(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、白色光を第１の色光と第２の色光と第３の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットを有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とするプリズムユニットの評価方法。
【請求項２】
光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、照明光と映像光とを分離するための光軸に対して傾いたエアーギャップ面を有する入出力分離プリズムと、
白色光を第１の色光と第２の色光と第３の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットと、を有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とするプリズムユニットの評価方法。
【請求項３】
前記色分解合成プリズムユニットは、第１のプリズムと第２のプリズムと第３のプリズムを含み、
前記第１のプリズムは白色光が入射する第１の面と前記第１の色光を反射する反射膜を有する第２の面と前記第１の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第３の面とを有し、
前記第２のプリズムは前記第２及び第３の色光が入射する第４の面と前記第２の色光を反射する反射膜を有する第５の面と前記第２の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第６の面とを有し、
前記第３のプリズムは前記第３の色光が入射する第７の面と第３の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第８の面とを有し、
前記第２の面と第４の面とはエアーギャップを介して対向して第１のエアーギャップ面をなし、第５の面と第７の面とはエアーギャップを介して対向して第２のエアーギャップ面をなし、
光軸を含んで第１のエアーギャップ面に垂直な平面と、光軸を含んで第２のエアーギャップ面に垂直な平面とは互いに平行であり、
前記第１及び第２のエアーギャップ面の光軸を通る法線と光軸とで形成される平面に垂直な第１の方向と、該第１の方向と光軸とに垂直な第２の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項４】
さらに、第４のプリズムが前記第１のプリズムの第１の面に対向して、該第１の面とエアーギャップを介して対向して配置されていることを特徴とする請求項３に記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項５】
前記色分解合成プリズムユニットの複数のエアーギャップ面において、光軸を含むエアーギャップ面に垂直な平面は互いに平行であり、該平面に垂直な第１の方向と、該第１の方向と光軸とに垂直な第２の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項６】
前記各色の光路ごとに、各色のチャート像のデータを、光軸方向に異なる複数の位置で測定し、測定されたデータから非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、を特徴とする請求項５に記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項７】
前記複数の位置で測定されたチャート像データのそれぞれに対し、前記第１の方向と前記第２の方向のコントラスト値を算出し、算出されたコントラスト値から前記第１の方向と前記第２の方向のそれぞれのチャート像の結像位置を算出し、前記第１の方向と前記第２の方向の結像位置の差に基づいて非点隔差の評価を行うこと、を特徴とする請求項６に記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項８】
前記複数の位置で測定されたチャート像データのそれぞれを前記第１の方向と前記第２の方向に関する周波数空間のデータに変換し、変換されたデータから前記第１の方向と前記第２の方向のそれぞれのチャート像の結像位置を算出し、前記第１の方向と前記第２の方向の結像位置の差に基づいて非点隔差の評価を行うこと、を特徴とする請求項６に記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項９】
前記チャートの結像位置における、それぞれのチャート像に基づくＭＴＦに基づいて評価を行うことを特徴とする請求項６に記載のプリズムユニットの評価方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の評価方法を経て製造されることを特徴とするプリズムユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタなどの投影装置に使用される複数のプリズムからなるプリズムユニットの評価方法及びプリズムユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイエンドホームシアターやデジタルシネマなど高性能なプロジェクタの需要が増えつつある。この種のプロジェクタにおいて投影装置のプリズムユニットは画質を決める大きな要因であるため、プリズムユニットの性能を定量的に把握することが必要となっている。
【０００３】
従来のプロジェクタにおける投影装置の概略構成を図１５に示す。この投影装置は、光源ランプ１と、ミラー２と、集光用のインテグラルロッド３と、コリメータレンズ４と、プリズムユニット５と、液晶変調素子やデジタルマイクロミラー素子などの光変調素子６と、投影レンズ７とからなり、光変調素子６にて変調された映像光をスクリーン８上に映写する。プリズムユニット５は、入出力分離プリズムユニット５ａと色分解合成プリズムユニット５ｂとからなる。
【０００４】
このような投影装置において、プリズムユニット５の性能評価は、プリズムユニット５を投影装置に組み込んだ状態で評価用チャートの投影光をスクリーン８上に映写して目視で評価する、あるいは、投影光をＣＣＤイメージセンサにて取り込んで評価していた。しかし、このような評価方法では、投影装置を組み立てる必要があり、かつ、評価に大きなスペースを必要としていた。プリズムユニット単体で評価できることが好ましいが、単体での評価方法は確立されていないのが現状である。
【０００５】
ところで、プロジェクタ用のプリズムユニットに関して、特許文献１には、光変調素子と投影レンズとの間の臨界角プリズムは、映像光がエアーギャップを透過する際に非点収差を発生させ、投影画像の品位を劣化させると記載されている。そこで、特許文献１では、映像光がエアーギャップを通過しない構成を採用している。しかし、このプリズムユニットでは投影光路が長くなってしまい、プリズムユニットや投影レンズの大型化も生じ、結果的に投影装置の大型化を招き、必ずしも好ましいものではない。
【０００６】
一方、プリズム面間のエアーギャップはプリズム面で光を全反射させるために必要なものであり、特許文献２では、プリズム間のエアーギャップによる非点収差の発生を、エアーギャップをくさび状とすることで解決することを提案している。しかし、エアーギャップを設計値どおりのくさび状に管理することは困難である。
【特許文献１】特開２００３−２６２９１８号公報
【特許文献２】特開２００２−４９０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、主にエアーギャップの存在による光学性能、特に非点隔差をプリズムユニット単体で評価できる評価方法及びプリズムユニットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係る評価方法は、
光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、白色光を第１の色光と第２の色光と第３の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットを有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とする。
第２の発明に係る評価方法は、
光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、照明光と映像光とを分離するための光軸に対して傾いたエアーギャップ面を有する入出力分離プリズムと、
白色光を第１の色光と第２の色光と第３の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットと、を有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とする。
【０００９】
第１及び第２の発明に係る評価方法によれば、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有する色分解合成プリズムユニット単体での映像面上の直交する方向の非点隔差を定量的に測定することができ、色分解合成プリズムユニット単体での性能評価が可能となる。また、第１、第２及び第３の色光に対してそれぞれ非点隔差に基づいて性能評価を行うことにより、プリズムユニットのそれぞれの面精度やそれぞれのエアーギャップをより細かく性能評価することができる。さらに、同時にＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の値も測定、評価することができる。
【００１０】
第１及び第２の発明において、
前記色分解合成プリズムユニットは、第１のプリズムと第２のプリズムと第３のプリズムを含み、
前記第１のプリズムは白色光が入射する第１の面と前記第１の色光を反射する反射膜を有する第２の面と前記第１の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第３の面とを有し、
前記第２のプリズムは前記第２及び第３の色光が入射する第４の面と前記第２の色光を反射する反射膜を有する第５の面と前記第２の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第６の面とを有し、
前記第３のプリズムは前記第３の色光が入射する第７の面と第３の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第８の面とを有し、
前記第２の面と第４の面とはエアーギャップを介して対向して第１のエアーギャップ面をなし、第５の面と第７の面とはエアーギャップを介して対向して第２のエアーギャップ面をなし、
光軸を含んで第１のエアーギャップ面に垂直な平面と、光軸を含んで第２のエアーギャップ面に垂直な平面とは互いに平行であり、
前記第１及び第２のエアーギャップ面の光軸を通る法線と光軸とで形成される平面に垂直な第１の方向と、該第１の方向と光軸とに垂直な第２の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴としていてもよい。
さらに、第４のプリズムが前記第１のプリズムの第１の面に対向して該第１の面とエアーギャップを介して対向して配置されているユニットであっても、ユニット単体でその非点隔差を定量的に測定することができる。
【００１３】
第１及び第２の発明に係る評価方法においては、前記色分解合成プリズムユニットの複数のエアーギャップ面において、光軸を含むエアーギャップ面に垂直な平面は互いに平行であり、該平面に垂直な第１の方向と、該第１の方向と光軸とに垂直な第２の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、が好ましい。また、前記各色の光路ごとに、各色のチャート像のデータを、光軸方向に異なる複数の位置で測定し、測定されたデータから非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、が好ましい。これにて非点隔差をより正確に測定することができる。
【００１４】
この場合、前記複数の位置で測定されたチャート像データのそれぞれを第１の方向と第２の方向に関する周波数空間のデータに変換し、変換されたデータから第１の方向と第２の方向のそれぞれのチャート像の結像位置を算出し、第１の方向と第２の方向の結像位置の差に基づいて非点隔差の評価を行うことができる。
【００１５】
さらに、前記チャートの結像位置における、それぞれのチャート像に基づくＭＦＴに基づいて評価を行うことも可能である。
【００１７】
また、前記複数の位置で測定されたチャート像データのそれぞれに対し、第１の方向と第２の方向のコントラスト値を算出し、算出されたコントラスト値から第１の方向と第２の方向のそれぞれのチャート像の結像位置を算出し、第１の方向と第２の方向の結像位置の差に基づいて非点隔差の評価を行うことができる。
【００２１】
第３の発明に係る製造方法は、前記第１又は第２の発明に係る評価方法を経て製造されることを特徴とする。これにて、所望の性能を有するプリズムユニット、入出力分離プリズムユニット又は色分解合成プリズムユニットを得ることができる。
【００２４】
なお、本特許請求の範囲及び本明細書において、エアーギャップ面とはエアーギャップを形成するプリズムの面に平行な仮想面を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るプリズムユニットの評価方法及びプリズムユニットの製造方法の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００２６】
（評価装置の第１実施例、図１参照）
まず、プリズムユニットの評価装置の第１実施例について図１を参照して説明する。被検プリズムユニット２０としては、実施例として以下に示す５ピースタイプのプリズムユニット２０Ａ（図２参照）及び６ピースタイプのプリズムユニット２０Ｂ（図６参照）を使用する。
【００２７】
評価装置１０は、白色光源であるランプ１１と、評価用チャート１２と、光路折返し用ミラー１３，１４と、コリメータレンズ１５と、マスターレンズ１６と、撮像装置１７とで構成されている。被検プリズムユニット２０はマスターレンズ１６と撮像装置１７との間にセットされる。コリメータレンズ１５は評価用チャート１２を透過した光を略平行光に変換する。そして、マスターレンズ１６が光束を集光し、評価用チャート１２の縮小像をマスターレンズ１６の光軸上の結像位置ｆに形成する。マスターレンズ１６としては、収差が十分に補正されたレンズが望ましい。コリメータレンズ１５の焦点距離はマスターレンズ１６の焦点距離の１０倍以上が好ましい。本第１実施例では、プリズムユニット２０とともに画像投影に使用される投影レンズが用いられている。
【００２８】
撮像装置１７は、対物レンズ１８と光量分布測定手段である二次元イメージセンサ１９（例えばＣＣＤ）とを一体化したもので、結像位置ｆに形成されたチャート１２の縮小像を観察するように、該結像位置ｆを含めて光軸方向に移動可能とされている。即ち、対物レンズ１８の焦点位置を光軸方向に移動させつつ、チャート１２の縮小像を撮像し、そのコントラストに基づいて被検プリズムユニット２０の非点隔差及びＭＴＦを測定する。なお、チャート１２の模様及び非点隔差の測定、評価については以下に詳述する。
【００２９】
ところで、撮像装置１７に信号処理・制御部５０が接続されている。即ち、撮像装置１７は制御部５１からの指示により、光軸方向に移動しつつチャート１２の縮小像を撮像する。撮像されたチャート１２の画像データは画像メモリ５２に格納される。画像メモリ５２内に格納された画像データは演算部５５に送られて所定の処理が行われ、その結果がメモリ５４に格納される。出力部５３は撮像装置１７で撮像したチャート像をモニタに表示したり、メモリ５４に格納されている前記演算結果をモニタに表示したりする。入力部５６は測定開始などの測定者からの指示を制御部５１へ送信するインターフェイス部である。
【００３０】
（第１のプリズムユニットの構成、図２参照）
第１のプリズムユニット２０Ａは、図２に示すように、入出力分離プリズムユニット２１と色分解合成プリズムユニット２５とを組み合わせたものであり、５ピースタイプとして構成されている。入出力分離プリズムユニット２１は第１のプリズム２２と第２のプリズム２３とからなる。色分解合成プリズムユニット２５は第３のプリズム２６と第４のプリズム２７と第５のプリズム２８とからなる。
【００３１】
第１のプリズム２２は互いに鋭角をなす第１の面ａと第２の面ｂとを有し、第２のプリズム２３は互いに鋭角をなす第３の面ｃと第４の面ｄと光が入射する第５の面ｅとを有している。そして、第１の面ａと第４の面ｄとが平行で、第２の面ｂと第３の面ｃとが微小間隙のエアーギャップ２４ａを介して対向してエアーギャップ面をなしている。このエアーギャップ２４ａを形成する面ｂ，ｃの法線は、ＹＺ平面に平行である。
【００３２】
第３のプリズム２６は白色光が入射する第６の面ｆと青色光を反射するダイクロイック膜３１を有する第７の面ｇと青色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第８の面ｈとを有している。第４のプリズム２７は赤色光及び緑色光が入射する第９の面ｉと赤色光を反射するダイクロイック膜３２を有する第１０の面ｊと赤色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第１１の面ｋとを有している。第５のプリズム２８は緑色光が入射する第１２の面ｌと緑色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第１３の面ｍとを有している。
【００３３】
第６の面ｆと第１３の面ｍとが平行で、第７の面ｇと第９の面ｉとは微小間隙のエアーギャップ３３ａを介して対向してエアーギャップ面をなし、第１０の面ｊと第１２の面ｌとは微小間隙のエアーギャップ３３ｂを介して対向してエアーギャップ面をなしている。エアーギャップ３３ａ，３３ｂを形成する面ｇ，ｉ，ｊ，ｌの法線は、ＸＺ平面に平行である。
【００３４】
また、第２のプリズム２３の第４の面ｄと第３のプリズム２６の第５面ｆとは、ギャップ２４ｂを介して互いに平行である。そして、入出力分離プリズムユニット２１と色分解合成プリズムユニット２５とは、共通の保持部材（図示せず）によって一体化されている。
【００３５】
このプリズムユニット２０Ａが投影装置に組み込まれる場合、各面ｈ，ｋ，ｍの焦点位置には、青色光用の光変調素子３５、赤色光用の光変調素子３６及び緑色光用の光変調素子３７が配置される。これらの光変調素子３５〜３７は液晶変調素子やデジタルマイクロミラーなどである。
【００３６】
画像の投影時において、プリズムユニット２０Ａを照明する白色光はプリズム２３の面ｅから入射し、該入射光は面ｃで全反射され、面ｄを透過してエアーギャップ２４ｂを横切り、面ｆよりプリズム２６に入射する。この入射光は面ｇに達し、そのうちの青色光はダイクロイック膜３１で反射され、赤色光と緑色光はダイクロイック膜３１を透過する。
【００３７】
ダイクロイック膜３１で反射された青色光は、臨界角を超える入射角で面ｆに入射し、全反射される。この青色光は面ｈを透過し、光変調素子３５を照射して変調されるとともに垂直に反射される。
【００３８】
ダイクロイック膜３１を透過した赤色光及び緑色光は、エアーギャップ３３ａを横切って面ｉよりプリズム２７に入射し、面ｊに達する。赤色光はダイクロイック膜３２で反射され、緑色光はダイクロイック膜３２を透過する。
【００３９】
ダイクロイック膜３２で反射された赤色光は、臨界角を超える入射角で面ｉに入射し、全反射される。この赤色光は面ｋを透過し、光変調素子３６を照射して変調されるとともに垂直に反射される。
【００４０】
ダイクロイック膜３２を透過した緑色光は、エアーギャップ３３ｂを横切って面ｌよりプリズム２８に入射する。この緑色光は面ｍを透過し、光変調素子３７を照射して変調されるとともに垂直に反射される。
【００４１】
各光変調素子３５，３６，３７で反射された映像光は前記往路を逆に進行して面ｄからプリズム２３に入射する。この間、ダイクロイック膜３２で赤色光と緑色光が合成され、ダイクロイック膜３１でさらに青色光が合成される。プリズム２３に入射した合成映像光は面ｃを透過し、エアーギャップ２４ａを横切ってプリズム２２も透過した後、図１５に示す投影レンズ７を介してスクリーン８上に投影される。
【００４２】
ここで、プリズムユニット２０Ａについて一具体例の設計値を示す。入出力分離プリズムユニット２１は、プリズム厚さ２８ｍｍ（Ｚ方向に１４ｍｍ、１４ｍｍ）、エアーギャップ２４ａの面間隔７．５μｍ、法線が光軸となす角度３３°である。また、色分解合成プリズムユニット２５は、プリズム厚さ５７ｍｍ（Ｚ方向に１１ｍｍ、１３ｍｍ、３３ｍｍ）、エアーギャップ３３ａ，３３ｂの面間隔２５μｍ、１２．５μｍ、法線が光軸となす角度２８．５°、１１°である。ここに挙げた具体的な数値は、光源側からの順番である。
【００４３】
（評価方法の第１実施例、図３〜図５参照）
次に、前記プリズムユニット２０Ａの性能評価方法の第１実施例について説明する。評価は、図１に示した評価装置１０を使用して非点隔差とＭＴＦ（Modulation Transfer Function）とについて行われる。プリズムユニット２０Ａについて行う場合と、入出力分離プリズムユニット２１及び色分解合成プリズムユニット２５に対してそれぞれ行う場合とがある。なお、各ユニット２１，２５ごとに評価する場合、他のユニットはエアーギャップのないマスタープリズムユニットを組み合わせて行う。マスタープリズムユニットは、プリズムユニット２１，２５と同じ材料で同じプリズム厚を持つ平行平板である。
【００４４】
まず、非点隔差の評価について説明すると、エアーギャップ面の光軸を通る法線と光軸とで形成される平面に垂直な第１の方向と、該第１の方向と光軸とに垂直な第２の方向とに対する非点隔差に基づいて評価する。ここで、マスターレンズ１６の光軸に平行でプリズム内を通る任意の軸をプリズムの光軸と称する。
【００４５】
具体的には、図２（Ｂ）に示す入出力分離プリズムユニット２１に関して、光軸はＺ軸に平行な直線であり、エアーギャップ面ｂ，ｃの光軸を通る法線と光軸とで形成される平面とはＹＺ平面を意味し、このＹＺ平面に垂直な方向が第１の方向Ｘである。そして、第１の方向Ｘと光軸とに垂直な方向が第２の方向Ｙである。
【００４６】
そして、第１及び第２の方向Ｘ，Ｙの非点隔差を測定する。使用する評価用チャート１２は図３（Ａ）に示すように、Ｘ方向に対応する周期構造のスリットが形成されたチャート１２ｘとＹ方向に対応する周期構造のスリットが形成されたチャート１２ｙである。このチャート１２を図１に示すようにランプ１１の直前（コリメータレンズ１５の焦点面）に配置し、被検プリズムユニットをマスターレンズ１６と対物レンズ１８の間に配置し、ランプ１１から白色光を放射してチャート１２の像のコントラストからＸ方向とＹ方向に対する非点隔差を測定する。なお、図３（Ａ）に示すチャート１２において斜線を付した部分が遮光部であり、白抜きされた縦線及び横線が透光部である。
【００４７】
また、第１及び第２のチャート１２ｘ，１２ｙは、マスターレンズ１６の像面側で、光変調素子の画素周期で決まるナイキスト周波数の１〜４倍に相当する周期構造であることが好ましい。下限値を下まわると、測定されるＭＴＦの値が高くなりすぎてＭＴＦのピーク位置に差が出ない。上限値を越えると、測定されるＭＴＦの値が低くなりすぎて、ピーク位置を判別し難い。この具体例においては、光変調素子３５，３６，３７の画素配列の周期（画素ピッチ）は１３．７μｍであり、チャート１２ｘ，１２ｙの周期構造は、３６．５〜１４６line pair/mmであることが好ましい（以下、line pair/mmをｌｐ／ｍｍと記載する）。本具体例では、像面側で９０ｌｐ／ｍｍとなるチャートを使用している。このチャートの周波数は画素周期で決まるナイキスト周波数の２．５倍である。
【００４８】
以下に、プリズムユニット２０Ａの非点隔差の測定方法について詳しく説明する。まず、評価装置１０の装置関数を求める。即ち、光路折り返し用ミラー１３，１４、コリメータレンズ１５、マスターレンズ１６、対物レンズ１８、二次元イメージセンサ１９によって生じるチャート１２の像の劣化具合を測定する。
【００４９】
図１において、プリズムユニット２０に代えて、マスタープリズムユニットとして、プリズムユニット２０と同じ厚さの平行平板（厚さ８５ｍｍ）を、その入射面がマスターレンズ１６の光軸に垂直になるよう設置する。
【００５０】
撮像装置１７を光軸方向に所定の間隔（本第１実施例の場合、１μｍ）で走査し、それぞれの位置でチャート像を撮像する。撮像されたチャート像データからチャート１２の結像位置を推定する。二次元イメージセンサ１９で得られるチャート１２の像のＸ方向の断面及びＹ方向の断面は、それぞれ図３（Ｂ）、図３（Ｃ）のようになる。このような信号において、チャート１２の透過部の信号強度ＭＡＸを中心３本の値で平均した平均値ＭＡＸａｖｅ、チャート１２の遮蔽部の信号強度ＭＩＮを中心２本の値で平均した平均値ＭＩＮａｖｅとするとき、コントラストを下記の式（１）で定義する。
【００５１】
（ＭＡＸａｖｅ−ＭＩＮａｖｅ）／（ＭＡＸａｖｅ＋ＭＩＮａｖｅ−２×ＯＦＦＳＥＴ）…（１）
【００５２】
ここで、ＯＦＦＳＥＴとは、イメージセンサ１９の熱雑音や設定条件によって、光が入射しないときにも生じる信号の値である。
【００５３】
式（１）に基づいて、光軸方向の各測定位置でのコントラストを計算する。測定位置に対するコントラストの変化から最もコントラストが高いと思われる位置を推定し、最もコントラストが高いと思われる位置を基準位置とする。そして、基準位置でのコントラストを評価装置１０の装置定数とする。なお、チャート１２の像は、マスターレンズ１６の光軸上で観察しているため、Ｘ方向とＹ方向とでコントラストや像の位置に差は生じない。
【００５４】
続いて、プリズムユニット２０の測定を行う。前記マスタープリズムユニットに代えて、プリズムユニット２０が図１に示されるように設置される。プリズムユニット２０が評価装置１０に設置される際、プリズムユニット２０は、投影装置に取り付けるための保持部材の取付け基準を用いて設置される。
【００５５】
撮像装置１７を光軸方向に所定の間隔（本第１実施例の場合、１μｍ）で走査し、それぞれの位置でチャート像を撮像する。撮像されたチャート像データから各測定位置での第１のチャート１２ｘ、第２のチャート１２ｙのそれぞれに対するコントラストを式（１）に基づいて計算する。各位置でのコントラスト値を評価装置１０の装置定数で規格化した値を、プリズムユニット２０のＭＴＦとする。ＭＴＦは光軸方向の位置Ｚの関数であり、以下ＭＴＦ（Ｚ）と表記する場合がある。なお、ここで得られるＭＴＦの値はチャート１２が持つ基本周波数に対する特性である。
【００５６】
横軸に光軸方向の位置（Ｚ）、縦軸に各位置（Ｚ）に対するＸ方向とＹ方向のＭＴＦの値をプロットすると、図４に示すように、Ｘ方向及びＹ方向のＭＴＦ曲線が得られる。この曲線の最大値付近の形状から最大のＭＴＦ値を持つ光軸上の位置を推定し、この位置をチャート１２ｘあるいはチャート１２ｙの結像位置とする。そして、チャート１２ｘの結像位置とチャート１２ｙの結像位置との差を非点隔差とする。
【００５７】
ＭＴＦ曲線の形状から最大値である光軸方向の位置を求める方法としては、例えば、以下の方法（１）〜（４）が挙げられる。なお、（１）〜（４）以外の他の方法を用いることも可能である。
（１）データを補間してＭＴＦの最大値を求め、その値をとるＺ座標を結像位置とする。
（２）最大値近傍で最大値を挟む２点での傾き直線を求め、それらの交点のＺ座標を結像位置とする。
（３）最大値近傍で同一のＭＴＦ値を持つ位置の中点を結像位置とする。
（４）測定データ中で最大値をとるＺ座標を結像位置とする。
【００５８】
評価は緑色光の光変調素子３７の位置にて測定することにより行う。一色で測定することにより評価装置１０の構成が簡略化され、短時間の測定で済む。緑色光の光変調素子３７の位置だけではなく、他の素子３５，３６の位置での測定を行ってもよい（評価装置及び評価方法の第２実施例として後述する）。これにて、反射面として機能する面ｆ，ｇ，ｉ，ｊの精度や、屈折率の乱れがわかる。
【００５９】
前記具体例での非点隔差の設計値は−５μｍであり、ＭＴＦは入出力分離プリズムユニット２１にあってはＹ方向に８７．９％、色分解合成プリズムユニット２５にあってはＸ方向に９２．５％で、その平均値は８９．６％である。図４にこの一具体例であるプリズムユニット２０Ａの一実測値を示す。
【００６０】
ところで、主にプリズムユニットの性能を劣化させる要因は、エアーギャップ、プリズム面形状、屈折率などのばらつきである。これらによる性能劣化を評価するためには、全てのエアーギャップを通過する緑色光のＭＴＦや非点隔差の値を測定することが好ましい。緑色光での非点隔差を測定しておけば、プリズムユニットの設計値から他の青色光及び赤色光の非点隔差を推測できる。
【００６１】
図５は、前述したプリズムユニット２０Ａの一具体例の、緑色光、赤色光、青色光の非点隔差の設計値を示している。入出力分離プリズムユニット２１に関しては、Ｘ方向に隔差は発生せず、チャート像は基準位置に形成される。Ｙ方向には、非点隔差が発生し、チャート像は基準位置から光源側に−２２μｍの位置に形成される。入出力分離プリズムユニット２１で生じる隔差は、緑色光、赤色光、青色光共通に生じる。
【００６２】
色分解合成プリズム２５に関して、Ｙ方向に隔差は発生せず、チャート像は基準位置に形成される。Ｘ方向には、非点隔差が発生し、緑色光のチャート像は基準位置から光源側に−２７μｍの位置に形成される。赤色光のチャート像は基準位置から光源側に−２７μｍの位置に形成される。青色光のチャート像は基準位置に形成される。これは青色光の光路にはエアーギャップが存在しないからである。
【００６３】
従って、各色の非点隔差は入出力分離プリズムユニット２１のＹ方向のチャート像の位置を基準にして、緑色光−５μｍ、赤色光−５μｍ、青色光＋２２μｍとなる。但し、Ｚ方向を正方向としている。
【００６４】
非点隔差及びＭＴＦの最大値の評価は３段階に分けて行われる。前記具体例においては、入出力分離プリズムユニット２１のみにエラーがある場合、Ｙ方向のチャート像の位置を基準として非点隔差が負の値（Ｘ方向のチャート像の位置が光源側）では緑色光及び赤色光の性能が劣化する。逆に非点隔差が正の値では、青色光の性能が劣化する。また、測定される非点隔差の値が小さくとも、入出力分離プリズムユニット２１と色分解合成プリズムユニット２５それぞれの非点隔差が大きく、互いにキャンセルしあう場合がある。この場合にはチャート像の位置のＭＴＦの値が低下している。緑色光、赤色光と青色光との性能のバランスを考慮すると、Ｙ方向のチャート像の位置を基準として、Ｚ方向に＋１０μｍ以下、−１５μｍ以下であって、Ｘ方向及びＹ方向のＭＴＦ（Ｚ）の平均（以下平均ＭＴＦと呼ぶ）の最大値が７５％以上（Ｙ方向に関しては７０％以上、Ｘ方向に関しては８０％以上）のユニットを最も好ましいと評価する。
【００６５】
次に、非点隔差が、Ｚ方向に＋１５μｍ以下、−２０μｍ以下であって、平均ＭＴＦの最大値が７０％以上（Ｙ方向に関しては６５％以上、Ｘ方向に関しては７５％以上）のユニットを好ましいと評価する。
【００６６】
また、非点隔差が、Ｚ方向に＋２０μｍ以下、−２５μｍ以下であって、平均ＭＴＦの最大値が６５％以上（Ｙ方向に関しては６０％以上、Ｘ方向に関しては７０％以上）のユニットを実用的に使用可能であると評価する。
【００６７】
（第２のプリズムユニット、図６参照）
第２のプリズムユニット２０Ｂは、図６に示すように、入出力分離プリズムユニット２１と色分解合成プリズムユニット２５とを組み合わせたものであり、色分解合成プリズムユニット２５にいま一つのプリズム２９を加えた６ピースタイプとして構成されている。
【００６８】
プリズム２９は投影画像をよりクリアにするために配置されたものであり、面ｇの設置角度をより小さくして、ダイクロイック膜３２での反射光の色特性を向上させる機能を有している。プリズム２９の面ｎとプリズム２６の面ｆとが平行で微小間隙のエアーギャップ３３ｃを介して対向してエアーギャップ面をなしている。また、プリズム２９の面ｏとプリズム２８の面ｍとが平行に設定されている。
【００６９】
プリズム２９以外の構成は前記第１のプリズムユニット２０Ａと基本的に同じ構成であり、重複した説明は省略する。異なる点は以下のとおりである。
【００７０】
プリズム２６の面ｇには赤色光を反射するダイクロイック膜３２が形成され、プリズム２７の面ｊに青色光を反射するダイクロイック膜３１が形成されている。従って、赤色光の光変調素子３６をプリズム２６の面ｈに対向して設け、青色光の光変調素子３５をプリズム２７の面ｋに対向して設けている。
【００７１】
さらに、プリズム２６の面ｆが光軸に対して傾いている。ダイクロイック膜３２で反射された光が面ｆで全反射されるようにするためである。さらに、プリズム２９の面ｏとプリズム２８の面ｍとが平行である。
【００７２】
ここで、プリズムユニット２０Ｂについて一具体例の設計値を示す。入出力分離プリズムユニット２１は、プリズム厚さ３４ｍｍ（Ｚ方向に１７ｍｍ、１７ｍｍ）、エアーギャップ２４ａの面間隔１２．５μｍ、法線が光軸となす角度３３°である。また、色分解合成プリズムユニット２５は、プリズム厚さ８２ｍｍ（Ｚ方向に８ｍｍ、１４ｍｍ、１４ｍｍ、４６ｍｍ）、エアーギャップ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの面間隔２５μｍ、２５μｍ、２５μｍ、法線が光軸となす角度１８°、１８°、１８°である。ここに挙げた具体的な数値は、光源側からの順番である。
【００７３】
プリズムユニット２０Ｂの性能評価方法についても前記評価装置１０を用いる場合、前記プリズムユニット２０Ａと基本的に同様である。この具体例においても、光変調素子の画素配列の周期（画素ピッチ）は１３．７μｍであり、評価用のチャートの縮小側（像面側）でのサイズは９０ｌｐ／ｍｍである。
【００７４】
評価は緑色光の光変調素子３７の位置にて測定することにより行う。一色で測定することにより評価装置１０の構成が簡略化され、短時間の測定で済む。緑色光の光変調素子３７の位置だけではなく、他の素子３５，３６の位置での測定を行ってもよい（評価装置及び評価方法の第２実施例として後述する）。これにて、反射面として機能する面ｆ，ｇ，ｉ，ｊの精度や、屈折率の乱れがわかる。
【００７５】
プリズムユニット２０Ｂの具体例での非点隔差の設計値は１５μｍであり、ＭＴＦ（Ｚ）の最大値は入出力分離プリズムユニット２１にあってはＹ方向に６７．７％、色分解合成プリズムユニット２５にあってはＸ方向に１００％で、その平均値は８１．３％である。
【００７６】
図７は、第２のプリズムユニット２０Ｂの一具体例の、緑色光、赤色光、青色光の非点隔差の設計値を示す。各色の非点隔差は入出力分離プリズムユニット２１のＹ方向のチャート像の位置を基準にして、緑色光＋１５μｍ、青色光＋１６μｍ、赤色光＋２７μｍとなる。但し、Ｚ方向を正方向としている。
【００７７】
非点隔差及びＭＴＦの最大値の評価は３段階に分けて行われる。この具体例においては、緑色光の非点隔差の設計値は１５μｍであり、赤色光を考慮して、Ｚ方向に＋１０μｍ以下、−１５μｍ以下であって、平均ＭＴＦの最大値が７０％以上（Ｙ方向に関しては６０％以上、Ｘ方向に関しては９０％以上）のユニットを最も好ましいと評価する。
【００７８】
次に、非点隔差が、Ｚ方向に＋１５μｍ以下、−２０μｍ以下であって、平均ＭＴＦの最大値が６５％以上（Ｙ方向に関しては５５％以上、Ｘ方向に関しては８５％以上）のユニットを好ましいと評価する。
【００７９】
また、非点隔差が、Ｚ方向に＋２０μｍ以下、−２５μｍ以下であって、平均ＭＴＦの最大値が６０％以上（Ｙ方向に関しては５０％以上、Ｘ方向に関しては８０％以上）のユニットを実用的に使用可能であると評価する。
【００８０】
（ユニットの組み合わせ）
ところで、非点隔差の測定は、入出力分離プリズムユニット２１及び色分解合成プリズムユニット２５ごとに行うことができる。なお、その場合は他のユニット２５，２１としてエアーギャップのないマスターユニットを組み合わせて測定する。
【００８１】
従って、個別に評価されたプリズムユニット２１，２５を非点隔差が所定の値を満足するように組み合わせれば、互いのプリズムユニットの欠点を補い合って歩留まりよく製造することができる。
【００８２】
以下に示す表１は、６ピースタイプのプリズムユニット２０Ｂにおいて、予め非点隔差が測定された入出力分離プリズムユニットＡ，Ｂ，Ｃと色分解合成プリズムユニットＡ，Ｂ，Ｃの適切な組み合わせ例を示したものである。
【００８３】
【表１】
0004572898.tif 000002
【００８４】
即ち、第１例では、非点隔差が３０μｍの入出力分離プリズムユニットＡと非点隔差が−１５μｍの色分解合成プリズムユニットＡとを組み合わせると、組み合わせ非点隔差は１５μｍとなる。同様に、第２例の組み合わせ非点隔差は９μｍとなり、第３例では２１μｍとなる。第４例の組み合わせ非点隔差は２７μｍであり、この場合は実用的な使用に耐え得ない。
【００８５】
（評価装置及び評価方法の第２実施例、図８及び図９参照）
次に、プリズムユニットの評価装置の第２実施例について、図８を参照して説明する。被検プリズムユニットとしては６ピースタイプのプリズムユニット２０Ｂを使用した例を示す。
【００８６】
評価装置１００は、光源ユニット１１０と、評価用チャート１２と、光路折り返し用ミラー１３，１４とコリメータレンズ１５と、マスターレンズ１６と、撮像装置１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇと、信号処理・制御部５０（図１参照）とで構成されている。光源ユニット１１０は、青色、赤色及び緑色の光源１１１Ｂ，１１１Ｒ，１１１Ｇを有し、これらの光源から発せられた光をビームスプリッタ１１２で合成し、評価用チャート１２を照明する。また、撮像装置１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇは、前記撮像装置１７と同様に対物レンズと二次元イメージセンサ（ＣＣＤ）とを一体化したもので、それぞれ青色、赤色及び緑色の結像位置に形成されたチャート１２の像を観察するように、該結像位置を含めて光軸方向に移動可能とされている。即ち、評価装置１００は、チャート１２の青色、赤色及び緑色の縮小像を撮像し、それぞれのコントラストに基づいて被検プリズムユニットの非点隔差を３色ごとに測定する。
【００８７】
評価方法は基本的には前記第１実施例と同様であり、青色光は４００〜５００ｎｍの範囲、望ましくは４５０ｎｍをピーク波長とするナローバンドの光源１１１Ｂを用い、緑色光は５００〜６００ｎｍの範囲、望ましくは５５０ｎｍをピーク波長とするナローバンドの光源１１１Ｇを用い、赤色光は６００〜７００ｎｍの範囲、望ましくは６５０ｎｍをピーク波長とするナローバンドの光源１１１Ｒを用いる。これらの光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒには発光ダイオードを用いることが好ましい。図３に示したチャート１２を用いてマスタープリズムユニットによる基準位置でのコントラストを測定した後、プリズムユニット２０Ｂのコントラストを測定する。
【００８８】
各撮像装置１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇを３色の光軸方向に所定の間隔（本第２実施例の場合、１μｍ）で走査し、各測定位置でのコントラストを前記式（１）に基づいて計算する。各位置でのコントラスト値を評価装置１００の最も高いコントラストで規格化した値を、プリズムユニット２０ＢのＭＴＦ（Ｚ）とする。そして、最大のＭＴＦ値を持つ位置をチャート１２の像の結像位置（フォーカス位置）とする。緑色、青色及び赤色の各チャンネルのＭＴＦ（Ｚ）は次式（２），（３），（４）にて求められる。
【００８９】
緑色のＭＴＦ（Ｚ）＝撮像装置１７Ｇのコントラスト（Ｚ）／装置定数…（２）
青色のＭＴＦ（Ｚ）＝撮像装置１７Ｂのコントラスト（Ｚ）／装置定数…（３）
赤色のＭＴＦ（Ｚ）＝撮像装置１７Ｒのコントラスト（Ｚ）／装置定数…（４）
【００９０】
前記式（２），（３），（４）により、プリズムユニット２０Ｂの具体例での設計値は以下の表２に示すようになる。
【００９１】
【表２】
0004572898.tif 000003
【００９２】
図９にプリズムユニット２０Ｂの具体例における緑色光、赤色光、及び青色光の非点隔差の設計値を示す。入出力分離プリズムユニット２１に関して、Ｘ方向に隔差を発生せず、Ｙ方向にのみ非点隔差が発生し、チャート像は基準位置から光源側に−３０μｍの位置に形成される。入出力分離プリズムユニット２１で生じる隔差は、緑色光、赤色光、及び青色光に共通に生じる。
【００９３】
色分解プリズムユニット２５に関して、Ｙ方向に隔差は発生せず、Ｘ方向にのみ非点隔差が発生し、緑色光のチャート像は基準位置から光源側に−１５μｍの位置に形成される。青色光のチャート像は基準位置から光源側に−１４μｍの位置に形成される。赤色光のチャート像は基準位置から光源側に−３μｍの位置に形成される。従って、各色の非点隔差は入出力分離プリズムユニット２１のＹ方向のチャート像の位置を基準として、緑色光＋１５μｍ、青色光＋１６μｍ、赤色光＋２７μｍとなる。但し、Ｚ方向を正方向としている。
【００９４】
非点隔差及びＭＴＦの値の評価は２段階に分かれる。最も好ましい評価を以下の表３に示し、使用可能な評価を以下の表４に示す。
【００９５】
【表３】
0004572898.tif 000004
【００９６】
【表４】
0004572898.tif 000005
【００９７】
次に、この一具体例であるプリズムユニット２０Ｂの実測例を以下の表５に示す。
【００９８】
【表５】
0004572898.tif 000006
【００９９】
表５において、サンプル１は最も好ましいと評価できるプリズムユニットであり、全ての色光において良好な画像が得られていると評価できる。サンプル２は使用可能であると評価できるプリズムユニットであり、赤色光の非点隔差が３０μｍを超えているので投影時の赤色画像はやや劣化するが、使用可能な範囲であると評価できる。
【０１００】
サンプル３は使用不可であると評価されるプリズムユニットであり、青色光の非点隔差が３０μｍを大きく超えており、投影時の画像が劣化し、設計値からも大きく外れているのでコンバージェンス不良の可能性があり、青色光のフォーカス不良及びコンバージェンス不良であると評価できる。
【０１０１】
サンプル４も使用不可であると評価されるプリズムユニットであり、赤色光の非点隔差が３０μｍを大きく超えており、投影時の画像が劣化し、設計値からも大きく外れているのでコンバージェンス不良の可能性があり、赤色光のフォーカス不良、コンバージェンス不良及び青色光のフォーカス不良であると評価できる。
【０１０２】
基本的に非点隔差の規格は設計値±１５μｍまで使用可能であるが、非点隔差が−３０〜＋３０μｍを超えると、フォーカス性能の劣化が顕著になってくる。また、非点隔差が設計値から大きく離れた値を示す場合には、プリズムの収差によりＸ方向とＹ方向の倍率が変わってくるおそれがあり、他の色光とコンバージェンスが一致しない不具合が生じる。
【０１０３】
（種々のチャート、図１０参照）
図１０（Ａ）〜（Ｊ）に本発明に係る評価方法で用いられる種々のチャートを示す。図１０（Ａ）は前述したラダーチャートであり、図１０（Ｂ）はラダーチャートの変形である。これらのラダーチャートは、直交する２方向に特定の周波数特性を持ったものであり、第１実施例で説明したように、チャート像の最大値と最小値にて画像のコントラストを計算する。非点隔差は、光軸方向に所定の間隔で走査し、各方向の最もコントラストの高い位置の差によって求められる。非点隔差と、各方向の最も高いコントラスト値あるいはＭＴＦの最大値が評価項目となる。
【０１０４】
図１０（Ｃ）は放射状のジーメンスチャートであり、任意の方向に周波数特性を持ったものである。チャート像の最大値と最小値にて画像のコントラストを計算する。非点隔差は、光軸方向に所定の間隔で走査し、所定の２方向における最もコントラストの高い位置の差によって求められる。非点隔差と各方向の最も高いコントラスト値が評価項目となる。
【０１０５】
図１０（Ｄ），（Ｅ）は垂直及び水平方向のナイフエッジチャートである。画像処理では明部と暗部とのエッジ部の傾きを計算する。非点隔差は、光軸方向に所定の間隔で走査したとき、各チャートにおけるエッジ部の傾きが最大値となる位置の差によって求められる。非点隔差とエッジ部での傾きの最大値が評価項目となる。
【０１０６】
図１０（Ｆ），（Ｇ）は垂直及び水平方向のスリットチャートである。このチャートを用いる場合には、プリズムユニットによるチャート像の劣化具合を、数学的な計算によるＭＴＦを用いて評価する。そして、計算されたＭＴＦから非点隔差が算出される。以下、その手順を説明する。
【０１０７】
まず始めに、評価装置１０にマスタープリズムユニットをセットする。撮像装置１７を光軸方向に所定の間隔で走査し、それぞれの位置でチャート像を撮像する。得られた画像の領域ａ，ｂのそれぞれに対してスリットの長手方向に信号を積算し、スリット幅方向の一次元データを生成する。この一次元データを離散的フーリエ変換する。フーリエ変換で得られた複素ベクトルデータの長さ（複素数の絶対値）を計算し、その長さを規格化する。撮像された複数の画像のそれぞれに対して前記処理を行うことで、評価装置１０の装置関数が得られる。装置関数は位置Ｚと空間周波数νの関数である。続いて、マスタープリズムユニットに代えて被検プリズムユニットをセットし、前記のフーリエ変換までの処理を同様に行う。得られたフーリエ変換データに対し、複素ベクトルデータの長さを計算し、その長さを規格化し、装置関数で割ることで、被検プリズムユニットのＭＴＦ（Ｚ，ν）が得られる。非点隔差は、所定の空間周波数において、Ｘ方向チャートの最大のＭＴＦ値をとる位置とＹ方向チャートの最大のＭＴＦ値をとる位置との差によって求められる。ここで用いられる空間周波数は光変調素子の画素周期で決まるナイキスト周波数の１〜４倍であることが好ましい。非点隔差と特定の周波数での最も高いＭＴＦ値が評価項目となる。
【０１０８】
図１０（Ｈ）は垂直及び水平方向の十字チャートであり、領域ａ，ｂに対して前記水平及び垂直チャートの場合と同様の処理を行い、ＭＴＦを計算する。非点隔差は、光軸方向に所定の間隔で走査したとき、各チャートの最も高いＭＴＦ値での位置の差によって求められる。非点隔差と特定の周波数での最も高いＭＴＦ値が評価項目となる。
【０１０９】
図１０（Ｉ），（Ｊ）は一つ又は複数のマトリクス状に配置されたピンホールからなるピンホールチャートであり、ピンホールは円形、角形のいずれでもよい。複数のピンホールを配置したチャートは、ピンホール部を切り出して積算処理（平均化処理）することにより測定値が安定化する。ピンホール画像に二次元の離散的フーリエ変換を行い、その結果と装置定数を用い、被検プリズムユニットのＭＴＦ（Ｚ）が得られる。二次元のフーリエ変換の代わりに、Ｘ方向及びＹ方向の断面の一次元データに対し、それぞれに一次元フーリエ変換を行ってもよい。非点隔差は、光軸方向に所定の間隔で走査したとき、特定周波数において互いに垂直な方向の最も高いＭＴＦの位置の差によって求められる。非点隔差と特定周波数での最も高いＭＴＦ値が評価項目となる。
【０１１０】
（立体チャートを用いた非点隔差の測定、図１１参照）
図１１に示すように、三角体１２０の斜面１２１に複数の平行なパターンを設けた立体チャートを用い、該三角体１２０を光軸を中心として１８０°回転させて画像を二次元イメージセンサ（ＣＣＤ）１９で読み取る。立体チャートを用いれば、パターンに光軸方向のデフォーカス情報を付随させることで、イメージセンサ１９の光軸方向の走査をなくすることができ、測定時間が短縮化される。
【０１１１】
また、三角体１２０を光軸を中心に回転させることで、Ｘ方向とＹ方向のフォーカス位置を測定可能である。あるいは、斜面１２１にＸ方向とＹ方向のパターンを設けることにより、１回の測定でＸ，Ｙ方向のコントラストを測定でき、測定時間が短縮化される。斜面１２１は微細な階段状であってもよい。
【０１１２】
（輪帯板を用いた非点隔差の測定、図１２〜図１４参照）
図１３に示すように、９０°間隔で設けたピンホール１２６ａ〜１２６ｄを形成した輪帯板１２５をコリメータレンズ１５とマスターレンズ１６との間に挿入し、少なくとも２枚の画像をイメージセンサ１９にて撮像する。この場合、図１４に示すように、ピンホール１２６ａ，１２６ｂの光路交差位置ｃと、ピンホール１２６ｃ，１２６ｄの光路交差位置ｄとの間隔Ｗが非点隔差となる。
【０１１３】
即ち、位置Ａと位置Ｂとで画像が撮像されたとすると、それらの画像はそれぞれ図１４（Ｂ），（Ｃ）に示すようになる。なお、図１４（Ａ）は二つの光路を便宜的に合成して描いたものである。各画像には四つのピンホールのデフォーカス像１２６ａ'〜１２６ｄ'，１２６ａ''〜１２６ｄ''が得られている。そこで、それぞれのピンホール像の重心位置を計算する。つまり、位置Ａにおけるピンホール１２６ａの像１２６ａ'とピンホール１２６ｂの像１２６ｂ'との重心位置の距離Ｄａを計算する。位置Ｂにおいても同様にピンホール像１２６ａ''，１２６ｂ''との重心位置の距離Ｄｂを計算する。位置Ａ，Ｂが既知であり、図１４（Ａ）に示した関係から光路交差位置ｃが求められる。光路交差位置ｄについても同様の手順で求めることができる。
【０１１４】
また、輪帯板１２５を用いると、複数の入射光の集光度合い（集光位置での光束の幅）も評価に用いることができる。しかも、イメージセンサ１９を光軸方向に走査させる必要がないので、測定時間を短縮できる。
【０１１５】
（他の実施例）
なお、本発明に係るプリズムユニットの評価方法及びプリズムユニットの製造方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【０１１６】
例えば、前記実施例では、撮像装置１７を光軸方向に移動させているが、マスターレンズ１６を光軸方向に移動させてもよい。また、対物レンズ１８を用いずに、チャート１２の像を二次元イメージセンサ１９で直接観察してもよい。あるいは、プリズムユニット２０，２１，２５の測定において、前記実施例では、測定箇所が１箇所であるが、軸外光を用いて画像エリア内で複数箇所の測定を行ってもよい。プリズムの有効領域内の性能ばらつきが測定できる。
【０１１７】
また、前記実施例では、図１０（Ａ）に示したラダーチャートの像データからコントラストに基づいてＭＴＦ（Ｚ）を求めているが、得られたチャート像データを一次元フーリエ変換あるいは二次元フーリエ変換してＭＴＦ（Ｚ，ν）を求めてもよい。さらに、チャート像データを周波数空間に変換するために、前記実施例ではフーリエ変換を用いているが、それ以外の変換方法を用いてもよい。
【０１１８】
また、撮像手段はＣＣＤイメージセンサ以外にラインセンサや、面検出器とスリット走査を組み合わせた検出器など、光量分布が測定可能であれば他のセンサを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明は、プロジェクタなどの投影装置に使用されるプリズムユニットの評価方法及びプリズムユニットの製造方法に有用であり、特に、非点隔差をプリズムユニット単体で評価できる点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係る評価装置の第１実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る評価方法の対象となる５ピースタイプのプリズムユニットを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図３】（Ａ）は評価用のチャートの説明図、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれＸ方向及びＹ方向の測定波形を示すチャート図である。
【図４】非点隔差及びＭＴＦの一測定結果を示すチャート図である。
【図５】図２に示したプリズムユニットの各色光の結像位置関係の設計値を示すチャート図である。
【図６】本発明に係る評価方法の対象となる６ピースタイプのプリズムユニットを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図７】図６に示したプリズムユニットの各色光の結像位置関係の設計値を示すチャート図である。
【図８】本発明に係る評価装置の第２実施例を示す概略構成図である。
【図９】３色で測定した非点隔差及びＭＴＦを示すチャート図である。
【図１０】本発明に係る評価方法に使用される種々のチャートの説明図である。
【図１１】立体チャートを用いる場合の評価装置を示す概略構成図である。
【図１２】輪帯板を用いる場合の評価装置を示す概略構成図である。
【図１３】輪帯板の説明図である。
【図１４】輪帯板にて形成される光路の一部及び画像を示す説明図である。
【図１５】プロジェクタの投影装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，１００…評価装置
１１…ランプ
１２…チャート
１６…マスターレンズ
１７…撮像装置
１８…対物レンズ
１９…２次元イメージセンサ
２０Ａ，２０Ｂ…プリズムユニット
２１…入出力分離プリズムユニット
２５…色分解合成プリズムユニット
２２，２３，２６〜２９…プリズム
２４ａ，２４ｂ，３３ａ〜３３ｃ…エアーギャップ
【図１】
0004572898.tif 000007
【図２】
0004572898.tif 000008
【図３】
0004572898.tif 000009
【図４】
0004572898.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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