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特開2024-167064対物レンズ配置構造、ニアアイデバイスの測定のための測定デバイスおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167064
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】対物レンズ配置構造、ニアアイデバイスの測定のための測定デバイスおよび方法
(51)【国際特許分類】
G02B 27/02 20060101AFI20241122BHJP
G02B 13/00 20060101ALI20241122BHJP
G02B 13/22 20060101ALI20241122BHJP
G01M 11/00 20060101ALI20241122BHJP
G01J 3/51 20060101ALI20241122BHJP
【ＦＩ】
G02B27/02 Z
G02B13/00
G02B13/22
G01M11/00 T
G01J3/51
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024077660
(22)【出願日】2024-05-13
(31)【優先権主張番号】10 2023 113 210.5
(32)【優先日】2023-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】523016858
【氏名又は名称】テクノティーム ホールディング ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000475
【氏名又は名称】弁理士法人みのり特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウド クリューガー
(72)【発明者】
【氏名】インゴ ロッチョル
(72)【発明者】
【氏名】トビアス ポルシュ
(72)【発明者】
【氏名】ステファン シュラム
【テーマコード（参考）】
2G020
2G086
2H087
2H199
【Ｆターム（参考）】
2G020AA08
2G020DA13
2G020DA32
2G086EE12
2H087KA12
2H087LA01
2H087LA27
2H087MA00
2H087NA02
2H087RA00
2H087RA27
2H087RA34
2H087RA43
2H087RA44
2H087UA09
2H199CA04
2H199CA25
2H199CA42
2H199CA45
2H199CA74
2H199CA92
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）を測定するための測定デバイスを提供する。
【解決手段】フロントアパーチャ、オブジェクティブおよび液体レンズを有する対物レンズ配置構造に関し、オブジェクティブおよび液体レンズは、フロントアパーチャに対して結像側にある位置に光軸に沿って固定的に配置され、フロントアパーチャの反対側の対物側に提示された結像ビーム路を、少なくとも１つのセンサ平面に結像するように設定されている。液体レンズは、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズの調整によって、少なくとも１つのセンサ平面に鮮明に結像できるように、その光学的効果を調整可能である。フロントアパーチャが、対物レンズ配置構造の系入射瞳用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルの開口を有する。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】フロントアパーチャ、オブジェクティブおよび液体レンズを有する対物レンズ配置構造に関し、オブジェクティブおよび液体レンズは、フロントアパーチャに対して結像側にある位置に光軸に沿って固定的に配置され、フロントアパーチャの反対側の対物側に提示された結像ビーム路を、少なくとも１つのセンサ平面に結像するように設定されている。液体レンズは、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズの調整によって、少なくとも１つのセンサ平面に鮮明に結像できるように、その光学的効果を調整可能である。フロントアパーチャが、対物レンズ配置構造の系入射瞳用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルの開口を有する。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対物レンズ配置構造（１０１）であって、
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記オブジェクティブ（１２０）は、
前記フロントアパーチャ（１４０）の前方に像距離（ｓ２）で反対側の対物側（ＯＳ）に提示された仮想像（Ｖ）を、中間像平面（Ｚ）に結像して中間像にするための第１オブジェクティブグループ（１２２）と、
前記第１オブジェクティブグループ（１２２）から構造的に離され、前記ビーム路に沿って下流に配置された、前記中間像を前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するための少なくとも１つの第２オブジェクティブグループ（１２３）と、を備える、
対物レンズ配置構造（１０１）。
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記オブジェクティブ（１２０）は、
前記フロントアパーチャ（１４０）の前方に像距離（ｓ２）で反対側の対物側（ＯＳ）に提示された仮想像（Ｖ）を、中間像平面（Ｚ）に結像して中間像にするための第１オブジェクティブグループ（１２２）と、
前記第１オブジェクティブグループ（１２２）から構造的に離され、前記ビーム路に沿って下流に配置された、前記中間像を前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するための少なくとも１つの第２オブジェクティブグループ（１２３）と、を備える、
対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項2】
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ，Ｓ’）上に前記仮想像（Ｖ）を結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、焦点範囲（ＶΔ）内に提示された仮想像（Ｖ）を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ，Ｓ’）上に鮮明に結像できるように、当該液体レンズの光学的効果を調整可能である、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
前記液体レンズ（１１０）は、焦点範囲（ＶΔ）内に提示された仮想像（Ｖ）を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ，Ｓ’）上に鮮明に結像できるように、当該液体レンズの光学的効果を調整可能である、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項3】
前記フロントアパーチャ（１４０）は、離散的に調整可能な絞り開口を有する交換可能な絞りとして、または、連続的に調整可能な絞り開口を有する虹彩絞りとして設計されている、
請求項１または請求項２に記載の対物レンズ配置（１０１）。
請求項１または請求項２に記載の対物レンズ配置（１０１）。
【請求項4】
前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）と前記オブジェクティブ（１２０）との間で前記結像側に配置されている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項5】
前記液体レンズ（１１０）および前記オブジェクティブ（１２０）は、最大で３２．５ミリメートルの直径（Ｄ）を有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項6】
前記オブジェクティブ（１２０）は、結像側エントセントリックビーム路または結像側テレセントリックビーム路用に設定されている、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項7】
フィールドレンズ（１２４）が前記中間像平面（Ｚ）に配置され、当該フィールドレンズ（１２４）は、前記第１オブジェクティブグループ（１２２）の第１射出瞳（ＡＰ１）を前記第２オブジェクティブグループ（１２３）の第２入射瞳（ＥＰ２）に適合させるように、及び／又は、収差を補正するように設定されている、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の対物レンズ配置（１０１）。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の対物レンズ配置（１０１）。
【請求項8】
少なくとも１つのビーム偏向器（１２５）によって、少なくとも１つの光路（Ｐ１、Ｐ２）の前記ビーム路が、前記フロントアパーチャ（１４０）を直角に通ってのびる第１光軸（ＯＡ）対して、少なくとも部分的に、傾斜及び／又はオフセットの態様で偏向される、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項9】
少なくとも１つのビームスプリッタ（１２６）が、前記ビーム路内に、前記結像側で、前記液体レンズ（１１０）より後方に配置されて、前記ビーム路を分割して、前記仮想像（Ｖ）を第１光路（Ｐ１）に沿って第１センサ平面（Ｓ）上に写像する空間的に対応する像と、前記仮想像（Ｖ）を少なくとも１つのさらなる光路（Ｐ２）に沿ってさらなるセンサ平面（Ｓ’）上に写像する空間的に対応する像とにする、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項10】
ニアアイデバイス（ＮＥＤ）（２０）を測定するための測定デバイス（１００）であって、
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備える対物レンズ配置構造（１０１）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、
センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設計された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
測光フィルタまたは測色フィルタ（１５０）が、前記仮想像（Ｖ）から前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）に向かう少なくとも１つの光路（Ｐ１，Ｐ２）内に配置されている、
測定デバイス（１００）。
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備える対物レンズ配置構造（１０１）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、
センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設計された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
測光フィルタまたは測色フィルタ（１５０）が、前記仮想像（Ｖ）から前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）に向かう少なくとも１つの光路（Ｐ１，Ｐ２）内に配置されている、
測定デバイス（１００）。
【請求項11】
前記測定デバイス（１００）は、
前記フロントアパーチャ（１４０）を直角に通ってのびる第１光軸（ＯＡ）と、前記フロントアパーチャ（１４０）から前記結像側に距離（ｓ３）のところで交差する旋回軸（ＳＸ）の周りに旋回可能に取り付けられ、当該距離（ｓ３）は、人間の眼の瞳孔からの当該眼のピボット点の典型的な距離にほぼ等しい、
請求項１０に記載の測定デバイス（１００）。
前記フロントアパーチャ（１４０）を直角に通ってのびる第１光軸（ＯＡ）と、前記フロントアパーチャ（１４０）から前記結像側に距離（ｓ３）のところで交差する旋回軸（ＳＸ）の周りに旋回可能に取り付けられ、当該距離（ｓ３）は、人間の眼の瞳孔からの当該眼のピボット点の典型的な距離にほぼ等しい、
請求項１０に記載の測定デバイス（１００）。
【請求項12】
第１対物レンズ配置構造（１０１）が、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置されかつ双眼用ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）上に当該双眼用ＮＥＤ（２０）の第１結像ビーム路を結像するように配置かつ構成され、
第２対物レンズ配置構造（１０１）が、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置されかつ前記双
眼用ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）上に当該双眼用ＮＥＤ（２０）の第２結像ビーム路を結像するように配置かつ構成されている、
請求項１０または請求項１１に記載の測定デバイス（１００）。
第２対物レンズ配置構造（１０１）が、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置されかつ前記双
眼用ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）上に当該双眼用ＮＥＤ（２０）の第２結像ビーム路を結像するように配置かつ構成されている、
請求項１０または請求項１１に記載の測定デバイス（１００）。
【請求項13】
フロントアパーチャ（１４０）とオブジェクティブ（１２０）と液体レンズ（１１０）とを備える測定デバイス（１００）を用いたＮＥＤ（２０）の測光測定の方法であって、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）に対して結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
前記ＮＥＤ（２０）と前記対物レンズ配置構造（１０１）との相互作用において生じる少なくとも１つの光学的外乱が、前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）で記録された少なくとも１つの生の測定値から計算により補正される、
方法。
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）に対して結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
前記ＮＥＤ（２０）と前記対物レンズ配置構造（１０１）との相互作用において生じる少なくとも１つの光学的外乱が、前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）で記録された少なくとも１つの生の測定値から計算により補正される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フロントアパーチャ、オブジェクティブおよび液体レンズを有する対物レンズ配置構造に関し、オブジェクティブおよび液体レンズは、フロントアパーチャに対して一方の結像側にある位置で光軸に沿って固定的に配置され、フロントアパーチャの前方に像距離で反対の対物側に提示される仮想像を少なくとも１つのセンサ平面に結像するように設定される。
【0002】
本発明は、さらに、このようなレンズ配置構造とセンサとを備えるニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）を測定するための測定デバイスに関する。
【0003】
本発明は、さらに、このような測定デバイスを用いたＮＥＤの測光測定のための方法に関する。
【背景技術】
【0004】
ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）（ニアアイデバイスとも呼ばれる）は、リーティング距離よりもかなり短い距離、典型的には５センチメートルよりも短い距離で像が提示されるデバイスとして、従来技術から知られている。ＮＥＤは、グラス（例えば、仮想現実（ＶＲ）グラス、拡張現実（ＡＲ）グラス）の形態で知られており、グラステンプル、フレーム及び／又はヘッドバンドで視聴者の頭部に固定することができる。これらは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイを有する。このディスプレイ素子に表示された像は、内部ＮＥＤ光学系によって、視軸に沿って眼の瞳孔面から仮想距離にある（観察者から遠ざかるＮＥＤの側にある）仮想像として観察者の眼に提示される。
【0005】
内部ＮＥＤ光学系は、さまざまな距離で仮想像を表示できるようにフォーカス（焦合）することができる。ＮＥＤのさまざまなフォーカス（焦合）状態は、それに対応する様々な視聴者の眼の調整状態によって補償されるため、表示される像は常に鮮明（シャープ）に現れる。
【0006】
典型的に、仮想像は、視聴者の眼から少なくとも２０センチメートルの距離（人間の眼のリーディング距離または近距離範囲に相当する）で表示される。以下では、仮想像とは、幾何学的な光線光学の意味で、このような距離（視聴者の目から見て、ＮＥＤの背後）に提示される仮想像であると理解される。
【0007】
さらに、ＮＥＤは、コリメートされたレーザービームまたは他の光源からの同様にコリメートされたビーム路の十分に急な偏向によって（例えば偏向可能なマイクロミラーを備えたマイクロメカニカルシステムによって）観察者の眼の網膜上に像が投影されるものとして知られている。網膜ライティングまたは網膜結像として知られるこのような結像方法は、例えば補償光学によって、任意に変化させることができる距離で観察者の眼から見える像を提示するためにも利用することができる。このようなＮＥＤは、提示された像が網膜上に正しく投影されるように、固定焦点距離または可変焦点距離への観察者の眼の調節を必要とする場合がある。
【0008】
以下では、ＮＥＤが観察者の眼の網膜上に像を投影するためのビーム路を、概して、ＮＥＤ結像ビーム路と称するが、これは、網膜に仮想像が投影されるかや、（網膜ライティングの場合のように）急に偏向されたコリメートビームを用いて投影されるかに関係はない。いずれの場合も、正確な測光測定には、観察者の眼の調節に類似した測定デバイスの光学系の調整が必要である。
【0009】
文献ＵＳ２０１９／０１９１１５１Ａ１は、以下を含むマルチ構造ニアアイディスプレイの性能特性評価のためのシステムおよび方法を記載している：ミラー；ランプ；ビームスプリッタ；ビームスプリッタから反射された光をコリメートし、ビューファインダを有する画像センサに向かって反射させるためのコリメート反射レンズ；対物レンズを通じてテスト対象デバイス（ＤＵＴ）（device under test）上にランプからの光を投影するための視野（ＦＯＶ）アパーチャ；ＤＵＴの仮想像を捉えるためのビデオビューファインダーデジタルカメラ；ＤＵＴの性能を特性評価するために、定義された測定領域の捉えた画像に対して分光放射測定を実行するための分光放射計；および、分光放射測定に基づいてＤＵＴの性能を特性評価するためのコントローラー回路。
【0010】
このようなＮＥＤの測光測定は、また、スペクタクルテンプルやフレーム、同様の保持デバイスによって制限された構造スペースや移動スペースに挿入できるような、十分に小型で操作性に優れた測定デバイスも必要とする。さらに、このような測定デバイスを用いて、観察者の眼の調節挙動（眼レンズの屈折力の変化）および順応挙動（眼の入射瞳として機能する眼の瞳孔のアパーチャ直径の変化）をシミュレートできなければならない。さらに、正しい測定のためには、測定デバイスの入射瞳の位置は、眼の入射瞳（すなわち眼の瞳孔）の位置に対応しなければならない。
【0011】
既知の測光デバイスは、これらの要件を満たしていないか、不十分である。したがって、ＮＥＤを測定するための改良された測定デバイスおよび改良された測定方法が必要とされている。
【発明の開示】
【0012】
第１の態様によれば、本発明は、ＮＥＤの改良された測光測定のための測定デバイスの用途に適したレンズ配置構造を具体化するという課題に基づいている。この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する対物レンズ配置構造によって解決される。
【0013】
第２の態様によれば、本発明はまた、ＮＥＤの改良された測光測定に適した測定デバイスを提供するという課題にも基づいている。この課題は、本発明によれば、請求項１０の特徴を有する測定デバイスによって解決される。
【0014】
第３の態様によれば、本発明はまた、ＮＥＤの改良された測光測定のための方法を提供するという課題にも基づいている。この課題は、本発明によれば、請求項１３の特徴を有する方法によって解決される。
【0015】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【0016】
ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）の測光測定、例えば測光及び／又は測色及び／又は分光の測定のための測定デバイスは、ＮＥＤによって提示される結像ビーム路、例えば仮想像を結像するための結像ビーム路または網膜ライティングのために設定された結像ビーム路を、センサのセンサ表面上に結像するためのレンズ配置構造を備える。
【0017】
本発明の第１の態様によれば、対物レンズ配置構造は、フロントアパーチャ、オブジェクティブ（１つまたは複数の対物レンズを備えてよい）、および、光学効果、特にその屈折力が可変である液体レンズを備える。オブジェクティブおよび液体レンズは、光軸に沿って固定された位置に、すなわち光軸に沿って移動不能に配置され、フロントアパーチャに対して結像側に、すなわち対物レンズ配置構造によって測定されるＮＥＤから離れ、少なくとも１つのセンサ平面に向くフロントアパーチャの側に配置される。液体レンズは、オブジェクティブの一部として設計することができ、特にオブジェクティブに構造的に接続することができ、または、オブジェクティブから独立して設けることができる。
【0018】
オブジェクティブおよび液体レンズは、ＮＥＤから放出された結像光線を少なくとも１つのセンサ平面上に結像するように設定および配置されており、結像光線はフロントアパーチャの結像側とは反対側にて提示される。この側（ＮＥＤの方を向いている）を対物側と称する。このように、フロントアパーチャは、オブジェクティブおよび液体レンズの前方に配置されて、測定されるＮＥＤ（結像ビーム路を提供する）の方を向くようになっている。
【0019】
液体レンズの光学効果、特にその焦点距離は調整可能である。特に、液体レンズは、約１０ディオプトルの人間の眼の調節能力に類似した屈折力の変化を有するように設定されて、観察者の眼の様々な調整状態に対してＮＥＤによって提示される結像ビーム路が、液体レンズを調整することによって少なくとも１つのセンサ平面において鮮明に結像できるようになっている。
【0020】
フロントアパーチャは、対物レンズ配置構造の系入射瞳のためのアパーチャ絞りとして設計され、人間の眼の瞳孔開口のアパーチャ開口（直径）が順応によって変更可能な範囲にあるアパーチャ開口を有する。好ましくは、フロントアパーチャは、２ミリメートルから６ミリメートルの間の直径を有するアパーチャ開口を有する。
【0021】
系入射アパーチャは、レンズ配置構造に入射するすべてのホモセントリックビーム束の共通断面である。
【0022】
対物レンズ配置構造の利点は、フロントアパーチャによって形成される入射瞳に外部からアクセスできることである。これは、例えばＮＥＤに対して、それを、非常に正確に位置決めできることを意味する。さらに、例えば、それを、異なるアパーチャ付きのフロントアパーチャと交換するといったように、特に簡単に操作することができ、また、それが、調整可能な絞りとして設計されている場合は、アパーチャを容易に変更することができる。
【0023】
さらに、対物レンズ配置構造は、調整可能な、好ましくは、観察者の眼の様々な調節状態のためにフォーカス可能（合焦可能）な液体レンズが、レンズ配置構造またはその中に含まれる部品・素子の機械的な移動を必要とすることなく、ＮＥＤによって提示される結像ビーム路を少なくとも１つのセンサ平面上に鮮明に結像するために使用されるという利点を有する。これにより、レンズまたはレンズグループの移動範囲を必要とするフォーカス可能なレンズ配置構造のための既知の解決策と比較して、スペースを節約することができる。特に、これにより、フロントアパーチャを垂直に通過する光軸の方向におけるレンズ配置構造の長さを特に短くすることができる。
【0024】
したがって、このようなレンズ配置構造は、例えば測光測定に使用されるセンサ上にＮＥＤの仮想像を結像する場合など、動きの自由度が制限される測定状況において特に有利に使用することができる。
【0025】
直接投影するＮＥＤでは（すなわち、例えばレーザービームによる網膜ライティングの方法で）、内部ＮＥＤ光学系は、通常、観察者の眼に投影される結像ビーム路のビームが観察者の眼の主点を通過する主ビームであることを保証する。これにより、眼球が調節されても、常に同じ大きさの鮮明な像が観察者の眼の網膜上に生成される。観察者の眼の主点の位置は、調節によって移動することが知られている。
【0026】
このような直接投影ＮＥＤの測定のために設定される対物レンズ配置構造の一実施形態では、液体レンズは、その屈折力を変化させることによって主点を位置づけることができるように設定かつ配置される。これにより、調節によって引き起こされる他の潜在的な効果を調査することが可能になる。
【0027】
レンズ配置構造の一実施形態では、オブジェクティブおよび液体レンズは、フロントアパーチャの前方に像距離で反対の対物側に提示される仮想像を少なくとも１つのセンサ平面に結像するために設定され、液体レンズの光学効果は、液体レンズを調整することによって、焦点範囲に提示される仮想像を少なくとも１つのセンサ平面上に鮮明に結像することができるように調整可能である。
【0028】
特に、調節によってＮＥＤを捉える観察者の眼（測定デバイスの代わり）の網膜上に鮮明に結像され得る焦点範囲に提示される仮想像が、少なくとも１つのセンサ平面に鮮明に結像され得るように、液体レンズの屈折力を調整することができる。換言すれば、液体レンズは、その像距離が焦点範囲内に入る仮想像を少なくとも１つのセンサ平面上に結像するために、対物レンズと連動して設定される。
【0029】
一実施形態では、フロントアパーチャは、離散的に調整可能な絞り開口を有する交換可能な絞りとして、または、連続的に調整可能な絞り開口を有する虹彩絞りとして設計される。この実施形態は、例えば観察者の眼の異なる順応状態に対応するＮＥＤの測光測定など、様々な入力アパーチャによる測定に適している。
【0030】
一実施形態では、液体レンズは、フロントアパーチャとオブジェクティブとの間で結像側に配置される。これにより、直径が下流の対物レンズの直径に比べて小さい液体レンズを使用することができ、したがって、よりコスト効率よく、及び／又は、より正確に製造することができる。
【0031】
一実施形態では、液体レンズとオブジェクティブの直径は、３２．５ｍｍ以下である。この実施形態は、低コストで製造可能であり、多くの測定目的、例えばＮＥＤの測光測定には十分であり、特に、ＮＥＤによって提示される仮想像が重複する空間角度で捉えられるように、連続した測定でレンズ配置構造をＮＥＤに対して旋回させる場合には十分である。
【0032】
一実施形態では、レンズは、結像側エントセントリックビーム路または結像側テレセントリックビーム路用に設定される。
【0033】
エントセントリックビーム路は、レンズ配置構造の断面に比べて大きなセンサ面積を持つセンサの使用を可能にする。つまり、比較的大型で高精度のセンサを、比較的小型で対応する安価なレンズと組み合わせて使用することができる。
【0034】
テレセントリックビーム路は、像スケールに影響を与えることなく、対物レンズ配置構造までの距離に応じてセンサの配置を変えることができ、特に堅牢である。
【0035】
一実施形態では、オブジェクティブは、入力側で対物レンズ配置構造によって提示された仮想像を中間像平面に結像して中間像にするように設定された第１オブジェクティブグループを有する。さらに、レンズは、少なくとも１つの構造的に分離された、好ましくは独立して取り付けられた第２オブジェクティブグループを有し、この第２オブジェクティブグループは、ビーム路内で、第１オブジェクティブグループの下流に配置され、中間像を少なくとも１つのセンサ平面に結像するように設定されている。
【0036】
オブジェクティブの構造的な分離は、オブジェクティブ全体と比較して相対的に小さい第１オブジェクティブグループだけを、結像される測定対象のすぐ近くに配置することができ、その一方で、少なくとも１つの下流の第２オブジェクティブグループを、そこから距離をおいて配置することができることを意味する。これにより、例えば、限られた構造や移動スペース内であっても、回折限界精度で仮想像をセンサ平面上に結像することにより、高い光学的な質での測定が可能となる。
【0037】
この実施形態のさらなる発展として、フィールドレンズが中間像平面に配置され、このフィールドレンズは、第１オブジェクティブグループの第１射出瞳を第２オブジェクティブグループの第２入射瞳に合わせるように設定される。つまり、第１オブジェクティブグループの直径を第２オブジェクティブグループの直径と同じに選択することができる。これにより、レンズ配置構造の特に省スペースでスリムな設計が可能になる。
【0038】
代替的または追加的に、フィールドレンズは収差を補正するように設定することができ、例えば非点収差や像面湾曲を補正するように設定することができる。これにより、像の光学的質がさらに向上する。
【0039】
一実施形態では、対物レンズ配置構造は、少なくとも１つのビーム偏向器、例えば偏向ミラーまたは偏向プリズムを備え、当該偏向器により、少なくとも１つの光路の光線が、フロントアパーチャを直角に通る第１光軸に対して角度を持って及び／又はオフセットで偏向される。これにより、第１光軸方向の設置スペースが節約される。したがって、この実施形態は、測定対象の放射方向に測定デバイスを配置するためのスペースが制限される測定対象の測光測定、例えば、グラステンプルまたは同様のホルダが視軸周りのスペースに突出するＮＥＤの測光測定に特に適している。
【0040】
一実施形態では、少なくとも１つのビームスプリッタが、対物レンズ配置構造のビーム路内で結像側において液体レンズの後方に配置されて、ビーム路を、第１光路に沿った第１センサ平面への仮想像の空間的に対応する像と、少なくとも１つさらなる光路に沿ったさらなるセンサ平面への仮想像の空間的に対応する像とにそれぞれに分割する。これにより、例えば、第１輝度カメラと、第２輝度カメラ及び／又は測色カメラ及び／又はマシンビジョンカメラ及び／又はライトフィールドカメラ及び／又は分光計との、同時で空間的に対応しかつ空間的に分解された測定が可能になる。
【0041】
第２の態様によれば、ＮＥＤを測定するための測定デバイスは、本発明の第１の態様に係る対物レンズ配置構造と、それぞれセンサ平面に配置され、測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサとを備える。好ましくは、少なくとも１つのセンサは、空間的分解能のある平面センサとして設計されるが、これは、また、点状センサまたはセンサ表面にわたって積分をして測定するセンサであってもよい。
【0042】
提案された測定デバイスは、（例えば、スペクタクルテンプルや同様のホルダのゆえに）ＮＥＤの結像側の限られた設置スペースに特に適している。さらに、外部からアクセス可能なフロントアパーチャにより、それを、観察者の眼の瞳孔位置に対応する位置に、特に簡単かつ正確に移動させることができる。これにより、（観察者の眼の知覚に対応する）ＮＥＤの特に正確な測定が可能になる。さらに、測定デバイスは、液体レンズを調整することにより、ＮＥＤの様々なフォーカス状態に適合させることができ、系入射瞳の位置（したがって、測定値と観察者の眼の知覚との対応）は変化しない。
【0043】
測定デバイスのさらなる利点は、本発明の第１の態様に係るレンズ配置構造の利点に対応する。
【0044】
一実施形態では、測定デバイスは旋回軸の周りに旋回するように設計されている。旋回軸は、フロントアパーチャを垂直に通る第１光軸に対して直角にのびる。旋回軸は、人間の目の瞳孔からのピボット点の距離にほぼ等しいフロントアパーチャからの距離で、この第１光軸と交差する。
【0045】
測定デバイスを旋回させることで、ＮＥＤにより提示される像の異なる部分を捉えることができる。眼球の回転中心と旋回の回転中心（すなわち、旋回軸と第１光軸との交点）は、それぞれの有効入射瞳（フロントアパーチャ又は眼の瞳孔／虹彩）から同じ距離にあるため、人間の観察者の眼による知覚との対応が維持される。
【0046】
旋回機能により、測定デバイスは、各旋回位置において、少なくとも１つのセンサ上の仮想像の部分領域（すなわち、特定の空間角度のみ）を捉えるだけで十分である。それにもかかわらず、重複する部分領域を有する連続測定は、測定されたＮＥＤによって示される仮想像を全体として分析するために用いることができる。これにより、特にスリムで省スペースの測定配置の設計が可能になる。
【0047】
一実施形態では、光学フィルタが、測定デバイスの少なくとも一つの光路内に、すなわちＮＥＤによって放射される仮想像と少なくとも１つのセンサとの間に配置される。光学フィルタは、予め定義された目標関数に従って、測定デバイスのオブジェクティブとセンサを含む系全体の分光感度に適合する透過特性を有する。目標関数は、例えば、明所視、暗所視、または、概日視（circadian vision）の観察者の典型的なスペクトル感度によって、または、光有効スペクトルまたは観察者の目に関連する同様の光効果によって決定することができる。実施形態において、光学フィルタは、測光または測色フィルタとして設定することができる。これにより、特に正確かつ／または特定の測光／放射光または測色測定が可能になる。
【0048】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様に係る測定デバイスを用いたＮＥＤの測光測定方法において、測定されたＮＥＤとレンズ配置構造との相互作用において生じる少なくとも１つの光学的外乱は、少なくとも１つのセンサによって記録された少なくとも１つの生の測定値から計算により補正される。例えば、迷光、偽光及び／又は多重反射として発生する光学的外乱は、計算によって（すなわち、コンピュータに実装されたアルゴリズムによって）補正することができる。
【0049】
これにより、大面積ディスプレイを測定する場合には通常使用されるが空間的および光学的制限のためにＮＥＤには適用できない外部物理的アパーチャによるこのような光学干渉の抑制をなしで済ますことができる。計算による補正は、例えば、コントラスト範囲を拡大し、したがって、測定デバイスの性能を改善することができる。
【0050】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【発明を実施するための形態】
【0052】
すべての図において、対応する部分には同じ参照符号を付している。
【0053】
図１は、ビデオまたはＶＲ（仮想現実）グラスの形態で先行技術として知られているニアアイデバイス（ＮＥＤ）２０を概略的に示す。ＮＥＤ２０は、ニアアイディスプレイまたはヘッドマウントディスプレイとしても知られており、理想的なリーディング距離（読取距離・読書距離）よりも短い距離、典型的には５センチメートルよりもさらに短い距離から人間の眼に投影するためのものである。ＮＥＤ２０は、典型的には、人間の頭部に取り付けるために、アイグラステンプル２２及び／又はヘッドバンド２３または同様の支持フレームを備える。
【0054】
視軸ＳＡに沿って、視認眼は、概略的に描かれたＮＥＤ２０の内部表示要素２１によって表示される像を知覚する。このような表示素子２１は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ（行列）として設計することができる。
【0055】
ＮＥＤ２０は、視軸ＳＡに対して表示素子２１から距離ｓ１の瞳位置ＰＸに視認眼の瞳孔が位置するように、アイグラステンプル２２及び／又はヘッドバンド２３を備えるスペクタクルフレームによって固定される。典型的には、ＮＥＤ２０は、表示素子２１上に表示された（実）像を、写像（マッピング）して、仮想的に拡大された像距離ｓ２（すなわち、瞳位置ＰＸからの表示素子２１の実際の距離ｓ１よりも大きい）で、像位置ＶＸにおいて、典型的には拡大された仮想像Ｖにするための図１には詳細に示されていない内部結像光学系を備える。
【0056】
ＮＥＤ２０の内部結像光学系は、フォーカス可能（合焦可能）に設計することができる。これは、仮想像Ｖの位置（すなわち、瞳位置ＰＸからの像距離ｓ２における像位置ＶＸ）を、焦点範囲ＶΔ内で変更可能ということである。このような変化は、ＮＥＤ２０の異なるフォーカス状態においても、常に鮮明な像が眼の網膜上に結像されるように、眼の調節によって（すなわち、眼水晶体の屈折力を変化させることによって）補償され、この像は、それぞれの調節状態において、瞳位置ＰＸからの異なる像距離ｓ２に対応して現れる。
【0057】
ＮＥＤ２０の機械的構造、特に表示素子２１と瞳位置ＰＸにおける目の瞳孔との間の非常に小さい距離は、ＮＥＤ２０の測光測定をより困難にしている。特に、例えばヘッドバンド２３及び／又はグラスアイテンプル２２によって、視認眼を向く結像側の構造および移動スペースが、測定デバイス１００（図１には図示せず）の配置構造のために制限される。
【0058】
焦点範囲ＶΔにおける仮想像Ｖの様々な位置に対して測定デバイス１００のフォーカス状態を調整しなければならないため、このような制限は、フォーカス可能なＮＥＤ２０の測定を特に困難にする。従来技術で知られた測定デバイスは、視軸ＳＡに沿ってフォーカス状態を調整するために、調節可能な光学素子を用いる。しかしながら、このために必要な移動範囲は、前述の構造および移動スペースの制限と衝突する。
【0059】
そのため、限られた構造および移動スペースに対応でき、なおかつ高い光学的クオリティと測定精度を有する測定デバイス１００が必要とされている。
【0060】
図２Ａおよび図２Ｂは、ニアアイデバイス（ＮＥＤ）２０と、その光学測定のための測定デバイス１００を純粋に概略的に示す。測定デバイス１００は、（図１によるところの）人間の視認眼が位置するであろう位置での測定、例えば測光測定または測色測定のために配置される。図２Ａにおいて、光学測定軸ＯＡ（すなわち、測定デバイス１００の光軸ＯＡ）は、図１に示すように、ＮＥＤ２０を見ている眼の視軸ＳＡと一致する。
【0061】
測定デバイス１００は、光学測定軸ＯＡに垂直なセンサ平面Ｓに配置された第１センサ１３０と、対物レンズ配置構造１０１とを備え、当該対物レンズ配置構造は、ＮＥＤ２０によって提示される仮想像Ｖをセンサ平面Ｓ上に結像するように設定されている。
【0062】
正確な測定のためには、測定デバイス１００の系入射瞳ＥＰは、ＮＥＤ２０の利用を意図した眼の瞳孔の位置、すなわち、図１に示される視認眼の瞳孔と同じ瞳位置ＰＸに位置されなければならない。この目的のために、測定デバイス１００はフロントアパーチャ１４０を有し、このフロントアパーチャは視軸ＳＡに沿って瞳位置ＰＸに配置される。
【0063】
ＮＥＤ２０から出射するビーム路は、エッジ光線の光線束Ｂ１、Ｂ２のみを用いて簡略化して描かれている。
【0064】
複数の内部表示素子２１の像及び／又は（拡張現実（ＡＲ）グラスの場合）周囲の像（が重ね合わされるＮＥＤ２０が知られている。簡単性のため、提案された測定デバイス１００の原理は、１つの内部表示素子２１のみを用いて説明されている。しかし、この原理は、複数の内部表示素子２１を有するＮＥＤ２０の測定に転用することができる。
【0065】
フォーカス可能なＮＥＤ２０の場合、対物レンズ配置構造１０１も、眼に対応する方法でＮＥＤ２０の様々なフォーカス状態に適応可能でなければならない。瞳位置ＰＸは、フォーカス状態を適応させる際に変化されてはいけない。
【0066】
ＮＥＤ２０の設計、例えばアイグラステンプル２２及び／又はヘッドバンド２３付きＶＲグラスとして設計されたＮＥＤ２０の設計は、測定デバイス１００の設置スペースおよび移動性を制限する。特に、対物レンズ配置構造１０１は、ＮＥＤ２０との衝突を避けるために、それに応じてスリムに設計されなければならない。
【0067】
可能な限りの正確な測定のためには、対物レンズ配置構造１０１は回折限界であるべきである。色収差などの収差が避けられない場合は、測定結果を（積極的に）誤らせないように、ＮＥＤ２０の内部光学系の収差を補償しないように設計すべきである。
【0068】
対物レンズ配置構造１０１は、液体レンズ１１０とオブジェクティブ１２０とを備え、これらは、フロントアパーチャ１４０の後方において測定デバイス１００の光学測定軸ＯＡに沿って直線的に配置され、すなわち：ＮＥＤ２０から遠ざかるように向く結像側ＢＳの方向に整列する。光学測定軸ＯＡに沿った結像側ＢＳとは反対側の対物側ＯＳは、ＮＥＤ２０の方を向いている。
【0069】
網膜上の像の生成に類似して、オブジェクティブ１２０は、測定デバイス１００に入るＮＥＤ２０からの電界光線（エッジ光線の光線束Ｂ１、Ｂ２によって概略的に示される）を、様々な角度で、二次元センサ１３０上に結像し、ここで二次元センサは、光測定軸ＯＡに垂直な第１センサ平面Ｓに配置されている。
【0070】
センサ１３０は、ＮＥＤ２０の測光パラメータ及び／又は測色パラメータを空間的に分解して測定するように、例えば、輝度を測定したり、ＮＥＤ２０によって放射される光のスペクトル組成のパラメータを測定するように、設計されている。
【0071】
入口または対物側（即ち、センサ平面Ｓとは反対の対物側ＯＳ）において、対物レンズ配置構造１０１は、フロントアパーチャ１４０を有し、フロントアパーチャ１４０は、測定デバイス１００の全ての光学活性素子の前に配置され、光学測定軸ＯＡと同心の円形の開口を有し、この開口は、測定デバイス１００の系入射瞳ＥＰとして機能する。
【0072】
ＮＥＤ２０に関して、フロントアパーチャ１４０は、瞳位置ＰＸに配置される、すなわち、ＮＥＤ２０が（例えばアイグラステンプル２２及び／又はヘッドバンド２３または同様の支持フレームを用いて）人間の頭部に固定されているとした場合に、人間の眼の瞳孔が通常位置するであろう位置に配置される。
【0073】
系入口瞳孔ＥＰの直径は、人間の眼の瞳孔直径に類似した約２ミリメートルから６ミリメートルの範囲から選択され、特に可変とすることもできる。
【0074】
液体レンズ１１０の光学的効果、特にその屈折力は、以下に詳細に説明する方法で、特にオブジェクティブ１２０に対する相対位置や測定デバイス１００に対する相対位置を機械的に変更することなく、電気的制御によって変化することができる。
【0075】
液体レンズ１００（チューナブルレンズとも呼ばれる）の屈折力を変化させることにより、ＮＥＤ２０のフォーカス状態の変化を眼の調節と同様に補償することができ、仮想像ＶがＮＥＤ２０の焦点範囲ＶΔ内に表示されている限り、仮想像Ｖの鮮明な像が常にセンサ平面Ｓ上に生成される。
【0076】
さらに、オブジェクティブ１２０の光学的効果は、液体レンズ１１０を変更することによって補正することができる。
【0077】
液体レンズ１１０によってセンサ平面Ｓ上に仮想像Ｖの像をフォーカスさせることは（焦点合わせすることは）、光学素子を移動させる必要がないという利点を有する。さらに、光学配置構造の幅（すなわち、オブジェクティブ１２０とＮＥＤ２０の表示素子２１の間及び／又はセンサ１３０までの距離）を変更する必要がない。
【0078】
液体レンズ１１０は、センサ１３０上の仮想像Ｖの像の迅速なフォーカスを可能にする。さらに、液体レンズ１１０を使用することにより、特に小型の測定デバイス１００を実現することができる、というのも、機械的に移動する光学素子を必要としないため、特にオブジェクティブ１２０またはオブジェクティブ１２０の個々のパーツの機械的な移動がないため、すなわち、光学素子を機械的に移動させるための追加の移動スペースが必要ないためである。
【0079】
その結果、ＮＥＤ２０の機械的及び／又は光学的な制約（例えば、アイグラステンプル２２またはヘッドバンド２３によって、および、眼までの非常に短い距離を意図した投影）によって典型的に特に制限される構造および移動スペースに対しても、良好な像を形成することもできる。さらに、測定デバイス１００に機械的に動く素子がないため、ＮＥＤ２０の特に正確で再現性のある測定が可能となる。
【0080】
観察者は、ＮＥＤ２０によって表示される像（画像）の異なる領域を知覚するために眼球を旋回させることができ、その結果、視軸ＳＡを図１に示す位置とは異なる方向に向けることができる。対応する方法で、ＮＥＤ２０の表示素子２１によって放射される対物フィールドの異なる点を測定することができるように、測定デバイス１００の対物レンズ配置構造１０１およびそれとともにセンサ１３０も、ＮＥＤ２０に関する旋回軸ＳＡの周りに表示素子２１に対して旋回可能でなければならない。これにより、センサ１３０に対する系入射瞳ＥＰの配置および位置が、観察者の眼が旋回（回動）したときの網膜に対する眼瞳孔の配置および位置と同様に測定デバイス１００が旋回したときに維持されることが保証される。
【0081】
旋回軸ＳＸは、フロントアパーチャ１４０によって形成される系入射瞳ＥＰの後方（すなわち、結像側）の距離ｓ３において、光学測定軸ＯＡに対して直角に、かつ、光学測定軸ＯＡを貫通している。この距離ｓ３は、人間の眼の瞳孔からの回転中心の典型的な距離にほぼ等しく、個々のばらつきの範囲内で約１０ミリメートルであると仮定することができる。
【0082】
図２Ａの例示では、光学測定軸ＯＡは、図１に示すように、ＮＥＤ２０の表示素子２１に対して垂直に整列された視聴者の眼の視軸ＳＡにほぼ対応している。図２Ｂは、ＮＥＤ２０と測定デバイス１００の異なる配置を示しており、測定デバイス１００が旋回軸ＳＸの周りに旋回角度αだけ旋回されている点が異なっている。旋回軸ＳＸは、図１に示すように、視認眼のピボットポイント（旋回点）をほぼ通っている。
【0083】
測定デバイス１００をＮＥＤ２０に対して旋回させることにより、視線方向の変化及び／又は眼に対するＮＥＤ２０の位置の変化を追跡することができる。換言すれば、これにより、ＮＥＤ２０に対する視軸ＳＡの視角の変化下及び／又はＮＥＤ２０の位置の変化下においても、観察者の眼に結像されるであろう像を同じように測定することが可能となる。
【0084】
さらに、測定デバイス１００を旋回させることにより、センサ１３０によって捉えられる視野を制限することができる。その結果、オブジェクティブ１２０はコンパクトなテレスコピック配置構造によって実現できる。
【0085】
測定デバイス１００の構造と光学動作モードについて、図を用いてさらに詳細に説明される。
【0086】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、液体レンズ１１０、オブジェクティブ１２０、および、センサ１３０と入口側とを仕切るフロントアパーチャ１４０を有する対物レンズ配置構造１０１を有する測定デバイス１００を通る概略的なビーム路を示す。表現を簡単にするため、これらの図および以下の図では旋回軸ＳＸは描かれていない。光軸ＯＡに対して異なる角度でフロントアパーチャ１４０を通って対物レンズ配置構造１０１に入射する電電界光線のコースは、単なる例として光線束Ｂ１～Ｂ３によって示されている。
【0087】
図３Ａおよび図３Ｂに示される実施形態では、液体レンズ１１０は、オブジェクティブ１２０とフロントアパーチャ１４０との間で、オブジェクティブ１２０の対物側に配置されている。オブジェクティブ１２０は、光学測定軸ＯＡに沿って直線状に配列された複数のレンズ１２１を備える。レンズ１２１は、対物直径Ｄを有する円形光学系として設計されている。レンズ１２１の光学有効面は、簡単かつコスト効率のよい製造のために、球面であることが好ましいが、特に高い、特に回折限界の結像の質を達成するために、レンズ１２１のいくつかまたは全部を非球面として設計することもできる。
【0088】
例えば、オブジェクティブ１２０は、図３Ａ、３Ｂには示されていないが、３０ミリメートルのレンズ直径Ｄにわたって自由な光路を可能にするチューブ内に取り付けることができる。このように（レンズ直径Ｄが約３０ミリメートルのレンズ１２１またはレンズ群から）形成されたオブジェクティブ１２０は、従来技術から公知の液体レンズ１１０を用いて約３０度の空間角で視野を捉えて、センサ１３０上に結像することができる。
【0089】
一方では、これにより、ＮＥＤ２０との機械的衝突を避けるための十分に狭い設計が保証される。他方では、表示素子２１の十分に広い部分を単一の視野角から（すなわち、ＮＥＤ２０に対する測定デバイス１００のアライメントを変更せずに）測定することができる。
【0090】
色収差を回避または低減するために、アクロマートとして機能するアセンブリにレンズ１２１を組み合わせることが有利である。オブジェクティブ１２０は、任意で液体レンズ１１０と共に、オブジェクティブ内で、及び／又は表示素子２１およびＮＥＤ２０の内部光学系との相互作用で発生するアーティファクトおよび乱れ、例えば迷光、偽光、多重反射をアルゴリズム的に補正できるように、数学的にモデル化することができる。これにより、センサ１３０によって捉えられた信号を、例えば、測光測定及び／又は測色測定、解像度測定、コントラスト測定または分光測定のために最適化することができる。
【0091】
例えば、測定可能なコントラスト範囲がアルゴリズム的に増加するように迷光を補正することができ、その結果、オブジェクティブ１２０の性能が改善される。例えば比較的大きなディスプレイを比較的大きな測定距離から測定するような場合に通常可能であるものの、設置スペース／可動性の制限により、外部の物理的アパーチャを用いて迷光を補正することができないため、センサ１３０上に写像された像のこのようなアルゴリズム的（計算による）改善は、本測定課題及び提案された測定デバイス１００との関連において特に有利である。
【0092】
フロントアパーチャ１４０を、対物側において、測定デバイス１００の全ての光学有効素子の前に、したがってレンズ配置構造１０１の全ての光学有効素子の前にも配置することによって、異なるフロントアパーチャ１４０を、例えば異なるアパーチャ直径を有するものなど、特に容易に交換することができる。代替的または追加的に、フロントアパーチャ１４０を交換可能なアパーチャまたは絞り（ダイアフラム）として設計することができ、この場合、異なるアパーチャ（異なるサイズのアパーチャ）を所望に応じて光路内に置くことができる。また、フロントアパーチャ１４０を、可変の、特に連続的に調整可能な絞り直径を有する虹彩絞りとして設計することも可能である。このような虹彩絞りは、特に有利には電動化することができる。
【0093】
これにより、適応の異なる目（例えば、瞳孔径が５～６ｍｍで瞳孔が大きく開いた暗所視や、瞳孔径が１～２ｍｍで瞳孔が狭い明所視など）の使用状況に対応したＮＥＤ２０についての測定が可能です。
【0094】
図３Ａ及び図３Ｂによる実施形態では、液体レンズ１１０は、フロントアパーチャ１４０とオブジェクティブ１２０との間に配置される。その結果、対物直径Ｄよりも小さい直径を有する特に安価でシンプルな液体レンズ１１０を使用することができる。しかしながら、オブジェクティブ１２０内のレンズ配置を適宜適合させる際に、液体レンズ１１０を光軸ＯＡに沿った異なる位置、例えばオブジェクティブ１２０内に配置することも可能である。このような配置は、図１０を参照して後で詳細に説明される。
【0095】
液体レンズ１１０は、印加される電気電圧（電圧制御液体レンズ１１０）または電流（電流制御液体レンズ１１０）を介してその屈折力を変化させることができる電気的に制御可能なレンズとして設計することができる。電圧制御液体レンズ１１０は公知であり、例えば、Corning社がA-58Nとして提供する実施形態で入手可能である。電流制御液体レンズ１１０は公知であり、例えば、Optotune社がEL-10-30-TCとして提供する実施形態で入手可能である。
【0096】
手動の機械的操作によって屈折力が変化する液体レンズ１１０も知られており、使用することができる。
【0097】
その実施形態によれば、液体レンズ１１０の屈折力の変化は、手動で機械的に、手動で電子的に、または、オートフォーカスアルゴリズムによって制御することができる。電子的に調整可能な液体レンズ１１０の屈折力は、非常に迅速に、典型的には数ミリ秒以内に変化させることができる。
【0098】
一実施形態では、液体レンズ１１０の光学的効果は、オブジェクティブ１２０の高次収差を補正することができるように、その焦点距離の変化を超えて修正されてよい。特に有利な態様では、オブジェクティブ１２０を特にシンプルかつコンパクトに設計することができる。そして、シンプルなオブジェクティブ１２０の収差を、このような液体レンズ１１０によって補償することができる。その結果、対物レンズ配置構造１０１全体の光学性能をさらに向上させることができる。
【0099】
図３Ａに示される実施形態では、複数のレンズ１２１が、結像側エントセントリックビーム路が生成されるように設計されかつ配置される。この実施形態は、光学測定軸ＯＡに沿ってセンサ平面Ｓをシフトさせることによって像スケールを変更できるという利点を有する。特に、センサ１３０上の像サイズを、結像側ＢＳの方向へのシフトによって大きくすることができる。このようにして、最適化された画像を、センサ１３０の異なるサイズ（例えば、異なるサイズの相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）又は電荷結合素子（ＣＣＤ）ピクセルマトリックス）に対して生成することができる。
【0100】
特に、像を、オブジェクティブ１２０のレンズ直径Ｄを超えるチップ面積を有するセンサ１３０に対しても生成することができる。その結果、上記で説明した理由により、特に大型で高解像度のセンサ１３０を、オブジェクティブ１２０のサイズが制限された測定デバイス１００に対して使用することができ、これにより、空間分解能に関して特に正確な測定が可能となる。
【0101】
図３Ｂに係る実施形態では、複数のレンズ１２１が、テレセントリックビーム路が結像側に生成されるように設計されかつ配置される。この実施形態は、センサ１３０上への投影の像スケールが光学測定軸ＯＡに沿ったその位置にかかわらず同じままであるという利点を有する。したがって、このような実施形態は、オブジェクティブ１２０に対するセンサ１３０の配置または取り付けにおける公差および偏差に関して特に堅牢である。
【0102】
図４は、対物レンズ配置構造１０１の一実施形態を概略的に示し、この対物レンズ配置構造では、オブジェクティブ１２０が、第１オブジェクティブグループ１２２（対物側に配置）と第２オブジェクティブグループ１２３（結像側に配置）とに分割されており、これらは、構造的に分離することとができる（例えば、独立したマウントに取りけることができる）。第１オブジェクティブグループ１２２は、オブジェクティブグループ１２２、１２３間の光学測定軸ＯＡに垂直な中間像平面Ｚに中間像を生成する。第２オブジェクティブグループ１２３は、この中間像を第１センサ平面Ｓ上に写像する。
【0103】
オブジェクティブ１２０を分離することによって、第１オブジェクティブグループ１２２、液体レンズ１１０およびフロントアパーチャ１４０を備える（レンズ配置構造１０１のモノリシック設計と比較して）より小さなアセンブリのみをＮＥＤ２０のすぐ近傍に配置する必要がある一方で、第２オブジェクティブグループ１２３をそこからオフセットして配置することができるように、対物レンズ配置構造１０１および測定デバイス１００を構造的に分離することも可能である。これにより、第２オブジェクティブグループ１２３は、ＮＥＤ２０の設計によって課される機械的及び／又は光学的制限に抵触することなく、モノリシック実施形態（すなわち、オブジェクティブ１２０全体をチューブなどの単一の機械的ユニットに搭載するモノリシック実施形態）よりも比較的に大きくすることができる。
【0104】
ＮＥＤ２０とその保持デバイスによって囲まれたスペースを超えて光路を延長することによって、拡大されたセンサ１３０を使用することもできる。これにより、空間分解能及び／又は測定感度を向上させることができる。
【0105】
さらに、第２オブジェクティブグループ１２３は、収差を補正するための追加のレンズ１２１をさらに備えてよい。例えば、第１オブジェクティブグループ１２２は、１次屈折誤差はないが、高次屈折誤差（例えば非点収差やコマ収差）があるように設計されてもよく、したがってシンプルで小型である。下流の第２オブジェクティブグループ１２３は、高次屈折誤差を補正するように、及び／又は、色収差の補正を改善するように設計することができる。その結果、ＮＥＤ２０上の制限された直接設置スペースを考慮しながら、センサ１３０上の像の全体的な質、ひいては測定の精度を向上させることができる。
【0106】
第２オブジェクティブグループ１２３は、テレセントリック配置として実現することができる。これは、対物側においてもおよび結像側においてもテレセントリックまたはエントセントリックに実現することができる。好ましくは、第２オブジェクティブグループ１２３は、収差を最小化するために、第１オブジェクティブグループ１２２および液体レンズ１１０と整列される。
【0107】
２つのオブジェクティブグループ１２２、１２３を有する図４に示される実施形態は、中間像平面Ｚにおいて交差する第１オブジェクティブグループ１２２から出現する電界光線（すなわち、ＮＥＤ２０の表示素子２１の発光点を中間像平面Ｚ上に結像する電界光線）は、中間像平面Ｚの後の結像側で発散し、したがって、第１オブジェクティブグループ１２２の第１射出瞳ＡＰ１（図４に明示せず）が第２オブジェクティブグループ１２３の第２入射瞳ＥＰ２（図４に明示せず）と同じ大きさである場合にのみ、光線Ｂ１～Ｂ３の完全な束として第２オブジェクティブグループ１２３に入射するという制限を有する。
【0108】
測定デバイス１００の設置スペースを効率的な利用のためには、第１射出瞳ＡＰ１と第２入射瞳ＥＰ２のサイズを互いに合致させ、特に同じ大きさにすることが有利である。この目的のために、第１および第２オブジェクティブグループ１２２、１２３を互いに適合させることができる。
【0109】
対照的に、図５に示される実施形態は、中間像平面Ｚ内または中間像平面Ｚに近接して配置されるフィールドレンズ１２４をさらに備える。フィールドレンズ１２４は、第１オブジェクティブグループ１２２の第１射出瞳ＡＰ１を第２オブジェクティブグループ１２３の第２入射瞳ＥＰ２に写像する。図５では、第１オブジェクティブグループ１２２の第１射出瞳ＡＰ１は、射出瞳位置ＡＸにて概略的に単に例示的に示されており、第２オブジェクティブグループ１２３の第２入射瞳ＥＰ２は、入射瞳位置ＥＸにて概略的に単に例示的に示されている。
【0110】
フィールドレンズ１２４により、異なるサイズのオブジェクティブグループ１２２、１２３の（しかし、特に同じサイズのオブジェクティブグループでも）の瞳ＡＰ１、ＥＰ２を互いに結像することができる。その結果、例えば、第１および第２オブジェクティブグループ１２２、１２３のレンズ直径Ｄ１、Ｄ２を同じサイズに選択することができる。その結果、設置スペースを節約することができ、結像される対物フィールドに対応する、単一の、完全に有効活用されたレンズ直径Ｄ１、Ｄ２を有するオブジェクティブ１２０を実現することができる。
【0111】
追加的にまたは代替的に、オブジェクティブグループ１２２、１２３間の（光軸ＯＡに沿った）距離は、図５において一例として、瞳ＡＰ１、ＥＰ２間の距離として概略的に示されるように、変化させることができる。これにより、オブジェクティブグループ１２２、１２３をよりフレキシブルに設計することができる。特に、第２オブジェクティブグループ１２３の入射瞳ＥＰ２は、ＮＥＤ２０による設置スペースの制約を受けないため、光学的な質が改善された第２オブジェクティブグループ１２３を設計することも可能である。
【0112】
フィールドレンズ１２４は、瞳ＡＰ１、ＥＰ２の結像を超える更なる光学的効果を有することができ、例えば、非点収差、像面湾曲及び／又は他の収差、好ましくは高次収差の補正のために設計することができ、一方、第１オブジェクティブグループ１２２は、低次収差（例えば球面収差）の回避又は最小化のためにのみ簡略化して設計することができる。このようにして、第１オブジェクティブグループ１２２に必要な設置スペースを小さくしたままにでき、かつ、対物レンズ配置構造１０１の全体的で光学的な質を向上させることができる。
【0113】
図５に示されるビーム路は、（結像側で）エントセントリックである。しかし、テレセントリックなビーム路も実現できる。
【0114】
図６は、２つのオブジェクティブグループ１２２、１２３に分離されたオブジェクティブ１２０を有する測定デバイス１００の対物レンズ配置構造１０１のさらなる発展を概略的に示しており、この対物レンズ配置構造では、ビーム偏向器１２５が、偏向ミラー１２５として設計され、中間像位置ＺＸに配置されている。好ましくは、偏向ミラー１２５は、第１オブジェクティブグループ１２２の光学測定軸ＯＡおよび第２オブジェクティブグループ１２３の光学測定軸ＯＡ’に対して４５度の角度で傾斜しており、換言すれば、第１および第２オブジェクティブグループ１２２、１２３の光軸ＯＡ、ＯＡ’は互いに垂直であり、第１オブジェクティブグループ１２２の光軸ＯＡは、観察者が、測定されたＮＥＤ２０によって投影された像を知覚する眼の視軸ＳＡに実質的に対応している。
【0115】
このさらなる開発の利点は、第１オブジェクティブグループ１２２を小さく設計できるため、ＮＥＤ２０の視軸ＳＡに沿ってわずかな設置スペースしか必要としないことである。これにより、視軸ＳＡに沿って特に狭い制限を有するＮＥＤ２０を、例えば、表示素子２１からわずかな距離で視軸ＳＡに投影するそのようなＮＥＤ２０がヘッドバンド２３または支持フレームを備える場合、測定することも可能になる。
【0116】
偏向ミラー１２５の代わりに、偏向プリズム（反射プリズム）をビーム偏向器１２５として使用することもできる。
【0117】
図６に示されるビーム路は、（結像側にて）エントセントリックなものである。しかし、テレセントリックなビーム路も実現可能である。
【0118】
図７は、偏向ミラー１２５によって偏向されたビーム路の代替実施形態を示す。ここで、偏向ミラー１２５は、中間像位置ＺＸ（すなわち、第２オブジェクティブグループ１２３の前方の対物側）ではなく、第２オブジェクティブグループ１２３の内部に配置されている。中間像位置ＺＸにおけるフィールドレンズ１２４の結果として得られる配置は、図６を参照して説明した偏向ミラー１２５で曲げられた（偏向された）ビーム路の利点に加えて、図５を参照して既に説明したフィールドレンズ１２４の利点を達成することができる。
【0119】
図８は、測定デバイス１００の対物レンズ配置構造１０１内のビーム路を概略的に示しており、ビーム路はビームスプリッタ１２６によって互いに垂直な２つの部分ビーム路に分割されている。
【0120】
第２オブジェクティブグループ１２３は、中間像Ｚを第１センサ平面Ｓ上に結像するものであり、ビームスプリッタ１２６の結像側で第１光路Ｐ１に沿って配置されている。さらに、追加の第２オブジェクティブグループ１２３’は、中間像Ｚを第２センサ平面Ｓ’上に結像するものであり、ビームスプリッタ１２６の結像側の第２光路Ｐ２に沿って配置されている。第１光路Ｐ１は、視軸ＳＡと同一直線上の第１光学測定軸ＯＡに沿っている。第２光路Ｐ２は、第１光学測定軸ＯＡ／視軸ＳＡに直交する第２光学測定軸ＯＡ’に沿っている。図８に示される実施形態では、第１オブジェクティブグループ１２２から出るビーム路は、アパーチャ全体にわたって（すなわち、第１オブジェクティブグループ１２２から出る全ての光線束Ｂ１～Ｂ３対して）、第１および第２光路Ｐ１、Ｐ２に分割される。
【0121】
中間像位置ＺＸに配置されたビームスプリッタ１２６は、例えば、部分透過偏向ミラー１２５として、または、部分反射偏向プリズムとして設計することができる。
【0122】
光路を分割することにより、１つのセンサ１３０、１３０’を、２つのセンサ平面Ｓ、Ｓ’のそれぞれに配置することができる。従って、センサ１３０、１３０’は互いに独立して測定することができる。例えば、第１光路Ｐ１の結像側端に配置された第１センサ１３０は、輝度測定カメラとして設計することができる。第２光路Ｐ２の結像側端に配置された第２センサ１３０’は、例えば、色測定カメラ、ライトフィールドカメラ、マシンビジョンカメラまたは分光計として設計することができる。
【0123】
したがって、図８に示される実施形態では、１つのＮＥＤ２０について複数の異なる測定を同期して実施できるという利点がある。
【0124】
中間像位置ＺＸにおけるビームスプリッタ１２６の配置は、センサ１３０、１３０’によって捉えられた像の互いに対するおよび対象に対する（すなわち、ＮＥＤ２０の表示素子２１に対する）単純な幾何学的対応を可能にする。その結果、センサ１３０、１３０’の一方が分光器として設計されている場合、局所的に決められたスペクトルの測定を、他方のセンサ１３０、１３０’によって実施される輝度の測定と並行して実施することができる。
【0125】
しかしながら、ビームスプリッタ１２６を中間像位置ＺＸの結像側の異なる位置、例えば第２オブジェクティブグループ１２３の１つ又は複数のレンズ１２１の後方に配置することも可能であり、それにより、既に説明した利点を有するフィールドレンズ１２４の中間像位置ＺＸでの配置が可能となる。
【0126】
図９は、図８に類似したスプリットビーム路を有する対物レンズ配置構造１０１を備える測定デバイス１００の実施形態を示す。図８とは対照的に、ここでのビームスプリッタ１２６は、第１オブジェクティブグループ１２２の出口アパーチャＡＰの一部にのみ作用する。言い換えれば、光線束Ｂ１～Ｂ３の全てではなく一部だけが、第１光路Ｐ１に沿って第１センサ１３０上へ分割される。
【0127】
光線Ｂ１～Ｂ３の第１～第３の束は、第２光路Ｐ２に沿って第２センサ１３０’へ偏向されるものであり、単なる例示として、図９に概略的に示されている。これらから、第１光軸ＯＡと中間像平面Ｚとの交点にフォーカスされる光線Ｂ１の中央の光線Ｂ１の束だけが、第２光路Ｐ２に加えて、第１光路Ｐ１を介して第１センサ１３０にも部分的に導かれる。
【0128】
このようなビーム路の流れは、例えば、ホールミラー１２７として、または、部分鏡面偏向ミラー１２５（すなわち、その面積の一部だけに渡って全反射するミラー）として、設計されたビームスプリッタ１２６で実現することができる。
【0129】
図１０は、図４および図５に示される実施形態に類似する、２つのオブジェクティブグループ１２２、１２３と、曲げられて（偏向されて）いるが分割されていないビーム路とを有するさらなる実施形態を示す。既に説明したこれらの実施形態とは対照的に、本実施形態の場合、液体レンズ１１０は、フロントアパーチャ１４０とオブジェクティブ１２０との間に配置されておらず、第２オブジェクティブグループ１２３内のオブジェクティブ１２０内に配置されている。この配置の利点は、（ＮＥＤ２０の近くに位置する）第１オブジェクティブグループ１２２とフロントアパーチャ１４０との間の配置に比べて、第２オブジェクティブグループ１２３の設置スペースに対する要求が緩和されることである。
【0130】
さらに、図１０に係る実施形態は、センサ平面Ｓの前に対物側にて直接配置される光学フィルタ１５０も備えるが、これは、他の地点においてビーム路内に挿入することもできる。光学フィルタ１５０は、例えば、センサ１３０による測色測定または測光測定を可能にするために、測色フィルタまたは測光フィルタとして設計することができる。
【0131】
【符号の説明】
【0132】
２０ ニアアイデバイス（ＮＥＤ）
２１ 表示素子
２２ アイグラステンプル
２３ ヘッドバンド
１００ 測定デバイス
１０１ 対物レンズ配置構造
１１０ 液体レンズ、レンズ
１２０ オブジェクティブ
１２１ レンズ
１２２ 第１オブジェクティブグループ
１２３、１２３’ 第２オブジェクティブグループ
１２４ フィールドレンズ、レンズ
１２５ 偏向ミラー、ビーム偏向器
１２６ ビームスプリッタ
１２７ ホールミラー
１３０、１３０’ 第１、第２センサ
１４０ フロントアパーチャ
１５０ フィルタ（測光、測色）
ＡＰ１ 第１射出瞳、瞳
ＡＸ 射出瞳位置
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ 第１から第３の光線束
ＢＳ 結像側
Ｄ１、Ｄ２ 第１、第２レンズ直径、直径
ＥＰ 系入射瞳
ＥＰ２ 第２入射瞳、瞳
ＥＸ 入射瞳位置
ＯＡ、ＯＡ’ 第１、第２光学測定軸、光軸
ＯＳ 対物側
Ｐ１、Ｐ２ 第１、第２光路（ビーム路）
ＰＸ 瞳位置
Ｓ、Ｓ’ 第１、第２センサ平面
ｓ１、ｓ３ 距離
ｓ２ 像距離、距離
ＳＡ 視軸、光軸
ＳＶ 旋回軸
Ｖ 仮想像
ＶＸ 像位置
ＶΔ 焦点範囲
Ｚ 中間像平面
ＺＸ 中間像位置
α 旋回角
２１ 表示素子
２２ アイグラステンプル
２３ ヘッドバンド
１００ 測定デバイス
１０１ 対物レンズ配置構造
１１０ 液体レンズ、レンズ
１２０ オブジェクティブ
１２１ レンズ
１２２ 第１オブジェクティブグループ
１２３、１２３’ 第２オブジェクティブグループ
１２４ フィールドレンズ、レンズ
１２５ 偏向ミラー、ビーム偏向器
１２６ ビームスプリッタ
１２７ ホールミラー
１３０、１３０’ 第１、第２センサ
１４０ フロントアパーチャ
１５０ フィルタ（測光、測色）
ＡＰ１ 第１射出瞳、瞳
ＡＸ 射出瞳位置
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ 第１から第３の光線束
ＢＳ 結像側
Ｄ１、Ｄ２ 第１、第２レンズ直径、直径
ＥＰ 系入射瞳
ＥＰ２ 第２入射瞳、瞳
ＥＸ 入射瞳位置
ＯＡ、ＯＡ’ 第１、第２光学測定軸、光軸
ＯＳ 対物側
Ｐ１、Ｐ２ 第１、第２光路（ビーム路）
ＰＸ 瞳位置
Ｓ、Ｓ’ 第１、第２センサ平面
ｓ１、ｓ３ 距離
ｓ２ 像距離、距離
ＳＡ 視軸、光軸
ＳＶ 旋回軸
Ｖ 仮想像
ＶＸ 像位置
ＶΔ 焦点範囲
Ｚ 中間像平面
ＺＸ 中間像位置
α 旋回角
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対物レンズ配置構造（１０１）であって、
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記オブジェクティブ（１２０）は、
前記フロントアパーチャ（１４０）の前方に像距離（ｓ２）で反対側の対物側（ＯＳ）に提示された仮想像（Ｖ）を、中間像平面（Ｚ）に結像して中間像にするための第１オブジェクティブグループ（１２２）と、
前記第１オブジェクティブグループ（１２２）から構造的に離され、前記ビーム路に沿って下流に配置された、前記中間像を前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するための少なくとも１つの第２オブジェクティブグループ（１２３）と、を備える、
対物レンズ配置構造（１０１）。
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記オブジェクティブ（１２０）は、
前記フロントアパーチャ（１４０）の前方に像距離（ｓ２）で反対側の対物側（ＯＳ）に提示された仮想像（Ｖ）を、中間像平面（Ｚ）に結像して中間像にするための第１オブジェクティブグループ（１２２）と、
前記第１オブジェクティブグループ（１２２）から構造的に離され、前記ビーム路に沿って下流に配置された、前記中間像を前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するための少なくとも１つの第２オブジェクティブグループ（１２３）と、を備える、
対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項2】
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ，Ｓ’）上に前記仮想像（Ｖ）を結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、焦点範囲（ＶΔ）内に提示された仮想像（Ｖ）を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ，Ｓ’）上に鮮明に結像できるように、当該液体レンズの光学的効果を調整可能である、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
前記液体レンズ（１１０）は、焦点範囲（ＶΔ）内に提示された仮想像（Ｖ）を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ，Ｓ’）上に鮮明に結像できるように、当該液体レンズの光学的効果を調整可能である、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項3】
前記フロントアパーチャ（１４０）は、離散的に調整可能な絞り開口を有する交換可能な絞りとして、または、連続的に調整可能な絞り開口を有する虹彩絞りとして設計されている、
請求項１または請求項２に記載の対物レンズ配置（１０１）。
請求項１または請求項２に記載の対物レンズ配置（１０１）。
【請求項4】
前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）と前記オブジェクティブ（１２０）との間で前記結像側に配置されている、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項5】
前記液体レンズ（１１０）および前記オブジェクティブ（１２０）は、最大で３２．５ミリメートルの直径（Ｄ）を有する、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項6】
前記オブジェクティブ（１２０）は、結像側エントセントリックビーム路または結像側テレセントリックビーム路用に設定されている、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項7】
フィールドレンズ（１２４）が前記中間像平面（Ｚ）に配置され、当該フィールドレンズ（１２４）は、前記第１オブジェクティブグループ（１２２）の第１射出瞳（ＡＰ１）を前記第２オブジェクティブグループ（１２３）の第２入射瞳（ＥＰ２）に適合させるように、及び／又は、収差を補正するように設定されている、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項8】
少なくとも１つのビーム偏向器（１２５）によって、少なくとも１つの光路（Ｐ１、Ｐ２）の前記ビーム路が、前記フロントアパーチャ（１４０）を直角に通ってのびる第１光軸（ＯＡ）対して、少なくとも部分的に、傾斜及び／又はオフセットの態様で偏向される、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項9】
少なくとも１つのビームスプリッタ（１２６）が、前記ビーム路内に、前記結像側で、前記液体レンズ（１１０）より後方に配置されて、前記ビーム路を分割して、前記仮想像（Ｖ）を第１光路（Ｐ１）に沿って第１センサ平面（Ｓ）上に写像する空間的に対応する像と、前記仮想像（Ｖ）を少なくとも１つのさらなる光路（Ｐ２）に沿ってさらなるセンサ平面（Ｓ’）上に写像する空間的に対応する像とにする、
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
請求項１に記載の対物レンズ配置構造（１０１）。
【請求項10】
ニアアイデバイス（ＮＥＤ）（２０）を測定するための測定デバイス（１００）であって、
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備える対物レンズ配置構造（１０１）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、
センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設計された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
測光フィルタまたは測色フィルタ（１５０）が、前記仮想像（Ｖ）から前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）に向かう少なくとも１つの光路（Ｐ１，Ｐ２）内に配置されている、
測定デバイス（１００）。
フロントアパーチャ（１４０）、オブジェクティブ（１２０）および液体レンズ（１１０）を備える対物レンズ配置構造（１０１）を備え、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）の結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、
センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設計された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
測光フィルタまたは測色フィルタ（１５０）が、前記仮想像（Ｖ）から前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）に向かう少なくとも１つの光路（Ｐ１，Ｐ２）内に配置されている、
測定デバイス（１００）。
【請求項11】
前記測定デバイス（１００）は、
前記フロントアパーチャ（１４０）を直角に通ってのびる第１光軸（ＯＡ）と、前記フロントアパーチャ（１４０）から前記結像側に距離（ｓ３）のところで交差する旋回軸（ＳＸ）の周りに旋回可能に取り付けられ、当該距離（ｓ３）は、人間の眼の瞳孔からの当該眼のピボット点の典型的な距離にほぼ等しい、
請求項１０に記載の測定デバイス（１００）。
前記フロントアパーチャ（１４０）を直角に通ってのびる第１光軸（ＯＡ）と、前記フロントアパーチャ（１４０）から前記結像側に距離（ｓ３）のところで交差する旋回軸（ＳＸ）の周りに旋回可能に取り付けられ、当該距離（ｓ３）は、人間の眼の瞳孔からの当該眼のピボット点の典型的な距離にほぼ等しい、
請求項１０に記載の測定デバイス（１００）。
【請求項12】
第１対物レンズ配置構造（１０１）が、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置されかつ双眼用ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）上に当該双眼用ＮＥＤ（２０）の第１結像ビーム路を結像するように配置かつ構成され、
第２対物レンズ配置構造（１０１）が、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置されかつ前記双
眼用ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）上に当該双眼用ＮＥＤ（２０）の第２結像ビーム路を結像するように配置かつ構成されている、
請求項１０または請求項１１に記載の測定デバイス（１００）。
第２対物レンズ配置構造（１０１）が、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置されかつ前記双
眼用ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）上に当該双眼用ＮＥＤ（２０）の第２結像ビーム路を結像するように配置かつ構成されている、
請求項１０または請求項１１に記載の測定デバイス（１００）。
【請求項13】
フロントアパーチャ（１４０）とオブジェクティブ（１２０）と液体レンズ（１１０）とを備える測定デバイス（１００）を用いたＮＥＤ（２０）の測光測定の方法であって、
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）に対して結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
前記ＮＥＤ（２０）と前記対物レンズ配置構造（１０１）との相互作用において生じる少なくとも１つの光学的外乱が、前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）で記録された少なくとも１つの生の測定値から計算により補正される、
方法。
前記オブジェクティブ（１２０）および前記液体レンズ（１１０）は、前記フロントアパーチャ（１４０）に対して結像側（ＢＳ）にある位置に光軸（ＯＡ、ＯＡ’）に沿って固定的に配置され、かつ、ＮＥＤ結像ビーム路を、当該ＮＥＤ結像ビーム路が前記フロントアパーチャ（１４０）の反対側の対物側（ＯＳ）に提示されたときに、少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）上に結像するように設計されており、
前記液体レンズ（１１０）は、当該液体レンズの光学的効果を調整可能であり、人間の観察者によって鮮明に知覚され得るＮＥＤ結像ビーム路を、当該液体レンズ（１１０）の調整によって、前記少なくとも１つのセンサ平面（Ｓ、Ｓ’）に鮮明に結像できるようになっており、
前記フロントアパーチャ（１４０）は、前記対物レンズ配置構造（１０１）の系入射瞳（ＥＰ）用の開口絞りとして設計され、２ミリメートル～６ミリメートルのアパーチャ開口を有し、
前記測定デバイスは、さらに、センサ平面（Ｓ、Ｓ’）に配置され、前記ＮＥＤ（２０）の測光測定及び／又は測色測定及び／又は分光測定のために設定された少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）を備え、
前記ＮＥＤ（２０）と前記対物レンズ配置構造（１０１）との相互作用において生じる少なくとも１つの光学的外乱が、前記少なくとも１つのセンサ（１３０、１３０’）で記録された少なくとも１つの生の測定値から計算により補正される、
方法。
【外国語明細書】