JPWO2009147908A1 - 光測定装置、光測定方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

複数の変調要因が掛け合わさっている場合においても、光源からの光に係る信号電荷の適切な蓄積時間を検出可能な光測定技術を提供する。光源の光特性を測定する光測定装置において、光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ用光センサによって得られる輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、演算部が、測定用光センサが光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出し、制御部は、測定用光センサが、算出された蓄積時間において、信号電荷を蓄積するように制御する。

Description

本発明は、光源の光特性を測定する場合において、光源から出射された光に係る信号電荷の適切な最適な蓄積期間が検出可能な光測定技術に関する。

ディスプレイの光源の分光輝度・輝度・色度などの光特性を測定する装置として、例えば分光輝度計が挙げられる。図１１は、分光輝度計の基本構成を示す図である。光源から出射された光を回折格子等の分光手段によって各波長のスペクトルに分解し、光センサアレイによって測定する。光センサアレイから出された信号は信号増幅部にて増幅され、Ａ／Ｄ変換部にてＡ／Ｄ変換された後に演算部に入力されて、光源の分光輝度Ｐ（λ）が得られ、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）を計算する。

従来、ディスプレイとしてはＣＲＴが主流であり、周期的に明滅（変調）するＣＲＴの色や輝度の評価用として、分光輝度計が利用されてきた。ＣＲＴは、例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚの周波数で画面が明滅〈変調）する。そこで、５０Ｈｚと６０Ｈｚに対応するために、２０ｍＳ（５０Ｈｚ）と１６．７ｍＳ（６０Ｈｚ〉の整数倍である１００ｍＳを蓄積時間に固定して、表示周期の異なる光源に対して対応していた。

これに対して、測定時間の短縮をはかるために、ＣＲＴの光測定装置において、ＣＲＴの発光周期を実測して積分時間を設定することで測定時間の短縮を図る技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平３−４４５２４号公報

しかし、近年、表示装置としては、ＣＲＴに代わり液晶ディスプレイやプラズマディスプレイが主流になっている。これらは、ＣＲＴのように単純な明滅（変調）をするものではない。

また、測定用の受光センサとしては、単体のシリコンフォトダイオードに加えて、ＣＣＤアレイセンサ２次元ＭＯＳセンサなどが使用されている。ＣＣＤセンサアレイは、複数の光電変換部を持ち、発生した電荷を所定の時間だけ蓄積部に蓄積し、これを電荷転送部に転送して、順次、読み出すものである。また、２次元ＭＯＳセンサは、複数の光電変換部の出力を、順次、マトリクス状に読み出すものである。

ここで、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）を求める手順を説明する。図１２は、人間の目の分光応答度である等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を示す図である。グラフの横軸は波長を表し、グラフの縦軸は分光感度を表す。図１１に示すような分光輝度計によって得られた光源の分光輝度Ｐ（λ）に人の目の感度Ｖ（λ）＝ｙ（λ）を掛け算したものを輝度Ｌｖという。

光源の分光輝度Ｐ（λ）に、等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を掛け算したものを三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）という。

また、色度（ｘ，ｙ）は三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の比で表される。

次に、汎用の光センサアレイの一例として、ＮＭＯＳ光センサアレイを例にセンサの動作を説明する。図１３は，ＮＭＯＳ光センサアレイの構造を示す図である。各フォトダイオードで光信号から電気信号に光電変換された電荷を、一時的にフォトダイオードの接合容量に蓄積する。各フォトダイオードに接続されたアドレススイッチを、時刻をずらして順次オンすることにより、各フォトダイオードの信号を１本の出力ライン（ビデオライン）を通じて読み出す。

図１４は、ＮＭＯＳ光センサアレイの出力タイミングを示す図である。各フォトダイオードの蓄積時間は，読み出しスイッチをオンし、信号を読み出してから、次に読み出すためにさらに読み出しスイッチをオンするまでの期間であり、シフトレジスタのスタートパルスの間隔に相当する。そして、ここでは、読み出しの際に各フォトダイオードのスイッチが、時刻的にずらされながらオンされるため、蓄積開始時間にずれが生じる。そのため、各フォトダイオードに一様に光が当たっていても、時間的に光量が変化している場合には各フォトダイオードの信号出力は一様にはならない。ＣＭＯＳセンサアレイの測定動作についても上述のＮＭＯＳセンサアレイのものとほぼ同様である。

別の汎用の光センサアレイの一例としてＣＣＤ光センサアレイの例を示す。図１５は、ＣＣＤ光センサアレイの構造を示す図である。ＣＣＤセンサではすべてのチャネルのフォトダイオードで光電変換された電荷が同時にシフトレジスタに転送される。シフトレジスタの電荷は順次水平方向に転送されて読出される。蓄積開始のタイミングはチャネル間で差はないが、時間的に光量が変化する場合には蓄積開始のタイミングによって測定値が変動する。

図１６は、液晶ディスプレイの構造を示す図である。バックライトからの光が液晶パネルの電子シャッターを通過する。バックライトからの光が液晶パネルを透過する状態は、液晶パネルのスイッチがＯＮ／ＯＦＦの間で切り替えられることで制御される。そして、液晶パネルの透過率は、垂直同期信号の周期またはその２倍の周期で変動する。また、バックライトには冷陰極管やＬＥＤが使われ、その発光強度は所定の周期で変調されている。

図１７は、液晶ディスプレイの輝度の時間変動を示す図である。グラフの横軸は経過時間（ｍｓｅｃ）を表し、グラフの縦軸は輝度を表す。図１７では、バックライトの冷陰極管が２７０Ｈｚ周期で変調して発光しており、また、液晶パネル自身の透過率が６０Ｈｚ周期で変動している例を示している。図１８は、輝度が変動している光源の光特性をＮＭＯＳセンサで測定した際に得られる信号を示す図である。図１８の上のグラフは、液晶ディスプレイの輝度信号と経過時間の関係を示すグラフである。輝度が時間的に変動しているような光源を、光センサアレイとしてＮＭＯＳセンサまたはＣＭＯＳセンサを用いた分光輝度計で測定した場合、図１８に示すようにチャネルごとに蓄積開始のタイミングにずれが生じる。このため、正確な分光輝度Ｐ（λ）が得られず、（１）〜（６）式によって輝度Ｌｖおよび色度（ｘ，ｙ）を計算しても正確な輝度Ｌｖおよび色度（ｘ，ｙ）を求めることができない。

図１９は、輝度が変動している光源の光特性をＣＣＤセンサで測定した際に得られる信号を示す図である。図１９の上のグラフは、図１８と同様、光源の輝度信号と経過時間の関係を示すグラフである。輝度が時間的に変動しているような光源を、光センサアレイとしてＣＣＤセンサを用いた分光輝度計で測定した場合、図１９に示すようにチャネルごとで蓄積時間は同じであるものの、蓄積開始のタイミングによって分光輝度Ｐ（λ）および（１）式で求められる輝度Ｌｖの値は変動する。すなわち、光源の輝度が時間的に変動している場合、信号の蓄積時間が同じであっても蓄積開始のタイミングがずれていれば測定される輝度が変動する。なお、色度（ｘ，ｙ）は三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の比によって算出されるため、各センサの蓄積開始のタイミングが同じであれば光源の輝度の変動による影響を受けない。

同様な問題は分光輝度計のみならず、光源からの光を等色関数の分光透過特性を持つ光フィルターｘ（λ），ｙ（λ） ，ｚ（λ）を通して各センサにて検出する色彩輝度計や、ｙ（λ）の透過特性を持つフィルターを通してセンサで測定する輝度計や照度計のような種々の光測定装置に起こりうる。

特許文献１の技術は、点灯と消灯を繰り返す単純な変調を対象とするＣＲＴを対象としており、垂直同期信号に基づく発光周期の変化には対応可能であるが、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイのようなディスプレイからの光が変調されている場合については考慮されていない。したがって、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイのスペクトルを測定し、輝度Ｌｖまたは色度（ｘ，ｙ）を求めようとする場合、ディスプレイの発光周期と分光測定部のリニアアレイセンサの各チャネルの蓄積時間との間にずれがあると輝度および色度を精度良く求めることができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、たとえば、バックライトと液晶というように複数の変調要因が掛け合わさっている場合においても、光源からの光に係る信号電荷の適切な蓄積時間を検出可能な光測定技術を提供することを目的とする。

第１の態様に係る光測定装置は、光源から出射され、分光された光を受光して、該光に応じた信号を取得する測定用光センサと、前記光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ用光センサと、前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、前記測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算部と、前記測定用光センサが、算出された前記蓄積時間において、前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積するように制御する制御部とを備える。

第２の態様に係る光測定装置は、第１の態様に係る光測定装置であって、前記モニタ用光センサが、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積と並行して前記光源から出射される光をモニタして、輝度信号を時間順次に取得し、前記演算部が、前記測定用光センサの信号電荷の蓄積中に前記蓄積時間を算出し、前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積の開始から前記蓄積時間経過後において、前記測定用光センサに信号電荷の蓄積を停止させる。

第３の態様に係る光測定装置は、第１の態様に係る光測定装置であって、前記モニタ用光センサは、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積前に、前記光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得る。

第４の態様に係る光測定装置は、第１の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、所定時間で得られた前記輝度信号について、自己相関関数の最大値を求め、該自己相関関数の最大値が得られる時間に基づいて前記蓄積時間を算出する。

第５の態様に係る光測定装置は、第４の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、所定時間で得られた前記輝度信号について、自己相関関数の最大値を求め、該自己相関関数の最大値が得られる時間に基づいて前記蓄積時間を算出する。

第６の態様に係る光測定装置は、第５の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号の中から、第１時間間隔に係る輝度信号を抽出して自己相関関数の最大値である第１最大値が得られる時間である概算ピーク時間を演算した後に、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号の中から、前記概算ピーク時間の時点を含む所定期間内に属し、且つ前記第１時間間隔より短い第２時間間隔に係る輝度信号を抽出して、自己相関関数の最大値である第２最大値が得られる時間であるピーク時間をさらに演算することで前記蓄積時間を算出する。

第７の態様に係る光測定装置は、第５の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、前記測定用光センサまたは前記モニタ用センサによって、検出される検出値の一定の範囲ごとに、最短の蓄積時間を予め設定しておき、前記最短の蓄積時間を超え、かつ前記最短の蓄積時間にもっとも近い時間となるように前記蓄積時間を算出する。

第８の態様に係る光測定装置は、第１の態様に係る光測定装置であって、前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積中において、前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号が所定時間内に所定値以上変動した場合には、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積を中断させて、前記モニタ用光センサによって前記光源から出射される光に係る輝度信号を再度時間順次に取得させ、前記演算部によって前記モニタ用光センサにより再度取得された輝度信号の時間的な変動情報に基づいて前記蓄積時間を算出させる。

第９の態様に係る光測定装置は、第１の態様に係る光測定装置であって、前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積中において前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号が所定の閾値以上変動しない場合には、前記測定用光センサによる次回の信号電荷の蓄積前における、前記モニタ用光センサによる前記輝度信号の取得および前記演算部による前記蓄積時間の算出を禁止する。

第１０の態様に係る光測定装置は、第１の態様に係る光測定装置であって、前記モニタ用光センサによって取得された輝度信号を増幅する対数増幅回路をさらに備える。

第１１の態様に係る光測定方法は、光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ工程と、前記モニタ工程によって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算工程と、前記光源から出射され、分光された光を前記蓄積時間受光して、該光に応じた信号をそれぞれ取得する測定工程とを含む。

第１２の態様に係るプログラムは、光測定装置に含まれるコンピュータによって実行されることによって、前記光測定装置を、第１の態様に係る光測定装置として機能させる。

第１から第３の何れの態様に係る光測定装置によっても、測定用光センサだけでなく、光源から出射された光をモニタして輝度信号を得るモニタ用光センサを備え、モニタ用光センサによって得られる光源の輝度の変動に基づいて信号電荷の蓄積時間が演算されるので、複数の変調要因が掛け合わさって光源の輝度が複雑に変動している場合であっても、蓄積開始のタイミングにかかわらず適切な蓄積時間を検出することができる。したがって、光源の輝度の変動による影響を抑制しつつ測定することが可能となる。

第４の態様に係る光測定装置によれば、輝度信号の自己相関関数に基づいて蓄積時間が算出されるので、光源に複数の変調要因が掛け合わさって光源の輝度信号が複雑に変動している場合であっても、適切な蓄積時間を効率良く算出することが可能となる。

第５の態様に係る光測定装置によれば、適切な蓄積時間を効率的に精度良く算出することが可能となる。

第６の態様に係る光測定装置によれば、最初に蓄積時間を概算し、概算した蓄積時間の近傍の時間について精密に蓄積時間を演算するため、計算量の低減による演算時間の短縮化を図ることができる。

第７の態様に係る光測定装置によれば、最適かつ最短と推定される蓄積時間を効率良く算出することが可能となる。

第８の態様に係る光測定装置によれば、測定中に急に光源の光量が変動した場合においても、光源の変化に追随して応答性良く測定することが可能になる。

第９の態様に係る光測定装置によれば、測定する光源の光量があまり変わらない場合には、モニタ用光センサによる前測定が不要になるため、より速い応答時間で測定可能となり、測定速度が向上する。

第１０の態様に係る光測定装置によれば、輝度の測定範囲が広い光源の輝度信号を増幅させてモニタする場合であっても、増幅回路の増幅率を切り替えることなくモニタすることが可能となる。

第１１態様に係る光測定方法によれば、第１の態様に係る光測定装置と同じ効果を得ることができる。

第１２の態様に係るプログラムによれば、第１の態様に係る光測定装置と同じ効果を得ることができる。

光測定装置５０に適用した各実施形態に共通の構成を示す模式図である。 第１実施形態において、光測定装置５０が、輝度Ｌｖおよび色度（ｘ，ｙ）を算出する手順を示すフローチャートである。 得られた輝度信号に対して自己相関関数を求めた結果を示す図である。 得られた輝度信号をＦＦＴした結果を示す図である。 ３つの輝度の測定用光源２０を前測定した場合の測定用光センサ４の各チャネルの出力カウント値を示す図である。 第４実施形態の測定手順を示すフローチャートである。 第５実施形態の測定手順を示すフローチャートである。 第６実施形態において、光測定装置５０が、輝度Ｌｖおよび色度（ｘ，ｙ）を算出する手順を示すフローチャートである。 対数増幅回路の構成を示す図である。 対数増幅回路の入力電流と出力電圧の入出力特性を示すグラフである。 分光輝度計の基本構成を示す図である。 等色関数を示す図である。 ＮＭＯＳ光センサアレイの構造を示す図である。 ＮＭＯＳ光センサアレイの出力タイミングを示す図である。 ＣＣＤ光センサアレイの構造を示す図である。 液晶ディスプレイの構造を示す図である。 液晶ディスプレイの輝度の時間変動を示す図である。 輝度が変動している光源の光特性をＮＭＯＳセンサで測定した際に得られる信号を示す図である。 輝度が変動している光源の光特性をＣＣＤセンサで測定した際に得られる信号を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、ディスプレイなどの測定用光源の分光輝度Ｐ（λ）、輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）などの光特性を測定する光測定装置５０に適用した各実施形態に共通の構成を示す模式図である。光測定装置５０の代表的な例としては、例えば、分光輝度計が挙げられる。光測定装置５０は、測定用光源の光特性を測定する測定用光センサとは別に、測定用光源から出射された光をモニタするモニタ用光センサを備える。そして、モニタ用光センサで得られた測定用光源に係る輝度信号の変動情報に基づいて、自己相関関数を求め、測定用光センサが受光する光に係る信号電荷を蓄積する時間にあたる蓄積時間を決定する。

図１に示すように、光測定装置５０は、対物レンズ１、コリメートレンズ２、回折格子３、測定用光センサ４、モニタ用光センサ５、信号増幅部６，７，Ａ／Ｄ変換部８，９、演算部１０、制御部１１を備える。

対物レンズ１は、測定用光源２０が出射した光をスリットに集光する。

コリメートレンズ２は、対物レンズ１によって集光され、スリットを出射した光を平行光にして回折格子３に導く。

回折格子３は、反射光を波長ごとに分光して測定用光センサ４に導く。

測定用光センサ４は、測定用光源２０から出射され、分光された光を受光して光の量に応じた信号を取得する。具体的には、回折格子３が波長ごとに分散した回折光を受光し、反射光の強度の波長分布（分光分布またはスペクトル）を示す信号を出力する。測定用光センサ４は、チャネルごとに配置されたフォトダイオードのアレイで構成され、入射した光量に応じた電荷を発生する光電変換素子を一方向に配列して構成されている。また、測定用光センサ４は、センサの配列方向が、回折格子３が回折光を波長ごとに分散する方向となるように設置され、波長ごとに分散した回折光は測定用光センサ４の対応する画素に入射する。測定用光センサ４は、入力されたクロックに同期して測定を行う。測定用光センサ４としては、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを用いることができる。計測されたスペクトル波形は、チャネルごとのフォトダイオードアレイのカウント値（検出値）から求められる。

モニタ用光センサ５は、フォトダイオード、光電子倍増管などの受光素子で構成され、測定用光センサ４による信号電荷の蓄積前または信号電荷の蓄積と並行して、測定用光源２０に係る輝度の時間的な変動情報を得るために、測定用光源２０から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得る。

信号増幅部６は、モニタ用光センサ５、Ａ／Ｄ変換部８および制御部１１と接続され、モニタ用光センサ５から出力された信号をＡ／Ｄ変換部８のアナログ入力電圧に適した電圧まで増幅する。

信号増幅部７は、測定用光センサ４、Ａ／Ｄ変換部９および制御部１１と接続され、測定用光センサ４から出力された信号をＡ／Ｄ変換部９のアナログ入力電圧に適した電圧まで増幅する。

Ａ／Ｄ変換部８は、信号増幅部６、演算部１０および制御部１１と接続され、モニタ用光センサ５が出力して増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、演算部１０に出力する。

Ａ／Ｄ変換部９は、信号増幅部７、演算部１０および制御部１１と接続され、測定用光センサ４が出力して増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、演算部１０に出力する。

演算部１０は、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータなどのデータ処理装置で構成され、測定用光センサ４が受光する光に係る信号電荷を蓄積する時間（蓄積時間）を算出する。具体的には、モニタ用光センサ５によって得られる輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、測定用光センサ４が測定用光源２０から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する。また、演算部１０は、測定用光センサ４から出され、増幅およびＡ／Ｄ変換された信号から測定用光源２０の分光輝度Ｐ（λ）を得て、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）などの光パラメータを算出する。

制御部１１は、演算部１０と同様に、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータなどのデータ処理装置で構成され、測定用光センサ４、モニタ用光センサ５および演算部１０の制御を行う。制御部１１は、測定用光センサ４が測定用光源２０の測定を行う場合には、測定用光源２０から出射された光を輝度信号としてモニタ用光センサ５に検出させ、モニタ用光センサ５が検出した輝度信号の変動に基づいて演算部１０に蓄積時間を演算させる。測定用光センサ４から出力される各画素の信号は信号増幅部７およびＡ／Ｄ変換部９によって処理され、分光分布情報として制御部１１に送られる。

図２は、光測定装置５０が、モニタ用光センサ５で得られた測定用光源２０の輝度信号の時間的な変動情報に基づいて蓄積時間を決定し、測定用光センサ４による測定後、輝度Ｌｖおよび色度（ｘ，ｙ）を算出する手順を示すフローチャートである。光測定装置５０が、測定用光源２０の測定を行う指示を受け、制御部１１に伝達したとき、ステップＳ１に移る。

ステップＳ１で、モニタ用光センサ５によって、測定用光源２０から出射される光が所定の時間においてモニタされることで、輝度信号が取得されて、ステップＳ２に移る。

ステップＳ２では、モニタ用光センサ５から得られる輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、演算部１０によって、蓄積時間を算出する。

光測定装置５０では、演算部１０が、モニタ用光センサ５によって、所定のモニタ時間において時間順次に得られた輝度信号を解析する。具体的には、演算部１０が、時間順次に得られた輝度信号について自己相関関数を求め、自己相関関数の最大値が得られる時間を検出する。そして、自己相関関数の最大値が得られる時間に基づいて、測定用光センサ４が受光する光に係る信号電荷を蓄積する時間（蓄積時間）を算出する。

ここで、検出した輝度信号に係る自己相関関数に基づいて蓄積時間を算出する手順について説明する。

１〜Ｎ回サンプリングを実施し、ｉ番目（時間ｔ（ｉ））に光センサで得られる信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））とする。信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））とＭ番ずらしたときの信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ＋Ｍ））との自己相関関数φ（τ）は（７）式のように表される。ここで、ｄＴはサンプリング間隔時間を表し、τは、信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））と信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ＋Ｍ））との時間のずれを表す。

図３は、例えば、図１７に示すような得られた輝度信号に対して自己相関関数を求めた結果を示す図である。グラフの横軸は時間を表し、グラフの縦軸は正規化された自己相関関数を表す。サンプリングは、例えば、０．１ミリ秒ごとに行われる。

例えば、５０ミリ秒のような所定時間測定し、自己相関関数が最大になる時間τ０を測定用光センサの蓄積時間として設定する。したがって、測定用光源２０の輝度変動の影響を最小にして分光輝度Ｐ（λ）、輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）を得ることが可能である。

次に、得られた輝度信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）する方法と比較して、自己相関関数を用いた場合の有用性について説明する。図４は、図３と同様、図１７に示すような得られた輝度信号をＦＦＴした結果を示す図である。グラフの横軸は周波数を表し、グラフの縦軸はスペクトルのパワーを表す。なお、図４では見やすいようにスペクトルの直流成分はプロットしていない。図４では、６０Ｈｚ，１２０Ｈｚ，２１０Ｈｚ， ２７０Ｈｚ，・・・といった周波数でスペクトルのピークがみられる。しかし、スペクトルが最大値を取る周波数である２７０Ｈｚの周期では、信号電荷の蓄積時間として適切な時間でない。このため、スペクトルのピークの周波数から適切な蓄積時間は求めることはできない。またＦＦＴでは例えば１Ｈｚの周波数分解能でパワースペクトルを求めるには１秒間の測定データが必要であり、リアルタイムでのモニタに適していない。さらに、時間分解能はその信号周波数に依存する。なお、１Ｈｚの周波数分解能とは、例えば、測定用光源２０の発光周波数が６０ＨＺの場合、６０Ｈｚ＝１６.６７ミリ秒周期、６１Ｈｚ＝１６.３９ミリ秒周期であることから、０.２７（＝１６.６７−１６.３９）ミリ秒の分解能であり、精度的に良好ではない。

これに対して自己相関関数では、例えば関数の最大値が適切な蓄積時間となるため、簡便に適切な蓄積時間が求められる。そして、蓄積時間に係る時間分解能は輝度信号の測定間隔であり、例えばデータのサンプリング周波数が１０ｋＨｚであれば、蓄積時間の時間分解能が０.１秒となる。このため、精度良く適切な蓄積時間が求められる。また、算出に必要なデータも自己相関関数を算出するために必要なデータ長で済み、例えば、垂直同期信号の周期の３倍のデータを用いた場合には、３／６０秒＝１／２０秒間のデータでよい。したがって、リアルタイムでのモニタ用途に適している。このように、自己相関関数によって、測定用光源２０において複数の周波数の変調信号が重なっているような場合であっても、適切な蓄積時間を求めることができる。

ところで、測定用光センサ４にＣＣＤ光センサを用いた場合、ＣＣＤセンサではチャネルごとに同時に光が蓄積され、蓄積電荷が転送されるため、輝度が変動している測定用光源２０を測定すると、分光輝度Ｐ（λ）および輝度Ｌｖは、信号電荷の蓄積開始をするタイミングによって測定値が変動する。しかし、例えば自己相関関数が最大になるτ０をＣＣＤセンサにおける蓄積時間として設定すると、測定用光源２０の輝度変動の影響を極力小さくして分光輝度および輝度を測定することが可能である。

図２に戻って説明を続ける。図２のステップＳ３では、測定用光センサ４によって、測定用光源２０から出射され、分光された光を受光して、ステップＳ２で算出した蓄積時間にしたがって信号が取得されてステップＳ４に移る。

ステップＳ４では、演算部１０によって、測定用光センサ４から出力され、増幅およびＡ／Ｄ変換された信号から測定用光源２０の分光輝度Ｐ（λ）が得られ、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）が算出されて、１サンプルの測定処理が完了する。

本実施形態によれば、光測定装置５０は、測定用光センサ４だけでなく、光源から出射された光をモニタして輝度信号を得るモニタ用光センサ５を備える。そして、演算部１０が、モニタ用光センサ５によって得られる光源の輝度の変動に基づいて、自己相関関数が最大になる時間τ０を測定用光センサ４における蓄積時間として算出する。このため、複数の変調要因が掛け合わさって光源の輝度が複雑に変動している場合であっても、蓄積開始のタイミングにかかわらず適切な蓄積時間を効率的に精度良く算出することができる。したがって、光源の輝度の変動による影響を抑制しつつ測定することが可能となる。

なお、測定用光源２０の輝度があまり変動していない場合、すなわち、測定用光源２０の光量変動が少ない場合には、輝度信号の自己相関関数はほとんど１に近い値にあるので、自己相関関数の最小値がある閾値Φ（例えば０.９９）以上であれば、蓄積時間がある設定値Ｔ０にとなるように設定しておくことによって、効率的に測定用光源２０の分光輝度を測定することが可能になる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、サンプリング間隔時間であるｄＴ間隔の測定データを用いて自己相関関数を算出して、自己相関関数が最大となる時間を求めるものであり、自己相関関数の算出回数が比較的多くなる。そこで、第２実施形態では、第１ステップにおいて自己相関関数が最大値から所定の範囲となる自己相関関数をとる時間を大まかに求め、第２ステップにおいて、より高精度に自己相関関数が最大値付近の値をとる時間を求めることによって算出量を低減させる。

（１）第１ステップ
第１ステップでは、演算部１０が、モニタ用光センサ５によって時間順次に得られた輝度信号の中から、測定データをｎ点毎に間引き、（ｎ×ｄＴ）間隔の輝度信号を抽出して下式（１０）〜（１２）に従って自己相関関数φ１（τ）を求め、自己相関関数が最大値となる概算ピーク時間τ１を求める。

ここで、１〜Ｎ回サンプリングを実施し、ｉ番目（時間ｔ（ｉ））に光センサで得られる信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））とする。信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））とＭ１サンプルずらしたときの信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ＋Ｍ１））との自己相関関数φ１（τ）は（１０）式のように表される。ここで、ｄＴはサンプリング間隔時間を表し、τは、信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））と信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ＋Ｍ１））との時間のずれを表す。

ここでｎは、例えば、ｎ＝３のように、サンプリング間隔がもとのサンプリング間隔の数倍程度となるように設定され、ｎ＝３の場合は、測定データを３点毎に間引いて自己相関関数を算出する。

（２）第２ステップ
第２ステップでは、モニタ用光センサ５によって時間順次に得られた輝度信号の中から、概算ピーク時間τ１の近傍の領域（τ１−Δτ）〜（τ１＋Δτ）において、（ｎ×ｄＴ）間隔より短い時間間隔（例えば、ｄＴ間隔）に係る輝度信号を抽出して、下式（１３）〜（１５）に従って、自己相関関数φ２（τ）を求め、自己相関関数φ２（τ）が最大値となるピーク時間τ２を求めて蓄積時間を算出する。

ここで、１〜Ｎ回サンプリングを実施し、ｉ番目（時間ｔ（ｉ））に光センサで得られる信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））とする。信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））とＭ２サンプルずらしたときの信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ＋Ｍ２））との自己相関関数φ２（τ）は（１３）式のように表される。ここで、ｄＴはサンプリング間隔時間を表し、τは、信号をＳｉｇ（ｔ（ｉ））と信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ＋Ｍ２））との時間のずれを表す。

また、Δτは、例えば、垂直同期信号の周期の０．５倍とすることができる。

本実施形態によれば、最初に蓄積時間を概算し、概算した蓄積時間の近傍の時間について精密に蓄積時間を演算するため、算出量の低減による演算時間の短縮化を図ることができる。

＜第３実施形態＞
前述の図３に示すように、自己相関関数が最大になる箇所は、周期的に現れる。第３実施形態では、自己相関関数が最大になる箇所のうち、測定用光センサの適切な蓄積時間を算出する。

測定用光センサ４に入射する光量が少ない場合、測定用光センサ４の蓄積時間を長く取ると、蓄積時間に比例して蓄積電荷量が増えるため、目的信号および雑音の電力比であるＳＮ比が向上する。一方、入射光量が大きい場合には蓄積時間を長く取りすぎると光電変換された電荷が飽和する。また蓄積時間が長いと測定時間が長くかかるため必要以上に長い蓄積時間は望ましくない。そのため入射光量に応じて必要なＳＮ比が得られる極力短い蓄積時間が採用されることが望ましい。

第３実施形態では、測定前に予め、測定用光センサ４において、ある一定の蓄積時間で測定用光源２０の前測定を行う。具体的には、演算部１０が、測定用光センサ４の各画素が検出する出力カウント値のうちの最大値の一定の範囲ごとに、一定のＳＮ比が得られる最短の蓄積時間を予め設定しておき、最短の蓄積時間を超え、かつ最短の蓄積時間にもっとも近い時間となるように蓄積時間を算出する。ここでは、上記一定のＳＮ比として、例えば、１／１０００を採用する。

また、液晶の２つの変動要因においては、バックライトの輝度変動周期に比べて液晶の透過率変動周期の方が長いため、測定用光源２０の前測定を行う場合の露光時間として液晶の変動周期またはその整数倍を用いると良い。なお、液晶の透過率は映像信号である垂直同期信号に同期して変動する。

図５は、３つの輝度の測定用光源２０を一定の蓄積時間で前測定した場合の測定用光センサ４の各チャネルの出力カウント値を示す図である。グラフの横軸は測定用光センサ４の各チャネル番号を表し、グラフの縦軸は測定用光センサ４の出力カウント値（検出値）を表している。図５は、画素が１２８個の測定用光センサ４において、１０７０Ｃｄ／ｍ²，１１８Ｃｄ／ｍ²，１２Ｃｄ／ｍ²の３種類の輝度の測定用光源２０を測定した結果を示したものであり、画素とチャネルは１：１に対応している。

図５に示すように、輝度が低い場合には出力カウント値が小さく、輝度が高い場合には出力カウント値が高くなる。出力カウント値が低い場合には蓄積時間を長く設定する必要があり、出力カウント値が高い場合には蓄積時間を短く設定する必要がある。

次に、測定用光源２０のある輝度において、測定用光センサ４による前測定で得られた出力カウント値のうちの最大値より、測定用光源２０を測定するために必要な最短蓄積時間を求める。表１に、測定用光センサ４で得られる出力カウント値の最大値と、その測定用光源２０を測定する際の必要最短蓄積時間の関係を示す。

対象となる測定用光センサ４の出力カウント値における必要最短蓄積時間を越える一番近い時間となるように、自己相関関数が最大値をとる時間τ３を算出し、この時間τ３を測定用光センサ４の蓄積時間として設定する。本実施形態により、測定用光源２０の輝度および変調周期によらずに適切かつ極力短い蓄積時間を効率良く算出することが可能となる。

＜第４実施形態＞
リアルタイムで測定用光源２０の輝度および色度を測定する場合、前述の図２に示すように、以下の（１）〜（４）の処理が繰り返される。

（１）モニタ用光センサ５によって、測定用光センサ４による測定前に、測定用光源２０から出射される光をモニタして輝度信号を取得。

（２）モニタ用光センサ５によって得られる輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、蓄積時間を算出。

（３）測定用光センサ４が、分光された光を受光して、算出した蓄積時間に基づいて信号を取得。

（４）演算部１０が、分光輝度Ｐ（λ）を得て、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）を算出。

但し、ある測定用光源２０の輝度に対して、適切な蓄積時間が設定され、その蓄積時間にて測定中に測定用光源２０の輝度が大きく変化する場合（例えば連続測定している途中に、測定用光源２０が暗い状態から明るい状態に変わった場合）、図２に示す測定手順では、光測定装置５０はある状態（例えば、暗い）の測定用光源２０に対して求められた蓄積時間（例えば３０ミリ秒）で異なる状態（例えば、明るい）の測定用光源２０を測定することになり、測定用光センサの出力は飽和するか、全く足りないものとなる。また、測定用光源２０の状態変化後に適切な蓄積時間を求めるプロセスは、本測定（例えば３０ミリ秒の長時間）が終わってからとなるため、測定における応答性が悪くなる。

第４実施形態では、リアルタイムで測定する場合において、測定対象の輝度が大きく変化した場合でも応答性を向上させる。具体的には、測定用光センサ４による測定中において、モニタ用光センサ５によって得られる輝度信号が所定の閾値以上変動した場合には、制御部１１が測定用光センサ４による測定を中断させる。次に、モニタ用光センサ５によって測定用光源２０から出射される光に係る輝度信号を再度時間順次に取得させ、モニタ用光センサ５により再度取得された輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、演算部１０に蓄積時間を算出させる。

図６は、第４実施形態の測定手順を示すフローチャートである。光測定装置５０が、測定用光源２０を測定する指示を受け、制御部１１に伝達したとき、ステップＴ１に移る。

ステップＴ１では、モニタ用光センサ５によって、測定用光センサ４による測定用光源２０の測定前に、測定用光源２０から出射される光をモニタして輝度信号が取得されてステップＴ２に移る。

ステップＴ２では、演算部１０によって、モニタ用光センサ５から得られる輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、蓄積時間(τ)が算出されてステップＴ３およびＴ８に移る。

ステップＴ８では、測定用光センサ４による本測定の間、モニタ用光センサ５で測定用光源２０の輝度変動をモニタする。具体的には、モニタ用光センサ５によって、測定用光源２０から出射される光がモニタされ、輝度信号Ｌ（ｔｉ）が取得されて、ステップＴ９に移る。

ステップＴ９では、制御部１１は、輝度信号の変動（Ｌ（ｔｉ）−Ｌ（ｔｉ−１））が閾値ΔＬより大きいか否かを判断する。ここでは、前回のステップＴ８で取得された輝度信号の差分を変動としている。ステップＴ９で、輝度信号の変動が閾値ΔＬより大きいと判断した場合にはステップＴ４に移り、大きくないと判断した場合には、ステップＴ１０に移る。

ステップＴ１０では、制御部１１は、蓄積時間(τ)が経過したか否かを判断する。ステップＴ１０で、蓄積時間(τ)が経過したと判断した場合にはステップＴ１１に移り、経過していないと判断した場合には、ステップＴ８に移る。

ステップＴ１１では、制御部１１は、測定終了の指示が有るか否かを判断する。ステップＴ１１で、測定終了の指示がないと判断した場合には、ステップＴ８に移って処理を繰り返し、測定終了の指示が有ると判断した場合にはモニタ用光センサ５の測定を終了する。

一方、ステップＴ３では、測定用光センサ４によって、算出された蓄積時間(τ)に基づいて測定を開始してステップＴ４に移る。

ステップＴ４では、制御部１１は、ステップＴ９における判断結果において、輝度信号の変動（Ｌ（ｔｉ）−Ｌ（ｔｉ−１））が閾値ΔＬより大きいと判断した場合にはステップＴ１に移り、大きくないと判断した場合には、ステップＴ５に移る。

ステップＴ５では、制御部１１は、蓄積時間(τ)が経過したか否かを判断する。ステップＴ５で、蓄積時間(τ)が経過したと判断した場合にはステップＴ６に移り、経過していないと判断した場合には、ステップＴ４に移る。

ステップＴ６では、演算部１０が、測定用光源２０の分光輝度Ｐ（λ）を得た後、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）を算出してステップＴ７に移る。

ステップＴ７では、制御部１１は、測定終了の指示が有るか否かを判断する。ステップＴ１１で、測定終了の指示がないと判断した場合には、ステップＴ１に移って処理を繰り返し、測定終了の指示が有ると判断した場合には本処理を終了する。

本実施形態においては、測定用光センサ４による本測定の実施中に、測定用光源２０の輝度が大きく変化した場合には、測定用光センサ４による本測定を中断し、モニタ用光センサ５による測定用光源２０から出射される光のモニタおよび演算部１０による蓄積時間の設定のやり直しが行われる。このため、測定中に急に測定用光源２０の光量が変動した場合でも、変動に追随して応答性良く測定用光源２０を測定することが可能となる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態では、測定用光センサ４による本測定の間、モニタ用光センサ５で測定用光源２０の光量変動をモニタし、本測定中に測定用光源２０の輝度信号について所定の閾値以上の変動がみられない場合には、次の測定において、モニタ用光センサ５による測定前の測定用光源２０のモニタを省略するようにする。

図７は、第５実施形態の測定手順を示すフローチャートである。光測定装置５０が、測定用光源２０を測定する指示を受け、制御部１１に伝達したとき、ステップＵ１に移る。

ステップＵ１〜Ｕ６は、図６のステップＴ１〜Ｔ６に、また、ステップＵ８〜ステップＵ１１は、図６のステップＴ８〜Ｔ１１に、それぞれ対応するので、説明は省略する。

ステップＵ７では、制御部１１が、全サンプルの測定を終了したか否かを判断する。ステップＵ７で、全サンプルの測定を終了していない、すなわち、次のサンプル測定が存在すると判断した場合には、ステップＵ３に移り、モニタ用光センサ５による測定前の測定用光源２０のモニタを省略して、測定用光センサ４が次のサンプル測定を開始する。つまり、制御部は、測定用光センサ４による信号電荷の蓄積中において、モニタ用光センサ５によって得られる輝度信号が所定の閾値以上変動しない場合には、測定用光センサ４による次回の信号電荷の蓄積前における、モニタ用光センサ５による輝度信号の取得および演算部１０による蓄積時間の算出を禁止する。一方、制御部１１が、全サンプルの測定を終了したと判断した場合には本処理を終了する。

本実施形態では、測定用光センサ４のよる測定中に測定用光源２０の光量が変わらない場合には、測定用光源２０のモニタが不要になるので、より速い応答時間で測定可能となり、測定速度が向上する。

＜第６実施形態＞
第１実施形態においては、光測定装置５０が、モニタ用光センサ５で得られた測定用光源２０の信号の時間的な変動情報に基づいて蓄積時間を決定した後、測定光センサ４による測定を開始する手順を示したが、第６実施形態では、モニタ用光センサ５による蓄積時間検出と測定光センサ４による測定を並行して実行する。

図８は、第６実施形態において、光測定装置５０が、輝度Ｌｖおよび色度（ｘ，ｙ）を算出する手順を示すフローチャートである。光測定装置５０が、測定用光源２０の測定を行う指示を受け、制御部１１に伝達したとき、ステップＶ１に移る。

ステップＶｌで、測定用光センサ４によって、測定用光源２０から出射され、分光された光を受光し、信号を取得して蓄積を開始する。タイマにより、蓄積開始時間ｔ１を保存しておく。

ステップＶ２で、モニタ用光センサ５によって、測定用光源２０から出射される光が所定の時間においてモニタされ、輝度信号が取得されることで、ステップＶ３に移る。

ステップＶ３では、モニタ用光センサ５から得られる輝度信号の時間的な変動情報に基づいて、演算都１０によって蓄積時間ＴＷを算出する。

ステップＶ４では、上記蓄積時間ＴＷと、上記開始時間ｔｌから、測定光センサ４の蓄積終了時間ｔ２を算出する。

ステップＶ５では、制御部１１が、タイマが時間ｔ２になった時点で、測定光センサ４の蓄積を終了させる。

ステップＶ６では、測定光センサ４によって取得された輝度信号に基づき、測定用光源２０の分光輝度Ｐ（λ）が得られ、演算部１０によって、分光輝度Ｐ（λ）から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）が算出される。

第６実施形態においては、測定光センサ４による測定開始から終了までの間に、モニタ用光センサ５による蓄積時間検出が行われるため、第１実施形態と比較して、モニタ用光センサ５によって蓄積時間を検出する時間分だけ、総測定時間を短縮することができる。 例えば、第１実施形態においては、総測定時間Ｔ＝Ｔｌ＋Ｔ２であるが、第６実施形態においては、総測定時間Ｔ＝Ｔ２となる。ここで、Ｔｌは、モニタ用光センサ５による蓄積時間検出に要する時間であり、Ｔ２は、測定光センサ４による蓄積開始から輝度Ｌｖ、色度（ｘ，ｙ）を算出するまでの時間である。

＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、分光手段として回折格子を備えていたが、特定の透過特性を持つ光フィルターを用いても良い。

また、モニタ用光センサ５の信号増幅部が対数増幅回路を含むことによって、モニタ用光センサ５で光電変換された光電流を対数増幅回路で電圧に変換してもよい。

図９は、対数増幅回路３０の構成を示す図である。モニタ用光センサ５で光電変換された光電流が対数増幅回路に入力されて、対数変換されて電圧として出力される。図１０は、対数増幅回路の入力電流と出力電圧の入出力特性を示すグラフである。グラフの横軸は入力電流を表し、グラフの縦軸は出力電圧を表す。図１０では対数変換することによって、広いダイナミックレンジの信号が圧縮される様子が示されている。この対数増幅回路３０を備えることによって、測定する測定用光源２０の輝度の測定範囲が、例えば０.１Ｃｄ／ｍ²〜１０，０００Ｃｄ／ｍ²のように非常に広い場合であっても、増幅回路の増幅率を切り替えることなくモニタすることが可能となる。

また、第３実施形態では、測定用光センサ４を用いて測定用光源２０の前測定を行うことによって、必要なＳＮ比が得られ、かつ最短の蓄積時間にもっとも近い時間となるように蓄積時間を算出したが、モニタ用光センサ５を用いて測定用光源２０の前測定を行うことによって、蓄積時間を算出してもよい。例えば、モニタ用光センサ５で得られる信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ））をある一定時間加算した値Ｐについて、
Ｐ＝ΣＳｉｇ（ｔ（ｉ））
とし、Ｐの値に応じて必要最短蓄積時間を求めるようにしてもよい。

表２は、モニタ用光センサ５で得られる信号の加算値Ｐと測定用光源２０を測定する際の必要最短蓄積時間との関係を示す表である。

また、上記実施形態では、自己相関関数を求める式を（７）式で示したが、光源の変動成分の振幅が小さくなった場合には、自己相関関数のピークが検出しにくくなる。そこで、信号Ｓｉｇ（ｔ（ｉ〉）から、直流成分（Ｓｉｇ（ｔ〈ｉ））の最小値）を引き算しておいてから、自己相関関数を計算してもよい。これによって、変動成分の振幅が小さい場合でも自己相関関数のピークがより顕著に現れるため、精度よく測定することが可能になる。

また、上記実施形態では、分光輝度を測定していたが、本発明の実施例の有用な範囲は、これに限定されるものではない。測定用光源からの光を等色関数の分光透過特性を持つ光フィルターｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を通して、測定用光センサにて検出する色彩輝度計や、ｙ（λ）の透過特性を持つフィルターを通してセンサで測定する輝度計や照度計のような場合にも適用可能である。この場合に、３つの測定用光センサの１つをモニタ用光センサとして兼用しても良い。

また、上記実施形態では、光測定装置５０に含まれるコンピュータによって制御部１１および演算部１０の処理を実現させており、記録媒体に記憶させたプログラムをコンピュータにインストールすることによっても実行できる。利用可能な記憶媒体としては、ＲＯＭやハードディスクなど、プログラムを記録することが可能な全ての記憶媒体を挙げることができる。

第１の態様に係る光測定装置は、光源から出射され、分光された光を受光して、該光に応じた信号を取得する測定用光センサと、前記光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ用光センサと、前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、前記測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算部と、前記測定用光センサが、算出された前記蓄積時間において、前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積するように制御する制御部とを備え、前記モニタ用光センサが、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積と並行して前記光源から出射される光をモニタして、輝度信号を時間順次に取得し、前記演算部が、前記測定用光センサの信号電荷の蓄積中に前記蓄積時間を算出し、前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積の開始から前記蓄積時間経過後において、前記測定用光センサに信号電荷の蓄積を停止させることを特徴とする。

第２の態様に係る光測定装置は、光源から出射され、分光された光を受光して、該光に応じた信号を取得する測定用光センサと、前記光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ用光センサと、前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、前記測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算部と、前記測定用光センサが、算出された前記蓄積時間において、前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積するように制御する制御部とを備え、前記演算部が、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号に係る自己相関関数を求め、該自己相関関数に基づいて前記蓄積時間を算出することを特徴とする。

第３の態様に係る光測定装置は、第２の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、所定時間で得られた前記輝度信号について、自己相関関数の最大値を求め、該自己相関関数の最大値が得られる時間に基づいて前記蓄積時間を算出することを特徴とする。

第４の態様に係る光測定装置は、第３の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号の中から、第１時間間隔に係る輝度信号を抽出して自己相関関数の最大値である第１最大値が得られる時間である概算ピーク時間を演算した後に、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号の中から、前記概算ピーク時間の時点を含む所定期間内に属し、且つ前記第１時間間隔より短い第２時間間隔に係る輝度信号を抽出して、自己相関関数の最大値である第２最大値が得られる時間であるピーク時間をさらに演算することで前記蓄積時間を算出することを特徴とする。

第５の態様に係る光測定装置は、第３の態様に係る光測定装置であって、前記演算部が、前記測定用光センサまたは前記モニタ用センサによって、検出される検出値の一定の範囲ごとに、最短の蓄積時間を予め設定しておき、前記最短の蓄積時間を超え、かつ前記最短の蓄積時間にもっとも近い時間となるように前記蓄積時間を算出することを特徴とする。

第６の態様に係る光測定装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係る光測定装置であって、前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積中において、前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号が所定時間内に所定値以上変動した場合には、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積を中断させて、前記モニタ用光センサによって前記光源から出射される光に係る輝度信号を再度時間順次に取得させ、前記演算部によって前記モニタ用光センサにより再度取得された輝度信号の時間的な変動情報に基づいて前記蓄積時間を算出させることを特徴とする。

第７の態様に係る光測定装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係る光測定装置であって、前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積中において前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号が所定の閾値以上変動しない場合には、前記測定用光センサによる次回の信号電荷の蓄積前における、前記モニタ用光センサによる前記輝度信号の取得および前記演算部による前記蓄積時間の算出を禁止することを特徴とする。

第８の態様に係る光測定装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係る光測定装置であって、前記モニタ用光センサによって取得された輝度信号を増幅する対数増幅回路をさらに備えることを特徴とする。

第９の態様に係る光測定方法は、光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ工程と、前記モニタ工程によって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算工程と、前記光源から出射され、分光された光を前記蓄積時間受光して、該光に応じた信号をそれぞれ取得する測定工程とを含み、前記モニタ工程において、前記測定工程における前記信号電荷の蓄積と並行して前記光源から出射される光をモニタして、前記輝度信号を時間順次に取得し、前記演算工程において、前記測定工程における前記信号電荷の蓄積中に前記蓄積時間を算出し、前記測定工程において、前記信号電荷の蓄積の開始から前記蓄積時間経過後に、前記信号電荷の蓄積を停止することを特徴とする。

第１０の態様に係るプログラムは、光測定装置に含まれるコンピュータによって実行されることによって、前記光測定装置を、第１の態様に係る光測定装置として機能させることを特徴とする。

第１または第２の何れの態様に係る光測定装置によっても、測定用光センサだけでなく、光源から出射された光をモニタして輝度信号を得るモニタ用光センサを備え、モニタ用光センサによって得られる光源の輝度の変動に基づいて信号電荷の蓄積時間が演算されるので、複数の変調要因が掛け合わさって光源の輝度が複雑に変動している場合であっても、蓄積開始のタイミングにかかわらず適切な蓄積時間を検出することができる。したがって、光源の輝度の変動による影響を抑制しつつ測定することが可能となる。

第２の態様に係る光測定装置によれば、輝度信号の自己相関関数に基づいて蓄積時間が算出されるので、光源に複数の変調要因が掛け合わさって光源の輝度信号が複雑に変動している場合であっても、適切な蓄積時間を効率良く算出することが可能となる。

第３の態様に係る光測定装置によれば、適切な蓄積時間を効率的に精度良く算出することが可能となる。

第４の態様に係る光測定装置によれば、最初に蓄積時間を概算し、概算した蓄積時間の近傍の時間について精密に蓄積時間を演算するため、計算量の低減による演算時間の短縮化を図ることができる。

第５の態様に係る光測定装置によれば、最適かつ最短と推定される蓄積時間を効率良く算出することが可能となる。

第６の態様に係る光測定装置によれば、測定中に急に光源の光量が変動した場合においても、光源の変化に追随して応答性良く測定することが可能になる。

第７の態様に係る光測定装置によれば、測定する光源の光量があまり変わらない場合には、モニタ用光センサによる前測定が不要になるため、より速い応答時間で測定可能となり、測定速度が向上する。

第８の態様に係る光測定装置によれば、輝度の測定範囲が広い光源の輝度信号を増幅させてモニタする場合であっても、増幅回路の増幅率を切り替えることなくモニタすることが可能となる。

第９の態様に係る光測定方法によれば、第１の態様に係る光測定装置と同じ効果を得ることができる。

第１０の態様に係るプログラムによれば、第１の態様に係る光測定装置と同じ効果を得ることができる。

Claims (12)

1. 光源から出射され、分光された光を受光して、該光に応じた信号を取得する測定用光センサと、
   前記光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ用光センサと、
   前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、前記測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算部と、
   前記測定用光センサが、算出された前記蓄積時間において、前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積するように制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする光測定装置。
2. 請求項１に記載の光測定装置であって、
   前記モニタ用光センサが、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積と並行して前記光源から出射される光をモニタして、輝度信号を時間順次に取得し、
   前記演算部が、前記測定用光センサの信号電荷の蓄積中に前記蓄積時間を算出し、
   前記制御部が、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積の開始から前記蓄積時間経過後において、前記測定用光センサに信号電荷の蓄積を停止させることを特徴とする光測定装置。
3. 請求項１に記載の光測定装置であって、
   前記モニタ用光センサは、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積前に、前記光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得ることを特徴とする光測定装置。
4. 請求項１に記載の光測定装置であって、
   前記演算部が、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号に係る自己相関関数を求め、該自己相関関数に基づいて前記蓄積時間を算出することを特徴とする光測定装置。
5. 請求項４に記載の光測定装置であって、
   前記演算部が、所定時間で得られた前記輝度信号について、自己相関関数の最大値を求め、該自己相関関数の最大値が得られる時間に基づいて前記蓄積時間を算出することを特徴とする光測定装置。
6. 請求項５に記載の光測定装置であって、
   前記演算部が、
   前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号の中から、第１時間間隔に係る輝度信号を抽出して自己相関関数の最大値である第１最大値が得られる時間である概算ピーク時間を演算した後に、前記モニタ用光センサによって時間順次に得られた輝度信号の中から、前記概算ピーク時間の時点を含む所定期間内に属し、且つ前記第１時間間隔より短い第２時間間隔に係る輝度信号を抽出して、自己相関関数の最大値である第２最大値が得られる時間であるピーク時間をさらに演算することで前記蓄積時間を算出することを特徴とする光測定装置。
7. 請求項５に記載の光測定装置であって、
   前記演算部が、
   前記測定用光センサまたは前記モニタ用センサによって、検出される検出値の一定の範囲ごとに、最短の蓄積時間を予め設定しておき、前記最短の蓄積時間を超え、かつ前記最短の蓄積時間にもっとも近い時間となるように前記蓄積時間を算出することを特徴とする光測定装置。
8. 請求項１に記載の光測定装置であって、
   前記制御部が、
   前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積中において、前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号が所定時間内に所定値以上変動した場合には、前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積を中断させて、前記モニタ用光センサによって前記光源から出射される光に係る輝度信号を再度時間順次に取得させ、前記演算部によって前記モニタ用光センサにより再度取得された輝度信号の時間的な変動情報に基づいて前記蓄積時間を算出させることを特徴とする光測定装置。
9. 請求項１に記載の光測定装置であって、
   前記制御部が、
   前記測定用光センサによる信号電荷の蓄積中において前記モニタ用光センサによって得られる輝度信号が所定の閾値以上変動しない場合には、前記測定用光センサによる次回の信号電荷の蓄積前における、前記モニタ用光センサによる前記輝度信号の取得および前記演算部による前記蓄積時間の算出を禁止することを特徴とする光測定装置。
10. 請求項１に記載の光測定装置であって、
    前記モニタ用光センサによって取得された輝度信号を増幅する対数増幅回路、
    をさらに備えることを特徴とする光測定装置。
11. 光源から出射される光をモニタして輝度信号を時間順次に得るモニタ工程と、
    前記モニタ工程によって得られる輝度信号の時間的な変動情報を解析することによって、測定用光センサが前記光源から出射される光を受光して信号電荷を蓄積する蓄積時間を算出する演算工程と、
    前記光源から出射され、分光された光を前記蓄積時間受光して、該光に応じた信号をそれぞれ取得する測定工程と、
    を含むことを特徴とする光測定方法。
12. 光測定装置に含まれるコンピュータによって実行されることによって、前記光測定装置を、請求項１に記載の光測定装置として機能させるプログラム。

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