JP2003247891A - Optical device for measurement - Google Patents
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、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
する光分岐手段を備えた測定用の光学装置に関する。本
発明は、例えば、液晶パネルなどの表示特性( 色度、 輝
度、 色差など) を計測しまたは調整するための三刺激値
型光電色彩計に利用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for measurement equipped with a light splitting means having a plurality of emitting surfaces for splitting and emitting light from an object to be measured which is incident on the incident surface. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used, for example, in a tristimulus value type photoelectric colorimeter for measuring or adjusting display characteristics (chromaticity, luminance, color difference, etc.) of a liquid crystal panel or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来における測定用の光学装置につい
て、本発明の1つの実施形態を示す図3を参照して説明
する。2. Description of the Related Art A conventional measuring optical device will be described with reference to FIG. 3 showing one embodiment of the present invention.
【0003】図3において、光学装置は、対物レンズ2
1、バンドルファイバ22、および光電変換部23から
なる。対物レンズ21は、被測定物Qの被測定領域AR
に対向するように配置され、被測定領域ARから出る光
束を集光してバンドルファイバ22の入射面Aに導く。
バンドルファイバ22は、複数の光ファイバ素線を束ね
て構成されており、1つの入射面Aおよび3つの出射面
B1,B2,B3を有する。入射面Aに入射した光束
は、3つの光束に分岐して3つの出射面B1,B2,B
3から出射する。バンドルファイバ22は、対物レンズ
21の像側主点からその焦点距離fにほぼ等しい距離だ
け離れた位置に入射面Aが位置するよう、配置される。
このような配置により、被測定領域ARから出る光のう
ち、出射角α以下の光束のみが入射面Aに入射する。出
射角αの大きさは、対物レンズ21の焦点距離fとバン
ドルファイバ22の直径Dにより決定される。 通常、出
射角αは2.5度程度以下に設定される。In FIG. 3, the optical device is an objective lens 2
1, a bundle fiber 22, and a photoelectric conversion unit 23. The objective lens 21 is a measurement area AR of the measurement object Q.
Are arranged so as to face each other, and the light flux emitted from the measured region AR is condensed and guided to the incident surface A of the bundle fiber 22.
The bundle fiber 22 is configured by bundling a plurality of optical fiber strands, and has one entrance surface A and three exit surfaces B1, B2, B3. The light flux incident on the incident surface A is split into three light fluxes, and three light exit surfaces B1, B2, B
Emit from 3. The bundle fiber 22 is arranged such that the incident surface A is located at a position separated from the image-side principal point of the objective lens 21 by a distance substantially equal to the focal length f thereof.
With such an arrangement, of the light emitted from the measured region AR, only the light flux having the emission angle α or less is incident on the incident surface A. The size of the emission angle α is determined by the focal length f of the objective lens 21 and the diameter D of the bundle fiber 22. Usually, the emission angle α is set to about 2.5 degrees or less.
【0004】光電変換部23は、3つの出射面B1,B
2,B3にそれぞれ対応して配置された3つの分光感度
補正フィルタ231a,231b,231c、および3
つの受光センサ232a,232b,232cからな
る。受光センサ232a〜cは、分光感度補正フィルタ
231a〜cによって等色関数に近似した分光感度を持
つこととなり、それぞれ、出射面B1〜3から出射する
光束を受光する。これにより、光電変換部23からは、
入射面Aに入射した光束を三原色の色成分に分解した電
気信号が出力される。この電気信号に基づいて、被測定
物Qの三刺激値が演算される。The photoelectric conversion unit 23 has three emission surfaces B1 and B1.
Two spectral sensitivity correction filters 231a, 231b, 231c, and 3 arranged corresponding to B2 and B3, respectively.
It comprises one light receiving sensor 232a, 232b, 232c. The light receiving sensors 232a to 232c have the spectral sensitivities approximated to the color matching functions by the spectral sensitivity correction filters 231a to 231c, and respectively receive the light beams emitted from the emission surfaces B1 to B1. Thereby, from the photoelectric conversion unit 23,
An electric signal obtained by decomposing the light beam incident on the incident surface A into color components of the three primary colors is output. The tristimulus value of the object to be measured Q is calculated based on this electric signal.
【0005】図11に示すように、従来において、バン
ドルファイバ22の入射面Ajは、中心角が120度で
面積が互いに等しい3つの扇形の入射領域Aj1,Aj
2,Aj3に区画されている。入射領域Aj1に入射し
た光束は出射面B1に、入射領域Aj2に入射した光束
は出射面B2に、入射領域Aj3に入射した光束は出射
面B3に、それぞれ導かれて出射する。As shown in FIG. 11, conventionally, the incident surface Aj of the bundle fiber 22 has three fan-shaped incident areas Aj1 and Aj having a central angle of 120 degrees and an equal area.
It is divided into 2 and Aj3. The light flux incident on the incident area Aj1 is guided to the emission surface B1, the light flux incident on the incidence area Aj2 is guided to the emission surface B2, and the light flux incident on the incidence area Aj3 is guided to the emission surface B3, respectively, and emitted.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来においては、バン
ドルファイバ22の入射面Ajが、単純に3つの入射領
域Aj1〜3に区画されているため、被測定物Qの配光
特性によっては、3つの入射領域Aj1〜3の間で受光
量のムラ(照度ムラ)が生じる。そのため、被測定物Q
に対する入射面Ajの回転角度位置関係が変わった場合
に、受光センサ232a〜cの受光量が変動し、その結
果、測定値として得られる三刺激値が変化してしまうと
いう問題がある。Conventionally, since the incident surface Aj of the bundle fiber 22 is simply divided into three incident areas Aj1 to Aj1 to 3, the incident surface Aj may be 3 depending on the light distribution characteristic of the object Q to be measured. There is unevenness in the amount of received light (unevenness of illuminance) between the two incident areas Aj1 to Aj1. Therefore, the DUT Q
When the rotation angle positional relationship of the incident surface Aj with respect to is changed, there is a problem that the light receiving amounts of the light receiving sensors 232a to 232c change, and as a result, the tristimulus value obtained as a measurement value changes.
【0007】すなわち、例えば図6に示すように、被測
定領域ARのある点から出て入射面Ajに入射する断面
が円形の光束KSaを考える。この光束KSaのうち、
上半分の光束( 図6の斜線で示す部分) は入射面Aの上
半分に入射し、下半分の光束( 図6の斜線のない部分)
は入射面Ajの下半分に入射する。このことは、被測定
物Qの配光特性がその法線に対して対称である場合は問
題とはならないが、配光特性が非対称である場合には問
題となる。That is, let us consider, for example, as shown in FIG. 6, a light beam KSa having a circular cross section which emerges from a certain point in the measured area AR and is incident on the incident surface Aj. Of this luminous flux KSa,
The upper half of the light flux (shown by the diagonal lines in FIG. 6) is incident on the upper half of the incident surface A, and the lower half of the light flux (the area without the diagonal lines in FIG. 6).
Enters the lower half of the incident surface Aj. This is not a problem when the light distribution characteristic of the DUT Q is symmetric with respect to its normal line, but a problem when the light distribution characteristic is asymmetric.
【0008】つまり、図7に示すように、被測定物Qか
ら出る光束KSのうち上方に向かって出る光束が下方に
向かって出る光束よりも大きい場合には、入射面Ajの
上半分は明るくなり、 下半分は暗くなる。その結果、3
つの入射領域Aj1〜3に入射する光量にムラが生じ
る。したがって、被測定物Qに対する入射面Ajの回転
角度位置関係が変わった場合には、同一の受光センサ2
32a〜cに対する受光量が変動する。That is, as shown in FIG. 7, when the light flux emitted upward from the light flux KS emitted from the object to be measured Q is larger than the light flux emitted downward, the upper half of the incident surface Aj is bright. And the bottom half gets dark. As a result, 3
There is unevenness in the amount of light incident on the one incident area Aj1-3. Therefore, when the rotational angle positional relationship of the incident surface Aj with respect to the object to be measured Q changes, the same light receiving sensor 2
The amount of light received for 32a to 32c varies.
【0009】例えば、図11に示す回転角度位置の場合
には、上方の入射領域Aj1の受光量が最も多いが、バ
ンドルファイバ22が回転し、回転角度位置が180度
変化して入射領域Aj1が下方にくると、その受光量は
最も少なくなる。For example, in the case of the rotation angle position shown in FIG. 11, the amount of received light in the upper incident area Aj1 is the largest, but the bundle fiber 22 rotates and the rotation angle position changes by 180 degrees, so that the incident area Aj1 is changed. When it comes down, the amount of received light becomes the smallest.
【0010】このように、従来においては、被測定物Q
と光学装置との配置関係によって測定値として得られる
三刺激値が変化してしまい、これが測定誤差となって表
れるという問題があった。配光特性が上下に非対称とな
る現象は液晶パネルの場合にしばしば見られるため、液
晶ディスプレイの光学特性の測定に際して問題となるこ
とがあった。As described above, in the conventional case, the object to be measured Q is
There is a problem in that the tristimulus value obtained as a measurement value changes depending on the arrangement relationship between the optical device and the optical device, which appears as a measurement error. Since the phenomenon in which the light distribution characteristics are vertically asymmetric is often seen in the case of a liquid crystal panel, it sometimes becomes a problem when measuring the optical characteristics of a liquid crystal display.
【0011】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、被測定物の配光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、出射面からの受光量に基づいて測定される測定値の
精度を向上させることを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and even when the light distribution characteristic of the object to be measured is asymmetric,
It is an object of the present invention to suppress unevenness in the amount of light emitted from a plurality of emission surfaces as much as possible and improve the accuracy of the measurement value measured based on the amount of light received from the emission surfaces.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に係る光学装置
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を備えてなる測定
用の光学装置であって、前記入射面は複数の入射領域に
区画されており、それぞれの前記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する
ように構成されてなる。An optical device according to the present invention is a measuring device comprising a light splitting means having a plurality of outgoing surfaces for splitting and emitting light from an object to be measured which is incident on the incident surface. In the optical device, the incident surface is divided into a plurality of incident areas, and the respective incident surfaces are configured so that lights incident on a plurality of different incident areas that are not adjacent to each other are emitted.
【0013】好ましくは、前記測定用の光学装置は、被
測定物からの光を集光する集光手段を備えており、前記
光分岐手段は、前記集光手段の像側主点からその焦点距
離にほぼ等しい距離だけ離れた位置に前記入射面が位置
するように配置されてなる。Preferably, the optical device for measurement includes a condensing means for condensing the light from the object to be measured, and the light branching means has a focal point from an image side principal point of the condensing means. It is arranged such that the incident surface is located at a position separated by a distance substantially equal to the distance.
【0014】または、前記測定用の光学装置は、被測定
物からの光を集光する第1の集光手段と、前記第1の集
光手段の後方に配置された開口絞りと、前記開口絞りを
通過した光を集光する第2の集光手段とを備えており、
前記光分岐手段は、前記第2の集光手段に対して、前記
入射面と前記開口絞りとが共役な関係となる位置に配置
されてなる。Alternatively, the optical device for measurement includes a first condensing means for condensing light from the object to be measured, an aperture stop arranged behind the first condensing means, and the aperture. A second condensing means for condensing the light passing through the diaphragm,
The light splitting means is arranged at a position where the incident surface and the aperture stop are in a conjugate relationship with the second light collecting means.
【0015】また、それぞれの前記出射面にそれぞれ対
応する複数の入射領域は、互いに前記入射面における中
心点に対して対称の位置に存在するように構成する。ま
たは、それぞれの前記出射面にそれぞれ対応する複数の
入射領域は、前記入射面においてランダムな位置に存在
するように構成する。Further, the plurality of incident areas respectively corresponding to the respective exit surfaces are arranged so as to be symmetrical to each other with respect to the center point on the entrance surface. Alternatively, the plurality of incident areas respectively corresponding to the respective exit surfaces are configured to exist at random positions on the entrance surface.
【0016】本発明は、色彩計その他の種々の光学機器
または測定機器に適用できる。例えば三刺激値型光電色
彩計に適用した場合には、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し、前記入
射面は複数の入射領域に区画されており、それぞれの前
記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するように構成された光分岐手段
と、前記光分岐手段のそれぞれの出射面に対向して配置
された複数の受光部を有し、前記入射面に入射する光を
三原色の色成分に分解して電気信号に変換する受光手段
と、 前記受光手段から出力される電気信号に基づいて三
刺激値を演算する演算手段とを備えるように構成すれば
よい。The present invention can be applied to various color instruments and other optical instruments or measuring instruments. For example, when applied to a tristimulus value type photoelectric colorimeter, it has a plurality of emission surfaces for branching and emitting light from the DUT incident on the incidence surface, and the incidence surface is divided into a plurality of incidence areas. And a light branching unit configured to emit light incident on a plurality of different incident areas that are not adjacent to each other from the respective output faces, and arranged to face the respective output faces of the light branching unit. A plurality of light receiving portions, light receiving means for decomposing light incident on the incident surface into color components of three primary colors and converting the light signals into electric signals, and tristimulus values based on the electric signals output from the light receiving means. It may be configured so as to include a calculation unit that calculates
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は本発明の1つの実施形態で
ある三刺激値型光電色彩計1の外観を示す斜視図、図2
は三刺激値型光電色彩計1の機能的な構成を示すブロッ
ク図、図3は測定プローブ2の光学系KK1の構成を示
す図、図4はバンドルファイバ22の入射面Aに区画さ
れた入射領域の様子を示す図、図5は区画された入射領
域の他の例を示す図、図6は被測定物から出る光が入射
面に至る経路を示す図、図7は被測定物の配光特性が非
対称な場合の例を示す図である。1 is a perspective view showing the appearance of a tristimulus value type photoelectric colorimeter 1 which is one embodiment of the present invention, and FIG.
Is a block diagram showing a functional configuration of the tristimulus value type photoelectric colorimeter 1, FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the optical system KK1 of the measurement probe 2, and FIG. 4 is an incident surface partitioned on the incident surface A of the bundle fiber 22. FIG. 5 is a diagram showing a state of the region, FIG. 5 is a diagram showing another example of the partitioned incident region, FIG. 6 is a diagram showing a path of light emitted from the measured object to the incident surface, and FIG. It is a figure which shows the example in case an optical characteristic is asymmetric.
【0018】本実施形態においては、三刺激値型光電色
彩計1(以下「色彩計1」という)によって被測定物Q
である液晶パネルの光学特性を非接触で測定する例を説
明する。なお、図3、図6、および図7については、従
来の技術の項で説明した内容と同じであるので、ここで
の説明を省略しまたは簡略化する。In this embodiment, an object to be measured Q is measured by a tristimulus value type photoelectric colorimeter 1 (hereinafter referred to as "colorimeter 1").
An example of non-contact measurement of optical characteristics of the liquid crystal panel will be described. Note that FIGS. 3, 6, and 7 are the same as the contents described in the section of the related art, and thus the description thereof will be omitted or simplified.
【0019】図1において、色彩計1は、 測定プローブ
2、計測器本体3、これらを接続するケーブル4、およ
び、測定プローブ2を支持する三脚6からなる。測定プ
ローブ2は、被測定物Qである液晶パネルの表示面HG
から所定の距離dだけ離し、三脚6によって高さが調整
され、所望の被測定領域ARに対向するように配置され
る。距離dは例えば3cm程度である。測定プローブ2
は、表示面HGの被測定領域ARから出る光を受光し、
アナログの電気信号に変換して計測器本体3に入力す
る。In FIG. 1, a colorimeter 1 comprises a measuring probe 2, a measuring device main body 3, a cable 4 connecting them, and a tripod 6 supporting the measuring probe 2. The measurement probe 2 is a display surface HG of the liquid crystal panel which is the object to be measured Q.
The tripod 6 is placed at a predetermined distance d from the height, and the height is adjusted by the tripod 6 so as to face the desired measured area AR. The distance d is, for example, about 3 cm. Measuring probe 2
Receives light emitted from the measured area AR of the display surface HG,
It is converted into an analog electric signal and input to the measuring instrument body 3.
【0020】計測器本体3は、 測定プローブ2から入力
された電気信号をデジタルのデータ(以下「測定デー
タ」という)に変換した後、 所定の演算処理を行い、そ
の結果を表示パネル301に表示する。例えば、演算処
理によって、国際照明委員会(CIE)が制定する三刺
激値(X、Y、Z)、xyY(色度座標、輝度)、TΔ
uvY(相関色温度、 黒体軌跡からの色差、 輝度) など
を算出する。The measuring instrument main body 3 converts the electric signal input from the measuring probe 2 into digital data (hereinafter referred to as “measurement data”), performs a predetermined arithmetic processing, and displays the result on the display panel 301. To do. For example, by calculation processing, tristimulus values (X, Y, Z), xyY (chromaticity coordinates, luminance), TΔ established by the International Commission on Illumination (CIE) are set.
uvY (correlated color temperature, color difference from black body locus, brightness) and the like are calculated.
【0021】図2および図3において、測定プローブ2
は、対物レンズ21およびバンドルファイバ22を備え
た測定用の光学系KK1と、光電変換部23および増幅
部24からなる受光系JK1とによって構成される。2 and 3, the measurement probe 2
Is composed of a measurement optical system KK1 including an objective lens 21 and a bundle fiber 22, and a light receiving system JK1 including a photoelectric conversion unit 23 and an amplification unit 24.
【0022】光電変換部23は、3つの分光感度補正フ
ィルタ231a〜c、および、SPCなどからなる3つ
の受光センサ232a〜cを備える。受光センサ232
a〜cは、それぞれ、出射面B1,B2,B3の中心軸
上であって出射面B1,B2,B3から出射する光束を
旨く受光する位置に配置される。分光感度補正フィルタ
231a〜cは、それぞれ、受光センサ232a〜cと
出射面B1,B2,B3との間の適当な位置に配置され
る。The photoelectric conversion unit 23 includes three spectral sensitivity correction filters 231a to 231c and three light receiving sensors 232a to 232c such as SPCs. Light receiving sensor 232
The characters a to c are arranged on the central axes of the emission surfaces B1, B2, B3, respectively, at positions where the light beams emitted from the emission surfaces B1, B2, B3 are properly received. The spectral sensitivity correction filters 231a to 231c are arranged at appropriate positions between the light receiving sensors 232a to 232c and the emission surfaces B1, B2, B3, respectively.
【0023】分光感度補正フィルタ231aは、例えば
レッド(R)の波長域に感度を有するフィルタ特性を有
する。このフィルタ特性によって、受光センサ232a
はレッドの波長域に大きな感度を有する等色関数(エッ
クス・バー・ラムダ)の受光感度に補正されている。ま
た、他の分光感度補正フィルタ231bおよび231c
は、それぞれ、グリーン(G)またはブルー(B)の波
長域に感度を有するフィルタ特性を有し、このフィルタ
特性によって、受光センサ232bはグリーンの波長域
に大きな感度を有する等色関数(ワイ・バー・ラムダ)
の受光感度に、受光センサ232cはブルーの波長域に
大きな感度を有する等色関数(ゼット・バー・ラムダ)
の受光感度に、それぞれ補正されている。したがって、
受光センサ232a〜cからは、三刺激値(X,Y,
Z)に相当する電気信号(受光信号)が出力される。The spectral sensitivity correction filter 231a has a filter characteristic having sensitivity in the wavelength region of red (R), for example. Due to this filter characteristic, the light receiving sensor 232a
Is corrected to the photosensitivity of the color matching function (X-Bar-Lambda), which has a large sensitivity in the red wavelength range. In addition, other spectral sensitivity correction filters 231b and 231c
Respectively have a filter characteristic having sensitivity in the wavelength range of green (G) or blue (B). Due to this filter characteristic, the light receiving sensor 232b has a color matching function (wai. Bar Lambda)
The light receiving sensor 232c has a large sensitivity in the blue wavelength range and has a color matching function (Zet bar lambda).
Are corrected to the light receiving sensitivity of. Therefore,
From the light receiving sensors 232a to 232c, the tristimulus values (X, Y,
An electric signal (light reception signal) corresponding to Z) is output.
【0024】増幅部24は、光電変換部23から出力さ
れる電気信号を所定のレベルに増幅する。図3におい
て、バンドルファイバ22は、軸方向の中間部分で3つ
に分けられ、入射面Aに入射した光束が3つの出射面B
1,B2,B3に分かれて出射する。The amplification section 24 amplifies the electric signal output from the photoelectric conversion section 23 to a predetermined level. In FIG. 3, the bundle fiber 22 is divided into three at an intermediate portion in the axial direction, and the light flux incident on the incident surface A has three emission surfaces B.
1, B2 and B3 are split and emitted.
【0025】図4に示すように、バンドルファイバ22
の入射面Aは、中心角が60度で面積が互いに等しい6
つの扇形の入射領域A11,A12,A21,A22,
A31,A32に区画されている。図4で明らかなよう
に、入射領域A11とA12、入射領域A21とA2
2、入射領域A31とA32は、それぞれ、光軸Lを中
心とした点対称の位置に存在する。これら、点対称の位
置にある2つの入射領域に入射した光束は、同じ1つの
出射面から出射する。つまり、入射領域A11およびA
12に入射した光束は出射面B1に、入射領域A21お
よびA22に入射した光束は出射面B2に、入射領域入
射領域A31およびA32に入射した光束は出射面B3
に、それぞれ導かれて出射する。As shown in FIG. 4, the bundle fiber 22
The incident surface A of has a central angle of 60 degrees and is equal in area to each other.
Two fan-shaped incident areas A11, A12, A21, A22,
It is divided into A31 and A32. As is clear from FIG. 4, the incident areas A11 and A12 and the incident areas A21 and A2
2. The incident areas A31 and A32 are respectively located at points symmetrical with respect to the optical axis L. The light fluxes that have entered the two incident regions located at the point-symmetrical positions are emitted from the same one emission surface. That is, the incident areas A11 and A
The light flux incident on 12 is on the emission surface B1, the light flux incident on the incident areas A21 and A22 is on the emission surface B2, and the light flux incident on the incident area incident areas A31 and A32 is the emission surface B3.
To be emitted respectively.
【0026】このように、各出射面B1,B2,B3に
は、入射面Aの隣接しない互いに異なる複数の入射領域
に入射した光束が導かれ、それらの光束が加算されて各
出射面B1,B2,B3から出射する。In this way, the light beams incident on the plurality of different incident areas of the incident surface A which are not adjacent to each other are guided to the respective emission surfaces B1, B2, B3, and these light beams are added to each other to form the respective emission surfaces B1, B1. Emit from B2 and B3.
【0027】したがって、入射面Aに入射する光束に入
射面A内でムラがあっても、離れた位置にある2つの入
射領域に入射する光束が加算されることによってムラが
平均化され、各出射面B1,B2,B3からはムラが低
減された光束が出射する。Therefore, even if the light beam incident on the incident surface A has unevenness on the incident surface A, the unevenness is averaged by adding the light beams incident on two incident areas located at distant positions, and Light fluxes with reduced unevenness are emitted from the emission surfaces B1, B2, B3.
【0028】特に、図4に示すように、入射面Aの中心
に対して互いに反対側に存在する2つの入射領域が組と
なって1つの出射面に対応している場合には、図7に示
すように被測定物Qの配光特性が上下に非対称な場合で
あっても、2つの入射領域の受光量が加算されることに
よって配光特性の非対称性が打ち消され、バンドルファ
イバ22の回転角度位置に関係なく各出射面からはほぼ
同じ光量の光束が出射する。したがって、光電変換部2
3の各受光センサ232a〜cの出力する電気信号は、
被測定物Qの配光特性が非対称であることによる影響を
受けることがなく、そのため測定値の精度の向上が図れ
る。In particular, as shown in FIG. 4, in the case where two incident areas existing on the opposite sides of the center of the incident surface A form a set and correspond to one outgoing surface, FIG. Even when the light distribution characteristic of the DUT Q is vertically asymmetrical as shown in FIG. 5, the asymmetry of the light distribution characteristic is canceled by adding the received light amounts of the two incident regions, and the bundle fiber 22 Regardless of the rotational angle position, light fluxes of approximately the same light quantity are emitted from each emission surface. Therefore, the photoelectric conversion unit 2
The electric signals output from the respective light receiving sensors 232a to 232c of 3 are
It is not affected by the fact that the light distribution characteristic of the object to be measured Q is asymmetric, and therefore the accuracy of the measured value can be improved.
【0029】なお、図4においては、各入射領域A11
〜A32が、直線と円弧で囲まれたきれいな扇形となっ
ているが、実際は、複数の光ファイバ素線の端面によっ
て各入射領域が形成されるので、入射領域の境界は必ず
しもきれいな直線と円弧ではない。例えば、境界部分に
おいて隣り合う入射領域が互いに相手側にくいこむこと
もおこりうる。In FIG. 4, each incident area A11
Although ~ A32 has a neat fan shape surrounded by straight lines and arcs, in reality, since each incident area is formed by the end faces of a plurality of optical fiber strands, the boundary of the incident areas is not necessarily a clean straight line and arc. Absent. For example, it is possible that adjacent incident areas at the boundary portion are hard to come into contact with each other.
【0030】上に示した実施形態では、点対称の位置に
ある2つの入射領域が1つの出射面に対応付けられてい
るが、図5(A)に示すように、30度ごとの中心角で
区画した点対称の位置にある4つの入射領域を1つの出
射面に対応付けてもよい。つまり、図5(A)におい
て、4つの入射領域A11,12,13,14を出射面
B1に、4つの入射領域A21,22,23,24を出
射面B2に、4つの入射領域A31,32,33,34
を出射面B3に、それぞれ対応付けてもよい。このよう
に、点対称の位置にある2・n(nは整数)個の入射領
域を1つの出射面に対応付けてよい。In the above-described embodiment, the two incident areas at the point-symmetrical positions are associated with one exit surface. However, as shown in FIG. The four incident areas at the point-symmetrical positions partitioned by may be associated with one exit surface. That is, in FIG. 5A, the four incident areas A11, 12, 13, 14 are on the exit surface B1, the four incident areas A21, 22, 23, 24 are on the exit surface B2, and the four incident areas A31, 32 are shown. , 33, 34
May be associated with the emission surface B3, respectively. In this way, 2 · n (n is an integer) incident regions located at point symmetry positions may be associated with one exit surface.
【0031】さらには、点対称の位置にない複数の入射
領域を1つの出射面に対応付けてもよい。例えば、光軸
Lを中心として等角度の位置にあるn(nは3以上の整
数)個の入射領域を1つの出射面に対応付けてもよい。Further, a plurality of incident areas that are not point-symmetrical positions may be associated with one exit surface. For example, n (n is an integer of 3 or more) incident regions located at equal angles with respect to the optical axis L may be associated with one emission surface.
【0032】また、等角度の位置にはないが全体として
入射面A内のムラを平均化するような位置にある複数の
入射領域を1つの出射面に対応付けてもよい。例えば、
図5(B)に示すように、入射面Aにランダムに配置さ
れた多数の入射領域を1つの出射面に対応付けてもよ
い。特に、入射領域の個数が十分に大きい場合には、光
ファイバ素線がランダムに配置されたランダム分割(ラ
ンダム区画)となる。これらの場合に、各出射面に対応
する入射領域の合計面積は、互いに同じであることが好
ましい。Further, a plurality of incident areas, which are not at equiangular positions but are positioned so as to average out unevenness in the incident surface A as a whole, may be associated with one outgoing surface. For example,
As shown in FIG. 5B, a large number of incident areas randomly arranged on the entrance surface A may be associated with one exit surface. In particular, when the number of incident areas is sufficiently large, the optical fiber strands are randomly arranged (random division). In these cases, it is preferable that the total areas of the incident areas corresponding to the respective exit surfaces are the same.
【0033】なお、図5(B)に示す例は、バンドルフ
ァイバ22を構成するそれぞれの光ファイバの端面が1
つの入射領域であり、それらが3つの出射面Bのいずれ
かに集結するようランダムに集められたものである。図
5(B)においては、多数の入射領域A11,12,1
3…が1つの出射面B1に、同じく入射領域A21,2
2,23…が出射面B2に、入射領域A31,32,3
3…が出射面B3に、それぞれ対応付けられる。これら
入射領域A11,12,13…は、入射面Aにおいてラ
ンダムに配置されている。入射領域A21,22,23
…および入射領域A31,32,33…についても、同
様に、それぞれ入射面Aにおいてランダムに配置されて
いる。In the example shown in FIG. 5B, the end faces of the respective optical fibers constituting the bundle fiber 22 are 1
One incident area, which is randomly collected so as to be concentrated on any one of the three exit surfaces B. In FIG. 5B, a large number of incident areas A11, 12, 1
3 ... on one emission surface B1 similarly to the incident areas A21, A2,
, 23 on the exit surface B2 are incident areas A31, 32, 3
3 are associated with the emission surface B3, respectively. The incident areas A11, 12, 13 ... Are randomly arranged on the incident surface A. Incident area A21, 22, 23
Similarly, the incident areas A31, 32, 33, ... Are also randomly arranged on the incident surface A, respectively.
【0034】本実施形態では、光分岐手段として光ファ
イバを用いているが、同様の機能を有する他の光学部
材、例えば光導管などを用いてもよい。図2に戻って、
計測器本体3は、 A/D変換部31、データメモリ3
2、データ処理部33、表示部34、操作入力部35、
および制御部36などからなる。In this embodiment, an optical fiber is used as the light branching means, but other optical members having the same function, such as an optical conduit, may be used. Returning to FIG.
The measuring instrument body 3 includes an A / D converter 31, a data memory 3
2, data processing unit 33, display unit 34, operation input unit 35,
And a control unit 36 and the like.
【0035】A/D変換部31は、測定プローブ2から
入力される電気信号SX,SY,SZをデジタルの測定
データDX,DY,DZに変換する。データメモリ32
は、A/D変換部31から出力される測定データDX,
DY,DZ、校正データKX,KY,KZ、その他のデ
ータを記憶する。データ処理部33は、データメモリ3
2に記憶された測定データを用いて、三刺激値、xy
Y、TΔuvYなどを演算する。The A / D converter 31 converts the electric signals SX, SY, SZ input from the measurement probe 2 into digital measurement data DX, DY, DZ. Data memory 32
Is the measurement data DX output from the A / D converter 31.
DY, DZ, calibration data KX, KY, KZ, and other data are stored. The data processing unit 33 includes the data memory 3
Using the measurement data stored in 2, tristimulus values, xy
Y, TΔuvY, etc. are calculated.
【0036】例えば、三刺激値X,Y,Zは、校正デー
タKX,KY,KZを用いて、次の式により算出する。
X=KX・DX
Y=KY・DY
Z=KZ・DZ
表示部34は、演算結果を表示する。操作入力部35
は、ユーザが操作を行い、測定に関する各種情報(測定
の指示、表示モードの設定、測定レンジなど)を入力す
る。制御部36は、測定プローブ2の動作、および計測
器本体3内の各部の動作および処理を集中的に制御す
る。For example, the tristimulus values X, Y and Z are calculated by the following equation using the calibration data KX, KY and KZ. X = KX · DX Y = KY · DY Z = KZ · DZ The display unit 34 displays the calculation result. Operation input unit 35
Is operated by the user to input various information regarding measurement (measurement instruction, display mode setting, measurement range, etc.). The control unit 36 centrally controls the operation of the measurement probe 2 and the operation and processing of each unit in the measuring instrument body 3.
【0037】次に、 色彩計1の測定動作について、図8
のフローチャートを用いて説明する。図8において、ま
ず、図1に示すように、 測定プローブ2を被測定物Qで
ある液晶パネルの被測定領域ARに対向するようにセッ
トする(#11)。図示しないパターンジェネレータか
ら液晶パネルに映像信号を送り、所定の測定用画像を液
晶パネルの表示面HGに表示する(#12)。Next, the measurement operation of the colorimeter 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart of. In FIG. 8, first, as shown in FIG. 1, the measurement probe 2 is set so as to face the measured area AR of the liquid crystal panel which is the measured object Q (# 11). A video signal is sent from the pattern generator (not shown) to the liquid crystal panel to display a predetermined measurement image on the display surface HG of the liquid crystal panel (# 12).
【0038】測定用画像が表示されると、各受光センサ
232a〜cから三刺激値に関連する3つの受光信号S
X、SY、SZが出力される。受光信号は増幅部24で
所定のレベルに増幅され、計測器本体3に入力される。
計測器本体3において、受光信号がA/D変換部31で
測定データDX、DY、DZに変換され、データメモリ
32に記憶される(#13)。When the measurement image is displayed, the three light receiving signals S associated with the tristimulus values are received from the respective light receiving sensors 232a-232c.
X, SY, SZ are output. The received light signal is amplified to a predetermined level by the amplifier 24 and input to the measuring instrument body 3.
In the measuring instrument body 3, the received light signal is converted into measurement data DX, DY, DZ by the A / D converter 31 and stored in the data memory 32 (# 13).
【0039】次に、測定データおよび校正データがデー
タメモリ32からデータ処理部33に読み出され、測定
用画像の三刺激値、色度座標、輝度、相関色温度などが
算出される(#14)。算出結果が表示部34に表示さ
れる(#15)。Next, the measurement data and the calibration data are read from the data memory 32 to the data processing unit 33, and the tristimulus values, chromaticity coordinates, brightness, correlated color temperature, etc. of the measurement image are calculated (# 14). ). The calculation result is displayed on the display unit 34 (# 15).
【0040】上の実施形態においては、バンドルファイ
バ22の入射面Aに入射する光量にムラがあっても、離
れた位置にある2つの入射領域に入射する光束が加算さ
れることによってムラが平均化される。したがって、従
来のような測定プローブ2(光学系KK1)の回転によ
る測定値( 三刺激値) の変化が生じない。そのため、被
測定物Qの配光特性などに影響されることなく、精度の
高い測定を行い、色を正確に測定することができる。In the above embodiment, even if the amount of light incident on the incident surface A of the bundle fiber 22 is uneven, the unevenness is averaged by adding the light beams incident on the two incident areas at the distant positions. Be converted. Therefore, the measurement value (tristimulus value) does not change due to the rotation of the measurement probe 2 (optical system KK1) as in the conventional case. Therefore, it is possible to perform accurate measurement and accurately measure color without being affected by the light distribution characteristics of the object to be measured Q.
【0041】次に、測定プローブ2の他の実施形態の光
学系KK2の構成について説明する。図9は測定プロー
ブ2の他の実施形態の光学系KK2の構成を示す図、図
10は図9の光学系KK2において被測定物Qから出る
光が入射面Aに至る経路を示す図である。Next, the configuration of the optical system KK2 of another embodiment of the measurement probe 2 will be described. FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical system KK2 of another embodiment of the measurement probe 2, and FIG. 10 is a diagram showing a path of light emitted from the object to be measured Q to the incident surface A in the optical system KK2 of FIG. .
【0042】図9において、光学系KK2は、対物レン
ズ103、開口絞り104、視野絞り105、リレーレ
ンズ106、およびバンドルファイバ22などからな
る。対物レンズ103は、被測定物Qからの光束を視野
絞り105の位置に集光して結像させる。リレーレンズ
106は、視野絞り105の位置に結像した像をバンド
ルファイバ22の入射面Aに導く。開口絞り104は対
物レンズ103の後方に配置されており、開口絞り10
4を通過した光束のみがリレーレンズ106に向かう。
バンドルファイバ22は、上で説明したものと同じもの
でよい。In FIG. 9, the optical system KK2 comprises an objective lens 103, an aperture stop 104, a field stop 105, a relay lens 106, a bundle fiber 22 and the like. The objective lens 103 focuses the light beam from the object to be measured Q at the position of the field stop 105 to form an image. The relay lens 106 guides the image formed at the position of the field stop 105 to the incident surface A of the bundle fiber 22. The aperture stop 104 is arranged behind the objective lens 103, and the aperture stop 10
Only the light flux passing through 4 goes to the relay lens 106.
The bundle fiber 22 may be the same as described above.
【0043】リレーレンズ106は、開口絞り104と
入射面Aとが光学的に共役な関係となるような位置に配
置される。換言すれば、バンドルファイバ22は、リレ
ーレンズ106に対して、入射面Aと開口絞り104と
が共役な関係となるように配置される。The relay lens 106 is arranged at a position where the aperture stop 104 and the incident surface A are in an optically conjugate relationship. In other words, the bundle fiber 22 is arranged so that the incident surface A and the aperture stop 104 are in a conjugate relationship with the relay lens 106.
【0044】このような光学系KK2を用いた場合も、
被測定物Qから出る光束の出射角αに応じて、入射面A
に入射する位置が決まる。すなわち、図10に示すよう
に、被測定領域ARのある点から出て入射面Aに入射す
る光束のうち、上半分の光束( 斜線で示す部分) は入射
面Aの下半分に入射し、下半分の光束( 斜線のない部
分) は入射面Aの上半分に入射する。Even when such an optical system KK2 is used,
Depending on the exit angle α of the light flux emitted from the object to be measured Q, the incident surface A
The position of incidence on is determined. That is, as shown in FIG. 10, among the light fluxes that are emitted from a certain point in the measured region AR and are incident on the incident surface A, the upper half luminous flux (the portion indicated by diagonal lines) is incident on the lower half of the incident surface A, The lower half of the light flux (the part without the diagonal line) is incident on the upper half of the incident surface A.
【0045】そして、このような光学系KK2を用いた
場合でも、上に説明したバンドルファイバ22を用いる
ことにより、被測定物Qの配光特性などに影響されるこ
となく、精度の高い測定を行うことができる。Even when such an optical system KK2 is used, by using the bundle fiber 22 described above, highly accurate measurement can be performed without being affected by the light distribution characteristics of the object Q to be measured. It can be carried out.
【0046】上に述べた実施形態において、3つの出射
面Bを持つバンドルファイバ22の例を示したが、2つ
または4つ以上の出射面Bを持つものでもよい。また、
入射面Aについても1つでなくてもよい。入射面Aの入
射領域の区画の仕方、形状、個数、バンドルファイバ2
2の構造、材質、形状などは、上に述べた以外の種々の
ものとしてよい。In the above-described embodiment, the example of the bundle fiber 22 having the three emission surfaces B is shown, but the one having two or four or more emission surfaces B may be used. Also,
The incident surface A does not have to be one. Method, shape, number, and bundle fiber 2 of division of the incident area of the incident surface A
The structure, material, shape, etc. of 2 may be various other than those described above.
【0047】上に述べた実施形態において、測定プロー
ブ2の光学系として、被測定物Qから出る光を入射面A
に導く機能を有する他の種々の構成を採用することがで
きる。光学系KK1,2が測定プローブに内蔵された例
を示したが、測定プローブ以外の種々の機器に内蔵した
ものでもよく、または独立した光学系として構成するこ
とも可能である。In the above-described embodiment, as the optical system of the measurement probe 2, the light emitted from the object to be measured Q is incident on the incident surface A.
Various other configurations having the function of leading to the above can be adopted. Although the example in which the optical systems KK1 and KK2 are built in the measurement probe has been shown, it may be built in various devices other than the measurement probe, or may be configured as an independent optical system.
【0048】上に述べた実施形態において、光電変換部
23が、レッド、グリーン、ブルーの波長域に大きい感
度を有するように構成したが、これとは異なる分光感度
のものとしてもよい。計測器本体3の機能は、適切なプ
ログラムを実行するCPUによってソフト的に実現して
もよく、ハードウエア回路によって実現してもよく、ま
たはそれらの組合せによって実現してもよい。In the above-described embodiment, the photoelectric conversion unit 23 is configured to have high sensitivity in the red, green and blue wavelength ranges, but it may have a spectral sensitivity different from this. The function of the measuring instrument body 3 may be implemented by software by a CPU that executes an appropriate program, by a hardware circuit, or by a combination thereof.
【0049】上の実施形態では、本発明の光学装置を色
彩計1に適用した例を示したが、色彩計1以外の種々の
光学機器または測定機器に適用することができる。その
他、測定プローブ2、計測器本体3、または色彩計1の
全体または各部の構成、回路、処理内容、処理順序、処
理タイミング、各種の数値などは、本発明の趣旨に沿っ
て適宜変更することができる。本発明は、液晶パネル以
外の種々の被測定物の測定に適用することができる。In the above embodiment, an example in which the optical device of the present invention is applied to the colorimeter 1 is shown, but it can be applied to various optical instruments or measuring instruments other than the colorimeter 1. In addition, the configuration, circuit, processing content, processing sequence, processing timing, various numerical values, etc. of the measurement probe 2, the measuring device main body 3, or the colorimeter 1 as a whole or each part may be appropriately changed in accordance with the gist of the present invention. You can The present invention can be applied to measurement of various measured objects other than liquid crystal panels.
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明によると、被測定物の配光特性が
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、出射面からの受光量に基づ
いて測定される測定値の精度を向上させることができ
る。According to the present invention, even when the light distribution characteristic of the object to be measured is asymmetric, unevenness in the amount of light emitted from a plurality of emission surfaces is suppressed as much as possible, and measurement is performed based on the amount of light received from the emission surfaces. The accuracy of the measured value can be improved.
【図1】本発明の実施形態である三刺激値型光電色彩計
の外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a tristimulus value type photoelectric colorimeter according to an embodiment of the present invention.
【図2】三刺激値型光電色彩計の機能的な構成を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a tristimulus value type photoelectric colorimeter.
【図3】測定プローブの光学系の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical system of a measurement probe.
【図4】バンドルファイバの入射面に区画された入射領
域の様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state of an incident area partitioned on an incident surface of a bundle fiber.
【図5】区画された入射領域の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of partitioned incident areas.
【図6】被測定物から出る光が入射面に至る経路を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a path through which light emitted from an object to be measured reaches an incident surface.
【図7】被測定物の配光特性が非対称な場合の例を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing an example in which the light distribution characteristic of the measured object is asymmetric.
【図8】色彩計の測定動作を示すフローチャートであ
る。FIG. 8 is a flowchart showing a measuring operation of the colorimeter.
【図9】測定プローブの他の実施形態の光学系の構成を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical system of another embodiment of the measurement probe.
【図10】図9の光学系において被測定物から出る光が
入射面Aに至る経路を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a path of light emitted from an object to be measured to an incident surface A in the optical system of FIG.
【図11】従来における入射面に区画された入射領域の
様子を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state of an incident area divided into a conventional incident surface.
1 色彩計(三刺激値型光電色彩計) 2 測定プローブ(測定用の光学装置) 21 対物レンズ(集光手段) 22 バンドルファイバ(光分岐手段) 23 光電変換部23(受光手段) 33 データ処理部(演算手段) 103 対物レンズ(第1の集光手段) 104 開口絞り 105 視野絞り 106 リレーレンズ(第2の集光手段) KK1,KK2 光学系(測定用の光学装置) A 入射面 A11〜A32 入射領域 B 出射面 Q 被測定物 1 colorimeter (tristimulus value type photoelectric colorimeter) 2 Measuring probe (optical device for measurement) 21 Objective lens (condensing means) 22 Bundle fiber (optical branching means) 23 Photoelectric conversion unit 23 (light receiving means) 33 Data processing unit (calculation means) 103 Objective lens (first condensing means) 104 Aperture stop 105 Field stop 106 relay lens (second condensing means) KK1, KK2 optical system (optical device for measurement) A incident surface A11 to A32 incident area B exit surface Q DUT
Claims (5)
して出射する複数の出射面を有する光分岐手段を備えて
なる測定用の光学装置であって、 前記入射面は複数の入射領域に区画されており、それぞ
れの前記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するように構成されてなる、 ことを特徴とする測定用の光学装置。1. An optical device for measurement, comprising: a light splitting means having a plurality of output surfaces for splitting and outputting light from an object to be measured which is incident on the input surface. An optical device for measurement, characterized in that it is divided into incident areas, and light is incident on a plurality of mutually different incident areas that are not adjacent to each other from the emission surfaces.
光を集光する集光手段を備えており、前記光分岐手段
は、前記集光手段の像側主点からその焦点距離にほぼ等
しい距離だけ離れた位置に前記入射面が位置するように
配置されてなる、 請求項1記載の測定用の光学装置。2. The optical device for measurement includes a condensing means for condensing light from an object to be measured, and the light branching means has a focal length from an image-side principal point of the condensing means. The optical device for measurement according to claim 1, wherein the incident surface is arranged at a position that is separated by a distance substantially equal to.
光を集光する第1の集光手段と、前記第1の集光手段の
後方に配置された開口絞りと、前記開口絞りを通過した
光を集光する第2の集光手段とを備えており、 前記光分岐手段は、前記第2の集光手段に対して、前記
入射面と前記開口絞りとが共役な関係となる位置に配置
されてなる、請求項1記載の測定用の光学装置。3. The optical device for measurement comprises a first condensing means for condensing light from an object to be measured, an aperture stop arranged behind the first condensing means, and the aperture. A second condensing unit that condenses the light that has passed through the stop, wherein the light branching unit has a conjugate relationship between the incident surface and the aperture stop with respect to the second converging unit. The optical device for measurement according to claim 1, wherein the optical device is arranged at a position such that
複数の入射領域は、互いに前記入射面における中心点に
対して対称の位置に存在するものである、 請求項1乃至3のいずれかに記載の測定用の光学装置。4. The plurality of incident areas respectively corresponding to the respective exit surfaces are present at positions symmetrical to each other with respect to a center point on the respective entrance surfaces. Device for the measurement of.
複数の入射領域は、前記入射面においてランダムな位置
に存在するものである、 請求項1乃至3のいずれかに記載の測定用の光学装置。5. The optical device for measurement according to claim 1, wherein the plurality of incident areas respectively corresponding to the respective exit surfaces are present at random positions on the entrance surface. .
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