WO2015182571A1 - 光学特性測定装置および光学特性測定方法 - Google Patents

光学特性測定装置および光学特性測定方法 Download PDF

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克敏 ▲鶴▼谷
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コニカミノルタ株式会社
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    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/57Measuring gloss

Definitions

  • the present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method for measuring predetermined optical characteristics such as luminance, color, and gloss, and more particularly to an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method capable of varying a measurement angle.
  • optical characteristic measuring apparatuses such as a luminance meter, a spectrocolorimeter, a colorimeter (color and color difference meter), and a gloss meter are known, and one of them is, for example, a patent There is a two-dimensional colorimeter disclosed in Document 1.
  • the two-dimensional colorimeter disclosed in Patent Document 1 includes a beam splitter that splits light from a sample into a first optical path and a second optical path, and a position through which the light guided to the first optical path passes.
  • the first, second, and third optical filters that have a spectral transmittance approximate to the color matching function of a predetermined three-dimensional color system, and pass through the first, second, and third optical filters.
  • Two-dimensional light receiving detection means for receiving the measured light at a plurality of measurement points on the sample surface, and spectral detection means for detecting a spectral distribution of the light guided from the specific point among the measurement points to the second optical path.
  • a tristimulus value calculating means for calculating a tristimulus value of the three-dimensional color system based on the detected spectral distribution, a calculated tristimulus value and the two-dimensional light receiving detection means at the specific point. Use the relationship with the detection results to find the measurement points other than the specific point. And a calculating means for calculating the tristimulus values from the detection results of the two-dimensional light receiving detection means Te. In such a two-dimensional colorimeter, the calculation means uses the relationship between the tristimulus value and the detection result of the two-dimensional light receiving detection means at the specific point to determine the measurement points other than the specific point.
  • the detection result of the relatively low precision two-dimensional light detection means can be corrected with a relatively high precision tristimulus value.
  • the measurement points can be accurately measured with a simple configuration.
  • the center of the screen of the liquid crystal display is spot-measured (spot measurement) by the first spectroscopic measurement unit at a measurement angle of 1 °
  • the entire screen of the liquid crystal display is the second spectroscopic measurement unit Is measured two-dimensionally at a measurement angle of 10 °.
  • the center of the display character is spot-measured at a measurement angle of 1 ° by the first spectroscopic measurement unit (spot measurement).
  • the entire instrument panel is two-dimensionally measured at a measurement angle of 20 ° by the second spectroscopic measurement unit.
  • the measurement angle of the first spectroscopic measurement unit and the second spectroscopic measurement unit It is necessary to change the ratio to the measurement angle.
  • the ratio is fixed, and the two measurements cannot be realized by one optical characteristic measuring device as it is.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method capable of changing a measurement angle.
  • the optical characteristic measuring apparatus and the optical characteristic measuring method according to the present invention measure and measure the light to be measured by the first and second spectroscopic measuring units with different accuracy, and based on the first and second measurement results.
  • a predetermined optical characteristic of the light to be measured is obtained, and at least one of the first and second measurement angles in the first and second spectroscopic measurement units can be varied by a measurement angle variable optical system. . Therefore, such an optical characteristic measuring apparatus and optical characteristic measuring method can vary the measurement angle.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical characteristic measuring apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the polarization dependence of the incident angle of an aluminum mirror as a representative example. The horizontal axis in FIG. 2 is the incident angle, and the vertical axis is the reflectance.
  • Rp is a reflection characteristic of P-polarized light
  • Rs is a reflection characteristic of S-polarized light
  • R is an average reflection characteristic of Rp and Rs.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a second spectroscopic measurement unit in the optical characteristic measurement apparatus.
  • FIG. 3A shows a second spectroscopic measurement unit according to the first aspect
  • FIG. 3B shows a second spectroscopic measurement part according to the second aspect
  • FIG. 3C shows a second spectroscopic measurement part according to the third aspect.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the spectral response of the optical filter in the second spectroscopic measurement unit.
  • FIG. 4A shows the case of the CIE color matching function
  • FIGS. 4B and 4C show the other cases.
  • Each of the horizontal axes in FIGS. 4A to 4C represents a wavelength expressed in nm
  • each of the vertical axes in FIGS. 4A to 4C represents the response. Responsiveness indicates how much output is present for a certain input.
  • the optical characteristic measuring device D in the present embodiment is a device such as a luminance meter, a spectrocolorimeter, a colorimeter (color and color difference meter), and a gloss meter that measures predetermined optical characteristics such as luminance, color, and gloss. is there.
  • the optical property measuring device D is a colorimeter that measures the color of the light to be measured as the predetermined optical property
  • the predetermined optical characteristic may be, for example, a luminance meter that measures luminance, or may be a gloss meter that measures gloss, for example.
  • the optical property measuring device D as a colorimeter of this example includes a first spectroscopic measurement unit 1, a second spectroscopic measurement unit 2, a measurement angle variable optical system 3, and a control process.
  • the light receiving optical system 6, the aperture stop 7, the input / output unit 8, and the storage unit 9 are further provided in the present embodiment.
  • the light receiving optical system 6 receives the measurement target light emitted from the measurement area SP, and creates an image (first image) IM1 of the measurement target at a predetermined position P1 via the aperture stop 7 and the branch mirror 5.
  • An optical system such as an objective lens that converges the received light to be measured.
  • the light receiving optical system 6 includes an optical element such as one or a plurality of optical lenses.
  • the light receiving optical system 6 has a positive refractive power (optical power, reciprocal of focal length) as a whole, and is a cemented lens of a biconvex positive lens and a meniscus lens convex on the image side. It is configured with.
  • the light to be measured may be a light source to be measured arranged in the measurement area SP, and may be light emitted from the light source (light of the light source itself), and an object to be measured is arranged in the measurement area SP, The light emitted from the light source may be reflected light reflected by the object.
  • the aperture stop 7 is a member that defines the size of the light beam that passes through the aperture stop 7 (light beam size, such as a light beam diameter).
  • the aperture stop 7 is, for example, a plate-like member made of a material having a through hole and having a light shielding property with respect to the wavelength range of the light to be measured.
  • the size of the through hole is set according to the size of the light beam passing through the aperture stop 7.
  • the aperture stop 7 is disposed at a predetermined position close to the branch mirror side.
  • the branching mirror 5 is disposed in the light beam of the light to be measured, bends the optical path of a part of the light beam of the light to be measured and guides it to the first spectroscopic measurement unit 1, and the light to be measured This is a reflecting mirror that guides the remaining light beam among the light beams to the second spectroscopic measurement unit 2.
  • the branch mirror 5 is a reflector having a size smaller than the light beam size of the light to be measured at the position (arrangement position) where the branch mirror 5 is disposed.
  • Such a branching mirror 5 can be arranged in the light beam of the light to be measured, and reflects a part of the light beam having a cross-sectional area (area in a plane with the optical axis as a normal line) in the light beam of the light to be measured. Can be bent and guided to the first spectroscopic measurement unit 1, and the light flux of the remaining portion of the cross-sectional area can be guided to the second spectroscopic measurement unit 2 as it is.
  • the light beam of a part of the cross-sectional area is a light beam diffusing at an angle ⁇ 2 from the measurement area SP, and the light beam of the remaining part of the cross-sectional area is diffused at an angle ⁇ 1 from the measurement area SP.
  • This is a light beam obtained by subtracting the light beam having the angle ⁇ 2 from the light beam going through ( ⁇ 1> ⁇ 2).
  • the branching mirror 5 may be, for example, a reflecting mirror having a through hole (doughnut type mirror). Such a branching mirror 5 is arranged so that the through hole is located in the light beam of the light to be measured, so that the light beam that has passed through the through hole in the light beam of the light to be measured is subjected to second spectroscopy. The light beam can be guided to the measurement unit 2, and the remaining light beam of the light beam to be measured can be reflected and bent by the mirror part other than the through hole in the branch mirror 5 and guided to the first spectroscopic measurement unit 1. .
  • the branch mirror 5 may be a so-called half mirror.
  • the branch mirror 5 is preferably a reflector having a relatively small size or a through-hole as described above.
  • the branch mirror 5 is preferably a metal reflection mirror in which a reflection film is formed of a metal material such as aluminum or silver (including alloys thereof).
  • a half mirror in which a reflective film is formed of chromium (Cr) has a polarization dependence of about 1.5 times
  • a reflective mirror in which a reflective film is formed of aluminum (Al) has a polarization dependence of about 1.5 times. 1.05 times.
  • the polarization dependency is a ratio between the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light.
  • the branch mirror 5 is less than 45 degrees with respect to the reference plane having the optical axis AX as a normal line. It is preferable that they are arranged at an angle.
  • the polarization dependence of the mirror depends on the incident angle, and is smaller as the incident angle is smaller. In particular, at 45 degrees or more, the polarization dependency increases.
  • FIG. 2 shows, as a representative example, the polarization dependence on the incident angle in the case of an aluminum mirror. For this reason, by arranging the branch mirror 5 at an angle of less than 45 degrees with respect to the reference plane, the incident angle of the light to be measured with respect to the branch mirror 5 becomes less than 45 degrees. Therefore, such an optical characteristic measuring apparatus D can make polarization dependence smaller.
  • the measurement angle variable optical system 3 the light to be measured, which forms the first image IM1 by the light receiving optical system 6 at the predetermined position P1, is incident, and the measurement target image (second image) IM2 at the predetermined position P2.
  • the second measurement angle of the second spectroscopic measurement unit 2 is varied.
  • Such a measurement angle variable optical system 3 includes, for example, a plurality of lens groups, and moves one or a plurality of the plurality of lens groups along the optical axis AX direction to thereby change the focal length (relay magnification).
  • Such a measurement angle variable optical system 3 can change the second measurement angle by changing the angle of view by changing the focal length.
  • the variable measuring angle optical system 3 includes, in order from the object side to the image side, a negative first lens group 31 having a negative refractive power as a whole and a positive second lens group having a positive refractive power as a whole. 32.
  • the first lens group 31 includes one or a plurality of optical lenses, and mainly functions as a variator (magnification system).
  • the second lens group 32 includes one or a plurality of optical lenses, and mainly functions as a compensator (correction system).
  • the first and second lens groups 31 and 32 move along the optical axis direction at the time of zooming, whereby the measurement angle variable optical system 3 changes the focal length.
  • variable measurement angle optical system 3 is realized relatively easily by the relay variable power optical system that varies the focal length.
  • the first and second spectroscopic measurement units 1 and 2 are devices that are connected to the control processing unit 4, respectively, and measure and measure the light to be measured under the control of the control processing unit 4.
  • the partial light beam (the light beam having an angle ⁇ 2) of the total light beam of the light to be measured, which is reflected by the branch mirror 5 and bent in the optical path, is guided to the first spectroscopic measurement unit 1, and the first spectroscopic measurement unit. 1 divides and measures the partial light flux with a first accuracy, and outputs the measurement result (first measurement result) to the control processing unit 4.
  • the remaining light beam (the light beam obtained by removing the light beam at the angle ⁇ 2 from the light beam at the angle ⁇ 1) out of the total light beam of the light to be measured, which is reflected by the branch mirror 5 and has not bent the optical path, is a second spectroscopic measurement unit.
  • the second spectroscopic measurement unit 1 spectroscopically measures the remaining light flux with the second accuracy, and outputs the measurement result (second measurement result) to the control processing unit 4.
  • the first and second spectroscopic measurement units 1 and 2 have different accuracy.
  • the first accuracy of the first spectroscopic measurement unit 1 is higher than the second accuracy of the second spectroscopic measurement unit 2. That is, the first spectroscopic measurement unit 1 is more accurate than the second spectroscopic measurement unit 2.
  • the first spectroscopic measurement unit 1 is an apparatus that performs spot measurement (spot measurement, one-point measurement) that measures the light to be measured as one point and outputs one first measurement result. Measured light emitted from a relatively narrow measurement area SP (for example, the first measurement angle is in the range of about 0.1 ° to about 3 °). That is, the first spectroscopic measurement unit 1 handles and measures the light to be measured as one regardless of the radiation position of the light to be measured.
  • the first spectroscopic measuring unit 1 is a spectrophotometer that measures and divides the light to be measured at a predetermined wavelength interval with a spectroscopic optical element such as a diffraction grating.
  • the spectroscopic first spectroscopic measurement unit 1 includes, for example, a lens system 12, a reflective diffraction grating 13, a line sensor 14, and a housing that houses the lens system 12, the reflective diffraction grating 13, and the line sensor 14. 10.
  • the housing 10 is a box formed of a material having a light shielding property with respect to a wavelength range that can be received by the line sensor 14, and a measurement target whose optical path is bent by being reflected by the branch mirror 5 on one side surface thereof.
  • An incident opening 11 having a slit shape or the like for guiding the part of the light into the casing 10 is formed.
  • the first spectroscopic measurement unit 1 has a position P3 (a position corresponding to the position P1) at which the incident aperture 11 forms the measurement target image (first image) IM1 by the light receiving optical system 6 and converges the light to be measured. ).
  • the measurement light incident from the incident aperture 11 enters the lens system 12, is collimated by the lens system 12, enters the reflection diffraction grating 13, and is diffracted by the reflection diffraction grating 13. Reflected.
  • the reflected light is incident on the lens system 12 again, and is formed on the light receiving surface of the line sensor 14 by the lens system 12 as a wavelength dispersion image of the optical image.
  • the line sensor 14 includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged along one direction.
  • the photoelectric conversion element is, for example, a silicon photodiode (SPD).
  • SPD silicon photodiode
  • the line sensor 14 generates an electrical signal representing an intensity level for each wavelength by photoelectrically converting the wavelength dispersion image of the optical image formed on the light receiving surface by each of the plurality of photoelectric conversion elements. Then, the line sensor 14 outputs this electrical signal (first measurement result) to the control processing unit 4.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 is a device that performs a two-dimensional measurement in which the light to be measured is measured in two dimensions and outputs a second measurement result of a two-dimensional distribution, and has a relatively wide measurement area SP (for example, The light under measurement emitted from the second measurement angle in the range of about 10 ° to about 30 ° is measured. That is, the second spectroscopic measurement unit 2 measures the measured light for each radiation position of the measured light and measures the distribution of the optical characteristics.
  • a second spectroscopic measurement unit 2 is a tristimulus photometer that measures and divides the measured light into a predetermined wavelength range using, for example, an optical filter.
  • Such a tristimulus-type second spectroscopic measurement unit 2 is, for example, the rotation-type second spectroscopic measurement unit 2a in the first mode shown in FIGS. 1 and 3A.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 a according to the first aspect includes a filter selection unit 21 and a two-dimensional sensor (area sensor) 22.
  • the filter selection unit 21 is a device that selectively selects one optical filter 211 used for filtering measured light from among a plurality of optical filters 211.
  • the filter selection unit 21 includes a plurality of optical filters 211, a filter holding member 212 that holds the plurality of optical filters 211, and a motor 213 that generates a driving force for moving the filter holding member 212. In the example shown in FIGS.
  • the plurality of optical filters 211 includes three first to third optical filters 211-R, 211-G, and 211-B having different spectral responsiveness.
  • Each of the first to third optical filters 211-R, 211-G, and 211-B has a spectral response that approximates a CIE (International Commission on Illumination) color matching function, for example, as shown in FIG. 4A. That is, the first optical filter 211-R has a spectral response approximating the CIE color matching function z ( ⁇ ), and the second optical filter 211-G has a spectral response approximating the CIE color matching function y ( ⁇ ).
  • CIE International Commission on Illumination
  • the third optical filter 211-B has a spectral response close to the CIE color matching function x ( ⁇ ).
  • the first to third optical filters 211-R, 211-G, and 211-B may each have the spectral response shown in FIGS. 4B and 4C, for example.
  • the filter holding member 212 is, for example, a disk in which four first to fourth through openings are formed at equal intervals in the circumferential direction. These first to fourth through openings are formed in sizes corresponding to the first to third optical filters 211-R, 211-G, and 211-B.
  • the first to third through openings are respectively The first to third optical filters 211-R, 211-G, 211-B are fitted and fixed by, for example, an adhesive.
  • an optical filter is not fitted in the fourth through opening.
  • an ND filter may be fitted into the fourth through opening and fixed.
  • the filter holding member 212 has a rotation shaft 214 inserted in the center position thereof, and teeth are cut on the peripheral surface thereof to form a gear.
  • a gear is attached to the output shaft of the motor 213.
  • the gear of the motor 213 meshes with the gear of the filter holding member 212, and the driving force of the motor 213 is transmitted to the filter holding member 212. Accordingly, the filter holding member 212 is driven to rotate about the rotation shaft 214.
  • the filter holding member 212 is aligned with the optical axis of the second spectroscopic measurement unit 2 each time the optical axes of the first to third optical filters 211-R, 211-G, and 211-B are sequentially rotated.
  • the measuring angle variable optical system 3 and the two-dimensional sensor are disposed.
  • the two-dimensional sensor 22 includes a plurality of photoelectric conversion elements (an example of pixels) arranged in a two-dimensional array in two directions that are linearly independent from each other (for example, two directions orthogonal to each other).
  • the photoelectric conversion element is, for example, a silicon photodiode (SPD).
  • the two-dimensional sensor 22 is arranged such that its light receiving surface is located at the position P2 where the measurement angle variable optical system 3 forms an image (second image) IM2 to be measured and refocuses the light to be measured. Is done.
  • the remaining portion of the light to be measured that has proceeded without being bent by the branch mirror 5 is the first to third optical filters 211 -R, 211 -G, 211.
  • the measurement angle variable optical system 3 creates an image (second image) IM2 on the light receiving surface of the two-dimensional sensor 22 and refocuses it.
  • the two-dimensional sensor 22 performs electrical conversion of the second image IM2 formed on the light receiving surface by each of the plurality of photoelectric conversion elements, and thereby represents an electric signal representing an intensity level for each photoelectric conversion element (pixel). Is generated. Then, the two-dimensional sensor 22 outputs this electric signal (second measurement result) to the control processing unit 4.
  • any one of the first to third optical filters 211-R, 211-G, 211-B is sequentially selected so as to be positioned on the optical axis of the second spectroscopic measurement unit 2.
  • the second measurement result corresponding to the optical filter 211 is output from the two-dimensional sensor 22 to the control processing unit 4.
  • the first optical filter 211-R of the CIE color matching function z ( ⁇ ) is positioned on the optical axis of the second spectroscopic measurement unit 2, so that the second measurement result regarding the Z stimulus value is 2
  • the second optical filter 211 -G output from the dimension sensor 22 to the control processing unit 4 and having the CIE color matching function y ( ⁇ ) is positioned on the optical axis of the second spectroscopic measurement unit 2.
  • Two measurement results are output from the two-dimensional sensor 22 to the control processing unit 4, and the third optical filter 211 -B of the CIE color matching function x ( ⁇ ) is positioned on the optical axis of the second spectroscopic measurement unit 2.
  • the second measurement result regarding the X stimulus value is output from the two-dimensional sensor 22 to the control processing unit 4.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 is not limited to the spectroscopic measurement unit 2a of the first mode, and may be the second spectroscopic measurement unit 2b of the three-plate prism type in the second mode shown in FIG. 3B. Moreover, the second spectroscopic measurement unit 2c of the sequential branching method in the third mode shown in FIG. 3C may be used.
  • the second spectroscopic measurement unit 2b of the second mode shown in FIG. 3B includes three first to third prisms 23-R, 23-G, and 23-B and three first to third two-dimensional dimensions. Sensors 24-R, 24-G, and 24-B are provided.
  • the first to third prisms 23-R, 23-G, and 23-B are approximately triangular prism shapes.
  • the first side surface of the second prism 23-G and the first side surface of the first prism 23-R are in contact with the first and second side surfaces adjacent to each other in the third prism 23-B. Either one of the first side surface of the third prism 23-B and the first side surface of the second prism 23-G reflects light in the G (green) wavelength range, and R (red) and B (blue).
  • the first optical filter film that transmits each light in the wavelength range is formed, and R (red) is formed on one of the second side surface of the third prism 23-B and the first side surface of the first prism 23-R.
  • R (red) is formed on one of the second side surface of the third prism 23-B and the first side surface of the first prism 23-R.
  • a second optical filter film that transmits light in the B (blue) wavelength range is formed.
  • the third two-dimensional sensor 24-B is disposed on the third side surface of the third prism 23-B so that the light receiving surface thereof faces the third side surface.
  • a B optical filter 25-B that transmits only the B (blue) wavelength range is interposed between the third side surface of the third prism 23-B and the light receiving surface of the third two-dimensional sensor 24-B. May be.
  • the second side surface of the second prism 23-B is an incident surface for the light to be measured, and the light receiving surface of the second side surface of the second prism 23-G is opposed to the third side surface.
  • a second two-dimensional sensor 24-G is arranged.
  • a G optical filter 25-G that transmits only the G (green) wavelength range is interposed between the third side surface of the second prism 23-G and the light receiving surface of the second two-dimensional sensor 24-G. May be.
  • the third side surface of the first prism 23-R serves as an exit surface.
  • the first side surface of the first prism 23-R has a first light-receiving surface facing the third side surface.
  • a two-dimensional sensor 24-R is arranged.
  • Each of the first to third two-dimensional sensors 24-R, 24-G, and 24-B includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a two-dimensional array like the two-dimensional sensor 22. Is done.
  • the light to be measured is incident from the second side surface of the second prism 23-G.
  • the incident light to be measured light in the G (green) wavelength range is reflected by the first optical filter film, further reflected by the second side surface of the second prism 23-G, and from the third side surface. It is emitted, received by the second two-dimensional sensor 24-G, and photoelectrically converted.
  • each light in the wavelength range of R (red) and B (blue) that has passed through the first optical filter film is transmitted from the second side surface of the third prism 23-B to the third prism 23-.
  • B the incident light to be measured
  • light in the B (blue) wavelength range is reflected by the second optical filter film and emitted from the third side surface of the third prism 23-B.
  • Light is received by 24-B and subjected to photoelectric conversion.
  • light in the R (red) wavelength range that has passed through the second optical filter film is incident on the first prism 23-R from the first side surface of the first prism 23-R. .
  • each electric signal generated by photoelectric conversion by each of the first to third two-dimensional sensors 24-R, 24-G, and 24-B is converted into the first to third two-dimensional sensors.
  • Each of the sensors 24-R, 24-G, and 24-B is output to the control processing unit 4.
  • the second spectroscopic measurement unit 2c of the third aspect shown in FIG. 3C includes two first and second dichroic mirrors 26-G and 26-B and three first to third optical filters 27-R and 27-27. -G, 27-B and three first to third two-dimensional sensors 28-R, 28-G, 28-B.
  • the first dichroic mirror 26-G is an optical filter that reflects light in the G (green) wavelength range and transmits light in the R (red) and B (blue) wavelength ranges
  • -B is an optical filter that reflects light in the B (blue) wavelength range and transmits light in the R (red) wavelength range.
  • the first optical filter 27-R is an R optical filter that transmits only the R (red) wavelength range
  • the second optical filter 27-G is a G optical filter that transmits only the G (green) wavelength range
  • the third optical filter 27-B is a B optical filter that transmits only the B (blue) wavelength range.
  • Each of the first to third two-dimensional sensors 28-R, 28-G, and 28-B includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a two-dimensional array like the two-dimensional sensor 22. Is done.
  • a first optical filter 27-R is disposed on the light receiving surface of the first two-dimensional sensor 28-R, and the normal line of the light receiving surface is the optical axis (first optical axis).
  • a second optical filter 27-G is disposed on the light receiving surface of the second two-dimensional sensor 28-G, and the normal line of the light receiving surface is the optical axis (second optical axis).
  • a third optical filter 27-B is disposed on the light receiving surface of the three two-dimensional sensor 28-B, and the normal line of the light receiving surface is the optical axis (third optical axis). The first two-dimensional sensor 28-R and the first optical filter 27-R, the second two-dimensional sensor 28-G and the second optical filter 27-G, and the third two-dimensional sensor 28-B.
  • the third optical filter 27-B refers to the second optical axis of the second two-dimensional sensor 28-G and the third two-dimensional sensor 28 with respect to the first optical axis of the first two-dimensional sensor 28-R.
  • -B third optical axes are arranged so as to be orthogonal to each other, and the first optical axis of the first two-dimensional sensor 28-R and the second optical axis of the second two-dimensional sensor 28-G intersect.
  • the first dichroic mirror 26-G is disposed at a position so as to intersect the first optical axis of the first two-dimensional sensor 28-R at 45 degrees, and the first two-dimensional sensor 28-R has a first The first two-dimensional position is at a position where the optical axis and the third optical axis of the third two-dimensional sensor 28-B intersect.
  • a second dichroic mirror 26-B are arranged so as to first optical axis of the capacitors 28-R intersect at 45 degrees.
  • the light to be measured enters the first dichroic mirror 26-G.
  • each light in the R (red) and B (blue) wavelength ranges transmitted through the first dichroic mirror 26-G is incident on the second dichroic mirror 26-B.
  • the light in the B (blue) wavelength range is reflected by the second dichroic mirror 26-B, and passes through the third optical filter 27-B to pass through the third two-dimensional sensor 28. -B is received and photoelectrically converted.
  • the light in the R (red) wavelength range that has passed through the second dichroic mirror 26-B passes through the first optical filter 27-R and the first two-dimensional sensor 28. -R is received and photoelectrically converted.
  • Each electrical signal (each second measurement result) generated by photoelectric conversion by each of the first to third two-dimensional sensors 28-R, 28-G, and 28-B is converted into the first to third two-dimensional sensors.
  • Each of the sensors 28-R, 28-G, and 28-B is output to the control processing unit 4.
  • the input / output unit 8 is connected to the control processing unit 4, inputs a predetermined operation to the optical characteristic measuring device D, and outputs predetermined information from the optical characteristic measuring device D. is there.
  • the input / output unit 8 includes, for example, an input unit 81, an output unit 82, and an interface unit (IF unit) 83.
  • the input unit 81 is connected to the control processing unit 4 and, for example, various commands such as a command for instructing measurement of the light to be measured, and various data necessary for measurement such as input of an identifier in the light to be measured, for example.
  • a device that inputs to the optical characteristic measuring device D such as a plurality of input switches assigned with a predetermined function, a keyboard, a mouse, and the like.
  • the output unit 82 is connected to the control processing unit 4, and under the control of the control processing unit 4, commands and data input from the input unit 81, and measurement results of measured light (measured light measured by the optical characteristic measuring device D) (for example, a device that outputs a first measurement result, a second measurement result, and predetermined optical characteristics based on the first and second measurement results), such as a display device such as a CRT display, LCD, and organic EL display, a printer, etc. Printing device or the like.
  • a touch panel may be configured by the input unit 81 and the output unit 82.
  • the input unit 81 is a position input device that detects and inputs an operation position such as a resistive film method or a capacitance method
  • the output unit 82 is a display device.
  • a position input device is provided on the display surface of the display device, one or more input content candidates that can be input to the display device are displayed, and the user touches the display position where the input content to be input is displayed. Then, the position is detected by the position input device, and the display content displayed at the detected position is input to the optical characteristic measuring device D as the operation input content of the user.
  • an optical property measuring device D that is easy for the user to handle is provided.
  • the IF unit 83 is a circuit that is connected to the control processing unit 4 and inputs / outputs data to / from an external device in accordance with the control of the control processing unit 4, for example, an RS-232C interface circuit that is a serial communication system
  • the storage unit 9 is a circuit that is connected to the control processing unit 4 and stores various predetermined programs and various predetermined data under the control of the control processing unit 4.
  • the various predetermined programs include, for example, a control processing program such as a measurement program for measuring the light to be measured.
  • the various predetermined data includes a correction coefficient obtained by a correction calculation unit 422 described later.
  • the storage unit 9 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) that is a nonvolatile storage element, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) that is a rewritable nonvolatile storage element, and the like.
  • the storage unit 9 includes a RAM (Random Access Memory) or the like serving as a working memory of the control processing unit 4 that stores data generated during execution of the predetermined program.
  • the control processing unit 4 is a circuit for controlling each part of the optical property measuring device D according to the function of each part and obtaining the optical property of the light to be measured.
  • the control processing unit 4 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral circuits.
  • a control unit 41 and an optical characteristic calculation unit 42 are functionally configured by executing a control processing program.
  • the control part 41 is for controlling each part of the optical characteristic measuring device D according to the function of each part.
  • the optical characteristic calculation unit 42 is a predetermined optical characteristic of the light under measurement based on the first and second measurement results of the first and second spectroscopic measurement units 1 and 2 (in this embodiment, the color of the light under measurement). Is what you want.
  • the first spectroscopic measurement unit 1 has the first accuracy higher than the second accuracy of the second spectroscopic measurement unit 2, and the optical characteristic measurement device D of the present embodiment is Similarly to Patent Document 1, the second result of the second spectroscopic measurement unit 1 is corrected with the first result of the first spectroscopic measurement unit 1 to obtain the optical characteristics of the light to be measured.
  • the optical characteristic calculation unit 42 corrects the second result of the second spectroscopic measurement unit 2 with the first result of the first spectroscopic measurement unit 1 to obtain the optical characteristic of the light to be measured.
  • the optical characteristic calculator 42 functionally includes a characteristic calculator 421 and a correction calculator 422.
  • the spectral distribution (first measurement result) of the measured light measured by the first spectroscopic measurement unit 1 is P ( ⁇ )
  • the CIE color matching functions are x ( ⁇ ), y ( ⁇ ), z ( ⁇ )
  • the tristimulus values of the light to be measured are given by the following equations (1), (2), and (3).
  • the CIE color matching functions x ( ⁇ ), y ( ⁇ ), and z ( ⁇ ) are stored in advance in the storage unit 9.
  • X ⁇ P ( ⁇ ) ⁇ x ( ⁇ ) d ⁇ (1)
  • Y ⁇ P ( ⁇ ) ⁇ y ( ⁇ ) d ⁇ (2)
  • Z ⁇ P ( ⁇ ) ⁇ z ( ⁇ ) d ⁇ (3)
  • each pixel value (second measurement result) of each pixel (n, m) of the light to be measured measured by the second spectroscopic measurement unit 2 is expressed as Xc (n, m), Yc (n, m), Xc (n M), and the pixel on the second spectroscopic measurement unit 2 corresponding to the point of the light to be measured (measurement point of spot measurement) measured by the first spectroscopic measurement unit 1 is (n 0 , m 0 ),
  • the following equations (4), (5), and (6) hold. Note that (n 0 , m 0 ) is examined in advance and stored in the storage unit 9.
  • X f ⁇ Xc (n 0 , m 0 ), Yc (n 0 , m 0 ), Zc (n 0 , m 0 ) ⁇ (4)
  • Y g ⁇ Xc (n 0 , m 0 ), Yc (n 0 , m 0 ), Zc (n 0 , m 0 ) ⁇ (5)
  • Z h ⁇ Xc (n 0 , m 0 ), Yc (n 0 , m 0 ), Zc (n 0 , m 0 ) ⁇ (6)
  • CP1 X / Xc (n 0 , m 0 )
  • CP2 Y / Yc (n 0 , m 0 )
  • CP3 Z / Zc (n 0 , m 0 ) (10)
  • the corrected tristimulus values of each pixel of the second spectroscopic measurement unit 2 are given by the following equations (11), (12), and (13).
  • X (n, m) CP1 ⁇ Xc (n, m) (11)
  • Y (n, m) CP2 ⁇ Xc (n, m) (12)
  • Z (n, m) CP3 ⁇ Xc (n, m) (13)
  • the correction calculation unit 422 obtains the correction coefficients CP1, CP2, and CP3 as described above based on the first and second measurement results of the first and second spectroscopic measurement units, and the correction coefficients CP1, CP2 and CP3 are stored in the storage unit 9. Then, the characteristic calculation unit 421 includes correction coefficients CP1, CP2, and CP3 based on the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit 2 and the first and second measurement results of the first and second spectroscopic measurement units 1 and 2, respectively. Based on the above, the tristimulus values of the light to be measured are obtained as predetermined optical characteristics by using the above formulas (11) to (13).
  • the optical characteristic measurement apparatus D in the present embodiment can improve the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit 2 from the second accuracy.
  • the light to be measured when measurement is started, the light to be measured is received by the light receiving optical system 6 and is incident on the aperture stop 7. A part of the light to be measured that has passed through the aperture stop 7 is reflected by the branch mirror 5, its optical path is bent and guided to the first spectroscopic measurement unit 1, and the remaining part is directly measured by the measurement angle variable optical system 3. Then, the light is guided to the second spectroscopic measurement unit 2. The part of the light to be measured guided to the first spectroscopic measurement unit 1 is split and measured, and the first measurement result is output from the first spectroscopic measurement unit 1 to the control processing unit 4.
  • the first spectroscopic measurement unit 1 can measure with higher accuracy even when the object to be measured has polarization characteristics.
  • the remaining light to be measured guided to the second spectroscopic measurement unit 2 is spectroscopically measured and the second measurement result is output from the second spectroscopic measurement unit 2 to the control processing unit 4.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 sets the second measurement angle ⁇ as described later. Can be varied.
  • the optical characteristic calculation unit 42 of the control processing unit 4 obtains correction coefficients CP1, CP2, and CP3 based on the first and second measurement results by the correction calculation unit 422, and calculates the correction coefficients CP1, CP2, and CP3 and the second correction coefficients CP1, CP2, and CP3. Based on the measurement result, the characteristic calculation unit obtains a two-dimensional distribution of optical characteristics in the light to be measured and outputs the two-dimensional distribution to the output unit 82. Further, as necessary, the optical characteristic calculation unit 42 outputs the determined predetermined optical characteristic to an external device (not shown) via the IF unit 83.
  • the correction coefficients CP1, CP2, and CP3 may be obtained every measurement, may be obtained every predetermined number of times, and may be obtained every predetermined period. When obtaining every predetermined number of measurements or every predetermined period, the obtained correction coefficients CP1, CP2 and CP3 are stored in the storage unit 9 for the next use.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the measurement angle variable optical system in the optical characteristic measurement apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 5A shows a case where the second measurement angle is 10 °
  • FIG. 5B shows a case where the second measurement angle is 28 °.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the luminance distribution measurement by the optical characteristic measurement apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 6A shows a state of measurement when measuring the luminance distribution of the liquid crystal display
  • FIG. 6B shows a state of measurement when measuring the luminance distribution of the display character in the instrument panel of the automobile.
  • the second measurement angle ⁇ of the second spectroscopic measurement unit 2 is varied within a predetermined angle range ⁇ 1 to ⁇ 2 by the measurement angle variable optical system 3 ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 2).
  • the size of the two-dimensional sensor 22 in the second spectroscopic measurement unit 2 is 5 mm and the focal length f6 of the light receiving optical system 6 is 57 mm, in order to set the second measurement angle ⁇ to 10 °, FIG.
  • the size of the first image IM1 is 10 mm
  • the variable measurement angle optical system 3 sets the first focal length f3 to 22 mm and the magnification ⁇ to ⁇ 0.5.
  • the positions of the second lens groups 31 and 32 are adjusted.
  • the size of the first image IM1 is set to 30 mm, and the measurement angle variable optical system 3 has a focal length f3 of 12 mm.
  • the positions of the first and second lens groups 31 and 32 are adjusted so that the magnification ⁇ is set to ⁇ 0.17, respectively.
  • the first lens group 31 functioning as a variator moves along a locus that draws a convex curve on the image side.
  • the second lens group 32 that functions as a compensator moves along a locus that draws a straight line from the object side to the image side.
  • the ratio between the first measurement angle ⁇ of the first spectroscopic measurement unit 1 and the second measurement angle ⁇ of the second spectroscopic measurement unit 2 can be varied in the range of ⁇ 1 / ⁇ 1 to ⁇ 2 / ⁇ 1.
  • the ratio ⁇ / ⁇ can be varied in the range of 10 to 28.
  • the optical characteristic measuring apparatus D in the present embodiment can change the ratio ⁇ / ⁇ , for example, as shown in FIG. 6A, in measuring the luminance distribution of a liquid crystal display
  • the optical characteristic measuring apparatus D in the present embodiment Can measure the center of the screen of the liquid crystal display by the first spectroscopic measurement unit 1 at a measurement angle of 1 °, and can perform two-dimensional measurement of the entire screen of the liquid crystal display by the second spectroscopic measurement unit 2 at a measurement angle of 10 °.
  • the optical characteristic measurement apparatus D in the present embodiment uses the first spectroscopic measurement unit 1 to measure the central portion of the display character at a measurement angle of 1 °. Spot measurement is performed, and the entire instrument panel can be measured two-dimensionally by the second spectroscopic measurement unit 2 at a measurement angle of 20 °.
  • the optical characteristic measuring apparatus D according to the present embodiment can realize the measurement of the luminance distribution of the liquid crystal display and the measurement of the luminance distribution of the display character on the instrument panel of the automobile by changing the ratio ⁇ / ⁇ .
  • the optical property measuring apparatus D and the optical property measuring method mounted thereon include the measurement angle variable optical system 3, the measurement angle of the second spectroscopic measurement unit 2 can be varied. Therefore, the optical property measuring apparatus D and the optical property measuring method implemented in the present embodiment have a ratio between the first measurement angle of the first spectroscopic measurement unit 1 and the second measurement angle of the second spectroscopic measurement unit 2. Can be changed.
  • the first spectroscopic measurement unit 1 can perform spot measurement
  • the second spectroscopic measurement unit 2 performs two-dimensional measurement. Therefore, the optical property measurement apparatus D and the optical property measurement method mounted thereon can vary the ratio between the first measurement angle for spot measurement and the second measurement angle for two-dimensional measurement.
  • the optical characteristic measuring device D and the optical characteristic measuring method mounted on the optical characteristic measuring apparatus D include the aperture stop 7 so that the amount of received light can be made constant even when the light receiving optical system 6 is focused.
  • the first region measured at the first measurement angle ⁇ of the first spectroscopic measurement unit according to the magnification of the measurement angle variable optical system 3 is the two-dimensional sensor of the second spectroscopic measurement unit 2. If the size (area) of the projected first region changes when projected onto the two-dimensional sensor 22, the size of the first region projected onto the two-dimensional sensor 22 of the second spectroscopic measurement unit 2 is changed. Accordingly, the pixels of the two-dimensional sensor 22 for obtaining the above-described correction coefficients CP1, CP2, and CP3 may be selected.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a modified form of the optical characteristic measuring apparatus.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the first region measured at the first measurement angle of the first spectroscopic measurement unit and the two-dimensional sensor of the second spectroscopic measurement unit. 8B shows the standard, FIG. 8A shows the wide angle side (wide side) based on the standard shown in FIG. 8B, and FIG. 8C shows the telephoto side (tele side) based on the standard shown in FIG. 8B. Show.
  • Such a spectral characteristic measurement device Da is similar to the above-described spectral characteristic measurement device D.
  • the first spectral measurement unit 1, the second spectral measurement unit 2, and the measurement angle variable optics A system 3a, a control processing unit 4a, a branching mirror 5, a light receiving optical system 6, an aperture stop 7, an input / output unit 8, and a storage unit 9a are provided.
  • the first spectroscopic measurement unit 1, the second spectroscopic measurement unit 2, the branch mirror, the light receiving optical system 6, the aperture stop 7, and the input / output unit 8 in the spectral characteristic measurement unit Da of these modifications are respectively the spectral characteristic measurement units described above. Since it is the same as the first spectroscopic measurement unit 1, the second spectroscopic measurement unit 2, the branch mirror, the light receiving optical system 6, the aperture stop 7, and the input / output unit 8 in D, description thereof is omitted.
  • the measurement angle variable optical system 3a is similar to the measurement angle variable optical system 3 described above, and further includes a drive unit 33 in addition to the first and second lens groups 31 and 32 described above.
  • the drive unit 33 is connected to the control processing unit 4a, and as described above according to the second measurement angle ⁇ of the second spectroscopic measurement unit 2 input from the input unit 81 according to the control of the control unit 41a of the control processing unit 4a. It is a mechanism for moving the first and second lens groups 31 and 32 along the optical axis direction along a simple trajectory. In this modification, the first and second lens groups 31 and 32 are moved by the drive unit 33. However, the first and second lens groups 31 and 32 may be manually moved with, for example, a so-called zoom ring.
  • the control processing unit 4a is similar to the control processing unit 4 described above, and further includes an area processing unit 43 in addition to the control unit 41a and the optical characteristic calculation unit 42a.
  • the area processing unit 43 corresponds to a first region measured at the first measurement angle ⁇ of the first spectroscopic measurement unit 1 from among a plurality of pixels (a plurality of photoelectric conversion elements in the present embodiment) in the two-dimensional sensor 22. One or more pixels to be obtained are obtained.
  • variable measurement angle optical system 3 is a relay variable power optical system
  • the first spectroscopic measurement unit 1 is branched by the branch mirror 5 before being incident on the variable measurement angle optical system 3.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 receives the remaining portion of the measurement light branched by the branch mirror 5 via the measurement angle variable optical system 3. Therefore, the size (area) of the first region SP1 measured at the first measurement angle ⁇ of the first spectroscopic measurement unit 1 is temporarily projected onto the light receiving surface of the two-dimensional sensor 22 of the second spectroscopic measurement unit 2. Then, as shown in FIG. 8, the measurement angle is varied according to the magnification of the variable measurement angle optical system 3.
  • the measurement angle variable optical system 3 when the measurement angle variable optical system 3 is on the wide angle side from the standard, as shown in FIG. 8A, the first image projected onto the light receiving surface of the two-dimensional sensor 22 of the second spectroscopic measurement unit 2 is used.
  • the region SP1 is smaller than the first region SP1 shown in FIG. 8B, and when the variable measuring angle optical system 3 is on the telephoto side from the standard, as shown in FIG.
  • the first area SP1 projected on the light receiving surface of the dimension sensor 22 is larger than the first area SP1 shown in FIG. 8B.
  • the area processing unit 43 is a first measured at the first measurement angle ⁇ of the first spectroscopic measurement unit 1 from among a plurality of pixels (a plurality of photoelectric conversion elements in the present embodiment) in the two-dimensional sensor 22.
  • One or a plurality of pixels corresponding to the region SP1 is obtained. More specifically, there is a correspondence relationship between the magnification of the measurement angle variable optical system 3, that is, the second measurement angle ⁇ of the second spectroscopic measurement unit 2, and the one or more images corresponding to the first region SP1. For example, it is stored in the storage unit 9a in advance in a table format, and the area processing unit 43 refers to the correspondence relationship based on the second measurement angle ⁇ of the second spectroscopic measurement unit 2 input from the input unit 81, The one or more images corresponding to the first region SP1 are obtained.
  • the first and second lens groups 31 and 32 in the measurement angle variable optical system 3a are manually moved using a zoom ring or the like, the first and second lens groups 31 and 32 are used.
  • a position sensor for detecting a position along at least one of the optical axis directions is further provided, and the storage unit 9a corresponds to the second measurement angle ⁇ of the second spectroscopic measurement unit 2 and the first region SP1.
  • the correspondence relationship with a plurality of images is stored.
  • the control unit 41a is similar to the control unit 41 described above, and further, as described above, drives the first and second lens groups 31 and 32 in the measurement angle variable optical system 3a to move along the optical axis direction.
  • the unit 33 is controlled.
  • the optical characteristic calculation unit 42a is similar to the optical characteristic calculation unit 42 described above, and the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit 2 is based on the pixel values of the one or more pixels obtained by the area processing unit 43.
  • Correction coefficients CP1, CP2, and CP3 for correcting the first spectral measurement unit 1 with the first measurement result of the first spectroscopic measurement unit 1, and the second measurement of the second spectroscopic measurement unit 2 using the obtained correction coefficients CP1, CP2, and CP3.
  • the result is corrected with the first measurement result of the first spectroscopic measurement unit 1 to obtain the predetermined optical characteristic of the light to be measured.
  • the optical characteristic calculation unit 42a includes the same characteristic calculation unit 421 as described above. And a correction calculation unit 422a.
  • the correction calculation unit 422a is similar to the correction calculation unit 422, and as described above, the correction coefficients CP1, CP2, CP3 based on the first and second measurement results of the first and second spectroscopic measurement units 1 and 2, respectively. In this case, the pixel values of the one or more pixels determined by the area processing unit 43 are used.
  • the storage unit 9a is similar to the storage unit 9 described above, and further stores the correspondence relationship.
  • one or a plurality of pixels corresponding to the first region SP1 measured at the first measurement angle ⁇ of the first spectroscopic measurement unit 1 is selected from the plurality of pixels in the two-dimensional sensor 22.
  • the correction coefficients CP1, CP2, and CP3 are obtained based on the pixel values of the obtained pixels, and the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit 2 is obtained using the obtained correction coefficients CP1, CP2, and CP3. Since it correct
  • the optical characteristic measurement device D includes the variable measurement angle optical system 3 on the incident side of the second spectroscopic measurement unit 2 in order to vary the measurement angle of the second spectroscopic measurement unit 2.
  • the optical characteristic measurement apparatus D may be configured to include the measurement angle variable optical system 3 on the incident side of the first spectroscopic measurement unit 1, or
  • the optical characteristic measurement device D is configured to include a measurement angle variable optical system 3 on each incident side of the first and second spectroscopic measurement units 1 and 2. Also good.
  • the first spectroscopic measurement unit 1 is a spectroscopic type.
  • Stimulus value type may be used.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 since the optical characteristic measurement device D is a colorimeter, the second spectroscopic measurement unit 2 includes three optical filters 211-R, 211-G, and 211- having different spectral responses. The measured light is measured with three types of spectral sensitivities by using B, but when the optical characteristic measuring device D is a luminance meter, the second spectroscopic measuring unit 2 uses the measured light with one type of spectral sensitivities. Can be measured.
  • the second spectroscopic measurement unit 2 may be configured to include a color area sensor configured by, for example, a Bayer array.
  • An optical characteristic measurement apparatus includes a first and second spectroscopic measurement unit that spectroscopically measures light to be measured with first and second accuracy different from each other, a first measurement angle of the first spectroscopic measurement unit, and A measurement angle variable optical system that varies at least one of the second measurement angles of the second spectroscopic measurement unit, and the measured light based on the first and second measurement results of the first and second spectroscopic measurement units, respectively.
  • An optical characteristic calculation unit for obtaining the predetermined optical characteristic.
  • optical characteristic measuring apparatus includes a variable measuring angle optical system, the measuring angle can be varied. Therefore, the optical characteristic measuring apparatus can change the ratio between the first measurement angle of the first spectroscopic measurement unit and the second measurement angle of the second spectroscopic measurement unit.
  • the measurement angle variable optical system is a relay optical system that varies a focal length.
  • a measurement angle variable optical system can be realized relatively easily by a relay optical system (relay variable power optical system) that changes the focal length.
  • the first spectroscopic measurement unit has the first accuracy higher than the second accuracy of the second spectroscopic measurement unit, and the optical property calculation unit The second measurement result of the second spectroscopic measurement unit is corrected with the first measurement result of the first spectroscopic measurement unit to obtain a predetermined optical characteristic of the measured light.
  • Such an optical characteristic measurement apparatus uses the first spectroscopic instrument having a relatively high first accuracy as the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit even if the second accuracy of the second spectroscopic measurement unit is relatively low. Since correction is performed using the first measurement result of the measurement unit, the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit can be improved from the second accuracy.
  • the second spectroscopic measurement unit measures the light to be measured in two dimensions using the measured light as a plane, and includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array.
  • a two-dimensional sensor that receives the light to be measured by the plurality of pixels, and is measured at a first measurement angle of the first spectroscopic measurement unit from the plurality of pixels in the two-dimensional sensor.
  • An area processing unit for obtaining one or a plurality of pixels corresponding to a region is further provided, and the optical characteristic calculation unit is configured to perform the second spectral analysis based on the pixel values of the one or the plurality of pixels obtained by the area processing unit.
  • a correction coefficient for correcting the second measurement result of the measurement unit with the first measurement result of the first spectroscopic measurement unit is obtained.
  • Such an optical characteristic measurement apparatus obtains one or a plurality of pixels corresponding to the first region measured at the first measurement angle of the first spectroscopic measurement unit from the plurality of pixels in the two-dimensional sensor, and obtains this.
  • a correction coefficient is obtained based on the pixel value of the obtained pixel, and the second measurement result of the second spectroscopic measurement unit is corrected with the first measurement result of the first spectroscopic measurement unit using the obtained correction coefficient. Can be corrected more appropriately.
  • the first spectroscopic measurement unit performs spot measurement that measures the measured light as one point and outputs one measurement result, and performs the second measurement.
  • the spectroscopic measurement unit performs two-dimensional measurement by measuring the measured light in two dimensions and outputting a measurement result of a two-dimensional distribution.
  • Such an optical characteristic measuring apparatus can vary the ratio between the first measurement angle of spot measurement (spot measurement) and the second measurement angle of two-dimensional measurement.
  • the optical characteristic measuring method includes first and second spectroscopic measurement steps of measuring and measuring light to be measured with first and second accuracy different from each other, and the first and second spectroscopic measurements.
  • An optical property calculation step for obtaining a predetermined optical property of the light to be measured based on the first and second measurement results of each step, and at least one of the first and second spectroscopic measurement steps has a measurement angle
  • the light to be measured is dispersed through a variable measurement angle optical system.
  • the said optical characteristic measuring method can change the ratio of the 1st measurement angle in a 1st spectroscopic measurement process, and the 2nd measurement angle in a 2nd spectroscopic measurement process.
  • an optical property measuring apparatus and an optical property measuring method can be provided.

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Abstract

本発明の光学特性測定装置および該方法は、互いに異なる精度で第1および第2分光測定部によって被測定光を分光して測定し、それらの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性を求めるものであり、前記第1および第2分光測定部における第1および第2測定角のうちの少なくとも一方は、測定角可変光学系によって可変できるものである。

Description

光学特性測定装置および光学特性測定方法
 本発明は、例えば輝度、色彩および光沢等の所定の光学特性を測定する光学特性測定装置および光学特性測定方法に関し、特に、測定角を可変できる光学特性測定装置および光学特性測定方法に関する。
 近年、例えば、塗装、成形、印刷、繊維および農業等の各種産業分野において、製品の輝度、色彩および光沢等の所定の光学特性の管理が重要視されつつある。この前記所定の光学特性を測定する装置として例えば輝度計、分光測色計、色彩計(色彩色差計)および光沢計等の光学特性測定装置が知られており、その1つに、例えば、特許文献1に開示された二次元測色計がある。
 この特許文献1に開示された二次元測色計は、試料からの光を第1の光路と第2の光路に分光するビームスプリッタと、上記第1の光路に導かれた光が通過する位置に配設され、分光透過率が所定の3次元表色系の等色関数に近似する第1、第2、第3の光学フィルタと、この第1、第2、第3の光学フィルタを通過した光をそれぞれ上記試料面の複数の測定点について受光する2次元受光検出手段と、上記測定点の中の特定点から上記第2の光路に導かれた光について分光分布を検出する分光検出手段と、検出された上記分光分布に基づいて上記3次元表色系の三刺激値を算出する三刺激値演算手段と、算出された上記三刺激値と上記特定点における上記2次元受光検出手段の検出結果との関係を用いて上記特定点以外の上記測定点について上記2次元受光検出手段の検出結果から上記三刺激値を算出する演算手段とを備えている。このような二次元測色計は、上記演算手段によって、上記三刺激値と上記特定点における上記2次元受光検出手段の検出結果との関係を用いて上記特定点以外の上記測定点について上記2次元受光検出手段の検出結果から三刺激値を算出するので、相対的に精度の低い2次元受光検出手段の検出結果を相対的に精度の高い三刺激値で補正できるから、上記特定点以外の上記測定点について簡素な構成で精度良く測定できる。
 ところで、前記特許文献1に開示された二次元測色計のように、光学特性を測定する互いの精度の異なる2個の第1および第2分光測定部を備える場合に、例えば、測定目的や装置の用途等に応じて、第1分光測定部の測定角と第2分光測定部の測定角との比率を変更したい、との要望がある。
 例えば、液晶ディスプレイの輝度分布の測定では、液晶ディスプレイの画面中央部が第1分光測定部によって測定角1°でスポット測定(spot測定)されるとともに、液晶ディスプレイの画面全体が第2分光測定部によって測定角10°で2次元測定される。一方、自動車のインパネ(インスツルメント パネル(instrument panel)、ダッシュボード)における表示キャラクターの輝度分布の測定では、表示キャラクターの中央部が第1分光測定部によって測定角1°でスポット測定(spot測定)されるとともに、インパネ全体が第2分光測定部によって測定角20°で2次元測定される。このような液晶ディスプレイの輝度分布の測定とインパネにおける表示キャラクターの輝度分布の測定とを1台の光学特性測定装置によって実現しようとすると、第1分光測定部の測定角と第2分光測定部の測定角との比率を変更する必要がある。しかしながら、従来では、例えば、前記特許文献1に開示された二次元測色計のように、前記比率は、固定であり、そのままでは、前記両測定を1台の光学特性測定装置によって実現できない。
特開平6-201472号公報
 本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、測定角を可変できる光学特性測定装置および光学特性測定方法を提供することである。
 本発明にかかる光学特性測定装置および光学特性測定方法は、互いに異なる精度で第1および第2分光測定部によって被測定光を分光して測定し、それらの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性を求めるものであり、前記第1および第2分光測定部における第1および第2測定角のうちの少なくとも一方は、測定角可変光学系によって可変できるものである。したがって、このような光学特性測定装置および光学特性測定方法は、測定角を可変できる。
 上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
実施形態における光学特性測定装置の構成を示す図である。 一代表例として、アルミニウム製ミラーの入射角に対する偏光依存性を示す図である。 前記光学特性測定装置における第2分光測定部の構成を示す図である。 前記第2分光測定部における光学フィルタの分光応答度を説明するための図である。 前記光学特性測定装置における測定角可変光学系の動作を説明するための図である。 前記光学特性測定装置による輝度分布測定を説明するための図である。 前記光学特性測定装置における変形形態の構成を示す図である。 第1分光測定部の第1測定角で測定される第1領域と第2分光測定部の2次元センサとの関係を説明するための図である。
 以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
 図1は、実施形態における光学特性測定装置の構成を示す図である。図2は、一代表例として、アルミニウム製ミラーの入射角に対する偏光依存性を示す図である。図2の横軸は、入射角であり、その縦軸は、反射率である。Rpは、P偏光の反射特性であり、Rsは、S偏光の反射特性であり、Rは、RpとRsとの平均反射特性である。図3は、前記光学特性測定装置における第2分光測定部の構成を示す図である。図3Aは、第1態様の第2分光測定部を示し、図3Bは、第2態様の第2分光測定部を示し、そして、図3Cは、第3態様の第2分光測定部を示す。図4は、前記第2分光測定部における光学フィルタの分光応答度を説明するための図である。図4Aは、CIE等色関数の場合を示し、図4BおよびCそれぞれは、その他の場合を示す。図4AないしCの各横軸は、nm単位で示す波長であり、図4AないしCの各縦軸は、応答度を示す。応答度は、或る入力に対してどれだけ出力があるかを示す。
 本実施形態における光学特性測定装置Dは、例えば輝度、色彩および光沢等の所定の光学特性を測定する、例えば輝度計、分光測色計、色彩計(色彩色差計)および光沢計等の装置である。一例として、本実施形態では、光学特性測定装置Dが、所定の光学特性として、被測定光の色彩を測定する測色計である場合について以下に説明するが、もちろん、光学特性測定装置Dは、上記の通り、所定の光学特性として、例えば輝度を測定する輝度計であってよく、また例えば光沢を測定する光沢計であってよい。
 この一例の測色計としての光学特性測定装置Dは、例えば、図1に示すように、第1分光測定部1と、第2分光測定部2と、測定角可変光学系3と、制御処理部4と、分岐ミラー5とを備え、本実施形態では、さらに、受光光学系6と、開口絞り7と、入出力部8と、記憶部9とを備えている。
 受光光学系6は、測定域SPから放射された測定対象の被測定光を受け、開口絞り7および分岐ミラー5を介して所定の位置P1に測定対象の像(第1の像)IM1を作って前記受けた被測定光を収束する例えば対物レンズ等の光学系である。受光光学系6は、1または複数の光学レンズ等の光学素子を備えて構成される。図1に示す例では、受光光学系6は、全体として正の屈折力(光学的パワー、焦点距離の逆数)を有し、両凸の正レンズと像側に凸のメニスカスレンズとの接合レンズを備えて構成されている。被測定光は、測定域SPに測定対象の光源が配置され、前記光源から放射された光(光源自体の光)であってよく、また、測定域SPに測定対象の物体が配置され、所定の光源から放射された光が前記物体で反射された反射光であってもよい。
 開口絞り7は、当該開口絞り7を通過する光束のサイズ(光束サイズ、例えば光束径等)を規定する部材である。開口絞り7は、例えば、貫通孔を有し、被測定光の波長範囲に対し遮光性を有する材料によって形成された板状部材である。前記貫通孔のサイズは、当該開口絞り7を通過する前記光束のサイズに応じて設定される。開口絞り7は、分岐ミラー側に寄った所定の位置に配置される。
 分岐ミラー5は、前記被測定光の光束中に配置され、前記被測定光の光束のうちの一部の光束の光路を曲げて第1分光測定部1へ導光するとともに、前記被測定光の光束のうちの残余の光束を第2分光測定部2へ導光する反射鏡である。分岐ミラー5は、図1に示す例では、当該分岐ミラー5が配置された位置(配置位置)での前記被測定光の光束サイズよりも小さいサイズである反射鏡である。このような分岐ミラー5は、前記被測定光の光束内に配置可能であり、前記被測定光の光束における断面積(光軸を法線とする平面での面積)の一部分の光束を反射して折り曲げて第1分光測定部1へ導光でき、前記断面積の残余部分の光束をそのまま第2分光測定部2へ導光できる。前記断面積の一部分の光束は、図1に示す例では、測定域SPから角度α2で拡散して行く光束であり、前記断面積の残余部分の光束は、測定域SPから角度α1で拡散して行く光束から前記角度α2の光束を除いた光束である(α1>α2)。
 なお、分岐ミラー5は、例えば、貫通孔を有する反射鏡(ドーナツ型ミラー)であってもよい。このような分岐ミラー5は、前記被測定光の光束内にその貫通孔が位置するように配置されることによって、前記被測定光の光束のうちの前記貫通孔を通過した光束を第2分光測定部2へ導光でき、前記被測定光の光束のうちの残余の光束を、当該分岐ミラー5における前記貫通孔以外のミラー部分で反射して折り曲げて第1分光測定部1へ導光できる。
 また例えば、分岐ミラー5は、いわゆるハーフミラー(半透鏡)であってもよい。
 ここで、ハーフミラーは、一般に、比較的大きな偏光依存性を有するため、分岐ミラー5は、これら上述の相対的に小サイズの反射鏡や貫通孔を有する反射鏡であることが好ましい。特に、偏光依存性が小さい観点から、分岐ミラー5は、例えばアルミニウムや銀(それら合金を含む)等の金属材料で反射膜を形成した金属反射ミラーであることが好ましい。例えば、クロム(Cr)で反射膜を形成したハーフミラーは、その偏光依存性が約1.5倍であるが、アルミニウム(Al)で反射膜を形成した反射鏡は、その偏光依存性が約1.05倍である。なお、偏光依存性とは、P偏光の反射率とS偏光の反射率との比である。
 また、分岐ミラー5がこれら上述の相対的に小サイズの反射鏡や貫通孔を有する反射鏡である場合では、分岐ミラー5は、光軸AXを法線とする基準面に対し45度未満の角度で配置されていることが好ましい。通常、ミラーの偏光依存性は、入射角に依存し、入射角が小さいほど小さい。特に、45度以上では、偏光依存性が大きくなる。図2には、一代表例として、アルミニウム製ミラーの場合における入射角に対する偏光依存性が示されている。このため、このように分岐ミラー5を前記基準面に対し45度未満の角度で配置することで、分岐ミラー5に対する被測定光の入射角は、45度未満となる。したがって、このような光学特性測定装置Dは、偏光依存性をより小さくできる。
 測定角可変光学系3は、前記所定の位置P1で受光光学系6によって第1の像IM1を作った被測定光が入射され、所定の位置P2に測定対象の像(第2の像)IM2を作って再収束するリレー光学系であり、本実施形態では、第2分光測定部2の第2測定角を可変するものである。このような測定角可変光学系3は、例えば、複数のレンズ群を備え、前記複数のレンズ群のうちの1または複数を光軸AX方向に沿って移動することによって、焦点距離(リレー倍率)を可変できる変倍光学系(リレー変倍光学系)である。このような測定角可変光学系3は、焦点距離を変えることで画角が変化し、第2測定角を可変できる。
 一例では、測定角可変光学系3は、物体側から像側へ順に、全体として負の屈折力を有する負の第1レンズ群31と、全体として正の屈折力を有する正の第2レンズ群32とを備える。第1レンズ群31は、1または複数の光学レンズを備えて構成され、主にバリエーター(変倍系)として機能する。第2レンズ群32は、1または複数の光学レンズを備えて構成され、主にコンペンセーター(補正系)として機能する。これら第1および第2レンズ群31、32は、本実施形態では、変倍時に光軸方向に沿って移動し、これによって測定角可変光学系3は、焦点距離を可変する。
 このように本実施形態では、焦点距離を可変するリレー変倍光学系によって比較的簡単に測定角可変光学系3が実現されている。
 第1および第2分光測定部1、2は、それぞれ、制御処理部4に接続され、制御処理部4の制御に従って被測定光を分光して測定する装置である。分岐ミラー5によって反射されて光路を折り曲げられた、前記被測定光の全光束のうちの前記一部分の光束(角度α2の光束)が第1分光測定部1へ導光され、第1分光測定部1は、この前記一部分の光束を第1精度で分光して測定し、その測定結果(第1測定結果)を制御処理部4へ出力する。前記分岐ミラー5によって反射されて光路を折り曲げられなかった、前記被測定光の全光束のうちの前記残余の光束(角度α1の光束から角度α2の光束を除いた光束)が第2分光測定部2へ導光され、第2分光測定部1は、この前記残余の光束を第2精度で分光して測定し、その測定結果(第2測定結果)を制御処理部4へ出力する。これら第1および第2分光測定部1、2は、その精度が互いに異なる。本実施形態では、第1分光測定部1の第1精度は、第2分光測定部2の第2精度よりも高い。すなわち、第1分光測定部1は、第2分光測定部2よりも高精度である。
 より具体的には、第1分光測定部1は、前記被測定光を1点として測定して1個の第1測定結果を出力するスポット測定(spot測定、1点測定)を行う装置であり、相対的に狭い測定域SP(例えば第1測定角が約0.1°~約3°の範囲)から放射される被測定光を測定する。すなわち、第1分光測定部1は、被測定光の放射位置に関わらず被測定光を1つとして扱って測定する。このような第1分光測定部1は、例えば回折格子等の分光光学素子で被測定光を所定の波長間隔で分光して測定する分光型測光計である。この分光型の第1分光測定部1は、例えば、レンズ系12と、反射型回折格子13と、ラインセンサ14と、これらレンズ系12、反射型回折格子13およびラインセンサ14を収容する筐体10とを備える。筐体10は、ラインセンサ14の受光可能な波長範囲に対し遮光性を有する材料によって形成された箱体であり、その一側面には、分岐ミラー5で反射されて光路を折り曲げられた被測定光の前記一部分を当該筐体10内に導光する例えばスリット形状等の入射開口11が形成されている。第1分光測定部1は、この入射開口11が前記受光光学系6によって測定対象の像(第1の像)IM1を作って前記被測定光を収束する位置P3(前記位置P1に相当する位置)に位置するように、配置される。入射開口11から入射された前記被測定光は、レンズ系12に入射し、このレンズ系12によって平行化(コリメート)されて反射型回折格子13に入射し、反射型回折格子13によって回折されて反射される。この反射光は、再び、レンズ系12に入射し、このレンズ系12によってラインセンサ14の受光面上に光像の波長分散像として結像される。ラインセンサ14は、一方向に沿って配列された複数の光電変換素子を備えて構成される。前記光電変換素子は、例えば、シリコンホトダイオード(SPD)等である。ラインセンサ14は、前記受光面上に形成された光像の波長分散像を前記複数の光電変換素子それぞれによって光電変換することによって、各波長ごとの強度レベルを表す電気信号を生成する。そして、ラインセンサ14は、この電気信号(第1測定結果)を制御処理部4へ出力する。
 第2分光測定部2は、前記被測定光を面として2次元で測定して2次元分布の第2測定結果を出力する2次元測定を行う装置であり、相対的に広い測定域SP(例えば第2測定角が約10°~約30°の範囲)から放射される被測定光を測定する。すなわち、第2分光測定部2は、被測定光の放射位置ごとに被測定光を測定して光学特性の分布を測定する。このような第2分光測定部2は、例えば光学フィルタ等で被測定光を所定の波長範囲に分光して測定する三刺激値型測光計である。このような三刺激値型の第2分光測定部2は、例えば、図1および図3Aに示す第1態様における回転方式の第2分光測定部2aである。この第1態様の第2分光測定部2aは、フィルタ選択部21と、2次元センサ(エリアセンサ)22とを備える。フィルタ選択部21は、複数の光学フィルタ211の中から、被測定光のフィルタリングに用いる1個の光学フィルタ211を選択的する装置である。フィルタ選択部21は、複数の光学フィルタ211と、これら複数の光学フィルタ211を保持するフィルタ保持部材212と、フィルタ保持部材212を移動するための駆動力を生成するモータ213とを備える。複数の光学フィルタ211は、図1および図3Aに示す例では、互いに異なる分光応答度を持つ3個の第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bを備える。これら第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bは、それぞれ、例えば、図4Aに示すようにCIE(国際照明委員会)等色関数に近似した分光応答度を持つ。すなわち、第1光学フィルタ211-Rは、CIE等色関数z(λ)に近似した分光応答度を持ち、第2光学フィルタ211-Gは、CIE等色関数y(λ)に近似した分光応答度を持ち、そして、第3光学フィルタ211-Bは、CIE等色関数x(λ)に近似した分光応答度を持つ。あるいは、これら第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bは、それぞれ、例えば、図4Bや図4Cに示す分光応答度を持っても良い。フィルタ保持部材212は、例えば、周方向に等間隔に4個の第1ないし第4貫通開口を形成した円板である。これら第1ないし第4貫通開口は、第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bに応じた大きさで形成されており、第1ないし第3貫通開口には、それぞれ、第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bが嵌め込まれて、例えば接着剤等によって接着固定されている。なお、本実施形態では、第4貫通開口には、光学フィルタが嵌め込まれていない。あるいは、第4貫通開口には、NDフィルタが嵌め込まれて固定されても良い。そして、フィルタ保持部材212は、その中心位置に回転軸214が挿通され、その周面には、歯が歯切り加工されており、歯車(ギア)となっている。モータ213の出力軸には、ギアが装着されている。モータ213の前記ギアは、フィルタ保持部材212のギアと歯合し、モータ213の駆動力がフィルタ保持部材212に伝達される。これによってフィルタ保持部材212は、前記回転軸214を中心に回転駆動する。そして、フィルタ保持部材212は、第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bの各光軸が順次回転するごとに第2分光測定部2の光軸と一致するように、測定角可変光学系3と2次元センサとの間に配置される。2次元センサ22は、互いに線形独立な2方向(例えば互いに直交する2方向)に2次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子(画素の一例)を備えて構成される。前記光電変換素子は、例えば、シリコンホトダイオード(SPD)等である。2次元センサ22は、その受光面が前記測定角可変光学系3によって測定対象の像(第2の像)IM2を作って前記被測定光を再収束する前記位置P2に位置するように、配置される。このような第2分光測定部2では、分岐ミラー5で光路を折り曲げられずにそのまま進行した被測定光の前記残余の部分は、第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bのいずれかを介して、測定角可変光学系3によって2次元センサ22の受光面上に測定対象の像(第2の像)IM2を作って再収束する。2次元センサ22は、前記受光面上に形成された前記第2の像IM2を前記複数の光電変換素子それぞれによって光電変換することによって、各光電変換素子(画素)ごとの強度レベルを表す電気信号を生成する。そして、2次元センサ22は、この電気信号(第2測定結果)を制御処理部4へ出力する。ここで、第1ないし第3光学フィルタ211-R、211-G、211-Bのうちのいずれかの光学フィルタ211が第2分光測定部2の光軸上に位置するように順次に選択されることで、当該光学フィルタ211に応じた第2測定結果が2次元センサ22から制御処理部4へ出力される。すなわち、上述の例では、CIE等色関数z(λ)の第1光学フィルタ211-Rが第2分光測定部2の光軸上に位置することで、Z刺激値に関する第2測定結果が2次元センサ22から制御処理部4へ出力され、CIE等色関数y(λ)の第2光学フィルタ211-Gが第2分光測定部2の光軸上に位置することで、Y刺激値に関する第2測定結果が2次元センサ22から制御処理部4へ出力され、そして、CIE等色関数x(λ)の第3光学フィルタ211-Bが第2分光測定部2の光軸上に位置することで、X刺激値に関する第2測定結果が2次元センサ22から制御処理部4へ出力される。
 なお、第2分光測定部2は、この第1態様の分光測定部2aに限定されるものではなく、図3Bに示す第2態様における三板式プリズム方式の第2分光測定部2bであって良く、また、図3Cに示す第3態様における順次分岐方式の第2分光測定部2cであっても良い。
 この図3Bに示す第2態様の第2分光測定部2bは、3個の第1ないし第3プリズム23-R、23-G、23-Bと、3個の第1ないし第3の2次元センサ24-R、24-G、24-Bとを備える。第1ないし第3プリズム23-R、23-G、23-Bは、大略、三角柱形状である。第3プリズム23-Bにおける互いに隣接する第1および第2側面それぞれには、第2プリズム23-Gの第1側面および第1プリズム23-Rの第1側面が当接している。この第3プリズム23-Bの第1側面および第2プリズム23-Gの第1側面のいずれか一方には、G(緑)の波長範囲の光を反射するとともにR(赤)およびB(青)の波長範囲の各光を透過する第1光学フィルタ膜が形成され、第3プリズム23-Bの第2側面および第1プリズム23-Rの第1側面のいずれか一方には、R(赤)の波長範囲の光を反射するとともにB(青)の波長範囲の光を透過する第2光学フィルタ膜が形成される。第3プリズム23-Bの第3側面には、その受光面が当該第3側面に対向するように、第3の2次元センサ24-Bが配置される。なお、第3プリズム23-Bの第3側面と第3の2次元センサ24-Bの受光面との間には、B(青)の波長範囲のみを透過するB光学フィルタ25-Bが介在してもよい。第2プリズム23-Bの第2側面は、被測定光の入射面となっており、第2プリズム23-Gの第3側面には、その受光面が当該第3側面に対向するように、第2の2次元センサ24-Gが配置される。なお、第2プリズム23-Gの第3側面と第2の2次元センサ24-Gの受光面との間には、G(緑)の波長範囲のみを透過するG光学フィルタ25-Gが介在してもよい。第1プリズム23-Rの第3側面は、射出面となっており、この第1プリズム23-Rの第3側面には、その受光面が当該第3側面に対向するように、第1の2次元センサ24-Rが配置される。これら第1ないし第3の2次元センサ24-R、24-G、24-Bは、それぞれ、2次元センサ22と同様に、2次元アレイ状に配置された複数の光電変換素子を備えて構成される。このような第2態様の第2分光測定部2bでは、前記被測定光は、第2プリズム23-Gの第2側面から入射する。この入射した被測定光のうちのG(緑)の波長範囲の光は、前記第1光学フィルタ膜で反射し、第2プリズム23-Gの第2側面でさらに反射してその第3側面から射出され、第2の2次元センサ24-Gによって受光され、光電変換される。前記被測定光のうちの、前記第1光学フィルタ膜を透過したR(赤)およびB(青)の波長範囲の各光は、第3プリズム23-Bの第2側面から第3プリズム23-Bへ入射する。この入射した被測定光のうちのB(青)の波長範囲の光は、前記第2光学フィルタ膜で反射し、第3プリズム23-Bの第3側面から射出され、第3の2次元センサ24-Bによって受光され、光電変換される。そして、前記被測定光のうちの、前記第2光学フィルタ膜を透過したR(赤)の波長範囲の光は、第1プリズム23-Rの第1側面から第1プリズム23-Rへ入射する。この入射した被測定光のうちのR(赤)の波長範囲の光は、第1プリズム23-Rの第3側面から射出され、第1の2次元センサ24-Rによって受光され、光電変換される。これら第1ないし第3の2次元センサ24-R、24-G、24-Bそれぞれによって光電変換されて生成された各電気信号(各第2測定結果)は、第1ないし第3の2次元センサ24-R、24-G、24-Bそれぞれから、制御処理部4へ出力される。
 図3Cに示す第3態様の第2分光測定部2cは、2個の第1および第2ダイクロイックミラー26-G、26-Bと、3個の第1ないし第3光学フィルタ27-R、27-G、27-Bと、3個の第1ないし第3の2次元センサ28-R、28-G、28-Bとを備える。第1ダイクロイックミラー26-Gは、G(緑)の波長範囲の光を反射するとともにR(赤)およびB(青)の波長範囲の各光を透過する光学フィルタであり、第2ダイクロイックミラー26-Bは、B(青)の波長範囲の光を反射するとともにR(赤)の波長範囲の光を透過する光学フィルタである。第1光学フィルタ27-Rは、R(赤)の波長範囲のみを透過するR光学フィルタであり、第2光学フィルタ27-Gは、G(緑)の波長範囲のみを透過するG光学フィルタであり、第3光学フィルタ27-Bは、B(青)の波長範囲のみを透過するB光学フィルタである。これら第1ないし第3の2次元センサ28-R、28-G、28-Bは、それぞれ、2次元センサ22と同様に、2次元アレイ状に配置された複数の光電変換素子を備えて構成される。第1の2次元センサ28-Rにおける受光面上には、第1光学フィルタ27-Rが配置され、前記受光面の法線がその光軸(第1光軸)とされる。同様に、第2の2次元センサ28-Gにおける受光面上には、第2光学フィルタ27-Gが配置され、前記受光面の法線がその光軸(第2光軸)とされ、第3の2次元センサ28-Bにおける受光面上には、第3光学フィルタ27-Bが配置され、前記受光面の法線がその光軸(第3光軸)とされる。そして、これら第1の2次元センサ28-Rおよび第1光学フィルタ27-Rと、第2の2次元センサ28-Gおよび第2光学フィルタ27-Gと、第3の2次元センサ28-Bおよび第3光学フィルタ27-Bとは、第1の2次元センサ28-Rの第1光軸に対し、第2の2次元センサ28-Gの第2光軸および第3の2次元センサ28-Bの第3光軸それぞれが直交するように、配置され、第1の2次元センサ28-Rの第1光軸と第2の2次元センサ28-Gの第2光軸との交差する位置に第1の2次元センサ28-Rの第1光軸に対し45度で交差するように第1ダイクロイックミラー26-Gが配置され、そして、第1の2次元センサ28-Rの第1光軸と第3の2次元センサ28-Bの第3光軸との交差する位置に第1の2次元センサ28-Rの第1光軸に対し45度で交差するように第2ダイクロイックミラー26-Bが配置される。このような第3態様の第2分光測定部2cでは、前記被測定光は、第1ダイクロイックミラー26-Gに入射する。この入射した被測定光のうちのG(緑)の波長範囲の光は、この第1ダイクロイックミラー26-Gで反射し、第2光学フィルタ27-Gを介して、第2の2次元センサ28-Gによって受光され、光電変換される。前記被測定光のうちの、前記第1ダイクロイックミラー26-Gを透過したR(赤)およびB(青)の波長範囲の各光は、第2ダイクロイックミラー26-Bに入射される。この入射した被測定光のうちのB(青)の波長範囲の光は、前記第2ダイクロイックミラー26-Bで反射し、第3光学フィルタ27-Bを介して、第3の2次元センサ28-Bによって受光され、光電変換される。そして、前記被測定光のうちの、前記第2ダイクロイックミラー26-Bを透過したR(赤)の波長範囲の光は、第1光学フィルタ27-Rを介して、第1の2次元センサ28-Rによって受光され、光電変換される。これら第1ないし第3の2次元センサ28-R、28-G、28-Bそれぞれによって光電変換されて生成された各電気信号(各第2測定結果)は、第1ないし第3の2次元センサ28-R、28-G、28-Bそれぞれから、制御処理部4へ出力される。
 図1に戻って、入出力部8は、制御処理部4に接続され、当該光学特性測定装置Dに対し所定の操作入力を行い、当該光学特性測定装置Dから所定の情報を出力するものである。入出力部8は、例えば、入力部81と、出力部82と、インターフェース部(IF部)83とを備える。
 入力部81は、制御処理部4に接続され、例えば、被測定光の測定を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば被測定光における識別子の入力等の測定する上で必要な各種データを光学特性測定装置Dに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチや、キーボードや、マウス等である。出力部82は、制御処理部4に接続され、制御処理部4の制御に従って、入力部81から入力されたコマンドやデータ、および、光学特性測定装置Dによって測定された被測定光の測定結果(例えば、第1測定結果、第2測定結果、第1および第2測定結果に基づく所定の光学特性)を出力する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCDおよび有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
 なお、入力部81および出力部82からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部81は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部82は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として光学特性測定装置Dに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い光学特性測定装置Dが提供される。
 IF部83は、制御処理部4に接続され、制御処理部4の制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるRS-232Cのインターフェース回路、Bluetooth(登録商標)規格を用いたインターフェース回路、IrDA(Infrared Data Asscoiation)規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、USB(Universal Serial Bus)規格を用いたインターフェース回路等である。
 記憶部9は、制御処理部4に接続され、制御処理部4の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、被測定光を測定するための測定プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、後述の補正演算部422で求められた補正係数が含まれる。このような記憶部9は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部9は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部4のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を含む。
 制御処理部4は、光学特性測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、被測定光の光学特性を求めるための回路である。制御処理部4は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部4には、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部41および光学特性演算部42が機能的に構成される。
 制御部41は、光学特性測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するためのものである。
 光学特性演算部42は、第1および第2分光測定部1、2それぞれの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性(本実施形態では被測定光の色彩)を求めるものである。本実施形態では、第1分光測定部1は、上述したように、その第1精度が第2分光測定部2の第2精度よりも高くなっており、本実施形態の光学特性測定装置Dは、前記特許文献1と同様に、第2分光測定部1の第2結果を第1分光測定部1の第1結果で補正して前記被測定光の光学特性を求めるように構成されている。このため、光学特性演算部42は、第2分光測定部2の第2結果を第1分光測定部1の第1結果で補正して前記被測定光の光学特性を求めるものであり、そのために、光学特性演算部42は、特性演算部421と、補正演算部422とを機能的に備える。
 ここで、第1分光測定部1で測定した被測定光の分光分布(第1測定結果)をP(λ)であるとし、CIE等色関数をx(λ)、y(λ)、z(λ)とすると、被測定光の三刺激値は、次式(1)、式(2)および式(3)によって与えられる。なお、CIE等色関数x(λ)、y(λ)、z(λ)は、記憶部9に予め記憶される。
X=∫P(λ)・x(λ)dλ   ・・・(1)
Y=∫P(λ)・y(λ)dλ   ・・・(2)
Z=∫P(λ)・z(λ)dλ   ・・・(3)
 一方、第2分光測定部2で測定した被測定光の各画素(n、m)の各画素値(第2測定結果)をXc(n、m)、Yc(n、m)、Xc(n、m)とし、第1分光測定部1で測定した被測定光の点(スポット測定の測定点)に対応する第2分光測定部2上での画素を(n、m)とすると、次の式(4)、式(5)および式(6)が成り立つ。なお、(n、m)は、予め調べられて記憶部9に記憶される。
X=f{Xc(n、m)、Yc(n、m)、Zc(n、m)}  ・・・(4)
Y=g{Xc(n、m)、Yc(n、m)、Zc(n、m)}  ・・・(5)
Z=h{Xc(n、m)、Yc(n、m)、Zc(n、m)}  ・・・(6)
 これら式(4)ないし式(6)における関数f、g、hの各係数が補正係数であり、これら式(4)ないし式(6)の関係式を、前記特許文献1と同様に、次式(7)のようにおくと、式(8)、式(9)および式(10)のように、補正係数CP1、CP2、CP3が求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
CP1=X/Xc(n、m)   ・・・(8)
CP2=Y/Yc(n、m)   ・・・(9)
CP3=Z/Zc(n、m)   ・・・(10)
 第2分光測定部2の補正された各画素の三刺激値は、次の式(11)、式(12)および式(13)によって与えられる。
X(n、m)=CP1・Xc(n,m)   ・・・(11)
Y(n、m)=CP2・Xc(n,m)   ・・・(12)
Z(n、m)=CP3・Xc(n,m)   ・・・(13)
 したがって、補正演算部422は、前記第1および第2分光測定部それぞれの第1および第2測定結果に基づいて、上述のように、補正係数CP1、CP2、CP3を求め、この補正係数CP1、CP2、CP3を記憶部9に記憶するものである。そして、特性演算部421は、第2分光測定部2の第2測定結果と、第1および第2分光測定部1、2それぞれの第1および第2測定結果に基づく補正係数CP1、CP2、CP3とに基づいて、上述の式(11)ないし式(13)を用いることで、被測定光の三刺激値を所定の光学特性として求めるものである。このように本実施形態では、第2分光測定部2の第2精度が相対的に低くても、第2分光測定部2の第2測定結果を、相対的に高い第1精度を持つ第1分光測定部1の第1測定結果で補正するので、本実施形態における光学特性測定装置Dは、第2分光測定部2の第2測定結果を、前記第2精度より向上できる。
 このような光学特性測定装置Dでは、測定が開始されると、被測定光は、受光光学系6で受光され、開口絞り7に入射される。開口絞り7を通過した被測定光は、その一部が分岐ミラー5で反射されてその光路が折り曲げられて第1分光測定部1へ導光され、残余の部分がそのまま測定角可変光学系3を介して第2分光測定部2へ導光される。第1分光測定部1へ導光された前記一部の被測定光は、分光されて測定され、その第1測定結果が第1分光測定部1から制御処理部4へ出力される。ここで、分岐ミラー5は、その偏光依存性が小さいので、第1分光測定部1は、被測定物が偏光特性を有している場合でもより精度良く測定できる。第2分光測定部2へ導光された前記残余の被測定光は、分光されて測定され、その第2測定結果が第2分光測定部2から制御処理部4へ出力される。ここで、第2分光測定部2へ導光された前記残余の被測定光は、測定角可変光学系3を介するので、第2分光測定部2は、その第2測定角γを後述のように可変できる。制御処理部4の光学特性演算部42は、補正演算部422によって第1および第2測定結果に基づいて補正係数CP1、CP2、CP3を求め、この求めた補正係数CP1、CP2、CP3と第2測定結果に基づいて、特性演算部によって被測定光における光学特性の2次元分布を求め、出力部82に出力する。また、必要に応じて、光学特性演算部42は、この求めた所定の光学特性を、IF部83を介して図略の外部機器へ出力する。なお、補正係数CP1、CP2、CP3は、測定ごとに求めて良く、また、所定の測定回数ごとに求めて良く、また、所定の期間ごとに求めて良い。所定の測定回数ごとに求める場合や所定の期間ごとに求める場合では、次回の使用のために、求めた補正係数CP1、CP2、CP3は、記憶部9に記憶される。
 次に、第1分光測定部1の第1測定角と第2分光測定部2の第2測定角との比率の変更に関し、その動作を以下に説明する。図5は、本実施形態の光学特性測定装置における測定角可変光学系の動作を説明するための図である。図5Aは、第2測定角が10°の場合を示し、図5Bは、第2測定角が28°の場合を示す。図6は、本実施形態における光学特性測定装置による輝度分布測定を説明するための図である。図6Aは、液晶ディスプレイの輝度分布を測定する場合における測定の様子を示し、図6Bは、自動車のインパネにおける表示キャラクターの輝度分布を測定する場合における測定の様子を示す。
 本実施形態における光学特性測定装置Dでは、第1分光測定部1の第1測定角βは、所定の角度β1(例えば、0.1°や0.2°や1°等)で固定されている(β=β1)。そして、第2分光測定部2の第2測定角γは、測定角可変光学系3によって所定の角度範囲γ1~γ2で可変される(γ1≦γ≦γ2)。
 例えば、第2分光測定部2における2次元センサ22のサイズが5mmであり、受光光学系6の焦点距離f6が57mmである場合、第2測定角γを10°とするためには、図5Aに示すように、第1の像IM1の大きさが10mmとされ、測定角可変光学系3は、その焦点距離f3を22mmに、倍率δを-0.5にそれぞれ設定するように、第1および第2レンズ群31、32の位置を調整する。これによって大きさ10mmの第1の像IM1は、測定角可変光学系3によって大きさ5mm(=10×0.5)の第2の像IM2となって2次元センサ22の受光面上に結像し、第2測定角10°で測定可能となる。
 一方、第2測定角γを28°とするためには、図5Bに示すように、第1の像IM1の大きさが30mmとされ、測定角可変光学系3は、その焦点距離f3を12mmに、倍率δを-0.17にそれぞれ設定するように、第1および第2レンズ群31、32の位置を調整する。これによって大きさ30mmの第1の像IM1は、測定角可変光学系3によって大きさ5mm(=30×0.17)の第2の像IM2となって2次元センサ22の受光面上に結像し、第2測定角28°で測定可能となる。
 なお、第2測定角10°から第2測定角28°まで可変する間、図5に示すように、バリエーターとして機能する第1レンズ群31は、像側に凸の曲線を描く軌跡で移動し、コンペンセーターとして機能する第2レンズ群32は、物体側から像側へ単調に直線を描く軌跡で移動する。
 このように第2分光測定部2の第2測定角γを可変できるので、第1分光測定部1の第1測定角βと第2分光測定部2の第2測定角γとの比率、例えば、第1分光測定部1の第1測定角βに対する第2分光測定部2の第2測定角γの比γ/βは、γ1/β1~γ2/β1の範囲で可変できる。図5に示す例では、β1=1°とした場合、前記比γ/βは、10~28の範囲で可変できる。
 このように本実施形態における光学特性測定装置Dは、前記比γ/βを可変できるので、例えば、図6A示すように、液晶ディスプレイの輝度分布の測定では、本実施形態における光学特性測定装置Dは、液晶ディスプレイの画面中央部を第1分光測定部1によって測定角1°でスポット測定し、液晶ディスプレイの画面全体を第2分光測定部2によって測定角10°で2次元測定できる。一方、図6B示すように、自動車のインパネにおける表示キャラクターの輝度分布の測定では、本実施形態における光学特性測定装置Dは、表示キャラクターの中央部を第1分光測定部1によって測定角1°でスポット測定し、インパネ全体を第2分光測定部2によって測定角20°で2次元測定できる。このように本実施形態における光学特性測定装置Dは、液晶ディスプレイの輝度分布の測定と自動車のインパネにおける表示キャラクターの輝度分布の測定とを前記比γ/βを変えて1台で実現できる。
 このように本実施形態における光学特性測定装置Dおよびこれに実装された光学特性測定方法は、測定角可変光学系3を備えるので、第2分光測定部2の測定角を可変できる。したがって、本実施形態における光学特性測定装置Dおよびこれに実装された光学特性測定方法は、第1分光測定部1の第1測定角と第2分光測定部2の第2測定角との比率を変更できる。
 そして、本実施形態における光学特性測定装置Dおよびこれに実装された光学特性測定方法では、第1分光測定部1は、スポット測定を実行でき、第2分光測定部2は、2次元測定を実行できるので、本実施形態における光学特性測定装置Dおよびこれに実装された光学特性測定方法は、スポット測定の第1測定角と、2次元測定の第2測定角との比率を可変できる。
 また、本実施形態における光学特性測定装置Dおよびこれに実装された光学特性測定方法は、開口絞り7を備えることによって、受光光学系6のフォーカスを行っても受光光量を不変にできる。
 なお、上述の実施形態において、測定角可変光学系3の倍率に応じて、第1分光測定部の第1測定角βで測定される第1領域を、第2分光測定部2の2次元センサ22上に射影した場合に、この射影した前記第1領域の大きさ(面積)が変わる場合に、第2分光測定部2の2次元センサ22上に射影される前記第1領域の大きさに応じて、上述の補正係数CP1、CP2、CP3を求めるための2次元センサ22の画素が選択されても良い。
 図7は、前記光学特性測定装置における変形形態の構成を示す図である。図8は、第1分光測定部の第1測定角で測定される第1領域と第2分光測定部の2次元センサとの関係を説明するための図である。図8Bは、標準を示し、図8Aは、この図8Bに示す標準を基準に広角側(ワイド側)を示し、図8Cは、この図8Bに示す標準を基準に望遠側(テレ側)を示す。
 このような分光特性測定装置Daは、上述の分光特性測定装置Dに類似し、例えば、図7に示すように、第1分光測定部1と、第2分光測定部2と、測定角可変光学系3aと、制御処理部4aと、分岐ミラー5と、受光光学系6と、開口絞り7と、入出力部8と、記憶部9aとを備えている。これら変形形態の分光特性測定部Daにおける第1分光測定部1、第2分光測定部2、分岐ミラー、受光光学系6、開口絞り7および入出力部8は、それぞれ、上述の分光特性測定部Dにおける第1分光測定部1、第2分光測定部2、分岐ミラー、受光光学系6、開口絞り7および入出力部8と同様であるので、その説明を省略する。
 測定角可変光学系3aは、上述の測定角可変光学系3に類似し、上述の第1および第2レンズ群31、32にさらに加えて、駆動部33を備える。駆動部33は、制御処理部4aに接続され、制御処理部4aの制御部41aの制御に従って、入力部81から入力された第2分光測定部2の第2測定角γに応じて上述のような軌跡で第1および第2レンズ群31、32を光軸方向に沿って移動させる機構である。なお、この変形形態では、第1および第2レンズ群31、32は、駆動部33で移動されるが、例えばいわゆるズームリング等を備え手動で移動されても良い。
 制御処理部4aは、上述の制御処理部4に類似し、制御部41aおよび光学特性演算部42aにさらに加えて、エリア処理部43を機能的に備える。
 エリア処理部43は、2次元センサ22における複数の画素(本実施形態では複数の光電変換素子)の中から、第1分光測定部1の第1測定角βで測定される第1領域に相当する1または複数の画素を求めるものである。
 測定角可変光学系3は、上述したように、リレー変倍光学系であり、第1分光測定部1は、この測定角可変光学系3に入射される前に、分岐ミラー5によって分岐した一部の被測定光を受光する一方、第2分光測定部2は、測定角可変光学系3を介して前記分岐ミラー5によって分岐した被測定光の残余の部分を受光する。このため、第1分光測定部1の第1測定角βで測定される第1領域SP1の大きさ(面積)は、仮に、第2分光測定部2の2次元センサ22の受光面上に投影すると、図8に示すように、測定角可変光学系3の倍率に応じて可変する。より具体的には、測定角可変光学系3が標準より広角側である場合には、図8Aに示すように、第2分光測定部2の2次元センサ22の受光面上に投影した第1領域SP1は、図8Bに示す第1領域SP1より小さくなり、また、測定角可変光学系3が標準より望遠側である場合には、図8Cに示すように、第2分光測定部2の2次元センサ22の受光面上に投影した第1領域SP1は、図8Bに示す第1領域SP1より大きくなる。エリア処理部43は、2次元センサ22における複数の画素(本実施形態では複数の光電変換素子)の中から、このような第1分光測定部1の第1測定角βで測定される第1領域SP1に相当する1または複数の画素を求めるものである。より具体的には、測定角可変光学系3の倍率、すなわち、第2分光測定部2の第2測定角γと、前記第1領域SP1に相当する前記1または複数の画像との対応関係が例えばテーブル形式で予め記憶部9aに記憶され、エリア処理部43は、入力部81から入力された第2分光測定部2の第2測定角γに基づいて、前記対応関係を参照することで、前記第1領域SP1に相当する前記1または複数の画像を求める。なお、上述したように、測定角可変光学系3aにおける第1および第2レンズ群31、32がズームリング等を用いた手動で移動される場合には、第1および第2レンズ群31、32のうちの少なくとも一方における光軸方向に沿った位置を検出する位置センサがさらに備えられ、記憶部9aは、第2分光測定部2の第2測定角γと、前記第1領域SP1に相当する前記1または複数の画像との前記対応関係に代え、前記第1および第2レンズ群31、32のうちの少なくとも一方における光軸方向に沿った位置と、前記第1領域SP1に相当する前記1または複数の画像との対応関係を記憶する。
 制御部41aは、上述の制御部41に類似し、さらに、上述のように、測定角可変光学系3aにおける第1および第2レンズ群31、32を光軸方向に沿って移動するように駆動部33を制御するものである。
 光学特性演算部42aは、上述の光学特性演算部42に類似し、エリア処理部43で求められた前記1または複数の画素の画素値に基づいて、第2分光測定部2の第2測定結果を第1分光測定部1の第1測定結果で補正するための補正係数CP1、CP2、CP3を求め、この求めた補正係数CP1、CP2、CP3を用いて第2分光測定部2の第2測定結果を第1分光測定部1の第1測定結果で補正して被測定光の所定の光学特性を求めるものであり、そのために、光学特性演算部42aは、上述と同様の特性演算部421と、補正演算部422aとを機能的に備える。補正演算部422aは、補正演算部422に類似し、上述のように、前記第1および第2分光測定部1、2それぞれの第1および第2測定結果に基づいて補正係数CP1、CP2、CP3を求めるが、この際に、エリア処理部43で求められた前記1または複数の画素の画素値を用いる。
 記憶部9aは、上述の記憶部9に類似し、さらに前記対応関係を記憶するものである。
 このような変形形態によれば、2次元センサ22における複数の画素の中から、第1分光測定部1の第1測定角βで測定される第1領域SP1に相当する1または複数の画素が求められ、この求められた画素の画素値に基づいて補正係数CP1、CP2、CP3が求められ、この求められ補正係数CP1、CP2、CP3を用いて第2分光測定部2の第2測定結果を第1分光測定部1の第1測定結果で補正するので、より適切に補正できる。
 また、上述の実施形態では、第2分光測定部2の測定角を可変するために、光学特性測定装置Dは、第2分光測定部2の入射側に測定角可変光学系3を備えて構成されたが、第2分光測定部2の入射側に代え、光学特性測定装置Dは、第1分光測定部1の入射側に測定角可変光学系3を備えて構成されてもよく、あるいは、第2分光測定部2の入射側に追加して、光学特性測定装置Dは、第1および第2分光測定部1、2の各入射側それぞれに測定角可変光学系3を備えて構成されてもよい。
 また、上述の実施形態では、第1分光測定部1は、分光型であったが、第2分光測定部2の光学フィルタ211より高精度な分光応答度を持つ光学フィルタを用いることで、三刺激値型であってもよい。
 また、上述の実施形態では、光学特性測定装置Dが測色計であるため、第2分光測定部2は、互いに分光応答度の異なる3個の光学フィルタ211-R、211-G、211-Bを用いることで3種類の分光感度で被測定光を測定したが、光学特性測定装置Dが輝度計である場合には、第2分光測定部2は、1種類の分光感度で被測定光を測定すればよい。
 また、上述の実施形態において、第2分光測定部2は、例えばベイヤー配列等で構成されたカラーエリアセンサを備えて構成されても良い。
 本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
 一態様にかかる光学特性測定装置は、互いに異なる第1および第2精度で被測定光を分光して測定する第1および第2分光測定部と、前記第1分光測定部の第1測定角および第2分光測定部の第2測定角のうちの少なくとも一方を可変する測定角可変光学系と、前記第1および第2分光測定部それぞれの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性を求める光学特性演算部とを備える。
 このような光学特性測定装置は、測定角可変光学系を備えるので、測定角を可変できる。したがって、上記光学特性測定装置は、第1分光測定部の第1測定角と第2分光測定部の第2測定角との比率を変更できる。
 他の一態様では、上述の光学特性測定装置において、前記測定角可変光学系は、焦点距離を可変するリレー光学系である。
 このような光学特性測定装置では、焦点距離を可変するリレー光学系(リレー変倍光学系)によって比較的簡単に測定角可変光学系が実現され得る。
 他の一態様では、これら上述の光学特性測定装置において、前記第1分光測定部は、前記第1精度が前記第2分光測定部の第2精度よりも高く、前記光学特性演算部は、前記第2分光測定部の前記第2測定結果を前記第1分光測定部の前記第1測定結果で補正して前記被測定光の所定の光学特性を求める。
 このような光学特性測定装置は、第2分光測定部の第2精度が相対的に低くても、第2分光測定部の第2測定結果を、相対的に高い第1精度を持つ第1分光測定部の第1測定結果で補正するので、第2分光測定部の第2測定結果を、前記第2精度より向上できる。
 他の一態様では、上述の光学特性測定装置において、前記第2分光測定部は、前記被測定光を面として2次元で測定するものであって、2次元アレイ状に配列された複数の画素を持ち前記被測定光を前記複数の画素で受光する2次元センサを備え、前記2次元センサにおける前記複数の画素の中から、前記第1分光測定部の第1測定角で測定される第1領域に相当する1または複数の画素を求めるエリア処理部をさらに備え、前記光学特性演算部は、前記エリア処理部で求められた前記1または複数の画素の画素値に基づいて、前記第2分光測定部の前記第2測定結果を前記第1分光測定部の前記第1測定結果で補正するための補正係数を求める。
 このような光学特性測定装置は、2次元センサにおける複数の画素の中から、第1分光測定部の第1測定角で測定される第1領域に相当する1または複数の画素を求め、この求めた画素の画素値に基づいて補正係数を求め、この求めた補正係数を用いて前記第2分光測定部の前記第2測定結果を前記第1分光測定部の前記第1測定結果で補正するので、より適切に補正できる。
 他の一態様では、これら上述の光学特性測定装置において、前記第1分光測定部は、前記被測定光を1点として測定して1個の測定結果を出力するスポット測定を行い、前記第2分光測定部は、前記被測定光を面として2次元で測定して2次元分布の測定結果を出力する2次元測定を行う。
 このような光学特性測定装置は、スポット測定(spot測定)の第1測定角と、2次元測定の第2測定角との比率を可変できる。
 そして、他の一態様にかかる光学特性測定方法は、互いに異なる第1および第2精度で被測定光を分光して測定する第1および第2分光測定工程と、前記第1および第2分光測定工程それぞれの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性を求める光学特性演算工程とを備え、前記第1および第2分光測定工程のうちの少なくとも一方は、測定角を可変する測定角可変光学系を介して前記被測定光を分光する。
 このような光学特性測定方法では、第1および第2分光測定工程のうちの少なくとも一方は、測定角可変光学系を介して前記被測定光が分光される。このため、上記光学特性測定方法は、第1分光測定工程での第1測定角と第2分光測定工程での第2測定角との比率を変更できる。
 この出願は、2014年5月29日に出願された日本国特許出願特願2014-111350を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
 本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
 本発明によれば、光学特性測定装置および光学特性測定方法を提供できる。
 

Claims (6)

  1.  互いに異なる第1および第2精度で被測定光を分光して測定する第1および第2分光測定部と、
     前記第1分光測定部の第1測定角および第2分光測定部の第2測定角のうちの少なくとも一方を可変する測定角可変光学系と、
     前記第1および第2分光測定部それぞれの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性を求める光学特性演算部とを備えること
     を特徴とする光学特性測定装置。
  2.  前記測定角可変光学系は、焦点距離を可変するリレー光学系であること
     を特徴とする請求項1に記載の光学特性測定装置。
  3.  前記第1分光測定部は、前記第1精度が前記第2分光測定部の第2精度よりも高く、
     前記光学特性演算部は、前記第2分光測定部の前記第2測定結果を前記第1分光測定部の前記第1測定結果で補正して前記被測定光の所定の光学特性を求めること
     を特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学特性測定装置。
  4.  前記第2分光測定部は、前記被測定光を面として2次元で測定するものであって、2次元アレイ状に配列された複数の画素を持ち前記被測定光を前記複数の画素で受光する2次元センサを備え、
     前記2次元センサにおける前記複数の画素の中から、前記第1分光測定部の第1測定角で測定される第1領域に相当する1または複数の画素を求めるエリア処理部をさらに備え、
     前記光学特性演算部は、前記エリア処理部で求められた前記1または複数の画素の画素値に基づいて、前記第2分光測定部の前記第2測定結果を前記第1分光測定部の前記第1測定結果で補正するための補正係数を求めること
     を特徴とする請求項3に記載の光学特性測定装置。
  5.  前記第1分光測定部は、前記被測定光を1点として測定して1個の測定結果を出力するスポット測定を行い、
     前記第2分光測定部は、前記被測定光を面として2次元で測定して2次元分布の測定結果を出力する2次元測定を行うこと
     を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光学特性測定装置。
  6.  互いに異なる第1および第2精度で被測定光を分光して測定する第1および第2分光測定工程と、
     前記第1および第2分光測定工程それぞれの第1および第2測定結果に基づいて前記被測定光の所定の光学特性を求める光学特性演算工程とを備え、
     前記第1および第2分光測定工程のうちの少なくとも一方は、測定角を可変する測定角可変光学系を介して前記被測定光を分光すること
     を特徴とする光学特性測定方法。
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