专利名称：测定用光学系统、以及使用该光学系统的色彩亮度计及色彩计的制作方法
技术领域：
本发明涉及在接受从液晶显示器、灯等的光源放射的光而测定光源的亮度(Lv)、色度(xy)的色彩亮度计，或者接受朝被测定物·照射的光的反射光而测定被测定物的反射率、色度(Lab等)的色彩计等中使用的测定用光学系统、以及使用该光学系统的色彩亮度计及色彩计。
背景技术：
测定液晶显示器的亮度(Lv)、色度(xy)的色彩亮度计，例如构成为具备与上述液晶显示器的显示画面对置配置的测定探测器以及测定器主体。在所述测定探测器中，例如分别利用传感器测定由CIE (国际照明委员会)规定的等色函数X、Y、Z的3个刺激值，在上述计测器主体中，根据上述测定结果来运算作为被测定物的显示画面3的亮度、色度。例如专利文献I中示出了在这样的色彩亮度计、色彩计中所使用的测定用光学系统的典型的现有技术。在该专利文献I中，为了使入射光分别朝与上述3个刺激值对应的3个测色光学系统入射而使用纤维束(bundle fiber)。通过将受光传感器与分别对应于上述3个刺激值的滤色器组合而构成所述测色光学系统，在上述纤维束的分支成3个出射端的各出射端配置有该各测色光学系统的各滤色器。进而，在该专利文献I的所述纤维束中，从集束成圆形的入射端侧观察，沿周向分割为6束，位于对角线上的纤维束彼此被聚集。由此，实现了因指向性(配光特性)而引起的测定误差的减小。然而，上述纤维束价格昂贵，并且还存在因指向性(配光特性)而引起的测定误差。因此，在其它现有技术中，如图27的测定探测器4"所示，采用具有分支及扩散功能的扩散板19来取代所述纤维束。或者，如图28的测定探测器4"，所示，不使用对物光学系统11，而是直接向扩散板19入射来自被测定物的光束。另外，由于通过层叠多个光吸收类型的滤光器而构成所述滤色器，以使入射光具备与所述X、Y、Z的3个刺激值等的期望的分光特性对应的透过率，因此无法设计例如图29所示那样的在两个波长域内具有透过率峰值的特性的滤光器，即，存在滤光器设计的自由度减小这样的问题。另外，还存在透过率较小、且光量损失较大这样的问题。进而，特别是在薄膜状的滤色器中，还存在相对于热、光(紫外线)、湿度等变化始终较为剧烈(稳定性较差)这样的问题。因此，例如专利文献2中提出有如下现有技术，S卩，在所述滤色器中使用干涉类型的滤光器(以下，称作干涉膜滤光器)来取代所述光吸收类型的滤光器。该干涉膜滤光器通过在玻璃基板上利用真空蒸镀、溅射等手法层叠数十层电介质、氧化物而形成，通过光的干涉作用而进行透过/反射的波长选择。然而，对于所述干涉膜滤光器，由于透过率因入射角度的不同而不同，因此存在当平行光(O度)入射时误差灵敏度较高这样的问题。专利文献I:日本特开2003 - 247891号公报
专利文献2:日本特开2010 - 2255号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供测定用光学系统、以及使用该光学系统的色彩亮度计及色彩计，通过使用干涉膜滤光器而能够减少因其入射角度而对透过率特性的偏差造成的影响。在本发明所涉及的测定用光学系统、以及使用了该测定用光学系统的色彩亮度计及色彩计中，利用第一扩散部件使测定光散射，当经由多个干涉膜滤光器而在多个受光传感器受光时，该光束经由第二扩散部件而向所述各干涉膜滤光器入射。进而，所述干涉膜滤光器形成为，根据相对于朝向该干涉膜滤光器的入射光的入射角度的强度分布的条件，能够获得与测定参数对应的透过率特性。因此，本发明所涉及的测定用光学系统、以及使用了该测定用光学系统的色彩亮度计及色彩计能够使用干涉膜滤光器，并能够降低基于其入射角度的对透过率特性的偏差的影响。
通过以下的详细叙述和附图将会使上述以及其它本发明的目的、特征及优点变得清楚。
图I是示出一个实施方式所涉及的色彩亮度计的测定探测器内的结构(测定用光学系统)的图。图2是用于说明在图I所示的测定探测器内未使用第一扩散板时的朝向干涉膜滤光器的入射光束的图。图3是用于说明在图I所示的测定探测器内未使用第二扩散板时的朝向干涉膜滤光器的入射光束的图。图4是示出所述第二扩散板与干涉膜滤光器之间的位置关系的图。图5是用于说明图I所示的测定探测器中的朝向干涉膜滤光器的入射光束的强度分布的测定方法的图。图6是示出朝向干涉膜滤光器的入射光束的强度分布的一例的曲线图。图7是示出所述干涉膜滤光器的分光强度分布的曲线图。图8是示出朝向所述干涉膜滤光器的入射角度的分布、与对滤光器倾斜时的影响的曲线图。图9是示出在图8所示的入射角度分布的光学系统中设置了干涉膜滤光器时的透过率分布的曲线图。图10是示出朝向所述干涉膜滤光器的入射角度的大小与误差之间的关系的曲线图。图11是示出图I中第二扩散板的其它方式的图。图12是示出图I中第二扩散板的又一其它方式的图。图13是示出使用图12所示的第二扩散板时的测定探测器内的结构的图。图14是示出第二实施方式所涉及的测定探测器内的结构的图。图15是用于说明光纤内的光的传输的情况的剖视图。
图16是示出由本申请发明人获得的光纤的出射角度的实际测定数据的曲线图。图17是用于说明图16的数据的求解方法的图。图18用于说明朝向图14所示的测定探测器的干涉膜滤光器的入射光束的强度分布的测定方法的图。图19是第三实施方式所涉及的测定探测器内的结构的图。图20是用于说明基于色彩亮度计的对液晶显示器的测定方法的图。图21是示出色彩亮度计的测定探测器侧的概 要结构的框图。图22是示出色彩计的测定探测器侧的概要结构的框图。图23是示出现有技术的色彩亮度计的测定探测器内的结构(测定用光学系统)的图。图24是用于说明所述液晶显示器的配光分布的图。图25是示出所述液晶显示器的配光分布的一例的曲线图。图26是示出所述液晶显示器的RGB各色的像素排列与测定区域之间的关系的图。图27是示出其它现有技术的色彩亮度计的测定探测器内的结构(测定用光学系统)的图。图28是示出又一其它现有技术的色彩亮度计的测定探测器内的结构(测定用光学系统)的图。图29是示出干涉膜滤光器的光谱透过率特性的一例的曲线图。图30是示出相对于朝向所述干涉膜滤光器的入射角度的变化的光谱透过率特性的变化的曲线图。图31是示出其它现有技术的色彩亮度计的测定探测器内的结构(测定用光学系统)的图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明所涉及的一个实施方式进行说明。此外，在各图中标注相同的附图标记的结构表示相同的结构，并适当地省略其说明。另外，在本说明书中，利用省略了下标后的参照标号来表示对部件的总称，利用标注有下标的参照标号来表示个别的结构。(比较例)为了说明本实施方式的作用效果，以下首先对比较例进行说明。图20是用于说明使用色彩亮度计I而针对液晶显示器2的亮度(Lv)、色度(xy)进行测定的情况的图。该色彩亮度计I构成为具备与液晶显示器2的显示画面3对置配置的测定探测器4以及测定器主体5。测定探测器4例如利用各传感器来测定由CIE规定的等色函数X、Y、Z的3个刺激值，测定器主体5根据上述测定结果来运算作为被测定物的显示画面3的亮度、色度。测定探测器4内的概要结构例如图21所示。即，在测定探测器4中，利用对物光学系统11接受来自作为被测定物的显示画面3的出射光，并抽取预先规定的入射角的成分，例如抽取相对于显示画面3的法线±2. 5度以内的成分进而使该成分向分支光学系统12入射，分支为3束而向对应于等色函数X、Y、Z的3个刺激值的测色光学系统13、14、15入射，并测定入射光强度。
另一方面，在测定所述被测定物的反射率、色度(Lab等)的色彩计的情况下，例如图22所示，在图21所示的测定探测器4的结构中还具备作为光源的灯16以及照明光学系统17。利用这些灯16以及照明光学系统17向被测定物照射光，并利用所述测定探测器4测定其反射光。在专利文献I示出了在这样的色彩亮度计、色彩计中所使用的测定用光学系统的典型的技术。图23是示出该所述技术中的测定探测器4'内的结构的图。在该所述技术中，测定探测器4'具备对物光学系统11、分支光学系统12、测色光学系统13。在该对物光学系统11中使用具有正功率的凸透镜11a，在分支光学系统12中使用纤维束12a。所述纤维束12a在入射端(入口)侧对多根的η根(η =数百 数千)直径较小(Φ = O. 03 O. 3mm左右的)现状纤维进行集束，在出射端(出口)侧将该纤维束随机分支为多束(例如对应于所述X、Y、Z的3个刺激值的3束)，并且每束中聚集有多根的m根纤维。入射侧以及出射侧的形状任意(圆形、长方形等)。进而，该测定探测器4'在凸透镜Ila的后侧焦点位置配置有开口光阑11b，如前所述，为了取入相对于显示画面3的法线±2. 5度以内的成分，形成为前侧远心的光学配 置。纤维束12a的入射端Fil Fin临近开口光阑Ilb面。测色光学系统13、14、15具备分别与X、Y、Z的3个刺激值对应的滤色器13a、14a、15a、以及与这些滤色器组合使用的受光传感器13b、14b、15b。此处，作为被测定物的特性，例如若考虑液晶显示器的情况，则首先可知其配光分布具有指向性。即，光的出射强度因相对于显示画面3的法线的角度而不同，并且还存在相对于所述法线并未成为对象的情况。例如，在个人笔记本计算机、移动电话用的显示器中，具有特意加强指向性的结构，使用者大多从斜上方朝下看所述个人笔记本计算机的显示器，因此，如图24所示，其配光分布18相对于显示画面3的法线N在上侧较多，在下侧较少。图25具体不出了这样的配光分布的一例。另外，在所述液晶显示器的情况下，发光强度因测定位置而不同(产生强度斑点)。这种现象因背光灯的配置位置、RGB滤光器的排列与测定探测器4的位置关系而产生。图26中示出了液晶显示器的RGB各色的像素排列与测定区域之间的关系。例如，若着眼于中央的行，则在实线所示的测定区域Al中包括两个G像素、以及一个R、B像素，与此相对，在像素排列方向上相对于测定区域Al错开一个像素的虚线所示的测定区域A2内，包括两个B像素以及一个R、G像素。在所述测定区域较小(例如，Φ = 5_以下的)情况下这样的强度斑点较为明显。进而，被测定物(液晶显示器)具有轴非对称的特征，另一方面，对于测定器要求稳定的测定结果。即，要求即便使测定探测器4绕光轴旋转，也要使测定结果不发生变动(不存在旋转误差)。这样的现象并不局限于液晶显示器，在测定反射光的色彩计中，例如在对具有光泽的印刷物、金属制品、珍珠等的涂装面的测定中也会产生上述现象。因此，在所述专利文献I中，纤维束12a构成为当从集束成圆形的入射端Fil Fin侧观察时，多根线状纤维在周向上分割成6束，位于对角线上的纤维束彼此被集束。由此，实现了因上述这样的指向性(配光特性)而引起的测定误差的减少。然而，纤维束12a价格昂贵，并且还存在因所述那样的指向性(配光特性)而引起的测定误差。因此，在其它现有技术中，如图27的测定探测器4"所示，采用具有分支及扩散的功能的扩散板19来取代纤维束12a。或者，如图28的测定探测器4"'所示，并不使用对物光学系统11，而是直接向扩散板19入射来自被测定物的光束。另外，通过层叠多个光吸收类型的滤光器而构成滤色器13a、14a、15a，以使入射光具有对应于所述X、Y、Z的3个刺激值等的期望的分光特性的透过率。因此，在这样的结构中，无法设计例如图29所示那样的在两个波长域中具有透过率峰值这样的滤光器，即存在滤光器设计的自由度较小这样的问题。另外，还存在透过率较小、且光量损失较大这样的问题。进而，特别是在薄膜状的滤色器中，还存在相对于热、光(紫外线)、湿度等变化始终较为剧烈(稳定性较差)这样的问题。因此，例如专利文献2中提出有在滤色器13a、14a、15a中使用干涉类型的滤光器(以下，称作干涉膜滤光器)来取代所述光吸收类型的滤光器的技术。该干涉膜滤光器通过在玻璃基板上利用真空蒸镀、溅射等手法层叠数十层电介质、氧化物而形成，通过光的干涉作用而进行透过/反射的波长选择。由此，与上述这样的光吸收类型的滤光器相比，该干涉膜滤光器易于得到期望的透过率(易于设计，设计的自由度较高)，能够制作等色函数X 这样的具有两个峰值(顶点)(所述图21所示)的滤光器。另外，干涉膜滤光器的透过率较高，例如对于透过率峰值而言，所述吸收类型为50 %以下，与此相对，该干涉膜滤光器接近100%。进而，干涉膜滤光器具有可靠性优异(因温度、湿度、或者暴露于光下而引起的透过率的经时变化较小)这样的优点。另一方面，由于所述干涉膜滤光器的透过率因入射角度而不同，因此存在平行光(O度)入射时误差灵敏度较高这样的问题。图30中示出了朝向所述干涉膜滤光器的光的入射角与透过率之间的关系。这样，在以O度入射的情况下，入射角度越偏离该干涉膜滤光器的法线，透过域越偏向短波长侧。由此，若部件的位置关系略微倾斜，透过率特性便会不同。与此相对，在图27所示的结构中，在作为滤色器13a、14a、15a搭载有干涉膜滤光器的情况下，测定探测器如图31所示。此处，朝向扩散板19的入射位置取决于被测定物的指向性，例如从被测定面朝上放射的光(虚线)集中于扩散板的Pl位置，从被测定面朝下放射的光(点划线)集中于扩散板的P2位置。进而，从扩散板的一端附近Pl的位置向各滤色器13a、14a、15a入射的角度、以及从扩散板的另一端附近p2的位置向各滤色器13a、14a、15a入射的角度，由扩散板19的尺寸、扩散板19与滤色器13a、14a、15a的距离D、扩散板19与滤色器13a、14a、15a的轴向距离d决定。因此，在滤色器13a的情况下，来自所述pi的位置的光束在入射角接近O度的状态下入射，来自所述P2的位置的光束以较大的角度入射。因此，通过该滤色器13a、且利用受光传感器13b受光的数据为从被测定物朝上(虚线)的指向性信息、以及向下(点划线)的指向性信息，且是滤光器透过率不同的受光数据，因此受光数据因被测定物与测定器的旋转方向而变化(旋转误差)。(实施方式I)接下来，以下对一个实施方式进行说明。图I是示出第一实施方式所涉及的测定探测器40内的结构(测定用光学系统)的图。使用该测定探测器40作为所述图21所示的色彩亮度计的测定探测器4、图22所示的色彩计的测定探测器4。作为测定方法的一例，与所述的图20相同，色彩亮度计与液晶显示器2的显示画面3对置配置，构成为具备测定来自显示画面3的光的测定探测器40、以及基于测定探测器40的输出而求出色彩亮度的测定器主体5。另外，作为测定方法的一个其它例子，色彩计构成为具备向被测定物照射测定光的测定光照射部、测定由被测定物反射的所述测定光的反射光的测定探测器40、以及基于测定探测器40的输出而求出色彩的测定器主体。对于该测定探测器40的概要的框式结构，在该测定探测器40中，与图27所示的测定探测器4'，类似，针对对应的部分标注相同的参照标号而示出。S卩，该测定探测器40具备接受来自被测定物的光的对物光学系统11 ;作为第一扩散部件的扩散板19，作为分支及扩散光学系统，该扩散板19使从对物光学系统11出射的出射光散乱出射；以及多个测色光学系统13、14、15，该多个测色光学系统13、14、15排列设置于扩散板19的出射端侧，检测由扩散板19散射后的出射光。在对物光学系统11中使用具有正的光学功率(折射力、焦距的倒数)的两个凸透镜11a，并且在凸透镜Ila的后侧焦点位置配置有开口光阑lib。进而，如前所述，为了取入相对于显示画面3的法线半角为α、例如所述的±2. 5度以内的成分，对物光学系统11形成为前侧远心的光学配置。
此处，在该测定探测器40中，为了在测色光学系统13、14、15中将干涉膜滤光器用作滤色器13Α、14Α、15Α，将扩散板19作为第一扩散板,在该第一扩散板19与该干涉膜滤光器之间夹装有作为第二扩散部件的第二扩散板13C、14C、15C，并且将所述干涉膜滤光器的透过率特性调制成规定的特性。即，测色光学系统13、14、15具备第二扩散板13C、14C、15C，分别从被测定面按顺序朝该第二扩散板13C、14C、15C入射从第一扩散板19出射的出射光，并使该出射光散乱出射；干涉膜滤光器13A、14A、15A，从第二扩散板13C、14C、15C出射的出射光向该干涉膜滤光器13A、14A、15A入射，作为滤色器而使所述出射光以规定的透过率特性透过；以及受光传感器13B、14B、15B，从干涉膜滤光器13A、14A、15A出射的出射光向该受光传感器13B、14B、15B入射，从而检测出所述出射光的强度。此处，当不具有第一扩散板19时，如图2所示，只有像前述那样地从被测定物朝上放射的光(虚线)向滤色器13A入射。因此，首先与图27相同，本实施方式的测定探测器40利用具有一定程度以上的扩散性的第一扩散板19，并以适当地隔开间隔的方式配置测色光学系统13、14、15，由此利用该第一扩散板19使被测定物的特征均匀化(混合)，并使光扩散透过。接下来，本实施方式的测定探测器40在与干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的同轴上配置第二扩散板13C、14C、15C，通过使光束通过该第二扩散板13C、14C、15C，如图3中参照标号20所示，使光束所具有的信息均匀化，并使该光束向干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)入射。第一及第二扩散板19、13C、14C、15C例如使玻璃、石英形成为磨砂玻璃状，能够使用在玻璃中混入微粒、塑料树脂(白色的丙烯板等)、树脂片材(半透明的硅树脂片材等)。此处，在设置有后述的吸光的遮光部件21的情况下，朝向所述干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射角度由第二扩散板13C、14C、15C与该干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的距离、及其尺寸决定。当尺寸恒定时，距离越近，朝向干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射角度越宽。例如图4所示，在第二扩散板13C、14C、15C的有效直径=Φ 4mm、干涉膜滤光器的有效直径=Φ3_、第二扩散板13C、14C、15C与干涉膜滤光器的距离=5mm的情况下，朝向干涉膜滤光器的入射角度为tan — I ((2 + 1.5)/ 5) =35度(半角)。进而，朝向所述干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射角的强度分布由第二扩散板13C、14CU5C的特性、以及扩散板与该干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的距离决定。在以上述方式构成的测定光学系统中，干涉膜滤光器的入射角与透过率之间的关系如所述的图30所示(Y滤光器的例子)。与此对应，在本实施方式中，例如通过图5所示那样的测定、模拟等求出基于所述的第二扩散板13C、14C、15C与干涉膜滤光器(滤色器13A、14AU5A)的距离及尺寸、以及第二扩散板13C、14C、15C的特性等而变化的朝向干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射光束的实际的强度分布。在图5中，对于来自第二扩散板13C、14C、15C的放射光束的强度，使亮度计30从该第二的扩散板13C，14CU5C的中心在相同半径上移动，并通过所有立体角(锥角)来测定上述强度。此外，分别互相划分出第二扩散板13C、14C、15C、干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)、受光传感器13B、14B、15B的组，设置不会产生出射、入射光的所述的遮光部件21，当测定朝向该干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射光束的强度分布时，在干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的位置将该遮光部件21切断。
另一方面，当进行模拟时，首先，朝向干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射角度由第二扩散板13C、14C、15C的扩散特性的编目值等决定。进而，根据构成的光学部件的各个条件、特性并使用透镜模拟软件等来计算在过滤面的入射光束的强度分布。例如，当从第二扩散板13C、14C、15C的出射条件为所述的扩散特性的编目值的条件时出射光束，并进行光线追踪模拟。图6中示出了以该方式求出的朝向干涉膜滤光器的入射光束的强度分布的一个例子。在该图6的例子中，示出了使所述亮度计30在规定范围的圆弧上移动时(一维)的强度的变化。对该图6中所示那样的相对强度(以立体角来考虑的相对强度所有“锥角处的透过率”)乘以所述图30中所示那样的干涉膜滤光器的各自的入射角度处的透过率，由此计算考虑了入射角度的强度分布后的滤光器透过率。其结果，例如在图7中，形成为参照标号β I (虚线)所示的曲线。进而，对于最终利用测定器获得的受光灵敏度，在这样的滤光器透过率的基础上，还要考虑光学系统(透镜、光纤等)的透过率、受光传感器的受光灵敏度、在受光传感器面等处的反射特性等的特性。在本实施方式中，对所述干涉膜滤光器进行调制，使得最终所获的受光灵敏度与图7中以参照标号β2 (实线)所示的期望的(由CIE规定)等色函数近似。此处，对朝向所述干涉膜滤光器(滤色器13Α、14Α、15Α)的入射角度的扩展条件进行说明。若因部件误差等而倾斜地安装该干涉膜滤光器(滤色器13Α、14Α、15Α)，则相对于朝向该干涉膜滤光器(滤色器13Α、14Α、15Α)的入射角度的强度分布偏离设计值，伴随与此，所获的滤光器透过率不同，由此使得传感器受光灵敏度分布不同。对于以该方式倾斜安装滤光器的情况下的透过率变化的影响，强度分布越狭窄，影响越大，因此优选朝向滤光器的入射角度的强度分布具有一定程度以上的扩展。因此，图8中示出了入射角度的分布与滤光器倾斜时的影响。图8 Ca)是示出入射角度的半角为7. 5度时的设计值的强度分布(实线)、与滤光器倾斜I度时的强度分布(虚线)的曲线图，图8 (b)是示出入射角度的半角为17. 5度时的设计值的强度分布(实线)、与滤光器倾斜I度时的强度分布(虚线)的曲线图。此处所说的入射角度7. 5度(半角)是指相对于入射角度的强度分布的峰值(通常大多为O度时达到峰值)大约5%的角度。进而，在图9 (a)及图9 (b)中，分别示出了在这些图8 (a)以及图8 (b)所示的入射角度分布的光学系统中设置有所述的图31所示的干涉膜滤光器时的透过率分布。在这些图9 Ca)以及图9 (b)中，强调示出了相对于所述设计值倾斜的值的偏差量。通过比较图9 (a)与图9 (b)明显可知，入射角度的强度分布较广的相对于滤光器的倾斜的误差减小。若使这样的滤光器入射角度的大小与误差(与设计值之差)的关系曲线化，则形成为图10所示的曲线。根据该图10，当滤光器倾斜I度时，通过预先将入射角度的扩展角设定为15度(半角)以上，能够将误差量抑制在2. 5%以下。由此，若考虑到相对于实际使用中的滤光器倾斜的误差灵敏度，则优选朝向干涉膜滤光器的入射角度的扩展为15度(半角)以上。如上，本实施方式的测定探测器40被用于色彩亮度计、色彩计等，利用对物光学系统11接受从光源放射的光束、被测定物的反射光束，在使该光束通过第一扩散板19而分支以及扩散以后，使其透过由干涉膜滤光器构成的滤色器13A、14A、15A，并使其向能够求得所述光束的强度(亮度或者照度值)的受光传感器13B、14B、15B入射。由此，为了消除吸收式的滤色器中存在的问题，在所述第一扩散板19与滤色器13A、14A、15A之间夹装有第二扩散板13C、14C、15C，并且对所述干涉膜滤光器的透过率特性进行调制。 由此，不管光束从第一扩散板19的哪个位置入射，即不管被测定物的位置信息、角度信息如何，都会从第二扩散板13C、14C、15C的出射面出射具有规定的配光分布、且被实施了均匀化后的光束，测定探测器40能够获得稳定的受光灵敏度数据。因此，将所述干涉膜滤光器的透过率特性设定为，当具有所述规定的配光分布的光束入射时，使得透过光束与受光传感器13B、14B、15B的测定参数对应，由此，配光分布虽然拓宽，但是配光分布实现了均匀化，取而代之地，，干涉膜滤光器的透过率特性与该配光分布匹配。由此，本实施方式的测定探测器40能够设定任意的透过率特性，并且还能够发挥光量损失少、且稳定性较高这样的干涉膜滤光器的优点，并且能够弥补因入射角度而造成的透过率特性的偏差较大这样的该干涉膜滤光器的缺点。此外，在上述实施方式中，像图11所示的第二扩散板C那样地，与第一扩散板19一样，所述第二扩散板13C、14C、15C可以由一个构成。在该情况下，通过所述遮光部件21使得以下的干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)以及受光传感器13B、14B、15B之间相互遮光，并且还保持了其光路。另外，在上述实施方式中，如图12的滤色器AC所示，通过将共用的玻璃基板ACl的入射面侧形成为粗糙面而构成第二扩散板AC2，通过在出射面侧对干涉膜滤光器AC3成膜而使这些第二扩散板AC2以及干涉膜滤光器AC3形成于一个共用的玻璃基板ACl上。该情况下的测定探测器41内的结构如图13所示。S卩，在测色光学系统131、141、151中，共同使用所述干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)以及第二扩散板13C、14C、15C以干涉膜滤光器 13AC、14AC、15AC。(实施方式2)图14是第二实施方式所涉及的测定探测器42内的结构(测定用光学系统)的图。在该测定探测器42中，与所述图I所示的测定探测器40类似，针对相应的部分标注相同的参照标号，并将其说明省略。在本实施方式的测定探测器42中，作为第二扩散部件，在测色光学系统132、142、152设置有单线纤维13F、14F、15F以取代第一实施方式的第二扩散板13C、14C、15C。
此处，优选地，光纤利用芯线与覆层之间的折射率差而像图15所示那样地使入射光全反射而对光进行引导。然而，实际上，因折射率的局部差(脉动pulSation)、光纤直径的局部的差异(粗、细)，或者基于光纤的弯曲的反射面的弯曲、材料(折射率)的变形等而导致出射位置、出射角度变得散乱，入射光并未以这样的理想的形式被传输，并且出射光被实施了均匀化(出射位置、出射角度散乱)。即，在一定程度上较长的光纤的情况下，并不取决于朝向该光纤的入射光的特征，而是在实施了均匀化、且在始终稳定的出射角度条件下出射出射光(具有与扩散板同样的效果。与扩散板相比能够获得更多的光量)。在本实施方式的测定探测器42中，利用了这样的光纤的特性。图16中示出了本申请发明人的实验结果。图16是示出光纤的出射角度的实际测定数据的曲线图。在该实验中，如图17所示，入射与光纤大致平行的光(±2度以下的光束)，与所述图5相同，利用邻近出射端的图略的亮度计，并在使相对于纤维轴心的角度(锥角)变化、且将强度峰值(大致处于0°的位置)设为I的情况下测定各角度处的相对强度。纤维在一处位置弯曲90°。另外，纤维为塑料纤维(NA = 0.5，Φ = 1mm)，使其长度分别变化为 30mm (X)、50mm (A)> 100mm (■)以及 300mm ( )
当入射所述平行光时，根据该图16可知，若纤维长度为50mm，则有效的开口角(峰值的5%强度的宽度)为±35°左右，即使设定为该50mm以上，开口角也几乎不变化，而是保持稳定。另一方面，当纤维的长度为30_，出射光的强度分布狭窄，混合(均匀化)的程度较低。然而，这些实验数据是入射平行光时的结果，在实际的光学系统中，由于朝向纤维的入射光具有一定的角度，因此上述结果是在该实验条件(平行光入射)为最严格条件时的实验数据。由此，由于在实际的光学系统中入射的并非平行光束，而是具有一定程度的角度的光束，因此只要单线纤维13F、14F、15F具有30mm以上的长度，便能够充分均衡地进行混合。进而，当在纤维中引导光时，入射光与出射光以及光纤长度的关系取决于在芯线、覆层之间的反射次数。因此，在该实验数据中，由于Φ = Imm时所需的纤维长度为30_，因此优选纤维长度为纤维直径的30倍以上。利用具有如此长度的纤维，能够获得使出射角度均匀化(出射角度不具有固有的信息)、始终保持稳定的出射角度条件。接下来，对光纤的开口率NA而言，在纤维长度较长的情况下，如前所述，由于形成为从光纤的出射角N光纤的NA的条件，因此优选为纤维NA > O. 26 (= sinl5度)。只要通过与所述的图5同样的图18所示的测定、模拟等求出从该单线纤维13F、14F、15F朝向干涉膜滤光器(滤色器13A、14A、15A)的入射光束的实际的强度分布即可。当进行模拟时，将光 纤的出射条件设为光纤固有的NA条件而出射光束。通过以该方式使用单线纤维13F、14F、15F，与使用第二扩散板13C、14C、15C的情况相比，本实施方式的测定探测器42还能够将光量损失抑制到极小。(实施方式3)图19是示出第三实施方式所涉及的测定探测器43内的结构(测定用光学系统)的图。对于该测定探测器43，与所述图I所示的测定探测器40类似，针对相应的部分标注相同的参照标号并省略其说明。在本实施方式的测定探测器43中，使第一扩散板191形成为覆盖所述第二扩散板13C、14C、15C侧的穹顶状。这样，第一扩散部件中也可以使用其它结构。
本说明书虽然公开了上述各种方式的技术，但是以下主要对其中主要的技术进行整理。一个方式所涉及的测定用光学系统构成为具备第一扩散部件，来自被测定物的光束向该第一扩散部件入射；以及干涉膜滤光器，该干涉膜滤光器在所述第一扩散部件的出射端侧排列设置有多组，在所述第一扩散部件被散射的出射光朝该干涉膜滤光器入射，并使该入射光以相互不同的规定的透过率特性透过，进而使该光束分别朝能够求得所述光束的强度的传感器入射，还包括在所述干涉膜滤光器的前方配置的第二扩散部件，所述干涉膜滤光器形成为根据相对于从所述第二扩散部件朝该干涉膜滤光器入射的入射光的入射角度的强度分布的条件而获得与测定参数对应的透过率特性。例如在色彩亮度计、色彩计等中使用具有上述结构的测定用光学系统。在该测定用光学系统中，在所述色彩亮度计的情况下从液晶显示器、灯等的光源放射的光束、或者在所述色彩计的情况下基于来自规定的照明光源的照射光的被测定物的反射光束，在所述第一扩散部件被散射以后，朝多个干涉膜滤光器入射，分别通过这些具有相互不同的规定的 透过率特性的所述多个干涉膜滤光器，向能够求得所述光束的强度(亮度或者照度值)的传感器入射。由此，该测定用光学系统实现了基于吸收式的滤色器的问题的消除。进而，在该测定用光学系统中，分别在所述多个干涉膜滤光器的前方夹装有多个第二扩散部件，并且对所述多个干涉膜滤光器的各透过率特性进行调制。更加具体而言，首先，通过夹装第二扩散部件，使得不管所述光束从第一扩散部件的任何位置入射，均能够从该第二扩散部件的出射面出射具有规定的配光分布、且被实施了均匀化后的光束。即，在对被测定物的位置信息、角度信息进行均匀化以后，再向干涉膜滤光器入射所述光束。进而，接下来，将所述干涉膜滤光器的透过率特性设定为，当来自所述第二扩散部件的出射面的具有规定的配光分布的光束入射时，透过光束与传感器的测定参数对应。即，以往，为了抑制基于朝向干涉膜滤光器的入射角度的透过率特性的偏差，将朝向该干涉膜滤光器的入射光束尽量配置成平行(配光分布狭窄)，与此相对，在上述结构中，通过第二扩散部件而使得朝向干涉膜滤光器的入射光束的配光分布变得宽广，但却使配光分布具有均匀性，并且取而代之地，使干涉膜滤光器的透过率特性与该配光分布匹配。由此，具有如此结构的测定用光学系统能够设定任意的透过率特性，从而能够发挥光量损失较小、且稳定性较高这样的干涉膜滤光器的优点，并能够弥补基于入射角度的透过率特性的偏差较大这样的该干涉膜滤光器的缺点。另外，在另一个方式中，在上述测定用光学系统中，所述第一扩散部件为扩散板，所述第二扩散部件也为扩散板。在具有上述结构的测定用光学系统中，以隔开某种程度的间隔的方式配置第一及第二扩散板，由此能够使上述那样的朝向干涉膜滤光器的入射光束具有均匀性。优选地，所述第一及第二扩散板分别由一个构成。另外，在另一个方式中，在上述测定用光学系统中，通过使共用的玻璃基板的入射面侧形成为粗糙面而实现了作为所述第二扩散部件的扩散板，对于所述干涉膜滤光器，在所述共用的玻璃基板的出射面侧成膜。根据上述结构，在测定用光学系统中，能够在一个基板上形成所述第二扩散板以及干涉膜滤光器。
另外，在另一个方式中，在上述测定用光学系统中，所述第一扩散部件为扩散板，所述第二扩散部件为单线纤维。根据上述结构，通过具有某种程度的长度，更加具体而言，通过具有芯线直径的30倍以上的长度的光纤而使其对入射配光的影响缓和。即，在具有某种程度的长度的单线纤维中，出射位置、出射角度变得散乱，从而能够获得与扩散板同样的扩散效果。进而，对于单根现状纤维，还能够在在纤维固有的NA条件下出射光并使该光束形成为出射角度的分布，另外，与扩散板相比，还能够减小光量的减少。另外，在另一个方式中，在这些上述测定用光学系统中，优选地，作为所述第一扩散部件的扩散板形成为将所述第二扩散部件侧覆盖的穹顶状。另外，另一个方式所涉及的色彩亮度计以及色彩计使用 了上述的任意测定用光学系统。因此，具有如此结构的色彩亮度计以及色彩计能够实现使用干涉膜滤光器的高精度的色彩亮度计以及色彩计。本申请以于2010年4月23日申请的日本国专利申请特愿2010 — 99830为基础，并在此将所述申请的内容并入本申请。虽然为了表述本发明而在上文中通过参照附图并利用实施方式对本发明进行了适当且充分的说明，但应当理解为，只要是本领域技术人员，便能够容易地实现对上述实施方式的变更以及/或者改进。因此，解释为只要由本领域技术人员实施的变更方式或改进方式未脱离权利要求书所记载的范围，该变更方式或该改进方式便被包含于该权利要求书中。产业上的利用可能性根据本发明，能够提供测定用光学系统以及使用了该测定用光学系统的色彩亮度计以及色彩计。
权利要求
1.一种测定用光学系统，其特征在于， 所述测定用光学系统具备 第一扩散部件，来自被测定物的光束向该第一扩散部件入射；以及多个测色光学系统，所述多个测色光学系统在所述第一扩散部件的出射端侧排列设置，检测来自所述第一扩散部件的出射光， 所述多个测色光学系统分别具备 第二扩散部件，来自所述第一扩散部件的出射光向该第二扩散部件入射； 干涉膜滤光器，来自所述第二扩散部件的出射光向该干涉膜滤光器入射，该干涉膜滤光器使所述出射光以规定的透过率特性透过；以及 受光传感器，来自所述干涉膜滤光器的出射光向该受光传感器入射，该受光传感器检 测所述出射光的强度， 所述干涉膜滤光器形成为，根据相对于朝向该干涉膜滤光器的入射光的入射角度的强度分布的条件而获得与测定参数对应的透过率特性。
2.根据权利要求I所述的测定用光学系统，其特征在于， 所述第一扩散部件是扩散板，所述第二扩散部件也是扩散板。
3.根据权利要求2所述的测定用光学系统，其特征在于， 所述第二扩散部件是针对所述多个测色光学系统共用设置的一个扩散板。
4.根据权利要求3所述的测定用光学系统，其特征在于， 所述第二扩散部件是由使入射面侧形成为粗糙面的共用的玻璃基板构成的扩散板，所述多个测色光学系统中的所述多个干涉膜滤光器分别在所述共用的玻璃基板的出射面侧成膜。
5.根据权利要求I所述的测定用光学系统，其特征在于， 所述第一扩散部件是扩散板，所述第二扩散部件是单线纤维。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的测定用光学系统，其特征在于， 所述第一扩散部件是形成为将所述第二扩散部件侧覆盖的穹顶状的扩散板。
7.一种色彩亮度计，其特征在于， 使用权利要求I至6中任一项所述的测定用光学系统。
8.一种色彩计，其特征在于， 使用权利要求I至6中任一项所述的测定用光学系统。
全文摘要
本发明提供测定用光学系统、以及使用该光学系统的色彩亮度计及色彩计。在本发明所涉及的测定探测器(40)中，利用第一扩散板(19)使测定光散射，当经由多个干涉膜滤光器(13A、14A、15A)而在多个受光传感器(13B、14B、15B)受光时，该光束经由第二扩散板(13C、14C、15C)而向各干涉膜滤光器(13A、14A、15A)入射。进而，这些干涉膜滤光器(13A、14A、15A)形成为，根据相对于朝向该干涉膜滤光器(13A、14A、15A)的入射光的入射角度的强度分布的条件，能够获得与测定参数对应的透过率特性。因此，本发明所涉及的测定探测器(40)能够使用干涉膜滤光器(13A、14A、15A)，并能够降低基于其入射角度的对透过率特性的偏差的影响。
文档编号G01J3/51GK102859339SQ201180019549
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年4月23日
发明者鹤谷克敏 申请人:柯尼卡美能达精密光学仪器株式会社