제도 있다. 또한, 특히 필름형 색 필터에 있어서, 열, 광(자외선), 습도 등에 대하여, 경년 변화가 심하다(안정성이 나쁘다)고 하는 문제도 있다.

따라서, 상기 색 필터에, 상기 광흡수 타입의 필터 대신에, 간섭 타입의 필터(이하, 간섭 막 필터라고 한다)를 사용하도록 한 종래 기술이, 예를 들어 특허문헌 2에서 제안되어 있다. 이 간섭 막 필터는, 글래스 기판상에 유전체나 산화물을 진공 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 몇십 층 적층한 것이며, 광의 간섭 작용에 의해 투과/반사의 파장 선택을 행하는 필터이다.

그러나, 상기 간섭 막 필터는, 입사 각도에 따라 투과율이 다르기 때문에, 평행광(0도) 입사에서는 오차 감도가 높다고 하는 문제가 있다.

일본 특허 출원 공개 제2003-247891호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-2255호 공보

본 발명은, 상술한 사정에 감안해서 이루어진 발명이며, 그 목적은, 간섭 막 필터를 사용하면서, 그 입사 각도에 의한 투과율 특성의 어긋남의 영향을 저감할 수 있는 측정용 광학계 및 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 측정용 광학계 및 이것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계에서는, 측정광은, 제1 확산 부재에 의해 산란되고, 복수의 간섭 막 필터를 통해서 복수의 수광 센서에서 수광될 때에, 제2 확산 부재를 통해서 상기 각 간섭 막 필터에 입사된다. 그리고, 상기 간섭 막 필터는, 상기 간섭 막 필터에의 입사광의 입사 각도에 대한 강도 분포의 조건에 따라, 측정 파라미터에 대응한 투과율 특성이 얻어지도록 형성된다.

이로 인해, 본 발명에 관한 측정용 광학계 및 이것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계는, 간섭 막 필터를 사용하면서, 그 입사 각도에 의한 투과율 특성의 어긋남의 영향을 저감할 수 있다.

상기 및 기타의 본 발명의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 기재와 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.

도 1은 실시의 일 형태에 관한 색채 휘도계의 측정 프로브 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에서 도시하는 측정 프로브 내에서, 제1 확산판을 사용하지 않을 경우의 간섭 막 필터에의 입사 광속을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에서 도시하는 측정 프로브 내에서, 제2 확산판을 사용했을 경우의 간섭 막 필터에의 입사 광속을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 상기 제2 확산판과 간섭 막 필터와의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 1에서 도시하는 측정 프로브에 있어서의 간섭 막 필터에의 입사 광속의 강도 분포의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 간섭 막 필터에의 입사 광속의 강도 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 상기 간섭 막 필터의 분광 강도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 8은 상기 간섭 막 필터에의 입사 각도의 분포와, 필터가 기울었을 경우의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 9는 도 8에서 도시하는 입사 각도 분포의 광학계에, 간섭 막 필터를 설치했을 경우의 투과율 분포를 도시하는 그래프이다.
도 10은 상기 간섭 막 필터에의 입사 각도의 크기와, 오차와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 11은 도 1에 있어서, 제2 확산판의 다른 형태를 도시하는 도면이다.
도 12는 도 1에 있어서, 제2 확산판의 또 다른 형태를 도시하는 도면이다.
도 13은 도 12에서 도시하는 제2 확산판을 사용했을 경우의 측정 프로브 내의 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는 실시의 제2 형태에 관한 측정 프로브 내의 구성을 도시하는 도면이다.
도 15는 광파이버 내에서의 광의 전반의 모습을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 본건 발명자에 의한 광파이버의 출사 각도의 실측 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 17은 도 16의 데이터를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 14에서 도시하는 측정 프로브에 있어서의 간섭 막 필터에의 입사 광속의 강도 분포의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 실시의 제3 형태에 관한 측정 프로브 내의 구성을 도시하는 도면이다.
도 20은 색채 휘도계에 의한 액정 모니터의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 색채 휘도계의 측정 프로브측의 개략적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 22는 색채계의 측정 프로브측의 개략적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 23은 종래 기술의 색채 휘도계의 측정 프로브 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다.
도 24는 상기 액정 모니터의 배광 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 상기 액정 모니터의 배광 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 26은 상기 액정 모니터에 있어서의 RGB 각 색의 화소 배열과 측정 에어리어와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 27은 다른 종래 기술의 색채 휘도계의 측정 프로브 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다.
도 28은 또 다른 종래 기술의 색채 휘도계의 측정 프로브 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다.
도 29는 간섭 막 필터의 분광 투과율 특성의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 30은 상기 간섭 막 필터에의 입사 각도의 변화에 대한 분광 투과율 특성의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 31은 다른 종래 기술의 색채 휘도계의 측정 프로브 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명에 관한 실시의 일 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 번호를 부여한 구성은, 동일한 구성인 것을 도시하고, 적절하게 그 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 총칭할 경우에는 첨자를 생략한 참조 부호로 표시하고, 개별의 구성을 가리킬 경우에는 첨자를 붙인 참조 부호로 표시한다.

(비교예)

본 실시 형태의 작용 효과를 설명하기 위해서, 우선, 비교예에 대해서 이하에 설명한다. 도 20은, 색채 휘도계(1)를 사용한 액정 모니터(2)의 휘도(Lv)나 색도(xy) 측정의 모습을 설명하기 위한 도면이다. 이 색채 휘도계(1)는, 액정 모니터(2)의 표시 화면(3)에 대향 배치되는 측정 프로브(4) 및 계측기 본체(5)를 구비해서 구성된다. 측정 프로브(4)는, 예를 들어 CIE에서 규정되어 있는 등색 함수 X, Y, Z의 3자극 값을 각각의 센서에서 측정하고, 계측기 본체(5)는, 그 측정 결과로부터, 피측정물인 표시 화면(3)의 휘도나 색도를 연산한다.

측정 프로브(4) 내의 개략 구성은, 예를 들어 도 21에서 도시하는 바와 같다. 즉, 측정 프로브(4)는, 피측정물인 표시 화면(3)으로부터의 출사광을 대물 광학계(11)에서 수광하고, 미리 규정된 입사각의 성분, 예를 들어 표시 화면(3)의 법선에 대하여 ±2.5도 이내의 성분을 추출해서 분기 광학계(12)에 입사시키고, 3개로 분기해서 등색 함수 X, Y, Z의 3자극 값에 대응한 측색 광학계(13, 14, 15)로 입사시키고, 입사광 강도를 측정하도록 되어 있다.

한편, 상기 피측정물의 반사율이나 색도(Lab 등)를 측정하는 색채계의 경우에는, 예를 들어 도 22에서 도시하는 대로, 도 21에 도시하는 측정 프로브(4)의 구성에, 덧붙여, 광원인 램프(16) 및 조명 광학계(17)가 구비되어 있다. 이들 램프(16) 및 조명 광학계(17)에 의해, 피측정물에 광이 조사되고, 그 반사광이 상기 측정 프로브(4)에서 측정된다.

이와 같은 색채 휘도계나 색채계에 사용되는 측정용 광학계의 전형적인 기술은, 특허문헌 1에서 제시되어 있다. 도 23은, 상기 기술에 있어서의 측정 프로브(4') 내의 구성을 도시하는 도면이다. 이 기술에서는, 측정 프로브(4')는, 대물 광학계(11)와, 분기 광학계(12)와, 측색 광학계(13)를 구비하고 있다. 이 대물 광학계(11)에는 정 파워를 갖는 볼록 렌즈(11a)가 사용되고, 분기 광학계(12)에는 번들 파이버(12a)가 사용되고 있다. 상기 번들 파이버(12a)는, 직경이 작은(φ=0.03 내지 0.3mm 정도의) 소선 파이버를, 입사 단부(입구)측에서 복수 n(n=몇백 내지 몇천)개 묶고, 출사 단부(출구)측에서 그것을 랜덤하게 복수(예를 들어 상기 X, Y, Z의 3자극 값에 대응한 3개)로 분기해서 복수 m개씩 묶은 것이다. 입사측 및 출사측의 형상은, 임의(원형, 직사각형 등)이다.

그리고, 이 측정 프로브(4')는, 볼록 렌즈(11a)의 후방측 초점 위치에 개구 조리개(11b)를 배치하고, 전술한 바와 같이 표시 화면(3)의 법선에 대하여 ±2.5도 이내의 성분을 거두어 들이기 위해서, 전방측 텔레센트릭한 광학 배치로 되어 있다. 개구 조리개(11b) 면에는, 번들 파이버(12a)의 입사 단부(Fi1 내지 Fin)가 면한다. 측색 광학계(13, 14, 15)는, X, Y, Z의 3자극 값에 각각 대응한 색 필터(13a, 14a, 15a)와, 이들과 조합하여 사용되는 수광 센서(13b, 14b, 15b)를 구비하고 있다.

여기서, 피측정물의 특성으로서, 예를 들어 액정 모니터의 경우에 대해서 생각하면, 우선, 그 배광 분포에 지향성이 있다. 즉, 광의 출사 강도가, 표시 화면(3)의 법선에 대한 각도에 따라 상이하고, 게다가 상기 법선에 대하여 비대상의 경우도 있다. 예를 들어, 노트북이나 휴대 전화용의 모니터에서는, 의도적으로 지향성을 강화하고 있는 것이 있고, 상기 노트북의 모니터는, 사용자가 비스듬하게 위 방향으로부터 내려다보는 경우가 많고, 이로 인해, 도 24에서 도시한 바와 같이, 그 배광 분포(18)는, 표시 화면(3)의 법선(N)에 대하여, 상측에서 많고, 하측에서 적어지고 있다. 이러한 배광 분포의 일례를 구체적으로 도시한 것이, 도 25이다.

또한, 상기 액정 모니터의 경우, 측정 위치에 따라 발광 강도가 다르다(강도 불균일이 발생한다). 이러한 현상은, 백라이트의 배치 위치나 RGB 필터의 배열과, 측정 프로브(4)와의 위치 관계에 의해 발생한다. 도 26에는, 액정 모니터의 RGB 각 색의 화소 배열과 측정 에어리어와의 관계를 도시한다. 예를 들어, 중앙의 행에 착안하면, 실선의 측정 에어리어(A1)에서는, G가 2개, R, B가 1개인 화소가 포함되어 있는 것에 반해서, 측정 에어리어(A1)에서 화소 배열 방향으로 1화소만큼 어긋난 파선의 측정 에어리어(A2)에서는, B가 2개, R, G가 1개인 화소가 포함되어 있다. 이러한 강도 불균일은, 상기 측정 에어리어가 작은(예를 들어, φ=5mm 이하인) 경우에 현저하다.

또한, 피측정물(액정 모니터)에는, 축 비대칭의 특징을 갖는 한편, 측정기에는 안정된 측정 결과가 구해진다. 즉, 측정 프로브(4)를 광축 주위로 회전시켜도, 측정 결과가 변동하지 않을(회전 오차가 없을) 것이 요구된다. 이러한 현상은, 액정 모니터에 한하지 않고, 반사광을 측정하는 색채계에 있어서, 예를 들어 광택이 있는 인쇄물이나, 메탈릭, 펄 등의 도장면의 측정에 있어서도 발생한다.

따라서, 상기 특허문헌 1에서는, 번들 파이버(12a)는, 원형으로 묶어진 입사 단부(Fi1 내지 Fin)측에서 보아서, 복수의 소선 파이버가, 둘레 방향으로 6개로 분할되고, 대각선 위에 위치하는 속 끼리 묶여서 구성되어 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같은 지향성(배광 특성)에 기인하는 측정 오차의 경감이 도모되고 있다.

그러나, 번들 파이버(12a)는, 고가이고, 또 전술한 바와 같은 지향성(배광 특성)에 기인하는 측정 오차가 있다. 이로 인해, 다른 종래 기술에서는, 도 27의 측정 프로브(4")에서 도시한 바와 같이, 번들 파이버(12a) 대신에 분기 및 확산의 기능을 갖는 확산판(19)이 사용되고 있다. 혹은, 도 28의 측정 프로브(4"')에서 도시한 바와 같이, 대물 광학계(11)를 사용하지 않고, 피측정물로부터의 광속이 직접 확산판(19)에 입사되고 있다.

또한, 색 필터(13a, 14a, 15a)는, 입사광을 상기 X, Y, Z의 3자극 값 등의 원하는 분광 특성에 대응한 투과율이 되도록, 광흡수 타입의 필터가 복수 매 적층되어서 구성된다. 이로 인해, 이러한 구성에서는, 예를 들어 도 29에서 도시한 바와 같은, 2개의 파장 영역에서 투과율 피크를 갖는 필터를 설계할 수 없다는, 즉 필터 설계의 자유도가 작다고 하는 문제가 있다. 또한, 투과율이 작고, 광량 손실이 크다고 하는 문제도 있다. 또한, 특히 필름형 색 필터에 있어서, 열, 광(자외선), 습도 등에 대하여, 경년 변화가 심하다(안정성이 나쁘다)고 하는 문제도 있다.

따라서, 색 필터(13A, 14A, 15A)에, 상기 광 흡수 타입의 필터 대신에, 간섭 타입의 필터(이하, 간섭 막 필터라고 한다)를 사용한 기술이, 예를 들어, 특허문헌 2에서 제안되어 있다. 이 간섭 막 필터는, 글래스 기판상에 유전체나 산화물을 진공 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 몇십 층 적층한 것이며, 광의 간섭 작용에 의해 투과나 반사의 파장 선택을 행하는 필터이다. 따라서, 이 간섭 막 필터는, 상술한 바와 같은 광 흡수 타입의 필터에 비해, 원하는 투과율을 얻기 쉽고(설계하기 쉽고, 설계의 자유도가 높다), 등색 함수 X와 같은, 2개의 피크(산)를 갖는(상기 도 21에서 도시한) 필터의 작성도 가능하다. 또한, 간섭 막 필터는, 투과율이 높고, 예를 들어 피크 투과율은, 상기 흡수 타입에서는 50% 이하가 되는 것에 반해서, 이 간섭 막 필터는 100%에 가깝다. 또한, 간섭 막 필터는, 신뢰성이 우수하다(온도나 습도, 광의 폭로에 의한 경시적인 투과율 변화가 적다)고 하는 장점을 갖는다.

한편, 상기 간섭 막 필터는, 입사 각도에 따라 투과율이 다르기 때문에, 평행광(0도)의 입사에서는 오차 감도가 높다고 하는 문제가 있다. 도 30에는, 상기 간섭 막 필터에의 광의 입사각과 투과율의 관계를 도시한다. 이렇게 0도 입사의 경우, 입사 각도가 상기 간섭 막 필터의 법선으로부터 어긋날수록, 투과 영역은, 단파장측으로 시프트한다. 따라서, 부품의 위치 관계가 조금 기운 것만으로, 투과율 특성이 달라지게 된다.

이에 반해, 도 27에서 도시하는 구성에 있어서, 색 필터(13a, 14a, 15a)로서 간섭 막 필터를 탑재했을 경우에는, 측정 프로브는, 도 31에서 도시한 바와 같이 된다. 여기서, 확산판(19)에의 입사 위치는, 피측정물의 지향성에 의존하고, 예를 들어 피측정면에서 상방향으로 방사하는 광(파선)은, 확산판의 p1의 위치로 모이고, 피측정면에서 하방향으로 방사하는 광(1점 쇄선)은, 확산판의 p2의 위치로 모인다. 그리고, 확산판의 한쪽 단부 부근 p1의 위치로부터 각 색 필터(13a, 14a, 15a)에 입사하는 각도, 및 확산판의 다른 쪽 단부 부근 p2의 위치로부터 각 색 필터(13a, 14a, 15a)에 입사하는 각도는, 확산판(19)의 사이즈, 확산판(19)과 색 필터(13a, 14a, 15a)와의 거리(D), 확산판(19)과 색 필터(13a, 14a, 15a)와의 축거리(d)에 의해 결정된다.

따라서, 색 필터(13a)의 경우, 상기 p1의 위치로부터의 광속은, 입사각이 0도에 가까운 상태에서 입사하고, 상기 p2의 위치로부터의 광속은, 큰 각도로 입사하게 된다. 이로 인해, 이 색 필터(13a)를 통과하고, 수광 센서(13b)에서 수광한 데이터는, 피측정물로부터의 상향(파선)의 지향성 정보와, 하향(1점 쇄선)의 지향성 정보에서 필터 투과율이 다른 수광 데이터가 되므로, 피측정물과 측정기의 회전 방향에 따라 수광 데이터가 변화되게 된다(회전 오차).

(실시 형태 1)

다음에, 실시의 일 형태에 대해서 이하에 설명한다. 도 1은, 실시의 제1 형태에 관한 측정 프로브(40) 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다. 이 측정 프로브(40)는, 전술한 도 21에서 도시하는 색채 휘도계의 측정 프로브(4)나 도 22에서 도시하는 색채계의 측정 프로브(4)로서 사용된다. 측정 방법의 일례로서, 전술한 도 20과 마찬가지로, 색채 휘도계는, 액정 모니터(2)의 표시 화면(3)에 대향 배치되고, 표시 화면(3)으로부터의 광을 측정하는 측정 프로브(40), 및 측정 프로브(40)의 출력에 기초하여 색채 휘도를 구하는 계측기 본체(5)를 구비해서 구성된다. 또한, 측정 방법 외의 일례로서, 색채계는, 피측정물에 측정광을 조사하는 측정광 조사부, 피측정물로 반사한 상기 측정광의 반사광을 측정하는 측정 프로브(40), 및 측정 프로브(40)의 출력에 기초하여 색채를 구하는 계측기 본체를 구비해서 구성된다. 이 측정 프로브(40)의 개략의 블록 구성은, 이 측정 프로브(40)에 있어서, 도 27에서 도시하는 측정 프로브(4")와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여해서 도시하고 있다.

즉, 이 측정 프로브(40)는, 피측정물로부터의 광을 수광하는 대물 광학계(11)와, 분기 및 확산 광학계로서, 대물 광학계(11)로부터 출사된 출사광을 산란해서 출사시키는 제1 확산 부재로서의 확산판(19)과, 확산판(19)의 출사 단부측에 병설되어, 확산판(19)에 산란된 출사광을 검출하는 복수의 측색 광학계(13, 14, 15)를 구비하고 있다. 대물 광학계(11)에는, 정의 광학적 파워(굴절력, 초점 거리의 역수)를 갖는 양쪽 볼록 렌즈(11a)가 사용되는 동시에, 볼록 렌즈(11a)의 후방측 초점 위치에 개구 조리개(11b)가 배치되어 있다. 그리고, 전술한 바와 같이 표시 화면(3)의 법선에 대하여 반각으로 α, 예를 들어 전술한 ±2.5도 이내의 성분을 거두어 들이기 위해서, 대물 광학계(11)는, 전방측 텔레센트릭한 광학 배치로 되어 있다.

여기서, 이 측정 프로브(40)에서는, 측색 광학계(13, 14, 15)에 있어서, 색 필터(13A, 14A, 15A)로서 간섭 막 필터를 사용하기 때문에, 확산판(19)을 제1 확산판으로서, 이 제1 확산판(19)과 이 간섭 막 필터 사이에, 제2 확산 부재로서의 제2 확산판(13C, 14C, 15C)이 개재되는 동시에, 상기 간섭 막 필터의 투과율 특성이 소정의 특성으로 조제되어 있다. 즉, 측색 광학계(13, 14, 15)는, 각각, 피측정면부터 순서대로, 제1 확산판(19)으로부터 출사되는 출사광이 입사되고, 상기 출사광을 산란해서 출사시키는 제2 확산판(13C, 14C, 15C)과, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)으로부터 출사되는 출사광이 입사되고, 색 필터로서의, 상기 출사광을 소정의 투과율 특성으로 투과시키는 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))와, 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))로부터 출사되는 출사광이 입사되고, 상기 출사광의 강도를 검출하는 수광 센서(13B, 14B, 15B)를 구비하고 있다.

여기서, 제1 확산판(19)이 없을 경우, 도 2에서 도시한 바와 같이, 색 필터(13A)에는, 전술한 바와 같이 피측정물로 상향으로 방사하는 광(파선)만이 입사되어버린다. 이로 인해, 본 실시 형태의 측정 프로브(40)는, 우선, 도 27과 마찬가지로, 어느 정도 이상의 확산성을 갖는 제1 확산판(19)을 이용하고, 적절하게 간격을 이격해서 측색 광학계(13, 14, 15)를 배치함으로써, 피측정물의 특징을, 상기 제1 확산판(19)에서 균일화(믹싱)하여, 확산 투과시킨다. 다음에, 본 실시 형태의 측정 프로브(40)는, 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))와 동축 상에 제2 확산판(13C, 14C, 15C)을 배치하고, 상기 제2 확산판(13C, 14C, 15C)을 통과시킴으로써, 도 3에 있어서, 참조 부호 20으로 도시한 바와 같이, 광속이 갖는 정보를 균일화시켜서, 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에 입사시킨다.

제1 및 제2 확산판(19; 13C, 14C, 15C)은, 예를 들어, 글래스나 석영을 불투명 유리 형상으로 한 것, 글래스에 미립자를 섞은 것, 플라스틱 수지(백색의 아크릴판 등), 수지 시트(반투명의 실리콘 수지 시트 등)를 사용할 수 있다.

여기서, 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 각도는, 후술하는 흡광의 차광 부재(21)가 설치되어 있을 경우, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)과 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))와의 거리, 및 그 사이즈에 의해 결정된다. 사이즈가 일정한 경우, 거리가 가까울수록, 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 각도가 넓어진다. 예를 들어 도 4에서 도시한 바와 같이, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)의 유효경=φ4mm, 간섭 막 필터의 유효경=φ3mm, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)과 간섭 막 필터와의 거리=5mm일 경우, 간섭 막 필터에의 입사 각도는, tan^-1((2+1.5)/5)=35도(반각)가 된다. 그리고, 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사각의 강도 분포는, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)의 특성과, 확산판과 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))와의 거리에 의해 결정된다.

상술한 바와 같이 구성되는 측정 광학계에 있어서, 간섭 막 필터의 입사각과 투과율과의 관계는, 전술한 도 30에서 도시하는 바와 같다(Y 필터의 예). 이것에 대응하여, 본 실시 형태에서는, 전술한 제2 확산판(13C, 14C, 15C)과 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))와의 거리 및 사이즈 및 제2 확산판(13C, 14C, 15C)의 특성 등에 기초해 변화되는 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 광속의 실제의 강도 분포가, 예를 들어 도 5에서 도시한 바와 같은 측정이나, 시뮬레이션 등에 의해 구해진다. 도 5에서는, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)으로부터의 방사 광속의 강도가, 휘도계(30)를 상기 제2 확산판(13C, 14C, 15C)의 중심으로부터 동일 반경상에서 이동시켜, 모든 입체각(콘 앵글)에서 측정되고 있다.

또한, 제2 확산판(13C, 14C, 15C), 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A)), 수광 센서(13B, 14B, 15B)의 각각의 조를, 서로 구획하고, 불필요한 출입사광을 발생하지 않도록 하는 상기한 차광 부재(21)가 설치되어 있고, 이 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 광속의 강도 분포의 측정 시에는, 그 차광 부재(21)는, 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))의 위치에서 절단되어 있다.

한편, 시뮬레이션의 경우에는, 우선, 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 각도는, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)의 확산 특성의 카탈로그 값 등으로 결정된다. 그리고, 구성되는 광학 부품의 개개의 조건이나 특성으로부터, 렌즈 시뮬레이션 소프트웨어 등을 사용하여, 필터면에서의 입사 광속의 강도 분포가 산출된다. 예를 들어, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)으로부터의 출사 조건은, 전술한 확산 특성의 카탈로그 값의 조건에서 출사하는 것으로 하여 광선 추적 시뮬레이션이 행해진다.

도 6에는, 이렇게 해서 구해진 간섭 막 필터에의 입사 광속의 강도 분포의 일례를 나타낸다. 이 도 6의 예에서는, 상기한 휘도계(30)를, 소정 범위의 원호상을 이동시켰을 경우(1차원)에 있어서의 강도의 변화가 도시되어 있다. 이 도 6에서 도시한 바와 같은 상대 강도(입체각에서 생각한 상대 강도: 소위 「콘 앵글에서의 투과율」)를, 전술한 도 30에서 도시한 바와 같은 간섭 막 필터의 각각의 입사 각도에서의 투과율과 승산함으로써, 입사 각도의 강도 분포를 고려한 필터 투과율이 연산된다. 그 결과는, 예를 들어 도 7에 있어서, 참조 부호 β1(파선)으로 도시하는 곡선이 된다.

그리고, 최종적으로 측정기에서 얻어지는 수광 감도는, 이러한 필터 투과율에 더하여, 광학계(렌즈나, 광파이버 등)의 투과율, 수광 센서의 수광 감도, 수광 센서면 등에서의 반사 특성 등의 특성을 가미한 것이 된다. 본 실시 형태에서는, 최종적으로 얻어지는 수광 감도가, 도 7에 있어서 참조 부호 β2(실선)로 도시한 바와 같은 원하는(CIE에서 규정된다) 등색 함수에 근사한 것이 되도록, 상기 간섭 막 필터는 조제된다.

여기서, 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 각도의 확대 조건에 대해서 설명한다. 부품 오차 등에 의해, 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))가 기울어서 설치되면, 상기 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 각도에 대한 강도 분포가 설계치로부터 어긋나고, 그것에 수반하여, 얻어지는 필터 투과율이 상이하고, 따라서 센서 수광 감도 분포가 다르게 된다. 이렇게 필터가 기울어서 설치되었을 경우에 있어서의 투과율 변화의 영향은, 강도 분포가 좁을수록, 영향이 크므로, 필터에의 입사 각도의 강도 분포는, 어떤 정도 이상의 폭을 가지고 있는 것이 바람직하다.

이로 인해, 도 8에는, 입사 각도의 분포와, 필터가 기울었을 경우의 영향이 도시되어 있다. 도 8의 (a)는, 입사 각도가 반각으로 7.5도인 경우에 있어서의 설계치의 강도 분포(실선)와, 필터가 1도 기울었을 경우의 강도 분포(파선)를 도시하는 그래프이며, 도 8의 (b)는, 입사 각도가 반각으로 17.5도인 경우에 있어서의 설계치의 강도 분포(실선)와, 필터가 1도 기울었을 경우의 강도 분포(파선)를 도시하는 그래프이다. 여기에서 말하는 입사 각도 7.5도(반각)란, 입사 각도의 강도 분포의 피크(통상은 0도가 피크가 되는 일이 많다)에 대하여, 대략 5%가 되는 각도이다.

그리고, 이들 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시하는 입사 각도 분포의 광학계에, 전술한 도 31에서 도시하는 간섭 막 필터를 설치했을 경우의 투과율 분포가, 각각 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시되어 있다. 이들 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 있어서, 상기 설계치에 대해 기운 값의 어긋남 량은, 강조해서 도시하고 있다. 도 9의 (a)와 도 9의 (b)를 비교해서 명백해진 바와 같이, 입사 각도의 강도 분포가 넓은 쪽이, 필터의 기울기에 대한 오차가 작게 되어 있다. 이러한 필터 입사 각도의 크기와, 오차(설계치로부터의 차분)와의 관계를 그래프화하면, 도 10에서 도시하는 곡선이 된다. 이 도 10으로부터, 필터가 1도 기울었을 경우에, 입사 각도의 확대 각을 15도(반각) 이상으로 설정해 둠으로써, 오차량을 2.5% 이하로 억제할 수 있다. 따라서, 실사용에서의 필터 기울기에 대한 오차 감도를 생각하면, 간섭 막 필터에의 입사 각도의 폭은, 15도(반각) 이상이 바람직하다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 측정 프로브(40)는, 색채 휘도계나 색채계 등에 사용되고, 광원으로부터 방사되는 광속이나 피측정물의 반사 광속을 대물 광학계(11)로 수광하고, 제1 확산판(19)을 통과시켜서 분기 및 확산시킨 후에, 간섭 막 필터로부터 이루어지는 색 필터(13A, 14A, 15A)를 투과시켜서, 상기 광속의 강도(휘도 또는 조도값)를 구하는 수광 센서(13B, 14B, 15B)에 입사시킨다. 이에 의해, 흡수식의 색 필터에 의한 문제를 해소하기 위해서, 상기 제1 확산판(19)과 색 필터(13A, 14A, 15A)와의 사이에, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)이 개재되는 동시에, 상기 간섭 막 필터의 투과율 특성이 조제된다.

따라서, 광속이 제1 확산판(19)의 어느 위치로부터 입사하는지에 관계없이, 즉 피측정물의 위치 정보나 각도 정보에 관계없이, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)의 출사면으로부터, 소정의 배광 분포를 갖고, 또한 균일화된 광속이 출사하게 되어, 측정 프로브(40)는, 안정된 수광 감도 데이터가 얻어지게 된다. 그로 인해, 상기 간섭 막 필터의 투과율 특성을, 상기 소정의 배광 분포를 갖는 광속이 입사했을 때에, 투과 광속이, 수광 센서(13B, 14B, 15B)의 측정 파라미터에 대응한 투과율 특성이 되도록 설정함으로써, 배광 분포는 넓어지지만, 배광 분포는 균일화되고, 그 대신에, 그 배광 분포에 간섭 막 필터의 투과율 특성을 맞출 수 있다.

이것에 의해, 본 실시 형태의 측정 프로브(40)는, 임의의 투과율 특성을 설정할 수 있고, 또한 광량의 손실도 적고, 안정성이 높다고 하는 간섭 막 필터의 장점을 살리면서, 입사 각도에 의한 투과율 특성의 어긋남이 크다고 하는 상기 간섭 막 필터의 단점을 보완할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 상기 제2 확산판(13C, 14C, 15C)은, 도 11에서 도시하는 제2 확산판(C)과 같이, 제1 확산판(19)과 마찬가지로 1매로 구성되어 있어도 된다. 이 경우에 있어서, 상기 차광 부재(21)에 의해, 이후의 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A)) 및 수광 센서(13b, 14B, 15B) 간이 서로 차광되는 동시에, 그들의 광로가 유지된다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 도 12의 색 필터(AC)에서 도시한 바와 같이, 공통인 글래스 기판(AC1)의 입사면측을 거친 면으로 형성함으로써 제2 확산판(AC2)이 구성되고, 출사면측에 간섭 막 필터(AC3)를 성막함으로써, 그러한 제2 확산판(AC2) 및 간섭 막 필터(AC3)는, 1매의 공통인 글래스 기판(AC1) 상에 형성된다. 이 경우의 측정 프로브(41) 내의 구성은, 도 13에서 도시한 바와 같이 된다. 즉, 측색 광학계(131, 141, 151)에 있어서, 전술한 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A)) 및 제2 확산판(13C, 14C, 15C)이, 간섭 막 필터(13AC ,14AC ,15AC)에서 공용되고 있다.

(실시 형태 2)

도 14는, 실시의 제2 형태에 관한 측정 프로브(42) 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다. 이 측정 프로브(42)는, 전술한 도 1에서 도시하는 측정 프로브(40)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여해서 도시하고, 그 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 측정 프로브(42)에서는, 측색 광학계(132, 142, 152)에는, 제2 확산 부재로서, 제1 실시 형태의 제2 확산판(13C, 14C, 15C) 대신에, 단선 파이버(13F, 14F, 15F)가 설치되어 있다.

여기서, 광파이버는, 코어와 클래드와의 굴절률차를 이용하고, 이상적으로는, 도 15D에 도시한 바와 같이, 입사광을 전반사시켜서 광을 도광시킨다. 그러나, 실제로는, 굴절률의 국부적인 차이(불균일)나 파이버 직경의 국부적인 차이(굵다, 가늘다), 혹은 파이버의 굴곡에 의한 반사면의 만곡이나 재료(굴절률)의 변형 등에 의해, 출사 위치나 출사 각도가 랜덤하게 이루어져서, 입사광은, 이러한 이상적인 형태로는 전송되지 않고, 출사광은, 균일화(출사 위치, 출사 각도가 랜덤)된다. 즉, 어느 정도 긴 광파이버의 경우, 상기 광파이버에의 입사광의 특징에 의존하지 않고, 출사광은, 균일화되고, 또한 항상 안정된 출사 각도 조건에서 출사되게 된다(확산판과 마찬가지의 효과가 있다. 확산판보다 광량이 많이 얻어진다). 본 실시 형태의 측정 프로브(42)에서는, 이러한 광파이버의 특성이 이용된다.

도 16에는, 본건 발명자의 실험 결과가 도시되어 있다. 도 16은, 광파이버의 출사 각도의 실측 데이터를 도시하는 그래프이다. 이 실험에서는, 도 17에서 도시한 바와 같이, 광파이버에 대강 평행한 광(±2도 이하의 광속)이 입사되고, 출사 단부에 마주보게 한 도시 생략한 휘도계에 의해, 전술한 도 5와 마찬가지로, 파이버 축심으로부터의 각도(콘 앵글)를 변화시켜, 피크 강도(대강 0° 위치가 된다)를 1로 하여, 각 각도에서의 상대 강도가 측정되었다. 파이버는, 1군데에서 90°굴곡되어 있다. 또한, 파이버는, 플라스틱 파이버(NA=0.5, φ=1mm)이며, 그 길이는, 30mm(×), 50mm(▲), 100mm(■) 및 300mm(◆) 각각으로 변화시켰다.

상기 평행광을 입사했을 경우에, 이 도 16으로부터, 파이버 길이 50mm에서는, 실효적인 개구 각(피크의 5% 강도의 폭)은, ±35° 정도이며, 이 50mm 이상으로 해서도 개구 각의 변화는, 거의 없고, 안정되어 있다. 한편, 파이버의 길이가 30mm이면, 출사광의 강도 분포가 좁아져, 믹싱(균일화)의 정도가 낮다. 그러나, 이들 실험 데이터는, 평행광을 입사했을 경우의 결과이며, 실제의 광학계에서는, 파이버에의 입사광이 각도를 가지고 있으므로, 이 실험 조건(평행광 입사)은, 가장 엄격한 조건에서의 실험 데이터이다.

따라서, 실제의 광학계에 있어서는, 평행 광속이 아니고, 어느 정도 각도를 갖는 광속이 입사하므로, 단선 파이버(13F, 14F, 15F)는, 30mm 이상의 길이를 갖고 있으면, 충분히 균등하게 믹싱 가능하다. 그리고, 입사광과 출사광 및 파이버 길이의 관계는, 파이버 중을 도광할 때에, 코어·클래드간의 반사 횟수에 의존한다. 따라서, 이 실험 데이터에서는, φ=1mm에서 필요한 파이버 길이가 30mm이므로, 파이버 길이는, 파이버 직경의 30배 이상이 바람직하다. 이러한 길이의 광파이버를 이용함으로써, 출사 각도가 균일화되는(출사 각도에 고유한 정보를 갖지 않는) 동시에, 항상 안정된 출사 각도 조건이 얻어진다.

다음에, 광파이버의 개구율(NA)에 대해서, 파이버 길이가 길 경우에는, 전술한 바와 같이 파이버로부터의 출사 각≒ 파이버의 NA 조건이 되므로, 파이버 NA> 0.26(=sin15도)이 바람직하다. 이 단선 파이버(13F, 14F, 15F)로부터 간섭 막 필터(색 필터(13A, 14A, 15A))에의 입사 광속의 실제의 강도 분포도, 전술한 도 5와 같은 도 18에서 도시하는 바와 같은 측정이나, 시뮬레이션 등에 의해 구하면 좋다. 시뮬레이션의 경우, 파이버의 출사 조건은, 파이버 고유의 NA 조건으로 출사하는 것으로 한다.

이와 같이 단선 파이버(13F, 14F, 15F)를 사용함으로써, 본 실시 형태의 측정 프로브(42)는, 제2 확산판(13C, 14C, 15C)을 사용할 경우에 비해, 광량 손실을 지극히 작게 억제할 수도 있다.

(실시 형태 3)

도 19는, 실시의 제3 형태에 관한 측정 프로브(43) 내의 구성(측정용 광학계)을 도시하는 도면이다. 이 측정 프로브(43)는, 전술한 도 1에서 도시하는 측정 프로브(40)와 유사하고, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여해서 도시하고, 그 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 측정 프로브(43)에서는, 제1 확산판(191)이, 상기 제2 확산판(13C, 14C, 15C)측을 덮는 돔 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이, 제1 확산 부재에도, 다른 구성이 사용되어도 좋다.

본 명세서는, 상기와 같이 여러 가지 형태의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주요한 기술을 이하에 정리한다.

일 형태에 관한 측정용 광학계는, 피측정물로부터의 광속이 입사되는 제1 확산 부재와, 상기 제1 확산 부재의 출사 단부측에 복수 조 병설되어, 상기 제1 확산 부재에서 산란된 출사광이 입사되고, 그 입사광을 서로 다른 소정의 투과율 특성으로 투과시켜서, 상기 광속의 강도를 구하는 센서에 각각 입사시키는 간섭 막 필터를 구비해서 구성되는 측정용 광학계이며, 상기 간섭 막 필터 앞에 배치되는 제2 확산 부재를 더 포함하고, 상기 간섭 막 필터는, 상기 제2 확산 부재로부터 상기 간섭 막 필터에 입사되는 입사광의 입사 각도에 대한 강도 분포의 조건에 따라, 측정 파라미터에 대응한 투과율 특성이 얻어지도록 형성된다.

상기 구성의 측정용 광학계는, 예를 들어, 색채 휘도계나 색채계 등에 사용된다. 이 측정용 광학계에서는, 상기 색채 휘도계의 경우에는 액정 모니터나 램프 등의 광원으로부터 방사되는 광속이, 혹은, 상기 색채계의 경우에는 소정의 조명광원으로부터의 조사광에 의한 피측정물의 반사 광속이, 상기 제1 확산 부재에서 산란된 후에, 복수의 간섭 막 필터에 입사되어, 이들 서로 다른 소정의 투과율 특성을 갖는 상기 복수의 간섭 막 필터 각각을 통과하여, 상기 광속의 강도(휘도 또는 조도값)를 구하는 센서에 입사된다. 이에 의해, 이 측정용 광학계는, 흡수식의 색 필터에 의한 문제의 해소를 도모하고 있다. 그리고, 이 측정용 광학계에서는, 상기 복수의 간섭 막 필터 각각의 앞에 복수의 제2 확산 부재가 각각 개재되는 동시에, 상기 복수의 간섭 막 필터에 있어서의 각 투과율 특성이 조제된다.

보다 구체적으로는, 우선, 제2 확산 부재를 개재함으로써, 상기 광속이 제1 확산 부재의 어느 위치로부터 입사하는지에 관계없이, 상기 제2 확산 부재의 출사면으로부터, 소정의 배광 분포를 갖고, 또한 균일화된 광속이 출사된다. 즉, 상기 광속은, 피측정물의 위치 정보나, 각도 정보를 균일화한 후에, 간섭 막 필터에 입사된다. 그리고, 다음에, 상기 간섭 막 필터의 투과율 특성은, 상기 제2 확산 부재의 출사면으로부터의 소정의 배광 분포를 갖는 광속이 입사했을 때에, 투과 광속이, 센서의 측정 파라미터에 대응한 투과율 특성이 되도록 설정된다. 즉, 종래에는, 간섭 막 필터에의 입사 각도에 의한 투과율 특성의 어긋남을 억제하기 위해서, 상기 간섭 막 필터에의 입사 광속이 가능한 한 평행하게(배광 분포가 좁게) 되도록 고안된 것에 반해서, 상기 구성에서는, 제2 확산 부재에 의해 간섭 막 필터에의 입사 광속의 배광 분포는, 넓어지지만, 배광 분포에 균일성을 갖게 하고, 그 대신에, 그 배광 분포에 간섭 막 필터의 투과율 특성이 맞춰진다.

따라서, 이와 같은 구성의 측정용 광학계는, 임의의 투과율 특성을 설정할 수 있고, 또한 광량의 손실도 적고, 안정성이 높다고 하는 간섭 막 필터의 장점을 살리면서, 입사 각도에 의한 투과율 특성의 어긋남이 크다고 하는 상기 간섭 막 필터의 단점을 보완할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 측정용 광학계에 있어서, 상기 제1 확산 부재는, 확산판이며, 상기 제2 확산 부재도, 확산판이다.

상기 구성의 측정용 광학계는, 어떤 정도의 간격을 두고 제1 및 제2 확산판을 배치함으로써, 상술한 바와 같이 간섭 막 필터에의 입사 광속에 균일성을 갖게 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 확산판을, 각각 1매로 구성한다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 측정용 광학계에 있어서, 상기 제2 확산 부재인 확산판은, 공통인 글래스 기판의 입사면측을 거친 면으로 형성함으로써 실현되고, 상기 간섭 막 필터는, 상기 공통의 글래스 기판의 출사면측에 성막된다.

상기 구성에 따르면, 측정용 광학계는, 상기 제2 확산판 및 간섭 막 필터를 1매의 기판상에 형성할 수 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 상술한 측정용 광학계에 있어서, 상기 제1 확산 부재는, 확산판이며, 상기 제2 확산 부재는, 단선 파이버이다.

상기 구성에 따르면, 어떤 정도의 길이, 보다 구체적으로는 코어 직경의 30배 이상의 길이를 갖는 광파이버에 의해, 그 입사 배광의 영향이 완화된다. 즉, 어떤 정도의 길이를 갖는 단선 파이버는, 출사 위치나 출사 각도가 랜덤하게 이루어져서 확산판과 같은 확산 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 단선 파이버는, 또한, 출사 각도의 분포를 파이버 고유의 NA 조건에서 출사시킬 수 있고, 또한, 확산판 에 비해 광량의 감소를 작게 할 수도 있다.

또한, 다른 일 형태에서는, 이들 상술한 측정용 광학계에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1 확산 부재인 확산판은, 상기 제2 확산 부재측을 덮는 돔 형상으로 형성된다.

또한, 다른 일 형태에 관한 색채 휘도계 및 색채계는, 이들 상술한 어느 하나의 측정용 광학계를 사용한다.

따라서, 이와 같은 구성의 색채 휘도계 및 색채계는, 간섭 막 필터를 사용한 고정밀도의 색채 휘도계 및 색채계를 실현할 수 있다.

본 출원은, 2010년 4월 23일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-99830호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.

본 발명을 표현하기 위해서, 상술에 있어서 도면을 참조하면서 실시 형태를 통해 본 발명을 적절히 그리고 충분히 설명했지만, 당업자라면 상술한 실시 형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있는 것이라고 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구의 범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 수준의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따르면, 측정용 광학계 및 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계를 제공할 수 있다.

Claims

피측정물로부터의 광속이 입사되는 제1 확산 부재와,
상기 제1 확산 부재의 출사 단부측에 병설되고, 상기 제1 확산 부재로부터의 출사광을 검출하는 복수의 측색 광학계를 구비하고,
상기 복수의 측색 광학계 각각은,
상기 제1 확산 부재로부터의 출사광이 입사되는 제2 확산 부재와,
상기 제2 확산 부재로부터의 출사광이 입사되고, 상기 출사광을 소정의 투과율 특성으로 투과시키는 간섭 막 필터와,
상기 간섭 막 필터로부터의 출사광이 입사되고, 상기 출사광의 강도를 검출하는 수광 센서를 구비하고,
상기 간섭 막 필터는, 상기 간섭 막 필터에의 입사광의 입사 각도에 대한 강도 분포의 조건에 따라, 측정 파라미터에 대응한 투과율 특성이 얻어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측정용 광학계.
제1항에 있어서, 상기 제1 확산 부재는 확산판이며, 상기 제2 확산 부재도 확산판인 것을 특징으로 하는 측정용 광학계.
제2항에 있어서, 상기 제2 확산 부재는, 상기 복수의 측색 광학계에 대하여, 공통적으로 설치되는 1매의 확산판인 것을 특징으로 하는 측정용 광학계.
제3항에 있어서, 상기 제2 확산 부재는 입사면측을 거친 면으로 형성한 공통의 글래스 기판으로부터 이루어지는 확산판이며, 상기 복수의 측색 광학계에 있어서의 상기 복수의 간섭 막 필터 각각은 상기 공통의 글래스 기판의 출사면측에 성막되는 것을 특징으로 하는 측정용 광학계.
제1항에 있어서, 상기 제1 확산 부재는 확산판이며, 상기 제2 확산 부재는 단선 파이버인 것을 특징으로 하는 측정용 광학계.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 확산 부재는 상기 제2 확산 부재측을 덮는 돔 형상으로 형성된 확산판인 것을 특징으로 하는 측정용 광학계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 측정용 광학계를 사용하는 것을 특징으로 하는 색채 휘도계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 측정용 광학계를 사용하는 것을 특징으로 하는 색채계.