WO2017183582A1 - 光学特性測定装置 - Google Patents

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WO2017183582A1
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virtual image
image sensor
diaphragm
optical
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克敏 ▲鶴▼谷
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0207—Details of measuring devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a technique for measuring optical characteristics of an exit pupil of a virtual image display device.
  • a virtual image projection head mounted display is an example of a virtual image display device, and displays a virtual image of an image displayed on an image display unit (for example, a liquid crystal display) of the head mounted display.
  • an image display unit for example, a liquid crystal display
  • the human pupil is positioned on the exit pupil of the head mounted display while the head mounted display displays the virtual image, the human can see the virtual image.
  • Patent Document 1 discloses an optical characteristic measurement apparatus that can form an image of a measurement object on a two-dimensional sensor and measure the luminance, chromaticity, and the like of the measurement object in two dimensions.
  • Patent Document 2 discloses an aperture mirror, an objective lens that forms an image of a measurement target on the aperture mirror, a finder system that displays an image of the measurement target using light reflected by the aperture mirror, and an aperture mirror.
  • a luminance meter is disclosed that includes a light receiving element that receives light that has passed through. In this luminance meter, the image to be measured is formed on the aperture mirror and is not formed on the light receiving element.
  • the brightness and chromaticity on the exit pupil of the head mounted display should be uniform.
  • the optical system provided in the virtual image projection type head-mounted display is complicated, and as a result, the luminance and chromaticity on the exit pupil are not uniform.
  • the size of the human pupil changes according to the surrounding brightness. When the surroundings are bright, the pupil is small, and when the surroundings are dark, the pupil is large.
  • the range in which the pupil size changes is generally in the range of 2 mm to 7 mm in diameter.
  • the exit pupil of a head mounted display is usually larger than the human pupil. For this reason, when the luminance and chromaticity on the exit pupil are not uniform, the luminance and chromaticity of the virtual image appear different when the position of the pupil is moved. Therefore, an apparatus capable of measuring the luminance and chromaticity at each position on the exit pupil of the head mounted display is desired.
  • the imaging optical system is configured to display the virtual image composed of light passing through the position of the exit pupil in a state where a virtual image that can be viewed from the position of the exit pupil of the virtual image display apparatus is displayed by the virtual image display apparatus.
  • the image is formed at a predetermined position.
  • the aperture portion has an opening that is disposed at the predetermined position and allows light constituting a part of the virtual image formed at the predetermined position to pass therethrough.
  • the image sensor receives light constituting the part that has passed through the opening and has spread.
  • the calculation unit calculates an optical characteristic of each position on the exit pupil using a signal output from the image sensor.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical characteristic measuring apparatus according to the first to fifth embodiments. It is a block diagram which shows the structure of the light-receiving part with which the optical characteristic measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment is equipped. It is a top view of the exit pupil seen from the direction of the optical axis.
  • 1st Embodiment it is explanatory drawing explaining the course of light La.
  • 1st Embodiment it is explanatory drawing explaining the course of the light Lb.
  • 1st Embodiment it is explanatory drawing explaining the course of the light Lc.
  • the embodiments of the present invention include a first embodiment to a fifth embodiment.
  • the object measured by these embodiments is a virtual image display device.
  • the virtual image display device include a virtual image projection type head mounted display and a virtual image type optical finder.
  • the former will be described as an example.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a human is viewing a virtual image VI displayed by a virtual image projection type head mounted display (hereinafter, HMD) 20.
  • HMD virtual image projection type head mounted display
  • the HMD 20 includes an image display unit 21 and an optical system 22.
  • the image display unit 21 is, for example, a liquid crystal display.
  • light La, light Lb, and light Lc are shown.
  • the light La, the light Lb, and the light Lc are all light that forms part of an image. Therefore, the light La, the light Lb, and the light Lc become light that constitutes a part of the virtual image VI.
  • the light La is light constituting a spot located at the center of the image displayed on the image display unit 21 (virtual image VI displayed by the HMD 20).
  • the light Lb is light that constitutes a spot located above the center of the image (virtual image VI) among spots constituting the peripheral portion of the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the image display unit 21. is there.
  • the light Lc is light constituting a spot located below the center of the image (virtual image VI) among spots constituting the peripheral portion of the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the image display unit 21. It is.
  • the optical system 22 generates a virtual image VI of the image displayed on the image display unit 21.
  • a single lens is shown as the optical system 22, but the optical system 22 is configured by a number of optical components (aperture, lens, etc.) not shown.
  • the exit pupil 23 of the HMD 20 is an image of a diaphragm formed by a lens located on the image side of the diaphragm (in other words, located behind the diaphragm). If the human pupil is positioned on the exit pupil 23 in a state where the HMD 20 displays the virtual image VI, the human can see the virtual image VI.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the optical property measuring apparatus 101 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is also a block diagram showing the configuration of the optical characteristic measuring apparatuses 102 to 105 according to the second to fifth embodiments.
  • the optical characteristic measurement apparatus 101 according to the first embodiment includes a light receiving unit 1, a control calculation unit 3, an input unit 5, and an output unit 7.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the light receiving unit 1 provided in the optical characteristic measuring apparatus 101 according to the first embodiment.
  • the optical characteristic measuring device 101 is a device that measures luminance, and is arranged in order along the optical axis Ax, the first diaphragm unit 10, the objective lens 11, the visibility filter 12, the second diaphragm unit 13, and the like.
  • a two-dimensional image sensor 14 is provided.
  • FIG. 3 light La, light Lb, and light Lc are shown in the light constituting the image displayed on the image display unit 21 of the HMD 20 as in FIG.
  • the light constituting the image displayed on the image display unit 21 passes through the exit pupil 23 of the HMD 20 and enters the optical characteristic measuring apparatus 101 from the first diaphragm unit 10.
  • the distance L1 between the first diaphragm 10 and the virtual image VI is infinite ( ⁇ )
  • the light passing through the position of the exit pupil 23 becomes parallel light.
  • the distance L1 is often finite, and the light passing through the position of the exit pupil 23 becomes divergent light.
  • FIG. 4 is a plan view of the exit pupil 23 viewed from the direction of the optical axis Ax.
  • the exit pupil 23 has a circular shape when viewed from the direction of the optical axis Ax (in the case of an axially symmetric optical system).
  • the first aperture section 10 has an opening 10a through which light incident on the optical characteristic measuring apparatus 101 passes.
  • the first diaphragm unit 10 has a function of regulating light incident on the optical property measuring apparatus 101.
  • the objective lens 11 is an example of an imaging optical system, and forms a virtual image VI composed of light that has passed through the position of the exit pupil 23 in a state where the virtual image VI is displayed by the HMD 20 at a predetermined position.
  • the distance between the predetermined position and the objective lens 11 is the focal length L2 of the objective lens 11.
  • the visibility filter 12 is disposed in the optical path between the objective lens 11 and the second diaphragm 13, and light traveling from the objective lens 11 toward the second diaphragm 13 passes therethrough.
  • the visibility filter 12 is a kind of color filter, and is a filter that corrects the sensitivity of the two-dimensional image sensor 14 so as to match the human visibility.
  • the position at which the visibility filter 12 is disposed is not limited between the objective lens 11 and the second diaphragm unit 13, but is disposed in the optical path between the first diaphragm unit 10 and the two-dimensional image sensor 14. Can do.
  • the second diaphragm 13 functions as a field diaphragm for the objective lens 11.
  • squeeze part 13 is arrange
  • the objective lens 11 forms a virtual image VI composed of light that has passed through the position of the exit pupil 23 on the second diaphragm 13.
  • the light constituting the image displayed on the image display unit 21 passes through the position of the exit pupil 23 and is imaged at the position of the second aperture unit 13.
  • the second diaphragm 13 has an opening 13a through which light constituting a part of the virtual image VI passes.
  • FIG. 3 shows a case where light constituting a part of the virtual image VI is light La.
  • the two-dimensional image sensor 14 is an example of an image sensor, and is arranged at a position separated from the second diaphragm 13 by a predetermined distance L3.
  • the light constituting a part of the virtual image VI becomes divergent light after passing through the opening 13 a and is received by the two-dimensional image sensor 14.
  • the two-dimensional image sensor 14 receives light that forms a part of the virtual image VI that has passed through the opening 13a and has spread.
  • the spread light is not limited to diverging light but may be parallel light.
  • the two-dimensional image sensor 14 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary MOS), and is an optical sensor having a two-dimensional region as a measurement range.
  • control calculation unit 3 is a microcomputer realized by a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and the operation of the optical characteristic measuring apparatus 101. Control necessary for the operation and various calculations (for example, calculation of luminance) are executed.
  • CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the input unit 5 is a device for inputting commands (commands), data, and the like from the outside to the optical property measuring apparatus 101, and is realized by a keyboard.
  • a touch panel may be used as the input unit 5.
  • the output unit 7 is a device for outputting commands and data input from the input unit 5 and the calculation results of the control calculation unit 3, and is realized by a display. Note that a printing apparatus such as a printer may be used as the output unit 7.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the path of the light La.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the path of the light Lb.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the path of the light Lc.
  • some optical components for example, the objective lens 11 shown in FIG. 3 located in the light path are not shown.
  • the light La, the light Lb, and the light Lc are parallel light at the position of the exit pupil 23 and are collected at one point at the position of the second aperture unit 13.
  • the paths of the light Lb and the light Lc are blocked by the second diaphragm 13, but the light La passes through the opening 13 a and becomes divergent light at the position of the two-dimensional image sensor 14.
  • the center of the exit pupil 23 is set as a position P1.
  • Two points that define the diameter of the exit pupil 23 are defined as a position P2 and a position P3.
  • FIG. 8 is a plan view of the exit pupil 23 viewed from the direction of the optical axis Ax and the light La, the light Lb, and the light Lc viewed from the direction of the optical axis Ax at the position of the exit pupil 23.
  • the exit pupil 23, the light La, the light Lb, and the light Lc have a circular shape with the same area in the case of an ideal optical system, and overlap each other (actually May not be circular or may not overlap).
  • the light La is divergent light at the position of the two-dimensional image sensor 14, and the divergent light is received by the two-dimensional image sensor 14.
  • the luminance distribution of the divergent light corresponds to the luminance distribution of the exit pupil 23.
  • the position P1 on the exit pupil 23 corresponds to the position p1 on the two-dimensional image sensor 14, and the position P2 on the exit pupil 23 corresponds to the position p2 on the two-dimensional image sensor 14, and on the exit pupil 23.
  • the position P3 corresponds to the position p3 on the two-dimensional image sensor 14. Therefore, the luminance calculated by the control calculation unit 3 shown in FIG.
  • the luminance indicates the luminance at the position P2, and the luminance calculated using the light reception signal at the position p3 indicates the luminance at the position P3.
  • the control calculation unit 3 is an example of a calculation unit.
  • the control calculation unit 3 uses each light reception signal output from the two-dimensional image sensor 14 to output each light on the exit pupil 23. Calculate the brightness of the position.
  • the output unit 7 outputs the result of this calculation.
  • the light constituting the image displayed on the image display unit 21 passes through the position of the exit pupil 23, and the second aperture stop.
  • An image is formed at the position of the portion 13.
  • the light (here, the light La) constituting a part of the virtual image VI formed at this position is a parallel light having a predetermined spread at the position of the exit pupil 23.
  • This parallel light is light distributed over the entire exit pupil 23 as viewed from the front of the exit pupil 23 (FIG. 8).
  • the light constituting the part is light spread at the position of the two-dimensional image sensor 14.
  • the inventor uses the light reception signal output from the two-dimensional image sensor 14 that has received this light, and each position on the exit pupil 23 (each on the virtual image VI in the state where the HMD 20 displays the virtual image VI). It was found that the optical properties of the position (not the position) are required.
  • the first embodiment is a case where the optical characteristic is luminance. As described above, according to the optical characteristic measuring apparatus 101 according to the first embodiment, the luminance of each position on the exit pupil 23 of the HMD 20 can be measured.
  • the brightness distribution on the exit pupil 23 is obtained by the brightness of each position on the exit pupil 23. Since the optical characteristic measuring apparatus 101 according to the first embodiment uses the two-dimensional image sensor 14 as an image sensor, the luminance distribution on the exit pupil 23 is a two-dimensional luminance distribution. In place of the two-dimensional image sensor 14, a line sensor can be used. In the case of a line sensor, since the measurement range is one-dimensional, the luminance at each position on the exit pupil 23 is measured in one dimension instead of two dimensions. Therefore, the luminance distribution on the exit pupil 23 is a one-dimensional luminance distribution.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining this.
  • FIG. 9 adds a symbol P4 and the like to FIG.
  • the optical characteristic measuring apparatus 101 has an exit pupil 23 having a diameter substantially the same as the diameter of the opening 10a of the first diaphragm 10.
  • the brightness of each position on the exit pupil 23 can be measured.
  • the diameter substantially the same as the diameter of the opening 10a is the diameter of the exit pupil 23 defined by the position P4 and the position P5.
  • the position P4 corresponds to the position p4 on the two-dimensional image sensor 14, and the position P5 corresponds to the position p5 on the two-dimensional image sensor 14. Therefore, the luminance calculated by the control calculation unit 3 shown in FIG. 2 using the light reception signal at the position p4 of the two-dimensional image sensor 14 indicates the luminance at the position P4 and is calculated using the light reception signal at the position p5. The luminance indicates the luminance at the position P5.
  • the optical characteristic measuring apparatus 101 measures the luminance of each position on the exit pupil 23 for the exit pupil 23 having a slightly smaller diameter than the diameter of the opening 10a. Can do.
  • the diameter of the exit pupil 23 of a general HMD 20 is 2 mm to 15 mm. Therefore, it is desirable that the maximum diameter of the exit pupil 23 that can be measured by the optical characteristic measuring apparatus 101 is about 20 mm.
  • the focal length L2, the distance L3, and the size of the two-dimensional image sensor 14 for realizing this will be described.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining this.
  • the height of the exit pupil 23 with respect to the optical axis Ax is H
  • the distance on the two-dimensional image sensor 14 with respect to the center of the two-dimensional image sensor 14 is D.
  • the focal length L2 the distance L3, the height H, and the distance D, the following Expression 1 is established.
  • the height H is 10 mm.
  • the focal length L2 is 50 mm and the distance L3 is 9 mm, the distance D is 1.8 mm. Therefore, if the two-dimensional image sensor 14 having a size of 1/3 inch or more is used, the maximum diameter of the exit pupil 23 that can be measured can be set to about 20 mm.
  • the size of 1/3 inch means a width of 4.8 mm ⁇ a height of 3.6 mm.
  • the measurement angle of the optical property measuring apparatus 101 will be described with reference to FIG.
  • the measurement angle ⁇ is expressed by the following formula 2.
  • the measurement angle ⁇ is reduced, the luminance distribution of the divergent light received by the two-dimensional image sensor 14 becomes clearer, so that the luminance distribution of the exit pupil 23 is shown more clearly.
  • the measurement angle ⁇ decreases, the amount of divergent light received by the two-dimensional image sensor 14 decreases. Therefore, it is necessary to set the measurement angle ⁇ in consideration of these.
  • the measurer sets the position of the objective lens 11 in order to form a virtual image VI formed by the light that has passed through the position of the exit pupil 23 on the second diaphragm 13. (Focus).
  • the optical characteristic measuring apparatus 101 does not include a finder that allows the measurer to confirm the position of the virtual image VI. Therefore, the measurer sets the position of the objective lens 11 in consideration of the distance L1 between the first diaphragm 10 and the virtual image VI.
  • aperture 10a of first diaphragm 10 does not function as an aperture diaphragm (the aperture diaphragm of objective lens 11).
  • the light receiving area of each pixel constituting the two-dimensional image sensor 14 functions as an aperture stop. For this reason, even if the position of the objective lens 11 is changed for focusing, the amount of light incident on each pixel constituting the two-dimensional image sensor 14 does not change.
  • the luminance of each position on the exit pupil 23 is measured for the light La that forms the center of the image displayed on the image display unit 21 (virtual image VI displayed by the HMD 20).
  • a method for measuring the luminance of each position on the exit pupil 23 of the HMD 20 with respect to the light constituting the peripheral portion of the image displayed on the image display unit 21 (virtual image VI displayed by the HMD 20) will be described.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining this method.
  • the light receiving unit 1 of the optical characteristic measuring apparatus 101 is disposed slightly tilted. When the measurer rotates the light receiving unit 1 or the HMD 20, the luminance of each position on the exit pupil 23 of the HMD 20 can be measured for the light constituting the peripheral portion.
  • the light Lc passes through the opening 13 a, diffuses to become divergent light, and is received by the two-dimensional image sensor 14.
  • the measurer rotates the light receiving unit 1 or the HMD 20 to measure the luminance of each position on the exit pupil 23 for the light constituting the peripheral portion.
  • the positions of the second diaphragm 13 and the two-dimensional image sensor 14 are moved, and the luminance of each position on the exit pupil 23 of the HMD 20 is measured for the light constituting the peripheral portion.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the light receiving unit 1 provided in the optical characteristic measuring apparatus 102 according to the second embodiment. Differences from the optical characteristic measuring apparatus 101 according to the first embodiment shown in FIG. 3 will be described.
  • An axis that defines a plane perpendicular to the direction of the optical axis Ax is defined as an x-axis and a y-axis.
  • the light receiving unit 1 includes a moving unit 15 that moves the second diaphragm unit 13 and the two-dimensional image sensor 14.
  • the moving unit 15 is a position where light (for example, light Lc) constituting another part different from a part of the virtual image VI formed at the position (predetermined position) of the second diaphragm 13 can pass through the opening 13a. Then, the second aperture 13 is moved.
  • light for example, light Lc
  • the moving unit 15 includes a holding plate 150, a stepping motor M1, and a stepping motor M2.
  • the holding plate 150 holds the second diaphragm 13 and the two-dimensional image sensor 14.
  • the stepping motor M1 generates power that moves the holding plate 150 along the x-axis direction.
  • the stepping motor M2 generates power that moves the holding plate 150 along the y-axis direction.
  • the holding plate 150 moves along the y-axis direction.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the path of the light La when the second diaphragm 13 and the two-dimensional image sensor 14 are moved to a position where the light La can pass through the opening 13a.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the path of the light Lc when the second diaphragm 13 and the two-dimensional image sensor 14 are moved to a position where the light Lc can pass through the opening 13a.
  • some optical components for example, the objective lens 11 shown in FIG.
  • the light La passes through the opening 13a, diffuses, and is diffused to the two-dimensional image sensor 14. It is received by.
  • the light Lc passes through the opening 13a, diffuses, and diffuses to the two-dimensional image sensor 14. It is received by.
  • the second diaphragm 13 is moved to a position where the light (for example, the light Lc) constituting the other part of the virtual image VI can pass through the opening 13a. Can do.
  • the luminance at each position on the exit pupil 23 is measured or the other part of the virtual image VI is constituted.
  • the luminance at each position on the exit pupil 23 can be measured with respect to light (for example, light Lc constituting the peripheral portion of the virtual image).
  • the moving unit 15 automatically moves the second aperture unit 13 and the two-dimensional image sensor 14 by the stepping motor M1 and the stepping motor M2. Instead of the moving unit 15, the second diaphragm unit 13 and the two-dimensional image sensor 14 may be moved manually.
  • the second diaphragm unit 13 alone may be moved without moving the two-dimensional image sensor 14.
  • the front focal position of the objective lens 11 is at the position of the opening 10a.
  • an image side telecentric optical system is formed (this is the same in the third to fifth embodiments described later). Therefore, the above formula 1 is also established for light constituting the peripheral portion of the image displayed on the image display unit 21 (virtual image VI displayed by the HMD 20). Therefore, even when the luminance of each position on the exit pupil 23 is measured for the light constituting the peripheral portion, the position on the two-dimensional image sensor 14 and the position on the exit pupil 23 can be made to correspond to each other.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of the light receiving unit 1 provided in the optical characteristic measuring apparatus 103 according to the third embodiment.
  • the optical characteristic measurement apparatus 103 according to the third embodiment is a colorimeter that can measure luminance and chromaticity, and includes an optical finder (observation optical system 18a) that allows a measurer to observe a virtual image VI. Differences from the optical characteristic measuring apparatus 101 according to the first embodiment shown in FIG. 3 will be described.
  • the front focal position of the objective lens 11 is at the position of the opening 10a. This is the same as the optical characteristic measuring apparatus 102 according to the second embodiment shown in FIG.
  • the second diaphragm unit 13 is an aperture mirror, and includes a mirror unit 13b that is positioned around the opening 13a and reflects light.
  • the mirror part 13b reflects light other than the light that has passed through the opening 13a in the light constituting the virtual image VI imaged at the position (predetermined position) of the second diaphragm 13.
  • the mirror unit 13 b reflects light constituting the remaining part other than a part of the virtual image VI formed at the position of the second diaphragm unit 13.
  • the second diaphragm unit 13 is disposed with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis Ax.
  • the light receiving unit 1 of the optical characteristic measuring apparatus 103 does not include the visibility filter 12 and the two-dimensional image sensor 14 illustrated in FIG. 3, and the relay lens 16, the mirror 17 a, the mirror 17 b, the X filter 121, the Y filter 122, and Z A filter 123 and two-dimensional image sensors 141, 142, and 143 are provided.
  • a relay lens 16, a mirror 17a, and a mirror 17b are sequentially arranged in the optical path of the light that has passed through the opening 13a.
  • the relay lens 16 converts the light that has passed through the opening 13a into parallel light or divergent light and guides it to the mirror 17a.
  • the mirror 17a and the mirror 17b are disposed with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis Ax.
  • the mirror 17a is a mirror having a reflectance of 33% and a transmittance of 66%.
  • the mirror 17b is a mirror having a reflectance of 50% and a transmittance of 50%.
  • An X filter 121 and a two-dimensional image sensor 141 are sequentially arranged on the optical path of the light reflected by the mirror 17a. The light reflected by the mirror 17 a passes through the X filter 121 and is received by the two-dimensional image sensor 141.
  • Half of the light transmitted through the mirror 17a is reflected and half transmitted through the mirror 17b.
  • a Y filter 122 and a two-dimensional image sensor 142 are sequentially arranged in the optical path of the light reflected by the mirror 17b.
  • the light reflected by the mirror 17 b passes through the Y filter 122 and is received by the two-dimensional image sensor 142.
  • a Z filter 123 and a two-dimensional image sensor 143 are arranged in this order in the optical path of the light transmitted through the mirror 17b.
  • the light transmitted through the mirror 17 b passes through the Z filter 123 and is received by the two-dimensional image sensor 143.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the path of the light La in the third embodiment.
  • illustration of some optical components for example, the objective lens 11 shown in FIG. 15 located in the path of light is omitted.
  • the light La After passing through the opening 13a, the light La is diffused, converted into parallel light by the relay lens 16 (FIG. 15), and guided to the positions of the two-dimensional image sensors 141, 142, and 143.
  • Parallel light is received by the two-dimensional image sensors 141, 142, and 143. Since the two-dimensional image sensor 141 receives the parallel light through the X filter 121 (FIG. 15), it outputs a light reception signal indicating X in the XYZ color system. Since the two-dimensional image sensor 142 receives the parallel light through the Y filter 122 (FIG. 15), it outputs a light reception signal indicating Y in the XYZ color system. Since the two-dimensional image sensor 143 receives the parallel light through the Z filter 123 (FIG. 15), it outputs a light reception signal indicating Z in the XYZ color system.
  • the position P1 on the exit pupil 23 corresponds to the position p1 on the two-dimensional image sensors 141, 142, 143
  • the position P2 on the exit pupil 23 is a position p2 on the two-dimensional image sensors 141, 142, 143
  • the position P3 on the exit pupil 23 corresponds to the position p3 on the two-dimensional image sensors 141, 142, and 143. 2 uses the light reception signals (light reception signal indicating X, light reception signal indicating Y, and light reception signal indicating Z) at the position p1 of the two-dimensional image sensors 141, 142, and 143.
  • the calculated brightness and chromaticity indicate the brightness and chromaticity at the position P1
  • the brightness and chromaticity calculated using the light reception signal at the position p2 indicate the brightness and chromaticity at the position P2, and receive light at the position p3.
  • the luminance and chromaticity calculated using the signal indicate the luminance and chromaticity at the position P3.
  • the control calculation unit 3 uses the received light signals output from the two-dimensional image sensors 141, 142, 143 on the exit pupil 23.
  • the luminance and chromaticity at each position are calculated.
  • the output unit 7 outputs the result of this calculation. Therefore, according to the optical characteristic measuring apparatus 103 according to the third embodiment, the luminance and chromaticity at each position on the exit pupil 23 of the HMD 20 can be measured.
  • the light receiving unit 1 of the optical characteristic measuring apparatus 103 includes an observation optical system 18a.
  • the observation optical system 18a is an optical finder (an example of a finder unit), and in order along the optical path of light reflected by the mirror unit 13b of the second diaphragm unit 13, a lens 181, a plane mirror 182, a diaphragm 183, and a lens. 184, a field stop 185, and an eyepiece 186 are disposed.
  • These optical components are ordinary components used in the optical viewfinder, and detailed description thereof is omitted.
  • the mirror unit 13 b reflects light other than light passing through the opening 13 a among light constituting the virtual image VI formed at the position of the second diaphragm unit 13. Therefore, the measurer can view the remaining part of the virtual image VI other than the part constituted by the light passing through the opening 13a through the eyepiece 186.
  • the measurer sets the position of the objective lens 11 (focusing) in order to form the virtual image VI formed by the light that has passed through the position of the exit pupil 23 on the second diaphragm 13.
  • the optical characteristic measurement apparatus 103 uses the light reflected by the mirror unit 13b to display a virtual image VI (not the entire virtual image VI but the remaining part other than a part of the virtual image VI). Since the (observation optical system 18a) is provided, the measurer can easily confirm whether or not the focus of the optical property measuring apparatus 103 is in the virtual image VI.
  • the finder unit is not limited to the optical finder, and may be an electronic view finder.
  • the fourth embodiment to be described next is an electronic viewfinder.
  • the measurer operates the optical characteristic measuring apparatus 103 to move the objective lens 11 in the direction of the optical axis Ax to focus.
  • the distance L1 is known from the amount of movement of the objective lens 11 at this time.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the light receiving unit 1 provided in the optical characteristic measuring apparatus 104 according to the fourth embodiment.
  • the optical characteristic measuring device 104 is a colorimeter that includes an electronic viewfinder and can measure luminance and chromaticity. Differences from the optical characteristic measuring apparatus 103 according to the third embodiment shown in FIG. 15 will be described.
  • the observation optical system 18b provided in the light receiving unit 1 of the optical property measuring apparatus 104 is an electronic viewfinder, and in order along the optical path of the light reflected by the mirror unit 13b of the second diaphragm unit 13, A plane mirror 182, a diaphragm 183, a lens 184, a visibility filter 187, and a two-dimensional image sensor 188 are arranged.
  • These optical components are ordinary components used in an electronic viewfinder, and detailed description thereof is omitted.
  • the observation optical system 18b further includes a display unit 189.
  • the two-dimensional image sensor 188 outputs a light reception signal by receiving the light reflected by the mirror unit 13 b of the second diaphragm unit 13.
  • This light reception signal is a signal indicating the virtual image VI formed at the position of the second diaphragm 13.
  • the mirror unit 13b reflects light other than the light that passes through the opening 13a out of the light that forms the virtual image VI formed at the position of the second diaphragm 13. For this reason, it is not a signal indicating the entire virtual image VI but a signal indicating the remaining part of the virtual image VI other than the part constituted by the light passing through the opening 13a.
  • the light reception signal output from the two-dimensional image sensor 188 is sent to the control calculation unit 3 shown in FIG. 2, and the control calculation unit 3 causes the display unit 189 to display an image generated using the light reception signal.
  • the image displayed on the display unit 189 is not the entire virtual image VI but the remaining part other than a part of the virtual image VI.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating the paths of the light Lb and the light Lc. In this figure, some optical components (for example, the objective lens 11 shown in FIG. 17) located in the light path are not shown.
  • the image display unit 21 and the two-dimensional image sensor 188 have an optical conjugate relationship.
  • the position P6 on the image displayed on the image display unit 21 corresponds to the position p6 on the two-dimensional image sensor 188
  • the position P7 on the image displayed on the image display unit 21 is the two-dimensional image sensor 188.
  • the control calculation unit 3 (an example of the second calculation unit) illustrated in FIG. 2 uses the light reception signal output from the two-dimensional image sensor 188 to display an image (virtual image displayed by the HMD 20) displayed on the image display unit 21.
  • the luminance of each position is calculated.
  • the luminance calculated using the light reception signal output from the position p6 indicates the luminance of the position P6
  • the luminance calculated using the light reception signal output from the position p7 indicates the luminance of the position P7. Therefore, according to the optical characteristic measuring apparatus 104 according to the fourth embodiment, the luminance distribution at each position is measured in the remaining portion of the image displayed on the image display unit 21 (virtual image VI displayed by the HMD 20). be able to.
  • the observation optical system 18b shown in FIG. 17 includes an X filter, a Y filter, and a Z filter instead of the visibility filter 187.
  • the observation optical system 18b A two-dimensional image sensor that receives light, a two-dimensional image sensor that receives light that has passed through a Y filter, and a two-dimensional image sensor that receives light that has passed through a Z filter are provided. These two-dimensional image sensors receive light using either the method using the mirror 17a and the mirror 17b described in FIG.
  • the light passing through the opening 13a is incident on the three-plate prism 17c.
  • the three-plate prism 17c splits this light into three optical paths.
  • the first optical path (light passing through the first optical path) passes through the X filter 121 and is received by the two-dimensional image sensor 141.
  • the second optical path (light passing through the second optical path) passes through the Y filter 122 and is received by the two-dimensional image sensor 142.
  • the third optical path (light passing through the third optical path) passes through the Z filter 123 and is received by the two-dimensional image sensor 143.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the path of the light La.
  • some optical components for example, the objective lens 11 shown in FIG. 17 located in the light path are not shown.
  • FIG. 19 is the same as FIG. 16 except that a three-plate prism 17c is shown instead of the mirror 17a and the mirror 17b.
  • the optical property measurement apparatus 104 according to the fourth embodiment measures the luminance and chromaticity at each position on the exit pupil 23 of the HMD 20 in the same manner as the optical property measurement apparatus 103 according to the third embodiment shown in FIG. can do.
  • the optical characteristic measuring apparatus 104 employs a system using a three-plate prism 17c as a system in which the two-dimensional image sensors 141, 142, and 143 receive light.
  • the optical characteristic measuring apparatus 104 can also employ the rotary filter 40 (FIG. 20) described in the fifth embodiment. In this case, one two-dimensional image sensor is sufficient.
  • the fifth embodiment will be described.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of the light receiving unit 1 provided in the optical characteristic measurement apparatus 105 according to the fifth embodiment in the measurement mode of the luminance and chromaticity at each position on the exit pupil 23. Differences from the optical characteristic measuring apparatus 101 according to the first embodiment shown in FIG. 3 will be described.
  • the front focal position of the objective lens 11 is at the position of the opening 10a. This is the same as the optical characteristic measuring apparatus 102 according to the second embodiment shown in FIG.
  • the light receiving unit 1 of the optical characteristic measuring apparatus 105 does not include the visibility filter 12, but includes the slide rail 19, the relay lens 16, the driving unit 30, and the rotary filter 40.
  • the second diaphragm 13 is slidable along a slide rail 19 (an example of a first switching unit). By sliding the second diaphragm 13 along the slide rail 19, the position of the second diaphragm 13 can be switched between a predetermined position and a position deviated from the predetermined position.
  • the predetermined position is a position at which the virtual image VI formed by the light passing through the position of the exit pupil 23 is formed (the position of the second diaphragm 13 in FIG. 20).
  • the position deviated from the predetermined position is a position deviated from the optical path of the light that has passed through the objective lens 11 (the position of the second diaphragm 13 in FIG. 22).
  • the measurer may manually slide the second diaphragm 13 to switch the position of the second diaphragm 13, or the second diaphragm 13 may be automatically slid by a motor or the like. The position of the unit 13 may be switched.
  • the relay lens 16 and the rotary filter 40 are arranged in order on the optical path of the light that has passed through the opening 13a.
  • the relay lens 16 guides the light that has passed through the opening 13 a to the rotary filter 40.
  • the relay lens 16 is an example of a relay optical system that is disposed in the optical path between the diaphragm unit (second diaphragm unit 13) and the image sensor (two-dimensional image sensor 14).
  • the rotary filter 40 includes an X filter 121, a Y filter 122, a Z filter (not shown), and a rotating plate 401 that holds these filters. As the rotating plate 401 rotates about the shaft 402, an X filter 121, a Y filter 122, and a Z filter (not shown) are sequentially positioned at a position where light relayed by the relay lens 16 passes.
  • the driving unit 30 (an example of a second switching unit) drives the relay lens 16 along the direction of the optical axis Ax.
  • the relay lens 16 converts the diffused light that has passed through the opening 13 a into parallel light and guides it to the rotary filter 40.
  • Light La is shown as light passing through the opening 13a.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating the path of the light La. In FIG. 21, illustration of some optical components (for example, the objective lens 11 shown in FIG. 20) located in the path of light is omitted.
  • the two-dimensional image sensor 14 When the two-dimensional image sensor 14 receives the parallel light through the X filter 121 (FIG. 20), the two-dimensional image sensor 14 outputs a light reception signal indicating X in the XYZ color system. When the two-dimensional image sensor 14 receives the parallel light through the Y filter 122 (FIG. 20), the two-dimensional image sensor 14 outputs a light reception signal indicating Y in the XYZ color system. When the two-dimensional image sensor 14 receives the parallel light through a Z filter (not shown), the two-dimensional image sensor 14 outputs a light reception signal indicating Z in the XYZ color system.
  • the degree indicates the luminance and chromaticity at the position P1
  • the luminance and chromaticity calculated using the light reception signal at the position p2 indicate the luminance and chromaticity at the position P2, and are calculated using the light reception signal at the position p3.
  • the luminance and chromaticity thus obtained indicate the luminance and chromaticity at the position P3. Therefore, according to the optical characteristic measuring apparatus 105 according to the fifth embodiment, it is possible to measure the luminance and chromaticity at each position on the exit pupil 23 of the HMD 20.
  • FIG. 22 is provided in the optical characteristic measurement apparatus 105 according to the fifth embodiment in the mode of measuring the luminance and chromaticity at each position on the image displayed on the image display unit 21 (virtual image VI displayed by the HMD 20). It is a block diagram which shows the structure of the light-receiving part 1 obtained. The difference from FIG. 20 is that the second diaphragm 13 is at a position out of the optical path of the light that has passed through the position of the exit pupil 23, and the relay lens 16 has moved to the rotary filter 40 side.
  • the two-dimensional image sensor 14 When the two-dimensional image sensor 14 receives light through the X filter 121 (FIG. 22), the two-dimensional image sensor 14 outputs a light reception signal indicating X in the XYZ color system. When the two-dimensional image sensor 14 receives light through the Y filter 122 (FIG. 22), the two-dimensional image sensor 14 outputs a light reception signal indicating Y in the XYZ color system. When the two-dimensional image sensor 14 receives light through a Z filter (not shown), the two-dimensional image sensor 14 outputs a light reception signal indicating Z in the XYZ color system.
  • the position P6 on the image displayed on the image display unit 21 corresponds to the position p6 on the two-dimensional image sensor 14, and the position P7 on the image displayed on the image display unit 21 is the two-dimensional image sensor 14.
  • the position P8 on the image displayed on the image display unit 21 corresponding to the upper position p7 corresponds to the position p8 on the two-dimensional image sensor 14. Accordingly, the luminance and color calculated by the control calculation unit 3 shown in FIG. 2 using the light reception signal (light reception signal indicating X, light reception signal indicating Y, and light reception signal indicating Z) at the position p6 of the two-dimensional image sensor.
  • the degree indicates the luminance and chromaticity at the position P6 of the image displayed on the image display unit 21, and the luminance and chromaticity calculated using the light reception signal at the position p7 are the values of the image displayed on the image display unit 21.
  • the brightness and chromaticity of the position P7 are shown, and the brightness and chromaticity calculated using the received light signal at the position p8 indicate the brightness and chromaticity of the position P8 of the image displayed on the image display unit 21. Therefore, according to the optical characteristic measuring apparatus 105, it is possible to measure the luminance and chromaticity at each position on the image (virtual image VI displayed by the HMD 20) displayed on the image display unit 21.
  • the drive unit 30 switches the position of the relay lens 16 between the first position and the second position.
  • the first position is the position of the relay lens 16 shown in FIG. 20, and when the position of the second diaphragm 13 is the predetermined position, it forms part of the virtual image VI that has passed through the opening 13a and has spread. This is a position where the relay lens 16 can relay the light (light La) to the two-dimensional image sensor 14.
  • the second position is the position of the relay lens 16 shown in FIG. 22.
  • the virtual image VI formed at the predetermined position is converted into the relay lens. 16 is a position where an image can be formed on the two-dimensional image sensor 14.
  • the control calculation unit 3 (FIG. 2) is an example of a calculation unit, in which the second diaphragm 13 is in the predetermined position and the relay lens 16 is in the first position (the state shown in FIG. 20). ), The optical characteristics (luminance, chromaticity, etc.) of the exit pupil 23 are calculated using the signal output from the two-dimensional image sensor 14, and the second diaphragm 13 is in the above-mentioned position, and With the relay lens 16 in the second position (the state shown in FIG. 22), the optical characteristics (luminance, chromaticity, etc.) of the virtual image VI are calculated using the signal output from the two-dimensional image sensor 14.
  • the two-dimensional used for measuring the luminance and chromaticity of each position on the image displayed on the image display unit 21 can be shared.
  • the optical characteristic measurement apparatus is configured by light that has passed through the position of the exit pupil in a state where a virtual image that can be seen from the position of the exit pupil of the virtual image display apparatus is displayed by the virtual image display apparatus.
  • An imaging optical system that forms the virtual image at a predetermined position, and an aperture that is disposed at the predetermined position and that allows the light that forms part of the virtual image formed at the predetermined position to pass therethrough.
  • the optical characteristics of each position on the exit pupil are calculated using a part, an image sensor that passes through the aperture and spreads, and receives the light constituting the part, and a signal output from the image sensor. And an arithmetic unit.
  • the imaging optical system forms a virtual image composed of light that has passed through the position of the exit pupil at the position of the diaphragm (predetermined position).
  • the light that constitutes a part of the virtual image formed at the position of the diaphragm is parallel light having a predetermined spread at the position of the exit pupil.
  • This parallel light is light distributed over the entire exit pupil as viewed from the front of the exit pupil.
  • the light constituting the part is spread light (divergent light or parallel light) at the position of the image sensor.
  • the present inventor obtains the optical characteristics of each position on the exit pupil of the virtual image display device in a state where the virtual image display device displays a virtual image by using the light reception signal output from the image sensor that has received this light.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to the present embodiment, the optical characteristic at each position on the exit pupil of the virtual image display apparatus can be measured.
  • the apparatus further includes a moving unit that moves the aperture unit to a position where light constituting another part of the virtual image different from the part imaged at the predetermined position can pass through the opening.
  • the diaphragm portion can be moved to a position where the light constituting the other part of the virtual image can pass through the opening. For this reason, with respect to the light constituting a part of the virtual image (for example, the central part of the virtual image), the optical characteristic at each position on the exit pupil is measured, or the other part of the virtual image (for example, the peripheral part of the virtual image) is configured. For light, the optical characteristics at each position on the exit pupil can be measured.
  • the diaphragm unit includes a mirror unit that is positioned around the opening and reflects light that forms a remaining part other than the part of the virtual image formed at the predetermined position
  • the characteristic measurement apparatus further includes a finder unit that displays the remaining portion of the virtual image using the light reflected by the mirror unit.
  • This configuration includes the finder unit, so that the measurer can easily confirm whether or not the focus of the optical property measuring device is in a virtual image.
  • the finder unit may be either an optical finder or an electronic view finder.
  • the diaphragm unit includes a mirror unit that is positioned around the opening and reflects light that forms a remaining part other than the part of the virtual image formed at the predetermined position
  • the characteristic measurement device further includes a two-dimensional image sensor that receives light reflected by the mirror unit, and a light reception signal that is output from the two-dimensional image sensor.
  • a second computing unit that computes the optical characteristics.
  • the optical characteristics at each position on the exit pupil are measured. be able to.
  • the relay optical system disposed in the optical path between the diaphragm unit and the image sensor, the position deviated from the optical path of the light passing through the imaging optical system, and the predetermined position, A first switching unit that switches a position of the diaphragm, and light that forms the part of the virtual image that has passed through the opening and spread when the position of the diaphragm is the predetermined position;
  • the relay optical system forms the virtual image formed at the predetermined position when the first position at which the image sensor is relayed to the image sensor and the position of the diaphragm portion are at the deviated position.
  • a second switching unit that switches a position of the relay optical system to a second position where the image can be formed on the sensor; and the calculation unit includes the diaphragm unit at the predetermined position. And before When the relay optical system is in the first position, the optical characteristic of each position on the exit pupil is calculated using the signal output from the image sensor, and the diaphragm portion is in the off position. And the optical characteristic of each position on the virtual image is calculated using the signal output from the image sensor in a state where the relay optical system is at the second position.
  • the image sensor used for measuring the optical characteristics at each position on the exit pupil of the virtual image display device and the optical characteristics at each position on the virtual image displayed by the virtual image display device are used.
  • the image sensor can be shared.
  • an optical property measuring apparatus can be provided.

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Abstract

光学特性測定装置は、結像光学系と、絞り部と、イメージセンサと、演算部と、を備える。前記結像光学系は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる。前記絞り部は、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する。前記イメージセンサは、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光する。前記演算部は、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する。

Description

光学特性測定装置
　本発明は、虚像表示装置の射出瞳の光学特性を測定する技術に関する。
　虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイは、虚像表示装置の一例であり、ヘッドマウントディスプレイの画像表示部（例えば、液晶ディスプレイ）に表示されている画像について、この画像の虚像を表示する。ヘッドマウントディスプレイが虚像を表示した状態で、ヘッドマウントディスプレイの射出瞳に人間の瞳を位置させると、人間は、虚像を見ることができる。
　上記液晶ディスプレイのような画像表示装置の光学特性（例えば、輝度、色度）を測定できる装置が、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１は、測定対象の像を二次元センサ上で結像させて、測定対象の輝度及び色度等を二次元で測定できる光学特性測定装置を開示している。
　特許文献２は、アパーチャーミラーと、測定対象の像をアパーチャーミラー上で結像させる対物レンズと、アパーチャーミラーで反射された光を用いて、測定対象の像を表示するファインダ系と、アパーチャーミラーを通過した光を受光する受光素子と、を備える輝度計を開示している。この輝度計において、測定対象の像は、アパーチャーミラー上で結像しており、受光素子上で結像していない。
　ヘッドマウントディスプレイの射出瞳上の輝度及び色度は、均一であることが理想である。しかし、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイに備えられる光学系は、複雑化し、この結果、射出瞳上の輝度及び色度が不均一となっている。
　人間の瞳の大きさは、周囲の明るさに応じて変化する。周囲が明るいとき、瞳が小さくなり、周囲が暗いとき、瞳が大きくなる。瞳の大きさが変化する範囲は、一般に、直径２ｍｍ～７ｍｍの範囲である。ヘッドマウントディスプレイの射出瞳は、通常、人間の瞳より大きい。このため、射出瞳上の輝度及び色度が不均一な場合において、瞳の位置が動いたとき、虚像の輝度及び色度が異なって見える。よって、ヘッドマウントディスプレイの射出瞳上の各位置の輝度及び色度を測定できる装置が望まれる。
国際公開第２０１５／１８２５７１号 特開昭６３－２５９４２５号公報
　本発明は、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定できる光学特性測定装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明に係る光学特性測定装置は、結像光学系と、絞り部と、イメージセンサと、演算部と、を備える。前記結像光学系は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる。前記絞り部は、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する。前記イメージセンサは、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光する。前記演算部は、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する。
　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。
虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）によって表示された虚像を、人間が見ている状態を示す模式図である。 第１～第５実施形態に係る光学特性測定装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 光軸の方向から見た射出瞳の平面図である。 第１実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 第１実施形態において、光Ｌｂの進路を説明する説明図である。 第１実施形態において、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。 光軸の方向から見た射出瞳、並びに、射出瞳の位置において、光軸の方向から見た光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃの平面図である。 光学特性測定装置が測定可能な射出瞳の最大の径を説明する説明図である。 ２０ｍｍの径を有する射出瞳の測定において、焦点距離Ｌ２、距離Ｌ３等の関係を説明する説明図である。 画像表示部に表示された画像の周辺部分を構成する光について、射出瞳上の各位置の輝度を測定する方法を説明する説明図である。 第２実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態において、光Ｌａが開口を通過できる位置に、第２の絞り部及び二次元イメージセンサを移動させたとき、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 第２実施形態において、光Ｌｃが開口を通過できる位置に、第２の絞り部及び二次元イメージセンサを移動させたとき、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。 第３実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 第４実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 第４実施形態において、光Ｌｂ及び光Ｌｃの進路を説明する説明図である。 第４実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 射出瞳上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 射出瞳上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、光Ｌａの進路を説明する説明図である。 画像表示部に表示された画像上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置に備えられる受光部の構成を示すブロック図である。 画像表示部に表示された画像上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの進路を説明する説明図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。
　本発明の実施形態には、第１実施形態～第５実施形態がある。これらの実施形態によって測定される対象は、虚像表示装置である。虚像表示装置として、例えば、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイや、虚像式の光学ファインダがある。ここでは、前者を例にして説明する。図１は、虚像投影方式のヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤ）２０によって表示された虚像ＶＩを、人間が見ている状態を示す模式図である。
　ＨＭＤ２０は、画像表示部２１及び光学系２２を備える。画像表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイである。画像表示部２１に表示された画像を構成する光の中で、光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃが示されている。光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃは、いずれも、画像の一部分を構成する光である。従って、光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃは、虚像ＶＩの一部分を構成する光となる。
　一部分をスポットと表現した場合、光Ｌａは、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の中心に位置するスポットを構成する光である。光Ｌｂは、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成するスポットのうち、画像（虚像ＶＩ）の中心の上側に位置するスポットを構成する光である。光Ｌｃは、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成するスポットのうち、画像（虚像ＶＩ）の中心の下側に位置するスポットを構成する光である。
　光学系２２は、画像表示部２１に表示された画像の虚像ＶＩを生成する。図１では、光学系２２として、一枚のレンズが示されているが、光学系２２は、不図示の多数の光学部品（絞り、レンズ等）により構成される。ＨＭＤ２０の射出瞳２３は、上記絞りより像側に位置する（言い換えれば、絞りより後方に位置する）レンズによって形成される絞りの像である。ＨＭＤ２０が虚像ＶＩを表示した状態で、射出瞳２３に人間の瞳を位置させると、人間は、虚像ＶＩを見ることができる。
　図２は、第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１の構成を示すブロック図である。図２は、第２～第５実施形態に係る光学特性測定装置１０２～１０５の構成を示すブロック図でもある。第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１は、受光部１、制御演算部３、入力部５及び出力部７を備える。
　受光部１から説明する。図３は、第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置１０１は、輝度を測定する装置であり、光軸Ａｘに沿って順番に配置された、第１の絞り部１０、対物レンズ１１、視感度フィルタ１２、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を備える。
　図３では、図１と同様に、ＨＭＤ２０の画像表示部２１に表示された画像を構成する光の中で、光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃが図示されている。画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光は、ＨＭＤ２０の射出瞳２３を通り、第１の絞り部１０から光学特性測定装置１０１に入射する。第１の絞り部１０と虚像ＶＩとの距離Ｌ１が、無限（∞）の場合、射出瞳２３の位置を通過する光は、平行光となる。実際は、距離Ｌ１が有限であることが多く、射出瞳２３の位置を通過する光は、発散光となる。図４は、光軸Ａｘの方向から見た射出瞳２３の平面図である。射出瞳２３は、光軸Ａｘの方向から見たとき、円形の形状を有する（軸対称光学系の場合）。
　図３を参照して、第１の絞り部１０は、光学特性測定装置１０１に入射する光を通過させる開口１０ａを有する。第１の絞り部１０は、光学特性測定装置１０１に入射する光を規制する機能を有する。
　対物レンズ１１は、結像光学系の一例であり、ＨＭＤ２０によって虚像ＶＩが表示された状態で、射出瞳２３の位置を通過した光により構成される虚像ＶＩを、所定の位置で結像させる。所定の位置と対物レンズ１１との距離が、対物レンズ１１の焦点距離Ｌ２となる。
　視感度フィルタ１２は、対物レンズ１１と第２の絞り部１３との間の光路に配置され、対物レンズ１１から第２の絞り部１３へ向かう光が通過する。視感度フィルタ１２は、色フィルタの一種であり、二次元イメージセンサ１４の感度を、人間の視感度に合うように補正するフィルタである。視感度フィルタ１２が配置される位置は、対物レンズ１１と第２の絞り部１３との間に限定されず、第１の絞り部１０と二次元イメージセンサ１４との間の光路に配置することができる。
　第２の絞り部１３は、対物レンズ１１の視野絞りとして機能する。第２の絞り部１３は、上記所定の位置に配置されている。従って、第２の絞り部１３と対物レンズ１１との距離は、焦点距離Ｌ２となる。ＨＭＤ２０によって虚像ＶＩが表示された状態のとき、対物レンズ１１は、射出瞳２３の位置を通過した光により構成される虚像ＶＩを第２の絞り部１３上で結像させる。言い換えれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光は、射出瞳２３の位置を通過し、第２の絞り部１３の位置で結像される。第２の絞り部１３は、虚像ＶＩの一部分を構成する光を通過させる開口１３ａを有する。図３は、虚像ＶＩの一部分を構成する光が光Ｌａの場合を示している。
　二次元イメージセンサ１４は、イメージセンサの一例であり、第２の絞り部１３から所定の距離Ｌ３だけ離れた位置に配置されている。虚像ＶＩの一部分を構成する光は、開口１３ａを通過後、発散光となり、二次元イメージセンサ１４によって受光される。このように、二次元イメージセンサ１４は、開口１３ａを通過し、広がった、虚像ＶＩの一部分を構成する光を受光する。広がった光は、発散光に限らず、平行光でもよい。二次元イメージセンサ１４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ＭＯＳ）であり、二次元領域を測定範囲とする光学センサである。
　図２を参照して、制御演算部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等によって実現されるマイクロコンピュータであり、光学特性測定装置１０１の動作に必要な制御、及び、各種の演算（例えば、輝度の演算）を実行する。
　入力部５は、外部からコマンド（命令）やデータ等を光学特性測定装置１０１に入力するための装置であり、キーボードにより実現される。なお、タッチパネルを入力部５にしてもよい。出力部７は、入力部５から入力されたコマンドやデータ、及び、制御演算部３の演算結果等を出力するための装置であり、ディスプレイにより実現される。なお、プリンタ等の印刷装置を出力部７にしてもよい。
　図３に示す光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃの進路を説明する。図５は、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図６は、光Ｌｂの進路を説明する説明図である。図７は、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。これらの図において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図３に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃは、射出瞳２３の位置において、平行光であり、第２の絞り部１３の位置において、一点に集まる光である。光Ｌｂ及び光Ｌｃは、第２の絞り部１３で進路が遮断されているが、光Ｌａは、開口１３ａを通過し、二次元イメージセンサ１４の位置において、発散光となる。射出瞳２３の中心を、位置Ｐ１とする。射出瞳２３の径を規定する二点を、位置Ｐ２及び位置Ｐ３とする。
　図８は、光軸Ａｘの方向から見た射出瞳２３、並びに、射出瞳２３の位置において、光軸Ａｘの方向から見た光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃの平面図である。射出瞳２３、光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃは、光軸Ａｘの方向から見たとき、理想的な光学系の場合、同じ面積の円形の形状を有しており、互いに重なっている（実際には円形でない場合や、重なっていない場合がある）。
　図５及び図８を参照して、光Ｌａは、二次元イメージセンサ１４の位置において、発散光であり、この発散光が二次元イメージセンサ１４によって受光される。この発散光の輝度分布が、射出瞳２３の輝度分布に対応する。例えば、射出瞳２３上の位置Ｐ１は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ１と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ２は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ２と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ３は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ３と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサ１４の位置ｐ１での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ１の輝度を示し、位置ｐ２での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ２の輝度を示し、位置ｐ３での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ３の輝度を示す。
　制御演算部３は、演算部の一例であり、二次元イメージセンサ１４が光Ｌａを受光しているときに、二次元イメージセンサ１４から出力された受光信号を用いて、射出瞳２３上の各位置の輝度を演算する。出力部７は、この演算の結果を出力する。
　以上説明したように、図３を参照して、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光は、射出瞳２３の位置を通過し、第２の絞り部１３の位置で結像される。この位置で結像された虚像ＶＩの一部分を構成する光（ここでは、光Ｌａ）は、射出瞳２３の位置において、所定の広がりを有する平行光である。この平行光は、射出瞳２３の正面から見れば、射出瞳２３の全体に分布している光である（図８）。上記一部分を構成する光は、二次元イメージセンサ１４の位置において、広がった光である。本発明者は、この光を受光した二次元イメージセンサ１４から出力された受光信号を用いれば、ＨＭＤ２０が虚像ＶＩを表示している状態において、射出瞳２３上の各位置（虚像ＶＩ上の各位置ではない）の光学特性が求められることを見出した。第１実施形態は、光学特性が輝度の場合である。このように、第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１によれば、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。
　射出瞳２３上の各位置の輝度により、射出瞳２３上の輝度分布が得られる。第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１は、イメージセンサとして、二次元イメージセンサ１４を用いているので、射出瞳２３上の輝度分布は、二次元の輝度分布である。二次元イメージセンサ１４の替わりに、ラインセンサを用いることができる。ラインセンサの場合、測定範囲が、一次元となるので、射出瞳２３上の各位置の輝度が、二次元でなく、一次元で測定される。従って、射出瞳２３上の輝度分布は、一次元の輝度分布となる。
　光学特性測定装置１０１が測定可能な射出瞳２３の最大の径について説明する。図９は、これを説明する説明図である。図９は、図５に、符号Ｐ４等を追加している。第１の絞り部１０と虚像ＶＩとの距離Ｌ１（図３）が無限のとき、光学特性測定装置１０１は、第１の絞り部１０が有する開口１０ａの径とほぼ同じ径を有する射出瞳２３について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。開口１０ａの径とほぼ同じ径は、位置Ｐ４と位置Ｐ５とで規定される射出瞳２３の径である。
　位置Ｐ４は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ４と対応し、位置Ｐ５は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ５と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサ１４の位置ｐ４での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ４の輝度を示し、位置ｐ５での受光信号を用いて演算した輝度は、位置Ｐ５の輝度を示す。
　距離Ｌ１が有限のとき（例えば、１～２ｍ）、光学特性測定装置１０１は、開口１０ａの径より、少し小さい径を有する射出瞳２３について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。
　光学特性測定装置１０１が測定可能な射出瞳２３の最大の径について、具体的な値を説明する。一般的なＨＭＤ２０の射出瞳２３の径は、２ｍｍ～１５ｍｍである。従って、光学特性測定装置１０１が測定可能な射出瞳２３の最大の径は、２０ｍｍ程度であることが望ましい。これを実現するための、焦点距離Ｌ２、距離Ｌ３、及び、二次元イメージセンサ１４のサイズを説明する。図１０は、これを説明する説明図である。光軸Ａｘを基準とした、射出瞳２３の高さをＨとし、二次元イメージセンサ１４の中心を基準とした、二次元イメージセンサ１４上の距離をＤとする。焦点距離Ｌ２、距離Ｌ３、高さＨ及び距離Ｄに関して、以下の式１が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　射出瞳２３の最大の径を、２０ｍｍとしたとき、高さＨは、１０ｍｍとなる。焦点距離Ｌ２を５０ｍｍとし、距離Ｌ３を９ｍｍとした場合、距離Ｄは、１．８ｍｍとなる。従って、１／３インチ以上のサイズを有する二次元イメージセンサ１４を用いれば、測定可能な射出瞳２３の最大の径を、２０ｍｍ程度にすることができる。１／３インチのサイズとは、幅４．８ｍｍ×高さ３．６ｍｍを意味する。
　図１０を参照して、光学特性測定装置１０１の測定角について説明する。測定角をθとし、第２の絞り部１３が有する開口１３ａの直径をｄとした場合、測定角θは、以下の式２で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　測定角θが小さくなれば、二次元イメージセンサ１４が受光する発散光の輝度分布がより明確となるので、射出瞳２３の輝度分布は、より明確に示される。しかし、測定角θが小さくなれば、二次元イメージセンサ１４が受光する発散光の光量が小さくなる。従って、これらを考慮して測定角θが設定される必要がある。
　ピント合わせについて説明する。図３を参照して、測定者は、射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩを、第２の絞り部１３上で結像させるために、対物レンズ１１の位置を設定する（ピント合わせ）。光学特性測定装置１０１は、測定者が虚像ＶＩの位置を確認できるファインダを備えていない。従って、測定者は、第１の絞り部１０と虚像ＶＩとの距離Ｌ１を考慮して、対物レンズ１１の位置を設定する。
　開口絞りについて説明する。図３を参照して、光学特性測定装置１０１において、第１の絞り部１０の開口１０ａは、開口絞り（対物レンズ１１の開口絞り）として機能していない。二次元イメージセンサ１４を構成する各画素の受光エリアが、開口絞りとして機能する。このため、ピントを合わせるために、対物レンズ１１の位置を変えても、二次元イメージセンサ１４を構成する各画素に入射する光の光量は変化しない。
　図３では、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の中心部を構成する光Ｌａについて、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定している。画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成する光について、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する方法について説明する。図１１は、この方法を説明する説明図である。光学特性測定装置１０１の受光部１を少し傾けて配置する。測定者が受光部１又はＨＭＤ２０を回転させることにより、上記周辺部分を構成する光について、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定することができる。図１１において、光Ｌａ、光Ｌｂ及び光Ｌｃのうち、光Ｌｃが、開口１３ａを通過し、拡散して発散光となり、二次元イメージセンサ１４によって受光されている。
　第２実施形態について説明する。上述したように、第１実施形態において、測定者が受光部１又はＨＭＤ２０を回転させることにより、上記周辺部分を構成する光について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する。第２実施形態では、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４の位置を移動させて、上記周辺部分を構成する光について、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する。
　図１２は、第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。図３に示す第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１との相違点を説明する。光軸Ａｘの方向に対して垂直な面を規定する軸を、ｘ軸及びｙ軸とする。受光部１は、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を移動させる移動部１５を備える。
　移動部１５は、第２の絞り部１３の位置（所定の位置）で結像された虚像ＶＩの一部分と異なる他の部分を構成する光（例えば、光Ｌｃ）が、開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３を移動させる。
　移動部１５について詳しく説明する。移動部１５は、保持板１５０、ステッピングモータＭ１及びステッピングモータＭ２を備える。保持板１５０は、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を保持する。ステッピングモータＭ１は、保持板１５０をｘ軸方向に沿って移動させる動力を生成する。ステッピングモータＭ１が回転することによって、保持板１５０は、ｘ軸方向に沿って移動する。ステッピングモータＭ２は、保持板１５０をｙ軸方向に沿って移動させる動力を生成する。ステッピングモータＭ２が回転することによって、保持板１５０は、ｙ軸方向に沿って移動する。
　移動部１５によって、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４の位置を移動させることができる。これにより、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光のうち、開口１３ａを通過する光を選択することができる。図１３は、光Ｌａが開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を移動させたとき、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図１４は、光Ｌｃが開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を移動させたとき、光Ｌｃの進路を説明する説明図である。図１３及び図１４において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１２に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。図１３に示すように、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光のうち、光Ｌａが開口１３ａを通過し、拡散して、二次元イメージセンサ１４によって受光されている。図１４に示すように、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）を構成する光のうち、光Ｌｃが開口１３ａを通過し、拡散して、二次元イメージセンサ１４によって受光されている。
　以上説明したように、第２実施形態によれば、虚像ＶＩの他の部分を構成する光（例えば、光Ｌｃ）が、開口１３ａを通過できる位置に、第２の絞り部１３を移動させることができる。このため、虚像ＶＩの一部分を構成する光（例えば、虚像ＶＩの中心部分を構成する光Ｌａ）に関して、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定したり、虚像ＶＩの他の部分を構成する光（例えば、虚像の周辺部分を構成する光Ｌｃ）に関して、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定したりできる。
　移動部１５は、ステッピングモータＭ１及びステッピングモータＭ２によって、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を自動的に移動させる。移動部１５の替わりに、第２の絞り部１３及び二次元イメージセンサ１４を手動で移動させる態様でもよい。
　二次元イメージセンサ１４のサイズが大きければ、二次元イメージセンサ１４を移動させずに、第２の絞り部１３のみを移動させる態様でもよい。
　図１２に示す第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２において、対物レンズ１１の前側焦点位置が、開口１０ａの位置にある。これにより、ＨＭＤ２０の射出瞳２３を開口１０ａに位置させたとき、像側テレセントリックな光学系となる（これは、後で説明する第３実施形態～第５実施形態でも同様である）。従って、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の周辺部分を構成する光についても、上記式１が成立する。よって、上記周辺部分を構成する光について、射出瞳２３上の各位置の輝度を測定する場合でも、二次元イメージセンサ１４上の位置と射出瞳２３上の位置とを対応させることができる。
　第３実施形態について説明する。図１５は、第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３は、輝度及び色度を測定できる測色計であり、測定者が虚像ＶＩを観察できる光学ファインダ（観察光学系１８ａ）を備える。図３に示す第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１との相違点を説明する。
　図１５を参照して、対物レンズ１１の前側焦点位置が、開口１０ａの位置にある。これは、図１２に示す第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２と同じである。
　第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３において、第２の絞り部１３は、アパーチャーミラーであり、開口１３ａの周囲に位置し、光を反射するミラー部１３ｂを含む。ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置（所定の位置）で結像された虚像ＶＩを構成する光の中で、開口１３ａを通過した光以外の光を反射する。言い換えれば、ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩの一部分以外の残りの部分を構成する光を反射する。第２の絞り部１３は、光軸Ａｘに対して４５度傾いて配置されている。
　光学特性測定装置１０３の受光部１は、図３に示す視感度フィルタ１２及び二次元イメージセンサ１４を備えておらず、リレーレンズ１６、ミラー１７ａ、ミラー１７ｂ、Ｘフィルタ１２１、Ｙフィルタ１２２、Ｚフィルタ１２３、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３を備える。
　開口１３ａを通過した光の光路に、順に、リレーレンズ１６、ミラー１７ａ、ミラー１７ｂが配置されている。リレーレンズ１６は、開口１３ａを通過した光を、平行光又は発散光にして、ミラー１７ａへ導く。
　ミラー１７ａ及びミラー１７ｂは、光軸Ａｘに対して４５度傾いて配置されている。ミラー１７ａは、反射率３３％、透過率６６％のミラーである。ミラー１７ｂは、反射率５０％、透過率５０％のミラーである。ミラー１７ａで反射された光の光路に、順に、Ｘフィルタ１２１及び二次元イメージセンサ１４１が配置されている。ミラー１７ａで反射された光は、Ｘフィルタ１２１を通り、二次元イメージセンサ１４１によって受光される。
　ミラー１７ａを透過した光は、ミラー１７ｂにおいて、半分が反射され、半分が透過される。ミラー１７ｂで反射された光の光路に、順に、Ｙフィルタ１２２及び二次元イメージセンサ１４２が配置されている。ミラー１７ｂで反射された光は、Ｙフィルタ１２２を通り、二次元イメージセンサ１４２によって受光される。
　ミラー１７ｂを透過した光の光路に、順に、Ｚフィルタ１２３及び二次元イメージセンサ１４３が配置されている。ミラー１７ｂを透過した光は、Ｚフィルタ１２３を通り、二次元イメージセンサ１４３によって受光される。
　第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを構成する光のうち、開口１３ａを通過する光として、図３に示す第１実施形態と同様に、光Ｌａが示されている。図１６は、第３の実施形態において、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図１６おいて、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１５に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。
　光Ｌａは、開口１３ａを通過後、拡散し、リレーレンズ１６（図１５）によって平行光にされて、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３の位置に導かれている。平行光が二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３によって受光される。二次元イメージセンサ１４１は、Ｘフィルタ１２１（図１５）を通して上記平行光を受光するので、ＸＹＺ表色系のＸを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４２は、Ｙフィルタ１２２（図１５）を通して上記平行光を受光するので、ＸＹＺ表色系のＹを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４３は、Ｚフィルタ１２３（図１５）を通して上記平行光を受光するので、ＸＹＺ表色系のＺを示す受光信号を出力する。
　例えば、射出瞳２３上の位置Ｐ１は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３上の位置ｐ１と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ２は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３上の位置ｐ２と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ３は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３上の位置ｐ３と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３の位置ｐ１での受光信号（Ｘを示す受光信号、Ｙを示す受光信号、Ｚを示す受光信号）を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ１の輝度及び色度を示し、位置ｐ２での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ２の輝度及び色度を示し、位置ｐ３での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ３の輝度及び色度を示す。
　制御演算部３は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３が光Ｌａを受光しているときに、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３から出力された受光信号を用いて、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を演算する。出力部７は、この演算の結果を出力する。従って、第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３によれば、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
　図１５を参照して、光学特性測定装置１０３の受光部１は、観察光学系１８ａを備える。観察光学系１８ａは、光学ファインダ（ファインダ部の一例）であり、第２の絞り部１３のミラー部１３ｂで反射された光の光路に沿って、順に、レンズ１８１、平面鏡１８２、絞り１８３、レンズ１８４、視野絞り１８５、接眼レンズ１８６が配置されている。これらの光学部品は、光学ファインダに用いられる通常の部品であり、詳細な説明は省略する。
　ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを構成する光のうち、開口１３ａを通過する光以外を反射する。従って、測定者は、虚像ＶＩのうち、開口１３ａを通過する光によって構成される一部分以外の残り部分を、接眼レンズ１８６を通して見ることができる。
　測定者は、射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩを、第２の絞り部１３上で結像させるために、対物レンズ１１の位置を設定する（ピント合わせ）。第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３は、ミラー部１３ｂで反射された光を用いて、虚像ＶＩ（虚像ＶＩの全部でなく、虚像ＶＩの一部分以外の残りの部分）を表示する光学ファインダ（観察光学系１８ａ）を備えているので、光学特性測定装置１０３のピントが、虚像ＶＩにあっているか否かを、測定者が容易に確認することができる。なお、ファインダ部は、光学ファインダに限定されず、電子ビューファインダでもよい。次に説明する第４実施形態は、電子ビューファインダの形態である。
　なお、距離Ｌ１が有限のとき、測定者が、光学特性測定装置１０３を操作して、対物レンズ１１を光軸Ａｘの方向に移動させることで、ピント合わせをする。このときの対物レンズ１１の移動量から、距離Ｌ１が分かる。
　第４実施形態について説明する。図１７は、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。光学特性測定装置１０４は、電子ビューファインダを備え、輝度及び色度を測定できる測色計である。図１５に示す第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３との相違点を説明する。
　光学特性測定装置１０４の受光部１に備えられる観察光学系１８ｂは、電子ビューファインダであり、第２の絞り部１３のミラー部１３ｂで反射された光の光路に沿って、順に、レンズ１８１、平面鏡１８２、絞り１８３、レンズ１８４、視感度フィルタ１８７、二次元イメージセンサ１８８が配置されている。これらの光学部品は、電子ビューファインダに用いられる通常の部品であり、詳細な説明は省略する。
　観察光学系１８ｂは、さらに、表示部１８９を備える。二次元イメージセンサ１８８は、第２の絞り部１３のミラー部１３ｂで反射された光を受光することにより、受光信号を出力する。この受光信号は、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを示す信号である。但し、第３実施形態と同様に、ミラー部１３ｂは、第２の絞り部１３の位置で結像された虚像ＶＩを構成する光のうち、開口１３ａを通過する光以外を反射する。このため、虚像ＶＩの全部を示す信号でなく、虚像ＶＩのうち、開口１３ａを通過する光によって構成される一部分以外の残り部分を示す信号である。
　二次元イメージセンサ１８８から出力された受光信号は、図２に示す制御演算部３に送られ、制御演算部３は、その受光信号を用いて生成した画像を、表示部１８９に表示させる。表示部１８９に表示される画像は、虚像ＶＩの全部でなく、虚像ＶＩの一部分以外の残りの部分である。
　図１７に示す光Ｌａ、光Ｌｂ、光Ｌｃのうち、光Ｌｂ及び光Ｌｃが、ミラー部１３ｂで反射され、光Ｌａが開口１３ａを通過している。従って、光Ｌｂ及び光Ｌｃが二次元イメージセンサ１８８によって受光される。図１８は、光Ｌｂ及び光Ｌｃの進路を説明する説明図である。この図において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１７に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。画像表示部２１と二次元イメージセンサ１８８とは、光学的共役の関係である。例えば、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ６は、二次元イメージセンサ１８８上の位置ｐ６と対応し、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ７は、二次元イメージセンサ１８８上の位置ｐ７と対応する。
　図２に示す制御演算部３（第２の演算部の一例）は、二次元イメージセンサ１８８から出力された受光信号を用いて、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の前記残りの部分において、各位置の輝度を演算する。例えば、位置ｐ６から出力された受光信号を用いて演算された輝度は、位置Ｐ６の輝度を示し、位置ｐ７から出力された受光信号を用いて演算された輝度は、位置Ｐ７の輝度を示す。従って、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４によれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の前記残りの部分において、各位置の輝度分布を測定することができる。
　なお、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）の前記残りの部分において、各位置の輝度及び色度の分布を測定する態様も可能である。この態様の場合、図１７に示す観察光学系１８ｂは、視感度フィルタ１８７の替わりに、Ｘフィルタ、Ｙフィルタ及びＺフィルタを備え、二次元イメージセンサ１８８の替わりに、Ｘフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサ、Ｙフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサ、及び、Ｚフィルタを通過した光を受光する二次元イメージセンサを備える。これらの二次元イメージセンサが光を受光する方式は、図１５で説明したミラー１７ａ及びミラー１７ｂを用いる方式、次に説明する三板式プリズム１７ｃを用いる方式のいずれでもよい。画像表示部２１に表示された画像の輝度及び色度を測定するために、第５実施形態で説明する回転式フィルタ４０（図２０）を用いる方式を用いることもできる。この場合、二次元イメージセンサは、１つでよい。
　図１７を参照して、射出瞳２３の位置を通過した光のうち、開口１３ａを通過した光は、三板式プリズム１７ｃに入射する。三板式プリズム１７ｃは、この光を、３つの光路に分光する。第１の光路（第１の光路を通る光）は、Ｘフィルタ１２１を通り、二次元イメージセンサ１４１によって受光される。第２の光路（第２の光路を通る光）は、Ｙフィルタ１２２を通り、二次元イメージセンサ１４２によって受光される。第３の光路（第３の光路を通る光）は、Ｚフィルタ１２３を通り、二次元イメージセンサ１４３によって受光される。
　図１９は、光Ｌａの進路を説明する説明図である。この図において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図１７に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。図１９は、ミラー１７ａ及びミラー１７ｂの替わりに、三板式プリズム１７ｃが示されている以外は、図１６と同じである。従って、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４は、図１５に示す第３実施形態に係る光学特性測定装置１０３と同様に、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
　図１７を参照して、第４実施形態に係る光学特性測定装置１０４は、二次元イメージセンサ１４１，１４２，１４３が光を受光する方式として、三板式プリズム１７ｃを用いる方式を採用しているが、図１５で説明したミラー１７ａ及びミラー１７ｂを用いる方式でもよい。光学特性測定装置１０４は、第５実施形態で説明する回転式フィルタ４０（図２０）を採用することも可能である。この場合、二次元イメージセンサは１つでよい。
　第５実施形態について説明する。図１７に示す第４実施形態は、観察光学系１８ｂに備えられる二次元イメージセンサ１８８を用いて、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定する。これに対して、第５実施形態では、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサを用いて、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定する。図２０は、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度の測定モードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。図３に示す第１実施形態に係る光学特性測定装置１０１との相違点を説明する。
　図２０を参照して、対物レンズ１１の前側焦点位置が、開口１０ａの位置にある。これは、図１２に示す第２実施形態に係る光学特性測定装置１０２と同じである。
　光学特性測定装置１０５の受光部１は、視感度フィルタ１２を備えておらず、スライドレール１９、リレーレンズ１６、駆動部３０及び回転式フィルタ４０を備える。
　第２の絞り部１３は、スライドレール１９（第１の切替部の一例）に沿ってスライド可能にされている。第２の絞り部１３がスライドレール１９に沿ってスライドされることにより、第２の絞り部１３の位置が、所定の位置と所定の位置から外れた位置とに切り替えることができる。所定の位置とは、上述したように、射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩが結像する位置である（図２０において、第２の絞り部１３の位置）。所定の位置から外れた位置とは、対物レンズ１１を通過した光の光路から外れた位置である（図２２において、第２の絞り部１３の位置）。
　測定者が手動で第２の絞り部１３をスライドさせて、第２の絞り部１３の位置を切り替えてよいし、モータ等により自動で第２の絞り部１３をスライドさせて、第２の絞り部１３の位置を切り替えてよい。
　開口１３ａを通過した光の光路に、順に、リレーレンズ１６、回転式フィルタ４０が配置されている。リレーレンズ１６は、開口１３ａを通過した光を、回転式フィルタ４０へ導く。リレーレンズ１６は、絞り部（第２の絞り部１３）とイメージセンサ（二次元イメージセンサ１４）との間の光路に配置されたリレー光学系の一例である。
　回転式フィルタ４０は、Ｘフィルタ１２１、Ｙフィルタ１２２及び不図示のＺフィルタ、並びに、これらのフィルタを保持する回転板４０１を備える。軸４０２を中心に回転板４０１が回転することにより、リレーレンズ１６によってリレーされた光が通過する位置に、Ｘフィルタ１２１、Ｙフィルタ１２２、Ｚフィルタ（不図示）が順番に位置する。
　駆動部３０（第２の切替部の一例）は、リレーレンズ１６を光軸Ａｘの方向に沿って駆動する。リレーレンズ１６が図２０に示す位置にあるとき、リレーレンズ１６は、開口１３ａを通過し、拡散した光を、平行光にして、回転式フィルタ４０へ導く。開口１３ａを通過する光として、光Ｌａが示されている。図２１は、光Ｌａの進路を説明する説明図である。図２１において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図２０に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。
　光Ｌａは、リレーレンズ１６によって平行光にされて、二次元イメージセンサ１４へ導かれる。この平行光が二次元イメージセンサ１４によって受光される。
　二次元イメージセンサ１４が、Ｘフィルタ１２１（図２０）を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＸを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｙフィルタ１２２（図２０）を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＹを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｚフィルタ（不図示）を通して上記平行光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＺを示す受光信号を出力する。
　例えば、射出瞳２３上の位置Ｐ１は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ１と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ２は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ２と対応し、射出瞳２３上の位置Ｐ３は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ３と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサの位置ｐ１での受光信号（Ｘを示す受光信号、Ｙを示す受光信号、Ｚを示す受光信号）を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ１の輝度及び色度を示し、位置ｐ２での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ２の輝度及び色度を示し、位置ｐ３での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、位置Ｐ３の輝度及び色度を示す。よって、第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５によれば、ＨＭＤ２０の射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
　図２２は、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５に備えられる受光部１の構成を示すブロック図である。図２０との違いは、第２の絞り部１３が、射出瞳２３の位置を通過した光の光路から外れた位置にあり、リレーレンズ１６が回転式フィルタ４０側に移動している。
　射出瞳２３の位置を通過した光によって構成される虚像ＶＩは、対物レンズ１１によって、所定の位置（図２０に示す第２の絞り部１３の位置）で結像され、この結像を構成する光は、拡散してリレーレンズ１６に入射し、リレーレンズ１６によって、二次元イメージセンサ１４上で虚像ＶＩが結像される。図２３は、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定するモードにおいて、光の進路を説明する説明図である。図２３において、光の進路に位置する一部の光学部品（例えば、図２２に示す対物レンズ１１）は、図示を省略している。
　二次元イメージセンサ１４が、Ｘフィルタ１２１（図２２）を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＸを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｙフィルタ１２２（図２２）を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＹを示す受光信号を出力する。二次元イメージセンサ１４が、Ｚフィルタ（不図示）を通して光を受光しているとき、二次元イメージセンサ１４は、ＸＹＺ表色系のＺを示す受光信号を出力する。
　例えば、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ６は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ６と対応し、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ７は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ７と対応し、画像表示部２１に表示された画像上の位置Ｐ８は、二次元イメージセンサ１４上の位置ｐ８と対応する。従って、図２に示す制御演算部３が、二次元イメージセンサの位置ｐ６での受光信号（Ｘを示す受光信号、Ｙを示す受光信号、Ｚを示す受光信号）を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部２１に表示された画像の位置Ｐ６の輝度及び色度を示し、位置ｐ７での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部２１に表示された画像の位置Ｐ７の輝度及び色度を示し、位置ｐ８での受光信号を用いて演算した輝度及び色度は、画像表示部２１に表示された画像の位置Ｐ８の輝度及び色度を示す。よって、光学特性測定装置１０５によれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定することができる。
　以上説明したように、図２０及び図２２を参照して、駆動部３０（第２の切替部の一例）は、第１の位置と第２の位置とに、リレーレンズ１６の位置を切り替える。第１の位置は、図２０で示されるリレーレンズ１６の位置であり、第２の絞り部１３の位置が上記所定の位置のとき、開口１３ａを通過し、広がった、虚像ＶＩの一部分を構成する光（光Ｌａ）を、リレーレンズ１６が二次元イメージセンサ１４へリレーすることができる位置である。第２の位置は、図２２で示されるリレーレンズ１６の位置であり、第２の絞り部１３の位置が上記外れた位置のとき、上記所定の位置で結像された虚像ＶＩを、リレーレンズ１６によって、二次元イメージセンサ１４上で結像させることができる位置である。
　制御演算部３（図２）は、演算部の一例であり、第２の絞り部１３が上記所定の位置にあり、かつ、リレーレンズ１６が第１の位置にある状態（図２０に示す状態）で、二次元イメージセンサ１４から出力された信号を用いて、射出瞳２３の光学特性（輝度、色度等）を演算し、第２の絞り部１３が上記外れた位置にあり、かつ、リレーレンズ１６が第２の位置にある状態（図２２に示す状態）で、二次元イメージセンサ１４から出力された信号を用いて、虚像ＶＩの光学特性（輝度、色度等）を演算する。
　第５実施形態に係る光学特性測定装置１０５によれば、画像表示部２１に表示された画像（ＨＭＤ２０によって表示された虚像ＶＩ）上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサ１４と、射出瞳２３上の各位置の輝度及び色度を測定するために用いる二次元イメージセンサ１４とを共通化することができる。
（実施形態の纏め）
　本実施形態に係る光学特性測定装置は、虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる結像光学系と、前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する絞り部と、前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光するイメージセンサと、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する演算部と、を備える。
　結像光学系は、射出瞳の位置を通過した光によって構成される虚像を、絞り部の位置（所定の位置）で結像させる。絞り部の位置で結像された虚像の一部分を構成する光は、射出瞳の位置において、所定の広がりを有する平行光である。この平行光は、射出瞳の正面から見れば、射出瞳の全体に分布している光である。上記一部分を構成する光は、イメージセンサの位置において、広がった光である（発散光又は平行光）。本発明者は、この光を受光したイメージセンサから出力された受光信号を用いれば、虚像表示装置が虚像を表示している状態において、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性が求められることを見出した。例えば、輝度の場合、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の輝度（虚像上の各位置の輝度ではない）を求めることができる。従って、本実施形態に係る光学特性測定装置によれば、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定することができる。
　上記構成において、前記所定の位置で結像された前記一部分と異なる前記虚像の他の部分を構成する光が、前記開口を通過できる位置に、前記絞り部を移動させる移動部をさらに備える。
　この構成によれば、虚像の他の部分を構成する光が、開口を通過できる位置に、絞り部を移動させることができる。このため、虚像の一部分（例えば、虚像の中心部分）を構成する光に関して、射出瞳上の各位置の光学特性を測定したり、虚像の他の部分（例えば、虚像の周辺部分）を構成する光に関して、射出瞳上の各位置の光学特性を測定したりできる。
　上記構成において、前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、前記光学特性測定装置は、前記ミラー部で反射された光を用いて、前記虚像の前記残りの部分を表示するファインダ部をさらに備える。
　この構成は、上記ファインダ部を備えるので、光学特性測定装置のピントが虚像にあっているか否かを、測定者が容易に確認することができる。ファインダ部は、光学ファインダ、電子ビューファインダのいずれでもよい。
　上記構成において、前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、前記光学特性測定装置は、さらに、前記ミラー部で反射された光を受光する二次元イメージセンサと、前記二次元イメージセンサから出力された受光信号を用いて、前記虚像の前記残りの部分において、各位置の光学特性を演算する第２の演算部と、を備える。
　この構成によれば、射出瞳上の各位置の光学特性に加えて、虚像表示装置によって表示された虚像上の各位置（虚像全部でなく、残りの部分の各位置）の光学特性を測定することができる。
　上記構成において、前記絞り部と前記イメージセンサとの間の光路に配置されたリレー光学系と、前記結像光学系を通過した光の光路から外れた位置と、前記所定の位置とに、前記絞り部の位置を切り替える第１の切替部と、前記絞り部の位置が前記所定の位置のとき、前記開口を通過し、広がった、前記虚像の前記一部分を構成する光を、前記リレー光学系が前記イメージセンサへリレーすることができる第１の位置と、前記絞り部の位置が前記外れた位置のとき、前記所定の位置で結像された前記虚像を、前記リレー光学系によって、前記イメージセンサ上で結像させることができる第２の位置とに、前記リレー光学系の位置を切り替える第２の切替部と、をさらに備え、前記演算部は、前記絞り部が前記所定の位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第１の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算し、前記絞り部が前記外れた位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第２の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記虚像上の各位置の光学特性を演算する。
　この構成によれば、虚像表示装置の射出瞳上の各位置の光学特性を測定するために用いるイメージセンサと、虚像表示装置によって表示された虚像上の各位置の光学特性を測定するために用いるイメージセンサとを共通化することができる。
　この出願は、２０１６年４月１９日に出願された日本国特許出願特願２０１６－０８３４９４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、光学特性測定装置を提供することができる。

Claims (5)

  1. 　虚像表示装置の射出瞳の位置から見ることができる虚像が、前記虚像表示装置によって表示された状態で、前記射出瞳の位置を通過した光によって構成される前記虚像を、所定の位置で結像させる結像光学系と、
    　前記所定の位置に配置され、前記所定の位置で結像された前記虚像の一部分を構成する光を通過させる開口を有する絞り部と、
    　前記開口を通過し、広がった、前記一部分を構成する光を受光するイメージセンサと、
    　前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算する演算部と、を備える光学特性測定装置。
  2. 　前記所定の位置で結像された前記一部分と異なる前記虚像の他の部分を構成する光が、前記開口を通過できる位置に、前記絞り部を移動させる移動部をさらに備える請求項１に記載の光学特性測定装置。
  3. 　前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、
    　前記光学特性測定装置は、前記ミラー部で反射された光を用いて、前記虚像の前記残りの部分を表示するファインダ部をさらに備える請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
  4. 　前記絞り部は、前記開口の周囲に位置し、前記所定の位置で結像された前記虚像の前記一部分以外の残りの部分を構成する光を反射させるミラー部を含み、
    　前記光学特性測定装置は、さらに、
    　前記ミラー部で反射された光を受光する二次元イメージセンサと、
    　前記二次元イメージセンサから出力された受光信号を用いて、前記虚像の前記残りの部分において、各位置の光学特性を演算する第２の演算部と、を備える請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
  5. 　前記絞り部と前記イメージセンサとの間の光路に配置されたリレー光学系と、
    　前記結像光学系を通過した光の光路から外れた位置と、前記所定の位置とに、前記絞り部の位置を切り替える第１の切替部と、
    　前記絞り部の位置が前記所定の位置のとき、前記開口を通過し、広がった、前記虚像の前記一部分を構成する光を、前記リレー光学系が前記イメージセンサへリレーすることができる第１の位置と、前記絞り部の位置が前記外れた位置のとき、前記所定の位置で結像された前記虚像を、前記リレー光学系によって、前記イメージセンサ上で結像させることができる第２の位置とに、前記リレー光学系の位置を切り替える第２の切替部と、をさらに備え、
    　前記演算部は、前記絞り部が前記所定の位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第１の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記射出瞳上の各位置の光学特性を演算し、前記絞り部が前記外れた位置にあり、かつ、前記リレー光学系が前記第２の位置にある状態で、前記イメージセンサから出力された信号を用いて、前記虚像上の各位置の光学特性を演算する請求項１～３のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
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