(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光性の要素ホログラムを多数配置した、一面と他面とを含む平板状のホログラムアレーと、ホログラムアレーの一面側に設けられ、ホログラムアレー側の内面とホログラムアレーと反対側の外面とを含む平板状の薄板ガラスとを有するホログラム体の検査装置において、
ホログラムアレーの他面側からホログラム体に照明光を照射する照明手段と、
薄板ガラスの外面側にホログラム体に対して離接自在に設けられ、各要素ホログラムによる輝度分布画像を撮像するとともにＣＣＤカメラと対物レンズとからなる撮像手段と、を備え、
前記ＣＣＤカメラと前記対物レンズとの間に追加照明手段を設け、追加照明手段からの追加照明光を、前記対物レンズを通して薄板ガラスの外面に反射させた後、前記ＣＣＤカメラに集光させ、
撮像手段の前記ＣＣＤカメラからの各要素ホログラムの輝度分布画像に基づいて各要素ホログラムの焦点位置を求める算出手段を設けるとともに、この算出手段は更に、前記ＣＣＤカメラにより得られた薄板ガラスの外面からの反射光により薄板ガラスの外面の位置を求め、これにより薄板ガラスの外面の位置と各要素ホログラムの焦点位置との差を求めることを特徴とするホログラム体の検査装置。
【請求項２】
ホログラム体は、ホログラムアレーの他面に設けられ、追加照明手段からの照明光を反射するマークをホログラムアレー側に有する平板状の基板ガラスを更に有し、
追加照明手段からの追加照明光を対物レンズを通して基板ガラスのマークに反射させた後、ＣＣＤカメラに集光させ、
算出手段は更に、ＣＣＤカメラにより得られた基板ガラスのマークからの反射光により基板ガラスのマークの位置を求めるとともに、基板ガラスのマークの位置と各要素ホログラムの焦点位置との差を求めることを特徴とする請求項１記載のホログラム体の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム体の検査装置に係り、とりわけホログラム体を構成する集光性の要素ホログラムの焦点距離が設計通りの精度に作製されているか否かを検査するホログラム体の検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置用のカラーフィルターとして、従来の波長吸収型のものと比較して、バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セルへ入射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるものとして、本出願人は、特願平５−１２１７０号等において、ホログラム体を提案した。  その構成は、偏心したフレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーを有するものである。以下、簡単にこのホログラム体について説明する。
【０００３】
図３において、規則的に液晶セル６ａ（画素）に区切られた液晶表示装置６のバックライト３入射側に薄板ガラス７及び接着剤２を介してホログラムアレー５が離間して配置される。液晶表示装置６の表面には、各液晶セル６ａの間に設けられたブラック・マトリックス４が配置される。また、図示しない偏光板が液晶表示装置６の両側に配置される。なお、ブラック・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、G、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよい。また、ホログラムアレー５のバックライト３入射側に、金属マーク４ａを有する基板ガラス４が配置されている。これらホログラムアレー５と、ホログラムアレー５の一面に設けられた接着剤２及び薄板ガラス７と、ホログラムアレー５の他面に設けられた基板ガラス４により、ホログラム体１が構成されている。
【０００４】
ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示装置６の紙面内の方向に隣接する３つの液晶セル６ａの組各々に対応して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配置された微小ホログラム（要素ホログラム）５ａからなっている。微小ホログラム（要素ホログラム）５ａは液晶表示装置６の紙面内の方向に隣接する３つの液晶セル６ａ各組に整列して各々１個ずつ配置されている。各微小ホログラム５ａは、ホログラムアレー５の法線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５ａに対応する３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されている。微小ホログラム５ａは、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振幅型などの透過型ホログラムからなる。ここで、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないとは、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを回折し、他の波長は回折しないタイプのものではなく、１つの回折格子でいずれの波長も回折するものを意味し、この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回折する。
【０００５】
図３において、ホログラムアレー５の液晶表示装置６と反対側の面から、その法線に対して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入射させると、波長に依存して微小ホログラム５ａによる回折角が異なる。また各波長に対する集光位置は、ホログラムアレー５面に平行な方向に分散される。その中の、赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するように、ホログラムアレー５を構成配置する。このことにより、それぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど減衰されずに各液晶セル６ａを通過し、対応する位置の液晶セル６ａの状態に応じた色表示を行うことができる。
【０００６】
このように、ホログラムアレー５をホログラム体として用いることにより、従来のカラーフィルタ用バックライトの各波長成分を吸収することなく各液晶セル６ａへ入射させることができるため、その利用効率を大幅に向上させることができる。
【０００７】
このようなホログラム体１のホログラムアレー５は、計算機ホログラムレンズアレーを作製し、それを複製することによって製作している。すなわち、微小ホログラム５ａのホログラム干渉縞を計算機によって計算し、例えばクロムを成膜したガラス基板上に塗布した電子線レジストへ電子ビームによってその干渉縞を描画し、現像して、レリーフ型の計算機ホログラム（ＣＧＨ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）アレーのクロムパターンをまず作製する。次に、このクロムパターンをマスクとしてガラス基板をイオンエッチングしてＣＧＨアレー原版を作製する。次いで、このようにして作製したＣＧＨアレーのレリーフ面上にホログラム感材を密着させるか若干ギャップをおいて重ね合わせる。その後ＣＧＨアレー側から図３のバックライト３に相当する角度θでレーザ光を入射させ、ＣＧＨアレーの各ＣＧＨによって生じる収束回折光と直進透過光とをホログラム感材中で干渉させて、ＣＧＨアレーを複製する。この複製されたホログラムが図３に示すホログラムアレー５として用いられる。さらに、この複製されたホログラムを原版として再度複製したものをホログラムアレー５として用いてもよい。
【０００８】
更に本出願人は、特開平６−２１５９８７号において、カラーフィルター機能を有する線状のホログラム体についても開発した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３に示すようなホログラムアレー５は、液晶表示装置６に組み込む前に、ホログラム体１全体として各微小ホログラム５ａの、焦点位置が設計通りの精度に作製されているか否かを検査する必要がある。しかしながら、ホログラムアレー５は通常体積位相型の透過型ホログラムとして構成されるので、表面形状及びコントラストがなく、従来の吸収型のカラーフィルターのように、部材表面の形状、透過率変化をコントラストとして捉えて測定する検査方法を適用することはできない。
【００１０】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ホログラム体を構成するホログラムアレーの集光性要素ホログラム各々の焦点位置が設計通りの精度に作製されているか否かを検査する検査装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集光性の要素ホログラムを多数配置したホログラムアレーを有するホログラム体の検査装置において、ホログラム体に照明光を照射する照明手段と、各要素ホログラムによる輝度分布画像を撮像する撮像手段と、撮像手段からの輝度分布画像に基づいて各要素ホログラムの焦点位置を求める算出手段とを備えたことを特徴とするホログラム体の検査装置である。
【００１２】
本発明は、撮像手段はホログラム体に対して離接自在に設けられ、算出手段は撮像手段からの輝度分布画像の変化に基づいて、各要素ホログラムの焦点位置を求めることを特徴とするホログラム体の検査装置である。
【００１３】
本発明は、ホログラム体は、ホログラムアレーの一面に設けられた薄板ガラスを有し、撮像手段はＣＣＤカメラと対物レンズとからなり、ＣＣＤカメラと対物レンズとの間に追加照明手段を設け、追加照明手段からの追加照明光を対物レンズを通して薄板ガラスの少なくとも一面に反射させた後、ＣＣＤカメラに集光させ、算出手段はＣＣＤカメラにより得られた薄板ガラスの反射光により薄板ガラスの反射面の位置を求めるとともに、薄板ガラスの反射面の位置と各要素ホログラムの焦点位置との差を求めることを特徴とするホログラム体の検査装置である。
【００１４】
本発明は、ホログラム体は、ホログラムアレーの他面に設けられマークを有する基板ガラスを有し、撮像手段はＣＣＤカメラと対物レンズとからなり、ＣＣＤカメラと対物レンズとの間に追加照明手段を設け、追加照明手段からの追加照明光を対物レンズを通して基板ガラスのマークに反射させた後、ＣＣＤカメラに集光させ、算出手段はＣＣＤカメラにより得られた基板ガラスの反射光により基板ガラスのマークの位置を求めるとともに、基板ガラスのマークの位置と各要素ホログラムの焦点位置との差を求めることを特徴とするホログラム体の検査装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるホログラム体の検査装置を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１において、ホログラム体の検査装置１０は、検査すべきホログラムアレー５を含むホログラム体１全体を載置するステージ１１と、検査光源である照明手段１２と、照明手段１２からの平行光１５が透過するバンドパスフィルタ１４と、ステージ１１上に載置されたホログラム体１に平行光１５を照射することによりホログラムアレー５から回折された光を結像する対物レンズ１６と、対物レンズ１６により結像されたホログラムアレー５の各要素ホログラム５ａの結像面を撮像するＣＣＤカメラ１７とを備えている。この場合、照明手段１２としては、レーザーまたは白色光源が考えられるが、照明手段１２としてレーザーを用いた場合はバンドパスフィルターは必ずしも設けなくてもよい。
【００１７】
このうち対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７は移動台１９上に載置され、撮像手段を構成している。この場合、移動台１９はホログラム体１に対して離接可能となっており、これにより対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７もホログラム体１に対して離接する。
【００１８】
すなわち、移動体１９はステッピングモータ２０により駆動され、移動体１９にはリニアスケール１９ａが設けられている。リニアスケール１９ａからの信号はアダプタ２２ａを介して移動体コントローラ２２へ送られ、この移動体コントローラ２２によりステッピングモータ２０が制御される。
【００１９】
またＣＣＤカメラ１７は、各要素ホログラム５ａの結像からなる輝度分布画像を撮像するようになっており、ＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像は画像処理装置２３に送られる。画像処理装置２３は移動体コントローラ２２からの位置情報とＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像を合成し、この合成情報をコンピュータ（算出手段）２４へ送る。
【００２０】
コンピュータ２４は移動体１９を移動させて対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７をホログラム体１から離接させた場合の輝度分布画像の変化に基づいて、各要素ホログラム５ａの焦点位置を求めるようになっている。また画像処理装置２３にはモニタ２５が接続されている。
【００２１】
また、対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７との間にパターングリッド２９が配置され、このグリッド２９には光ファイバ３０を介して落射用ハロゲン光源（追加照明手段）２８が接続されている。
【００２２】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
まずステージ１１上にホログラム体１が載置され、このホログラム体１に対して照明手段１２からの平行光１５が入射する。
【００２４】
この場合、ホログラム体１は、図３に示すようにホログラムアレー５と、接着剤２及び薄板ガラス７と、基板ガラス４とからなり、平行光１５はホログラムアレー５の各要素ホログラム５ａにより回折される。各要素ホログラム５ａからの光は対物レンズ１６により結像された後、ＣＣＤカメラ１７へ入射し、このＣＣＤカメラ１７により各要素ホログラム５ａによる輝度分布画像を得ることができる。
【００２５】
また、ＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像は、画像処理装置２３へ送られる。
【００２６】
この間、移動体コントローラ２２により移動体１９がホログラム体１に対して離接し、移動体コントローラ２２からの位置情報が画像処理装置２３へ送られる。
【００２７】
画像処理装置２３はＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像と、移動体コントローラ２２からの位置情報を合成して、この合成情報をコンピュータ２４へ送る。
【００２８】
コンピュータ２４は、対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７がホログラム体１から離接した場合の輝度分布画像の変化に基づいて、各要素ホログラム５ａの焦点位置を求める。
【００２９】
この場合、コンピュータ２４において、合焦位置近傍では、光線のビームウェストがあるため、シャープな合焦画像が得られるとは限らないが、本方法によれば、この輝度分布画像の変化に基づいて、くり返し精度よく各要素ホログラム５ａの焦点位置を求めることができる。
【００３０】
次に図２に示すように、照明手段１２からの平行光の入射を停止し、その代わりに落射用ハロゲン光源２８から光ファイバ３０及びパターングリッド２９を介して追加照明光を入射させる。
【００３１】
追加照明光はミラー１８及び対物レンズ１６を経て、ホログラム体１へ入射する。ホログラム体１から反射した反射光は、対物レンズ１６を経てＣＣＤカメラ１７へ入る。
【００３２】
この場合、移動体１９をホログラム体１に対して離接することにより、ホログラム体１の薄板ガラス７の外面（液晶表示装置６側の面）をピンボケ位置３１ｂから合焦位置３１ａに合わせることができる。この場合、薄板ガラス７からの反射光はグリッド２９の形状としてＣＣＤカメラ１７により撮像され、合焦位置３１ａは移動体コントローラ２２からの位置情報として求められる。
【００３３】
ＣＣＤカメラ１７からの薄板ガラスからの反射光によるグリッド２９の画像と、移動体コントローラ２２からの位置情報は画像処理装置２３において合成され、コンピュータ２４は画像処理装置２３において合成された情報に基づいて薄板ガラス７の外面位置を求めることができる。
【００３４】
さらにコンピュータ２４は、前述のように各要素ホログラム５ａの焦点位置を予め求めているので、各要素ホログラム５ａの焦点位置と薄板ガラス７の外面位置との差（距離）を求めることができる。
【００３５】
ホログラム体１の薄板ガラス７の外面は、液晶表示装置６に当接する面なので、この薄板ガラス７の外面に各要素ホログラムの焦点位置を持ってくることができれば、液晶表示装置による鮮明な色表示を行うことができる。このため各要素ホログラム５ａの焦点位置と薄板ガラス７の外面位置との誤差を求めて、ホログラム体１の精度を測定することができる。
【００３６】
また、上述した薄板ガラス７の外面位置を求めた方法と同様の方法を用いて、コンピュータ２４により基板ガラス４の金属マーク４ａの位置を求めることができる。
【００３７】
すなわち、ＣＣＤカメラ１７によって基板ガラス４の金属マーク４ａの画像が撮像され、この金属マーク４ａの位置をピンボケ位置３１ｂから合焦位置３１ａに合わせた際の合焦位置３１ａが移動体コントローラ２２により求められる。
【００３８】
ＣＣＤカメラ１７により撮像された金属マーク４ａの画像と移動体コントローラ２２による位置情報が画像処理装置２３において合成され、この合成された情報に基づいてコンピュータ２４により基板ガラス４の金属マーク４ａの位置を求める。コンピュータ２４は、更にこの基板ガラス４の金属マーク４ａの位置と要素ホログラム５ａの焦点位置との差を求める。基板ガラス４の金属マーク４ａ側の面は、一般にホログラム体１の構造上の基準面となるのでこの金属マーク４ａが設けられた基板ガラス４の面と各要素ホログラム５ａの焦点位置との差（距離）を求めることにより、ホログラム体１の形成の精度の向上を図ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ホログラム体を構成するホログラムアレーの各要素ホログラムの焦点位置を精度よく求めることができる。このように各要素ホログラムの焦点位置を求めることにより、ホログラム体の光学的精度を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホログラム体の検査装置の一実施の形態を示す概略全体図。
【図２】薄板ガラスの一面及び基板ガラスの一面の位置を求める方法を示す図。
【図３】ホログラム体と液晶表示装置とを示す図。
【符号の説明】
１  ホログラム体
４  基板ガラス
４ａ  金属マーク
５  ホログラムアレー
５ａ  要素ホログラム
６  液晶表示装置
７  薄板ガラス
１０  ホログラム体の検査装置
１１  ステージ
１２  照明手段
１６  対物レンズ
１７  ＣＣＤカメラ
１９  移動体
２２  移動体コントローラ
２３  画像処理装置
２４  コンピュータ
２８  落射用ハロゲン光源
２９  グリッド
【図１】
0004598915.tif 000002
【図２】
0004598915.tif 000003
【図３】
0004598915.tif 000004