WO2022030292A1 - 光学装置、色彩輝度計および色彩計 - Google Patents

光学装置、色彩輝度計および色彩計 Download PDF

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optical
lens
light
unit
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祐亮 平尾
明 小坂
通 中谷
眞由 植田
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コニカミノルタ株式会社
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    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to an optical device, and a color luminance meter and a color meter using the same.
  • a color luminance meter that measures the color and brightness of a light emitter and a color meter that measures the color of an object are known.
  • a color luminance meter is used to measure and adjust the optical properties of a display.
  • the size of the display varies depending on the size of the electronic device on which the display is mounted. If the size of the display to be measured is small, the measurement range of brightness and chromaticity is also small. On the other hand, the amount of light emitted from a certain measurement range of the object to be measured decreases as the measurement range becomes smaller. For this reason, for example, an optical device for evaluation of an OLED (Organic Light Emitting Diode) display is configured to be able to take in a larger amount of light from a small measurement range.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • Patent Document 1 discloses a measurement optical system for a color brightness meter or a color meter measurement optical system.
  • the measurement light is branched into a plurality of luminous fluxes, and each branch light is received by the light receiving sensor via the interference film filter.
  • Patent Document 2 discloses a measurement optical system for guiding a larger amount of light from an object to be measured to a light receiving portion.
  • This measurement optical system includes a diaphragm, an optical waveguide that guides incident light, a first optical system, and a second optical system.
  • the first optical system is arranged on the object side of the diaphragm, and an optical image from a measurement target is formed on the aperture surface of the diaphragm.
  • the second optical system is arranged between the diaphragm and the optical waveguide, and causes each main ray to enter the optical waveguide so that each main ray of each light beam emitted from the aperture surface of the diaphragm is parallel to the optical axis. ..
  • Patent Document 3 discloses an optical device for suppressing unevenness in the amount of light emitted from a plurality of emission surfaces as much as possible even when the orientation characteristics of the object to be measured are asymmetric.
  • This optical device includes optical branching means.
  • the optical branching means has a plurality of emitting surfaces that branch and emit light from an object to be measured that is incident on the incident surface.
  • the incident surface of the optical branching means is divided into a plurality of incident regions. Light incident on a plurality of non-adjacent incident regions different from each other is emitted from each emission surface of the optical branching means.
  • USC Under Screen Camera
  • USC portion the portion of the display that overlaps the camera
  • the normal portion the structure of the normal portion of the display
  • the normal part to be measured is a part as close as possible to the USC part. Under such circumstances, it is required to simultaneously measure the brightness of two adjacent parts such as a distance of 10 mm between the USC part and the normal part.
  • two luminance meter probes are required to measure the luminance of two parts of the illuminant at the same time.
  • the two luminance meter probes In order to measure the brightness of two adjacent parts at the same time, the two luminance meter probes must be brought close to each other.
  • it is difficult to line up existing luminance meter probes in close proximity eg, at intervals of 10 mm.
  • the aperture of the lens located closest to the object becomes smaller, so that the light captured by the luminance meter probe The amount decreases.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is an optical device capable of measuring brightness in a close portion while maintaining brightness, and a color luminance meter and a color using the same. To provide a total.
  • the optical device has a first photometric unit for receiving light from a first part of the object to be measured, a first optical unit, and a first optical device to be measured. It includes a second photometric unit for receiving light from two parts and a second optical unit.
  • the first optical unit is a first lens which is the lens on the most object side for condensing the light from the first part to the first photometric unit, and the first lens by deflecting the light from the first part. It has a first optical member that leads to.
  • the second optical unit is a second lens which is the lens on the most object side for condensing the light from the second part to the second photometric part, and the second lens by deflecting the light from the second part. It has a second optical member that leads to.
  • the optical axis of the first optical unit from the object to be measured to the first optical member and the optical axis of the second optical unit from the object to be measured to the second optical member are substantially parallel to each other, and the optical axis of the first optical unit
  • the distance between the optical axis and the optical axis of the second optical unit is smaller than the distance between the center of the first lens and the center of the second lens.
  • an optical device that enables measurement in a close portion while maintaining brightness, and a color luminance meter and a color meter using the optical device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a color luminance meter equipped with an optical device according to an embodiment of the present invention.
  • the object 1 to be measured is a light emitting body that emits light, and may be, for example, a display or an electronic device provided with a display.
  • the color luminance meter 101 according to the embodiment of the present invention can measure the color and luminance of the light emitter of the object to be measured 1.
  • the color luminance meter 101 includes probes 10A and 10B and a control processing unit 50.
  • the probe 10A includes an optical unit 11A, a photometric unit 12A, a signal processing unit 13A, and a calculation unit 14A.
  • the optical unit 11A receives the light from the first portion of the object 1 to be measured and guides the light to the photometric unit 12A.
  • the photometric unit 12A photoelectrically converts the light from the first portion of the object 1 to be measured, and outputs an electric signal (analog signal) having an intensity corresponding to the intensity of the light.
  • the signal processing unit 13A includes an amplifier (not shown in FIG. 1) that amplifies the light from the light measuring unit 12A and an A / D converter (shown in FIG.
  • the calculation unit 14A uses the digital signal (measurement data) output from the A / D converter to execute a predetermined calculation process, thereby performing a tristimulus value (X, Y, Z) and a CIE (International Commission on Illumination).
  • XYY chromaticity coordinates, luminance
  • T ⁇ uvY correlated color temperature, color difference from the blackbody locus, luminance
  • the probe 10B has the same configuration as the probe 10A. Specifically, the probe 10B includes an optical unit 11B, a photometric unit 12B, a signal processing unit 13B, and a calculation unit 14B.
  • the optical unit 11B receives the light from the second portion of the object 1 to be measured and guides the light to the photometric unit 12B.
  • the photometric unit 12B receives the light from the second portion of the object 1 to be measured. Since the function of each block of the probe 10B is the same as the function of the corresponding block of the probe 10A, the following description will not be repeated.
  • the control processing unit 50 includes a control unit 51, a display unit 52, an operation unit 53, and a storage unit 54.
  • the control processing unit 50 is realized by, for example, a personal computer.
  • the control unit 51 controls the probes 10A and 10B. Further, the control unit 51 can receive data from each of the probes 10A and 10B and execute processing such as display and management of the data.
  • the display unit 52 displays the measurement data in the form of a graph, a list, or the like under the control of the control unit 51.
  • Various information related to measurement is input to the operation unit 53.
  • the storage unit 54 stores various data including measurement data.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a colorimeter equipped with an optical device according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of the colorimeter 102 is basically the same as the configuration of the color luminance meter 101, but is different from the configuration of the color luminance meter 101 in that the illumination unit 40 is added.
  • the illumination unit 40 is a device that irradiates the object 1 to be measured with illumination light, for example, with a predetermined geometry (for example, 45 °: 0 ° as an example).
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an optical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 mainly shows the configuration of the optical unit and the photometric unit included in the probe.
  • the optical unit 11A includes an optical member 21A (first optical member), a lens 22A (first lens), and a luminous flux dividing member 23A.
  • the lens 22A is the lens on the most object side, and is a lens for condensing the light from the first portion of the object 1 to be measured by the photometric unit 12A (first photometric unit).
  • the optical member 21A deflects the light from the first portion of the object 1 to be measured and guides it to the lens 22A.
  • the luminous flux dividing member 23A is an optical waveguide that divides the luminous flux transmitted through the lens 22A into three luminous fluxes and guides the luminous flux to the photometric unit 12A. As the luminous flux dividing member 23A, for example, a bundle fiber can be applied.
  • the metering unit 12A includes filters 24A-1, 24A-2, 24A-3 and sensors 25A-1, 25A-2, 25A-3.
  • the filters 24A-1, 24A-2, and 24A-3 are color filters, and transmit the light emitted from the light flux dividing member 23A with a predetermined transmittance characteristic.
  • the filters 24A-1, 24A-2, and 24A-3 are filters having spectral transmission characteristics corresponding to each of the color matching functions X, Y, and Z defined by the CIE, for example, an interference film filter. Is.
  • the sensors 25A-1, 25A-2, and 25A-3 receive light transmitted through the filters 24A-1, 24A-2, and 24A-3, respectively, and output an electric signal according to the light receiving intensity.
  • the signals from the sensors 25A-1, 25A-2, and 25A-3 are input to the signal processing unit 13A.
  • the optical unit 11B (second optical unit) has the same configuration as the optical unit 11A.
  • the optical unit 11B includes an optical member 21B (second optical member), a lens 22B (second lens), and a luminous flux dividing member 23B.
  • the lens 22B is the lens on the most object side, and is a lens for condensing the light from the second portion of the object 1 to be measured by the photometric unit 12B (second photometric unit).
  • the optical member 21B deflects the light from the second portion of the object 1 to be measured and guides it to the lens 22B.
  • the luminous flux dividing member 23B is an optical waveguide that divides the luminous flux transmitted through the lens 22B into three luminous fluxes and guides the luminous flux to the photometric unit 12B.
  • the photometric unit 12B has the same configuration as the photometric unit 12A.
  • the metering unit 12B includes filters 24B-1, 24B-2, 24B-3 and sensors 25B-1, 25B-2, 25B-3.
  • the filters 24B-1, 24B-2, and 24B-3 are filters having spectral transmission characteristics corresponding to each of the color matching functions X, Y, and Z defined by the CIE.
  • the sensors 25B-1, 25B-2, and 25B-3 receive the light transmitted through the filters 24B-1, 24B-2, and 24B-3, respectively, and output an electric signal according to the light receiving intensity.
  • the signals from the sensors 25B-1, 25B-2, and 25B-3 are input to the signal processing unit 13B.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the object to be measured.
  • the object 1 to be measured is, for example, a smartphone, and has a display 2 adopting USC. Therefore, a camera (not shown) is arranged behind the display 2.
  • the parts to be measured on the display 2 are, for example, the first part 3 (USC part) and the second part 4 (normal part).
  • the first site 3 and the second site 4 are close to each other, and the distance D (intercenter distance) between the first site 3 and the second site 4 is, for example, 10 mm.
  • the minimum measurement width A1 of the first portion 3 is a value larger than 0 and less than 3 mm.
  • the minimum measurement width A2 of the second portion 4 is also set to a value larger than 0 and less than 3 mm.
  • the optical device may have the configuration described below.
  • the optical device includes a first photometric unit for receiving light from the first part of the object to be measured, a first photometric unit for receiving light from the first part of the object to be measured, and a first optical unit. It includes a second photometric unit for receiving light from a second part of the object to be measured, and a second optical unit.
  • the first optical unit is a first lens which is the lens on the most object side for condensing the light from the first part to the first photometric unit, and the first lens by deflecting the light from the first part. It has a first optical member that leads to.
  • the second optical unit deflects the light from the second part, the second lens, which is the lens on the most object side for condensing the light from the second part to the second photometric part, and the second lens. It has a second optical member that leads to.
  • the optical axis of the first optical unit from the object to be measured to the first optical member and the optical axis of the second optical unit from the object to be measured to the second optical member are substantially parallel to each other, and the optical axis of the first optical unit
  • the distance between the optical axis and the optical axis of the second optical unit is smaller than the distance between the center of the first lens and the center of the second lens.
  • each of the first optical unit and the second optical unit corresponds to the object to be measured. A larger amount of light can be taken in from the part. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide an optical device capable of measuring color or luminance at a close portion on an object to be measured while maintaining brightness.
  • NA numerical aperture
  • substantially parallel is not limited to the case where two lines or two faces are strictly parallel, and one line (or face) is an angle within a predetermined range and the other line ( Including the case where it is tilted with respect to the surface).
  • the first optical member and the second optical member reflect the light from the object to be measured and guide it to the first lens and the second lens, respectively.
  • this configuration it is possible to bend the light rays from the adjacent parts on the object to be measured, so that the light from the corresponding parts on the object to be measured can be guided to each of the first optical unit and the second optical unit. can.
  • the first optical member totally reflects the light from the object to be measured twice to guide the light from the object to be measured to the first lens
  • the second optical member is from the object to be measured.
  • the light from the object to be measured is guided to the second lens by totally reflecting the light of.
  • each of the first and second optical members is on an incident surface directed towards the object, an exit surface directed towards the corresponding lens of the first and second lenses, and an incident surface. It has a first reflecting surface that reflects incident light and a second reflecting surface that reflects the light reflected by the first reflecting surface and guides it to the emitting surface, and the incident surface and the emitting surface are substantially parallel to each other.
  • the first reflecting surface and the second reflecting surface are substantially parallel to each other.
  • each of the first optical member and the second optical member can bend the light beam from the object to be measured and guide it to the corresponding lens. Therefore, light from two parts arranged on the object to be measured can be guided to the first optical unit and the second optical unit, respectively, at a distance smaller than the distance between the first optical unit and the second optical unit.
  • each of the first optical member and the second optical member is a parallelogram prism, and the end portion of the parallelogram prism connecting the incident surface and the first reflecting surface of the parallelogram prism. May be a chamfered end.
  • each of the first optical member and the second optical member can bend the light ray from the object to be measured twice and guide it to the corresponding lens. Further, the first optical member and the second optical member can be brought close to each other. Therefore, it is possible to measure the brightness of two parts close to each other on the object to be measured.
  • the mirror can also deflect the light by reflecting the light. Therefore, it is also possible to realize the first optical member and the second optical member by a mirror. However, when using a mirror, it is necessary to consider the possibility that its reflection characteristics have a polarization dependence. Prism is more advantageous than mirror in that the luminous flux can be bent without any polarization dependence.
  • the optical device since the optical device is intended to receive a larger amount of light from the measurement target portion, the orientation of the optical image formed by the lens on the object side is the chromaticity. Alternatively, it does not directly affect the measurement of brightness.
  • the first optical member totally reflects the light from the object to be measured once to guide the light from the object to be measured to the first lens
  • the second optical member is from the object to be measured.
  • the light from the object to be measured may be guided to the second lens by totally reflecting the light of the above once.
  • each of the first and second optics is a triangular prism, an incident surface directed towards the object and an exit surface directed towards the corresponding lens of the first and second lenses.
  • a second reflecting surface that totally reflects the light incident on the incident surface and guides it to the emitting surface.
  • each of the first optical member and the second optical member can bend the light beam from the object to be measured and guide it to the corresponding lens.
  • the first optical unit and the second optical unit have the same optical system.
  • the color difference can be measured except for the model dependence of the measurement between the first optical unit and the second optical unit. This enables highly accurate measurement.
  • the minimum measurement width of the measurement range of the object to be measured of at least one of the first optical unit and the second optical unit is less than 3 mm.
  • the size of the USC portion is determined according to the size of the camera mounted on the device. For example, in many smartphones, the size (diameter) of the camera is about 3 mm. Therefore, by setting the minimum measurement width of the measurement range to less than 3 mm, the color and brightness of the USC portion on the display of the smartphone can be measured.
  • the measurement angle of at least one of the first optical unit and the second optical unit is less than ⁇ 15 °.
  • the measurement angle of at least one of the first optical unit and the second optical unit is less than ⁇ 10 °.
  • the term “measurement angle” may be read as "opening angle”. This configuration enables accurate measurement of color and brightness.
  • each of the first optical member and the second optical member is a prism, and the Abbe number ⁇ d with respect to the d-line of the material of the prism satisfies ⁇ d> 40.
  • the Abbe number ⁇ d is less than 40, the chromatic aberration generated in the prism portion becomes large, so that the deviation of the measurement range due to the wavelength tends to be large. Therefore, the accuracy of measurement is lowered.
  • ⁇ d> 40 highly accurate measurement becomes possible.
  • a commercially available material can be used as the material having ⁇ d> 40.
  • ⁇ d 55.4 is an example of the Abbe number ⁇ d in one embodiment.
  • the prism has a thickness larger than 10 mm, and the internal transmittance of the prism at a wavelength of 400 nm is larger than 0.9.
  • the prism has a thickness greater than 10 mm and the internal transmittance of the prism at a wavelength of 400 nm is greater than 0.95.
  • the "thickness” refers to a dimension corresponding to the height of the prism from the lowermost surface of the prism (the surface closest to the object to be measured).
  • the refractive index of the prism is n
  • the optical path length of the main ray passing through the inside of the prism is A
  • the measurement distances of the first photometric unit and the second photometric unit are WD0
  • a / (WD0 ⁇ n) ⁇ 0.9 is satisfied.
  • a / (WD0 ⁇ n) represents the ratio of the optical path in the prism to the optical path until the light emitted from the object to be measured enters the first photometric unit (or the second photometric unit). The larger this ratio, the smaller the distance between the object to be measured and the prism. In other words, the optical device needs to be closer to the object to be measured.
  • a / (WD0 ⁇ n) exceeds 0.9, the optical distance becomes short, so that the usability of the optical device deteriorates.
  • the value of A / (WD0 ⁇ n) in one embodiment is 0.69.
  • the refractive index Nd of each of the first optical member and the second optical member is 1.4 or more. According to this configuration, the light beam can be bent by 90 ° by total internal reflection inside each of the first optical member and the second optical member. Preferably, the refractive index Nd is 1.6 or more.
  • the upper ray (a ray tilted at a positive angle with respect to the main ray) and the main ray are incident on the reflecting surface at different angles.
  • the apertures of the first lens and the second lens are larger than twice the distance between the center of the measurement range of the first metering unit and the center of the measurement range of the second metering unit. According to this configuration, it is possible to measure at a close portion on the object to be measured while maintaining the brightness.
  • the color luminance meter and the color meter include the above-mentioned optical device. This makes it possible to realize a color luminance meter and a color meter that enable measurement in close areas while maintaining brightness.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the optical device according to the first embodiment of the present invention.
  • the probe 10A has a photometric unit 12A (first photometric unit) and an optical unit 11A (first optical unit).
  • the probe 10B has a photometric unit 12B (second photometric unit) and an optical unit 11B (second optical unit).
  • the photometric unit 12A receives the light from the first portion AR1 of the object 1 to be measured.
  • the photometric unit 12B receives light from the second portion AR2 of the object 1 to be measured.
  • each metering unit has three sensors. In each embodiment, these three sensors are collectively represented as one sensor.
  • the optical unit 11A has a lens 22A (first lens) and a prism 21A (first optical element).
  • the lens 22A is the lens on the most object side, and collects the light from the first portion AR1 of the object 1 to be measured by the photometric unit 12A.
  • the prism 21A deflects the light from the first portion AR1 of the object 1 to be measured and guides it to the lens 22A.
  • the optical unit 11B has a lens 22B (second lens) and a prism 21B (second optical element).
  • the lens 22B is the lens on the most object side, and collects the light from the second portion AR2 of the object 1 to be measured by the photometric unit 12B.
  • the prism 21B deflects the light from the second portion AR2 of the object 1 to be measured and guides it to the lens 22B. Note that FIG. 5 shows only the lens on the most object side of each optical unit.
  • the optical axis AX1 is the optical axis of the optical unit 11A extending from the first portion AR1 of the object to be measured 1 to the lens 22A.
  • the optical axis AX2 is the optical axis of the optical unit 11B extending from the second portion AR2 of the object to be measured 1 to the lens 22B.
  • the portion of the optical axis AX1 from the first portion AR1 to the prism 21A of the object to be measured 1 and the portion of the optical axis AX2 from the second portion AR2 to the prism 21B of the object to be measured 1 are parallel to each other. Further, the portion of the optical axis AX1 from the center of the lens 22A to the prism 21A and the portion of the optical axis AX2 from the center of the lens 22B to the prism 21B are also parallel.
  • the interval D represents the distance between the center of the first site AR1 and the center of the second site AR2.
  • the interval D1 represents the interval between the optical axis AX1 and the optical axis AX2.
  • the interval D2 indicates the distance between the center of the lens 22A and the center of the lens 22B.
  • a relationship of D2> D> D1 is established between D, D1 and D2. Therefore, the interval D1 is smaller than the interval D2. Further, D2> 2 ⁇ D. According to the first embodiment, it is possible to measure the color luminance of a close portion on the object to be measured while maintaining high optical performance.
  • each of the prisms 21A and 21B is a parallelogram prism, and the light from the object to be measured 1 is totally reflected twice and guided to the corresponding lens.
  • 6A, 6B, and 6C are views showing the shape of the parallelogram prism according to the first embodiment of the present invention.
  • 6A is a perspective view of the parallelogram prism according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a front view of the parallelogram prism according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 6C is the present invention. It is a top view of the parallelogram prism which concerns on Example 1.
  • the parallelogram prism has surfaces 31 to 36.
  • the surface 31 is an incident surface directed toward the object.
  • the surface 32 is an exit surface, parallel to the surface 31 and directed at the corresponding lens.
  • the faces 33 and 34 are parallel to each other, and each is a parallelogram with a pair of apex angles of 45 °.
  • the surfaces 35 and 36 are reflective surfaces arranged so as to face each other in parallel.
  • the surface 35 is a first reflecting surface that reflects light incident on the surface 31 (incident surface). It is a second reflecting surface that reflects the light reflected by the surface 35 and guides it to the surface 32 (exiting surface).
  • the distance between the surface 31 and the surface 32 corresponds to the "thickness" of the parallelogram prism. “T” shown in FIG. 6B represents the “thickness” of the parallelogram prism.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state in which two parallelogram prisms are arranged close to each other. The smaller the distance between the two parts of the object 1 to be measured, the closer the prisms 21A and 21B need to be. However, if the facing ends 37 of the prisms 21A and 21B are not chamfered, the ends 37 may come into contact with each other, as shown in FIG. 7A. As shown in FIG. 7B, by chamfering the opposite end portions 37, contact between the end portions 37 can be avoided. The prisms 21A and 21B can be brought closer to each other. Therefore, it is possible to measure two adjacent parts on the object to be measured 1.
  • Example 1 The parameters for Example 1 are shown below.
  • Measured diameter in 1st site AR1 and 2nd site AR2 2mm
  • Measurement angle (opening angle): ⁇ 10 °
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the optical device according to the second embodiment of the present invention. Since the configuration shown in FIG. 8 is basically the same as the configuration of the first embodiment shown in FIG. 5, detailed description will not be repeated. In FIG. 8, in addition to the lenses 22A and 22B, the lenses 26A and 26B are shown. The number of lenses of each of the optical units 11A and 11B is not particularly limited.
  • the relationship of D2> D> D1 and the relationship of D2> 2 ⁇ D are established with respect to the intervals D, D1, and D2. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to measure the color luminance of a close portion on the object to be measured while maintaining high optical performance.
  • each of the prisms 21A and 21B is a parallelogram prism.
  • the size of the prism 21A is different between the first embodiment and the second embodiment.
  • the size of the prism 21B is the same in Example 1 and Example 2.
  • the portion of the optical axis AX1 from the first portion AR1 to the prism 21A of the object to be measured 1 and the portion of the optical axis AX2 from the second portion AR2 to the prism 21B of the object to be measured 1 are parallel to each other. be.
  • the portion of the optical axis AX1 from the center of the lens 22A to the prism 21A and the portion of the optical axis AX2 from the center of the lens 22B to the prism 21B are also parallel.
  • FIG. 9A, 9B and 9C are views showing the shape of the parallelogram prism according to the second embodiment of the present invention.
  • 9A is a perspective view of the parallelogram prism according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 9B is a front view of the parallelogram prism according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 9C is the present invention.
  • It is a top view of the parallelogram prism which concerns on Example 2.
  • the surface 31 is an incident surface facing the object side
  • the surface 32 is an exit surface
  • the surfaces 35 and 36 are reflection surfaces.
  • Each of the faces 33 and 34 is a parallelogram with a pair of vertical angles of 45 °.
  • the end of the parallelogram prism connecting the incident surface (plane 31) and the first reflecting surface (plane 35) may be a chamfered end.
  • “T” indicates the thickness of the prism.
  • Probe 1A Probe 10A Probe manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. (model number CA-VP410) Working distance (distance to the bottom surface of the prism or the object to be measured): 6 mm Lens aperture of lens 22A: 23.7 mm Housing width (probe body width) W1: 47 mm Measurement diameter in the first part AR1: 10 mm Measurement angle (opening angle): ⁇ 8.5 °
  • each of the prisms 21A and 21B is a triangular prism, and the light from the object to be measured 1 is totally reflected once and guided to each of the lenses 22A and 22B.
  • the relationship D2>D> D1 and D2> 2 ⁇ D holds for the intervals D, D1, and D2. According to the third embodiment, it is possible to measure the color luminance of a close portion on the object to be measured while maintaining high optical performance.
  • 11A, 11B and 11C are views showing the shape of the triangular prism according to the third embodiment of the present invention.
  • 11A is a perspective view of the triangular prism according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 11B is a front view of the triangular prism according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 11C is the third embodiment of the present invention. It is a side view of the triangular prism which concerns on.
  • the triangular prism has surfaces 31A to 35A.
  • the surface 31A is an incident surface directed toward the object, and the surface 32A is an exit surface directed toward the corresponding lens.
  • the surface 33A is a reflecting surface that reflects light incident on the surface 31A (incident surface).
  • the surfaces 33A and 34A are arranged parallel to each other.
  • the shapes of the surfaces 34A and 35A are equilateral triangles.
  • the height from the surface 31A to the apex of the equilateral triangle (planes 34A, 35A) corresponds to the "thickness" of the triangular prism.
  • “T” in FIG. 11B indicates the thickness of the prism. Similar to Examples 1 and 2, the portion of the optical axis AX1 from the first portion AR1 to the prism 21A of the object to be measured 1 and the portion of the optical axis AX2 from the second portion AR2 to the prism 21B of the object to be measured 1 are formed. It is parallel.
  • Example 3 The parameters for Example 3 are shown below.
  • Working distance (distance from the bottom surface of the prism to the object to be measured): 7.7 mm
  • Lens aperture of lenses 22A and 22B 24.5 mm Housing width (probe body width) W1, W2: 47 mm
  • Measurement angle (opening angle): ⁇ 10 °
  • 1 Measured object 2 Display, 3 1st part, 4 2nd part, 10A, 10B probe, 11A, 11B optical unit, 12A, 12B photometric unit, 13A, 13B signal processing unit, 14A, 14B arithmetic unit, 21A, 21B optical member (prism), 22A, 22B, 26A, 26B lens, 23A, 23B luminous flux dividing member, 24A-1 to 24A-3, 24B-1 to 24B-3 filter, 25A-1 to 25A-3, 25B-1 to 25B-3 sensor, 31,31A, 32, 32A, 33, 33A, 34, 34A, 35, 35A, 36 surface, 37 end (prism), 40 lighting unit, 50 control processing unit, 51 control Unit, 52 display unit, 53 operation unit, 54 storage unit, 101 color luminance meter, 102 color meter, A1, A2 minimum measurement width, AR1 first part, AR2 second part, AX1, AX2 optical axis, D, D1, D2 interval.

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Abstract

光学装置は、測光部（１２Ａ）と、第１光学ユニット（１１Ａ）と、測光部（１２Ｂ）と、第２光学ユニット（１１Ｂ）とを備える。第１光学ユニット（１１Ａ）は、最も物体側の第１レンズ（２２Ａ）、および、第１部位（ＡＲ１）からの光を偏向させて第１レンズに導く第１プリズム（２１Ａ）を有する。第２光学ユニット（１１Ｂ）は、最も物体側の第２レンズ（２２Ｂ）、および、第２部位（ＡＲ２）からの光を偏向させて、第２レンズ（２２Ｂ）に導く第２プリズム（２１Ｂ）を有する。被測定物（１）から第１プリズム（２１Ａ）に至る第１光学ユニット（１１Ａ）の第１光軸（ＡＸ１）と、被測定物（１）から第２プリズム（２１Ｂ）に至る第２光学ユニット（１１Ｂ）の第２光軸（ＡＸ２）とが略平行であり、かつ、第１光軸（ＡＸ１）と第２光軸（ＡＸ２）との間の間隔が、第１レンズ（２２Ａ）の中心と第２レンズ（２２Ｂ）の中心との間の距離よりも小さい。

Description

光学装置、色彩輝度計および色彩計
　本発明は、光学装置、ならびに、それを用いた色彩輝度計および色彩計に関する。
　発光体の色および輝度を測定する色彩輝度計、ならびに物体の色を測定する色彩計が知られている。たとえば色彩輝度計は、ディスプレイの光学特性を測定および調整するために使用される。
　ディスプレイのサイズは、そのディスプレイが搭載される電子装置の大きさに応じて様々である。測定したいディスプレイのサイズが小さければ、輝度・色度の測定範囲も小さくなる。一方、被測定物のある測定範囲から発せられる光の量は、その測定範囲が小さくなるほど減少する。このような理由により、たとえばＯＬＥＤ（Organic　Light　Emitting　Diode）ディスプレイの評価用の光学装置は、小さな測定範囲から、より多くの光量を取り入れることができるように構成されている。
　たとえば国際公開第２０１１／１２１８９６号（特許文献１）は、色彩輝度計あるいは色彩計測定用光学系のための測定用光学系を開示する。この測定用光学系において、測定光は複数の光束に分岐され、各分岐光は干渉膜フィルタを介して受光センサにより受光される。測定用光学系は、集光のための対物レンズを有する。この対物レンズは、円形（φ＝２７ｍｍ）の測定範囲を有する。
　国際公開第２０１８／２３０１７７号（特許文献２）は、より多くの光量を被測定物から受光部に導光するための測定用光学系を開示する。この測定用光学系は、絞りと、入射光を導光する光導波路と、第１光学系と、第２光学系とを備える。第１光学系は、絞りの物体側に配置され、測定対象からの光像を絞りの開口面に結像させる。第２光学系は、絞りと光導波路との間に配置され、絞りの開口面から出射される各光束の各主光線が光軸に平行となるように、各主光線を光導波路に入射させる。
　特開２００３－２４７８９１号公報（特許文献３）は、被測定物の配向特性が非対称な場合であっても、複数の出射面から出射する光量のムラをできるだけ抑えるための光学装置を開示する。この光学装置は、光分岐手段を備える。光分岐手段は、入射面に入射する被測定物からの光を分岐して出射する複数の出射面を有する。光分岐手段の入射面は複数の入射領域に区画される。光分岐手段のそれぞれの出射面からは、隣接しない互いに異なる複数の入射領域に入射した光が出射される。
国際公開第２０１１／１２１８９６号 国際公開第２０１８／２３０１７７号 特開２００３－２４７８９１号公報
　近年、ディスプレイの分野において、Under　Screen　Camera（ＵＳＣ）と呼ばれる技術が開発されている。ＵＳＣは、ディスプレイの背面にカメラモジュールを配置する技術である。この技術は、Under　Display　Cameraと呼ばれることもあるが、本明細書では、該当する技術を「ＵＳＣ」との名称で呼ぶことにする。
　ＵＳＣを採用したデバイスは、ディスプレイ越しにカメラを視認しづらい構成を有している。このようなデバイスでは、カメラと重なるディスプレイの部分（ＵＳＣ部と呼ぶ）が、ディスプレイの通常の部分（以下では通常部と称する）の構造とは異なる構造を有する。したがってディスプレイのγ調整では、ＵＳＣ部と通常部との各々に対してγ調整が必要である。
　さらに、タクトタイムを短縮するために、ＵＳＣ部と通常部との各々の輝度を同時に計測したいという要望がある。しかしながら、ディスプレイの面内には発光分布がある。このため、計測の対象となる通常部は、ＵＳＣ部にできるだけ近接した部位であることが望ましい。このような事情により、ＵＳＣ部と通常部との間の間隔が１０ｍｍといった、近接した２つの部位の輝度を同時に計測することが求められている。
　一般に、発光体の２つの部位の輝度を同時に測定するためには、２本の輝度計プローブが必要になる。近接した２つの部位の輝度を同時に測定するためには、２本の輝度計プローブを近づけなければならない。しかし物理的なサイズの制限により、既存の輝度計プローブを近接して並べる（たとえば１０ｍｍの間隔で配置する）ことは困難である。一方、２本の輝度計プローブの間の距離を短くするために各々の輝度計プローブのサイズを小さくした場合、最も物体側に位置するレンズの口径が小さくなるので、輝度計プローブが取り込む光の量が減少する。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされた発明であり、その目的は、明るさを維持しながら近接した部位における輝度の測定を可能にする光学装置、ならびにそれを用いた色彩輝度計および色彩計を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明のある側面に係る光学装置は、被測定物の第１部位からの光を受けるための第１測光部と、第１光学ユニットと、被測定物の第２部位からの光を受けるための第２測光部と、第２光学ユニットとを備える。第１光学ユニットは、第１部位からの光を第１測光部に集光するための最も物体側のレンズである第１レンズ、および、第１部位からの光を偏向させて、第１レンズに導く第１光学部材を有する。第２光学ユニットは、第２部位からの光を第２測光部に集光するための最も物体側のレンズである第２レンズ、および、第２部位からの光を偏向させて、第２レンズに導く第２光学部材を有する。被測定物から第１光学部材に至る第１光学ユニットの光軸と、被測定物から第２光学部材に至る第２光学ユニットの光軸とが略平行であり、かつ、第１光学ユニットの光軸と第２光学ユニットの光軸との間の間隔が、第１レンズの中心と第２レンズの中心との間の距離よりも小さい。
　本発明の別の側面に係る色彩輝度計および色彩計は、上記の光学装置を備える。
　本発明によれば、明るさを維持しながら近接した部位における測定を可能にする光学装置、ならびにそれを用いた色彩輝度計および色彩計を提供することができる。
本発明の実施形態に係る光学装置を搭載した色彩輝度計の概略構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係る光学装置を搭載した色彩計の概略構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係る光学装置の構成例を示したブロック図である。 被測定物の例を示した模式図である。 本発明の実施例１に係る光学装置の構成を示した図である。 本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの斜視図である。 本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの正面図である。 本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの上面図である。 ２つの平行四辺形プリズムを接近させて並べた状態を示した図である。 本発明の実施例２に係る光学装置の構成を示した図である。 本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの斜視図である。 本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの正面図である。 本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの上面図である。 本発明の実施例３に係る光学装置の構成を示した図である。 本発明の実施例３に係る三角プリズムの斜視図である。 本発明の実施例３に係る三角プリズムの正面図である。 本発明の実施例３に係る三角プリズムの側面図である。
　以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　図１は、本発明の実施形態に係る光学装置を搭載した色彩輝度計の概略構成を示したブロック図である。図１に示した実施形態では、被測定物１は、光を発光する発光体であり、たとえばディスプレイ、あるいはディスプレイを備えた電子機器であってもよい。本発明の一実施の形態に係る色彩輝度計１０１は、被測定物１の発光体の色および輝度を測定することができる。
　色彩輝度計１０１は、プローブ１０Ａ，１０Ｂと、制御処理部５０とを備える。プローブ１０Ａは、光学ユニット１１Ａと、測光部１２Ａと、信号処理部１３Ａと、演算部１４Ａとを有する。光学ユニット１１Ａは、被測定物１の第１部位からの光を受けて、その光を測光部１２Ａに導く。測光部１２Ａは、被測定物１の第１部位からの光を光電変換して、その光の強度に応じた強度を有する電気信号（アナログ信号）を出力する。信号処理部１３Ａは、測光部１２Ａからの光を増幅する増幅器（図１に示さず）および、増幅器からのアナログ信号をデジタル信号（測定データ）に変換するＡ／Ｄ変換器（図１に示さず）を含む。演算部１４Ａは、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号（測定データ）を用いて、所定の演算処理を実行することによって、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣＩＥ（国際照明委員会）で制定されているｘｙＹ（色度座標、輝度）、ＴΔｕｖＹ（相関色温度、黒体軌跡からの色差、輝度）などを算出する。
　プローブ１０Ｂは、プローブ１０Ａと同一の構成を有する。詳細には、プローブ１０Ｂは、光学ユニット１１Ｂと、測光部１２Ｂと、信号処理部１３Ｂと、演算部１４Ｂとを有する。光学ユニット１１Ｂは、被測定物１の第２部位からの光を受けて、その光を測光部１２Ｂに導く。これにより測光部１２Ｂは、被測定物１の第２部位からの光を受ける。プローブ１０Ｂの各ブロックの機能は、プローブ１０Ａの対応するブロックの機能と同じであるので、以後の説明は繰り返さない。
　制御処理部５０は、制御部５１と、表示部５２と、操作部５３と、記憶部５４とを含む。制御処理部５０は、たとえばパーソナルコンピュータによって実現される。制御部５１は、プローブ１０Ａ，１０Ｂを制御する。さらに、制御部５１は、プローブ１０Ａ，１０Ｂの各々からデータを受信して、そのデータの表示、管理などの処理を実行することができる。表示部５２は、制御部５１の制御により、グラフ、リスト等の形式で測定データを表示する。操作部５３には、測定に関する各種情報（測定の指示、表示モードの設定、測定レンジ等）が入力される。記憶部５４は、測定データを含む各種のデータを記憶する。
　本発明の実施形態に係る光学装置は色彩計に適用することもできる。図２は、本発明の実施形態に係る光学装置を搭載した色彩計の概略構成を示したブロック図である。色彩計１０２の構成は基本的には色彩輝度計１０１の構成と同じであるが、照明部４０が追加される点において色彩輝度計１０１の構成と異なる。照明部４０は、たとえば所定のジオメトリ（限定されないが、一例として４５°：０°）で被測定物１に照明光を照射する装置である。
　図３は、本発明の実施形態に係る光学装置の構成例を示したブロック図である。図３では、主に、プローブに含まれる光学ユニットおよび測光部の構成を示している。
　光学ユニット１１Ａ（第１光学ユニット）は、光学部材２１Ａ（第１光学部材）と、レンズ２２Ａ（第１レンズ）と、光束分割部材２３Ａとを含む。レンズ２２Ａは、最も物体側のレンズであり、被測定物１の第１部位からの光を測光部１２Ａ（第１測光部）に集光するためのレンズである。光学部材２１Ａは、被測定物１の第１部位からの光を偏向させて、レンズ２２Ａに導く。光束分割部材２３Ａは、レンズ２２Ａを透過した光束を３つの光束に分割して、それらの光束を測光部１２Ａに導く光導波路である。光束分割部材２３Ａとして、たとえばバンドルファイバを適用することができる。
　測光部１２Ａは、フィルタ２４Ａ－１，２４Ａ－２，２４Ａ－３と、センサ２５Ａ－１，２５Ａ－２，２５Ａ－３とを含む。フィルタ２４Ａ－１，２４Ａ－２，２４Ａ－３は、色フィルタであり、光束分割部材２３Ａから出た光を所定の透過率特性で透過させる。具体的には、フィルタ２４Ａ－１，２４Ａ－２，２４Ａ－３は、ＣＩＥで規定された等色関数Ｘ，Ｙ，Ｚのそれぞれに対応した分光透過特性を有するフィルタであり、たとえば干渉膜フィルタである。センサ２５Ａ－１，２５Ａ－２，２５Ａ－３は、それぞれフィルタ２４Ａ－１，２４Ａ－２，２４Ａ－３を透過した光を受光して、その受光強度に応じた電気信号を出力する。センサ２５Ａ－１，２５Ａ－２，２５Ａ－３からの信号は信号処理部１３Ａに入力される。
　光学ユニット１１Ｂ（第２光学ユニット）は、光学ユニット１１Ａと同一の構成を有する。光学ユニット１１Ｂは、光学部材２１Ｂ（第２光学部材）と、レンズ２２Ｂ（第２レンズ）と、光束分割部材２３Ｂとを含む。
　レンズ２２Ｂは、最も物体側のレンズであり、被測定物１の第２部位からの光を測光部１２Ｂ（第２測光部）に集光するためのレンズである。光学部材２１Ｂは、被測定物１の第２部位からの光を偏向させて、レンズ２２Ｂに導く。光束分割部材２３Ｂは、レンズ２２Ｂを透過した光束を３つの光束に分割して、それらの光束を測光部１２Ｂに導く光導波路である。
　測光部１２Ｂは、測光部１２Ａと同一の構成を有する。測光部１２Ｂは、フィルタ２４Ｂ－１，２４Ｂ－２，２４Ｂ－３と、センサ２５Ｂ－１，２５Ｂ－２，２５Ｂ－３とを含む。フィルタ２４Ｂ－１，２４Ｂ－２，２４Ｂ－３は、ＣＩＥで規定された等色関数Ｘ，Ｙ，Ｚのそれぞれに対応した分光透過特性を有するフィルタである。センサ２５Ｂ－１，２５Ｂ－２，２５Ｂ－３は、それぞれフィルタ２４Ｂ－１，２４Ｂ－２，２４Ｂ－３を透過した光を受光して、その受光強度に応じた電気信号を出力する。センサ２５Ｂ－１，２５Ｂ－２，２５Ｂ－３からの信号は信号処理部１３Ｂに入力される。
　図４は、被測定物の例を示した模式図である。被測定物１は、たとえばスマートフォンであり、ＵＳＣを採用したディスプレイ２を有する。したがってディスプレイ２の背後には、カメラ（図示せず）が配置される。ディスプレイ２上の測定対象の部位は、たとえば第１の部位３（ＵＳＣ部）および第２の部位４（通常部）である。第１の部位３と第２の部位４とは近接しており、第１の部位３と第２の部位４との間の間隔Ｄ（中心間距離）は、たとえば１０ｍｍである。
　なお、限定されないが、一実施形態では、第１の部位３の最小計測幅Ａ１は、０より大きく３ｍｍ未満の値である。同様に、第２の部位４の最小計測幅Ａ２も０より大きく３ｍｍ未満の値に設定される。
　（本実施の形態に係る光学装置の詳細な説明）
　本実施の形態に係る光学装置は、以下に説明する構成を有することができる。光学装置は、被測定物の第１部位からの光を受けるための第１測光部と、被測定物の第１部位からの光を受けるための第１測光部と、第１光学ユニットと、被測定物の第２部位からの光を受けるための第２測光部と、第２光学ユニットとを備える。第１光学ユニットは、第１部位からの光を第１測光部に集光するための最も物体側のレンズである第１レンズ、および、第１部位からの光を偏向させて、第１レンズに導く第１光学部材を有する。第２光学ユニットは、第２部位からの光を第２測光部に集光するための最も物体側のレンズである第２レンズ、および、第２部位からの光を偏向させて、第２レンズに導く第２光学部材を有する。被測定物から第１光学部材に至る第１光学ユニットの光軸と、被測定物から第２光学部材に至る第２光学ユニットの光軸とが略平行であり、かつ、第１光学ユニットの光軸と第２光学ユニットの光軸との間の間隔が、第１レンズの中心と第２レンズの中心との間の距離よりも小さい。
　この構成によれば、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットの間の間隔よりも小さい間隔で被測定物上に並ぶ２つの部位の輝度を測定することができる。さらに、第１レンズおよび第２レンズには、ＮＡ（開口数）あるいは有効口径の大きいレンズを用いることができるので、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットの各々が、被測定物上の対応の部位から、より多くの光量を取り込むことができる。したがって本実施の形態によれば、明るさを維持しながら、被測定物上の近接した部位における色彩あるいは輝度の測定を可能にする光学装置を提供することができる。なお、本明細書において「略平行」とは、２つの線あるいは２つの面が厳密に平行である場合に限らず、一方の線（または面）が所定の範囲内の角度で他方の線（面）に対して傾いている場合も含む。
　本実施の形態によれば、第１光学部材および第２光学部材は、被測定物からの光を反射させて第１レンズおよび第２レンズにそれぞれ導く。この構成により、被測定物上の近接した部位からの光線を折り曲げることができるので、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットの各々に、被測定物上の対応する部位からの光を導くことができる。
　本実施の形態によれば、第１光学部材は、被測定物からの光を２回全反射させて第１レンズに被測定物からの光を導き、第２光学部材は、被測定物からの光を２回全反射させて第２レンズに被測定物からの光を導く。好ましくは、第１光学部材および第２光学部材の各々は、物体側に向けられた入射面と、第１レンズおよび第２レンズのうちの対応するレンズに向けられた出射面と、入射面に入射した光を反射させる第１反射面と、第１反射面で反射した光を反射させて出射面に導く第２反射面とを有し、入射面と出射面とが略平行であり、第１反射面と第２反射面とが略平行である。この構成により、第１光学部材および第２光学部材の各々は、被測定物からの光線を折り曲げて、対応するレンズに導くことができる。したがって第１光学ユニットおよび第２光学ユニットの間の間隔よりも小さい間隔で被測定物上に並ぶ２つの部位からの光を第１光学ユニットおよび第２光学ユニットにそれぞれ導くことができる。
　本実施の形態によれば、第１光学部材および第２光学部材の各々は、平行四辺形プリズムであり、平行四辺形プリズムの入射面と第１反射面とをつなぐ平行四辺形プリズムの端部は、面取りが施された端部であってもよい。この構成によれば、第１光学部材および第２光学部材の各々は、被測定物からの光線を２回折り曲げて、対応するレンズに導くことができる。さらに、第１光学部材および第２光学部材を互いに接近させることができる。したがって被測定物上に近接した２つの部位の輝度の計測が可能になる。
　なお、ミラーも光を反射させることによって光を偏向させることができる。したがって第１光学部材および第２光学部材をミラーによって実現することも可能である。しかしミラーを用いる場合には、その反射特性が偏光依存性を有する可能性を考慮する必要がある。偏光依存性を有さずに光束を折り曲げることができる点において、ミラーよりもプリズムのほうが有利である。
　本実施の形態では、測光部の最も物体側のレンズよりも前（物体側）にプリズムがある。プリズムによる全反射によって測定対象部位の光学像が回転する。しかし本実施の形態では、光学装置は、測定対象部位からより多くの光量を受けることを目的とするものであるので、最も物体側でのレンズによって結像された光学像の向きは、色度あるいは輝度の測定に直接影響しない。
　本実施の形態によれば、第１光学部材は、被測定物からの光を１回全反射させて第１レンズに被測定物からの光を導き、第２光学部材は、被測定物からの光を１回全反射させて第２レンズに前記被測定物からの光を導くのでもよい。好ましくは、第１光学部材および第２光学部材の各々は、三角プリズムであり、物体側に向けられた入射面と、第１レンズおよび第２レンズのうちの対応するレンズに向けられた出射面と、入射面に入射した光を全反射させて出射面に導く第２反射面とを有する。
　上記構成によれば、第１光学部材および第２光学部材の各々は、被測定物からの光線を折り曲げて、対応するレンズに導くことができる。
　本実施の形態において、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットは、同一の光学系を有する。同一の構成を有する光学系を用いることにより、２つの部位の色差を測定する際に、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットの間での測定の機種依存性を除いて色差を測定できる。これにより精度の高い測定が可能となる。
　第１光学ユニットおよび第２光学ユニットのうちの少なくとも一方の光学ユニットの被測定物における計測範囲の最小計測幅は、３ｍｍ未満である。通常、ＵＳＣ部の大きさはデバイスに搭載されたカメラのサイズに応じて決定される。たとえば多くのスマートフォンでは、カメラの大きさ（直径）は３ｍｍ程度である。したがって、計測範囲の最小計測幅が３ｍｍ未満とすることにより、スマートフォンのディスプレイ上のＵＳＣ部の色および輝度を測定できる。
　本実施の形態において、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットのうちの少なくとも一方の光学ユニットの測定角度は、±１５°未満である。好ましくは、第１光学ユニットおよび第２光学ユニットのうちの少なくとも一方の光学ユニットの測定角度は、±１０°未満である。「測定角度」との用語は「開口角」と読み替えてもよい。この構成により、色および輝度の正確な計測が可能となる。
　本実施の形態によれば、第１光学部材および第２光学部材の各々はプリズムであり、プリズムの材料のｄ線に関するアッベ数νｄは、νｄ＞４０を満たす。アッベ数νｄが４０未満になると、プリズム部で発生する色収差が大きくなるため、波長による測定範囲のずれが大きくなりやすい。このため測定の精度が低下する。νｄ＞４０を満たすことにより、精度の高い測定が可能となる。νｄ＞４０となる材料として市販の材料を利用することができる。一例として、株式会社オハラの提供するＳ－ＬＡＨ６５ＶＳ（νｄ＝４６．５）が挙げられる。
　好ましくは、νｄ＞５０である。特に限定されないが、一実施形態でのアッベ数νｄを例示すると、νｄ＝５５．４である。
　本実施の形態によれば、プリズムは、１０ｍｍよりも大きい厚みを有し、プリズムの波長４００ｎｍでの内部透過率は０．９よりも大きい。
　プリズムの材料は、短波長ほど透過率が低くなる傾向を持つ。上記の条件を満たすプリズムによって、測定の際に光量を確保することができるので、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。好ましくは、プリズムは、１０ｍｍよりも大きい厚みを有し、プリズムの波長４００ｎｍでの内部透過率は０．９５よりも大きい。なお、「厚み」とは、プリズム最下面（被測定物に最も近い面）からのプリズムの高さに相当する寸法を指す。
　本実施の形態によれば、プリズムの屈折率をｎとし、プリズムの内部を通る主光線の光路長をＡとし、第１測光部および第２測光部の測定距離をＷＤ０とすると、Ａ／（ＷＤ０×ｎ）＜０．９を満たす。Ａ／（ＷＤ０×ｎ）は、被測定物から出た光が第１測光部（または第２測光部）に入るまでの光路のうち、プリズム内の光路の占める割合を表す。この割合が大きいほど、被測定物とプリズムとの間の距離が小さくなる。言い換えると、光学装置を被測定物により近づける必要がある。Ａ／（ＷＤ０×ｎ）が０．９を超えると、光学距離が短くなるため、光学装置の使いやすさが低下する。特に限定されないが、一実施形態でのＡ／（ＷＤ０×ｎ）の値は０．６９である。
　本実施の形態によれば、第１光学部材および第２光学部材の各々の屈折率Ｎｄは、１．４以上である。この構成によれば、第１光学部材および第２光学部材の各々の内部において、全反射によって光線を９０°折り曲げることができる。好ましくは、屈折率Ｎｄは、１．６以上である。
　口径が大きく、かつ測定角度が大きくなる光学系では、アッパー光線（主光線に対してプラスの角度に傾いた光線）と主光線とが異なる角度で反射面に入射する。より大きな入射角で入射した光を全反射させるため、光学部材の屈折率は高いほど望ましい。さらに、屈折率が高い媒質からなる光学部材を光が透過することによって、より大きいワーキングディスタンスを確保することができる。したがって屈折率Ｎｄは、上述の条件を満たすことが好ましい。
　本実施の形態では、第１レンズおよび第２レンズの各々の口径は、第１測光部の計測範囲の中心と第２測光部の計測範囲の中心との間の距離の２倍よりも大きい。この構成によれば、明るさを維持しながら被測定物上の近接した部位における測定が可能となる。
　さらに、図１および図２に示すように、本実施の形態によれば、色彩輝度計および色彩計は、上記の光学装置を備える。これにより、明るさを維持しながら近接した部位における測定を可能にする色彩輝度計および色彩計を実現することができる。
　以下、本発明の各実施例について説明する。
　［実施例１］
　図５は、本発明の実施例１に係る光学装置の構成を示した図である。図５に示すように、プローブ１０Ａは、測光部１２Ａ（第１測光部）と、光学ユニット１１Ａ（第１の光学ユニット）とを有する。プローブ１０Ｂは、測光部１２Ｂ（第２測光部）と、光学ユニット１１Ｂ（第２の光学ユニット）とを有する。
　測光部１２Ａは、被測定物１の第１部位ＡＲ１からの光を受ける。測光部１２Ｂは、被測定物１の第２部位ＡＲ２からの光を受ける。図３に示すように、各々の測光部は３つのセンサを有する。各実施例では、それら３つのセンサを、１つのセンサにまとめて表現する。
　光学ユニット１１Ａは、レンズ２２Ａ（第１レンズ）と、プリズム２１Ａ（第１光学素子）とを有する。レンズ２２Ａは、最も物体側のレンズであり、被測定物１の第１部位ＡＲ１からの光を測光部１２Ａに集光する。プリズム２１Ａは、被測定物１の第１部位ＡＲ１からの光を偏向させて、レンズ２２Ａに導く。
　光学ユニット１１Ｂは、レンズ２２Ｂ（第２レンズ）と、プリズム２１Ｂ（第２光学素子）とを有する。レンズ２２Ｂは、最も物体側のレンズであり、被測定物１の第２部位ＡＲ２からの光を測光部１２Ｂに集光する。プリズム２１Ｂは、被測定物１の第２部位ＡＲ２からの光を偏向させて、レンズ２２Ｂに導く。なお、図５では、各光学ユニットの最も物体側のレンズのみが示されている。
　光軸ＡＸ１は、被測定物１の第１部位ＡＲ１からレンズ２２Ａに至る光学ユニット１１Ａの光軸である。光軸ＡＸ２は、被測定物１の第２部位ＡＲ２からレンズ２２Ｂに至る光学ユニット１１Ｂの光軸である。被測定物１の第１部位ＡＲ１からプリズム２１Ａまでの光軸ＡＸ１の部分と、被測定物１の第２部位ＡＲ２からプリズム２１Ｂまでの光軸ＡＸ２の部分とが平行である。また、レンズ２２Ａの中心からプリズム２１Ａまでの光軸ＡＸ１の部分と、レンズ２２Ｂの中心からプリズム２１Ｂまでの光軸ＡＸ２の部分も平行である。
　間隔Ｄは、第１部位ＡＲ１の中心と第２部位ＡＲ２の中心との間の距離を表す。間隔Ｄ１は、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２との間の間隔を表す。間隔Ｄ２は、レンズ２２Ａの中心とレンズ２２Ｂの中心との間の距離を示す。Ｄ，Ｄ１，Ｄ２の間には、Ｄ２＞Ｄ＞Ｄ１の関係が成立する。したがって、間隔Ｄ１は間隔Ｄ２よりも小さい。さらに、Ｄ２＞２×Ｄである。実施例１によれば、光学性能を高く維持しつつ、被測定物上の近接した箇所の色彩輝度を計測することができる。
　実施例１では、プリズム２１Ａ，２１Ｂの各々は、平行四辺形プリズムであり、被測定物１からの光を２回全反射させて対応のレンズに導く。図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの形状を示した図である。図６Ａは、本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの斜視図であり、図６Ｂは、本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの正面図であり、図６Ｃは、本発明の実施例１に係る平行四辺形プリズムの上面図である。
　平行四辺形プリズムは、面３１～３６を有する。面３１は、物体側に向けられた入射面である。面３２は出射面であり、面３１に平行であるとともに、対応するレンズに向けられる。面３３および面３４は互いに平行であり、かつ各々は、１対の対頂角が４５°である平行四辺形である。面３５，３６は、互いに平行に対向して配置された反射面である。面３５は、面３１（入射面）に入射した光を反射させる第１反射面である。面３５で反射させた光を反射させて面３２（出射面）に導く第２反射面である。なお、面３１と面３２との間の間隔が平行四辺形プリズムの「厚み」に相当する。図６Ｂに示す「ｔ」は平行四辺形プリズムの「厚み」を表す。
　入射面（面３１）と第１反射面（面３５）とをつなぐ平行四辺形プリズムの端部は、面取りが施された端部であってもよい。図７は、２つの平行四辺形プリズムを接近させて並べた状態を示した図である。被測定物１の２つの部位の間隔が小さいほどプリズム２１Ａ，２１Ｂを互いに接近させる必要がある。しかし、プリズム２１Ａ，２１Ｂの向き合う端部３７が面取りされていない場合、図７（Ａ）に示されるように、端部３７どうしが接触する可能性がある。図７（Ｂ）に示されるように、向かい合う端部３７に面取りを施すことによって、端部３７どうしの接触を回避できる。プリズム２１Ａ，２１Ｂどうしをより近づけることができる。したがって、被測定物１上の近接した２つの部位の計測が可能となる。
　実施例１に関するパラメータを以下に示す。
　（１）プローブ１０Ａ，１０Ｂ
　コニカミノルタ株式会社製プローブ（型番ＣＡ－ＶＰ４０２）
　ワーキングディスタンス（プリズム最下面からＤＵＴ（被測定物）までの距離）：７．２ｍｍ
　レンズ２２Ａ，２２Ｂのレンズ口径：２４．５ｍｍ
　筐体幅（プローブ本体幅）Ｗ１，Ｗ２：４７ｍｍ
　第１部位ＡＲ１、第２部位ＡＲ２における測定径：２ｍｍ
　測定角度（開口角）：±１０°
　（２）プリズム２１Ａ，２１Ｂ
　寸法：２０ｍｍ×１６．５５ｍｍ×１８ｍｍ　（図６Ａ～図６Ｃを参照）
　厚み：１１．７０３ｍｍ
　波長４００ｎｍでの内部透過率：９９％　（厚み１０ｍｍ透過時）
　硝材：株式会社オハラ　Ｓ－ＢＳＭ１８（Ｎｄ：１．６３８、νｄ：５５．３８）
　（３）配置
　プリズム内を通る主光線の長さＡ：５１．９４１７ｍｍ
　プローブの測定距離ＷＤ０：２８ｍｍ
　第１部位ＡＲ１、第２部位ＡＲ２の間隔Ｄ（中心間距離）：１０ｍｍ
　光軸間の間隔Ｄ２：２３．５ｍｍ
　［実施例２］
　図８は、本発明の実施例２に係る光学装置の構成を示した図である。図８に示した構成は、基本的には、図５に示した実施例１の構成と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。図８には、レンズ２２Ａ，２２Ｂに加えて、レンズ２６Ａ，２６Ｂが示される。光学ユニット１１Ａ，１１Ｂの各々のレンズの枚数は特に限定されるものではない。
　実施例１と同様に、間隔Ｄ，Ｄ１，Ｄ２に関してＤ２＞Ｄ＞Ｄ１の関係、および、Ｄ２＞２×Ｄの関係が成立する。したがって実施例２によれば、光学性能を高く維持しつつ、被測定物上の近接した箇所の色彩輝度を計測することができる。
　実施例１と同様に、実施例２では、プリズム２１Ａ，２１Ｂの各々は、平行四辺形プリズムである。実施例１と実施例２とではプリズム２１Ａのサイズが異なる。プリズム２１Ｂのサイズは実施例１と実施例２とで同じである。実施例１と同じく、被測定物１の第１部位ＡＲ１からプリズム２１Ａまでの光軸ＡＸ１の部分と、被測定物１の第２部位ＡＲ２からプリズム２１Ｂまでの光軸ＡＸ２の部分とが平行である。また、レンズ２２Ａの中心からプリズム２１Ａまでの光軸ＡＸ１の部分と、レンズ２２Ｂの中心からプリズム２１Ｂまでの光軸ＡＸ２の部分も平行である。
　図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの形状を示した図である。図９Ａは、本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの斜視図であり、図９Ｂは、本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの正面図であり、図９Ｃは、本発明の実施例２に係る平行四辺形プリズムの上面図である。面３１は、物体側に向けられた入射面であり、面３２は出射面であり、面３５，３６は、反射面である。面３３および面３４はの各々は、１対の対頂角が４５°である平行四辺形である。入射面（面３１）と第１反射面（面３５）とをつなぐ平行四辺形プリズムの端部は、面取りが施された端部であってもよい。「ｔ」はプリズムの厚みを示す。
　実施例２に係る光学装置に関するデータを以下に示す。
　（１）プローブ
　（１Ａ）プローブ１０Ａ
　コニカミノルタ株式会社製プローブ（型番ＣＡ－ＶＰ４１０）
　ワーキングディスタンス（プリズム最下面か被測定物までの距離）：６ｍｍ
　レンズ２２Ａのレンズ口径：２３．７ｍｍ
　筐体幅（プローブ本体幅）Ｗ１：４７ｍｍ
　第１部位ＡＲ１における測定径：１０ｍｍ
　測定角度（開口角）：±８．５°
　（１Ｂ）プローブ１０Ｂ
　コニカミノルタ株式会社製プローブ（型番ＣＡ－ＶＰ４０２）
　ワーキングディスタンス（プリズム最下面から被測定物までの距離）：７．２ｍｍ
　レンズ２２Ａ，２２Ｂのレンズ口径：２４．５ｍｍ
　筐体幅（プローブ本体幅）Ｗ２：４７ｍｍ
　第２部位ＡＲ２における測定径：２ｍｍ
　測定角度（開口角）：±１０°
　（２）プリズム２１Ａ，２１Ｂ
　（２Ａ）プリズム２１Ａ
　寸法：２５ｍｍ×２５．５ｍｍ×１８ｍｍ　（図９Ａ～図９Ｃを参照）
　プリズムの厚み：１８．０３１ｍｍ
　波長４００ｎｍでの内部透過率：９２．４％　（厚み１０ｍｍ透過時）
　硝材：株式会社オハラ　Ｓ－ＬＡＨ６０（Ｎｄ：１．８３４、νｄ：３７．１６）
　（２Ｂ）プリズム２１Ｂ
　寸法：２０ｍｍ×１６．５５ｍｍ×１８ｍｍ　（図６Ａ～図６Ｃを参照）
　厚み：１１．７０３ｍｍ
　波長４００ｎｍでの内部透過率：９９％　（厚み１０ｍｍ透過時）
　硝材：株式会社オハラ　Ｓ－ＢＳＭ１８（Ｎｄ：１．６３８、νｄ：５５．３８）
　（３）配置
　プリズム内を通る主光線の長さＡ：
　　７８．８６２ｍｍ（プリズム２１Ａ）、５１．９４１７ｍｍ（プリズム２１Ｂ）
　プローブの測定距離ＷＤ０：
　　３０ｍｍ（プローブ１０Ａ）、２８ｍｍ（プローブ１０Ｂ）
　第１部位ＡＲ１、第２部位ＡＲ２の間隔Ｄ（中心間距離）：１０ｍｍ
　光軸間の間隔Ｄ２：２３．５ｍｍ
　［実施例３］
　図１０は、本発明の実施例３に係る光学装置の構成を示した図である。図１０に示した構成において、プローブ１０Ａ、１０Ｂの構成は、基本的には、図５に示した実施例１の構成と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。実施例３では、プリズム２１Ａ，２１Ｂの各々は、三角プリズムであり、被測定物１からの光を１回全反射させてレンズ２２Ａ，２２Ｂのそれぞれに導く。間隔Ｄ，Ｄ１，Ｄ２に関してＤ２＞Ｄ＞Ｄ１およびＤ２＞２×Ｄの関係が成立する。実施例３によれば、光学性能を高く維持しつつ、被測定物上の近接した箇所の色彩輝度を計測することができる。
　図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、本発明の実施例３に係る三角プリズムの形状を示した図である。図１１Ａは、本発明の実施例３に係る三角プリズムの斜視図であり、図１１Ｂは、本発明の実施例３に係る三角プリズムの正面図であり、図１１Ｃは、本発明の実施例３に係る三角プリズムの側面図である。三角プリズムは、面３１Ａ～３５Ａを有する。面３１Ａは、物体側に向けられた入射面であり、面３２Ａは対応するレンズに向けられた出射面である。面３３Ａは、面３１Ａ（入射面）に入射した光を反射させる反射面である。面３３Ａおよび面３４Ａは互いに平行に配置される。面３４Ａ，３５Ａの各々の形状は正三角形である。面３１Ａから正三角形（面３４Ａ，３５Ａ）の頂点までの高さが三角プリズムの「厚み」に相当する。図１１Ｂにおける「ｔ」はプリズムの厚みを示す。実施例１、２と同じく、被測定物１の第１部位ＡＲ１からプリズム２１Ａまでの光軸ＡＸ１の部分と、被測定物１の第２部位ＡＲ２からプリズム２１Ｂまでの光軸ＡＸ２の部分とが平行である。
　実施例３に関するパラメータを以下に示す。
　（１）プローブ１０Ａ，１０Ｂ
　コニカミノルタ株式会社製プローブ（型番ＣＡ－ＶＰ４０２）
　ワーキングディスタンス（プリズム最下面から被測定物までの距離）：７．７ｍｍ
　レンズ２２Ａ，２２Ｂのレンズ口径：２４．５ｍｍ
　筐体幅（プローブ本体幅）Ｗ１，Ｗ２：４７ｍｍ
　第１部位ＡＲ１、第２部位ＡＲ２における測定径：２ｍｍ
　測定角度（開口角）：±１０°
　（２）プリズム２１Ａ，２１Ｂ
　寸法：２５ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍ　（図１１Ａ～図１１Ｃを参照）
　厚み：２１．６５１ｍｍ
　波長４００ｎｍでの内部透過率：９９．６％　（厚み１０ｍｍ透過時）
　硝材：株式会社オハラ　Ｓ－ＦＰＬ５５（Ｎｄ：１．４３８、νｄ：９４．６６）
　（３）配置
　プリズム内を通る主光線の長さＡ：３１．１４９６ｍｍ
　プローブの測定距離ＷＤ０：２８ｍｍ
　第１部位ＡＲ１、第２部位ＡＲ２の間隔Ｄ（中心間距離）：１０ｍｍ
　光軸間の距離（レンズ２２Ａ，２２Ｂの中心間距離）Ｄ２：５０．０ｍｍ
　本発明の実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　被測定物、２　ディスプレイ、３　第１の部位、４　第２の部位、１０Ａ，１０Ｂ　プローブ、１１Ａ，１１Ｂ　光学ユニット、１２Ａ，１２Ｂ　測光部、１３Ａ，１３Ｂ　信号処理部、１４Ａ，１４Ｂ　演算部、２１Ａ，２１Ｂ　光学部材（プリズム）、２２Ａ，２２Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ　レンズ、２３Ａ，２３Ｂ　光束分割部材、２４Ａ－１～２４Ａ－３，２４Ｂ－１～２４Ｂ－３　フィルタ、２５Ａ－１～２５Ａ－３，２５Ｂ－１～２５Ｂ－３　センサ、３１，３１Ａ，３２，３２Ａ，３３，３３Ａ，３４，３４Ａ，３５，３５Ａ，３６　面、３７　端部（プリズム）、４０　照明部、５０　制御処理部、５１　制御部、５２　表示部、５３　操作部、５４　記憶部、１０１　色彩輝度計、１０２　色彩計、Ａ１，Ａ２　最小計測幅、ＡＲ１　第１部位、ＡＲ２　第２部位、ＡＸ１，ＡＸ２　光軸、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２　間隔。

Claims (17)

  1. 　被測定物の第１部位からの光を受けるための第１測光部と、
    　前記第１部位からの光を前記第１測光部に集光するための最も物体側のレンズである第１レンズ、および、前記第１部位からの光を偏向させて、前記第１レンズに導く第１光学部材を有する第１光学ユニットと、
    　前記被測定物の第２部位からの光を受けるための第２測光部と、
    　前記第２部位からの光を前記第２測光部に集光するための最も物体側のレンズである第２レンズ、および、前記第２部位からの光を偏向させて、前記第２レンズに導く第２光学部材を有する第２光学ユニットとを備え、
    　前記被測定物から前記第１光学部材に至る前記第１光学ユニットの光軸と、前記被測定物から前記第２光学部材に至る前記第２光学ユニットの光軸とが略平行であり、かつ、前記第１光学ユニットの前記光軸と前記第２光学ユニットの前記光軸との間の間隔が、前記第１レンズの中心と前記第２レンズの中心との間の距離よりも小さい、光学装置。
  2. 　前記第１光学部材および前記第２光学部材は、前記被測定物からの光を反射させて前記第１レンズおよび前記第２レンズにそれぞれ導く、請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記第１光学部材は、前記被測定物からの光を２回全反射させて前記第１レンズに前記被測定物からの光を導き、
    　前記第２光学部材は、前記被測定物からの光を２回全反射させて前記第２レンズに前記被測定物からの光を導く、請求項２に記載の光学装置。
  4. 　前記第１光学部材および前記第２光学部材の各々は、
    　物体側に向けられた入射面と、
    　前記第１レンズおよび前記第２レンズのうちの対応するレンズに向けられた出射面と、
    　前記入射面に入射した光を反射させる第１反射面と、
    　前記第１反射面で反射した光を反射させて前記出射面に導く第２反射面とを有し、
    　前記入射面と前記出射面とが略平行であり、
    　前記第１反射面と前記第２反射面とが略平行である、請求項３に記載の光学装置。
  5. 　前記第１光学部材および前記第２光学部材の各々は、平行四辺形プリズムであり、
    　前記平行四辺形プリズムの前記入射面と前記第１反射面とをつなぐ前記平行四辺形プリズムの端部は、面取りが施された端部である、請求項４に記載の光学装置。
  6. 　前記第１光学部材は、前記被測定物からの光を１回全反射させて前記第１レンズに前記被測定物からの光を導き、
    　前記第２光学部材は、前記被測定物からの光を１回全反射させて前記第２レンズに前記被測定物からの光を導く、請求項１または請求項２に記載の光学装置。
  7. 　前記第１光学部材および前記第２光学部材の各々は、三角プリズムであり、
    　物体側に向けられた入射面と、
    　前記第１レンズおよび前記第２レンズのうちの対応するレンズに向けられた出射面と、
    　前記入射面に入射した光を全反射させて前記出射面に導く第２反射面とを有する、請求項６に記載の光学装置。
  8. 　前記第１光学ユニットおよび前記第２光学ユニットは、同一の光学系を有する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学装置。
  9. 　前記第１光学ユニットおよび前記第２光学ユニットのうちの少なくとも一方の光学ユニットの前記被測定物における計測範囲の最小計測幅は、３ｍｍ未満である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学装置。
  10. 　前記第１光学ユニットおよび前記第２光学ユニットのうちの少なくとも一方の光学ユニットの測定角度は、±１５°未満である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学装置。
  11. 　前記第１光学部材および前記第２光学部材の各々はプリズムであり、
    　前記プリズムの材料のｄ線に関するアッベ数νｄは、νｄ＞４０を満たす、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学装置。
  12. 　前記プリズムは、１０ｍｍよりも大きい厚みを有し、
    　前記プリズムの波長４００ｎｍでの内部透過率は０．９よりも大きい、請求項１１に記載の光学装置。
  13. 　前記プリズムの屈折率をｎとし、
    　前記プリズムの内部を通る主光線の光路長をＡとし、
    　前記第１測光部および前記第２測光部の測定距離をＷＤ０とすると、
    　Ａ／（ＷＤ０×ｎ）＜０．９
    　を満たす、請求項１１または請求項１２に記載の光学装置。
  14. 　前記第１光学部材および前記第２光学部材の各々の屈折率Ｎｄは、１．４以上である、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光学装置。
  15. 　前記第１レンズおよび前記第２レンズの各々の口径は、前記第１測光部の計測範囲の中心と前記第２測光部の計測範囲の中心との間の距離の２倍よりも大きい、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の光学装置。
  16. 　請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の光学装置を備える、色彩輝度計。
  17. 　請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の光学装置を備える、色彩計。
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