(57)【要約】【課題】透過波長型フィルタのような分光手段を走査する際に、無駄となる撮像域を低減し、走査の効率を向上させることのできる測光装置を提供すること。【解決手段】ディスプレイ（２）のような測定対象の光を測定する測光装置（１）であって、２つのＬＶＦ（２０、２１）と、これらのＬＶＦを支持する円板（２２）と、ＬＶＦを透過した光を電気信号に変換する撮像域（Ｔ）を有する受光部（１３）と、この撮像域全域にＬＶＦを透過した光が受光される範囲内で、測定対象からの光を２つのＬＶＦに順次走査させるよう円板を回転駆動するモータ（２３）と、受光部により変換されたＬＶＦを介した光の電気信号に基づき測光情報を出力する測光制御部（１４）と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の光を測定する測光装置あって、
入射された光を分光して透過する２つの分光手段と、
前記２つの分光手段を隣接させて支持する支持手段と、
前記分光手段を透過した光を電気信号に変換する撮像域を有する受光手段と、
前記２つの分光手段の領域に前記撮像域全域が収まる範囲内で、前記測定対象からの光を前記２つの分光手段に順次走査させるよう前記支持手段を駆動する駆動手段と、
前記受光手段により変換された前記分光手段を透過した光の電気信号に基づき測光情報を出力する測光制御手段と、
を備える測光装置。
【請求項２】
前記支持手段は、板状部材であり、当該板状部材の面内に前記２つの分光手段が配設されており、
前記駆動手段は、前記２つの分光手段が配設されている方向に沿って前記板状部材を移動させるモータである請求項１記載の測光装置。
【請求項３】
前記分光手段は、光の透過部位に応じて透過波長が異なるリニアバリアブルフィルタである請求項１または２記載の測光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象からの光の輝度や色度、分光分布等を測定する測光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、測光装置は、液晶ディスプレイの表示特性や自動車等の製品の塗装の状態を測定したり、食品の鮮度を測定したり、人や動物の健康状態を測定したり等、工業、食品、医療等の種々の分野にて利用されている。
【０００３】
測光装置による測光の方式には種々の方式がある。例えば、透過部位に応じて透過波長が異なる透過波長変化型フィルタ（走査ウェッジバンドパスフィルタ、リニアバリアブルフィルタ、ともいう）を介して測定を行う測光装置が開発されている（特許文献１参照）。透過波長変化型フィルタを用いると、１つのフィルタを走査することで必要な波長域の分光特性を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
透過波長変化型フィルタは、走査方向に沿って透過光の中心波長が連続的に変化するものであり、特許文献１では、透過波長型フィルタを保持するフィルタ保持板を所定の移動幅の走査ステップで移動させている。
【０００６】
一般的に、透過波長型フィルタを透過した光を受光する撮像素子の撮像域は全画素に全波長を受光させるため、透過波長型フィルタよりも小さい。そのため、この撮像域の全ての画素が全ての波長域をカバーするためには、撮像域全域を透過波長型フィルタの一端から他端まで移動させる必要がある。
【０００７】
しかしながら、撮像域が透過波長型フィルタの領域に重なり始めてから全域が重なるまでと、撮像域が透過波長型フィルタから外れ始めてから全域が外れるまでは、撮像域の一部が透過波長型フィルタ外にあるため、遮光された画素列が存在することになる。この遮光された画素列には信号が入らない無駄な領域であり、走査の効率が低下する。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、透過波長型フィルタのような分光手段を走査する際に、無駄となる撮像域を低減し、走査の効率を向上させることのできる測光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明に係る測光装置では、測定対象の光を測定する測光装置あって、入射された光を分光して透過する２つの分光手段と、前記２つの分光手段を隣接させて支持する支持手段と、前記分光手段を透過した光を電気信号に変換する撮像域を有する受光手段と、前記２つの分光手段の領域に前記撮像域全域が収まる範囲内で、前記測定対象からの光を前記２つの分光手段に順次走査させるよう前記支持手段を駆動する駆動手段と、前記受光手段により変換された前記分光手段を透過した光の電気信号に基づき測光情報を出力する測光制御手段と、を備える。
【００１０】
また、本発明に係る測光装置において、前記支持手段は、板状部材であり、当該板状部材の面内に前記２つの分光手段が配設されており、前記駆動手段は、前記２つの分光手段が配設されている方向に沿って前記板状部材を移動させるモータとしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る測光装置において、前記分光手段は、光の透過部位に応じて透過波長が異なるリニアバリアブルフィルタである。
【発明の効果】
【００１２】
上記手段を用いる本発明によれば、透過波長型フィルタのような分光手段を２つ有し、この２つの分光手段の領域に受光手段の撮像域全域が収まる範囲内で、２つの分光手段を順次走査させることで、無駄となる撮像域を低減し、走査の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る測光装置をディスプレイの測光に適用した場合の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る測光装置を示す概略構成図である。
【図３】図２の矢視Ａから見た円板の平面図である。
【図４】２つのＬＶＦの走査工程（ａ）〜（ｃ）を示す平面図である。
【図５】ＬＶＦ２つの場合と１つの場合における走査工程（ａ）〜（ｃ）に応じた撮像域との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
本実施形態に係る測光装置１は、いわゆる面分光放射計（二次元分光放射計ともいう）であり、例えば図１に示すように、測定対象をディスプレイ２とし、このディスプレイ２から出射される光束を測定して輝度や色度の評価が可能なものである。測光装置１はパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）３等の外部機器と接続可能であり、測光結果をＰＣ３に出力したり、ＰＣ３から測光装置１における測定条件の変更を行ったりすることが可能である。
【００１６】
なお、測定対象はディスプレイに限られず、例えば、自動車等の製品の塗装の検査やシミュレーション、食品の状態検査、人や動物の健康状態の検査等、種々の分野に適用可能である。また測光装置１はＰＣ以外の外部機器を接続してもよいし、測光装置１単体で用いてもよい。
【００１７】
図２を参照すると、測光装置１の概略構成図が示されている。同図に示すように、測光装置１は、主に対物光学系１０、分光部１１、結像光学系１２、受光部１３（受光手段）、及び測光制御部１４（測光制御手段）を有している。
【００１８】
対物光学系１０は、ディスプレイ２からの光束Ｌａを集光して、分光部１１に向かう平行光束Ｌｂとするレンズ群からなる。また結像光学系１２は、分光部１１を通った平行光束Ｌｃを集光して、受光部１３に向かう平行光束Ｌｄとするレンズ群からなる。
【００１９】
分光部１１は、２つのリニアバリアブルフィルタ（以下ＬＶＦという）２０、２１（分光手段）が設けられた円板２２（支持手段）（板状部材）が、モータ２３（駆動手段）により回転駆動されるターレットとして構成されている。
【００２０】
詳しくは、ＬＶＦ２０、２１はそれぞれ、円板２２の周方向、すなわちＬＶＦ２０、２１の幅方向に沿って厚みが変化しており、この厚みの変化に応じて透過波長が変化する透過波長変化型フィルタである。例えば本実施形態のＬＶＦ２０、２１は、約３５０〜１１００ｎｍまでの透過波長を有している。
【００２１】
これら２つのＬＶＦ２０、２１はそれぞれ同じ面積の矩形をなし、円板面にて周方向に沿って隣接して配設されている。なお、ＬＶＦ２０、２１の形状や配置はこれに限られるものではなく、例えばＬＶＦ２０、２１の形状を、円板２２の周方向に沿う扇形としてもよいし、２つ１組のＬＶＦを周方向に沿って複数組配設してもよい。
【００２２】
モータ２３は、回転軸２３ａが円板２２の中心に連結されており、円板２２に向かう光束Ｌｂの光路と交差する方向に回転駆動可能である。例えば本実施形態では、図２において円板２２を反時計回りに回転駆動する。当該モータ２３はステッピングモータであり、１ステップで設定された角度分、円板２２を回転駆動する。
【００２３】
例えば、この１ステップで回転する角度は可変設定可能であり、本実施形態におけるモータ２３は、ＬＶＦ２０、２１の走査における１ステップ当たりの所定角度が設定されている。
【００２４】
具体的には、図３に図２の矢視Ａから見た円板２２の平面図が示されており、同図に示すように、ＬＶＦ２０、２１の走査範囲は、円板面において中心角約３０°の範囲を占めている。そこでモータ２４は、ＬＶＦ２０、２１の範囲では１ステップ０．０２７°で１１００ステップ円板２２を回転させるよう設定されている。なお、他の範囲は１ステップ３１０°で円板２２を回転させるよう設定されている。
【００２５】
受光部１３は、ＣＣＤ等の撮像素子であり、ＬＶＦ２０、２１を透過し結像光学系１２により結像された光を受光して電気信号に変換する撮像域Ｔを有している。受光部１３は測光制御部１４と電気的に接続されており、変換した電気信号は測光制御部１４に出力される。
【００２６】
図３にて点線の矩形で示すように、受光部１３の撮像域ＴはＬＶＦ２０、２１よりも小さく、ＬＶＦ２０、２１の走査範囲において撮像域Ｔは常にＬＶＦ２１、２２の領域内に収まるよう設定されている。
【００２７】
詳しくは、図４（ａ）〜（ｃ）には、２つのＬＶＦ２０、２１の走査工程が示されている。図４（ａ）は、走査開始時点を示しており、撮像域Ｔはその全域が一方のＬＶＦ２０内に収まっている。図４（ｂ）は、走査中間時点を示しており、撮像域Ｔは２つのＬＶＦ２０、２１の境界部分に跨っている。図４（ｃ）は、走査終了時点を示しており、撮像域Ｔはその全域が他方のＬＶＦ２１内に収まっている。
【００２８】
再び図２を参照すると、測光制御部１４は、主に画像処理部３０、主制御部３１、モータ制御部３２を有しており、受光部１３にて変換された電気信号は画像処理部３０に入力される。画像処理部３０は、入力された電気信号に対して、例えばアナログ信号からデジタル信号への変換等の所定の信号処理を行い、処理後の情報を主制御部３１に出力する。
【００２９】
主制御部３１は、ＬＶＦ２０、２１を介した光の情報（以下、分光データという）について所定の演算処理を行う。この所定の演算処理としては、例えば測光装置１に接続されているＰＣ３にて測光結果を出力する処理や、波長、温度、直線性などの各種補正処理等が含まれる。
【００３０】
主制御部３１は、モータ制御部３２とも接続されており、モータ２４の回転駆動条件の設定等を行う。そして、モータ制御部３２は、上述した１ステップ当たりの角度やステップ数等のあらかじめ設定された回転駆動条件で円板２２の回転駆動を行う。
【００３１】
測光装置１は、以上のように構成されており、以下測光装置１の測光時の動作について説明する。
【００３２】
測光装置１による測定を行う際には、図１に示したように測光装置１の対物光学系１０を測定対象であるディスプレイ２に向けて設置する。また、測光装置１にＰＣ３等の各種外部機器を接続する。
【００３３】
測光装置１は、図示しないスイッチ又はＰＣ３による操作に応じた測光開始のトリガを受けると、モータ制御部３２の制御の下、モータ２３が予め設定された角度とステップ数で円板２２を回転駆動させる。
【００３４】
円板２２の回転により、対物光学系１０を介した光束Ｌｂが２つのＬＶＦ２０、２１を順次走査する。詳しくは、細分化された波長域それぞれを走査するため、図４（ａ）に示す走査開始時点から図４（ｃ）に示す走査終了時点まで、上述した予め設定されたステップ数で走査される。
【００３５】
このＬＶＦ２０、２１を透過した光束Ｌｃは結像光学系１２により受光部１３に結像され、受光部１３にて電気信号に変換されて測光制御部１４に出力される。
【００３６】
測光制御部１４では、入力された電気信号が画像処理部３０から分光データとして主制御部３１に入力され、主制御部３１にて所定の演算処理等が行われて、測定結果情報としてＰＣ３に出力される。
【００３７】
以上のように、本実施形態における測光装置１によれば、分光部１１において、入射された光を分光するＬＶＦ２０、２１が２つ隣接して円板２２に支持されており、モータ２４によって撮像域Ｔが常にＬＶＦ２０、２１内に収まって順次走査される。
【００３８】
ここで図５（ａ）〜（ｃ）を参照すると、ＬＶＦが２つの場合と１つの場合における走査工程に応じた撮像域との関係図が示されている。なお、図５（ａ）〜（ｃ）では、説明を簡略化するため、走査方向を直線方向としている。また、各ＬＶＦ２０、２１、２０’はそれぞれ走査方向に対して第１〜第１０の波長域に区画されたものとし、撮像域Ｔ、Ｔ’は波長域の幅に対応したａ〜ｅの５つの画素列を有しているものとする。そして、１ステップで１波長域分移動するものとする。
【００３９】
このような条件で、各画素列が全ての波長域の分光データを取得するまでの各ステップにおける取得分光データは下記表１に示す通りであり、以下詳しく説明する。
【表１】
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【００４０】
まず、図５（ａ）は走査開始時、すなわち第１ステップ時の状態を示している。本実施形態のように２つのＬＶＦ２０、２１を有している場合、第１ステップ時点から撮像域Ｔは全域が一方のＬＶＦ２０内にあり、ａ画素列からｅ画素列で第５から第９の波長域の分光データを取得することとなる。一方、１つのＬＶＦ２０’のみである場合は、第１ステップ時点では、撮像域Ｔ’は末端のｅ画素列が第１の波長域の分光データを取得するのみで、他の画素列は遮光された状態となる。この１つのＬＶＦ２０’のみである場合、第５ステップに至るまで、遮光された画素列が存在することとなる。
【００４１】
図５（ｂ）は、２つのＬＶＦ２０、２１を有している場合の走査終了時点である第１０ステップ時の状態を示している。２つのＬＶＦ２０、２１を有している場合は、この時点で各画素列が全ての波長域の分光データを取得する。一方、１つのＬＶＦ２０’では、この時点では末端のｅ画素列のみが全ての波長域の分光データを取得し、他の画素列は分光データが不足している。
【００４２】
図５（ｃ）は、１つのＬＶＦ２０’のみの場合の走査終了時点である第１４ステップ時の状態を示している。１つのＬＶＦ２０’のみの場合は、この時点で各画素列が全ての波長域の分光データを取得することとなるが、第１１ステップからこの第１４ステップまでは遮光された画像列が存在することとなる。
【００４３】
このように、本実施形態のように隣接した２つのＬＶＦ２０、２１を有している場合、走査開始から終了まで撮像域Ｔの全域をＬＶＦ２０、２１の領域内に収めることができる。これにより、走査時には常に撮像域Ｔの全域がＬＶＦ２０、２１を投下した光を受けることができ、無駄となる撮像域を低減することができる。そして、無駄な撮像域を低減することで、１つのＬＶＦの場合よりも走査ステップ数を低減でき、走査の効率を向上させることができる。
【００４４】
また、分光部１１は、２つのＬＶＦ２０、２１が円板面内にて周方向に沿って隣接して配設され、モータ２３による円板２２の回転駆動により順次走査することが可能であることで、容易な構成及び容易な駆動制御により２つのＬＶＦ２０、２１の走査を行うことができる。
【００４５】
さらに、分光手段としてＬＶＦ２０、２１を用いることで、容易な構成で分光を行うことができる。
【００４６】
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
上記実施形態における測光装置１では、分光手段としてＬＶＦ２０、２１を用いているが、他のフィルタを用いてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態のおける測光装置１では、円板２２が２つのＬＶＦ２０、２１を支持し、円運動による走査を行っているが、フィルタの支持手段は円板に限られない。例えば、支持手段を矩形板（板状部材）とし、矩形板の長手方向に２つのＬＶＦを隣接して設け、この長手方向に沿って矩形板を直線運動させて走査を行う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  測光装置
２  ディスプレイ
３  パーソナルコンピュータ
１０  対物光学系
１１  分光部
１２  結像光学系
１３  受光部（受光手段）
１４  測光制御部（測光制御手段）
２０、２１  ＬＶＦ：リニアバリアブルフィルタ（分光手段）
２２  円板（支持手段）（板状部材）
２３  モータ（駆動手段）
２３ａ  回転軸
３０  画像処理部
３１  主制御部
３２  モータ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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