(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束のみを集光する正のパワーを有する集光手段と、上記集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に当該集光手段で集光された光束の入射面を有し、入射した光束を複数の光束に分割して出射する光束分割手段と、上記集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に、上記被測定物の被測定領域全体を照明する照明手段と、上記集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に、前記集光手段で集光された光束を前記光束分割手段の入射面に透過させる透過部と前記入射面への該光束の入射を遮断する遮光部とが切換可能な光路切換手段とを備え、上記照明手段は、上記光路切換手段の遮光部に配設されており、前記遮光部により前記光束を遮光するときに、前記被測定物の被測定領域を照明することを特徴とする測定用光学系。
【請求項２】
被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束のみを集光する正のパワーを有する第１の集光手段と、上記第１の集光手段の像側主点からほぼ当該第１の集光手段の焦点距離だけ離れた位置に配設された開口絞りと、上記開口絞りを透過した光束を複数の光束に分割して出射する光束分割手段と、上記開口絞りと上記光束分割手段との間にあって当該開口絞りと当該光束分割手段の入射面とが共役な関係となる位置に配置され、上記開口絞りを透過した光束を上記光束分割手段に集光する第２の集光手段と、上記開口絞り若しくは上記光束分割手段の入射面の近傍位置に、上記被測定物の被測定領域全体を照明する照明手段と、上記開口絞り若しくは上記光束分割手段の入射面の近傍位置に、前記集光手段で集光された光束を前記光束分割手段の入射面に透過させる透過部と前記入射面への該光束の入射を遮断する遮光部とが切換可能な光路切換手段とを備え、上記照明手段は、上記光路切換手段の遮光部に配設されており、前記遮光部により前記光束を遮光するときに、前記被測定物の被測定領域を照明することを特徴とする測定用光学系。
【請求項３】
上記光束分割手段は、正のパワーを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定用光学系。
【請求項４】
上記光束分割手段は、光束を複数に分割する導光部材と、上記導光部材の複数の出射面に対応して設けられた複数の正のパワーを有する集光部材とからなることを特徴とする請求項３記載の測定用光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の測定用光学系と、上記測定用光学系における上記光束分割手段の複数の出射面に対向してそれぞれ配置された複数の受光部を有し、当該出射面から出射される光束を三原色の色成分に分離し、電気信号に光電変換して出力する受光手段と、上記受光手段から出力される三原色の色成分の受光信号に基づき三刺激値を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三刺激値型光電色彩計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にカラーＬＣＤの表示特性（色度、輝度、色差等の特性）を計測するための三刺激値型光電色彩計に関し、特にその測定用光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の三刺激値型光電色彩計に適用される光学系の一例を示す図である。
【０００３】
同図に示す光学系１００は、非接触ハンディタイプの色彩計に適用されるもので、三刺激値を測定するための光学系１０１（以下、測定光学系１０１という。）と、被測定物１０４（例えば液晶パネルなど）の被測定領域ＡＲを測定者が確認するための一眼レフ方式の光学系１０２（以下、ファインダ光学系１０２という。）とからなる。
【０００４】
測定光学系１０１は、被測定物１０４の被測定領域ＡＲからの光線ＬＦを集光する、例えば平凸レンズからなる対物レンズＬ１と、被測定物１０４の被測定領域ＡＲを規定する視野絞りＳと、対物レンズＬ１で集光された光束を３つの光束に分割し、それぞれ受光部１０３の受光センサ（光電変換素子）Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に導くファイバＦＢとからなる。受光部１０３は、被測定物１０４の発光色を三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で計測するため、３つの受光センサＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、これらの受光センサＤ１〜Ｄ３の受光感度をＣＩＥ（Commission Internationale de I'Eclairage；国際照明委員会）で規定された標準観測者の分光感度にそれぞれ補正するための分光感度補正フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３とからなる。
【０００５】
被測定物１０４の被測定領域ＡＲから出射された光線ＬＦは対物レンズＬ１で集光され、視野絞りＳの位置に結像される。視野絞りＳの開口位置にはファイバＦＢの入射面が配設されており、視野絞りＳを透過した光束ＬＦはファイバＦＢに入射し、このファイバＦＢによって３つの光束に分割されて出射される。ファイバＦＢから出射された光束は、それぞれ分光感度補正フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３を通して受光センサＤ１，Ｄ２，Ｄ３に入射され、これらの受光センサＤ１，Ｄ２，Ｄ３でそれぞれ電気信号に変換される。分光感度補正フィルタＦ１のフィルタ特性を赤の波長領域に感度を有する等色関数（エックス・バー・ラムダ）、分光感度補正フィルタＦ２のフィルタ特性を緑の波長領域に感度を有する等色関数（ワイ・バー・ラムダ）、分光感度補正フィルタＦ３のフィルタ特性を青の波長領域に感度を有する等色関数（ゼット・バー・ラムダ）とすると、受光センサＤ１，Ｄ２，Ｄ３からは三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に相当する受光信号が出力される。
【０００６】
一方、ファインダ光学系１０２は、ハーフミラーＭと、ポロ（Porro）型プリズムＰＲと、被測定領域のマークが付されたスケールグラスＧと、接眼レンズＬ２とからなる。対物レンズＬ１を透過した光線の一部はハーフミラーＭによってポロ型プリズムＰＲに導かれ、更にスケールグラスＧを透過した後、接眼レンズＬ２で図略の接眼窓に出射される。ハーフミラーＭに入射した光像（被測定領域ＡＲの光像）は、当該ハーフミラーＭで倒立されてポロ型プリズムＰＲに導かれるが、当該ポロ型プリズムＰＲで再度倒立されるため、接眼レンズＬ２には正立した光像が入射され、この光像（すなわち、正立の被測定領域ＡＲの光像）が接眼窓に出射される。スケールグラスＧは受光センサＤ１〜Ｄ３と等価な位置に配置されているので、測定者は接眼窓を覗くことで測定範囲のマークが付された被測定領域ＡＲの光像を見ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の三刺激値型光電色彩計に適用される光学系では、図１３に示すように、ファイバＦＢの出射面ＳＯから出射される光束の一部しか受光センサＤに入射されないので、この分、受光センサＤの受光光量が低下するという問題がある。
【０００８】
一方、液晶パネルは、周知のように見る角度（パネルの中心面法線からの角度）によって輝度や色度が異なる特性（配光特性）を有しているため、液晶パネルの発光特性を正確に測定するには、例えば特開平２０００−２２１１０９号公報に示されるように中心面法線に対して所定の角度（液晶パネルの配光特性に基づく所定の角度）の光束だけを受光センサに導き、その角度を超えて出射される光束は受光センサに入射しないような測定光学系が必要となるが、色彩計にこの公報に示される測定光学系を採用した場合は、以下に説明するように液晶パネルの中心面法線に対して所定の角度の光束のうち、一部光束しか受光センサに入射しないので、やはり受光センサの受光光量が低下するという問題がある。
【０００９】
図１４は、上記公報に示される被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束のみを受光センサに導光する測定光学系の一例を示す図である。
【００１０】
同図に示す測定光学系は、単一の正のパワーを有する、焦点距離ｆの対物レンズＬ１の物体側主点ＰＰを、被測定領域ＡＲから焦点距離ｆだけ受光ユニット１０３側に離れた位置に配設し、対物レンズＬ１の像側主点ＰＰ（図１４は像側主点が物体側主点に略一致している例を示している）から焦点距離ｆだけ離れた位置に受光面ＲＳが位置するように受光ユニット１０３が配設されている。
【００１１】
この測定光学系は、いわゆるテレセントリック光学系となっており、受光ユニット１０３自体がテレセントリック光学系用の絞りとして機能している。従って、被測定領域ＡＲの各部から出射された光束のうち、出射角α以下の光束が受光ユニット１０３の各受光センサＤに入射する。
【００１２】
しかし、この測定光学系では、対物レンズＬ１の像側主点ＰＰから焦点距離ｆだけ離れた位置に受光センサＤを配設しているので、液晶パネル１０４の被測定領域ＡＲの各部から出射された出射角０〜αの光束のうち、出射角β〜αの光束（図１４の斜線で示す光束）しか受光センサＤに入射しないので、出射角０〜βの光束の分だけ受光ユニット１０３の受光光量が低下することになる。
【００１３】
また、図１２に示す従来の三刺激値型光電色彩計に適用される光学系では、測定者が被測定物１０４の被測定領域ＡＲを確認できるようにファインダ光学系１０２を設け、対物レンズＬ１を透過した一部光束をファインダ光学系１０２に導くようにしているので、受光センサＤの受光光量が更に低下するという問題がある。
【００１４】
そして、このような受光光量の低下は、被測定物１０４の被測定領域ＡＲから出射される光束が微弱な場合（低輝度の場合）には、測定可能な最小光量（特に繰返し測定に必要な最小の光量）の確保ができなくなるので、光源の光の色を正確に測定できないという問題を生じることになる。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光強度が微弱な場合にも指向性の強い被測定物の発光特性を確実かつ正確に測定することのできる測定用光学系及びこの光学系を備えた三刺激値型光電色彩計を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束のみを集光する正のパワーを有する集光手段と、上記集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に当該集光手段で集光された光束の入射面を有し、入射した光束を複数の光束に分割して出射する光束分割手段と、上記集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に、上記被測定物の被測定領域全体を照明する照明手段と、上記集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に、前記集光手段で集光された光束を前記光束分割手段の入射面に透過させる透過部と前記入射面への該光束の入射を遮断する遮光部とが切換可能な光路切換手段とを備え、上記照明手段は、上記光路切換手段の遮光部に配設されており、前記遮光部により前記光束を遮光するときに、前記被測定物の被測定領域を照明することを特徴とする測定用光学系である。
【００１７】
この測定用光学系によれば、被測定物の被測定領域から出射される光束は、集光手段によって所定の出射角以下の光束だけが光束分割手段の入射面に集光され、この光束分割手段によって複数の光束に分割されて出射される。従って、被測定物の被測定領域から出射される光束のうち、所定の出射角以下の光束を、光量低下を招くことなく受光センサ側に導光することができる。
【００１８】
また、照明手段を発光すると、集光手段と光束分割手段とはテレセントリック光学系を構成しているので、照明手段から発せられた光束は集光手段を透過した後、略平行光線となって被測定物の被測定領域に照射される。従って、非接触型光学機器に適用した場合、被測定物の被測定領域を照明することで測定者は当該被測定領域を確認することができる。ファインダ光学系を用いることなく被測定領域の確認が可能となるため、ファインダ光学系による受光センサ側への導光光量の低下を生じることがない。
【００１９】
また、集光手段から集光される光束の光束分割手段への入射を光路切換手段の遮光部によって遮光することによって、遮光状態での測定（測定器のゼロ調整を行うためのオフセット補正値の測定）を容易に行うことができる。従って、光路切換手段の遮光部を光束の光路上に設定した状態で照明手段を発光すると、オフセット補正値の測定が可能になるとともに、この測定時に被測定物の被測定領域が照明され、測定者はオフセット補正値の測定時に被測定物の被測定領域を確認することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束のみを集光する正のパワーを有する第１の集光手段と、上記第１の集光手段の像側主点からほぼ当該第１の集光手段の焦点距離だけ離れた位置に配設された開口絞りと、上記開口絞りを透過した光束を複数の光束に分割して出射する光束分割手段と、上記開口絞りと上記光束分割手段との間にあって当該開口絞りと当該光束分割手段の入射面とが共役な関係となる位置に配置され、上記開口絞りを透過した光束を上記光束分割手段に集光する第２の集光手段と、上記開口絞り若しくは上記光束分割手段の入射面の近傍位置に、上記被測定物の被測定領域全体を照明する照明手段と、上記開口絞り若しくは上記光束分割手段の入射面の近傍位置に、前記集光手段で集光された光束を前記光束分割手段の入射面に透過させる透過部と前記入射面への該光束の入射を遮断する遮光部とが切換可能な光路切換手段とを備え、上記照明手段は、上記光路切換手段の遮光部に配設されており、前記遮光部により前記光束を遮光するときに、前記被測定物の被測定領域を照明することを特徴とする測定用光学系である。
【００２１】
この測定用光学系によれば、被測定物の被測定領域から出射される光束は、第１の集光手段と開口絞りとによって所定の出射角以下の光束だけが当該第１の集光手段の結像位置に集光され、更にその光束は第２の集光手段によって光束分割手段の入射面に導光され、この光束分割手段によって複数の光束に分割されて出射される。従って、この測定用光学系でも被測定物の被測定領域から出射される光束のうち、所定の出射角以下の光束を、光量低下を招くことなく受光センサ側に導光することができる。
【００２２】
また、照明手段が開口絞りの近傍位置に設けられている場合は、照明手段を発光すると、集光手段と開口絞りとはテレセントリック光学系を構成しているので、照明手段から発せられた光束は第１の集光手段を透過した後、略平行光線となって被測定物の被測定領域に照射される。照明手段が光束分割手段の入射面の近傍位置に設けられている場合は、照明手段を発光すると、開口絞りの位置と当該光束分割手段の入射面の位置とは共役関係にあり、且つ、第１の集光手段と開口絞りとはテレセントリック光学系を構成しているので、照明手段から発せられた光束は第２の集光手段によって開口絞りの位置に一旦集光された後、第１の集光手段に入射され、当該第１の集光手段によって被測定物の被測定領域に照射される。従って、非接触型光学機器に適用した場合、被測定物の被測定領域を照明することで測定者は当該被測定領域を確認することができる。ファインダ光学系を用いることなく被測定領域の確認が可能となるため、ファインダ光学系による受光センサ側への導光光量の低下を生じることがない。
【００２３】
また、光路切換手段の遮光部を光束の光路上に設定した状態で照明手段を発光すると、オフセット補正値の測定が可能になるとともに、この測定時に被測定物の被測定領域が照明され、測定者はオフセット補正値の測定時に被測定物の被測定領域を確認することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の測定用光学系において、上記光束分割手段を正のパワーを有するものとしたものである。なお、上記分割手段は、光束を複数に分割する導光部材と、上記導光部材の複数の出射面に対応して設けられた複数の正のパワーを有する集光部材とで構成するとよい（請求項４）。
【００２５】
この測定用光学系によれば、光束分割手段から出射される光束は集光されるため、出射光束の集光範囲を受光センサの受光範囲に略一致させることで、光束分割手段と受光センサとの間での導光ロスが低減される。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の測定用光学系と、上記測定用光学系における上記光束分割手段の複数の出射面に対向してそれぞれ配置された複数の受光部を有し、当該出射面から出射される光束を三原色の色成分に分離し、電気信号に光電変換して出力する受光手段と、上記受光手段から出力される三原色の色成分の受光信号に基づき三刺激値を演算する演算手段とを備えた三刺激値型光電色彩計である。
【００２７】
この三刺激値型光電色彩計では、測定用光学系によって被測定物の被測定領域から出射される光束のうち、所定の出射角以下の光束が三分割されてそれぞれ受光手段に入射される。各受光手段で入射光束が三原色の色成分の電気信号に光電変換されて出力され、演算手段でこれらの電気信号に用いて三刺激値が算出される。被測定物の被測定領域から出射される光束のうち、所定の出射角以下の光束は全て測定光学系によって受光手段に導光されるので、測定光学系での導光光量のロスが少なく、被測定物の発光量が小さい場合にも確実に三刺激値の測定をすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る三刺激値型光電色彩計の外観を示す斜視図である。
【００２９】
三刺激値型光電色彩計１（以下、色彩計１と略称する。）は、測定プローブ２と計測器本体３とからなる。測定プローブ２と計測器本体３とは専用のケーブル４で接続されるようになっている。
【００３０】
測定プローブ２は、被測定物である液晶パネル５の表示面５１から所定の間隔ｄ（例えば３ｃｍ程度）だけ離して対向配置され、当該液晶パネル５の表示面５１からの光を受光し、電気信号（アナログ信号）に光電変換して測定器本体３に入力するものである。測定プローブ２は、非接触で液晶パネル５からの光を受光するように構成されている。このため、測定プローブ２は、同図に示すように三脚６に取り付け、当該三脚６で高さ調整をするとともに、液晶パネル５に対する対向位置を調整することで、所望の被測定領域ＡＲに対向配置される。
【００３１】
測定器本体３は、測定プローブ２から入力された受光信号をデジタル信号に変換した後、所定の演算処理を行って、例えば三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣＩＥで制定されているＹｘｙ（輝度、色度座標）、ＴΔｕｖＹ（相関色温度、黒体軌跡からの色差、輝度）などを算出し、その演算結果を表示パネル３０１に表示するものである。
【００３２】
図２は、測定プローブ２及び測定器本体３の内部構成を示すブロック図である。測定プローブ２は、例えば平凸レンズからなる単一の正のパワーを有する対物レンズ２１（集光手段）、光路切換部材２２（光路切換手段）、この光路切換部材２２を駆動する駆動部材２３及び対物レンズ２１を透過した光束を３つの光束に分割する光束分割部材２４（光束分割手段）からなる測定光学系と、標準観測者の分光感度特性を有する３個の受光センサを有し、光束分割部材２４から出射される３つの光束を各受光センサでそれぞれ入射強度に応じた電気信号に光電変換して出力する光電変換部２５及び各受光センサから出力される電気信号（電圧）を所定のレベルに増幅する増幅部２６からなる受光系とを備えている。
【００３３】
図３は、測定プローブ２の測定光学系及び光電変換部の具体的な構成を示す図である。同図に示すように、光束分割部材２４は、複数の光ファイバを束ねたファイバ２４１と３個の正のパワーを有するレンズ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃとからなる。
【００３４】
ファイバ２４１は、束ねられた複数の光ファィバが中間部分で３つに分割され、１つの光束入射面Ａと３つの光束出射面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を有している。ファイバ２４１は、入射面Ａが対物レンズ２１の像側主点ＰＰ（なお、説明の便宜上、本実施形態及び後で説明する他の実施形態では像側主点が物体側主点と略一致しているものを例示する。）から当該対物レンズ２１の焦点距離ｆだけ離れた位置となるように配設されている。すなわち、対物レンズ２１とファイバ２４１とでテレセントリック光学系が構成されるようになっている。なお、本実施形態では、光束分割部材２４として光ファイバを用いているが、例えば光導管等のように光ファイバと同一の機能を果たす他の光学部品を用いてもよい。
【００３５】
この構成により、測定プローブ２を、液晶パネル５の表示面５１から所定の間隔ｄ（例えば３ｃｍ程度）だけ離してセットすると、液晶パネル５の被測定領域ＡＲの各部から出射される光束のうち、当該被測定領域ＡＲの法線方向（図３では光軸Ｌに平行な方向）に対する出射角の最大値α（以下、最大出射角αという。）以下の光束だけがファイバ２４１の入射面Ａに入射する。なお、最大出射角αは対物レンズ２１の焦点距離ｆとファイバ２４１の入射面Ａにおける直径Ｒによって決定される。そして、入射光束は、ファイバ２４１内で３つに分割され、それぞれ出射面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３から出射される。
【００３６】
レンズ２４２ａは、図４に示すようにファイバ２４１の出射面Ｂ１から出射される光束を受光センサ２５２ａに集光し、当該光束の照射範囲ＬＡを当該受光センサ２５２ａの受光範囲ＳＡに略一致させるものである。同様にレンズ２４２ｂ，２４２ｃは、ファイバ２４１の出射面Ｂ２，Ｂ３から出射される光束をそれぞれ受光センサ２５２ｂ，２５２ｃに集光し、各光束の照射範囲を対応する受光センサ２５２ｂ，２５２ｃの受光範囲に略一致させるものである。
【００３７】
このようにファイバ２４１から出射される光束を受光センサ２５２の受光範囲ＳＡに集光することで、ファイバ２４１に入射された光束（液晶パネル５の被測定領域ＡＲの各部から出射される当該被測定領域ＡＲの法線方向に対する最大出射角α以下の全ての光束）は１／３ずつそれぞれ各受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃに入射され、図１４に示す従来の測定光学系のように受光センサでの受光光量が低下することはない。
【００３８】
光路切換部材２２は、対物レンズ２１によって集光される光束のファイバ２４１への入射と遮光とを切り換えるとともに、遮光時に液晶パネル５の表示面５１を照明することで、測定者が被測定領域ＡＲを視認できるようにするものである。
【００３９】
ファイバ２４１への光束入射を遮蔽可能にするのは、液晶パネル５がない場合（すなわち、光の入射がない場合）でも対物レンズ２１及び光束分割部材２４からなる測定光学系の迷光が受光部２５に入射し、受光部２５からノイズ信号となって出力されるため、これをキャンセルするキャリブレーション（オフセット補正）を正確に行えるようにするためである。すなわち、光路切換部材２２でファイバ２４１を完全に遮光した状態で測定値のゼロ調整、若しくは遮光状態での測定値をオフセット補正値としてメモリに記憶できるようにしている。
【００４０】
光路切換部材２２は、図５に示すように中心軸２２２の回りに回転可能な円盤状の部材で、中心から所定の距離だけ偏心した位置に所定のサイズの円形開口２２３が形成されるとともに、対物レンズ２１に臨む面（ファィバ２４１の反対側の面）で円形開口２２３の中心軸２２２に対する点対称の位置に発光素子２２４が設けられている。
【００４１】
なお、円形開口２２３のサイズは、当該円形開口２２３がファイバ２４１の入射面Ａに対向配置されたとき、対物レンズ２１によって集光される光束が光路切換部材２２でケラレることなく完全に入射面Ａに入射し得るサイズに設定されている。また、発光素子２２４は、ＬＥＤ、半導体レーザ、ランプなど任意の発光素子を用いることができる。
【００４２】
光路切換部材２２はモータなどの駆動部材２３によって回転駆動され、測定時には、図５に示すように円形開口２２３がファイバ２４１に対向する位置（導光位置）に設定され、キャリブレーション時には、図６に示すように発光素子２２４が対物レンズ２１の光軸Ｌ上となる位置（ファイバ２４１の入射面Ａと重なる位置。遮光位置）に設定される。光路切換部材２２を遮光位置に設定したとき、発光素子２２がファイバ２４１の入射面Ａと略等しい位置に来るようにしているのは、キャリブレーション時に測定者が液晶パネル５の被測定領域ＡＲを確認できるようにするためである。
【００４３】
すなわち、光路切換部材２２が遮光位置に設定されると、発光素子２２４が発光される。上述したように対物レンズ２１とファイバ２４１とはテレセントリック光学系を構成しているので、ファイバ２４１の入射面Ａと略等しい位置に配置された発光素子２２４から発せられた光は、図６に示すように対物レンズ２１を透過した後、略平行光となって液晶パネル５の表示面５１の被測定領域ＡＲと略等しい領域に照射される。従って、測定者は液晶パネル５の表示面５１の照明領域によって被測定領域ＡＲ（照明領域）を確認することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、光路切換部材２２の切換えをモータ等の駆動源を用いて行わせているが、手動で行わせるようにしてもよい。このようにすると、測定プローブ２に駆動源を内蔵する必要がなくなるので、測定プローブ２の小型／軽量化が可能になる。
【００４５】
また、本実施形態では光路切換部材２２の形状を円盤状としているが、図７に示すように矩形板状としてもよい。また、本実施形態では光路切換部材２２の遮光位置と導光位置との切換えを回転動作で行っているが、図７に示すようにスライド移動（スライド方向は任意）によって行うようにしてもよい。
【００４６】
更に、本実施形態では光路切換部材２２を測定プローブ２に内蔵しているが、この光路切換部材２２を省略してもよい。この場合は、測定者は測定プローブ２の先端にキャップ等の遮光部材を被せることで遮光状態とし、この状態でキャリブレーションを行えばよい。一方、被測定領域ＡＲを確認するための発光素子２２４は、例えば図８に示すように、ファイバ２４１の入射面Ａ側の先端に鍔部２４１Ａを設け、この鍔部２４１Ａの対物レンズ２１を臨む面にファイバ２４１によって光束が遮られないように配置すればよい。この場合、発光素子２２４は１個でもよく、複数個でもよい。図８の例は２個の発光素子２２４，２２４’を設けたものであるが、各発光素子２２４，２２４’から発せられた光は、それぞれ同図に示す光路を通り、対物レンズ２１によって液晶パネル５の表示面５１の被測定領域ＡＲと略同一の範囲に照射される。
【００４７】
図９は、測定光学系の他の実施形態を示す図である。
【００４８】
同図に示す測定光学系は、図３に示す測定光学系において、対物レンズ２１（第１の集光手段）とファイバ２４１との間の所定の位置にリレーレンズ２１１（第２の集光手段）、開口絞りＳ１及び視野絞りＳ２を設けたものである。開口絞りＳ１は対物レンズ２１の像側主点ＰＰから焦点距離ｆだけ離れた位置Ｃに設けられ、視野絞りＳ２は対物レンズ２１の結像位置に設けられている。リレーレンズ２１１は、視野絞りＳ２に結像された光像をファイバ２４１に導くもので、開口絞りＳ１とファイバ２４１の入射面Ａの位置Ｃ’とが共役な位置関係となるように当該開口絞りＳ１と当該ファイバ２４１との間に配置されている。
【００４９】
開口絞りＳ１と対物レンズ２１とによってテレセントリック光学系が構成され、液晶パネル５の被測定領域ＡＲから出射される光束のうち、最大出射角α以下の光束が視野絞りＳ１に入射する。なお、最大出射角αは対物レンズ２１の焦点距離ｆと開口絞りＳ１の開口径によって決定されるので、開口絞りＳ１の開口径は所望の最大出射角αと対物レンズ２１の焦点距離ｆとに基づいて調整されている。
【００５０】
この測定光学系では、液晶パネル５の被測定領域ＡＲから出射される光束のうち、最大出射角α以下の光束だけが開口絞りＳ１を透過し、被測定領域ＡＲの光像は視野絞りＳ２の位置に結像される。そして、この光像はリレーレンズ２１１によってファイバ２４１の入射面Ａに導かれる。開口絞りＳ１とファイバ２４１の入射面Ａとは共役関係の位置に配置されているので、開口絞りＳ１を透過する光束はリレーレンズ２１１によってファイバ２４１の入射面Ａに入射され、この測定光学系によっても図３に示した測定光学系と同様に光量をロスすること無く、液晶パネル５の被測定領域ＡＲから出射される光束のうち、最大出射角α以下の光束が全て受光部２５に導かれる。
【００５１】
また、この測定用光学系では光路切換部材２２を遮光位置に設定して発光素子２２４を発光すると、発光素子２２４からの光が図１０に示す光路（液晶パネル５からファイバ２４１への入射光の光路と略逆の光路）を通って液晶パネル５の表示面５１の被測定領域ＡＲに略一致する領域に照射される。従って、この測定用光学系でも発光素子２２４の照明光によって測定者は液晶パネル５の被測定領域ＡＲを確認することができる。
【００５２】
なお、この測定用光学系では、開口絞りＳ１とファイバ２４１の入射面Ａとが共役の位置関係にあるので、図９，図１０に点線で示すように発光素子２２４を開口絞りＳ１の位置に配置することができる。例えば開口絞りＳ１をリング状の円盤部材で構成した場合、図５に示した光路切換部材２２と類似の構成として、当該円盤部材の対物レンズ２１を臨む面の適所に適宜の数を配設するとよい。
【００５３】
上述したように開口絞りＳ１と対物レンズ２１とはテレセントリック光学系を構成しているので、開口絞りＳ１とほぼ同じ位置に配設された発光素子２２４から発せられた光は、対物レンズ２１に入射した後、略平行光となって液晶パネル５の表示面５１に出射されるので（図６に示した光路参照）、液晶パネル５の被測定領域ＡＲを照明することができる。
【００５４】
図３に戻り、光電変換部２５は、略同一の受光感度を有する、例えばＳＰＣ等からなる３個の受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃと、各受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃにＣＩＥ規定の標準観測者の分光感度を持たせるための３個の分光感度補正フィルタ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃとからなる。
【００５５】
受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃは、それぞれレンズ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃの光軸上であって当該レンズ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃによって集光される光の照射範囲が当該受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃの受光範囲となる位置に配置されている。分光感度補正フィルタ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃは、それぞれ受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃとレンズ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃとの間の適所に配置されている。
【００５６】
分光感度補正フィルタ２５１ａは、例えばＲ（赤）の波長領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２５２ａの受光感度は赤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。一方、分光感度補正フィルタ２５１ｂ，２５１ｃは、それぞれＧ（緑）とＢ（青）の波長領域に感度を有するフィルタ特性を有し、これらのフィルタ特性によって受光センサ２５２ｂと受光センサ２５２ｃの受光感度は、それぞれ緑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）の受光感度と青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）の受光感度とに補正されている。従って、受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃからはそれぞれ三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に相当する受光信号が出力される。
【００５７】
図２に戻り、測定器本体３は、測定プローブ２から入力される受光信号をデジタルの信号（以下、測定データという。）に変換するＡ／Ｄ変換部３１、Ａ／Ｄ変換部３１から出力される測定データを記憶するデータメモリ３２、データメモリに格納された測定データを用いて、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣＩＥで制定されているＹｘｙ（輝度、色度座標）、ＴΔｕｖＹ（相関色温度、黒体軌跡からの色差、輝度）などを演算するデータ処理部３３、演算結果を表示する表示部３４、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）を入力するための操作部３５及び測定プローブ２の動作や測定器本体３内の各部の動作を集中的に制御することで測定動作を制御する制御部３６からなる。
【００５８】
次に、色彩計１の測定処理について、図１１のフローチャートを用いて簡単に説明する。この測定処理では、測定対象となる液晶パネル（ＬＣＤ）５の色度を測定する場合について説明する。
【００５９】
まず、図１に示すように、測定プローブ２を液晶パネル５の測定したい領域に対向させ、当該液晶パネル５の表示面５１から所定の間隔ｄ（数ｃｍ程度）だけ離した位置にセットする（ステップ＃１）。続いて、図略のパターンジェネレータから液晶パネル５に映像信号を与えて所定の測定用画像を当該液晶パネル５の表示面５１に映し出す（ステップ＃３）。
【００６０】
こうして測定用画像が映し出されると、各受光センサ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃから三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに関連する３つの受光信号（アナログ信号）ＳＸ，ＳＹ，ＳＺがそれぞれ出力され、これらの受光信号ＳＸ，ＳＹ，ＳＺは、増幅部２６で所定のレベルに増幅された後、測定器本体３に入力される。そして、測定器本体３では、受光信号ＳＸ，ＳＹ，ＳＺがＡ／Ｄ変換部３１でデジタル信号ＤＸ，ＤＹ，ＤＺに変換されてデータメモリ３２に記憶される（ステップ＃５）。
【００６１】
次に、データメモリ３２から測定データＤＸ，ＤＹ，ＤＺと当該データメモリ３２に予め記憶されている校正データＫＸ，ＫＹ，ＫＺとがデータ処理部３３に読み出され、測定用画像の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚが算出される（ステップ＃７）。なお、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ＝ＫＸ・ＤＸ，Ｙ＝ＫＹ・ＤＹ，Ｚ＝ＫＺ・ＤＺによって算出される。こうして、真の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚが算出されると、その算出結果が表示部３４（すなわち、表示パネル３０１）に表示される（＃９）。
【００６２】
なお、上記実施形態では、国際照明委員会（ＣＩＥ）で標準観察者の分光感度として規定されている３つの分光感度に対応した赤フィルタ２５１ａ、緑フィルタ２５１ｂおよび青フィルタ２５１ｃによって、受光センサ２５２ａ〜２５２ｃの分光感度を補正するようにしているが、フィルタの種類はこれに限定されるものではない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正のパワーを有する集光手段と、この集光手段の像側主点からほぼ当該集光手段の焦点距離だけ離れた位置に入射面を有する光束分割手段とで測定光学系を構成したので、被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束全てをロスなく光束分割手段を介して受光センサ側に導くことができ、被測定物の発光強度が小さい場合にも被測定物の光学特性を正確に測定することができる（請求項１）。
【００６４】
また、本発明によれば、正のパワーを有する第１の集光手段と、この第１の集光手段の像側主点からほぼ当該第１の集光手段の焦点距離だけ離れた位置に配設された開口絞りと、この開口絞りを透過した光束を複数の光束に分割して出射する光束分割手段と、開口絞りと光束分割手段の入射面とが共役な関係となる位置に配置され、開口絞りを透過した光束を光束分割手段に集光する第２の集光手段とで測定光学系を構成したので、被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束全てをロスなく光束分割手段を介して受光センサ側に導くことができ、上記と同様の効果を得ることができる（請求項２）。
【００６５】
また、本発明によれば、光束分割手段の入射面若しくは開口絞りの近傍位置に照明手段を設け、この照明手段で被測定物の被測定領域全体を照明するようにしたので、ファインダ光学系が不要となり、ファインダ光学系を設けることに起因する受光センサ側への導光光量の低下をなくすることができる（請求項１，２）。
【００６６】
また、光束分割手段は、正のパワーを有するものにしたので、光束分割手段から出射された光束の照射範囲を受光センサの受光範囲と略一致させることで、光束分割手段と受光センサとの間の導光ロスを低減することができる。これにより受光センサの受光光量の低下を更に防止することができる（請求項３，４）。
【００６７】
また、本発明に係る測定用光学系を用いて三刺激値光電色彩計を構成したので、被測定物の被測定領域から出射される光束のうち所定の出射角以下の光束が測定用光学系により光量ロスをすることなく受光センサに導かれ、被測定物の被測定領域からの光束が小さい場合にも確実かつ正確に三刺激値の測定を行うことができる（請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る三刺激値型光電色彩計の外観を示す斜視図である。
【図２】  測定プローブ及び測定器本体の内部構成を示すブロック図である。
【図３】  測定プローブの測定光学系の具体的な構成を示す図である。
【図４】  ファイバからの出射光束による照明範囲と受光部の受光範囲との関係を示す図である。
【図５】  光路切換部材の構造を示す図である。
【図６】  光路切換部材の発光素子により被測定領域が照明される様子を示す図である。
【図７】  光路切換部材の他の構造を示す図である。
【図８】  発光素子の他の取付構造を示す図である。
【図９】  測定用光学系の他の実施形態を示す図である。
【図１０】  測定用光学系の他の実施形態における発光素子の照明範囲を示す図である。
【図１１】  測定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】  従来の三刺激値型光電色彩計に適用される光学系の一例を示す図である。
【図１３】  従来の測定用光学系におけるファイバからの出射光束による照明範囲と受光部の受光範囲との関係を示す図である。
【図１４】  被測定物の被測定領域から出射される光束のうち、所定の出射角以下の光束のみを受光センサに導光する従来の測定用光学系の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  三刺激値型光電色彩計
２  測定プローブ
２１  対物レンズ（集光手段、第１の集光手段）
２１１  リレーレンズ（第２の集光手段）
２２  光路切換部材（光路切換手段）
２２４  発光素子（照明手段）
２３  駆動部材
２４  光束分割部材（光束分割手段）
２４１  ファイバ
２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃ  正レンズ
２５  光電変換部
２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃ  分光感度補正フィルタ
２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ  受光センサ（受光手段）
２６  増幅部
３  測定器本体
３１  Ａ／Ｄ変換部
３２  データメモリ
３３  データ処理部（演算手段）
３４  表示部
３５  操作部
３６  制御部
４  ケーブル
５  液晶パネル（被測定物）
６  三脚
ＡＲ  被測定領域
Ｓ１  開口絞り
Ｓ２  視野絞り
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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