TWI838518B - 光學測定裝置及光學測定方法 - Google Patents

光學測定裝置及光學測定方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI838518B
TWI838518B TW109113282A TW109113282A TWI838518B TW I838518 B TWI838518 B TW I838518B TW 109113282 A TW109113282 A TW 109113282A TW 109113282 A TW109113282 A TW 109113282A TW I838518 B TWI838518 B TW I838518B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
aforementioned
optical system
imaging
light
imaging condition
Prior art date
Application number
TW109113282A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202045987A (zh
Inventor
倉重牧夫
石田一敏
西尾俊平
Original Assignee
日商大日本印刷股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019081243A external-priority patent/JP7432134B2/ja
Application filed by 日商大日本印刷股份有限公司 filed Critical 日商大日本印刷股份有限公司
Publication of TW202045987A publication Critical patent/TW202045987A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI838518B publication Critical patent/TWI838518B/zh

Links

Images

Abstract

光學測定裝置(1)，具備：使成為測定光斑對比或閃爍對比的對象的發光型電子顯示器乃至發光面的來自被測定面(7)的出射光成像的光學系統(3)；具有使出射光成像的2維感測器陣列面(41)，攝像出射光的2維感測器陣列(4)；基於以貢獻於向2維感測器陣列面(41)上的出射光的繞射極限點的成像的被測定面(7)上的發光區域的大小成為一定的攝像條件攝像到的出射光，算出光斑對比或閃爍對比的算出部(6)；發光區域的大小，基於繞射極限點的大小、及由從光學系統(3)的焦點距離及被測定面(7)到光學系統(3)為止的攝像距離求出的光學系統(3)的倍率決定。

Description

光學測定裝置及光學測定方法
本揭示係有關於光學測定裝置及光學測定方法。
例如JP2014-32371A揭示那樣，進行測定因雷射光的干涉性而產生的光斑。JP2014-32371A記載的光斑對比測定器，攝像以移動擴散板擴散而投影在螢幕上的雷射光，基於攝像結果測定光斑對比。
不過，在JP2014-32371A記載的光斑對比測定器中，對於確保在與攝像條件不同的其他測定器之間的光斑對比的互換性而使攝像條件的自由度提升，沒有任何有效的提案。
本揭示考慮以上的點而完成，目的為提供能夠使光斑對比或閃爍對比的被測定面的攝像條件的自由度提升的光學測定裝置及光學測定方法。
本揭示的光學測定裝置為： 一種光學測定裝置，具備：使成為測定光斑對比或閃爍對比的對象的發光型電子顯示器乃至發光面的來自被測定面的出射光成像的光學系統； 具有使前述出射光成像的2維感測器陣列面，攝像前述出射光的感測器； 基於以貢獻於向前述2維感測器陣列面上的前述出射光的繞射極限點的成像的前述被測定面上的發光區域的大小成為一定的攝像條件攝像到的前述出射光，算出前述光斑對比或前述閃爍對比的算出部； 前述發光區域的大小，基於前述繞射極限點的大小、與由前述光學系統的焦點距離及從前述被測定面到前述光學系統為止的攝像距離求出的前述光學系統的倍率決定。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述算出部，基於相對於第1攝像條件以前述發光區域的大小成為相同的第2攝像條件攝像到的前述出射光，算出與基於以前述第1攝像條件攝像到的出射光的光斑對比或閃爍對比同等的光斑對比或閃爍對比也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述第2攝像條件相對於前述第1攝像條件，前述攝像距離不同也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述第2攝像條件相對於前述第1攝像條件，前述光學系統的焦點距離不同也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述第2攝像條件相對於前述第1攝像條件，前述光學系統的F值不同也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 具備調整前述攝像距離及前述光學系統的焦點距離的至少一者的機構，使得滿足以下式的前述發光區域的大小成為一定也可以： 其中， S：前述發光區域的大小 R：前述繞射極限點的大小 m：前述光學系統的倍率 F＃image ：像側的前述光學系統的F值 d：前述攝像距離 f：前述光學系統的焦點距離 F＃surface ：前述被測定面側的前述光學系統的F值。
在本揭示的光學測定裝置中， 具備調整前述攝像距離、前述光學系統的焦點距離及前述光學系統的F值的至少一者的機構，使得滿足以下式的前述發光區域的大小成為一定也可以： 其中， M：統合參數 S：前述發光區域的大小 R：前述繞射極限點的大小 m：前述光學系統的倍率 F＃image ：像側的前述光學系統的F值 d：前述攝像距離 f：前述光學系統的焦點距離 F＃surface ：前述被測定面側的前述光學系統的F值 AC ：前述2維感測器陣列面上的同調區域的大小 Am ：前述2維感測器陣列面上的正方形的均勻檢出元件的大小 efr：標準誤差函數。
在本揭示的光學測定裝置中， 更具備支持具有前述被測定面的對象物的支持構件也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述算出部，基於在替代超過前述攝像距離的可動範圍的前述第1攝像條件的前述攝像距離的可動範圍內的前述第2攝像條件之下攝像到的前述出射光，算出與前述第1攝像條件的情形同等的光斑對比或閃爍對比也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述光學系統具有對應前述第1攝像條件的第1透鏡、及對應前述第2攝像條件的第2透鏡也可以。
本揭示的光學測定裝置為： 具備使前述光學系統移動的機構，以設定前述第1攝像條件及前述第2攝像條件的各者也可以。
在本揭示的光學測定裝置中， 前述出射光為使非同調光或同調光擴散的光也可以。
本揭示的光學測定方法為： 一種光學測定方法，具備：使成為測定光斑對比或閃爍對比的對象的發光型電子顯示器乃至發光面的來自被測定面的出射光於光學系統成像於2維感測器陣列面上並攝像前述出射光的工程； 基於前述攝像到的出射光，算出前述光斑對比或前述閃爍對比的工程； 前述光斑對比或前述閃爍對比的算出，基於以貢獻於向前述2維感測器陣列面上的前述出射光的繞射極限點的成像的前述被測定面上的發光區域的大小成為一定的攝像條件攝像到的前述出射光進行； 前述發光區域的大小，基於前述繞射極限點的大小、與由前述光學系統的焦點距離及從前述被測定面到前述光學系統為止的攝像距離求出的前述光學系統的倍率決定。
在本揭示的光學測定方法中， 攝像前述出射光的工程，包含： 決定前述被測定面上的發光區域的大小成為一定的攝像條件的工程； 為了實現前述決定的攝像條件調整前述光學系統的工程也可以。
在本揭示的光學測定方法中， 前述被測定面為具有防眩層的顯示裝置中的前述防眩層的出射面也可以。
在本揭示的光學測定方法中， 前述被測定面為背光裝置的出射面也可以。
在本揭示的光學測定方法中， 前述被測定面為投射從投影機出射的光的螢幕的出射面也可以。
根據本揭示，能夠使光斑對比或閃爍對比的被測定面的攝像條件的自由度提升。
以下，參照圖式說明有關本揭示的一實施形態。此外，在本件說明書添附的圖式中，在容易理解圖示的方便上，將適宜的縮尺及縱橫的尺寸比等，變更成比實物還誇大。
又，在本說明書中所用的形狀幾何條件、及界定該等的程度，例如，關於「同等」、「相同」等用語、長度、角度的值等，並沒有嚴格地限定，解釋成包含能期待得到同樣功能的程度的範圍。
圖1為表示光學測定裝置1的一例的圖。圖2為用來說明圖1的光學測定裝置1的攝像條件的說明圖。圖3為表示圖1的光學測定裝置1的一具體例的圖。圖4為表示圖1的光學測定裝置1的其他具體例的圖。圖5為表示圖1的光學測定裝置1的再其他具體例的圖。圖6為表示圖1的光學測定裝置1的再其他具體例的圖。
圖1所示的光學測定裝置1，能夠用於測定在發光型電子顯示器乃至發光面的被測定面7上形成的光學像中包含的光斑對比或閃爍對比。以下，也會將發光型的電子顯示器乃至發光面的被測定面7單略稱為被測定面7。
一般，光斑是指在觀察者的視覺系的感測面上的同調光干涉的結果產生的不規則空間調變影像。光斑對比為單色光斑的代表性的評價指數，以次式定義。
式(4)中，σ為單色光斑圖案的測定用2維感測器面上的放射照度分佈的標準差。又，式(4)中， 為單色光斑圖案的放射照度的平均值。在以人類觀察為前提的領域，例如電子顯示器領域等中，非放射照度而將輝度作為式(4)的分母分子的測定單位也可以。無論如何，光斑對比為作為光斑圖案，亦即隨機雜訊影像的S/N比的倒數定義的無因次量。
相對於此，本揭示中作為測定對象的光斑，為基於因擴散使干涉性降低的同調光的空間調變影像，該光斑的光斑對比與式(4)一樣能夠作為光斑圖案的標準差與平均值之比定義。
又，閃爍為直視型顯示器的畫素矩陣與接近該顯示器的表面配置的擴散層之組合所致的向觀察者的視覺系的感測面上的成像的結果產生的不規則的空間調變影像。閃爍對比為閃爍的代表性的評價指數，與式(4)一樣能夠作為閃爍圖案的標準差與平均值之比定義。
此外，在圖1所示的例中，被測定面7為層積於具有畫素矩陣81及黑矩陣82的顯示裝置8的防眩層9亦即擴散層的表面。因此，圖1所示的例中，光學測定裝置1能夠測定被測定面7的閃爍對比。此外，顯示裝置8典型為具備具有畫素矩陣81及黑矩陣82的液晶面板、及設置於液晶面板的背面的圖未示的背光裝置的液晶顯示裝置。背光裝置，是使從配置於導光板的側部的光源出射的光在導光板內進行內部反射並導至液晶面板側的側光式也可以、或在液晶面板的正下方將複數光源均等配置的直下式也可以。作為側光式的光源，例如，能夠使用出射非同調光的冷陰極管及發光二極體(LED)。作為直下式的光源，例如，能夠使用發光二極體。
但是，顯示裝置不限於液晶顯示裝置，例如，是有機EL顯示器及量子點(QD)顯示器等也可以。又，藉由後述螢幕15與投影機16構成顯示裝置也可以。
作為用來測定閃爍對比的具體構造，在圖1所示的例中，光學測定裝置1具備光學系統3、2維感測器陣列4、攝像條件設定部5、算出部6。以下，詳細說明關於該等光學測定裝置1的構造部。
(光學系統3) 光學系統3具有透鏡31、及設有開口321的光圈32。
光學系統3，使來自閃爍對比的被測定面7的出射光L折射並成像於2維感測器陣列4的2維感測器陣列面41上。
光學系統3的參數影響閃爍對比的大小。
例如，光圈32的開口321越小，亦即透鏡31的F值越大，在光圈32的開口321的出射光L受到的繞射的影響會變得越顯著。因為出射光L的繞射變得顯著，成像於2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點亦即艾里斑(airy disc)的擴展會變大。藉此，不只是2維感測器陣列4的1個畫素42，繞射極限點會擴展至鄰接的其他畫素42。
這種繞射極限點的擴展在成像於2維感測器陣列4的各畫素42上的各繞射極限點產生，著目於特定的畫素42時，產生通過防眩層9的不同位置的射出光L彼此在特定的畫素42上重合所致的閃爍圖案的平均化。又，與上述閃爍的情形一樣，在藉由旋轉擴散板等降低時間干涉性的狀態下測定到的光斑對比中，產生同樣的平均化。
在這種畫素42上的光斑及閃爍圖案的平均化的程度越大，光斑對比及閃爍對比越降低。亦即，透鏡31的F值越大，因在畫素42上的平均化效應，光斑對比及閃爍對比越降低。
另一方面，因F值變得過小，而構成形成於2維感測器陣列面41上的光斑乃至閃爍圖案的平均粒徑變得比畫素42還小時也一樣，光斑對比及閃爍對比會降低。這是因為繞射極限點的擴展相對於畫素42過於狹小，而在1個畫素42內產生受光量的分佈，因該分佈產生在1個畫素42內的光斑或閃爍圖案的平均化所致。亦即，透鏡31的F值若過小，因在畫素42內的平均化效應，光斑對比及閃爍對比會降低。
如同以上，透鏡31的F值影響光斑對比及閃爍對比，因隨著F值的增加的在畫素42上的不同圖案重疊所致的平均化效應產生對比的降低，又因隨著F值的減少的在畫素42內的平均化效應也會產生光斑乃至閃爍對比的降低。
此外，在圖1所示的例中，光學系統3具有1枚透鏡31，但光學系統3具有複數枚透鏡也可以。此時，複數枚透鏡為了使出射光L的像差降低具有合適組合的能力也可以。又，光學系統3包含光學濾波器33也可以。具體來說，為Y濾波器、或者XYZ濾波器、RGB濾波器、線偏光濾波器、圓偏光濾波器、ND濾波器等。例如，圖1中雖示出在光圈32與透鏡31之間配置光學濾波器33之例，但光學濾波器33的枚數及位置不限於圖1之例。
(2維感測器陣列4) 2維感測器陣列4具有成像來自被測定面7的出射光L的2維感測器陣列面41，將出射光L攝像。
2維感測器陣列4具有相互鄰接的複數畫素42，畫素42的表面構成2維感測器陣列面41。在畫素42受光的出射光L，藉由光電變換被變換成電信號，變換的電信號用於光斑對比或閃爍對比的算出。
2維感測器陣列4為具有固態攝像元件的影像感測器，例如，也可以是CCD(Charge Coupled Device)感測器、CMOS感測器。
(攝像條件設定部5) 攝像條件設定部5將被測定面7的攝像條件亦即出射光L的攝像條件設定於光學測定裝置1。攝像條件設定部5為了設定被測定面7的攝像條件，具有移動亦即調整光學系統3的機構也可以。
例如，如圖3所示，攝像條件設定部5，具有使焦點距離相互不同的複數透鏡31A、31B選擇地在光軸OA上移動的透鏡交換機構51、及控制透鏡交換機構51的動作的控制部50也可以。圖3所示的例中，透鏡為2枚，但透鏡交換機構51也可以交換3枚以上的透鏡。透鏡交換機構51的具體態樣沒有特別限定，例如，藉由具有馬達等的動力源的致動器構成透鏡交換機構51也可以。根據圖3所示的例，攝像條件設定部5，作為攝像條件，能夠設定或變更光學系統3的倍率。
又，例如，如圖4所示，攝像條件設定部5具有藉由將光學系統3在光軸方向D1移動來調整攝像距離d的攝像距離調整機構52、及控制攝像距離調整機構52的動作的控制部50也可以。攝像距離調整機構52的具體態樣沒有特別限定，例如，藉由具有馬達等動力源的致動器構成攝像距離調整機構52也可以。根據圖4所示的例，攝像條件設定部5，作為攝像條件，能夠設定或變更從被測定面7到光學系統3的攝像距離d。
又，例如，如圖5所示，攝像條件設定部5具有調整光圈3的開口321的大小的光圈調整機構53也可以。光圈調整機構53，例如能夠藉由馬達等的致動器構成。根據圖5所示的例，攝像條件設定部5，作為攝像條件，能夠設定或變更光學系統3的F值。
又，如圖6所示，攝像條件設定部5具有將圖3～圖5所示的光學系統3移動的複數機構51、52、53的全部也可以。
又，攝像條件設定部5作為攝像條件能變更2維感測器陣列4的畫素42的尺寸也可以。
在具備以上構造的前提下，攝像條件設定部5，為了確保基於以不同攝像條件攝像到的出射光L的光斑對比或閃爍對比的互換性，設定貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小成為一定的攝像條件。
例如，控制部50預先記憶亦即決定相對於第1攝像條件貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小成為一定亦即相同的第2攝像條件，控制機構51、52、53的動作亦即調整光學系統3，來設定記憶的第2攝像條件也可以。這種控制部50例如能夠以CPU及記憶體等硬體構成。控制部50的一部分以軟體構成也可以。
關於貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小成為一定的攝像條件的詳細意義將於後述。
(算出部6) 算出部6基於以貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小成為一定的攝像條件攝像到的出射光L，算出光斑對比或閃爍對比。更詳細為算出部6，基於相對於第1攝像條件以貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小成為一定的第2攝像條件攝像到的出射光L，算出光斑對比或閃爍對比。算出部6輸出算出的光斑對比或閃爍對比。算出的光斑對比或閃爍對比的輸出目標，可以是記憶算出結果的記憶體、或顯示算出結果的顯示器也可以。算出部6例如以CPU及記憶體等硬體構成。算出部6的一部分以軟體構成也可以。
以下，說明關於貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小成為一定的攝像條件的詳細意義。
貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小，基於繞射極限點的大小、及由光學系統3的焦點距離及從被測定面7到光學系統3為止的攝像距離d求出的光學系統3的倍率，以次式決定。
式(1)中，S為貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點的成像的被測定面7上的發光區域的大小。R為在2維感測器陣列面41上成像的出射光L的繞射極限點的大小，亦即艾里斑的大小。m為光學系統3亦即透鏡31的倍率。F＃image 為像側的光學系統3的F值。d為既述的攝像距離。f為光學系統3的焦點距離。F＃surface 為被測定面7側(物體側)的光學系統3的F值。該等參數的意義在後述式(2)中也一樣。此外，在式(1)中，F＃image /m亦即F＃surface ・d/f因為與R/m成正比，將F＃image /m或F＃surface ・d/f設為一定與將S設為一定等價。
其中，如圖2所示，在2維感測器陣列面41上，來自被測定面7的出射光L，依PSF(點像強度分佈函數)作為遍及複數畫素42的繞射極限點PS亦即點像來成像。此外，圖2中，在說明依PSF的繞射極限點PS的擴展的方便上，將2維感測器陣列4以比圖1還擴大圖示。
因此，將1個畫素42作為中心的繞射極限點PS，因為不只是該畫素42也在鄰接的其他畫素42受光，向1個畫素42的繞射極限點PS的成像中，能夠想成來自被測定面7上的複數發光點P的出射光L也有貢獻。
接著，貢獻於向2維感測器陣列面41上的出射光L的繞射極限點PS的成像的被測定面7上的發光區域，能夠想成複數發光點P的集合。因此，發光區域的大小，如圖2所示，能夠想成通過光學系統3將2維感測器陣列4側的繞射極限點PS投射至被測定面7上的像的大小S。此外，在圖2中，將向被測定面7上的繞射極限點PS的投射像作為PSF的投射像表現。在圖2所示之例中，向被測定面7上的繞射極限點PS的投射像，雖比繞射極限點PS還大，但這是因為其與光學系統3的倍率有關。
在本揭示中，發現這種貢獻於繞射極限點PS的成像的被測定面7上的發光區域的大小S若為一定，則能夠確保基於以不同的攝像條件攝像到的出射光L的光斑對比或閃爍對比的互換性。能夠確保該互換性的理由如以下所述。
入射至畫素42上的來自被測定面7上的各發光點P的出射光L，不管是非同調或同調，因擴散而降低干涉性時，在畫素42上，來自被測定面7的各發光點P的出射光L幾乎不產生干涉，產生單純的光的波面的重合。
其結果，因應對應於畫素42的被測定面7上的發光點P的個數，形成平均化光斑或閃爍的繞射極限點群。該光斑或閃爍的平均化的程度，相依於對應畫素42的被測定面7上的發光點P的個數，亦即被測定面7上的發光區域的大小S。
因此，若將被測定面7上的發光區域的大小S設為一定，即便攝像條件不同，也能夠得到光斑或閃爍的平均化的程度共通的幾乎相同的光斑對比或閃爍對比。
因為根據以上的理由能夠確保光斑對比或閃爍對比的互換性，攝像條件設定部5設定S成為一定的攝像條件，算出部6基於以S成為一定的攝像條件攝像到的出射光L算出光斑對比或閃爍對比。亦即，攝像條件設定部5調整攝像距離d及光學系統3的焦點距離f的至少一者，使S成為一定，算出部6基於以藉由該調整設定的攝像條件攝像到的出射光L算出光斑對比或閃爍對比。
根據這種構成，因為基於以不同攝像條件攝像到的出射光L能夠得到具有互換性的光斑對比或閃爍對比，能夠使攝像條件的自由度提升。
更詳細為算出部6，基於相對於第1攝像條件以發光區域的大小S成為相同的第2攝像條件攝像到的出射光L，能夠算出與基於以第1攝像條件攝像到的出射光L的光斑對比或閃爍對比同等的光斑對比或閃爍對比。
第1攝像條件，可以是光學測定裝置1的攝像距離的可動範圍內的攝像條件、或超過光學測定裝置1的攝像距離的可動範圍的攝像條件也可以。
第1攝像條件為超過光學測定裝置1的攝像距離的可動範圍的攝像條件時，基於以光學測定裝置1的攝像距離的可動範圍內的第2攝像條件攝像到的出射光L，能夠算出代替設定第1攝像條件時的光斑對比或閃爍對比。藉此，能夠緩和相對於光斑對比或閃爍對比的測定的光學測定裝置1的構造上的限制。
第1攝像條件為光學測定裝置1的攝像距離的可動範圍內的攝像條件時，藉由選擇定第1攝像條件及第2攝像條件的雙方，能夠將在第1攝像條件之下測定到的光斑對比或閃爍對比、與在第2攝像條件之下測定到的光斑對比或閃爍對比，僅以1台光學測定裝置1適切地進行比較。
此外，第2攝像條件相對於第1攝像條件，攝像距離d不同也可以。此時，攝像條件設定部5，如圖4所示，藉由攝像距離調整機構52使光學系統3在光軸OA方向移動調整攝像距離d，能夠設定第2攝像條件或第2攝像條件與第1攝像條件的雙方。
又，第2攝像條件相對於第1攝像條件，光學系統3的焦點距離不同也可以。此時，攝像條件設定部5，如圖3所示，藉由透鏡交換機構51交換用於攝像的透鏡31A、31B，能夠設定第2攝像條件或第2攝像條件與第1攝像條件的雙方。此時，透鏡31A作為對應第1攝像條件的第1透鏡作用，透鏡31B作為對應第2攝像條件的第2透鏡作用也可以。
又，第2攝像條件相對於第1攝像條件，光學系統3的F值不同也可以。此時，攝像條件設定部5，如圖5所示，藉由光圈調整機構53調整光圈53的開口321的大小，能夠設定第2攝像條件或第2攝像條件與第1攝像條件的雙方。
但是，在第1攝像條件與第2攝像條件之間使F值不同時，算出部6基於以滿足次式的發光區域的大小S成為一定的攝像條件攝像到的出射光L，算出光斑對比或閃爍對比。亦即，攝像條件設定部5再調整攝像距離d及光學系統3的焦點距離f，使次式的S成為一定，算出部6基於以藉由該調整設定的攝像條件攝像到的出射光L算出光斑對比或閃爍對比。
式(3)中，M為統合參數。AC 為2維感測器陣列面41上的同調區域的大小。AC 為在2維感測器陣列面41上成像的出射光L的繞射極限點的大小，亦即與式(2)的R等價。Am 為2維感測器陣列面41上的正方形的均勻檢出元件的大小。Am 相當於圖1所示的1個畫素42的大小。efr為標準誤差函數。該等參數的意義在後述式(6)中也一樣。
若基於以式(2)所示的S成為一定的攝像條件攝像到的出射光L算出光斑對比或閃爍對比，作為攝像條件即便光學系統3的F值不同時，也能夠取得同等的光斑對比或閃爍對比。
接著，說明關於用來實證以上述構成的光學測定裝置1的效果的實驗例。在實驗例的說明之前，首先，作為參考例，說明使用未被擴散的完全同調光的光斑對比的測定例。
(參考例) 圖7表示使用具有極高的時間/空間干涉性的同調光的光斑對比的測定系的圖。
圖7的測定系以作為同調光出射波長543.7nm的雷射光的He-Ne雷射11、具有透鏡及孔隙的空間濾波器12、螢幕80、攝像攝影機10構成。
作為螢幕80，使用Labsphere公司製的擴散反射目標：SRT-99-050。如圖7所示，螢幕80配置於從He-Ne雷射11遠離1.2m的位置，使雷射光的入射角成為30°。作為攝像攝影機10，選定攝像攝影機CCD畫素尺寸為6.45μm、焦點距離為50mm的透鏡。又，從螢幕80到攝像攝影機10的攝像距離d固定成0.4m。
圖7的測定系中，從He-Ne雷射11出射的雷射光，調整成在空間濾波器12中接近理想的球面波後照射至螢幕80，在螢幕80被擴散反射。擴散反射的雷射光，於攝像攝影機10受光並測定光斑對比。
圖7的測定例中，將攝像攝影機10的光學系統的實效F值在從3.2到42的範圍內變化同時於每個實效F值測定光斑對比，將由測定得到的光斑對比的測定值，與以下所述的光斑對比的計算值進行比較。
光斑對比的計算值，為基於以下的理論計算的值。如同圖7，使用未擴散的完全同調光時，光斑對比向攝像攝影機10的實效F值的相依性低。這是因為使用具有極高的時間/空間干涉性的同調光時，攝像攝影機10上的同調區域變得非常大。另一方面，與既述的繞射極限點的大小R幾乎等價的平均光斑尺寸R，如次式所示，相依於攝像攝影機10的實效F值。
式(5)中，λ為同調光的波長。
光斑在攝像攝影機10的感測器複數有限區域中被統合。該統合的光斑的光斑對比以次式定義。
此外，關於式(6)的統合參數M的詳細，已用式(3)說明。
圖8為將依式(6)的計算的光斑對比的計算值、與圖7的測定系所致的光斑對比的測定值進行比較的圖。圖8中，測定值及計算值為將實效F值為42的值作為1進行規一化之值。
如圖8所示，發現光斑對比的測定值與計算值統合。
根據圖8，確認到使用對光斑對比的實效F值的相依性低的(光斑圖案強度的空間重合未成立)具有極高的時間/空間干涉性的同調光時也一樣，相對於實效F值的變化光斑對比不會成為一定，實效F值變小則光斑對比會降低。亦即，根據圖8，實證了根據畫素內的平均化效應光斑對比會降低。
(實驗例) 接著，作為圖1的光學測定裝置1的實驗例，說明關於使用擴散的同調光的光斑對比的測定例。圖9表示使用時間性的變化擴散狀態的同調光的光斑對比的測定系的圖。
圖9的測定系，以作為同調光出射波長533nm的雷射光的SHG雷射111、旋轉擴散器13、螢幕80、攝像攝影機10構成。
旋轉擴散器13使從SHG雷射111出射的雷射光擴散而使干涉性降低。作為直徑約1cm的照射光以旋轉擴散器13擴散的雷射光，照射至從旋轉擴散器13遠離1.2m的螢幕80上。螢幕80使從旋轉擴散器13照射的擴散光向攝像攝影機10擴散反射。擴散反射的擴散光，於攝像攝影機10受光並測定光斑對比。
這樣使用旋轉擴散器13時，產生在感測器上的不同光斑圖案強度的重合所致的平均化效應。此時，光斑對比以次式定義。
式(7)中，K為空間多重度的係數。NAimage 、 NAillumination 分別為相對於螢幕80的攝像攝影機10側及SHG雷射111側的開口數。
為了得到這種光斑對比的實測值，在實驗例中，首先，作為在依上述式(1)的攝像條件之下的第1測定，依圖10使實效F值F＃image 與攝像距離d的組合變化使S成為一定，進行基於以每個組合的攝像條件攝像到的雷射光的光斑對比的測定。此外，第1測定中，攝像攝影機10的透鏡的焦點距離f設為一定。
圖11為表示第1測定所致的光斑對比的測定結果的圖。具體來說，圖11中以四角形的標記表示的測定值為第1測定所致的測定值。第1測定所致的測定值以外，圖11也示出使用具有圖8所示的極高的時間/空間干涉性的同調光時的測定值及計算值。
根據圖11，確認到在S為一定的攝像條件之下，使用擴散的同調光測定光斑對比時，得到與使用具有極高的時間/空間干涉性的同調光時一樣的測定結果。這相當於若假定除了畫素內的平均化效應所致的光斑對比的降低，實證S成為一定時光斑對比成為一定。
接著，在實驗例中，作為依式(1)的攝像條件之下的第2測定，分別使用焦點距離不同的2個透鏡測定光斑對比。2個透鏡的焦點距離f分別為35mm、50mm。又，對應焦點距離f=35mm的透鏡的攝像距離d為0.42mm、對應焦點距離f=50mm的透鏡的攝像距離d為0.62m。亦即，第2測定中，藉由將式(1)的d/f設為一定，將S設為一定。此外，第2測定中，攝像攝影機10的CCD畫素尺寸的作為9μm。
圖12為表示第2測定的結果的圖。如圖12所示，確認到即便攝像條件不同，若S為一定則光斑對比也幾乎一致。
根據以上實驗例，實證了將S設為一定則能夠得到同等的光斑對比的光學測定裝置1的效果。
雖將一實施形態以幾個具體例說明，但上述具體例並沒有意圖限定一實施形態。上述一實施形態能夠以其他各種具體例來實施，在不脫離發明要旨的範圍內，可以進行各種構成的省略、置換、變更、或追加其他構成。
以下，參照圖式，同時說明其他具體例，再更說明上述實施形態。以下說明及在以下說明中用的圖式中，關於能與上述具體例相同構成的部分，在使用對上述具體例的對應部分使用的符號相同的符號的同時，省略重複的說明。
(第1變形例) 圖13，作為第1變形例，為表示圖1的光學測定裝置1的變形例的圖。圖13所示之例中，由光學系統3、2維感測器陣列4、攝像條件設定部5、算出部6構成的光學測定裝置1的本體部分收容於框體101內。光學測定裝置1更具有從框體101延伸至顯示裝置8側的支持構件102。支持構件102，以在防眩層9的表面即被測定面7與光學系統3之間確保一定的攝像距離的狀態下，支持具有被測定面7的對象物即防眩層9及顯示裝置8。圖13所示之例中，支持構件102嵌合至顯示裝置8及防眩層9的一部分支持顯示裝置8及防眩層9，但支持構件102的態樣不限於圖13。
如圖13所示，以支持構件102支持顯示裝置8及防眩層9時，被測定面7與光學系統3的攝像距離d自然被限制。
因此，設定攝像距離d以外的攝像條件使得式(1)的S成為一定，能夠測定與基於無法以圖13的光學測定裝置1實現的攝像距離d(例如超過支持構件102的尺寸的攝像距離)進行攝像的出射光L的光斑對比或閃爍對比同等的光斑對比或閃爍對比。
(第2變形例) 至此為止，說明關於將被測定面7層積於顯示裝置8的防眩層9的表面例。相對於此，如圖14所示，被測定面7是背光裝置14的出射面也可以。圖14所示之例中，背光裝置14以光源141、將從光源141出射的光導光的導光板142、層積於導光板142的背面的反射板143、及層積於導光板142的前面的擴散板144構成。被測定面7為擴散板144的表面。圖14所示之例中，背光裝置雖為側光式，但光學測定裝置1測定直下式的背光裝置的光斑對比或閃爍對比也可以。
(第3變形例) 又，如圖15所示，被測定面7是螢幕15的出射面也可以。圖15所示之例中，螢幕15為將從投影機16投射的同調光作為影像進行透過顯示的裝置。此外，這種投影光的測定時，雖產生光斑但未產生閃爍。閃爍對比的測定對象如同上述限於防眩層直視型的顯示器。
此外，在以上雖在對上述實施形態可適用的多數變形例說明，但當然能將複數變形例適宜組合適用。
1:光學測定裝置 7:被測定面 81:畫素矩陣 82:黑矩陣 8:顯示裝置 9:防眩層 15:螢幕 16:投影機 3:光學系統 4:2維感測器陣列 5:攝像條件設定部 6:算出部 31:透鏡 321:開口 32:光圈 L:出射光 OA:光軸 PSF:點像強度分佈函數 PS:繞射極限點 P:發光點 41:2維感測器陣列面 42:畫素 33:光學濾波器 51:透鏡交換機構 50:控制部 52:攝像距離調整機構 53:光圈調整機構 11:He-Ne雷射 12:空間濾波器 10:攝像攝影機 80:螢幕 13:旋轉擴散器 111:SHG雷射 102:支持構件 101:框體 14:背光裝置 141:光源 142:導光板 143:反射板 144:擴散板
[圖1]圖1為表示光學測定裝置的一例的圖。 [圖2]圖2為用來說明圖1的光學測定裝置的攝像條件的說明圖。 [圖3]圖3為表示圖1的光學測定裝置的一具體例的圖。 [圖4]圖4為表示圖1的光學測定裝置的其他具體例的圖。 [圖5]圖5為表示圖1的光學測定裝置的再其他具體例的圖。 [圖6]圖6為表示圖1的光學測定裝置的再其他具體例的圖。 [圖7]圖7為作為圖1的光學測定裝置的參考例，表示使用同調光的光斑對比的測定系的圖。 [圖8]圖8為表示圖7的測定系所致的光斑對比的測定結果的圖。 [圖9]圖9為作為圖1的光學測定裝置的實驗例，表示使用同調光的擴散光的光斑對比的測定系的圖。 [圖10]圖10為作為圖9的測定系所致的測定條件，表示實效F值及攝像距離的圖。 [圖11]圖11為表示在圖10的測定條件之下的圖9的測定系所致的光斑對比的測定結果的圖。 [圖12]圖12為表示在與圖10不同的測定條件之下的圖9的測定系所致的光斑對比的測定結果的圖。 [圖13]圖13為表示圖1的光學測定裝置的變形例的圖。 [圖14]圖14為表示光學測定方法的變形例的圖。 [圖15]圖15為表示光學測定方法的其他變形例的圖。
1:光學測定裝置
3:光學系統
4:2維感測器陣列
5:攝像條件設定部
6:算出部
7:被測定面
8:顯示裝置
9:防眩層
31:透鏡
32:光圈
33:光學濾波器
41:2維感測器陣列面
42:畫素
81:畫素矩陣
82:黑矩陣
321:開口
L:出射光
OA:光軸

Claims (17)

  1. 一種光學測定裝置，具備：使成為測定閃爍對比的對象的發光型電子顯示器乃至發光面的來自被測定面的出射光成像的光學系統；具有使前述出射光成像的2維感測器陣列面，攝像前述出射光的2維感測器陣列；基於以貢獻於向前述2維感測器陣列面上的前述出射光的繞射極限點的成像的前述被測定面上的發光區域的大小成為一定的攝像條件攝像到的前述出射光，算出前述閃爍對比的算出部；前述發光區域的大小，基於前述繞射極限點的大小、與由前述光學系統的焦點距離及從前述被測定面到前述光學系統為止的攝像距離求出的前述光學系統的倍率決定。
  2. 如請求項1記載的光學測定裝置，其中，前述算出部，基於相對於前述攝像距離的可動範圍內或超過前述攝像距離的可動範圍的第1攝像條件以前述發光區域的大小成為相同的第2攝像條件攝像到的前述出射光，算出與基於以前述第1攝像條件攝像到的出射光的閃爍對比同等的閃爍對比。
  3. 如請求項2記載的光學測定裝置，其中，前述第2攝像條件相對於前述第1攝像條件，前述攝像距離不同。
  4. 如請求項2或3記載的光學測定裝置，其中，前述第2攝像條件相對於前述第1攝像條件，前述光學 系統的焦點距離不同。
  5. 如請求項2或3記載的光學測定裝置，其中，前述第2攝像條件相對於前述第1攝像條件，前述光學系統的F值不同。
  6. 如請求項1或2記載的光學測定裝置，其中，具備調整前述攝像距離及前述光學系統的焦點距離的至少一者的機構，使得滿足以下式的前述發光區域的大小成為一定：
    Figure 109113282-A0305-02-0033-1
     其中，S：前述發光區域的大小R：前述繞射極限點的大小m：前述光學系統的倍率F＃image：像側的前述光學系統的F值d：前述攝像距離f：前述光學系統的焦點距離F＃surface：前述被測定面側的前述光學系統的F值。
  7. 如請求項1或2記載的光學測定裝置，其中，具備調整前述攝像距離、前述光學系統的焦點距離及前述光學系統的F值的至少一者的機構，使得滿足以下式的前述發光區域的大小成為一定：
    Figure 109113282-A0305-02-0034-2
    Figure 109113282-A0305-02-0034-3
     其中，M：統合參數S：前述發光區域的大小R：前述繞射極限點的大小m：前述光學系統的倍率F＃image：像側的前述光學系統的F值d：前述攝像距離f：前述光學系統的焦點距離F＃surface：前述被測定面側的前述光學系統的F值AC：前述2維感測器陣列面上的同調區域的大小Am：前述2維感測器陣列面上的正方形的均勻檢出元件的大小erf：標準誤差函數。
  8. 如請求項1~3中任1項記載的光學測定裝置，其中，更具備支持具有前述被測定面的對象物的支持構件。
  9. 如請求項2記載的光學測定裝置，其中， 前述算出部，基於在代替超過前述攝像距離的可動範圍的前述第1攝像條件的前述攝像距離的可動範圍內的前述第2攝像條件之下攝像到的前述出射光，算出與前述第1攝像條件的情形同等的閃爍對比。
  10. 如請求項2、3及9中任1項記載的光學測定裝置，其中，前述光學系統具有對應前述第1攝像條件的第1透鏡、及對應前述第2攝像條件的第2透鏡。
  11. 如請求項2、3及9中任1項記載的光學測定裝置，其中，具備使前述光學系統移動的機構，以設定前述第1攝像條件及前述第2攝像條件的各者。
  12. 如請求項1~3及9中任1項記載的光學測定裝置，其中，前述出射光為使非同調光或同調光擴散的光。
  13. 一種光學測定方法，具備：使成為測定閃爍對比的對象的發光型電子顯示器乃至發光面的來自被測定面的出射光於光學系統成像於2維感測器陣列面上並攝像前述出射光的工程；基於前述攝像到的出射光，算出前述閃爍對比的工程；前述閃爍對比的算出，基於以貢獻於向前述2維感測器陣列面上的前述出射光的繞射極限點的成像的前述被測定面上的發光區域的大小成為一定的攝像條件攝像到的前述出射光進行；前述發光區域的大小，基於前述繞射極限點的大小、 與由前述光學系統的焦點距離及從前述被測定面到前述光學系統為止的攝像距離求出的前述光學系統的倍率決定。
  14. 如請求項13記載的光學測定方法，其中，攝像前述出射光的工程，包含：決定前述被測定面上的發光區域的大小成為一定的攝像條件的工程；為了實現前述決定的攝像條件調整前述光學系統的工程。
  15. 如請求項13或14記載的光學測定方法，其中，前述被測定面為具有防眩層的顯示裝置中的前述防眩層的出射面。
  16. 如請求項13或14記載的光學測定方法，其中，前述被測定面為背光裝置的出射面。
  17. 如請求項13或14記載的光學測定方法，其中，前述被測定面為投射從投影機出射的光的螢幕的出射面。
TW109113282A 2019-04-22 2020-04-21 光學測定裝置及光學測定方法 TWI838518B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-081243 2019-04-22
JP2019081243A JP7432134B2 (ja) 2019-04-22 2019-04-22 光学測定装置および光学測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202045987A TW202045987A (zh) 2020-12-16
TWI838518B true TWI838518B (zh) 2024-04-11

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190099089A1 (en) 2016-03-25 2019-04-04 Sony Corporation Image analysis apparatus and image analysis method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190099089A1 (en) 2016-03-25 2019-04-04 Sony Corporation Image analysis apparatus and image analysis method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
期刊 Kubota Shigeo Speckle Measurement and Its Reduction Device JAPANESE JOURNAL OF OPTICS Vol.39, Nr.3 January 2010 Pages:149-158

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6794371B2 (ja) オブジェクトの光学的３ｄ測定のためのデバイス
JP5530456B2 (ja) 歯科用などの表面構造を記録するカメラ
JP2024056780A (ja) 光学測定装置および光学測定方法
JP6206560B2 (ja) システム
JP2004503188A (ja) スルー・ザ・レンズ・イルミネータを有するカメラ
TWI801637B (zh) 用於相機之紅外光預閃光
JP2013190394A (ja) パターン照明装置、及び測距装置
WO2012042943A1 (ja) 投光ビームの調整方法
KR20170103418A (ko) 패턴광 조사 장치 및 방법
JP2017129950A (ja) 画像処理装置、撮像装置および画像処理プログラム
US9952090B2 (en) Detecting apparatus and detecting method thereof
TWI838518B (zh) 光學測定裝置及光學測定方法
JP7005175B2 (ja) 距離測定装置、距離測定方法及び撮像装置
JP6232784B2 (ja) パターン照明装置及び測距装置
US20160033263A1 (en) Measurement device for the three-dimensional optical measurement of objects with a topometric sensor and use of a multi-laser-chip device
JP7413907B2 (ja) 光学測定装置および光学測定方法
JP2021004762A (ja) 計測装置、撮像装置、計測システム、制御方法、プログラム及び記録媒体
JP5532370B2 (ja) 光学機器および光学機器の製造方法
JP2016080534A (ja) 投射装置及び視差取得装置
JP2018141681A (ja) 距離測定装置
JP2011163988A (ja) パターン光投影装置
JP2019060851A (ja) レンズ特性測定装置及びレンズ特性測定装置の作動方法
KR20130046885A (ko) 영상 촬영 장치
JP5685961B2 (ja) スポット像位置検出装置
JP3130747B2 (ja) 照明装置