KR20230025483A - 광학 장치, 색채 휘도계 및 색채계 - Google Patents
광학 장치, 색채 휘도계 및 색채계 Download PDFInfo
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Abstract
광학 장치는, 측광부 (12A) 와, 제 1 광학 유닛 (11A) 과, 측광부 (12B) 와, 제 2 광학 유닛 (11B) 을 구비한다. 제 1 광학 유닛 (11A) 은, 가장 물체측의 제 1 렌즈 (22A), 및, 제 1 부위 (AR1) 로부터의 광을 편향시켜 제 1 렌즈로 유도하는 제 1 프리즘 (21A) 을 갖는다. 제 2 광학 유닛 (11B) 은, 가장 물체측의 제 2 렌즈 (22B), 및, 제 2 부위 (AR2) 로부터의 광을 편향시켜, 제 2 렌즈 (22B) 로 유도하는 제 2 프리즘 (21B) 을 갖는다. 피측정물 (1) 로부터 제 1 프리즘 (21A) 에 이르는 제 1 광학 유닛 (11A) 의 제 1 광축 (AX1) 과, 피측정물 (1) 로부터 제 2 프리즘 (21B) 에 이르는 제 2 광학 유닛 (11B) 의 제 2 광축 (AX2) 이 대략 평행이고, 또한, 제 1 광축 (AX1) 과 제 2 광축 (AX2) 사이의 간격이, 제 1 렌즈 (22A) 의 중심과 제 2 렌즈 (22B) 의 중심 사이의 거리보다 작다.
Description
본 발명은, 광학 장치, 그리고, 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계에 관한 것이다.
발광체의 색 및 휘도를 측정하는 색채 휘도계, 그리고 물체의 색을 측정하는 색채계가 알려져 있다. 예를 들어 색채 휘도계는, 디스플레이의 광학 특성을 측정 및 조정하기 위해서 사용된다.
디스플레이의 사이즈는, 그 디스플레이가 탑재되는 전자 장치의 크기에 따라 다양하다. 측정하고 싶은 디스플레이의 사이즈가 작으면, 휘도·색도의 측정 범위도 작아진다. 한편, 피측정물의 어느 측정 범위로부터 발해지는 광의 양은, 그 측정 범위가 작아질수록 감소한다. 이와 같은 이유에 의해, 예를 들어 OLED (Organic Light Emitting Diode) 디스플레이의 평가용의 광학 장치는, 작은 측정 범위로부터, 보다 많은 광량을 도입할 수 있도록 구성되어 있다.
예를 들어 국제 공개 제2011/121896호 (특허문헌 1) 는, 색채 휘도계 혹은 색채계 측정용 광학계를 위한 측정용 광학계를 개시한다. 이 측정용 광학계에 있어서, 측정광은 복수의 광속으로 분기되고, 각 분기광은 간섭막 필터를 개재하여 수광 센서에 의해 수광된다. 측정용 광학계는, 집광을 위한 대물 렌즈를 갖는다. 이 대물 렌즈는, 원형 (φ = 27 ㎜) 의 측정 범위를 갖는다.
국제 공개 제2018/230177호 (특허문헌 2) 는, 보다 많은 광량을 피측정물로부터 수광부로 도광하기 위한 측정용 광학계를 개시한다. 이 측정용 광학계는, 조리개와, 입사광을 도광하는 광 도파로와, 제 1 광학계와, 제 2 광학계를 구비한다. 제 1 광학계는, 조리개의 물체측에 배치되고, 측정 대상으로부터의 광 이미지를 조리개의 개구면에 결상시킨다. 제 2 광학계는, 조리개와 광 도파로 사이에 배치되고, 조리개의 개구면으로부터 출사되는 각 광속의 각 주광선이 광축에 평행이 되도록, 각 주광선을 광 도파로에 입사시킨다.
일본 공개특허공보 2003-247891호 (특허문헌 3) 는, 피측정물의 배향 특성이 비대칭인 경우라도, 복수의 출사면으로부터 출사하는 광량의 불균일을 가능한 한 억제하기 위한 광학 장치를 개시한다. 이 광학 장치는, 광 분기 수단을 구비한다. 광 분기 수단은, 입사면에 입사하는 피측정물로부터의 광을 분기하여 출사하는 복수의 출사면을 갖는다. 광 분기 수단의 입사면은 복수의 입사 영역으로 구획된다. 광 분기 수단의 각각의 출사면으로부터는, 인접하지 않는 서로 상이한 복수의 입사 영역에 입사한 광이 출사된다.
최근, 디스플레이의 분야에 있어서, Under Screen Camera (USC) 로 불리는 기술이 개발되고 있다. USC 는, 디스플레이의 배면에 카메라 모듈을 배치하는 기술이다. 이 기술은, Under Display Camera 로 불리는 경우도 있지만, 본 명세서에서는, 해당하는 기술을 「USC」라는 명칭으로 부르는 것으로 한다.
USC 를 채용한 디바이스는, 디스플레이 너머로 카메라를 시인하기 어려운 구성을 갖고 있다. 이와 같은 디바이스에서는, 카메라와 겹치는 디스플레이의 부분 (USC 부라고 부른다) 이, 디스플레이의 통상적인 부분 (이하에서는 통상부라고 칭한다) 의 구조와는 상이한 구조를 갖는다. 따라서 디스플레이의 γ 조정에서는, USC 부와 통상부의 각각에 대해 γ 조정이 필요하다.
또한, 택트 타임을 단축하기 위해서, USC 부와 통상부의 각각의 휘도를 동시에 계측하고 싶다는 요망이 있다. 그러나, 디스플레이의 면 내에는 발광 분포가 있다. 이 때문에, 계측의 대상이 되는 통상부는, USC 부에 가능한 한 근접한 부위인 것이 바람직하다. 이와 같은 사정에 의해, USC 부와 통상부 사이의 간격이 10 ㎜ 와 같은, 근접한 2 개의 부위의 휘도를 동시에 계측하는 것이 요구되고 있다.
일반적으로, 발광체의 2 개의 부위의 휘도를 동시에 측정하기 위해서는, 2 개의 휘도계 프로브가 필요해진다. 근접한 2 개의 부위의 휘도를 동시에 측정하기 위해서는, 2 개의 휘도계 프로브를 근접시키지 않으면 안 된다. 그러나 물리적인 사이즈의 제한에 의해, 기존의 휘도계 프로브를 근접하여 배열하는 (예를 들어 10 ㎜ 의 간격으로 배치하는) 것은 곤란하다. 한편, 2 개의 휘도계 프로브 사이의 거리를 짧게 하기 위해서 각각의 휘도계 프로브의 사이즈를 작게 한 경우, 가장 물체측에 위치하는 렌즈의 구경이 작아지므로, 휘도계 프로브가 받아들이는 광의 양이 감소한다.
본 발명은, 상기 서술한 사정을 감안하여 이루어진 발명으로, 그 목적은, 밝기를 유지하면서 근접한 부위에 있어서의 휘도의 측정을 가능하게 하는 광학 장치, 그리고 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 관련된 광학 장치는, 피측정물의 제 1 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 1 측광부와, 제 1 광학 유닛과, 피측정물의 제 2 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 2 측광부와, 제 2 광학 유닛을 구비한다. 제 1 광학 유닛은, 제 1 부위로부터의 광을 제 1 측광부에 집광하기 위한 가장 물체측의 렌즈인 제 1 렌즈, 및, 제 1 부위로부터의 광을 편향시켜, 제 1 렌즈로 유도하는 제 1 광학 부재를 갖는다. 제 2 광학 유닛은, 제 2 부위로부터의 광을 제 2 측광부에 집광하기 위한 가장 물체측의 렌즈인 제 2 렌즈, 및, 제 2 부위로부터의 광을 편향시켜, 제 2 렌즈로 유도하는 제 2 광학 부재를 갖는다. 피측정물로부터 제 1 광학 부재에 이르는 제 1 광학 유닛의 광축과, 피측정물로부터 제 2 광학 부재에 이르는 제 2 광학 유닛의 광축이 대략 평행이고, 또한, 제 1 광학 유닛의 광축과 제 2 광학 유닛의 광축 사이의 간격이, 제 1 렌즈의 중심과 제 2 렌즈의 중심 사이의 거리보다 작다.
본 발명의 다른 측면에 관련된 색채 휘도계 및 색채계는, 상기의 광학 장치를 구비한다.
본 발명에 의하면, 밝기를 유지하면서 근접한 부위에 있어서의 측정을 가능하게 하는 광학 장치, 그리고 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치를 탑재한 색채 휘도계의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치를 탑재한 색채계의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 4 는, 피측정물의 예를 나타낸 모식도이다.
도 5 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6a 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 사시도이다.
도 6b 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 정면도이다.
도 6c 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 상면도이다.
도 7 은, 2 개의 평행 사변형 프리즘을 접근시켜 배열한 상태를 나타낸 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9a 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 사시도이다.
도 9b 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 정면도이다.
도 9c 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 상면도이다.
도 10 은, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11a 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 사시도이다.
도 11b 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 정면도이다.
도 11c 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 측면도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치를 탑재한 색채계의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 4 는, 피측정물의 예를 나타낸 모식도이다.
도 5 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6a 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 사시도이다.
도 6b 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 정면도이다.
도 6c 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 상면도이다.
도 7 은, 2 개의 평행 사변형 프리즘을 접근시켜 배열한 상태를 나타낸 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9a 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 사시도이다.
도 9b 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 정면도이다.
도 9c 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 상면도이다.
도 10 은, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11a 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 사시도이다.
도 11b 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 정면도이다.
도 11c 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 측면도이다.
이하에, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치를 탑재한 색채 휘도계의 개략 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 에 나타낸 실시형태에서는, 피측정물 (1) 은, 광을 발광하는 발광체이고, 예를 들어 디스플레이, 혹은 디스플레이를 구비한 전자 기기여도 된다. 본 발명의 일 실시형태에 관련된 색채 휘도계 (101) 는, 피측정물 (1) 의 발광체의 색 및 휘도를 측정할 수 있다.
색채 휘도계 (101) 는, 프로브 (10A, 10B) 와, 제어 처리부 (50) 를 구비한다. 프로브 (10A) 는, 광학 유닛 (11A) 과, 측광부 (12A) 와, 신호 처리부 (13A) 와, 연산부 (14A) 를 갖는다. 광학 유닛 (11A) 은, 피측정물 (1) 의 제 1 부위로부터의 광을 수용하고, 그 광을 측광부 (12A) 로 유도한다. 측광부 (12A) 는, 피측정물 (1) 의 제 1 부위로부터의 광을 광전 변환하고, 그 광의 강도에 따른 강도를 갖는 전기 신호 (아날로그 신호) 를 출력한다. 신호 처리부 (13A) 는, 측광부 (12A) 로부터의 광을 증폭하는 증폭기 (도 1 에 나타내지 않음) 및, 증폭기로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호 (측정 데이터) 로 변환하는 A/D 변환기 (도 1 에 나타내지 않음) 를 포함한다. 연산부 (14A) 는, A/D 변환기로부터 출력된 디지털 신호 (측정 데이터) 를 사용하여, 소정의 연산 처리를 실행함으로써, 3 자극치 (X, Y, Z), CIE (국제 조명 위원회) 에서 제정되어 있는 xyY (색도 좌표, 휘도), TΔuvY (상관 색온도, 흑체 궤적으로부터의 색차, 휘도) 등을 산출한다.
프로브 (10B) 는, 프로브 (10A) 와 동일한 구성을 갖는다. 상세하게는, 프로브 (10B) 는, 광학 유닛 (11B) 과, 측광부 (12B) 와, 신호 처리부 (13B) 와, 연산부 (14B) 를 갖는다. 광학 유닛 (11B) 은, 피측정물 (1) 의 제 2 부위로부터의 광을 수용하고, 그 광을 측광부 (12B) 로 유도한다. 이로써 측광부 (12B) 는, 피측정물 (1) 의 제 2 부위로부터의 광을 수용한다. 프로브 (10B) 의 각 블록의 기능은, 프로브 (10A) 의 대응하는 블록의 기능과 동일하므로, 이후의 설명은 반복하지 않는다.
제어 처리부 (50) 는, 제어부 (51) 와, 표시부 (52) 와, 조작부 (53) 와, 기억부 (54) 를 포함한다. 제어 처리부 (50) 는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터에 의해 실현된다. 제어부 (51) 는, 프로브 (10A, 10B) 를 제어한다. 또한, 제어부 (51) 는, 프로브 (10A, 10B) 의 각각으로부터 데이터를 수신하고, 그 데이터의 표시, 관리 등의 처리를 실행할 수 있다. 표시부 (52) 는, 제어부 (51) 의 제어에 의해, 그래프, 리스트 등의 형식으로 측정 데이터를 표시한다. 조작부 (53) 에는, 측정에 관한 각종 정보 (측정의 지시, 표시 모드의 설정, 측정 레인지 등) 가 입력된다. 기억부 (54) 는, 측정 데이터를 포함하는 각종 데이터를 기억한다.
본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치는 색채계에 적용할 수도 있다. 도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치를 탑재한 색채계의 개략 구성을 나타낸 블록도이다. 색채계 (102) 의 구성은 기본적으로는 색채 휘도계 (101) 의 구성과 동일하지만, 조명부 (40) 가 추가되는 점에 있어서 색채 휘도계 (101) 의 구성과 상이하다. 조명부 (40) 는, 예를 들어 소정의 지오메트리 (한정되지 않지만, 일례로서 45°: 0°) 로 피측정물 (1) 에 조명광을 조사하는 장치이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 장치의 구성예를 나타낸 블록도이다. 도 3 에서는, 주로, 프로브에 포함되는 광학 유닛 및 측광부의 구성을 나타내고 있다.
광학 유닛 (11A) (제 1 광학 유닛) 은, 광학 부재 (21A) (제 1 광학 부재) 와, 렌즈 (22A) (제 1 렌즈) 와, 광속 분할 부재 (23A) 를 포함한다. 렌즈 (22A) 는, 가장 물체측의 렌즈이고, 피측정물 (1) 의 제 1 부위로부터의 광을 측광부 (12A) (제 1 측광부) 에 집광하기 위한 렌즈이다. 광학 부재 (21A) 는, 피측정물 (1) 의 제 1 부위로부터의 광을 편향시켜, 렌즈 (22A) 로 유도한다. 광속 분할 부재 (23A) 는, 렌즈 (22A) 를 투과한 광속을 3 개의 광속으로 분할하고, 그들 광속을 측광부 (12A) 로 유도하는 광 도파로이다. 광속 분할 부재 (23A) 로서, 예를 들어 번들 파이버를 적용할 수 있다.
측광부 (12A) 는, 필터 (24A-1, 24A-2, 24A-3) 와, 센서 (25A-1, 25A-2, 25A-3) 를 포함한다. 필터 (24A-1, 24A-2, 24A-3) 는, 색필터이고, 광속 분할 부재 (23A) 로부터 나온 광을 소정의 투과율 특성으로 투과시킨다. 구체적으로는, 필터 (24A-1, 24A-2, 24A-3) 는, CIE 에서 규정된 등색 함수 X, Y, Z 의 각각에 대응한 분광 투과 특성을 갖는 필터이고, 예를 들어 간섭막 필터이다. 센서 (25A-1, 25A-2, 25A-3) 는, 각각 필터 (24A-1, 24A-2, 24A-3) 를 투과한 광을 수광하고, 그 수광 강도에 따른 전기 신호를 출력한다. 센서 (25A-1, 25A-2, 25A-3) 로부터의 신호는 신호 처리부 (13A) 에 입력된다.
광학 유닛 (11B) (제 2 광학 유닛) 은, 광학 유닛 (11A) 과 동일한 구성을 갖는다. 광학 유닛 (11B) 은, 광학 부재 (21B) (제 2 광학 부재) 와, 렌즈 (22B) (제 2 렌즈) 와, 광속 분할 부재 (23B) 를 포함한다.
렌즈 (22B) 는, 가장 물체측의 렌즈이고, 피측정물 (1) 의 제 2 부위로부터의 광을 측광부 (12B) (제 2 측광부) 에 집광하기 위한 렌즈이다. 광학 부재 (21B) 는, 피측정물 (1) 의 제 2 부위로부터의 광을 편향시켜, 렌즈 (22B) 로 유도한다. 광속 분할 부재 (23B) 는, 렌즈 (22B) 를 투과한 광속을 3 개의 광속으로 분할하고, 그들 광속을 측광부 (12B) 로 유도하는 광 도파로이다.
측광부 (12B) 는, 측광부 (12A) 와 동일한 구성을 갖는다. 측광부 (12B) 는, 필터 (24B-1, 24B-2, 24B-3) 와, 센서 (25B-1, 25B-2, 25B-3) 를 포함한다. 필터 (24B-1, 24B-2, 24B-3) 는, CIE 에서 규정된 등색 함수 X, Y, Z 의 각각에 대응한 분광 투과 특성을 갖는 필터이다. 센서 (25B-1, 25B-2, 25B-3) 는, 각각 필터 (24B-1, 24B-2, 24B-3) 를 투과한 광을 수광하고, 그 수광 강도에 따른 전기 신호를 출력한다. 센서 (25B-1, 25B-2, 25B-3) 로부터의 신호는 신호 처리부 (13B) 에 입력된다.
도 4 는, 피측정물의 예를 나타낸 모식도이다. 피측정물 (1) 은, 예를 들어 스마트폰이고, USC 를 채용한 디스플레이 (2) 를 갖는다. 따라서 디스플레이 (2) 의 배후에는, 카메라 (도시 생략) 가 배치된다. 디스플레이 (2) 상의 측정 대상의 부위는, 예를 들어 제 1 부위 (3) (USC 부) 및 제 2 부위 (4) (통상부) 이다. 제 1 부위 (3) 와 제 2 부위 (4) 는 근접하고 있고, 제 1 부위 (3) 와 제 2 부위 (4) 사이의 간격 (D) (중심간 거리) 은, 예를 들어 10 ㎜ 이다.
또한, 한정되지 않지만, 일 실시형태에서는, 제 1 부위 (3) 의 최소 계측폭 (A1) 은, 0 보다 크고 3 ㎜ 미만의 값이다. 동일하게, 제 2 부위 (4) 의 최소 계측폭 (A2) 도 0 보다 크고 3 ㎜ 미만의 값으로 설정된다.
(본 실시형태에 관련된 광학 장치의 상세한 설명)
본 실시형태에 관련된 광학 장치는, 이하에 설명하는 구성을 가질 수 있다. 광학 장치는, 피측정물의 제 1 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 1 측광부와, 피측정물의 제 1 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 1 측광부와, 제 1 광학 유닛과, 피측정물의 제 2 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 2 측광부와, 제 2 광학 유닛을 구비한다. 제 1 광학 유닛은, 제 1 부위로부터의 광을 제 1 측광부에 집광하기 위한 가장 물체측의 렌즈인 제 1 렌즈, 및, 제 1 부위로부터의 광을 편향시켜, 제 1 렌즈로 유도하는 제 1 광학 부재를 갖는다. 제 2 광학 유닛은, 제 2 부위로부터의 광을 제 2 측광부에 집광하기 위한 가장 물체측의 렌즈인 제 2 렌즈, 및, 제 2 부위로부터의 광을 편향시켜, 제 2 렌즈로 유도하는 제 2 광학 부재를 갖는다. 피측정물로부터 제 1 광학 부재에 이르는 제 1 광학 유닛의 광축과, 피측정물로부터 제 2 광학 부재에 이르는 제 2 광학 유닛의 광축이 대략 평행이고, 또한, 제 1 광학 유닛의 광축과 제 2 광학 유닛의 광축 사이의 간격이, 제 1 렌즈의 중심과 제 2 렌즈의 중심 사이의 거리보다 작다.
이 구성에 의하면, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛 사이의 간격보다 작은 간격으로 피측정물 상에 배열되는 2 개의 부위의 휘도를 측정할 수 있다. 또한, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈에는, NA (개구수) 혹은 유효 구경이 큰 렌즈를 사용할 수 있으므로, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛의 각각이, 피측정물 상의 대응의 부위로부터, 보다 많은 광량을 받아들일 수 있다. 따라서 본 실시형태에 의하면, 밝기를 유지하면서, 피측정물 상의 근접한 부위에 있어서의 색채 혹은 휘도의 측정을 가능하게 하는 광학 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「대략 평행」이란, 2 개의 선 혹은 2 개의 면이 엄밀하게 평행인 경우에 한정되지 않고, 일방의 선 (또는 면) 이 소정의 범위 내의 각도로 타방의 선 (면) 에 대해 기울어 있는 경우도 포함한다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재는, 피측정물로부터의 광을 반사시켜 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈로 각각 유도한다. 이 구성에 의해, 피측정물 상의 근접한 부위로부터의 광선을 절곡할 수 있으므로, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛의 각각에, 피측정물 상의 대응하는 부위로부터의 광을 유도할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 광학 부재는, 피측정물로부터의 광을 2 회 전반사시켜 제 1 렌즈로 피측정물로부터의 광을 유도하고, 제 2 광학 부재는, 피측정물로부터의 광을 2 회 전반사시켜 제 2 렌즈로 피측정물로부터의 광을 유도한다. 바람직하게는, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은, 물체측을 향하게 한 입사면과, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 대응하는 렌즈를 향하게 한 출사면과, 입사면에 입사한 광을 반사시키는 제 1 반사면과, 제 1 반사면에서 반사된 광을 반사시켜 출사면으로 유도하는 제 2 반사면을 갖고, 입사면과 출사면이 대략 평행이고, 제 1 반사면과 제 2 반사면이 대략 평행이다. 이 구성에 의해, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은, 피측정물로부터의 광선을 절곡하여, 대응하는 렌즈로 유도할 수 있다. 따라서 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛 사이의 간격보다 작은 간격으로 피측정물 상에 배열되는 2 개의 부위로부터의 광을 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛으로 각각 유도할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은, 평행 사변형 프리즘이고, 평행 사변형 프리즘의 입사면과 제 1 반사면을 잇는 평행 사변형 프리즘의 단부 (端部) 는, 모따기가 실시된 단부여도 된다. 이 구성에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은, 피측정물로부터의 광선을 2 회 절곡하여, 대응하는 렌즈로 유도할 수 있다. 또한, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재를 서로 접근시킬 수 있다. 따라서, 피측정물 상에 근접한 2 개의 부위의 휘도의 계측이 가능해진다.
또한, 미러도 광을 반사시킴으로써 광을 편향시킬 수 있다. 따라서 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재를 미러에 의해 실현하는 것도 가능하다. 그러나 미러를 사용하는 경우에는, 그 반사 특성이 편광 의존성을 갖는 가능성을 고려할 필요가 있다. 편광 의존성을 갖지 않고 광속을 절곡할 수 있는 점에 있어서, 미러보다 프리즘 쪽이 유리하다.
본 실시형태에서는, 측광부의 가장 물체측의 렌즈보다 앞 (물체측) 에 프리즘이 있다. 프리즘에 의한 전반사에 의해 측정 대상 부위의 광학 이미지가 회전한다. 그러나 본 실시형태에서는, 광학 장치는, 측정 대상 부위로부터 보다 많은 광량을 수용하는 것을 목적으로 하는 것이므로, 가장 물체측에서의 렌즈에 의해 결상된 광학 이미지의 방향은, 색도 혹은 휘도의 측정에 직접 영향을 미치지 않는다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 광학 부재는, 피측정물로부터의 광을 1 회 전반사시켜 제 1 렌즈로 피측정물로부터의 광을 유도하고, 제 2 광학 부재는, 피측정물로부터의 광을 1 회 전반사시켜 제 2 렌즈로 상기 피측정물로부터의 광을 유도하는것이어도 된다. 바람직하게는, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은, 삼각 프리즘이고, 물체측을 향하게 한 입사면과, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 대응하는 렌즈를 향하게 한 출사면과, 입사면에 입사한 광을 전반사시켜 출사면으로 유도하는 제 2 반사면을 갖는다.
상기 구성에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은, 피측정물로부터의 광선을 절곡하여, 대응하는 렌즈로 유도할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛은, 동일한 광학계를 갖는다. 동일한 구성을 갖는 광학계를 사용함으로써, 2 개의 부위의 색차를 측정할 때에, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛 사이에서의 측정의 기종 의존성을 제거하여 색차를 측정할 수 있다. 이로써 정밀도 높은 측정이 가능해진다.
제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛 중 적어도 일방의 광학 유닛의 피측정물에 있어서의 계측 범위의 최소 계측폭은, 3 ㎜ 미만이다. 통상적으로, USC 부의 크기는 디바이스에 탑재된 카메라의 사이즈에 따라 결정된다. 예를 들어 다수의 스마트폰에서는, 카메라의 크기 (직경) 는 3 ㎜ 정도이다. 따라서, 계측 범위의 최소 계측폭이 3 ㎜ 미만임으로써, 스마트폰의 디스플레이 상의 USC 부의 색 및 휘도를 측정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛 중 적어도 일방의 광학 유닛의 측정 각도는, ±15°미만이다. 바람직하게는, 제 1 광학 유닛 및 제 2 광학 유닛 중 적어도 일방의 광학 유닛의 측정 각도는, ±10°미만이다. 「측정 각도」라는 용어는 「개구각」으로 바꾸어 읽어도 된다. 이 구성에 의해, 색 및 휘도의 정확한 계측이 가능해진다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각은 프리즘이고, 프리즘의 재료의 d 선에 관한 아베수 νd 는, νd > 40 을 만족한다. 아베수 νd 가 40 미만이 되면, 프리즘부에서 발생하는 색수차가 커지기 때문에, 파장에 의한 측정 범위의 편차가 커지기 쉽다. 이 때문에 측정의 정밀도가 저하된다. νd > 40 을 만족함으로써, 정밀도 높은 측정이 가능해진다. νd > 40 이 되는 재료로서 시판되는 재료를 이용할 수 있다. 일례로서, 주식회사 오하라가 제공하는 S-LAH65VS (νd = 46.5) 를 들 수 있다.
바람직하게는, νd > 50 이다. 특별히 한정되지 않지만, 일 실시형태에서의 아베수 νd 를 예시하면, νd = 55.4 이다.
본 실시형태에 의하면, 프리즘은, 10 ㎜ 보다 큰 두께를 갖고, 프리즘의 파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율은 0.9 보다 크다.
프리즘의 재료는, 단파장일수록 투과율이 낮아지는 경향을 갖는다. 상기의 조건을 만족하는 프리즘에 의해, 측정시에 광량을 확보할 수 있으므로, S/N 비의 향상을 도모할 수 있다. 바람직하게는, 프리즘은, 10 ㎜ 보다 큰 두께를 갖고, 프리즘의 파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율은 0.95 보다 크다. 또한, 「두께」란, 프리즘 최하면 (피측정물에 가장 가까운 면) 으로부터의 프리즘의 높이에 상당하는 치수를 가리킨다.
본 실시형태에 의하면, 프리즘의 굴절률을 n 으로 하고, 프리즘의 내부를 통과하는 주광선의 광로 길이를 A 로 하고, 제 1 측광부 및 제 2 측광부의 측정 거리를 WD0 으로 하면, A/(WD0 × n) < 0.9 를 만족한다. A/(WD0 × n) 은, 피측정물로부터 나온 광이 제 1 측광부 (또는 제 2 측광부) 에 들어갈 때까지의 광로 중, 프리즘 내의 광로가 차지하는 비율을 나타낸다. 이 비율이 클수록, 피측정물과 프리즘 사이의 거리가 작아진다. 바꾸어 말하면, 광학 장치를 피측정물에 보다 근접시킬 필요가 있다. A/(WD0 × n) 이 0.9 를 초과하면, 광학 거리가 짧아지기 때문에, 광학 장치의 사용 편의성이 저하된다. 특별히 한정되지 않지만, 일 실시형태에서의 A/(WD0 × n) 의 값은 0.69 이다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각의 굴절률 Nd 는, 1.4 이상이다. 이 구성에 의하면, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 각각의 내부에 있어서, 전반사에 의해 광선을 90°절곡할 수 있다. 바람직하게는, 굴절률 Nd 는, 1.6 이상이다.
구경이 크고, 또한 측정 각도가 커지는 광학계에서는, 어퍼 광선 (주광선에 대해 플러스의 각도로 기운 광선) 과 주광선이 상이한 각도로 반사면에 입사한다. 보다 큰 입사각으로 입사한 광을 전반사시키기 위해, 광학 부재의 굴절률은 높을수록 바람직하다. 또한, 굴절률이 높은 매질로 이루어지는 광학 부재를 광이 투과함으로써, 보다 큰 워킹 디스턴스를 확보할 수 있다. 따라서 굴절률 Nd 는, 상기 서술한 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 각각의 구경은, 제 1 측광부의 계측 범위의 중심과 제 2 측광부의 계측 범위의 중심 사이의 거리의 2 배보다 크다. 이 구성에 의하면, 밝기를 유지하면서 피측정물 상의 근접한 부위에 있어서의 측정이 가능해진다.
또한, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 색채 휘도계 및 색채계는, 상기의 광학 장치를 구비한다. 이로써, 밝기를 유지하면서 근접한 부위에 있어서의 측정을 가능하게 하는 색채 휘도계 및 색채계를 실현할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 각 실시예에 대해 설명한다.
[실시예 1]
도 5 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 프로브 (10A) 는, 측광부 (12A) (제 1 측광부) 와, 광학 유닛 (11A) (제 1 광학 유닛) 을 갖는다. 프로브 (10B) 는, 측광부 (12B) (제 2 측광부) 와, 광학 유닛 (11B) (제 2 광학 유닛) 을 갖는다.
측광부 (12A) 는, 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터의 광을 수용한다. 측광부 (12B) 는, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터의 광을 수용한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 각각의 측광부는 3 개의 센서를 갖는다. 각 실시예에서는, 그들 3 개의 센서를, 1 개의 센서로 일괄하여 표현한다.
광학 유닛 (11A) 은, 렌즈 (22A) (제 1 렌즈) 와, 프리즘 (21A) (제 1 광학 소자) 을 갖는다. 렌즈 (22A) 는, 가장 물체측의 렌즈이고, 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터의 광을 측광부 (12A) 에 집광한다. 프리즘 (21A) 은, 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터의 광을 편향시켜, 렌즈 (22A) 로 유도한다.
광학 유닛 (11B) 은, 렌즈 (22B) (제 2 렌즈) 와, 프리즘 (21B) (제 2 광학 소자) 을 갖는다. 렌즈 (22B) 는, 가장 물체측의 렌즈이고, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터의 광을 측광부 (12B) 에 집광한다. 프리즘 (21B) 은, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터의 광을 편향시켜, 렌즈 (22B) 로 유도한다. 또한, 도 5 에서는, 각 광학 유닛의 가장 물체측의 렌즈만이 나타나 있다.
광축 (AX1) 은, 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터 렌즈 (22A) 에 이르는 광학 유닛 (11A) 의 광축이다. 광축 (AX2) 은, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터 렌즈 (22B) 에 이르는 광학 유닛 (11B) 의 광축이다. 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터 프리즘 (21A) 까지의 광축 (AX1) 의 부분과, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터 프리즘 (21B) 까지의 광축 (AX2) 의 부분이 평행이다. 또, 렌즈 (22A) 의 중심으로부터 프리즘 (21A) 까지의 광축 (AX1) 의 부분과, 렌즈 (22B) 의 중심으로부터 프리즘 (21B) 까지의 광축 (AX2) 의 부분도 평행이다.
간격 (D) 은, 제 1 부위 (AR1) 의 중심과 제 2 부위 (AR2) 의 중심 사이의 거리를 나타낸다. 간격 (D1) 은, 광축 (AX1) 과 광축 (AX2) 사이의 간격을 나타낸다. 간격 (D2) 은, 렌즈 (22A) 의 중심과 렌즈 (22B) 의 중심 사이의 거리를 나타낸다. D, D1, D2 의 사이에는, D2 > D > D1 의 관계가 성립한다. 따라서, 간격 (D1) 은 간격 (D2) 보다 작다. 또한 D2 > 2 × D 이다. 실시예 1 에 의하면, 광학 성능을 높게 유지하면서, 피측정물 상의 근접한 지점의 색채 휘도를 계측할 수 있다.
실시예 1 에서는, 프리즘 (21A, 21B) 의 각각은, 평행 사변형 프리즘이고, 피측정물 (1) 로부터의 광을 2 회 전반사시켜 대응하는 렌즈로 유도한다. 도 6a, 도 6b, 및 도 6c 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 형상을 나타낸 도면이다. 도 6a 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 사시도이고, 도 6b 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 정면도이고, 도 6c 는, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 상면도이다.
평행 사변형 프리즘은, 면 (31 ∼ 36) 을 갖는다. 면 (31) 은, 물체측을 향하게 한 입사면이다. 면 (32) 은 출사면이고, 면 (31) 에 평행임과 함께, 대응하는 렌즈를 향한다. 면 (33) 및 면 (34) 은 서로 평행이고, 또한 각각은, 1 쌍의 맞꼭지각이 45°인 평행 사변형이다. 면 (35, 36) 은, 서로 평행하게 대향하여 배치된 반사면이다. 면 (35) 은, 면 (31) (입사면) 에 입사한 광을 반사시키는 제 1 반사면이다. 면 (35) 에서 반사시킨 광을 반사시켜 면 (32) (출사면) 으로 유도하는 제 2 반사면이다. 또한, 면 (31) 과 면 (32) 사이의 간격이 평행 사변형 프리즘의 「두께」에 상당한다. 도 6b 에 나타내는 「t」는 평행 사변형 프리즘의 「두께」를 나타낸다.
입사면 (면 (31)) 과 제 1 반사면 (면 (35)) 을 잇는 평행 사변형 프리즘의 단부는, 모따기가 실시된 단부여도 된다. 도 7 은, 2 개의 평행 사변형 프리즘을 접근시켜 배열한 상태를 나타낸 도면이다. 피측정물 (1) 의 2 개의 부위의 간격이 작을수록 프리즘 (21A, 21B) 을 서로 접근시킬 필요가 있다. 그러나, 프리즘 (21A, 21B) 의 마주보는 단부 (37) 가 모따기되어 있지 않은 경우, 도 7(A) 에 나타내는 바와 같이, 단부 (37) 끼리가 접촉할 가능성이 있다. 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 서로 마주 보는 단부 (37) 에 모따기를 실시함으로써, 단부 (37) 끼리의 접촉을 회피할 수 있다. 프리즘 (21A, 21B) 끼리를 보다 근접시킬 수 있다. 따라서, 피측정물 (1) 상의 근접한 2 개의 부위의 계측이 가능해진다.
실시예 1 에 관한 파라미터를 이하에 나타낸다.
(1) 프로브 (10A, 10B)
코니카 미놀타 주식회사 제조 프로브 (형번 CA-VP402)
워킹 디스턴스 (프리즘 최하면으로부터 DUT (피측정물) 까지의 거리) : 7.2 ㎜
렌즈 (22A , 22B) 의 렌즈 구경 : 24.5 ㎜
케이싱폭 (프로브 본체폭) (W1, W2) : 47 ㎜
제 1 부위 (AR1), 제 2 부위 (AR2) 에 있어서의 측정 직경 : 2 ㎜
측정 각도 (개구각) : ±10°
(2) 프리즘 (21A, 21B)
치수 : 20 ㎜ × 16.55 ㎜ × 18 ㎜ (도 6a ∼ 도 6c 를 참조)
두께 : 11.703 ㎜
파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율 : 99 % (두께 10 ㎜ 투과시)
초재 : 주식회사 오하라 S-BSM18 (Nd : 1.638, νd : 55.38)
(3) 배치
프리즘 내를 통과하는 주광선의 길이 (A) : 51.9417 ㎜
프로브의 측정 거리 (WD0) : 28 ㎜
제 1 부위 (AR1), 제 2 부위 (AR2) 의 간격 (D) (중심간 거리) : 10 ㎜
광축간의 간격 (D2) : 23.5 ㎜
[실시예 2]
도 8 은, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 8 에 나타낸 구성은, 기본적으로는, 도 5 에 나타낸 실시예 1 의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 반복하지 않는다. 도 8 에는, 렌즈 (22A, 22B) 에 더하여, 렌즈 (26A, 26B) 가 나타나 있다. 광학 유닛 (11A, 11B) 의 각각의 렌즈의 장수는 특별히 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 과 동일하게, 간격 (D, D1, D2) 에 관하여 D2 > D > D1 의 관계, 및, D2 > 2 × D 의 관계가 성립한다. 따라서 실시예 2 에 의하면, 광학 성능을 높게 유지하면서, 피측정물 상의 근접한 지점의 색채 휘도를 계측할 수 있다.
실시예 1 과 동일하게, 실시예 2 에서는, 프리즘 (21A, 21B) 의 각각은, 평행 사변형 프리즘이다. 실시예 1 과 실시예 2 에서는 프리즘 (21A) 의 사이즈가 상이하다. 프리즘 (21B) 의 사이즈는 실시예 1 과 실시예 2 에서 동일하다. 실시예 1 과 동일하게, 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터 프리즘 (21A) 까지의 광축 (AX1) 의 부분과, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터 프리즘 (21B) 까지의 광축 (AX2) 의 부분이 평행이다. 또, 렌즈 (22A) 의 중심으로부터 프리즘 (21A) 까지의 광축 (AX1) 의 부분과, 렌즈 (22B) 의 중심으로부터 프리즘 (21B) 까지의 광축 (AX2) 의 부분도 평행이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 형상을 나타낸 도면이다. 도 9a 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 사시도이고, 도 9b 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 정면도이고, 도 9c 는, 본 발명의 실시예 2 에 관련된 평행 사변형 프리즘의 상면도이다. 면 (31) 은, 물체측을 향하게 한 입사면이고, 면 (32) 은 출사면이고, 면 (35, 36) 은, 반사면이다. 면 (33) 및 면 (34) 의 각각은, 1 쌍의 맞꼭지각이 45°인 평행 사변형이다. 입사면 (면 (31)) 과 제 1 반사면 (면 (35)) 을 잇는 평행 사변형 프리즘의 단부는, 모따기가 실시된 단부여도 된다. 「t」는 프리즘의 두께를 나타낸다.
실시예 2 에 관련된 광학 장치에 관한 데이터를 이하에 나타낸다.
(1) 프로브
(1A) 프로브 (10A)
코니카 미놀타 주식회사 제조 프로브 (형번 CA-VP410)
워킹 디스턴스 (프리즘 최하면으로부터 피측정물까지의 거리) : 6 ㎜
렌즈 (22A) 의 렌즈 구경 : 23.7 ㎜
케이싱폭 (프로브 본체폭) (W1) : 47 ㎜
제 1 부위 (AR1) 에 있어서의 측정 직경 : 10 ㎜
측정 각도 (개구각) : ±8.5°
(1B) 프로브 (10B)
코니카 미놀타 주식회사 제조 프로브 (형번 CA-VP402)
워킹 디스턴스 (프리즘 최하면으로부터 피측정물까지의 거리) : 7.2 ㎜
렌즈 (22A, 22B) 의 렌즈 구경 : 24.5 ㎜
케이싱폭 (프로브 본체폭) (W2) : 47 ㎜
제 2 부위 (AR2) 에 있어서의 측정 직경 : 2 ㎜
측정 각도 (개구각) : ±10°
(2) 프리즘 (21A, 21B)
(2A) 프리즘 (21A)
치수 : 25 ㎜ × 25.5 ㎜ × 18 ㎜ (도 9a ∼ 도 9c 를 참조)
프리즘의 두께 : 18.031 ㎜
파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율 : 92.4 % (두께 10 ㎜ 투과시)
초재 : 주식회사 오하라 S-LAH60 (Nd : 1.834, νd : 37.16)
(2B) 프리즘 (21B)
치수 : 20 ㎜ × 16.55 ㎜ × 18 ㎜ (도 6a ∼ 도 6c 를 참조)
두께 : 11.703 ㎜
파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율 : 99 % (두께 10 ㎜ 투과시)
초재 : 주식회사 오하라 S-BSM18 (Nd : 1.638, νd : 55.38)
(3) 배치
프리즘 내를 통과하는 주광선의 길이 (A) :
78.862 ㎜ (프리즘 (21A)), 51.9417 ㎜ (프리즘 (21B))
프로브의 측정 거리 (WD0) :
30 ㎜ (프로브 (10A)), 28 ㎜ (프로브 (10B))
제 1 부위 (AR1), 제 2 부위 (AR2) 의 간격 (D) (중심간 거리) : 10 ㎜
광축 간의 간격 (D2) : 23.5 ㎜
[실시예 3]
도 10 은, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 광학 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 10 에 나타낸 구성에 있어서, 프로브 (10A, 10B) 의 구성은, 기본적으로는, 도 5 에 나타낸 실시예 1 의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 반복하지 않는다. 실시예 3 에서는, 프리즘 (21A, 21B) 의 각각은, 삼각 프리즘이고, 피측정물 (1) 로부터의 광을 1 회 전반사시켜 렌즈 (22A, 22B) 의 각각으로 유도한다. 간격 (D, D1, D2) 에 관하여 D2 > D > D1 및 D2 > 2 × D 의 관계가 성립한다. 실시예 3 에 의하면, 광학 성능을 높게 유지하면서, 피측정물 상의 근접한 지점의 색채 휘도를 계측할 수 있다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 형상을 나타낸 도면이다. 도 11a 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 사시도이고, 도 11b 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 정면도이고, 도 11c 는, 본 발명의 실시예 3 에 관련된 삼각 프리즘의 측면도이다. 삼각 프리즘은, 면 (31A ∼ 35A) 을 갖는다. 면 (31A) 은, 물체측을 향하게 한 입사면이고, 면 (32A) 은 대응하는 렌즈를 향하게 한 출사면이다. 면 (33A) 은, 면 (31A) (입사면) 에 입사한 광을 반사시키는 반사면이다. 면 (33A) 및 면 (34A) 은 서로 평행하게 배치된다. 면 (34A, 35A) 의 각각의 형상은 정삼각형이다. 면 (31A) 으로부터 정삼각형 (면 (34A, 35A)) 의 정점까지의 높이가 삼각 프리즘의 「두께」에 상당한다. 도 11b 에 있어서의 「t」는 프리즘의 두께를 나타낸다. 실시예 1, 2 와 동일하게, 피측정물 (1) 의 제 1 부위 (AR1) 로부터 프리즘 (21A) 까지의 광축 (AX1) 의 부분과, 피측정물 (1) 의 제 2 부위 (AR2) 로부터 프리즘 (21B) 까지의 광축 (AX2) 의 부분이 평행이다.
실시예 3 에 관한 파라미터를 이하에 나타낸다.
(1) 프로브 (10A, 10B)
코니카 미놀타 주식회사 제조 프로브 (형번 CA-VP402)
워킹 디스턴스 (프리즘 최하면으로부터 피측정물까지의 거리) : 7.7 ㎜
렌즈 (22A, 22B) 의 렌즈 구경 : 24.5 ㎜
케이싱폭 (프로브 본체폭) (W1, W2) : 47 ㎜
제 1 부위 (AR1), 제 2 부위 (AR2) 에 있어서의 측정 직경 : 2 ㎜
측정 각도 (개구각) : ±10°
(2) 프리즘 (21A, 21B)
치수 : 25 ㎜ × 25 ㎜ × 25 ㎜ (도 11a ∼ 도 11c 를 참조)
두께 : 21.651 ㎜
파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율 : 99.6 % (두께 10 ㎜ 투과시)
초재 : 주식회사 오하라 S-FPL55 (Nd : 1.438, νd : 94.66)
(3) 배치
프리즘 내를 통과하는 주광선의 길이 (A) : 31.1496 ㎜
프로브의 측정 거리 (WD0) : 28 ㎜
제 1 부위 (AR1), 제 2 부위 (AR2) 의 간격 (D) (중심간 거리) : 10 ㎜
광축간의 거리 (렌즈 (22A, 22B) 의 중심간 거리) (D2) : 50.0 ㎜
본 발명의 실시형태 및 실시예에 대해 설명하였지만, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아닌 것으로 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 피측정물
2 : 디스플레이
3 : 제 1 부위
4 : 제 2 부위
10A, 10B : 프로브
11A, 11B : 광학 유닛
12A, 12B : 측광부
13A, 13B : 신호 처리부
14A, 14B : 연산부
21A, 21B : 광학 부재 (프리즘)
22A, 22B, 26A, 26B : 렌즈
23A, 23B : 광속 분할 부재
24A-1 ∼ 24A-3, 24B-1 ∼ 24B-3 : 필터
25A-1 ∼ 25A-3, 25B-1 ∼ 25B-3 : 센서
31, 31A, 32, 32A, 33, 33A, 34, 34A, 35, 35A, 36 : 면
37 : 단부 (프리즘)
40 : 조명부
50 : 제어 처리부
51 : 제어부
52 : 표시부
53 : 조작부
54 : 기억부
101 : 색채 휘도계
102 : 색채계
A1, A2 : 최소 계측폭
AR1 : 제 1 부위
AR2 : 제 2 부위
AX1, AX2 : 광축
D, D1, D2 : 간격.
2 : 디스플레이
3 : 제 1 부위
4 : 제 2 부위
10A, 10B : 프로브
11A, 11B : 광학 유닛
12A, 12B : 측광부
13A, 13B : 신호 처리부
14A, 14B : 연산부
21A, 21B : 광학 부재 (프리즘)
22A, 22B, 26A, 26B : 렌즈
23A, 23B : 광속 분할 부재
24A-1 ∼ 24A-3, 24B-1 ∼ 24B-3 : 필터
25A-1 ∼ 25A-3, 25B-1 ∼ 25B-3 : 센서
31, 31A, 32, 32A, 33, 33A, 34, 34A, 35, 35A, 36 : 면
37 : 단부 (프리즘)
40 : 조명부
50 : 제어 처리부
51 : 제어부
52 : 표시부
53 : 조작부
54 : 기억부
101 : 색채 휘도계
102 : 색채계
A1, A2 : 최소 계측폭
AR1 : 제 1 부위
AR2 : 제 2 부위
AX1, AX2 : 광축
D, D1, D2 : 간격.
Claims (17)
- 피측정물의 제 1 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 1 측광부와,
상기 제 1 부위로부터의 광을 상기 제 1 측광부에 집광하기 위한 가장 물체측의 렌즈인 제 1 렌즈, 및, 상기 제 1 부위로부터의 광을 편향시켜, 상기 제 1 렌즈로 유도하는 제 1 광학 부재를 갖는 제 1 광학 유닛과,
상기 피측정물의 제 2 부위로부터의 광을 수용하기 위한 제 2 측광부와,
상기 제 2 부위로부터의 광을 상기 제 2 측광부에 집광하기 위한 가장 물체측의 렌즈인 제 2 렌즈, 및, 상기 제 2 부위로부터의 광을 편향시켜, 상기 제 2 렌즈로 유도하는 제 2 광학 부재를 갖는 제 2 광학 유닛을 구비하고,
상기 피측정물로부터 상기 제 1 광학 부재에 이르는 상기 제 1 광학 유닛의 광축과, 상기 피측정물로부터 상기 제 2 광학 부재에 이르는 상기 제 2 광학 유닛의 광축이 대략 평행이고, 또한, 상기 제 1 광학 유닛의 상기 광축과 상기 제 2 광학 유닛의 상기 광축 사이의 간격이, 상기 제 1 렌즈의 중심과 상기 제 2 렌즈의 중심 사이의 거리보다 작은, 광학 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재는, 상기 피측정물로부터의 광을 반사시켜 상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈로 각각 유도하는, 광학 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재는, 상기 피측정물로부터의 광을 2 회 전반사시켜 상기 제 1 렌즈로 상기 피측정물로부터의 광을 유도하고,
상기 제 2 광학 부재는, 상기 피측정물로부터의 광을 2 회 전반사시켜 상기 제 2 렌즈로 상기 피측정물로부터의 광을 유도하는, 광학 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재의 각각은,
물체측을 향하게 한 입사면과,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 중 대응하는 렌즈를 향하게 한 출사면과,
상기 입사면에 입사한 광을 반사시키는 제 1 반사면과,
상기 제 1 반사면에서 반사된 광을 반사시켜 상기 출사면으로 유도하는 제 2 반사면을 갖고,
상기 입사면과 상기 출사면이 대략 평행이고,
상기 제 1 반사면과 상기 제 2 반사면이 대략 평행인, 광학 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재의 각각은, 평행 사변형 프리즘이고,
상기 평행 사변형 프리즘의 상기 입사면과 상기 제 1 반사면을 잇는 상기 평행 사변형 프리즘의 단부는, 모따기가 실시된 단부인, 광학 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재는, 상기 피측정물로부터의 광을 1 회 전반사시켜 상기 제 1 렌즈로 상기 피측정물로부터의 광을 유도하고,
상기 제 2 광학 부재는, 상기 피측정물로부터의 광을 1 회 전반사시켜 상기 제 2 렌즈로 상기 피측정물로부터의 광을 유도하는, 광학 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재의 각각은, 삼각 프리즘이고,
물체측을 향하게 한 입사면과,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 중 대응하는 렌즈를 향하게 한 출사면과,
상기 입사면에 입사한 광을 전반사시켜 상기 출사면으로 유도하는 제 2 반사면을 갖는, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 광학 유닛 및 상기 제 2 광학 유닛은, 동일한 광학계를 갖는, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 광학 유닛 및 상기 제 2 광학 유닛 중 적어도 일방의 광학 유닛의 상기 피측정물에 있어서의 계측 범위의 최소 계측폭은, 3 ㎜ 미만인, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 광학 유닛 및 상기 제 2 광학 유닛 중 적어도 일방의 광학 유닛의 측정 각도는, ±15°미만인, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재의 각각은 프리즘이고,
상기 프리즘의 재료의 d 선에 관한 아베수 νd 는, νd > 40 을 만족하는, 광학 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 프리즘은, 10 ㎜ 보다 큰 두께를 갖고,
상기 프리즘의 파장 400 ㎚ 에서의 내부 투과율은 0.9 보다 큰, 광학 장치. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 프리즘의 굴절률을 n 으로 하고,
상기 프리즘의 내부를 통과하는 주광선의 광로 길이를 A 로 하고,
상기 제 1 측광부 및 상기 제 2 측광부의 측정 거리를 WD0 으로 하면,
A/(WD0 × n) < 0.9
를 만족하는, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재의 각각의 굴절률 Nd 는, 1.4 이상인, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈의 각각의 구경은, 상기 제 1 측광부의 계측 범위의 중심과 상기 제 2 측광부의 계측 범위의 중심 사이의 거리의 2 배보다 큰, 광학 장치. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치를 구비하는, 색채 휘도계.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치를 구비하는, 색채계.
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