(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写型表示装置に用いられる投写レンズを検査するための投写レンズ検査装置であって、
テストパターンを有し、前記テストパターンを表す画像光を射出する画像光射出部と、
前記投写レンズによって前記画像光が照射され、前記画像光の照射により前記テストパターンの画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーン上に表示される前記テストパターンの画像を撮像する撮像部と、
前記テストパターンの画像のフォーカス状態を自動調整するフォーカス状態調整部と、
前記テストパターンの画像の明暗の変化に基づいて、前記投写レンズの特性値を算出する特性値算出部と、
を備え、
前記テストパターンは、前記テストパターンの画像内に孤立した明領域を形成するための第１の局所パターンを含み、
前記投写レンズの特性値は、前記スクリーン上に表示される前記第１の局所パターンの画像の前記明領域を用いて算出される画像のフレアに関連する値を含むことを特徴とする投写レンズ検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の投写レンズ検査装置であって、
前記テストパターンは、さらに、前記テストパターンの画像内に周期的な明暗を形成するための第２の局所パターンを含み、
前記投写レンズの特性値は、さらに、前記スクリーン上に表示される前記第２の局所パターンの画像の周期的な明暗の変化に基づいて決定される画像の解像度に関する値を含む、投写レンズ検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の投写レンズ検査装置であって、
前記フォーカス状態調整部は、前記画像光射出部における前記テストパターンの空間的な位置を調整することによって前記フォーカス状態の調整を実行する、投写レンズ検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の投写レンズ検査装置であって、
前記スクリーンは、画像光が投写される投写面の裏側から画像を観察可能な透過型スクリーンであり、
前記撮像部は、前記投写面の裏側に配置されている、投写レンズ検査装置。
【請求項５】
投写型表示装置に用いられる投写レンズを検査する方法であって、
（ａ）テストパターンを表す画像光を射出する工程と、
（ｂ）前記投写レンズによって前記画像光をスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記テストパターンの画像を表示する工程と、
（ｃ）前記スクリーン上に表示される前記テストパターンの画像を撮像する工程と、
（ｄ）前記テストパターンの画像のフォーカス状態を自動調整する工程と、
（ｅ）前記テストパターンの画像の明暗の変化に基づいて、前記投写レンズの特性値を算出する工程と、
を備え、
前記テストパターンは、前記テストパターンの画像内に孤立した明領域を形成するための第１の局所パターンを含み、
前記投写レンズの特性値は、前記スクリーン上に表示される前記第１の局所パターンの画像の前記明領域を用いて算出される画像のフレアに関連する値を含むことを特徴とする投写レンズ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写レンズを検査するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投写型表示装置では、照明光学系から射出された光を、液晶パネルなどを用いて画像情報（画像信号）に応じて変調し、変調された光を投写レンズを用いてスクリーン上に投写することにより画像表示を実現している。
【０００３】
図１は、投写型表示装置の一例を示す概略構成図である。投写型表示装置１０００は、照明光学系１００と、色光分離光学系２００と、リレー光学系２２０と、３枚の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３２０と、投写レンズ３４０とを備えている。
【０００４】
照明光学系１００は、略平行な光を射出する光源装置２０の他に、偏光発生光学系を備えており、偏光方向の揃った１種類の直線偏光光を射出する。照明光学系１００から射出された光は、色光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に応じて変調される。液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とによって構成されている。液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム３２０で合成され、投写レンズ３４０によってスクリーンＳＣ上に投写される。これにより、スクリーンＳＣ上に画像が表示されることとなる。なお、図１に示すような投写型表示装置の各部の構成および機能については、例えば、本願出願人によって開示された特開平１０−３２５９５４号公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説明は省略する。
【０００５】
ところで、投写型表示装置１０００に用いられる投写レンズ３４０は、その製造工程等のばらつきにより、その特性にもばらつきが生じることがある。投写レンズの特性のばらつきは、投写型表示装置１０００によって表示される画像の品質に影響するため、投写型表示装置の出荷前には、投写レンズの特性が検査されている。
【０００６】
従来では、投写レンズの特性の良否は、検査対象となる投写レンズを所定の投写型表示装置などに実装し、投写表示される画像を目視で確認することにより判断されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、投写画像を目視で確認することによって投写レンズの特性を検査する場合には、投写レンズの正確な特性値を得ることができず、また、その良否の判断基準も曖昧であるという問題があった。
【０００８】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、投写レンズの特性を正確に検査することができる技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の装置は、投写型表示装置に用いられる投写レンズを検査するための投写レンズ検査装置であって、
テストパターンを有し、前記テストパターンを表す画像光を射出する画像光射出部と、
前記投写レンズによって前記画像光が照射され、前記画像光の照射により前記テストパターンの画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーン上に表示される前記テストパターンの画像を撮像する撮像部と、
前記テストパターンの画像のフォーカス状態を自動調整するフォーカス状態調整部と、
前記テストパターンの画像の明暗の変化に基づいて、前記投写レンズの特性値を算出する特性値算出部と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の投写レンズ検査装置では、スクリーン上に表示された画像のフォーカス状態を調整した後に、調整後のテストパターン画像の明暗の変化に基づいて特性値を算出することができるので、投写レンズの特性を正確に検査することができる。
【００１１】
上記の装置において、
前記フォーカス状態調整部は、前記画像光射出部における前記テストパターンの空間的な位置を調整することによって前記フォーカス状態の調整を実行するようにしてもよい。
【００１２】
こうすれば、スクリーン上に表示されたテストパターン画像のフォーカス状態の調整を容易に行うことができる。
【００１３】
上記の装置において、
前記スクリーンは、画像光が投写される投写面の裏側から画像を観察可能な透過型スクリーンであり、
前記撮像部は、前記投写面の裏側に配置されていることが好ましい。
【００１４】
このように、透過型スクリーンを用いて、撮像部を投写面の裏側に配置すれば、撮像部がスクリーン上におけるテストパターン画像の表示を妨げてしまうという可能性を排除できる。したがって、テストパターン画像のフォーカス状態をうまく調整し、投写レンズの特性値を正確に算出することが可能となる。
【００１５】
上記の装置において、
前記テストパターンは、前記テストパターンの画像内に周期的な明暗を形成するための第１の局所パターンを含み、
前記投写レンズの特性値は、前記スクリーン上に表示される前記第１の局所パターンの画像の周期的な明暗の変化に基づいて決定される画像の解像度に関する値であるようにしてもよい。
【００１６】
こうすれば、投写レンズの特性値として、画像の解像度に関する値を求めることが可能となる。
【００１７】
また、上記の装置において、
前記テストパターンは、前記テストパターンの画像内に孤立した明領域を形成するための第２の局所パターンを含み、
前記投写レンズの特性値は、前記スクリーン上に表示される前記第２の局所パターンの画像の前記明領域を用いて算出される画像のフレアに関連する値であるようにしてもよい。
【００１８】
こうすれば、投写レンズの特性値として、画像のフレアに関連する値を算出することが可能となる。
【００１９】
本発明の方法は、投写型表示装置に用いられる投写レンズを検査する方法であって、
（ａ）テストパターンを表す画像光を射出する工程と、
（ｂ）前記投写レンズによって前記画像光をスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記テストパターンの画像を表示する工程と、
（ｃ）前記スクリーン上に表示される前記テストパターンの画像を撮像する工程と、
（ｄ）前記テストパターンの画像のフォーカス状態を自動調整する工程と、
（ｅ）前記テストパターンの画像の明暗の変化に基づいて、前記投写レンズの特性値を算出する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の方法を用いた場合にも、上記の装置と同様の作用・効果を有し、テストパターン画像の明暗の変化に基づいて特性値を算出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
Ａ．投写レンズ検査装置：
図２は、本発明を適用した投写レンズ検査装置の一例を示す説明図である。この装置は、図１の投写型表示装置に用いられる投写レンズを検査するための装置である。投写レンズ検査装置は、検査対象である投写レンズ４８０が搭載される投写部４００と、ミラー５１０と、スクリーン５００と、検査部６００とを備えている。この装置において、検査対象である投写レンズ４８０は、取り外し可能であり、他の投写レンズに容易に交換することができる。
【００２２】
投写部４００から射出された画像光（画像を表す光）は、ミラー５１０において反射され、スクリーン５００を照射する。スクリーン５００は、画像光が投写される投写面５００ａの裏面５００ｂ側から画像を観察可能な透過型スクリーンである。検査部６００は、スクリーン５００上に表示された画像を用いて、投写レンズ４８０の検査を行う。
【００２３】
なお、以下の説明では、図２に示すように、検査装置は、スクリーン５００の表示面５００ｂと平行な面をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系で表される。また、投写部４００は、検査装置において、図示しない保持部によって、ＸＺ平面に対し所定の角度だけ傾けて配置されている。このため、以下の説明では、投写部４００を、ＸＹＺ直交座標系をＸ軸を中心として上記の所定の角度だけ回転させたＳＴＵ直交座標系で表す。なお、投写レンズ４８０の中心軸ｎ１はＳＵ平面に対し平行となっている。
【００２４】
図３は、図２の投写部４００を＋Ｔ方向から見たときの様子を示す説明図である。図３に示すように、投写部４００は、投写レンズ４８０の他に、光源装置４１０と、色光フィルタ４２０と、第１および第２のミラー４３０，４４２と、検査シート４５０と、検査シート保持部４４０と、検査シート保持部４４０の配置を調整するための６軸調整部４６０と、ダミープリズム４７０とを備えている。なお、検査シート保持部４４０は、第２のミラー４４２に触れないように検査シート４５０を保持している。図２では、図３に示す光源装置４１０と色光フィルタ４２０と第１のミラー４３０とは、６軸調整部４６０と検査シート保持部４４０とダミープリズム４７０と投写レンズ４８０よりも、＋Ｓ方向（紙面奥手方向）に存在するため、便宜上、図示を省略している。
【００２５】
なお、図３に示すように、投写部４００は、図１の投写型表示装置において投写レンズが使用される場合とほぼ同様な光が投写レンズ４８０に入射されるように構成されている。すなわち、光源装置４１０は図１の光源装置２０に対応し、検査シート４５０は図１の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに対応し、ダミープリズム４７０は図１のクロスダイクロイックプリズム３２０に対応している。このような投写部４００を備える検査装置を用いれば、投写型表示装置において投写レンズを使用する場合と同じような環境で、投写レンズを検査することができると考えられる。
【００２６】
図３の光源装置４１０は、光源ランプ４１２と放物面リフレクタ４１４とを備えている。放物面リフレクタ４１４は、その凹面が回転放物面形状となっている。光源ランプ４１２は、回転放物面形状の凹面の焦点位置近傍に配置されている。この構成により、光源ランプ４１２から射出され、放物面リフレクタ４１４で反射された光は、略平行な光線束となって光源装置４１０から射出される。なお、光源ランプ４１２としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられる。また、放物面リフレクタ４１４としては、例えば、ガラスセラミックスで形成された回転放物体の凹面上に、誘電体多層膜や金属膜などの反射膜が形成されてものが利用される。
【００２７】
色光フィルタ４２０は、光源装置４１０から射出される光に含まれる所定の色の色光を抽出する機能を有している。本実施例の色光フィルタ４２０は、略円板状の形状を有しており、中心軸４２０ｃを中心に回転可能である。色光フィルタ４２０には、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ、Ｗフィルタの４種類のフィルタおよび遮光部が５等分に区分して形成されている。なお、遮光部は、光源装置４１０から光が射出されている状態のままで、光を遮断したいときに用いられる。Ｒフィルタは、光源装置４１０から射出された光のうち、赤色の色光のみを透過させる機能を有している。同様に、ＧフィルタおよびＢフィルタは、それぞれ緑色の色光、青色の色光のみを透過させる機能を有している。また、Ｗフィルタは、すべての色光（以下、白色の色光とも呼ぶ）を透過させる機能、すなわち、光源装置４１０から射出された光をそのまま射出する機能を有している。４種類のフィルタとしては、例えば、略円形のガラス板上に、４種類の色光をそれぞれ透過させるような誘電体多層膜を形成したものを利用できる。なお、Ｗフィルタとしては、誘電体多層膜が形成されていないガラス領域をそのまま利用してもよい。
【００２８】
第１および第２のミラー４３０，４４２は、光源装置４１０から射出され、色光フィルタ４２０を通過した色光を投写レンズ４８０に導くための導光手段としての機能を有している。第１および第２のミラーとしては、すべての色光を反射するような誘電体多層膜が形成されたミラーや金属ミラーなどを用いることができる。
【００２９】
検査シート保持部４４０は、検査シート４５０を保持する機能を有している。検査シート４５０は、ガラスなどの透光性の板材に、遮光領域となるテストパターンが形成されたものである。
【００３０】
図４は、テストパターンＴＰが形成された検査シート４５０を示す説明図である。図４に示す検査シート４５０には、その周辺部の四隅に４つの略正方形状の局所パターン（以下、「正方局所パターン」とも呼ぶ）ＰＳａ〜ＰＳｄが形成されている。また、複数の罫線状の局所パターン（以下、「罫線局所パターン」とも呼ぶ）ＰＬが格子状に形成されており、２０個の矩形のブロックに区分されている。２０個のブロックのそれぞれには、投写レンズの特性を評価するための第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０が形成されている。さらに、図中、破線で示す斜線Ｌ１，Ｌ２に沿って、投写レンズの特性を評価するための第２の測定用局所パターンＰＭＣ１〜ＰＭＣ４が形成されている。本明細書においては、正方局所パターンＰＳａ〜ＰＳｄや罫線局所パターンＰＬ、第１および第２の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０，ＰＭＣ１〜ＰＭＣ４などの全てパターンをまとめてテストパターンＴＰと呼んでいる。なお、図４のテストパターンＴＰでは、４つの正方局所パターンＰＳａ〜ＰＳｄと複数の罫線局所パターンＰＬと第１および第２の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０，ＰＭＣ１〜ＰＭＣ４とが形成されている領域以外には、局所パターンが全く形成されていないが、他の局所パターンを形成するようにしてもよい。
【００３１】
図５は、図４のテストパターンＴＰに含まれる１つの正方局所パターンＰＳａを拡大して示す説明図である。なお、図中、ハッチが付された領域は、光が通過しない遮光領域であり、ハッチが付されていない領域は、光が通過する透光領域である。図示するように、正方局所パターンＰＳａは、その内側に９つの正方形の透光領域を含んでいる。図５に示すパターンは、図４の他の正方局所パターンＰＳｂ〜ＰＳｄについても同じである。
【００３２】
図６は、図４のテストパターンＴＰに含まれる１つの第１の測定用局所パターンＰＭ１を拡大して示す説明図である。図６に示すように、第１の測定用局所パターンＰＭ１には、２つの領域ＷＡ，ＷＢのそれぞれに複数のパターンが含まれている。なお、領域ＷＡ内のパターンは、遮光領域によって特定の形状が形成されたパターンであり、領域ＷＢ内のパターンは、透光領域によって特定の形状が形成されたパターンである。図中、領域ＷＡには、「２０」，「２５」などの数字が形成された文字パターンと、８種類の平行線パターンＰＴＡａ〜ＰＴＡｈとが含まれている。各平行線パターンＰＴＡａ〜ＰＴＡｈは、短冊形の透光領域と遮光領域とが周期的に配列されたものであり、各パターンの大きさ、あるいは、向きは相互に異なっている。一方、領域ＷＢには、「Ａ」，「Ｂ」などのアルファベットが形成された文字パターンと、４種類の平行線パターンＰＴＢａ〜ＰＴＢｄと、略円形の透光領域である４種類の小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄとが含まれている。図６に示すパターンは、図４の他の第１の測定用局所パターンＰＭ２〜ＰＭ２０についても同じである。
【００３３】
図７は、図４のテストパターンＴＰに含まれる１つの第２の測定用局所パターンＰＭＣ１を拡大して示す説明図である。第２の測定用局所パターンＰＭＣ１は、図６に示す第１の測定用局所パターンＰＭ１の領域ＷＡに含まれる平行線パターンＰＴＡａ〜ＰＴＡｈと同様の４種類の平行線パターンが形成されている。ただし、第２の測定用局所パターンＰＭＣ１では、図４の斜線Ｌ１に沿って短冊状の透光領域と遮光領域とが配列されているため、第１の測定用局所パターンＰＭ１（図６）に含まれる各平行線パターンと向きが異なっている。図７に示すパターンは、図４の他の第２の測定用局所パターンＰＭＣ２〜ＰＭＣ４についても同様である。
【００３４】
なお、図４に示すテストパターンＴＰは、図１の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像光が形成される有効表示領域とほぼ同じ大きさ（約２６．６４mm×約１９．９８mm）に設定されている。テストパターンＴＰに含まれる罫線局所パターンＰＬは、約０．１〜約０．２mmの線幅で形成されている。また、４つの正方局所パターンＰＳａ〜ＰＳｄは、図５に示すように、その一辺が約０．４mmの大きさで形成されている。第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０は、図６に示すように、約０．８mm×約１．４mmの大きさで形成されている。第２の測定用局所パターンＰＭＣ１〜ＰＭＣ４は、図７に示すように、約０．３９mm×約０．３２mmの大きさで形成されている。また、第１および第２の測定用局所パターン（図６，図７）に含まれる各平行線パターンは、短冊状の遮光領域および透光領域がそれぞれ約１０〜約２５μｍの幅で形成されており、第１の測定用局所パターン（図７）に含まれる各小孔パターンは、直径約５〜約３０μｍの大きさで形成されている。
【００３５】
検査シート保持部４４０（図３）は、６軸調整部４６０に固定されており、６軸調整部４６０を制御することによって、検査シート保持部４４０の配置が調整される。６軸調整部４６０は、図中、Ｓ方向，Ｔ方向，Ｕ方向の平行移動、および、Ｓ軸，Ｔ軸，Ｕ軸を中心とする回転の可能な６つの可動ステージが組み合わされたものである。この６軸調整部４６０を制御することにより、検査シート保持部４４０に保持された検査シート４５０の空間的な配置を調整することができる。換言すれば、６軸調整部４６０の制御によって、テストパターンＴＰの空間的な配置が調整される。
【００３６】
ダミープリズム４７０は、前述したように、図１の投写型表示装置のクロスダイクロイックプリズム３２０を模擬するために設けられている。図１に示すクロスダイクロイックプリズム３２０では、３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂから射出された光を合成するために「Ｘ」字状の薄膜が内部に設けられている。しかし、本検査装置においてはこの薄膜は不要なため、クロスダイクロイックプリズム３２０と同じ立方体形状のガラス体に反射防止コーティングを施したものが、ダミープリズム４７０として用いられている。
【００３７】
検査対象である投写レンズ４８０は、順次取り替えて検査装置に実装される。本実施例において、投写レンズ４８０は、図示しない保持部に固定して設置される。
【００３８】
以上の投写部４００の構成により、光源装置２０（図３）から射出された光は、色光フィルタ４２０を通過した後に、第１および第２のミラー４３０，４４２で反射される。第２のミラー４４２で反射された光は、検査シート４５０を通過することによって、テストパターンＴＰの画像を表す画像光となって射出される。この画像光は、ダミープリズム４７０を通過した後、投写レンズ４８０によって投写される。この説明からも分かるように、本実施例における投写レンズ４８０を除く投写部４００が、本発明の画像光射出部に相当する。
【００３９】
ところで、図２に示すように、本実施例の投写部４００では、投写レンズ４８０の中心軸ｎ１と、検査シート４５０の中心を通る法線ｎ２とが、所定の距離だけずれている。これは、投写型表示装置における「あおり投写」の状態を模擬するためである。投写レンズ４８０は、このようなあおり投写状態において、歪みのない画像を投写表示するように設計されている。なお、投写レンズ４８０の中心軸ｎ１と検査シート４５０の中心を通る法線ｎ２とが一致しないような投写は、通常、「あおり投写」と呼ばれている。
【００４０】
図２の検査部６００は、処理部６１０と、スクリーン５００の四隅の近傍に配置された４つの調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄと、１つの測定用撮像部６４０とを備えている。処理部６１０は、調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用撮像部６４０と電気的に接続されているとともに、投写部４００の６軸調整部４６０とも電気的に接続されている。処理部６１０は、調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄによって得られる画像データを解析し、その解析結果に基づいて、６軸調整部４６０を制御する。なお、上述したように、６軸調整部４６０を制御することによって、テストパターンＴＰの空間的な配置が調整され、これによってテストパターン画像のフォーカス状態（後述する）が調整されることとなる。また、処理部６１０は、測定用撮像部６４０によって得られる画像データを処理して、投写レンズの特性値を算出する機能を有している。
【００４１】
この説明からも分かるように、本実施例の処理部６１０が本発明における特性値算出部に相当する。また、調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄと測定用撮像部６４０とは本発明における撮像部に相当し、調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄと処理部６１０と６軸調整部４６０とがフォーカス状態調整部に相当する。
【００４２】
図８は、スクリーン５００を＋Ｚ方向から見たときの調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用撮像部６４０の配置を示す説明図である。図示するように、４つの調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄは、スクリーン５００の四隅にそれぞれが設けられており、図示しない移動機構によってＸＹ平面内で移動可能である。また、測定用撮像部６４０は、スクリーン５００の中央付近に設けられており、図示しない移動機構によってＸＹ平面内で移動可能である。ただし、測定用撮像部６４０は、図２に示すように、各調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄから＋Ｚ方向にずらして配置されているので、各調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄと干渉しないように移動させることができる。調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用撮像部６４０は、スクリーン５００上に表示されたテストパターンＴＰの画像を撮像し、撮像した画像データを処理部６１０（図２）に伝送する。
【００４３】
処理部６１０は、調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用撮像部６４０から伝送された画像データを処理して、以下に説明するような手法で投写レンズ４８０の特性値を求める。
【００４４】
Ｂ．投写レンズの特性検査：
図９は、投写レンズの検査を行う際の一連の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、スクリーン５００上に表示された画像のフォーカス状態の調整と、表示された画像の位置合わせを行う。ステップＳ１０１の処理では、図４のテストパターンＴＰに含まれる４つの正方局所パターンＰＳａ〜ＰＳｄ（図５）が利用される。なお、ステップＳ１０１においては、図３の光源装置４１０から射出された光は、色光フィルタ４２０においてＷフィルタを通過するように設定されている。このとき、図４の検査シート４５０から射出された画像光に従ってスクリーン５００上に表示されるテストパターン画像は、テストパターンＴＰの透光領域に対応する領域が白色（明領域）となり遮光領域に対応する領域が黒色（暗領域）となる白黒画像となっている。
【００４５】
図１０は、スクリーン５００上に表示されたテストパターンＴＰ（図４）の画像ＩＴＰを示す説明図である。ただし、図１０のテストパターン画像ＩＴＰには、図４のテストパターンＴＰに含まれる４つの正方局所パターンＰＳａ〜ＰＳｄに従って表示される４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄと、テストパターンＴＰの外縁を構成する罫線局所パターンＰＬに従って表示される罫線局所パターン画像ＩＰＬのみが図示されている。なお、４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄは、説明の便宜上、かなり拡大して描かれている。
【００４６】
テストパターン画像ＩＴＰをスクリーン５００上に最初に表示した際には、フォーカス状態が悪く画像がぼけている場合がある。このため、ステップＳ１０１（図９）では、まず、テストパターン画像ＩＴＰのフォーカス状態を調整する。なお、本明細書において、「フォーカス状態が良い」とは、合焦点状態となっていることを意味し、「フォーカス状態が悪い」とは、合焦点状態となっていないことを意味する。
【００４７】
フォーカス状態の調整においては、まず、図８の４つの調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄを用いて４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄをそれぞれ探す。正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄの探索は、処理部６１０にテストパターンＴＰのパターン情報を予め入力しておき、正方局所パターンＰＳａ〜ＰＳｄのパターン情報とほぼ一致するような画像領域をパターンマッチングによって自動的に探すことによって行われる。あるいは、ユーザが調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄによって撮像された画像を確認しながら行うようにしてもよい。
【００４８】
４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄが見つかると、撮像された４つの正方局所パターン画像のフォーカス状態の良否を調べる。フォーカス状態の良否は、撮像された画像データを用いて判断される。例えば、撮像された画像データを用いて、白黒画像の白色領域（明領域）と黒色領域（暗領域）の境界におけるエッジ強度を調べ、エッジ強度の大小によってフォーカス状態の良否を判断することができる。すなわち、エッジ強度のようなフォーカス状態の良否を示す特定の指標値を用いることによって、合焦点状態か否かを判断できる。
【００４９】
各正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄについての合焦点指標値が得られると、４つの合焦点指標値に基づいて６軸調整部４６０を制御し、検査シート４５０（テストパターンＴＰ）の空間的な配置を調整する。この後、再度、各正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄについての合焦点指標値を求める。このようにして、６軸調整部４６０の調整と、４つの合焦点指標値の算出とを繰り返しながら、４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄについての合焦点指標値がほぼ等しくなり、かつ、最も大きくなるような配置を、テストパターン画像ＩＴＰのフォーカス状態が良好となる検査シート４５０の配置として決定する。
【００５０】
また、図１０に示すように、テストパターン画像ＩＴＰをスクリーン５００上に最初に表示した際には、テストパターン画像ＩＴＰの中心ＩＴＰｃが、スクリーン５００の中心５００ｃとずれている場合がある。本実施例において、テストパターン画像の中心ＩＴＰｃとは、４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄの位置を頂点とする四角形領域の２つの対角線の交点を意味している。ステップＳ１０１（図９）においては、画像のフォーカス状態が調整された後に、画像の位置合わせを行う。
【００５１】
具体的には、図１０に示すテストパターン画像ＩＴＰの中心ＩＴＰｃが、スクリーン５００の中心５００ｃと一致するように、６軸調整部４６０を制御し、検査シート４５０（テストパターンＴＰ）の配置を調整する。また、本実施例においては、スクリーン５００上に表示された２つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ，ＩＰＳｂの位置が、Ｘ方向にほぼ平行となるように、検査シート４５０（テストパターンＴＰ）の配置が調整される。こうすれば、検査シート４５０が、検査シート保持部４４０の所定の位置にうまく取り付けられていない場合にも、実質的に所定の位置に取り付けられたように補正をすることができる。なお、画像の位置合わせが行われた際には、再度、４つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄのフォーカス状態が確認される。
【００５２】
ステップＳ１０１（図９）においてテストパターン画像ＩＴＰのフォーカス状態の調整および位置合わせが終了すると、ステップＳ１０２，Ｓ１０３において、投写レンズの特性を検査する。
【００５３】
ステップＳ１０２（図９）では、投写レンズの特性値として、画像の解像度を測定する。ステップＳ１０２の処理では、図４のテストパターンＴＰに含まれる第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０（図６）が利用される。ただし、画像の解像度の測定においては、第１の測定用局所パターン（図６）に含まれる平行線パターンＰＴＡａ〜ＰＴＡｈ，ＰＴＢａ〜ＰＴＢｄが利用される。なお、本実施例において、画像の解像度の測定は、色光フィルタ４２０（図３）においてＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタを通過した各色光について行われる。ただし、色光フィルタを変更する場合には、各色光の画像のフォーカス状態を調整した後に画像の解像度を測定することが望ましい。こうすれば、各色光に応じた画像の解像度を正確に求めることが可能となる。
【００５４】
図１１は、スクリーン上に表示されたテストパターン画像に含まれる平行線パターンの画像とその平行線パターン画像の明暗の変化を示す説明図である。なお、図１１のＸ方向は、図１０に示すスクリーン５００上に表示されたテストパターン画像ＩＴＰのＸ方向と同じである。
【００５５】
図１１（Ａ−１）は、図６の領域ＷＡに含まれる平行線パターンＰＴＡｄに従って表示された平行線パターン画像ＩＰＴＡｄを示している。図中、ハッチを付した領域は、平行線パターンＰＴＡｄの遮光領域によって光が遮られた暗領域を示しており、他の領域は明領域を示している。なお、図１１（Ａ−１）では、図示の便宜上、明領域と暗領域との境界がはっきりと区分して描かれているが、実際には、明領域から暗領域へと次第に変化している。図１１（Ａ−２）は、図１１（Ａ−１）の画像データから得られるＸ方向の光の強度変化を示しており、図１１（Ａ−１）の暗領域が強度の比較的小さい部分に対応し、明領域が強度の比較的大きい部分に対応している。
【００５６】
同様に、図１１（Ｂ−１）は、図６の領域ＷＢに含まれる平行線パターンＰＴＢａに従って形成された平行線パターン画像ＩＰＴＢａを示している。図１１（Ｂ−２）は、図１１（Ｂ−１）の画像データから得られるＸ方向の光の強度変化を示している。
【００５７】
図１１（Ａ−２），（Ｂ−２）に示すような光の強度変化が得られると、画像の解像度を評価するための値であるＭＴＦ値（％）を、次の式（１）によって算出する。
【００５８】
ＭＴＦ＝［（ＬＭmax−ＬＭmin）／（ＬＭmax＋ＬＭmin）］×１００        …（１）
【００５９】
ここで、図１１（Ａ−２），（Ｂ−２）に示すように、ＬＭmax は、周期的に光の強度が変化する領域における光の強度の最大値であり、ＬＭmin は、周期的に光の強度が変化する領域における光の強度の最小値である。
【００６０】
なお、図１１（Ａ−２）に示すような光の強度変化に基づくＭＴＦ値は、図１１（Ａ−１）から分かるように、画像の明領域中に暗領域が表示される場合の画像の解像度を評価するために求められる。一方、図１１（Ｂ−２）に示すような光の強度変化に基づくＭＴＦ値は、図１１（Ｂ−１）から分かるように、画像の暗領域中に明領域が表示される場合の画像の解像度を評価するために求められる。図１１（Ａ−２），（Ｂ−２）では、このような２種類の明暗の変化に基づいてＭＴＦ値を求める場合を示しているが、画像の解像度を評価するためには、少なくとも一方の種類のＭＴＦ値を求めればよい。
【００６１】
通常、平行線パターンのピッチが小さいほど、図１１（Ａ−１），（Ｂ−１）に示すような光の強度の変化量（ＬＭmax −ＬＭmin ）が小さくなり、その結果、ＭＴＦ値が小さくなる傾向がある。光の強度の変化量が小さい場合には、スクリーン上に表示される平行線パターンの画像の明領域と暗領域とを明確に区別できなくなる。したがって、式（１）によって求められるＭＴＦ値が所定の値よりも大きくなる場合には、その平行線パターンの画像がうまく表示されていると判断することができ、一方、ＭＴＦ値が所定の値より小さな場合には、その平行線パターンの画像がうまく表示されていないと判断することができる。
【００６２】
このように、図６のテストパターンＴＰに含まれる複数の平行線パターンによって表される平行線パターンの画像を用いて、ＭＴＦ値を順次求めてゆけば、検査対象である投写レンズ４８０によってうまく表示することのできる画像の解像度を知ることができる。例えば、図６の比較的大きなピッチの平行線パターンＰＴＡａについてのＭＴＦ値が所定の値より大きく、比較的小さなピッチの平行線パターンＰＴＡｄについてのＭＴＦ値が所定の値よりも小さくなるような場合には、平行線パターンＰＴＡａのピッチに相当する解像度まで、うまく画像を表示できると判断することができる。
【００６３】
図６に示すように、本実施例のテストパターンＴＰでは、領域ＷＡ，ＷＢのそれぞれに、パターンの向きが異なる平行線パターンが設けられている。したがって、向きの異なる平行線パターン（例えば、ＰＴＡｂ）を用いることによって、スクリーン上におけるＸ方向の画像の解像度だけでなく、Ｙ方向の画像の解像度も測定することが可能である。さらに、本実施例のテストパターンＴＰ（図４）には、図７に示すような第２の測定用局所パターンＰＭＣ１〜ＰＭＣ４が含まれている。したがって、第２の測定用局所パターンＰＭＣ１〜ＰＭＣ４を用いれば、第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０内に含まれる各平行線パターンを用いた場合と異なる方向（法線方向）についての画像の解像度を測定することが可能となる。第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０および第２の測定用局所パターンＰＭＣ１〜ＰＭＣ４に含まれる各平行線パターンは、本発明における第１の局所パターンに相当する。このように、第１の局所パターンとしては、スクリーン上に表示される画像において周期的な明暗を形成するようなものであればよい。
【００６４】
なお、本実施例では、図４の２０個のブロックのそれぞれにおいて、第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０に含まれる平行線パターンを用いてＭＴＦ値を求めている。また、各ブロックにおいては、第１の測定用局所パターンに含まれる少なくとも２種類のピッチの異なる平行線パターンについてのＭＴＦ値を求めることとしている。このように求められた各ＭＴＦ値を総合的に評価することによって、検査対象である投写レンズ４８０について画像の解像度が決定される。
【００６５】
また、本実施例において検査対象としている投写レンズ４８０は、その内部のレンズ系の配置（すなわち、レンズ間の距離）を変更することにより、投写される画像の大きさをワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３段階に変更することができる。このため、本実施例においては、投写レンズ４８０のこのような複数の表示倍率のそれぞれに関して、画像の解像度を測定することとしている。こうすれば、投写レンズ４８０の画像の解像度に関する特性を、使用状態に応じて調べることができる。
【００６６】
以上のように、ステップＳ１０２では、式（１）を用いてＭＴＦ値を求めているが、画像の解像度を評価するための値としては、他の式を用いてもよい。例えば、式（１）に外部からの光などに起因する外乱ノイズを補正するための補正式を追加したものを用いてもよい。一般には、画像の周期的な明暗の変化に基づいて画像の解像度に関する値が決定されていればよい。
【００６７】
ステップＳ１０３（図９）では、投写レンズの特性値として、画像のフレア（広がり量）を求める。画像のフレアは、投写レンズ４８０の内部において画像光の一部が反射されることに起因して発生する。すなわち、投写レンズ内部のレンズ表面等において画像光の一部が複数回反射されて射出されると、その画像光の一部は、本来照射すべき領域と異なる領域を照射する場合がある。このとき、スクリーン上に表示される画像は、画像光の一部が反射されない場合に表示される画像よりも大きくなる。ステップＳ１０３では、このような画像のフレアを測定する。
【００６８】
ステップＳ１０３の処理では、ステップＳ１０２の処理と同じく、図４のテストパターンＴＰに含まれる第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０（図６）が利用される。ただし、ステップＳ１０３では、図６に示す第１の測定用局所パターンのうち、領域ＷＢに含まれる４種類の小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄのみが利用される。なお、本実施例の画像のフレアの測定は、色光フィルタ４２０（図３）においてＷフィルタを通過した白色の色光のみを用いて行われるが、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタを通過した色光について行うようにしてもよい。
【００６９】
図１２は、スクリーン上に表示されたテストパターン画像に含まれる小孔パターンの画像の一例を示す説明図である。なお、図１２では、図８のスクリーン５００の左上付近に表示される小孔パターンＰＨａ（図６）の画像ＩＰＨａが示されている。なお、小孔パターン画像ＩＰＨａの形状は、図１２に示すような卵形に限られず、投写レンズによって種々の形状となり得る。
【００７０】
図中、略円形の領域ＨＡ１は、画像光の一部が投写レンズ内部で反射されないと仮定した場合に、小孔パターンＰＨａによって照射されるべき明領域を示している。領域ＨＡ１を含む卵形の領域ＨＡ２は、画像光の一部が投写レンズ内部で実際に反射される場合に、小孔パターンＰＨａによって照射される明領域を示している。また、領域ＨＡ２の外側の領域ＢＡは、光が照射されていない暗領域を示しており、明領域ＨＡ２は暗領域ＢＡ内で孤立している。この説明から分かるように、本実施例の各小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄ（図６）が本発明における第２の局所パターンに相当する。なお、第２の局所パターンとしては、図６に示すような、略円形の小孔パターンに限られず、他の形状のパターンを用いてもよい。各領域における光の強度分布は、領域ＨＡ１内で比較的大きく、領域ＨＡ１を除く領域ＨＡ２で比較的小さくなっている。また、図１２では、図示の便宜上、各領域ＨＡ１，ＨＡ２，ＢＡの境界がはっきりと区分して描かれているが、実際には、それぞれ領域の境界において光の強度は次第に変化している。
【００７１】
本実施例において、画像のフレアＥ（％）は、次の式（２）で与えられる。
【００７２】
Ｅ＝（ＳHA2 ／ＳHA1 ）×１００                   …（２）
【００７３】
ここで、ＳHA1 は領域ＨＡ１の面積であり、ＳHA2 は領域ＨＡ１を含む領域ＨＡ２の面積である。面積ＳHA1 は、図６の小孔パターンＰＨａの小孔の面積と、画像の拡大率とを用いて決定することができる。なお、画像の拡大率は、例えば、図４のテストパターンＴＰに含まれる２つの正方局所パターンＰＳａ，ＰＳｄ間の距離と、図１０のテストパターン画像ＩＴＰに含まれる２つの正方局所パターン画像ＩＰＳａ，ＩＰＳｄ間の距離とを用いて計算することができる。また、面積ＳHA2 は、図１２に示すように撮像された画像データを、所定の閾値で２値化することによって求めることができる。
【００７４】
上記のように、本実施例では、領域ＨＡ１の面積と領域ＨＡ２の面積とを用いて画像のフレアＥを決定しているが、他の方法を用いてもよい。例えば、領域ＨＡ１の面積と、領域ＨＡ１を除いた領域ＨＡ２の面積とを用いて画像のフレアを決定するようにしてもよい。あるいは、領域ＨＡ１の外周上の２点間の距離の最大値（すなわち、領域ＨＡ１の直径）と、領域ＨＡ２の外周上の２点間の距離の最大値とを用いて決定してもよい。一般には、画像内に孤立した明領域を用いて画像のフレアに関連する値が決定されていればよい。
【００７５】
なお、本実施例では、図４の２０個のブロックのそれぞれにおいて、第１の測定用局所パターンＰＭ１〜ＰＭ２０に含まれる小孔パターンを用いて画像のフレアを測定することとしている。しかし、画像のフレアＥは、投写レンズの中心軸から離れるに連れて、換言すれば、スクリーン上に表示される画像の周辺に向かうに連れて大きくなる傾向がある。したがって、スクリーン上に表示されるテストパターン画像の周辺に位置する小孔パターン画像のみを用いて、画像のフレアを評価するようにしてもよい。
【００７６】
以上のステップＳ１０２，Ｓ１０３において求められた投写レンズに起因する画像の解像度に関する特性値、および、画像のフレアに関連する特性値を用いれば、投写レンズの良否を容易に判断することができる。なお、本実施例では、ステップＳ１０２，Ｓ１０３において、順次、投写レンズの特性値を測定しているが、測定の順序は不問である。
【００７７】
以上、説明したように、本発明の投写レンズ検査装置は、スクリーン上に表示された画像のフォーカス状態を調整した後に、調整後のテストパターン画像の明暗の変化に基づいて特性値を算出する。これにより、投写レンズの特性を正確に検査することが可能となる。
【００７８】
なお、本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７９】
（１）上記実施例では、図２に示すように、画像光射出部としてテストパターンＴＰが形成された検査シート４５０（図４）を備える投写部４００が用いられているが、検査シート４５０に代えて、液晶ライトバルブを用いてもよい。こうしても、液晶ライトバルブに画像信号を供給することによって、図４のテストパターンＴＰと同様のテストパターンを表す画像光を射出することができる。また、テストパターンを複数種類用いるような場合には、それに応じた画像信号を供給することによって、容易にテストパターンの内容を変更することが可能である。
【００８０】
また、上記実施例では、投写部４００に光源装置４１０が備えられているが、光源装置４１０を用いずに画像光射出部を構成するようにしてもよい。例えば、画像光射出部として、高輝度ブラウン管を用いれば、光源装置を省略することができる。また、高輝度ブラウン管を用いる場合には、上記の液晶ライトバルブを用いる場合と同様に、供給する画像信号に応じて、容易にテストパターンの内容を変更することが可能である。
【００８１】
なお、液晶ライトバルブや高輝度ブラウン管を用いる場合には、図９のステップＳ１０１における画像の位置合わせは、液晶ライトバルブや高輝度ブラウン管におけるテストパターンの表示位置を変更することによっても行うことができる。
【００８２】
（２）上記実施例では、スクリーン５００が投写面の裏側に画像を表示する透過型スクリーンである場合について説明したが、スクリーンとしては、投写面側に画像を表示するようなものを用いてもよい。ただし、この場合には、調整用撮像部や測定用撮像部などによって、スクリーン上におけるテストパターン画像の表示が妨げられないように注意する必要がある。本実施例のように、透過型スクリーン５００を用いて、調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄや測定用撮像部６４０などを投写面の裏側に配置すれば、容易にテストパターン画像を撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】投写型表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明を適用した投写レンズ検査装置の一例を示す説明図である。
【図３】図２の投写部４００を＋Ｔ方向から見たときの様子を示す説明図である。
【図４】テストパターンＴＰが形成された検査シート４５０を示す説明図である。
【図５】図４のテストパターンＴＰに含まれる１つの正方局所パターンＰＳａを拡大して示す説明図である。
【図６】図４のテストパターンＴＰに含まれる１つの第１の測定用局所パターンＰＭ１を拡大して示す説明図である。
【図７】図４のテストパターンＴＰに含まれる１つの第２の測定用局所パターンＰＭＣ１を拡大して示す説明図である。
【図８】スクリーン５００を＋Ｚ方向から見たときの調整用撮像部６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用撮像部６４０の配置を示す説明図である。
【図９】投写レンズの検査を行う際の一連の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】スクリーン５００上に表示されたテストパターンＴＰ（図４）の画像ＩＴＰを示す説明図である。
【図１１】スクリーン上に表示されたテストパターン画像に含まれる平行線パターンの画像とその平行線パターン画像の明暗の変化を示す説明図である。
【図１２】スクリーン上に表示された図６の小孔パターンの画像の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２０…光源装置
１００…照明光学系
１０００…投写型表示装置
２００…色光分離光学系
２２０…リレー光学系
３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ
３２０…クロスダイクロイックプリズム
３４０…投写レンズ
ＳＣ…スクリーン
４００…投写部
４１０…光源装置
４１２…光源ランプ
４１４…放物面リフレクタ
４２０…色光フィルタ
４２０ｃ…中心軸
４３０，４４２…ミラー（全反射ミラー）
４４０…検査シート保持部
４５０…検査シート
４６０…６軸調整部
４７０…ダミープリズム
４８０…投写レンズ（被検レンズ）
５００…スクリーン
５００ａ…投写面
５００ｂ…表示面
５１０…ミラー（全反射ミラー）
６００…検査部
６１０…処理部
６２０ａ〜６２０ｄ…調整用撮像部
６４０…測定用撮像部
ＴＰ…テストパターン
ＩＴＰ…テストパターン画像
ＰＳａ〜ＰＳｄ…正方局所パターン
ＩＰＳａ〜ＩＰＳｄ…正方局所パターン画像
ＰＬ…罫線局所パターン
ＩＰＬ…罫線局所パターン画像
ＰＭ１〜ＰＭ２０…第１の測定用局所パターン
ＰＭＣ１〜ＰＭＣ４…第２の測定用局所パターン
ＰＴＡａ〜ＰＴＡｈ…平行線パターン
ＰＴＢａ〜ＰＴＢｄ…平行線パターン
ＩＰＴＡｄ，ＩＰＴＢａ…平行線パターン画像
ＰＨａ〜ＰＨｄ…小孔パターン
ＩＰＨａ…小孔パターン画像
ｎ１…中心軸
ｎ２…法線
【図１】
0003644311.tif 000002
【図２】
0003644311.tif 000003
【図３】
0003644311.tif 000004
【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】
0003644311.tif 000009
【図９】
0003644311.tif 000010
【図１０】
0003644311.tif 000011
【図１１】
0003644311.tif 000012
【図１２】
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