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JP2010117149A - Two-dimensional colorimeter - Google Patents

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JP2010117149A
JP2010117149A JP2008288544A JP2008288544A JP2010117149A JP 2010117149 A JP2010117149 A JP 2010117149A JP 2008288544 A JP2008288544 A JP 2008288544A JP 2008288544 A JP2008288544 A JP 2008288544A JP 2010117149 A JP2010117149 A JP 2010117149A
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JP
Japan
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dimensional
measurement
scanning
light
micromirror array
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Application number
JP2008288544A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Teraoka
良隆 寺岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
Priority to JP2008288544A priority Critical patent/JP2010117149A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a scanning mechanism and to reduce a scanning time thereof in a two-dimensional colorimeter used as an inspection device for a display. <P>SOLUTION: Light input from a two-dimensional measuring target object 2 through an objective lens 3 is sequentially incident on filters 7X, 7Y, 7Z by a micromirror array 4 formed of a DMD or MEMS having a plurality of micromirrors 4a arranged in a two-dimensional structure. The transmitted light is imaged at one point of an imaging position by image-forming lenses 8X, 8Y, 8Z. The light intensity is measured by means of a common use two-dimensional array sensor 9, and an arithmetic operation section 10 determines chromaticities x, y of respective points in the two-dimensional measuring target object. Accordingly, miniaturization of the scanning mechanism and reduction of a measuring (scanning) time period thereof can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディスプレイの検査装置などとして用いられ、2次元の拡がりを持つ測定対象物内の各点を所定の光の積分時間ずつ順次走査して、それぞれの色を測定する2次元測色装置に関する。   The present invention is used as a display inspection device or the like, and is a two-dimensional colorimetric device that measures each color by sequentially scanning each point in a measurement object having a two-dimensional spread by an integration time of a predetermined light. About.

一般的な測色装置は、測定対象物の表面上のスポット領域の色を測定するものであるが、広い測定領域に対する色を測定するには、2次元的に測定できる装置が必要である。そこで、そのような2次元測色装置として、分光測色計に比べて簡単な構造で、物体や光源の色を測定できる刺激値直読型の測色方法が特許文献1で提案されている。その従来技術によれば、2次元アレイセンサの手前に、3刺激値(X,Y,Z)に対応する3〜4種類のフィルタを順次切換えて配置して測定を行い、その測定結果から色度x,yを求めるというものである。
特開2003−42848号公報
A general colorimetric device measures the color of a spot area on the surface of a measurement object, but an apparatus capable of two-dimensional measurement is required to measure the color of a wide measurement area. Therefore, as such a two-dimensional colorimetric apparatus, Patent Document 1 proposes a stimulus value direct reading type colorimetric method that can measure the color of an object or a light source with a simpler structure than a spectrocolorimeter. According to the prior art, measurement is performed by sequentially switching and arranging three to four types of filters corresponding to tristimulus values (X, Y, Z) in front of the two-dimensional array sensor. The degree x and y are obtained.
JP 2003-42848 A

しかしながら、上述の従来技術では、フィルタ切換えを、フィルタを嵌め込んだディスクを回転させて行うというものであり、非常に大掛かりになり、装置の小型化が困難であるとともに、信頼性(耐久性)が低いという問題がある。また、フィルタの切換えに時間がかかり、測定(走査)に時間を要するという問題もある。   However, in the above-described prior art, the filter switching is performed by rotating the disk in which the filter is fitted, which is very large, making it difficult to reduce the size of the apparatus, and reliability (durability). There is a problem that is low. Further, there is a problem that it takes time to switch the filter and time is required for measurement (scanning).

本発明の目的は、小型化することができるとともに、測定時間を短縮することができる2次元測色装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a two-dimensional colorimetric apparatus that can be miniaturized and can reduce measurement time.

本発明の2次元測色装置は、2次元の測定対象物内の各点における色を測定する刺激値直読型の2次元測色装置において、複数のマイクロミラーが2次元配列されて成り、対物レンズを通して入射した光を、前記対物レンズからの光経路外で、3つ以上の相互に異なる方向へ順次走査して反射可能なマイクロミラーアレイと、前記対物レンズからマイクロミラーアレイまでの光経路外で、前記マイクロミラーアレイの前記3つ以上の反射方向に走査された光を受光する2次元センサユニットと、前記各2次元センサユニットの各センサ素子で測定された光強度から、前記2次元の測定対象物内の各点における色を演算する演算部とを含むことを特徴とする。   The two-dimensional colorimetric device of the present invention is a stimulus value direct-reading type two-dimensional colorimetric device that measures the color at each point in a two-dimensional measurement object. A micromirror array capable of reflecting light incident through a lens by sequentially scanning in three or more different directions outside the optical path from the objective lens, and outside the optical path from the objective lens to the micromirror array From the two-dimensional sensor unit that receives the light scanned in the three or more reflection directions of the micromirror array and the light intensity measured by each sensor element of each two-dimensional sensor unit, And an arithmetic unit that calculates the color at each point in the measurement object.

上記の構成によれば、ディスプレイの検査装置などとして用いられ、2次元の測定対象物内の各点を、所定の光の積分時間で順次走査して、それぞれの色を測定する2次元測色装置において、対物レンズを通して入射した光を、複数のマイクロミラーが2次元配列され、DMD(Dgital Micromirror Device)やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などから成るマイクロミラーアレイによって、前記対物レンズからの光経路外で、3つ以上の相互に異なる方向へ順次走査して反射(偏向)させ、その反射(偏向)光の強度を、前記対物レンズからマイクロミラーアレイまでの光経路外で、前記マイクロミラーアレイの前記3つ以上の反射方向にそれぞれ配置した刺激値直読型(フィルタ型)の2次元センサユニットで測定し、その測定結果から、演算部が前記2次元の測定対象物内の各点における色を演算する。   According to said structure, it is used as an inspection apparatus etc. of a display, and the two-dimensional colorimetry which measures each color sequentially by scanning each point in a two-dimensional measuring object with the integration time of predetermined light In the apparatus, a light path from the objective lens is incident on the light incident through the objective lens by a micromirror array in which a plurality of micromirrors are two-dimensionally arranged and made of DMD (Dgital Micromirror Device), MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), or the like. Outside, the micromirror array sequentially scans in three or more different directions and reflects (deflects) the intensity of the reflected (deflected) light outside the optical path from the objective lens to the micromirror array. Measured with the stimulus value direct reading type (filter type) two-dimensional sensor unit arranged in each of the three or more reflection directions, and calculated from the measurement results. There calculates the color of each point in the measurement object of the two-dimensional.

したがって、2次元の測定対象物内の各点の色を測定するにあたって、DMDやMEMSなどから成るマイクロミラーアレイの微少変位によって前記各点の順次走査を実現するので、走査のための機構を小型化することができるとともに、測定(走査)時間を短縮することができる。   Therefore, when measuring the color of each point in the two-dimensional measurement object, the respective points are sequentially scanned by a slight displacement of the micromirror array made of DMD, MEMS, etc., so that the mechanism for scanning is reduced in size. And the measurement (scanning) time can be shortened.

また、本発明の2次元測色装置では、前記2次元センサユニットは、3刺激値にそれぞれ対応したフィルタと、前記各フィルタに個別に対応して設けられ、前記フィルタからの透過光を予め定める1点の結像位置に結像する結像レンズと、前記1点の結像位置に配置される2次元アレイセンサとを含むことを特徴とする。   In the two-dimensional colorimetric apparatus of the present invention, the two-dimensional sensor unit is provided with a filter corresponding to each of the tristimulus values, and corresponding to each filter individually, and the transmitted light from the filter is determined in advance. It includes an imaging lens that forms an image at one imaging position and a two-dimensional array sensor that is arranged at the one imaging position.

上記の構成によれば、マイクロミラーアレイによる反射方向が3つで、それぞれの反射位置にフィルタが配置されても、その透過光を結像レンズによって1点に集め、そこに各点の光強度を測定する2次元アレイセンサを配置する。   According to the above configuration, even if there are three reflection directions by the micromirror array and filters are arranged at the respective reflection positions, the transmitted light is collected at one point by the imaging lens, and the light intensity at each point is collected there. A two-dimensional array sensor for measuring is arranged.

したがって、2次元アレイセンサを時分割で共用し、3つの刺激値をそれぞれ測定することができる。   Therefore, the two-dimensional array sensor can be shared in a time-sharing manner, and each of the three stimulus values can be measured.

さらにまた、本発明の2次元測色装置では、前記3つ以上の方向は、前記対物レンズの光軸に対して所定のオフセット角を有する面上で、かつ前記光軸と直交方向に相互に間隔を開けて設定されることを特徴とする。   Furthermore, in the two-dimensional colorimetric apparatus of the present invention, the three or more directions are mutually on a plane having a predetermined offset angle with respect to the optical axis of the objective lens and in a direction orthogonal to the optical axis. It is characterized by being set at an interval.

上記の構成によれば、マイクロミラーアレイによる前記3つ以上の反射方向の設定にあたって、先ず前記対物レンズの光軸に対して所定のオフセット角を設定することで、反射方向を前記対物レンズからマイクロミラーアレイまでの光経路外とすることができ、さらにマイクロミラーの走査方向については、前記光軸と直交方向とする。   According to the above configuration, when setting the three or more reflection directions by the micromirror array, first, by setting a predetermined offset angle with respect to the optical axis of the objective lens, the reflection direction is changed from the objective lens to the microscopic direction. It can be outside the optical path to the mirror array, and the scanning direction of the micromirror is perpendicular to the optical axis.

したがって、マイクロミラーを駆動する駆動部に該マイクロミラーを前記所定のオフセット角を持たせて取付けることで、前記駆動部には1軸のみの走査を行うものを使用することができ、前記駆動部を簡素化することができる。   Therefore, by attaching the micromirror to the drive unit that drives the micromirror with the predetermined offset angle, the drive unit can be used for scanning only one axis, and the drive unit can be used. Can be simplified.

また、本発明の2次元測色装置では、前記マイクロミラーアレイの走査および前記2次元アレイセンサの測定動作を制御する測色制御部を備え、該測色制御部は、各マイクロミラーアレイを前記予め定める光の積分時間で順次走査させる予備測定を行わせ、その予備測定において各2次元センサユニットの各センサ素子で測定された光強度から、各センサ素子での受光量が略等しくなるように、各マイクロミラーアレイの走査時間を調整して本測定を行い、前記演算部は、測定結果を前記調整された走査時間で除算した値から、色判定を行うことを特徴とする。   The two-dimensional colorimetric apparatus of the present invention further includes a colorimetric control unit that controls the scanning of the micromirror array and the measurement operation of the two-dimensional array sensor, and the colorimetric control unit includes the micromirror array as described above. Preliminary measurement is performed by sequentially scanning with a predetermined light integration time, and the amount of light received by each sensor element is substantially equal from the light intensity measured by each sensor element of each two-dimensional sensor unit in the preliminary measurement. The main measurement is performed by adjusting the scanning time of each micromirror array, and the calculation unit performs color determination from a value obtained by dividing the measurement result by the adjusted scanning time.

上記の構成によれば、前記ディスプレイのような2次元の測定対象物では、表示画像によっては、各点の輝度にばらつきのある場合がある。そこで、前記マイクロミラーアレイの走査および前記2次元アレイセンサの測定動作を制御する測色制御部を設け、この測色制御部で、各マイクロミラーアレイを前記予め定める光の積分時間で順次走査させる予備測定を行わせるようにし、その結果から、暗い点のセンサ素子については対応するマイクロミラーの走査時間(光の積分時間)を長く、明るい点のセンサ素子については短くして、各センサ素子の受光量を等しくして本測定を行う。その測定後は、演算部で測定結果を調整された走査時間で除算することで、調整分を補正し、その補正した値から色判定を行う。   According to the above configuration, in a two-dimensional measurement object such as the display, the luminance at each point may vary depending on the display image. Therefore, a colorimetry control unit is provided for controlling the scanning of the micromirror array and the measurement operation of the two-dimensional array sensor, and the colorimetry control unit sequentially scans each micromirror array with the predetermined integration time of the light. As a result of the preliminary measurement, the scanning time (light integration time) of the corresponding micromirror is increased for the sensor element of the dark spot, and the sensor element of the bright spot is shortened. Perform this measurement with the same amount of received light. After the measurement, the measurement result is divided by the adjusted scanning time by the calculation unit to correct the adjustment, and color determination is performed from the corrected value.

したがって、測定対象物の各点の輝度にばらつきがあっても、略等しいS/Nで測定を行うことができる。   Therefore, even if there is a variation in luminance at each point of the measurement object, measurement can be performed with substantially the same S / N.

本発明の2次元測色装置は、以上のように、ディスプレイの検査装置などとして用いられ、2次元の測定対象物内の各点を、所定の光の積分時間で順次走査して、それぞれの色を測定する刺激値直読型の2次元測色装置において、対物レンズを通して入射した光を、複数のマイクロミラーが2次元配列され、DMDやMEMSなどから成るマイクロミラーアレイによって、前記対物レンズからの光経路外で、3つ以上の相互に異なる方向へ順次走査して反射(偏向)させ、その反射(偏向)光の強度を、前記対物レンズからマイクロミラーアレイまでの光経路外で、前記マイクロミラーアレイの前記3つ以上の反射方向にそれぞれ配置した2次元センサユニットで測定し、その測定結果から、演算部が前記2次元の測定対象物内の各点における色を演算する。   As described above, the two-dimensional colorimetric apparatus of the present invention is used as a display inspection apparatus or the like, and sequentially scans each point in a two-dimensional measurement object with a predetermined light integration time. In a stimulus value direct-reading type two-dimensional colorimetric apparatus for measuring color, light incident through an objective lens is two-dimensionally arranged from a plurality of micromirrors, and is reflected from the objective lens by a micromirror array composed of DMD, MEMS, or the like. Outside the optical path, three or more different directions are sequentially scanned and reflected (deflected), and the intensity of the reflected (deflected) light is measured outside the optical path from the objective lens to the micromirror array. Measurement is performed by a two-dimensional sensor unit arranged in each of the three or more reflection directions of the mirror array. To calculate the color.

それゆえ、2次元の測定対象物内の各点の色を測定するにあたって、DMDやMEMSなどから成るマイクロミラーアレイの微少変位によって前記各点の順次走査を実現するので、走査のための機構を小型化することができるとともに、測定(走査)時間を短縮することができる。   Therefore, when measuring the color of each point in the two-dimensional measurement object, the respective points are sequentially scanned by a minute displacement of the micromirror array made of DMD, MEMS, etc. The size can be reduced and the measurement (scanning) time can be shortened.

[実施の形態1]
図1は本発明の実施の第1の形態に係る2次元測色装置1の光学系を説明するための斜視図であり、図2はその光路図である。この2次元測色装置1は、ディスプレイの検査などのために用いられ、2次元の測定対象物2内の各点を順次走査して、3刺激値X,Y,Zから、それぞれの色度x,yおよび必要に応じて輝度Lvを測定するものである。注目すべきは、この2次元測色装置1は、前記測定対象物2の像を対物レンズ3で取込み、その対物レンズ3の焦点位置には、複数のマイクロミラー4aが2次元配列されて成るマイクロミラーアレイ4が配置されていることである。そして、このマイクロミラーアレイ4は、入射光を3つ以上(本実施の形態では、前記3刺激値X,Y,Zにそれぞれ対応した3つの方向に、対物レンズ3(入射)方向を加えた4つとする)の相互に異なる方向へ順次走査して反射可能であり、反射光は、固定ミラー5を介して、前記対物レンズ3からマイクロミラーアレイ4までの光経路外に配置される2次元センサユニット6に入射する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view for explaining an optical system of a two-dimensional colorimetric apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an optical path diagram thereof. This two-dimensional colorimetric device 1 is used for inspection of a display and the like, and sequentially scans each point in the two-dimensional measurement object 2 to obtain respective chromaticities from the tristimulus values X, Y, and Z. x, y and the luminance Lv as required are measured. It should be noted that the two-dimensional colorimetric apparatus 1 captures an image of the measurement object 2 with the objective lens 3, and a plurality of micromirrors 4 a are two-dimensionally arranged at the focal position of the objective lens 3. That is, the micromirror array 4 is arranged. The micromirror array 4 adds three or more incident lights (in this embodiment, the objective lens 3 (incident) direction is added to three directions respectively corresponding to the tristimulus values X, Y, and Z. The two-dimensionally arranged reflected light can be sequentially scanned in different directions, and the reflected light is arranged outside the optical path from the objective lens 3 to the micromirror array 4 via the fixed mirror 5. The light enters the sensor unit 6.

前記2次元センサユニット6では、前記マイクロミラーアレイ4からの反射光は、前記3刺激値X,Y,Zそれぞれのフィルタ7X,7Y,7Zに入射し、前記各刺激値X,Y,Z成分が抽出された後、各フィルタ7X,7Y,7Zに対応して設けられる結像レンズ8X,8Y,8Zによって1点の結像位置に結像され、その1点の結像位置に配置される2次元アレイセンサ9の各センサ素子によって前記各刺激値X,Y,Z成分の強度が測定される。その測定された光強度から、演算部10は、前記2次元の測定対象物2内の各点における前記色度x,yおよび輝度Lvを判定する。   In the two-dimensional sensor unit 6, the reflected light from the micromirror array 4 enters the filters 7X, 7Y, and 7Z of the tristimulus values X, Y, and Z, and the stimulus values X, Y, and Z components. Is extracted and imaged at one imaging position by imaging lenses 8X, 8Y, and 8Z provided corresponding to the filters 7X, 7Y, and 7Z, and arranged at the one imaging position. The intensity of each stimulus value X, Y, Z component is measured by each sensor element of the two-dimensional array sensor 9. From the measured light intensity, the calculation unit 10 determines the chromaticity x, y and the luminance Lv at each point in the two-dimensional measurement object 2.

前記色度x,yおよび輝度Lvの求め方は、以下の通りである。先ず、前記各フィルタ7X,7Y,7Zは、2次元アレイセンサ9の各センサ素子との組合わせで、CIE1931で規定された等色関数x(λ),y(λ),z(λ)に近似した分光応答度をもつように設計されている。演算部10に入力された各センサ素子の出力は、信号増幅され、アナログ/デジタル変換される。ここで得られた各フィルタ7X,7Y,7Zの出力に対応するデジタル値X,Y,Zは、測定対象物2の或る点の分光放射輝度をS(λ)、センサ素子の各フィルタ7X,7Y,7Zでの分光応答度をx’(λ),y’(λ),z’(λ)とすると、
X=∫S(λ)・x’(λ)dλ ・・・(1−1)
Y=∫S(λ)・y’(λ)dλ ・・・(1−2)
Z=∫S(λ)・z’(λ)dλ ・・・(1−3)
となる(ここで、λは波長。波長範囲は可視光の波長領域。)。そして、得られたデジタル値X,Y,Zを用いて、下記の演算を行うことで、色度x,yおよび輝度Lvを算出することができる。
The method for obtaining the chromaticity x, y and luminance Lv is as follows. First, the filters 7X, 7Y, and 7Z are combined with the sensor elements of the two-dimensional array sensor 9 to obtain color matching functions x (λ), y (λ), and z (λ) defined by CIE1931. It is designed to have an approximate spectral response. The output of each sensor element input to the arithmetic unit 10 is signal amplified and analog / digital converted. The digital values X, Y, Z corresponding to the outputs of the filters 7X, 7Y, 7Z obtained here are the spectral radiance of a certain point of the measurement object 2 as S (λ), and the filters 7X of the sensor element. , 7Y, 7Z, where x ′ (λ), y ′ (λ), z ′ (λ)
X = ∫S (λ) · x ′ (λ) dλ (1-1)
Y = ∫S (λ) · y ′ (λ) dλ (1-2)
Z = ∫S (λ) · z ′ (λ) dλ (1-3)
Where λ is the wavelength. The wavelength range is the visible light wavelength region. The chromaticity x, y and the luminance Lv can be calculated by performing the following calculation using the obtained digital values X, Y, and Z.

x=X/(X+Y+Z) ・・・(2−1)
y=Y/(X+Y+Z) ・・・(2−2)
Lv=Y ・・・(2−3)
前記マイクロミラーアレイ4は、DMD(Dgital Micromirror Device)やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などから成り、各マイクロミラー4aは、走査制御回路11によって電圧が印加されることで、個別に、参照符号4vで示すチルト方向と参照符号4hで示すパン方向との2軸走査(偏向)が可能となっている。また、電圧が印加されないと、ミラー面を平行、すなわち光軸と垂直に保ち、したがって入射光を対物レンズ3(入射)方向に反射する。このマイクロミラー4aは、2次元アレイセンサ9の各センサ素子に対して、予め対応関係が定められている。たとえば、マイクロミラー4a1個に対して、センサ素子が10個という具合である。解像度は、前記マイクロミラー4aの分解能と2次元アレイセンサ9の分解能との粗い(素子数が少ない)方によって決定される。上述の例では、図2で示すように、対物レンズ3によって、マイクロミラーアレイ4上で測定対象物2の像が一旦結像されているが、対物レンズ3の後にマイクロレンズアレイを挿入し、平行光にして、結像しないようにしてもよい。
x = X / (X + Y + Z) (2-1)
y = Y / (X + Y + Z) (2-2)
Lv = Y (2-3)
The micromirror array 4 is composed of DMD (Dgital Micromirror Device), MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and the like, and each micromirror 4a is individually applied with a reference numeral 4v when a voltage is applied by the scanning control circuit 11. Biaxial scanning (deflection) is possible in the tilt direction indicated by と and the pan direction indicated by reference numeral 4h. If no voltage is applied, the mirror surface is kept parallel, that is, perpendicular to the optical axis, and therefore incident light is reflected in the direction of the objective lens 3 (incident). The micromirror 4a has a predetermined correspondence relationship with each sensor element of the two-dimensional array sensor 9. For example, ten sensor elements are provided for one micromirror 4a. The resolution is determined by the coarse (small number of elements) of the resolution of the micromirror 4a and the resolution of the two-dimensional array sensor 9. In the above example, as shown in FIG. 2, the image of the measurement object 2 is once formed on the micromirror array 4 by the objective lens 3, but the microlens array is inserted after the objective lens 3, You may make it parallel light and not image-form.

上述のように構成される2次元測色装置1において、前記マイクロミラーアレイ4の走査および前記2次元センサユニット6の測定動作を制御する測色制御部12が設けられており、その測色制御部12は、各マイクロミラーアレイ4を予め定める光の積分時間で順次走査させる予備測定を行わせ、その予備測定において2次元アレイセンサ9の各センサ素子で測定された光強度(前記デジタル値X,Y,Z)から、各センサ素子での受光量が略等しくなるように、各マイクロミラーアレイ4の走査時間を調整して本測定を行う。   In the two-dimensional colorimetric apparatus 1 configured as described above, a colorimetric control unit 12 that controls the scanning of the micromirror array 4 and the measurement operation of the two-dimensional sensor unit 6 is provided. The unit 12 performs preliminary measurement by sequentially scanning each micromirror array 4 with a predetermined integration time of light, and the light intensity (the digital value X) measured by each sensor element of the two-dimensional array sensor 9 in the preliminary measurement. , Y, Z), and the actual measurement is performed by adjusting the scanning time of each micromirror array 4 so that the amount of light received by each sensor element becomes substantially equal.

具体的には、測色制御部12は、先ず、後述する通常の測定を前記予め定める光の積分時間(露光時間)、すなわちマイクロミラー4aを既定の走査時間ずつ、順次各フィルタ7X,7Y,7Zに振り向け、前記各刺激値X,Y,Z成分の強度測定を行い、その測定結果から、演算部10で、輝度値Lvを求める前記予備測定を1または複数回行う。こうして得られた2次元の測定対象物2内の各点の輝度値或いはその平均値などから、測色制御部12は、次に、暗い点のセンサ素子については対応するマイクロミラーの走査時間(光の積分時間)を長く、明るい点のセンサ素子については短くするように、各マイクロミラー4aの走査時間を決定し、本測定にあたって、走査制御回路11に設定する。1つのマイクロミラー4aに対して、2次元アレイセンサ9のセンサ素子が複数対応している場合には、各センサ素子の予備測定の結果の平均値や最大輝度値に対応して、走査時間が決定されればよい。   Specifically, the colorimetry control unit 12 first performs normal measurement, which will be described later, on the predetermined integration time (exposure time) of the light, that is, the micromirror 4a for each predetermined scanning time, in order to each filter 7X, 7Y, Turning to 7Z, intensity measurements of the respective stimulus values X, Y, and Z are performed, and the preliminary measurement for obtaining the luminance value Lv is performed one or more times by the calculation unit 10 from the measurement results. From the luminance value of each point in the two-dimensional measurement object 2 thus obtained or the average value thereof, the colorimetric control unit 12 then scans the corresponding micromirror scanning time ( The scanning time of each micromirror 4a is determined so that the light integration time) is long and the sensor elements at the bright spots are short, and are set in the scanning control circuit 11 in this measurement. When a plurality of sensor elements of the two-dimensional array sensor 9 correspond to one micromirror 4a, the scanning time corresponds to the average value or the maximum luminance value of the preliminary measurement result of each sensor element. It only has to be decided.

本測定では、前記通常の測定を設定された走査時間で行うことになり、順次各フィルタ7X,7Y,7Zを使用して、前記各刺激値X,Y,Z成分の強度測定を行う。詳しくは、測定開始時点では、総てのマイクロミラー4aは、前記各フィルタ7X,7Y,7Zの何れか(図2では8Y)に向けて走査(偏向)しており、設定された走査時間が経過すると、図3で示すように、そのミラー4bだけ、走査制御回路11は、前述のように印加電圧を0として、ミラー面を平行に切換え、入射光を対物レンズ3(入射)方向に反射させ、センサ素子へ向わないようにする。この反射方向の切換えの際、一部のマイクロミラーで、他のマイクロミラーの光路と交差し、反射光が他のフィルタやセンサ素子に入射してしまう可能性があるが、前記DMDやMEMS素子の動きは俊敏であり、殆ど問題にはならない。   In this measurement, the normal measurement is performed at a set scanning time, and the intensity of each stimulus value X, Y, Z component is sequentially measured using each filter 7X, 7Y, 7Z. Specifically, at the start of measurement, all the micromirrors 4a are scanning (deflecting) toward one of the filters 7X, 7Y, and 7Z (8Y in FIG. 2), and the set scanning time is set. After that, as shown in FIG. 3, only the mirror 4b, the scanning control circuit 11 sets the applied voltage to 0 as described above, switches the mirror surface in parallel, and reflects the incident light in the direction of the objective lens 3 (incident). To avoid going to the sensor element. When switching the reflection direction, there is a possibility that some micromirrors cross the optical path of other micromirrors and the reflected light may be incident on other filters or sensor elements. The movement is agile and seldom a problem.

こうして、設定された走査時間の最も長い値が経過して、総てのマイクロミラー4aが対物レンズ3(入射)方向に復帰すると、走査制御回路11は、図2において、参照符号4cで示すように、総てのマイクロミラー4aを次のフィルタ8Zに向けて走査を行わせる。一方、演算部10にはまた、前記測色制御部12から走査制御回路11に設定された前記走査時間が入力されており、該演算部10は、上述のようにして総ての刺激値X,Y,Z成分の強度測定を行った後、その測定結果を、上述のようにして調整された走査時間で除算することで、調整分を補正し、その補正した値から、前記色度x,yおよび必要に応じて輝度Lvを演算する。これによって、ディスプレイなどの測定対象物2の各点からのセンサ受光量を等しくして、本測定を行うことができ、測定対象物2の各点の輝度にばらつきがあっても、略等しいS/Nで測定を行うことができるようになっている。なお、測定の信頼性を上げるため、本測定の動作も、複数回繰り返して行われてもよい。   Thus, when the longest value of the set scanning time has elapsed and all the micromirrors 4a have returned to the objective lens 3 (incident) direction, the scanning control circuit 11 is indicated by reference numeral 4c in FIG. Then, all the micromirrors 4a are scanned toward the next filter 8Z. On the other hand, the scan time set in the scan control circuit 11 is input from the colorimetric control unit 12 to the calculation unit 10, and the calculation unit 10 receives all the stimulus values X as described above. After measuring the intensity of the Y, Z and Z components, the measurement result is divided by the scanning time adjusted as described above to correct the adjustment, and from the corrected value, the chromaticity x , Y and the luminance Lv as required. This makes it possible to perform the actual measurement by making the amount of received light from each point of the measurement object 2 such as a display equal, and even if the luminance of each point of the measurement object 2 varies, the S is substantially equal. Measurement can be performed at / N. Note that the operation of the main measurement may be repeated a plurality of times in order to increase the reliability of the measurement.

以上のように、本実施の形態の2次元測色装置1では、対物レンズ2を通して入射した光を、複数のマイクロミラー4aが2次元配列され、DMDやMEMSなどから成るマイクロミラーアレイ4によって、刺激値直読型の2次元センサユニット6で測定し、その測定結果から、演算部10が前記2次元の測定対象物2内の各点における色度x,yを演算するので、走査のための機構を小型化することができるとともに、測定(走査)時間を短縮することができる。   As described above, in the two-dimensional colorimetric apparatus 1 according to the present embodiment, a plurality of micromirrors 4a are two-dimensionally arranged for light incident through the objective lens 2, and the micromirror array 4 made of DMD, MEMS, etc. Measurement is performed by the stimulus value direct-reading type two-dimensional sensor unit 6, and the calculation unit 10 calculates the chromaticity x, y at each point in the two-dimensional measurement object 2 from the measurement result. The mechanism can be miniaturized and the measurement (scanning) time can be shortened.

また、前記刺激値直読型の2次元センサユニット6を、3つの刺激値X,Y,Z成分に対応したフィルタ7X,7Y,7Zと、前記各フィルタ7X,7Y,7Zに個別に対応して設けられ、前記フィルタ7X,7Y,7Zからの透過光を予め定める1点の結像位置に結像する結像レンズ8X,8Y,8Zと、前記1点の結像位置に配置される2次元アレイセンサ9とを備えて構成することで、2次元アレイセンサ9を時分割で共用し、3つの刺激値X,Y,Zをそれぞれ測定することができる。   Further, the stimulus value direct-reading type two-dimensional sensor unit 6 is individually associated with the filters 7X, 7Y, and 7Z corresponding to the three stimulus values X, Y, and Z components, and the filters 7X, 7Y, and 7Z. An imaging lens 8X, 8Y, 8Z that is provided and images the transmitted light from the filters 7X, 7Y, 7Z at a predetermined imaging position, and two-dimensionally arranged at the one imaging position. By including the array sensor 9, the two-dimensional array sensor 9 can be shared in a time-sharing manner, and three stimulus values X, Y, and Z can be measured.

このような2次元測色装置1の校正は、既存の点(スポット)測定が可能な3刺激値測色計の校正と同様に行うことができる。すなわち、校正用光源に、基準となる点測定が可能な3刺激値測色計を用意し、校正用光源のWRGBそれぞれに対し、2次元アレイセンサ9の1画素1画素に対応するその校正用光源の1点1点を、前記基準となる3刺激値測色計で測定して3刺激値X,Y,Zを求め、これを列ベクトルA’=(X’、Y’、Z’)とする。同様に、校正用光源に対して、本実施の形態の2次元測色装置1によって、WRGBそれぞれに対し通常測定を行い、測定結果の列ベクトルA=(X、Y、Z)を求める。そして、A’=WAが成立するような3×3行列Wを求め、補正係数として、実際の本測定時に、測定結果をこの行列Wでマトリクス校正する。   Such calibration of the two-dimensional colorimetric apparatus 1 can be performed in the same manner as the calibration of a tristimulus colorimeter capable of measuring an existing point (spot). That is, a tristimulus colorimeter capable of measuring a reference point is prepared as a light source for calibration, and the calibration corresponding to one pixel of one pixel of the two-dimensional array sensor 9 is provided for each of WRGB of the light source for calibration. Each point of the light source is measured with the reference tristimulus colorimeter to obtain tristimulus values X, Y, and Z, which are column vectors A ′ = (X ′, Y ′, Z ′). And Similarly, with the two-dimensional colorimetric device 1 of the present embodiment, the calibration light source is subjected to normal measurement for each of WRGB, and the column vector A = (X, Y, Z) of the measurement result is obtained. Then, a 3 × 3 matrix W that satisfies A ′ = WA is obtained, and the measurement result is subjected to matrix calibration with this matrix W as a correction coefficient in actual actual measurement.

[実施の形態2]
図4は、本発明の実施の第2の形態に係る2次元測色装置21の全体構成を示すブロック図である。この2次元測色装置21は、前述の2次元測色装置1に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。前述のマイクロミラーアレイ4の各マイクロミラー4aが、チルト方向4vとパン方向4hとの2軸走査(偏向)が可能なDMDまたはMEMS素子から成るのに対して、注目すべきは、本実施の形態では、マイクロミラーアレイ24のマイクロミラー24aは、該マイクロミラー24aを駆動する図示しない駆動部に、対物レンズ3の光軸3aに対して所定のオフセット角θを有するように取付けられ(図5の例では、チルト方向に)、前記駆動部には1軸のみの走査(偏向)を行うものが使用されることである。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the two-dimensional colorimetric apparatus 21 according to the second embodiment of the present invention. The two-dimensional color measuring device 21 is similar to the above-described two-dimensional color measuring device 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Each micromirror 4a of the micromirror array 4 described above is composed of DMD or MEMS elements capable of biaxial scanning (deflection) in the tilt direction 4v and the pan direction 4h. In the embodiment, the micromirror 24a of the micromirror array 24 is attached to a drive unit (not shown) that drives the micromirror 24a so as to have a predetermined offset angle θ with respect to the optical axis 3a of the objective lens 3 (FIG. 5). In this example, in the tilt direction), the drive unit that performs scanning (deflection) of only one axis is used.

このため、2次元センサユニット26では、前記フィルタ7X,7Y,7Zおよびそれに対応する結像レンズ8X,8Y,8Zが、前記光軸3aと直交方向で、前記1軸で走査可能なパン方向(1次元方向)4hに相互に間隔を開けて配置される。このように構成することで、前記マイクロミラーアレイ24における駆動部および走査制御回路11などを簡素化することができる。   Therefore, in the two-dimensional sensor unit 26, the filters 7X, 7Y, and 7Z and the corresponding imaging lenses 8X, 8Y, and 8Z are in a panning direction (in a direction orthogonal to the optical axis 3a and scann by the one axis ( (One-dimensional direction) 4h are arranged with a space therebetween. With this configuration, the driving unit, the scanning control circuit 11 and the like in the micromirror array 24 can be simplified.

本発明の実施の第1の形態に係る2次元測色装置の光学系を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the optical system of the two-dimensional colorimetric apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 前記2次元測色装置の光路図である。FIG. 2 is an optical path diagram of the two-dimensional color measuring device. 前記2次元測色装置の走査(露光)時間調整動作を説明するための光路図である。FIG. 5 is an optical path diagram for explaining a scanning (exposure) time adjustment operation of the two-dimensional colorimetric apparatus. 本発明の実施の第2の形態に係る2次元測色装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the two-dimensional colorimetric apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,21 2次元測色装置
2 測定対象物
3 対物レンズ
4,24 マイクロミラーアレイ
4a,4b,4c,24a マイクロミラー
5 固定ミラー
6,26 2次元センサユニット
7X,7Y,7Z フィルタ
8X,8Y,8Z 結像レンズ
9 2次元アレイセンサ
10 演算部
11 走査制御回路
12 測色制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Two-dimensional colorimetry apparatus 2 Measuring object 3 Objective lens 4, 24 Micro mirror array 4a, 4b, 4c, 24a Micro mirror 5 Fixed mirror 6, 26 Two-dimensional sensor unit 7X, 7Y, 7Z Filter 8X, 8Y, 8Z imaging lens 9 two-dimensional array sensor 10 arithmetic unit 11 scanning control circuit 12 colorimetric control unit

Claims (4)

2次元の測定対象物内の各点における色を測定する刺激値直読型の2次元測色装置において、
複数のマイクロミラーが2次元配列されて成り、対物レンズを通して入射した光を、前記対物レンズからの光経路外で、3つ以上の相互に異なる方向へ順次走査して反射可能なマイクロミラーアレイと、
前記対物レンズからマイクロミラーアレイまでの光経路外で、前記マイクロミラーアレイの前記3つ以上の反射方向に走査された光を受光する2次元センサユニットと、
前記各2次元センサユニットの各センサ素子で測定された光強度から、前記2次元の測定対象物内の各点における色を演算する演算部とを含むことを特徴とする2次元測色装置。
In a stimulus value direct reading type two-dimensional colorimetric device for measuring the color at each point in a two-dimensional measurement object,
A plurality of micromirrors arranged in a two-dimensional array, and a micromirror array capable of reflecting light incident through the objective lens by sequentially scanning in three or more different directions outside the optical path from the objective lens; ,
A two-dimensional sensor unit that receives light scanned in the three or more reflection directions of the micromirror array outside the optical path from the objective lens to the micromirror array;
A two-dimensional colorimetric apparatus comprising: a calculation unit that calculates a color at each point in the two-dimensional measurement object from light intensity measured by each sensor element of each two-dimensional sensor unit.
前記2次元センサユニットは、
3刺激値にそれぞれ対応したフィルタと、
前記各フィルタに個別に対応して設けられ、前記フィルタからの透過光を予め定める1点の結像位置に結像する結像レンズと、
前記1点の結像位置に配置される2次元アレイセンサとを含むことを特徴とする請求項1記載の2次元測色装置。
The two-dimensional sensor unit is
A filter corresponding to each of the three stimulus values;
An imaging lens provided corresponding to each of the filters individually, and imaging the transmitted light from the filter at a predetermined imaging position;
The two-dimensional colorimetric apparatus according to claim 1, further comprising a two-dimensional array sensor arranged at the one image forming position.
前記3つ以上の方向は、前記対物レンズの光軸に対して所定のオフセット角を有する面上で、かつ前記光軸と直交方向に相互に間隔を開けて設定されることを特徴とする請求項1記載の2次元測色装置。   The three or more directions are set on a plane having a predetermined offset angle with respect to the optical axis of the objective lens and spaced from each other in a direction orthogonal to the optical axis. Item 2. The two-dimensional colorimetric apparatus according to item 1. 前記マイクロミラーアレイの走査および前記2次元センサユニットの測定動作を制御する測色制御部を備え、該測色制御部は、各マイクロミラーアレイを前記予め定める光の積分時間で順次走査させる予備測定を行わせ、その予備測定において各2次元センサユニットの各センサ素子で測定された光強度から、各センサ素子での受光量が略等しくなるように、各マイクロミラーアレイの走査時間を調整して本測定を行い、
前記演算部は、測定結果を前記調整された走査時間で除算した値から、色判定を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の2次元測色装置。
A colorimetric control unit that controls scanning of the micromirror array and a measurement operation of the two-dimensional sensor unit, and the colorimetric control unit sequentially scans each micromirror array with the predetermined integration time of light; In the preliminary measurement, the scanning time of each micromirror array is adjusted from the light intensity measured by each sensor element of each two-dimensional sensor unit so that the amount of light received by each sensor element is substantially equal. Make this measurement,
The two-dimensional colorimetric apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit performs color determination from a value obtained by dividing a measurement result by the adjusted scanning time.
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