TWI431257B

TWI431257B - The optical system for measurement and the color meter and colorimeter

Info

Publication number: TWI431257B
Application number: TW100111005A
Authority: TW
Inventors: Katsutoshi Tsurutani
Original assignee: Konica Minolta Sensing Inc
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2014-03-21
Also published as: KR101417565B1; TW201205050A; JPWO2011132360A1; CN102859339B; EP2562520B1; CN102859339A; JP5454675B2; WO2011132360A1; EP2562520A1; KR20130004517A; EP2562520A4

Description

測定用光學系及使用彼之色彩亮度計及色彩計

本發明係關於接受由液晶監視器或燈等光源所放射的光，測定光源的亮度(Lv)或色度(xy)之色彩亮度計，接受被照射於被測定物的光的反射光，測定被測定物的反射率或色度(Lab等)之色彩計等所使用的測定用光學系以及使用彼之色彩亮度計及色彩計。

測定液晶顯示器的亮度(Lv)或色度(xy)的色彩亮度計，例如被構成為具備對向於前述液晶顯示器的顯示畫面而配置的測定探頭(probe)以及計測器本體。前述測定探頭，例如以分別的感測器測定CIE(國際照明委員會)規定的等色函數X，Y，Z之3刺激值，前述計測器本體，由該測定結果，演算被測定物之顯示畫面3的亮度或色度。

使用於這樣的色彩亮度計或色彩計的測定用光學系之典型的先前技術，例如顯示於專利文獻1。在此專利文獻1，為了使入射光分別入射對應於前述3刺激值的3個測色光學系之各個，使用成束光纖(bundle fiber)。前述測色光學系，被構成為在分別對應於前述3刺激值之色濾光片被組合受光感測器，於前述成束光纖的3個分岐的各射出端，被配置這些各測色光學系之各色濾光片。接著，在此專利文獻1之前述成束光纖，由被綑成圓形的入射端側來看，於圓周方向被分割為六，位於對角線上的束與束彼此被捆在一起。藉此，謀求減輕起因於指向性(配光特性)的測定誤差。

然而，前述成束光纖，很昂貴，此外，有起因於指向性(配光特性)的測定誤差。因此，在其他先前技術，如圖27之測定探頭4”所示，替代前述成束光纖而使用具有分岐及擴散的功能之擴散板19。或者，如圖28之測定探頭4’’’所示，不使用對物光學系11，而使來自被測定物的光束直接入射至擴散板19。

此外，前述色濾光片，以使入射光成為對應於前述X、Y、Z之3刺激值等之所要的分光特性的透過率的方式，使光吸收形式的濾光片被層積複數枚而構成，所以例如圖29所示，會有無法設計在2個波長區域具有透過率峰值的特性之濾光片，亦即會有濾光片設計的自由度很小的問題。此外，也有透過率小，光量損失很大的問題。而且另外，特別是在濾光片狀之色濾光片，對於熱、光(紫外線)、濕度等會有經年變化很激烈(安定性很差)的問題。

在此，於前述色濾光片，替代前述光吸收形式的濾光片，而使用干涉形式的濾光片(以下，稱為干涉膜濾光片)之先前技術，例如在專利文獻2被提出來。此干涉膜濾光片，係在玻璃基板上，藉由真空蒸鍍或濺鍍等手法將介電體或氧化物層積數十層者，藉由光的干涉作用而進行透過/反射的波長選擇之濾光片。

然而，前述干涉膜濾光片，因隨著入射角度而透過率不同，會有在平行光(0度)入射誤差感度很高的問題。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-247891號公報

[專利文獻2]日本特開2010-2255號公報

本發明係有鑑於前述情形而完成之發明，目的在於提供使用干涉膜濾光片，同時可以減低隨著其入射角度導致透過率特性的偏移的影響之測定用光學系以及使用彼之色彩亮度計以及色彩計。

在相關淤本發明之測定用光學系以及使用彼之亮度計、色彩亮度計以及色彩計，測定光藉由第1散射構件散射，在透過複數之干涉膜濾光片而以複數之受光感測器受光時，透過第2擴散構件往前述各干涉膜濾光片入射。接著，前述干涉膜濾光片，係以因應於往該感射膜濾光片之入射光的對入射角度的強度分布之條件，而得到對應於測定參數的透過率特性的方式被形成。因此，相關於本發明之測定用光學系及使用彼之色彩亮度計以及色彩計，使用干涉膜濾光片，同時可以減低由於其入射角度導致透過率特性的偏移的影響。

本發明之前述以及其他之目的、特徵及優點，應可藉由以下之詳細記載以及附圖而清楚說明。

以下，根據圖面說明相關於本發明之一實施型態。又，於各圖賦予相同符號的構成，顯示其為同一構成，而適當省略其說明。此外，於本說明書，在總稱的場合顯示省略下標之參照符號，指出個別構成的場合則顯示附加下標的參照符號。

(比較例)

為了說明本實施形態之作用效果，首先於以下說明比較例。圖20係供說明使用色彩亮度計1之液晶監視器2的亮度(Lv)或色度(xy)的測定之模樣之圖。此色彩亮度計1，被構成為具備被對向配置於液晶監視器2的顯示畫面3之測定探頭4以及計測器本體5。測定探頭4，以分別的感測器測定例如在CIE規定的等色函數X，Y，Z之3刺激值，計測器本體5，由該測定結果，演算被測定物之顯示畫面3的亮度或色度。

測定探頭4內的概略構成，例如圖21所示。亦即，測定探頭4，使來自被測定物之顯示畫面3的射出光以對物光學系11來受光，抽出預先規定的入射角成分，例如對顯示畫面3之法線為±2.5度以內的成分而使入射至分岐光學系12，使入射於分岐為3之對應於等色函數X、Y、Z之3刺激值之測色光學系13、14、15，而測定入射光強度。

另一方面，在測定前述被測定物的反射率或色度(Lab等)之色彩計的場合，例如圖22所示，於圖21所示的測定探頭4的構成，進而具備光源之燈16以及照明光學系17。藉由這些燈16及照明光學系17，對被測定物照射光，其反射光以前述測定探頭4測定。

使用於這樣的色彩亮度計或色彩計的測定用光學系之典型的技術，顯示於專利文獻1。圖23係顯示該先前技術之測定探頭4’內的構成之圖。在此先前技術，測定探頭4’，具備對物光學系11、分岐光學系12，與測色光學系13。於此對物光學系11，具有正能力的凸透鏡11a被使用，於分岐光學系12使用成束光纖12a。前述成光纖束12a，係將直徑小的(Φ =0.03～0.3mm程度之)素線光纖，在入射端(入口)側被捆束複數n(n=數百～數千)根，在射出端(出口)將其隨機地分岐為複數(例如對應於前述X、Y、Z之3刺激值之3)束而每複數根(m根)就被捆束者。入射側及射出側的形狀為任意(圓形、長方形等)。

接著，此測定探頭4’，於凸透鏡11a的後側焦點位置配置開口光圈11b，如前所述為了取入對顯示畫面3的法線夾±2.5度以內的成分，而成為前側焦闌的(telecentric)的光學配置。於開口光圈11b面，成光纖束12a之入射端Fil～Fin。測色光學系13、14、15，具備分別對應於X、Y、Z之3刺激值之色濾光片13a、14a、15a，以及與這些組合使用的受光感測器13b、14b、15b。

此處，作為被測定物的特性，例如考慮液晶監視器的場合時，首先，於其配光分布具有指向性。亦即，光的射出強度，隨著對顯示書面3的法線之角度而不同，而且亦有對與前述法線為非對稱的情形。例如，在筆記型電腦或行動電話用的螢幕，係有意地強化指向性者，前述筆記型電腦的螢幕，使用者多由斜上方往下看，因此，如圖24所示，其配光分布18，對於顯示畫面3的法線N而言，在上側較多，在下側變少。圖25具體顯示這樣的配光分布之一例。

此外，前述液晶顯示器的場合，隨著測定位置不同發光強度也不同(產生強度不均)。這樣的現象，會隨著背光的配置位置或RGB濾光片的排列、與測定探頭4的位置關係而產生。於圖26，顯示液晶監視器之RGB各色的畫素排列與測定區之關係。例如，著眼於中央之行的話，在實線之測定區A1，G有2個，R、B包含1個，相對於此，比測定區A1更偏移畫素排列方向1個畫素份之虛線的測定區A2，B有2個，R、G包含1個畫素。這樣的強度不均，在前述測定區很小(例如Φ =5mm以下)的場合是很顯著的。

進而另外，於被測定物(液晶監視器)，具有非軸對稱的特徵，另一方面對測定器要求安定的測定結果。亦即，追求著即使讓測定探頭4繞著光軸旋轉，測定結果也不會變動(沒有旋轉誤差)。這樣的現象，不限於液晶監視器，在測定反射光的色彩計，例如於有光澤的印刷物，或金屬色、珍珠色等之塗裝面的測定也會產生。

在此，在前述專利文獻1，成束光纖12a，由被綑成圓形的入射端Fil～Fin側來看，複數之素線光纖，於圓周方向被分割為六，位於對角線上的束與束彼此被捆束而構成。藉此，謀求減輕起因於如前所述的指向性(配光特性)的測定誤差。

然而，成束光纖12a，很昂貴，此外，有如前所述的起因於指向性(配光特性)的測定誤差。因此，在其他先前技術，如圖27之測定探頭4”所示，替代成束光纖12a而使用具有分岐及擴散的功能之擴散板19。或者，如圖28之測定探頭4’’’所示，不使用對物光學系11，而使來自被測定物的光束直接入射至擴散板19。

此外，色濾光片13a、14a、15a係以使入射光成為對應於前述X、Y、Z之3刺激值等的所要分光特性的透過率的方式，使光吸收型的濾光片被層積複數枚而構成。因此，在這樣的構成，例如圖29所示，無法設計在2個波長區域具有透過率峰的濾光片，亦即會有濾光片的設計自由度很小的問題。此外，也有透過率小，光量損失很大的問題。而且另外，特別是在濾光片狀之色濾光片，對於熱、光(紫外線)、濕度等會有經年變化很激烈(安定性很差)的問題。

在此，於色濾光片13a，14a，15a，替代前述光吸收型的濾光片，而使用干涉型的濾光片(以下，稱為干涉膜濾光片)之先前技術，例如在專利文獻2被提出來。此干涉膜濾光片，係在玻璃基板上，藉由真空蒸鍍或濺鍍等手法將介電體或氧化物層積數十層者，藉由光的干涉作用而進行透過或反射的波長選擇之濾光片。亦即，此干涉膜濾光片，與前述之光吸收型之濾光片相比，容易得到所要的透過率(設計容易，設計自由度高)，如等色函數X那樣的，具有2個峰(山)的(前述圖21所示的)濾光片之製作也是可能的。例如，干涉膜濾光片，透過率高，例如峰值透過率，在前述吸收型為50%以下，相對地此干涉膜濾光片接近100%。進而此外，干涉膜濾光片具有可信賴性優異(溫度或濕度、光之暴露所導致的經時之透過率變化很少)之優點。

另一方面，前述干涉膜濾光片，因隨著入射角度而透過率不同，會有在平行光(0度)之入射誤差感度很高的問題。於圖30，顯示往干涉膜濾光片之光的入射角，與透過率之關係。如此般0度入射的場合，入射角度越遠離該干涉膜濾光片的法線，透過區域就越往短波長側移動。亦即，零件的位置關係只要有一點點傾斜，透過率特性就變得不同。

對此，於圖27所示的構成，作為色濾光片13a，14a，15a，搭載干涉膜濾光片的場合，測定探頭，成為如圖31所示那樣。此處，往擴散板19之入射位置，依存於被測定物的指向性，例如由被測定面往上方向放射的光(虛線)，聚集於擴散板的p1位置，由被測定面往下方向放射的光(單點虛線)，聚集於擴散板的p2位置。接著，擴散板之一方之端附近p1的位置起往各色濾光片13a，14a，15a入射的角度，以及，由擴散板之另一方之端附近p2的位置起往各色濾光片13a，14a，15a入射的角度，係由擴散板19的尺寸、擴散板19與色濾光片13a，14a，15a之距離D、擴散板19與色濾光片13a，14a，15a之軸距離d所決定的。

亦即，色濾光片13a的場合，來自前述p1位置的光束，成為以入射角接近0度的狀態入射，來自前述p2位置的光束，成為以大的角度入射。因此，通過此色濾光片13a，而以受光感測器13b受光的資料，為來自被測物的朝上(虛線)的指向性資訊，與向下(單點虛線)之指向性資訊，為濾光片透過率不同的受光數據，所以隨著被測定物與測定器之旋轉方向不同受光資料會改變(旋轉誤差)。

(實施形態1)

其次，以下說明一實施型態。圖1係顯示相關於第1實施型態之測定探頭40內的構成(測定用光學系)之圖。此測定探頭40，作為在前述之圖21所示的色彩亮度計之測定探頭4或圖22所示的色彩計之測定探頭4來使用。作為測定方法之一例，與前述之圖20同樣，色彩亮度計，被構成為具備：被對向配置於液晶監視器2的顯示畫面3，測定來自顯示畫面3的光之測定探頭40，以及根據測定探頭40的輸出而求出色彩亮度的計測器本體5。此外，作為測定方法之另一例，色彩計，被構成為具備：往被測定物照射測定光之測定光照射部，測定以被測定物反射的前述測定光的反射光之測定探頭40，及，根據測定探頭40的輸出而求出色彩的計測器本體。此測定探頭40之概略方塊構成，於此測定探頭40，類似於以圖27所示的測定探頭4”，於對應的部分賦予相同的參照符號。

亦即，此測定探頭40，具備：受光來自被測定物的光之對物光學系11、作為分岐及擴散光學系，使由對物光學系11射出的射出光散射而射出的作為第1擴散構件之擴散板19，及被併射於擴散板19之射出端側，檢測以擴散板19散射的射出光之複數測色光學系13、14、15。於對物光學系11，具有正的光學能力(折射力，焦點距離的倒數)的雙凸透鏡11a被使用，同時於凸透鏡11a的後側焦點位置配設開口光圈11b。接著，如前所述為了取入對顯示畫面3的法線夾半角之α，例如前述之±2.5度以內的成分，而對物光學系11，成為前側焦闌的(telecentric)的光學配置。

此處，在此測定探頭40，於測色光學系13、14、15，作為色濾光片13A、14A、15A使用干涉膜濾光片，所以把擴散板19作為第1擴散板，在此第1擴散板19與此干涉膜濾光片之間，中介著作為第2擴散構件之第2擴散板13C，14C，15C，同時前述干涉膜濾光片的透過率特性被調製為特定的特性。亦即，測色光學系13、14、15，分別由被測定面起依序具備：由第1擴散板19射出的射出光被射入，使該射出光散射而射出的第2擴散板13C、14C、15C，及由第2擴散板13C、14C、15C射出的射出光被射入，作為色濾光片之，使前述射出光以特定的透過率特性透過的干涉膜濾光片13A、14A、15A，以及由干涉膜濾光片13A、14A、15A射出的射出光被射入，檢測前述射出光的強度之受光感測器13B、14B、15B。

此處，沒有第1擴散板19的場合，如圖2所示，於色濾光片13A，如前所述僅有由被測定物朝上放射的光(虛線)會射入。因此，本實施型態之測定探頭40，首先，利用具有與圖27同樣，或者有某個程度以上的擴散性的第1擴散板19，藉由隔著適當的間隔而配置測色光學系13、14、15，而使被測定物的特徵，以該第1擴散板19均一化(混合)，而使擴散透過。其次，本實施型態之測定探頭40，在與干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)同軸上配置第2擴散板13C、14C、15C，藉由使通過該第2擴散板13C、14C、15C，於圖3，如參照符號20所示，使光束具有的資訊被均一化，入射至干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)。

第1及第2擴散板19；13C，14C，15C，例如可以使用使玻璃或石英成為磨玻璃狀者、於玻璃混合微粒子者，塑膠樹脂(白色壓克力板等)、樹脂薄板(半透明之矽樹脂薄板等)。

此處，往前述干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)之入射角度，在設置後述之吸光的遮光構件21的場合，係由第2擴散板13C，14C，15C與該干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)之距離，以及其尺寸來決定。尺寸一定的場合，距離越近，往干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)之入射角度越寬。例如圖4所示，第2擴散板13C、14C、15C之有效直徑=Φ 4mm、干涉膜濾光片之有效直徑=Φ 3mm、第2擴散板13C，14C，15C與干涉膜濾光片之距離=5mm的場合，往干涉膜濾光片之入射角度為tan^-1 ((2+1.5)/5)=35度(半角)。接著，往前述干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)之入射角的強度分布，係由第2擴散板13C，14C，15C的特性，及擴散板與該干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)之距離來決定。

於如前所述構成的測定光學系，干涉膜濾光片的入射角與透過率之關係，如前述之圖30所示(Y濾光片之例)。對應於此，在本實施型態，根據前述第2擴散板13C、14C、15C與干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)之距離及尺寸以及第2擴散板13C、14C、15C之特性等而變化的往干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)之入射光束的實際的強度分布，藉由例如圖5所示的測定，或模擬等來求出。在圖5，來自第2擴散板13C、14C、15C的放射光束的強度，係使亮度計30由該第2擴散板13C、14C、15C的中心起在同一半徑上移動，在所有的立體角(錐角)被測定。

又，將第2擴散板13C，14C，15C，干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)，受光感測器13B，14B，15B之各個之組，相互區劃，以不產生不要的射出射入光的方式設前述遮光構件21，於往此干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)之入射光束的強度分布之測定時，該遮光構件21，在干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)之位置被切斷。

另一方面，在模擬的場合，首先，往干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)之入射角度，係由第2擴散板13C，14C，15C的擴散特性之目錄值等來決定。接著，由構成的光學零件之各個的條件或特性，使用透鏡模擬軟體等，算出在濾光片面之入射光束的強度分布。例如，由第2擴散板13C，14C，15C之射出條件，為以前述之擴散特性之目錄值之條件射出，進行光線循跡模擬。

於圖6，顯示如此而求得之往干涉膜濾光片之入射光束的強度分布之一例。在此圖6之例，顯示將前述之亮度計30，移動於特定範圍的圓弧上的場合(1次元)之強度的變化。將以此圖6所示的相對強度(以立體角考慮之相對強度：所謂的「錐角之透過率」)，乘以在前述之圖30所示之在各個干涉膜濾光片的入射角度之透過率，演算出考慮了入射角度的強度分布之濾光片透過率。其結果，例如於圖7，成為以參照符號β1(虛線)顯示的曲線。

接著，最終以測定器得到的受光感度，係除了這樣的濾光片透過率以外，加上了光學系(透鏡，或光纖等)的透過率、受光感測器的受光感度、受光感測器面等之反射特性等等的特性之後的結果。在本實施型態，係以最終得到的受光感度，成為近似於圖7之參照符號β2(實線)所示的所要的(以CIE規定的)等色函數者的方式，來調製前述干涉膜濾光片。

此處，說明往前述干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)的入射角度的擴開條件。隨著零件誤差等，而使該干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)在傾斜地安裝時，使對於往該干涉膜濾光片(色濾光片13A，14A，15A)的入射角度之強度分布偏離設計值，伴此，所得到的濾光片透過率不同，亦即感測器受光感度分布變得不同。這樣的濾光片傾斜安裝的場合之透過率變化的影響，在強度分布越窄時影響就越大，所以往濾光片的入射角度的強度分布，最好具有某種程度以上的擴開。

因此，在圖8，顯示入射角度的分布，與濾光片傾斜的場合的影響。圖8(a)係顯示入射角度為半角7.5度的場合之設計值的強度分布(實線)，與濾光片傾斜1度的場合之強度分布(虛線)之圖，圖8(b)，係顯示入射角度為半角17.5度的場合之設計值的強度分布(實線)，與濾光片傾斜1度的場合之強度分布(虛線)之圖。此處所說的入射角度7.5度(半角)，係相對於入射角度的強度分布的峰值(通常多在0度成為峰值)，大約成為5%之角度。

接著，於這些圖8(a)及圖8(b)所示的入射角度分布的光學系，設置前述之圖31所示的干涉膜濾光片的場合之透過率分布，分別顯示於圖9(a)及圖9(b)。於這些圖9(a)及圖9(b)，對前述設計值之傾斜的值的偏離量，被強調顯示。比較圖9(a)及圖9(b)可知，入射角度的強度分布較寬者，對於濾光片的傾斜之誤差變小。這樣的濾光片入射角度的大小，與誤差(與設計值之差值)之關係，予以圖案化的話成為圖10所示之曲線。由此圖10，在濾光片傾斜1度的場合，藉由把入射角度的擴開角設定為15度(半角)以上，可以把誤差量被抑制於2.5%以下。亦即，考慮到在實際使用之對濾光片傾斜的誤差感度的話，往干涉膜濾光片的入射角度的擴開以15度(半角)以上為較佳。

如以上所述，本實施型態之測定探頭40，使用於色彩亮度計及色彩計等，使由光源放射的光束或被測定物的反射光束在對物光學系11受光，使通過第1擴散板19使分岐及擴散之後，使透過由干涉膜濾光片構成的色濾光片13A、14A、15A而入射至求出前述光束的強度(亮度或者照度值)之受光感測器13B，14B，15B。為了藉此解消吸收式的色濾光片導致之問題，在前述第1擴散板19與色濾光片13A，14A，15A之間，中介著第2擴散板13C、14C、15C，同時干涉膜濾光片之透過率特性也被調製。

亦即，不管光束由第1擴散板19的哪個位置入射，亦即不管被測定物的位置資訊或角度資訊，都成為由第2擴散板13C，14C，15C的射出面，射出具有特定的配光分布，且被均一化的光束，測定探頭40，可得安定的受光感度數據。因此，藉由在具有前述特定的配光分布之光束入射時，以透過光束成為對應於受光感測器13B，14B，15B的測定參數之透過率特性的方式來設定前述干涉膜濾光片的透過率特性，配光分布雖然變寬，但是配光分布也被均一化，替代此，干涉膜地透過率特性配合於該配光分布。

藉此，本實施型態之測定探頭40，可以設定任意的透過率特性，且產生光量的損失很少，安定性很高之干涉膜濾光片的優點，而且可以彌補隨著入射角度而使透過率特性的胼離很大之該干涉膜濾光片的缺點。

又，於前述之實施型態，前述第2擴散板13C、14C、15C，如圖11所示的第2擴散板C那樣，與第1擴散板19同樣以1枚來構成亦可。於此場合，藉由前述遮光構件21，使以後的干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)及受光感測器13B、14B、15B間相互被遮光，同時保持這些的光徑。

此外，於前述實施型態，如圖12之色濾光片AC所示，藉由把共通的玻璃基板AC1之入射面側形成為粗面而構成第2擴散板AC2，藉由在射出面側成膜干涉膜濾光片AC3，這些第2擴散板AC2及干涉膜濾光片AC3，被形成於1枚共通的玻璃基板AC1上。此場合之測定探頭41內的構成，如圖13所示。亦即，於測色光學系131、141、151，前述干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)及第2擴散板13C、14C、15C，在干涉膜濾光片13AC、14AC、15AC被共用。

(實施形態2)

圖14係顯示相關於第2實施型態之測定探頭42內的構成(測定用光學系)之圖。此測定探頭42，類似於前述圖1所示之測定探頭40，對應的部分被賦予相同參照符號，而省略其說明。在本實施型態之測定探頭42，於測色光學系132，142，152，作為第2擴散構件，替代第1實施型態之第2擴散板13C，14C，15C，而設單線光纖13F，14F，15F。

此處，光纖，利用芯線與覆層之折射率差，理想上，如圖15所示，使反射光全反射而導光。然而，實際上，隨著折射率的局部之差(脈理)或光纖直徑的局部不同(粗/細)或者光纖的屈曲導致反射面的彎曲或材料(折射率)的扭曲等，使得射出位置或射出角度變成隨機，入射光無法以這樣的理想的形式被傳送，射出光被均一化(射出位置、射出角度為隨機)。亦即，某個程度長的光纖的場合，不依存於往該光纖之入射光的特徵，射出光變成被均一化，而且總是以安定的射出角度條件射出(有與擴散板同樣的效果，可得比擴散板更多的光量)。在本實施型態之測定探頭42，利用這樣的光纖的特性。

於圖16，顯示本案發明人的實驗結果。圖16係顯示光纖的射出角度之實測數據之圖。在此實驗，如圖17所示，於光纖被射入大致平行的光(±2度以下的光束)，藉由臨於射出端的省略圖示的亮度計，與前述圖5同樣，使由光纖軸心起算的角度(錐角)改變，使峰值強度(大致為0。位置)為1，測定在各角度之相對強度。光纖，在1處被屈曲90°。此外，光纖為塑膠光纖(NA=0.5、Φ =1mm)，其長度分別變化為30mm(×)、50mm(▲)、100mm(■)及300mm(◆)。

使前述平行光入射的場合，由此圖16可知，在光纖長度50mm的情況下，有效開口角(峰值得5%強度之寬幅)為±35°程度，使其長度為50mm以上，也幾乎沒有開口角的變化，保持安定。另一方面，光纖的長度為30mm時，射出光的強度分布變窄，混合(均一化)的程度很低。然而，這些實驗數據，係使平行光入射的場合之結果，在實際的光學系，往光纖之入射光有角度，所以此實驗結果(平行光入射)，是在最嚴格的條件下的實驗數據。

亦即，於實際的光學系，不是平行光束，而是有某個程度的角度之光束入射，所以單線光纖13F、14F、15F，具有30mm以上的長度的話，可以充分均等地混合。接著，入射光與射出光及光纖長度的關係，在光纖之中導光時，依存於芯線/覆層間之反射次數。亦即，在此實驗數據，Φ =1mm且必要光纖長度為30mm，所以光纖長度以光纖直徑的30倍以上為較佳。藉由利用這樣的長度的光纖，射出角度被均一化(射出角度沒有固有資訊)，同時總是可得安定的射出角度條件。

其次，針對光纖的開口率NA，在光纖長度很長的場合，如前所述成為來自光纖的射出角≒光纖的NA條件，所以以光纖NA＞0.26(=sin 15度)為較佳。由此單線光纖13F、14F、15F往干涉膜濾光片(色濾光片13A、14A、15A)之入射光束的實際的強度分布，也與前述圖5同樣藉由如圖18所示的測定，或模擬等來求出即可。模擬的場合，光纖的射出條件，為以光纖固有的NA條件射出。

如此藉由使用單線光纖13F，14F，15F，本實施型態之測定探頭42，與使用第2擴散板13C、14C、15C的場合相比，可以把光量損失抑制得極小。

(實施形態3)

圖19係顯示相關於第3實施型態之測定探頭43內的構成(測定用光學系)之圖。此測定探頭43，類似於前述圖1所示之測定探頭40，對應的部分被賦予相同參照符號，而省略其說明。在本實施型態之測定探頭43，第1擴散板191，被形成為覆蓋前述第2擴散板13C、14C、15C側的球形屋頂狀。如此般，於第1擴散構件，也可以使用其他構成。

本說明書，雖如前述揭示種種型態之技術，但其中的主要技術整理如下。

相關於一態樣之測定用光學系，係具備：來自被測定物的光束被射入之第1擴散構件，及被併設複數組於前述第1擴散構件的射出端側，以前述第1擴散構件散射的射出光被射入，使該入射光以互異的特定的透過率特性透過，而使分別入射至求出前述光束的強度的感測器之干涉膜濾光片而被構成的測定用光學系；進而包含被配置於前述干涉膜濾光片之前的第2擴散構件，前述干涉膜濾光片，係以因應於由前述第2擴散構件往該干涉膜濾光片入射的入射光之對於入射角度的強度分布之條件，而得到對應於測定參數的透過率特性的方式被形成的。

前述構成之測定用光學系，例如，使用於色彩亮度計或色彩計等。在此測定用光學系，於前述色彩亮度計的場合來自液晶監視器或燈等的光源所放射的光束，或者於前述色彩計的場合來自特定的照明光源的照射光所導致之被測定物的反射光束，在以前述第1擴散構件散射之後，被射入複數之干涉膜濾光片，通過這些具有互異的特定的透過率特性之前述複數干涉膜濾光片之各個，而入射至求出前述光束的強度(亮度或照度值)的感測器。藉此，此測定用光學系，謀求解消吸收式之色濾光片所導致的問題。接著，在此測定用光學系，於前述複數之干涉膜濾光片之各個之前分別使中介著複數之第2擴散構件，同時前述複數之干涉膜濾光片的各透過率特性也被調製。

更具體地說，首先，以使第2擴散構件中介，不管前述光束由第1擴散構件的哪個位置射出，都可以由該第2擴散構件的射出面，射出具有特定的配光分布，且被均一化的光束。亦即，前述光束，使被測定物的位置資訊，或角度資訊均一化之後，入射至干涉膜濾光片。接著，其次，前述干涉膜濾光片的透過率特性，係以在來自前述第2擴散構件的射出面之具有特定的配光分布的光束入射時，透過光束成為對應於感測器的測定參數的透過率特性的方式被設定。亦即，從前，為了減少往干涉膜濾光片之入射角度導致的透過率特性的偏離，使往該干涉膜濾光片的入射光束儘量成為平行(配光分布變窄)的方式下功夫改善，相對於此，在上述構成，藉由第2擴散構件往干涉膜濾光片的入射光束的配光分布雖然變寬，但是使配光分布具有均一性，替代此，使干涉膜濾光片的透過率特性配合於該配光分布。

亦即，如此構成的測定用光學系，產生可以設定任意的透過率特性，且為光量的損失很少，安定性很高之干涉膜濾光片的優點，而且可以彌補隨著入射角度而使透過率特性的胼離很大之該干涉膜濾光片的缺點。

此外，在其他一態樣，於前述之測定用光學系，前述第1擴散構件為擴散板，前述第2擴散構件也是擴散板。

前述構成之測定用光學系，藉由隔開某種程度的間隔而配置第1及第2擴散板，而可以如前所述使往干涉膜濾光片之入射光束具有均一性。

較佳者為，使前述第1及第2擴散板，分別以1枚來構成。

此外，在另一態樣，於前述測定用光學系，前述第2擴散構件之擴散板，係以使共通之玻璃基板的入射面側形成為粗面的方式實現，前述干涉膜濾光片，被成膜於前述共通玻璃基板的射出面側。

根據前述構成，測定用光學系，可以將前述第2擴散板及干涉膜濾光片形成於1枚基板上。

此外，在其他一態樣，於前述之測定用光學系，前述第1擴散構件為擴散板，前述第2擴散構件為單線光纖。

根據前述構成，藉由某種程度的長度，更具體而言具有芯線直徑的30倍以上的長度之光纖，緩和該入射配光的影響。亦即，具有某種程度的長度之單線光纖，射出位置或射出角度成為隨機而可以得到與擴散板同樣的擴散效果。接著，單線光纖，進而可以使射出角度的分布以光纖固有的NA條件射出，此外，與擴散板相比可以縮小光量之減少。

此外，在其他一態樣，於這些前述之測定用光學系，較佳者為前述第1擴散構件之擴散板，被形成為覆蓋前述第2擴散構件側之球形屋頂狀。

此外，相關於其他態樣的色彩亮度計及色彩計，使用這些上述之任一之測定用光學系。

亦即，如此構成的色彩亮度計及色彩計，可以實現使用干涉膜濾光片之高精度的色彩亮度計及色彩計。

此申請案係以2010年4月23日申請之日本專利申請案特願2010-99830為基礎，其內容包含於本申請案。

為了表現本發明，於前述參照圖面同時透過實施型態適切且充分地說明了本發明，但熟悉該項技藝者當然可以容易改變及/或改良前述實施型態。亦即，熟悉該向技藝者實施的變更型態或改良型態，只要不脫離申請專利範圍所記載的請求項的權利範圍的程度，該變更型態或該改良型態應被解釋為包括在該請求項的權利範圍。

[產業上利用可能性]

根據本發明，可以提供測定用光學系及使用彼之色彩亮度計及色彩計。

2．．．液晶監視器

3．．．顯示畫面

5．．．計測器本體

11．．．對物光學系

11a．．．凸透鏡

11b．．．開口光圈

13、14、15．．．測色光學系

13A、14A、15A．．．干涉膜濾光片(色濾光片)

13B、14B、15B．．．受光感測器

13C，14C，15C．．．第2擴散板

19．．．擴散板

40．．．測定探頭

圖1係顯示相關於一實施型態之色彩亮度計之測定探頭內的構成(測定用光學系)之圖。

圖2係供說明在圖1所示的測定探頭內，不使用第1擴散板的場合之往干涉膜濾光片之入射光束之圖。

圖3係供說明在圖1所示的測定探頭內，使用第2擴散板的場合之往干涉膜濾光片之入射光束之圖。

圖4係顯示前述第2擴散板與干涉膜濾光片之位置關係之圖。

圖5係供說明於圖1所示的測定探頭之往干涉膜濾光片之入射光束的強度分布的測定方法之圖。

圖6係供說明往干涉膜濾光片之入射光束的強度分布之一例之圖。

圖7係顯示前述干涉膜濾光片的強度分布之圖。

圖8係顯示往前述干涉膜濾光片之入射角度的分布，與濾光片傾斜的場合的影響之圖。

圖9係於圖8所示之入射角度分布之光學系，設置干涉膜濾光片的場合之透過率分布之圖。

圖10係顯示網干涉膜濾光片之入射角度的大小，與誤差之關係之圖。

圖11係顯示於圖1，第2擴散板之其他態樣之圖。

圖12係顯示於圖1，第2擴散板之進而其他的態樣之圖。

圖13係顯示使用圖12所示的第2擴散板的場合之測定探頭內的構成之圖。

圖14係顯示相關於第2實施型態之測定探頭內的構成之圖。

圖15係供說明光纖內的光的傳遞模樣之剖面圖。

圖16係顯示根據本案發明人之光纖的射出角度之實測數據之圖。

圖17係供說明圖16的數據之求出方法之圖。

圖18係供說明於圖14所示的測定探頭之往干涉膜濾光片之入射光束的強度分布的測定方法之圖。

圖19係顯示相關於第3實施型態之測定探頭內的構成之圖。

圖20係供說明根據色彩亮度計計之液晶監視器的測定方法之圖。

圖21係顯示色彩亮度計的測定探頭側之概略構成之方塊圖。

圖22係顯示色彩計的測定探頭側之概略構成之方塊圖。

圖23係顯示先前技術之色彩亮度計之測定探頭內的構成(測定用光學系)之圖。

圖24係供說明前述液晶監視器的配光分布之圖。

圖25係顯示前述液晶顯示器的配光分布之一例之圖。

圖26係顯示前述液晶顯示器之RGB各色的畫素排列與測定區域之關係圖。

圖27係顯示其他之先前技術之色彩亮度計之測定探頭內的構成(測定用光學系)之圖。

圖28係顯示進而其他之先前技術之色彩亮度計之測定探頭內的構成(測定用光學系)之圖。

圖29係顯示干涉膜濾光片之分光透過率特性之一例之圖。

圖30係顯示分光透過率特性對於往干涉膜濾光片之入射角度的變化之變化之圖。

圖31係顯示其他之先前技術之色彩亮度計之測定探頭內的構成(測定用光學系)之圖。