CN1220905C - 光学元件的检查装置和光学元件的检查方法 - Google Patents

光学元件的检查装置和光学元件的检查方法 Download PDF

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Abstract

提供可以检查光学元件中的各个反射面的相对位置的光学元件的检查装置和光学元件的检查方法。具备：设置十字分色棱镜45的台座610；对于上述4个反射面中的任何一个以45度入射角导入测定光，同时检测其返回光的自动准直仪620；仅仅向左侧区域和右侧区域中的任何一个区域导入测定光切换装置630。借助于切换装置630，采用仅仅向色反射面中的任何一方的区域的反射面导入测定光的办法，就可以简单地检查各个色反射面中的2个反射面间的相对位置。

Description

光学元件的检查装置和光学元件的检查方法
技术领域
本发明涉及光学元件的检查装置和光学元件的检查方法。
背景技术
以往，人们利用的投影仪具备：根据图像信息把多个色光调制成各色光中的每一种光的多个液晶面板、作为对在各个液晶面板中调制后的色光进行合成的光学元件的十字分色棱镜、和扩大投射在该十字分色棱镜中合成的光束以形成投影图像的投影透镜。这样的投影仪，借助于分色镜，例如，把从光源射出的光束分离成RGB这3色的色光，再用3块液晶面板根据图像信息对每一种色光进行调制，用十字分色棱镜合成调制后的光束，通过投影透镜扩大投射彩色图像。
这样的十字分色棱镜是把4个直角棱镜沿着各个界面粘贴起来形成的大体上立方体的棱镜。此外，在4个粘贴面中，沿着延长方向的2个反射面这一组，设置有反射具有规定波段的红色光的电介质多层膜，而在沿着延长方向的另外的2个反射面的一组，则设置有反射具有与上述不同的波段的蓝色光的电介质多层膜。即，在十字分色棱镜的内部把4个反射面配设成X形状。
因此，要想得到鲜明的投影图像，就必须使X形状的各个反射面对于各个液晶面板来说确实地面朝规定的方向。为此，在现有技术中，根据十字分色棱镜的外形尺寸和使各个直角棱镜的端部彼此间贴紧起来形成的交叉线，就是说，根据反射红色光的反射面与反射蓝色光的反射面之间的交叉线，把十字分色棱镜高精度地固定到固定构件上以部件化，然后，在把每一个该部件收纳在投影仪内后特定各个反射面的方向。
发明内容
但是，如果用这样的方法，尽管可以调整十字分色棱镜对各个液晶面板的位置，但是由于说到底也不过是用外形基准来调整十字分色棱镜，故存在着不能检查十字分色棱镜内部的各个反射面间的相对位置的问题。
另外，这样的问题，不限于上边所说的十字分色棱镜，在具有4个反射面的粘接镜等的其它的光学元件中也同样存在。本发明的目的在于提供可以检查光学元件中的各个反射面的相对位置的光学元件的检查装置和光学元件的检查方法。
本发明的光学元件的检查装置，该装置用于检查光学元件的各个反射面的相对位置，所说的光学元件的构成为具有从与入射光束的光轴垂直相交的方向来看，使入射角为45度地配置成X字形状的4个反射面，并且沿着X字的一方的延长方向的一组反射面反射与另外一组的反射面不同的波长区域的光束，其特征在于具备：设置作为检查对象的光学元件的台座；对于上述4个反射面中的任何一个以45度入射角导入测定光的测定光导入部分；检测从该测定光导入部导入到上述光学元件中的测定光的返回光的返回光检测部；从上述测定光的导入方向来看，仅向由一组的反射面和另外一组的反射面的交叉线区划的2个区域中的任何一个区域导入上述测定光的测定光切换部。
在这样的本发明中，例如，可以用以下那样的步骤进行检查。
即，首先，把作为检查对象的光学元件设置到台座上，从测定光导入部分以45度入射角仅向用上述交叉线区划的2个区域之内的任何一个区域的反射面导入测定光。然后，借助于返回光检测部分，检测从该测定光导入部分导入到一方的区域的反射面上的测定光的返回光。其次，借助于测定光切换部分仅仅向用上述交叉线区划的2个区域中的另外一方的区域导入测定光，与上述同样，借助于返回光检测部分，检测从该测定光导入部分向另外一方的区域的反射面导入的测定光的返回光。
之后，采用在沿着延长方向的一组的反射面处，对来自各个反射面的返回光的检测结果相互间进行对比，取得其偏差量的办法，检查上述一组中的2个反射面间的相对位置。此外，在沿着延长方向的另外一组的反射面处，也同样地取得偏差量，检查另外一组中的2个反射面间的相对位置。
由于这样地进行检查，故可以简单地检查各个组中的2个反射面的相对位置。因此，可以提高判定光学元件的合格与否的精度。此外，采用把用这样的检查判定为合格品的光学元件组装到投影仪等中去的办法，可以实现投影仪的投影图像的鲜明化。
在这样的光学元件的检查装置中，上述测定光导入部分和返回光检测部分，作为自动准直仪，理想的是一体地构成。
这样一来，由于作为一体地构成测定光导入部分和返回光检测部分的自动准直仪将变成为一个设备，故与分开来配置测定光导入部分和返回光检测部分的情况比较，可以实现光学元件的检查装置的小型化。
此外，上述光学元件的检查装置，理想的是具备反射构件，用来反射用上述反射面进行了反射的光束后变成为返回光导入到返回光检测部分内。
这样一来，由于使被反射构件确实地反射后的光束变成为返回光，故例如与使被棱镜等的端面反射的光束变成为返回光的情况下比较，返回光可以形成得明亮，可以容易地进行在返回光检测部分处进行的检测。
进一步，上述返回光检测部分，理想的是其构成为包括把返回光分离成多个色光的色分离光学系统和与用该色分离光学系统分离开来的各个色光对应的多个摄像器件。
在这里作为摄像器件可以采用CCD(电荷耦合器件)等。
在这样的情况下，采用把通过色分离光学系统将返回光分离成各个色光，在该分离后的每一个色光中各自的摄像器件进行摄像的办法，大体上同一时期地自动地检测含有不同的波段的光束的返回光。
由于这样地进行检测，故例如与用目视检测返回光的情况下比较，可以确实地而且自动地检测，可以减轻作业人员的负担。
此外，虽然也可以不使用这样的构成，而代之以考虑如下的构成：准备由各色(规定波段)构成的多个滤色片，依次使这些滤色片通过来自光学元件的返回光，对各个色光中的每一个色光都用返回光检测部分检测返回光，但是，如上所述，采用色分离光学系统和摄像元件的情况，由于不需要滤色片的交换等的作业，故返回光的检测会变得容易起来。
在这里，其构成为含有上述色分离光学系统和摄像器件的光学元件的检查装置，优选具备：取入用上述摄像器件检测过的信号的图像取入部，和进行由该图像取入部分取入进来的图像信号的图像处理，测定上述一组的反射面或另外一组的反射面中的彼此构成的角度的反射面角度差测定部。
在这样的情况下，摄像器件检测返回光，图像取入部取入该检测到的信号，图像处理部进行该取入进来的图像信号的图像处理。之后，由于在各个一组的反射面处的2个反射面中，根据已进行了图像处理的各个返回光的位置，反射面角度差测定部测定各个一组中的2个反射面间所构成的角度，只要预先设定好作为合格品的构成角度的范围，就可以简单地自动检查各个一组的2个反射面间的角度偏差。
以上的光学元件的检查装置，优选具备：对上述一组的反射面和另外一组的反射面的交叉线进行摄像的交叉线摄像部；根据由该交叉线摄像部分检测出来的信号，由该交叉线的宽度和斜率，判定各个反射面的接合状态的接合状态判定部。
在这里，所谓各个反射面的接合状态是，表示包括2个反射面在与延长方向进行垂直相交的方向上究竟何等程度平行偏离开来，此外，2个反射面从与光轴垂直的方向上究竟何等程度地进行倾斜等的，各个反射面间的相对位置的状态。
如上所述，由于用交叉线摄像部测定交叉线的宽度，故即便是在各个一组中的2个反射面平行移动地偏离开来的情况下，也可以简单地检查该平行移动量的偏差量。此外，由于用交叉线摄像部测定交叉线的倾斜，故即便是各个一组中的2个反射面与入射光束的光轴垂直而且对作为基准的轴倾斜地偏离开来的情况下，也可以简单地检查该倾斜量的偏差量。这时，只要事先设定好将成为合格品的宽度和斜率的范围，就可以简单地自动进行检查。
本发明的光学元件的检查方法，该方法用于检查光学元件的各个反射面的相对位置，所说的光学元件的构成为具有从与入射光束的光轴垂直相交的方向来看，使入射角为45度地配置成X字形状的4个反射面，并且沿着X字的一方的延长方向的一组反射面反射与另外一组的反射面不同的波长区域的光束，其特征在于具备：向将作为检查对象的光学元件任何一个反射面，以45度入射角导入测定光的测定光导入步骤；检测用该测定光导入步骤导入到上述光学元件中的测定光的返回光的返回光检测步骤；把测定光切换并导入到沿着上述任何一个的反射面的其他反射面上的测定光切换步骤；检测切换后的测定光的返回光，以检测其他反射面对上述任何一个反射面的偏差的偏差检测步骤。
在这样的发明中，可按如下步骤进行检查。
即，首先，在设置了作为检查对象的光学元件之后，依据测定光导入步骤，以45度入射角仅向任何一个反射面导入测定光。然后，依据返回光检测步骤，检测导入到任何一个反射面上的测定光的返回光。其次，依据测定光切换步骤，向仅沿着上述任何一个反射面的其他反射面导入测定光。其次，依据偏差检测步骤，根据对切换后的测定光的返回光进行检测的结果，和由上述返回光检测步骤得到的检测结果，检测其他反射面对任何一个反射面的偏差。
由于如上所述地进行检查，故可以简单地检查各个组中的2个反射面的相对位置。因此，可以提高判定光学元件的合格与否的精度。此外，采用把用这样的检查判定为合格品的光学元件组装到投影仪等中去的办法，可以实现投影仪的投影图像的鲜明化。
在以上的光学元件的检查方法中，优选具备如下步骤：取得上述一组的反射面和其他一组的反射面的交叉线图像的交叉线图像取得步骤；根据该交叉线的宽度和斜率判定各个反射面的接合状态的接合状态判定步骤。
在这种情况下，只要预先设定好作为合格品的宽度和斜率的范围后，依据交叉线图像取得步骤取得反射面的交叉线图像，依据接合状态判定步骤判定所取得的该交叉线图像的宽度和斜率是否进入了合格品范围，就可以简单地进行自动检查。
附图的简单说明
图1的模式图示出了具备作为可以用本发明的一个实施例的光学元件的检查装置检查的光学元件的十字分色棱镜的投影仪的构造。
图2的外观斜视图示出了上述投影仪的构造。
图3的分解平面图示出了上述十字分色棱镜。
图4的斜视图示出了上述实施例的光学部件的构造。
图5的平面图示出了上述实施例的固定板
图6的侧视图示出了上述实施例的十字分色棱镜和固定板。
图7的正视图示出了上述光学元件的检查装置。
图8的平面图示出了上述光学元件的检查装置。
图9的侧视图示出了上述光学元件的检查装置。
图10示出了上述实施例的自动准直仪。
图11示出了上述自动准直仪的3 CCD摄像机的主要部分。
图12的框图示出了上述实施例的处理部分。
图13的正视图示出了上述光学元件的检查装置的切换装置。
图14的侧视图示出了上述切换装置。
图15的框图示出了上述实施例的计算机。
图16的流程图示出了上述检查装置的检查步骤。
图17是用来说明上述实施例的自动准直仪的调整步骤的流程图。
图18是用来说明上述实施例的反射镜的调整步骤的流程图。
图19是用来说明上述实施例的CCD摄像机的调整步骤的流程图。
图20是用来说明上述实施例的CCD摄像机的调整步骤的说明图。
图21是用来说明检查上述实施例的各个反射面的偏差量的步骤的流程图。
图22示出了上述实施例的显示器上边的返回光。
图23示出了上述十字分色棱镜的反射面的偏差。
图24示出了上述十字分色棱镜的反射面的偏差。
图25是用来说明上述实施例的检查各个反射面的相对位置的步骤的说明图。
图26示出了上述实施例的显示器上边的各个反射面的返回光。
图27示出了上述十字分色棱镜的反射面间的偏差。
图28是用来检查上述十字分色棱镜的反射面的接合状态的流程图。
图29示出了上述十字分色棱镜的反射面的接合状态。
符号的说明
45作为光学元件的十字分色棱镜
50棱镜单元
447固定板
500作为一组反射面的红色反射面
501，502作为延出的2个反射面的红色反射面
510作为一组反射面的蓝色反射面
511，512作为延出的2个反射面的蓝色反射面
520交叉线
600作为光学元件的检查装置的棱镜检查装置
610台座
620自动准直仪
622作为测定光导入部的光源单元
625作为返回光检测部的3 CCD摄像机
626作为色分离光学系统的色分离分色镜
627R，627G，627B摄像元件
628A作为图像取入部的视频捕获电路板
628B图像处理部
628C反射面角度差测定部
630作为测定光切换部的切换装置
641，651作为反射部材的反射镜
660，670含有交叉线摄像部的CCD摄像机
681D接合状态判定部
LA左侧区域
RA右侧区域
X测定光
Y返回光
如上所述，倘采用本发明的光学元件的检查装置和光学元件的检查方法，则具有可以检查光学元件中的各个反射面的相对位置的效果。
发明的优选实施方案
以下，根据附图说明本发明的一个实施例。
[1.投影仪的构造]
图1、2示出了具备作为被当作检查对象的光学元件的十字分色棱镜45的投影仪1。
如图1、2所示，投影仪1具备收容于外壳内的电源单元3，配置在同一外壳内的平面U形的光学单元4，全体呈大体上长方体形状。
电源单元3具备电源31和配置在该电源1的侧方的灯泡驱动电路(镇流器)32。
电源31把通过电源电缆供给的电力供往灯泡驱动电路32和未画出来的驱动器电路板等，具备插入上述电源电缆的插入连接器33。灯泡驱动电路32把电力供往光学单元4的光源灯泡411。
光学单元4，是把从光源灯泡411射出的光束经光学性的处理后形成与图像信息对应的光学像的单元，具备积分仪照明光学系统41、色分离光学系统42、中继光学系统43、电光装置44、作为光学元件的十字分色棱镜45和投影透镜46。
[2.光学系统的构成]
积分仪照明光学系统41，是用来大体上均一地照明构成电光装置44的3块液晶面板441(红、绿、蓝的每一种色光分别表示为液晶面板441R、441G、441B)的图像形成区域的光学系统，具备光源装置413、第1透镜阵列418、含有UV滤色片的第2透镜阵列414、偏振光变换元件415、第1聚光透镜416、反射镜424和第2聚光透镜419。
光源装置413具备作为射出放射状的光线的放射光源的光源灯泡411和反射从该光源灯泡411射出的放射光的反射器412。作为光源灯泡411大多使用卤素灯泡、金属卤化物灯泡或高压水银灯泡。作为反射器412使用抛物面镜。另外，除去抛物面镜之外，还可以与平行化透镜(凹透镜)一起使用椭圆面镜。
第1透镜阵列418，具有把从光轴方向看具有大体上的矩形形状的轮廓的小透镜排列成矩阵状的构成。各个小透镜，把从光源灯泡411射出的光束分割成多个部分光束。各个小透镜的轮廓形状，被设定为呈现与液晶面板441的图像形成区域的形状大体上相似的形状。例如，若设液晶面板441的图像形成区域的纵横比(横和纵的尺寸的比率)为4∶3，则各个小透镜的纵横比要设定为4∶3。
第2透镜阵列414，具有与第1透镜阵列大体上同样的构成，小透镜被排列成矩阵状。第2透镜阵列414，与第1聚光透镜416和第2聚光透镜419一起，具有使第1透镜阵列418的各个小透镜的象在液晶面板441上边成像的功能。
偏振光变换元件415，被配置在第2透镜阵列414和第1聚光透镜416之间，同时，已与第2透镜阵列414一体地单元化。该偏振光变换元件415，把来自第2透镜阵列414的光变换成一类偏振光，借助于此，提高在电光装置44中的光的利用效率。
具体地说，借助于偏振光变换元件415被变换成一类偏振光的各个部分光，借助于第1聚光透镜416和第2聚光透镜419，最终大体上被重叠到电光装置44的液晶面板441R、441G、441B上边。在使用调制偏振光的类型的液晶面板441的投影仪1的情况下，由于只能利用一类偏振光，故来自于发出别的种类的随机的偏振光的光源灯泡411的光的大体上一半不能利用。于是，借助于使用偏振光变换元件，把来自光源灯泡411的射出光全都变换成一种偏振光，提高了在电光装置44中的光的利用效率。
色分离光学系统42，具备2决分色镜421、422和反射镜423，具有借助于分色镜421、422，把从积分仪照明光学系统41射出的多个部分光束分离成红、绿、蓝这3色的色光的功能。
中继光学系统43，具备入射一侧透镜431、中继透镜433和反射镜432、434，具有把用色分离光学系统42分离开来的色光、蓝色光引导到液晶面板441B那里的功能。
这时，在色分离光学系统42的分色镜421处，从积分仪照明光学系统41射出的光束的蓝色光成分和绿色光成分透过，红色光成分则反射。被分色镜421反射的红色光，在反射镜423处反射，通过场透镜417后到达红色用的液晶面板441R。该场透镜417，使从第2透镜阵列414射出的各个部分光束变换成对于其中心轴(主光线)平行的光束。设置在其它的液晶面板414G、414B的光入射一侧的场透镜417也是同样的。
在透过了分色镜421后的蓝色光和绿色光之内，绿色光被分色镜422反射，通过场透镜417后到达绿色用的液晶面板441G。另一方面，蓝色光在透过了分色镜422后通过中继光学系统43，然后再通过场透镜417到达蓝色用的液晶面板441B。另外，之所以在蓝色光中使用中继光学系统43，是因为由于蓝色光的光路的长度比其它的色光的光路长，要防止由光的扩散等引起的光的利用效率的降低的缘故。即，是因为要使向入射一侧透镜431入射进来的部分光束保持原状地传达给场透镜417的缘故。
电光装置44，具备3块作为光调制装置的液晶面板441R、441G、441B，它们，例如是把多晶硅TFT用做开关元件的装置，用色分离光学系统42分离开来的各个色光，借助于这3块液晶面板441R、441G、441B，根据图像信息进行变换形成光学像。
十字分色棱镜45，是把对从3块液晶面板441R、441G、441B射出的每一种色光进行调制的图像进行合成形成彩色图像的部件。此外，十字分色棱镜45，如图3所示，是把4个直角棱镜451沿着各个交界面粘贴起来形成的大体上立方体状的棱镜。在这些交界面上，在本身为沿着延长方向的2个面501、502的一组的红色反射面500上，设置有反射具有规定波段的红色光的未画出来的电介质多层膜。此外，在本身为沿着延长方向的另外的2个反射面511、512的一组的蓝色反射面510上，则设置有反射具有与上述不同的波段的蓝色光的电介质多层膜。因此，结果就变成为在十字分色棱镜45的内部，彼此以90度的直角的X形状地配置4个反射面501、502、511、512。此外，2个反射面500、510的交叉线520，是表示十字分色棱镜45的中心位置的线。在十字分色棱镜45中合成的彩色图像，从投影透镜46射出，扩大投影到屏幕上边。
另外，也可以与本实施例的十字分色棱镜45分开地采用使红色反射面500和蓝色反射面510变成为相反的位置的十字分色棱镜。但是，在以下的说明中，用上述的十字分色棱镜45进行说明。
以上所说明的各个光学系统41到45，如图2所示，被收容在合成树脂制的光波导47内。光波导47，具备分别设置在从上方滑动式地嵌入各个光学部件414到419、421到423、431到434的沟部内的下光波导471，和使下光波导471的上部的开口一侧闭塞起来的盖状的上光波导(未画出来)。
此外，在光波导47的光射出一侧，形成有头部49。在头部49的前方一侧，固定投影透镜46，在后方一侧固定十字分色棱镜45。
[8.光学部件的构造]
以下，参看图4到图6，说明光学部件的构造。
另外，所谓光学部件，指的是彼此形成一个整体的十字分色棱镜45和液晶面板441R、441G、441B。
如图4所示，各个液晶面板441R、441G、441B被收纳于保持框443内，采用与紫外线硬化型粘接剂一起把透明树脂制的插针445插入到在该保持框443的四个犄角部分上形成的孔443A内的办法，介在金属制的固定用平板446地连接到本身为十字分色棱镜45的侧面的光束入射面一侧上(用所谓的POP(Panel On Prism，棱镜上边的面板)构造实施的向十字分色棱镜45进行的固定)。
在这里，在保持框443上形成矩形形状的开口部分443B，各个液晶面板441R、441G、441B，在该开口部分443B中露出来，该部分将变成为图像形成区域。即，向各个液晶面板441R、441G、441B的该部分内导入各色光R、G、B，根据图像信息形成光学像。由已一体化的液晶面板441R、441G、441B和十字分色棱镜45构成的光学部件，介在已粘接到十字分色棱镜45的上表面45A(对于光束入射面直交的面)上的固定板447固定到下光波导471上。
固定板447，如图4所示，在顶视图中，具备向四方延伸出来的4个胳膊447A，在设置在各个胳膊447A上的圆孔447B之内，大体上处于对角线上边的2个圆孔447B，与设置在对应的安装部分上的位置补足用的突出部分474互相配合，剩下的2个圆孔447B内插通螺栓结合到对应的安装部分473上的螺杆。此外，固定板447，如图5所示，在中央部分上具有球状的鼓出部分447C。此外，在固定板447的下表面上形成有在鼓出部分447C的顶上部分447C1处进行交叉的大体上X形状的基准线447D。另外，把十字分色棱镜45和固定板447粘接固定起来的物体叫做棱镜单元50。
参看图5和图6的模式图，对棱镜单元50的制造方法进行说明。另外，在进行粘接固定时，由于在使十字分色棱镜45和固定板447上下颠倒过来的状态下进行，故在图6中，也是上下颠倒地示出了十字分色棱镜45和固定板447。
首先，边从上方进行观察，边使得内部的4个反射面501、502、511、512的交叉线520与447C1进行重叠那样地，使十字分色棱镜45的上表面45A(在图6中是下表面)触碰到固定板447的鼓出部分447C的顶上部分447C1上。然后，向十字分色棱镜45和固定板447之间填充未硬化的紫外线硬化型粘接剂。其次，在使4个反射面501、502、511、512的位置与固定板447的基准线447D对准的同时，把姿势调整为固定板447与十字分色棱镜45的上表面45A大体上平行的状态，换句话说，调整为十字分色棱镜45对固定板447不倾斜的状态。这样一来，在进行了十字分色棱镜45对固定板447的位置调整后，从十字分色棱镜45的下表面(在图6中为上表面)向着上表面45A照射紫外线以使紫外线硬化型粘接剂硬化。
[9.光学元件的检查装置的构造]
图7的正视图示出了作为光学元件的检查装置的棱镜检查装置600，图8是其平面图，图9是其右侧视图。
棱镜检查装置600，如图7所示，是实施十字分色棱镜45的4个反射面501、502、511、512间的相对位置的检查和棱镜单元50的制造精度的检查的装置，在下侧具备设置小脚轮601A作成为可以移动的检查台601和在该检查台601上边设置的检查装置本体602。
检查装置本体602，具备：用来通过规定的夹具611设置含有作为检查对象的十字分色棱镜45的棱镜单元50的台座610；与设置在该台座610上的十字分色棱镜45的出射端面相向配置的自动准直仪620。此外，检查装置本体602具备：配置在自动准直仪620和十字分色棱镜45之间的作为测定光切换部分的630；分别与十字分色棱镜45的入射端面45B、45R相向配置的2台的反射装置640、650；被配置在反射装置650的背面一侧的前后测定CCD摄像机660；与十字分色棱镜45的入射端面相向配置的左右测定CCD摄像机670；对用这2台CCD摄像机660、670检测的图像进行处理并在监视器682上进行显示的驱动本体。
另外，在棱镜检查装置600中，从后边要讲的自动准直仪620来看，把左侧设定为左方向，把右侧设定为右方向，把跟前一侧设定为前方向，把纵深一侧设定为后方向。
台座610，是通过与各个光学部件的形状等对应的夹具611，除去棱镜单元50之外，还设置、固定未画出来的其它的光学部件的构件，在上表面上形成有基准线。在棱镜单元固定用的夹具611上，如图9所示，在与上述固定板447的胳膊447A的圆孔447B对应的位置上，立设有4根柱子611A。使得跨在这4根柱子611A的上端部上那样地，设置、固定棱镜单元50。
自动准直仪620，如图10所示，是对上述十字分色棱镜45的出射端面45E垂直地导入测定光X，同时检测该测定光X的返回光Y的装置，被构成为可自由地调整对上述棱镜单元50的位置，具备自动准直仪本体621和3CCD摄像机625。即，自动准直仪620是一体性地构成本发明的测定光导入部分和返回光检测部分的仪器。此外，由于对上述十字分色棱镜45的出射端面45E垂直地导入测定光X，故结果就变成为对于上述十字分色棱镜45的4个反射面501、502、511、512，以45度入射角导入测定光X。
自动准直仪本体621，具备：射出测定光X的光源单元622；使从光源单元622射出的测定光X变成为平行光线射出的物镜623；对从光源单元622射出的测定光X和该测定光X的返回光Y进行导光的光波导部分624。
光源单元622具备：被配置在物镜623的后焦点位置上，同时射出本身为卤素光的测定光X的光源622A；形成了‘+’形状的透过孔的卡片(chart)622B。从光源622A射出的测定光X，采用通过卡片622B的办法，就可以变成为具有‘+’形状的测定光X向光波导部分624射出。
光波导部分624，具备对于光源单元622的图表622B大体上配置为45度的半透镜624A，从光源单元622射出的测定光X，在本半透镜624A反射后，在物镜623处变成为平行光束。
3 CCD摄像机625，如图11所示，是一种检测具有‘+’形状的返回光Y的装置，具备：作为色分离光学系统的色分离分色镜626；配置在该色分离分色镜626的各个光出射面626R、626G、626B上的红色用摄像元件(R-CCD)627R；绿色用摄像元件(G-CCD)627G；蓝色用摄像元件(B-CCD)627B；含于与上述计算机680分开的另外的计算机内的处理部分628。
色分离分色镜626，被形成为把规定形状的3块棱镜粘贴起来，借助于此，使具有‘+’形状的返回光Y分离成红色光R、绿色光G和蓝色光B这3色光。
各个摄像元件627R、627G、627B，与处理部分电连起来，用各个摄像元件627R、627G、627B检测到的图像信号向处理部分628输出。
处理部分628，如图12所示，具备：作为取入在上述各个摄像元件627R、627G、627B处检测出来的图像信号的图像取入部的视频捕获电路板628A；对用该视频捕获电路板628A取入进来的图像信号进行图像处理的图像处理部分628B；根据该处理后的图像信号测定红色反射面500中的2个反射面间501、502所构成的角度和蓝色反射面510中的2个反射面间511、512所构成的角度的反射面角度差测定部628C。
另外，图示虽然省略了，但是也可以作成为这样的构成：不配置3 CCD摄像机625，而代之以配置扩大返回光Y的目镜，并通过该目镜，借助于目视检测返回光Y。
切换装置630，从自动准直仪620射出的测定光X的导入方向来看，如果也参看图3，则是一种在作为被十字分色棱镜45的交叉线520区划的2个区域的左侧区域LA和右侧区域RA中，仅向任一方的区域LA、RA内导入测定光X，换句话说，仅不向任一方的区域LA、RA内导入测定光X的装置。此外，切换装置630，如图13、14所示，具备：设置在台座610的前表面上，遮蔽测定光X的金属制且为长方形形状的遮光板631；固定在该遮光板631的下侧，对于台座610可自由滑动的滑动部分632；固定在该滑动部分632的前表面上的操作部分633。
滑动部分632，如图13所示，具备：设置在台座610的前表面上，在左右方向上延伸的滑轨632A；固定在遮光板631的下侧，同时滑动自由地设置在滑轨632A上的滑动部分本体632B，借助于此，滑动部分本体632B就变成为可以沿着滑轨632A在左右方向上滑动。另外，滑动部分632被设计为使得遮光板631在十字分色棱镜45的左侧区域LA和右侧区域RA之内仅仅把一方的区域LA、RA覆盖起来。
操作部分633，具备：螺钉固定到滑动部分本体632B的前表面上的长条状的操作部分本体633A；固定到该操作部分本体633A的上端部上的手柄633B；固定在操作部分本体633A的下端部和台座610的前表面上的轴构件633C，借助于此，手柄633B以轴构件633C为轴可以旋转。
因此，根据手柄633B的旋转，滑动部分本体632B就沿着滑轨632A向左右方向移动，固定滑动部分本体632B上的遮光板631也在左右方向上移动，作为结果，借助于手柄633B的操作，结果就变成为可以把十字分色棱镜4 5的左侧区域LA和右侧区域RA中仅一方的区域LA、RA覆盖起来。
反射装置640，是一种反射从自动准直仪620向十字分色棱镜45导入，并在红色反射面500处被反射的测定光X，变成为返回光Y后返回自动准直仪620的装置。反射装置640，如图9所示，具备：相向配置在十字分色棱镜45的入射端面45B上的反射镜641；通过支持该反射镜641的支持板642，控制上述驱动本体的电机等的驱动，以调整反射镜641的水平面旋转方向和垂直面倾斜方向的位置的2轴调整部分643。
反射装置650，是一种反射从自动准直仪620向十字分色棱镜45导入，并在蓝色反射面510处被反射的测定光X，变成为返回光Y后返回自动准直仪620的装置。反射装置650，如图9所示，具备：相向配置在十字分色棱镜45的入射端面45R上的矩形形状的反射镜651；用右侧支持该反射镜651，同时在与十字分色棱镜45的交叉线520对应的位置上形成了开口部分652A(图8)的支持板652；采用控制上述驱动本体的电机等的驱动以调整该支持板652的三维位置的办法，调整反射镜651的水平面旋转方向和垂直面倾斜方向的位置的2轴调整部分653。另外，反射镜641、651是相同的，2轴调整部分643、653也是相同的。
前后测定CCD摄像机660，是从反射装置650的右侧(背面一侧)检测十字分色棱镜45的交叉线520的摄像机，已与计算机680电连起来。该前后测定摄像机660，如图8、图9所示，具备：作为对交叉线进行摄像的交叉线摄像部分的CCD摄像机本体661；把该CCD摄像机本体661构成为使得可以在前后方向或左右方向中的任何方向上自由移动的测微器662。
左右测定CCD摄像机670，是从十字分色棱镜45的后侧检测十字分色棱镜45的交叉线520的摄像机，与上述前后测定CCD摄像机650的构成是相同的。左右测定CCD摄像机670的构成为：借助于测微器672可以使CCD摄像机本体671在左右方向或前后方向中的任何方向上都可以自由移动。
因此，借助于测微器662，672，采用在前后方向和左右方向上对CCD摄像机660、670进行位置调整的办法，就可以进行用CCD摄像机660、670进行摄像的交叉线图像的焦点调整和基准位置对准。
计算机680，进行用2台CCD摄像机660、670检测出来的十字分色棱镜45的交叉线图像的处理，和4个反射面501、502、511、512的接合状态的判定，如图8所示，具备：具有执行各种程序的CPU和存储装置的主机681；显示用该主机681进行处理和判定的结果的监视器682。
主机681，如图15所示，具备：把分别用2台CCD摄像机660、670检测出来的交叉线520的图像变换成计算机用的图像信号的视频捕获电路板681A；处理该变换后的图像信号的图像处理部分681B；计算所处理的交叉线图像在的宽度和对基准轴的倾斜的交叉线运算部分681C：根据运算结果判定合格与否的接合状态判定部分681D；每个CCD摄像机660、670在各自的监视器682上显示处理后的交叉线图像和判定结果的显示部分681E。
在以上那样的棱镜检查装置600中，当从自动准直仪620射出测定光X时，该测定光X，在4个反射面501、502、511、512中，归因于遮光板631，向任何一方的区域LA、RA上都不会导入，而仅仅向另一方的区域LA、RA上导入测定光X。该导入的测定光X在各个反射面501、502、511、512处被反射后，被反射镜641、651反射而变成为返回光Y。该返回光Y，再次向十字分色棱镜45入射，在与上述同一反射面501、502、511、512处被反射后，导入到自动准直仪620内。该返回光Y，可以用自动准直仪620的3 CCD摄像机625检测。
[5.光学元件的检查方法]
在这样的棱镜检查装置600中，作为检查对象的十字分色棱镜45的检查，可根据图16所示的流程图进行。
(1)首先，在检查十字分色棱镜45之前，固定自动准直仪620的位置(处理S1)。具体地说，可根据图17所示的流程图进行。
(1-1)在台座610的规定位置上，通过对应的夹具611，把将一个面当作镜面的大体上六面体的基准镜块(未画出来)配置为使其镜面与自动准直仪620相向(处理S11)。
(1-2)从自动准直仪620射出测定光X，用3 CCD摄像机625检测在上述镜面处反射的返回光Y(处理S12)。
(1-3)边确认用3CCD摄像机625进行的检测结果，边调整固定自动准直仪620，使得返回光Y的每一个色光的‘+’形状的图像与表示测定光X的位置的每一个色的基准位置一致(处理S13)。
(2)其次，固定反射装置中的反射镜641、651的位置(处理S2)。具体地说，可根据图18所示的流程图进行。
(2-1)首先，在台座610的规定位置上，通过对应的夹具611，把斜面当作镜面的大体上直角三角柱的虚设三角棱镜(未画出来)配置为使得其镜面变成为红色反射面500的位置，即使之面向自动准直仪620和反射镜641(处理S21)
(2-2)从自动准直仪620射出测定光X，在在上述镜面处反射后，在反射镜641处反射，再次用3 CCD摄像机625检测在镜面处反射的返回光Y(处理S22)。
(2-3)在边确认用3CCD摄像机625进行的检测结果，边用2轴调整部分643调整反射镜641的位置，使得返回光Y的每一个色光的‘+’形状的图像与表示测定光X的位置的每一个色的基准位置一致后，固定反射镜641(处理S23)。
(2-4)这一次，在台座610的位置上，通过与上述相同的夹具611，把上述大体上直角三角柱的虚设三角棱镜(未画出来)改换配置为使得其镜面变成为蓝色反射面，在用与上述同样的步骤，用2轴调整部分653调整了反射镜651的位置后，固定反射镜651(处理S24)。
(3)其次，固定2台CCD摄像机660、670的位置(处理S3)。具体地说，可根据图19所示的流程图进行。
(3-1)首先，如图20所示，准备金属或玻璃制且大体上长方体的边沿检测用块701和十字分色棱镜45的一半的厚度的长方体状的虚设玻璃702。其次，在台座610的位置上，通过对应的夹具611，把块701配置为使得该块701的顶点701A变成为夹具611的中心位置，同时，使块701的棱线701B正确地位于前后方向和左右方向上。此外，在块701与前后测定CCD摄像机660之间，把防止归因于在玻璃中和在空气中的折射率不同而产生的焦点偏离的虚设玻璃702配置为对于前后测定CCD摄像机660的光轴垂直(处理S31)。
(3-2)在该状态下，采用用前后测定CCD摄像机660对块701的棱线701B进行摄像，使前后测定CCD摄像机660向虚设玻璃702方向(图中的上下方向)上进退的办法，进行取入进来的图像的聚焦调整。之后，在图中的左右方向上对前后测定CCD摄像机660进行位置调整，使得块701的棱线701B的图像与表示中心位置的基准位置相一致(处理S32)。
(3-3)其次，块701保持原状地，在块701与左右测定CCD摄像机670之间改换配置虚设玻璃702，使得对左右测定CCD摄像机670的光轴垂直(处理S33)。
(3-4)在该状态下，采用用左右测定CCD摄像机670，对块701的棱线701B进行摄像，使左右测定CCD摄像机670向虚设玻璃702方向(图中的左右方向)上进退的办法，进行取入进来的图像的聚焦调整。之后，在图中的左右方向上对前后测定CCD摄像机670进行位置调整，使得块701的棱线701B的图像与表示中心位置的基准位置相一致(处理S34)。就象这样地，对2台的CCD摄像机660、670的位置进行调整、固定。
(4)  其次，在台座610的位置上，通过对应的夹具611，正确地设置固定作为检查对象的棱镜单元50(处理S4)。
(5)用以上的处理完成检查前的准备，在该状态下，在棱镜单元50的十字分色棱镜45中，检查蓝色反射面510和红色反射面500对固定板447的方向(处理S5)。具体地说，可根据图21所示的流程图进行。
(5-1)在已放入了遮光板631的状态下，从自动准直仪620向十字分色棱镜45的端面45E射出的测定光X，在蓝色反射面500处被反射变成为蓝色测定光XB，之后，在反射镜651处反射变成为返回光YB，在蓝色反射面500处被反射的返回光YB再次返回到自动准直仪620。然后，用3 CCD摄像机625的摄像元件627B进行检测，用视频捕获电路板628A取入该检测信号，用图像处理部分628B对该检测信号进行图像处理。在显示器D(图22)上显示该处理后的图像，同时，存储到计算机内的存储器等内(处理S51)。
(5-2)其次，根据事先设定好的基准位置与处理图像的位置之间的图22所示的显示器D上边的上下方向的偏差值D1，如图23所示，计算蓝色反射面510对基准位置的旋转偏差量θB1(处理S52)。
(5-3)此外，根据图22所示的左右方向的偏差量D2，如图24所示，计算对基准位置的歪斜量θB2，即计算对照明光轴的上摆动量(处理S53)。
(5-4)同样地，用3 CCD摄像机625检测从自动准直仪620射出、被红色反射面500和反射镜641反射的红色返回光YR，计算图23、24所示的旋转偏差量θR1和歪斜量θR2(处理S54)。另外，这些旋转偏差量θB1、θB2和歪斜量θR1、θR2的合格品范围都是±5分。
(6)其次，在已放置上遮光板631的状态下，检查棱镜单元50的十字分色棱镜45的各个反射面501、502、511、512间的相对位置(处理S6)。具体地说，可根据图25所示的流程图进行。
(6-1)用3 CCD摄像机625检测从自动准直仪620射出、被反射镜641、651反射的返回光Y(处理S61：测定光导入步骤，返回光检测步骤)。说得更具体点，在测定光X之内，蓝色光XB在被蓝色反射面510反射后，被反射镜651反射变成为蓝色返回光YB，再次，被蓝色反射面510反射，返回到自动准直仪620。之后，用3 CCD摄像机625的摄像元件627B检测该蓝色返回光YB的位置，在视频捕获电路板628A中取入该检测信号，在图像处理部分628B中对该检测信号进行图像处理。在在显示器D上显示该图像处理后的图像，同时存储到计算机的存储器内。
(6-2)其次，操作切换装置630的手柄633B，与处理S61同样，用3 CCD摄像机625检测向左侧区域LA射出测定光X，在反射镜651处被反射的蓝色返回光YB(处理S62：测定光切换步骤)。
(6-3)图26示出了右侧区域RA的蓝色反射面510(512)和左侧区域LA的蓝色反射面510(511)偏离开来的情况下的检测结果。反射面角度差测定部分628C，根据上下方向的偏差量DB1，如图27所示，计算以右侧区域RA的蓝色反射面510(512)位基准的左侧区域LA的蓝色反射面510(511)的水平偏差量PB，即，计算反射面511、512彼此间的偏离延长方向的偏差量(所构成的角度)(处理S63：偏差检测步骤)。另外，该水平偏差量PB的合格品范围为±15秒。
(6-4)其次，根据图26所示的左右方向的偏差量DB2，计算本身为以右侧区域RA的蓝色反射面510(512)为基准的左侧区域LA的蓝色反射面510(511)所构成的角度的垂直偏差量QB(未画出来)(处理S64：偏差检测步骤)。另外，该垂直偏差量QB的合格品范围也是±15秒。
(6-5)与上述蓝色光的情况下同样，借助于切换装置630的操作(处理S65)，反射面角度差测定部分628C，以右侧区域RA的红色反射面500(502)为基准，根据各个偏差量DR1、DR2，计算图27所示的红色反射面501、502间的水平偏差量PR和垂直偏差量QR(未画出来)(处理S66)。
(7)其次，检查棱镜单元50的固定板447和十字分色棱镜45之间的接合状态(粘接固定状态)(处理S7)。具体地说，可根据图28所示的流程图进行。
(7-1)在已预先固定好的前后测定CCD摄像机660中，CCD摄像机本体661对交叉线进行摄像，根据进行了该摄像和图像处理的交叉线520，交叉线计算部分681C，如图29所示，计算交叉线520对基准线的前后方向偏差量T1、交叉线520的宽度尺寸T2和对基准线的倾斜(处理S71：交叉线图像取得步骤)。由于测定了交叉线520的宽度尺寸T2，故在交叉线520的宽度尺寸比基准还大的情况下，就可以确认在延长的2个反射面501，502、511、512间已产生了平行移动偏差。
另外，前后方向偏差量T1的合格品范围，是±0.05mm。此外，宽度尺寸T2和倾斜的合格品范围也已适宜设定。
(7-2)与上述同样，在左右测定CCD摄像机670中，采用用CCD摄像机本体671对交叉线进行摄像的办法(交叉线图像取得步骤)，计算交叉线520对基准线的左右方向偏差量T1，和交叉线520的宽度尺寸T2，和对基准线的倾斜(处理S7 2)。
(8)在以上操作结束后，在接合状态判定部分681D中判定所测定的各个偏差量T1、T2、是否都处于合格品范围(处理S8：接合状态判定步骤)。在范围内则判定为合格品，在范围外则判定为不合格品。另外其它的偏差量也可以自动地进行合格与否判定。
(9)最后，采用从规定的夹具611上取下棱镜单元50的办法(处理S9)，结束全部的检查。
[6.效果]
(1)由于从自动准直仪620射出测定光X，并在色反射面500、510中的右侧区域RA和左侧区域LA中，借助于切换装置630进行切换地检查该测定光X，故可以简单地检查各个色反射面500、510中的2个反射面501、502、511、512的相对位置。因此，可以提高十字分色棱镜45的合格与否判定精度。此外，由于把在这样的检查中定为合格品的十字分色棱镜45组装到投影仪1中去，故还可以实现投影仪1的投影图像的鲜明化。
(2)由于采用使测定光导入部分和返回光检测部分一体地构成的自动准直仪620，故与分开配置测定光导入部分和返回光检测部分的情况比较，可以实现检查装置600的小型化。
(3)由于在十字分色棱镜45的端面45R、45B上，设置反射镜641、651，故可以确实地导入明亮的返回光Y，可以容易地进行用自动准直仪620进行的检查。
(4)由于在返回光Y的检测中采用3 CCD摄像机625，故例如与用目视检测返回光Y的情况下比较，可以确实且自动地进行检测，可以减轻作业人员的负担。此外，虽然也可以考虑准备由各色构成的多个滤色片，使返回光依次在这些滤色片中通过，对每一种色光都用返回光检测部分检测返回光Y的构成，但是，由于采用3 CCD摄像机625的一方不需要滤色片的改换等的作业，故可以简单地进行返回光Y的检测。
(5)由于627R、627G、627B检测返回光Y，视频捕获电路板628A取入该检测到的信号，图像处理部分628B进行该已取入进来的图像信号的图像处理，然后，在各个色反射面500、510的2个反射面501、502、511、512中，根据图像处理后的各个返回光Y的位置，反射面角度差测定部分628C计算2个反射面501、502、511、512间所构成的角度，故采用预先设定作为合格品的角度偏差量PR、PB的范围的办法，就可以简单地自动检查色反射面500、510中的2个反射面501、502、511、512间的角度偏差量PR、PB。
(6)由于用CCD摄像机660、670测定交叉线520的宽度尺寸，故即便是各个色反射面500、510中的2个反射面501、502、511、512因平行移动而偏离开来的情况下，也可以简单地检查该平行移动量的偏差量。此外，由于用CCD摄像机660、670测定交叉线520的倾斜，故即便是各个色反射面500、510中的2个反射面501、502、511、512因对测定光X的光轴垂直且对作为基准的轴倾斜而偏离开来的情况下，也可以简单地检查该倾斜量。同样，也可以简单地检查前后左右方向的偏差量T1。这时，作为合格品的偏差量T1、宽度尺寸T2和倾斜的范围，由于可以预先设定，故可以简单地自动检查。
(7)在切换装置630中，由于可以用仅仅操作手柄633B这种比较简单的构造进行遮光板631的切换操作，故可以压低切换装置630的造价。
[7.变形]
另外，本发明并不限于上述实施例，还包括可以实现本发明的目的的其它的构成等，以下所示的变形等也包括在本发明内。
例如，在上边所说的实施例中，虽然与十字分色棱镜45的端面45R、45B相向地配置反射装置640、650，但是，并不限于此，例如，也可以作成为这样的构成：把反射镜粘贴到十字分色棱镜45的端面45R、45B上。但是，上述实施例的一方，具有可以正确地调整反射镜的位置的优点。此外，也可以用各个端面进行反射而无须特别设置反射镜。
在上述实施例中，作为光学元件虽然检查色合成光学系统的十字分色棱镜45，但是并不限于此，也可以检查具备粘贴镜的色分离光学系统等。此外，在上述实施例中，检查项目的检查的顺序，并不限定于上述顺序。
在上述实施例中，CCD摄像机660、670虽然作成为用手动进行调整，但是也可以构成为使之进行自动调整。此外，自动准直仪620也可以构成为使之进行自动调整。
此外，在切换装置630中，例如，也可以采用预先形成可以插入遮光板的端部的沟，并使遮光板沿着该沟进行装卸的办法，切换遮光区域。在该情况下，遮光板的素材，不限于金属，只要具有进行遮光的功能，也可以是树脂制等的其它的素材。这时，遮光板的形状也没有什么特别限定。
此外，在上述实施例的切换装置630中，虽然用手动来操作手柄633B，但是也可以作成为使之自动地进行切换的构成。
在上述实施例中，在自动准直仪620中虽然使用的是3 CCD摄像机625，但是并不限定于此，也可以用通常的CCD摄像机或用目视进行检测。
在上述实施例中，虽然采用自动准直仪620，并使测定光导入部分和返回光检测部分构成一个整体，但是也可以构成为使测定光导入部分和返回光检测部分变成为分开的单体。
在上述实施例中，十字分色棱镜45的合格品范围并不限定于上述的数值。即，也可以对根据要组装进来的投影仪等的光学设备的机种和目的进行适宜变更。

Claims (6)

1.一种光学元件的检查装置，该装置用于检查光学元件的各个反射面的相对位置，所说的光学元件的构成为具有从与入射光束的光轴垂直相交的方向来看，使入射角为45度地配置成X字形状的4个反射面，并且沿着X字的一方的延长方向的一组反射面反射与另外一组的反射面不同的波长区域的光束，其特征在于具备：
设置作为检查对象的光学元件的台座；
对于上述4个反射面中的任何一个以45度入射角导入测定光的测定光导入部；
检测从该测定光导入部导入到上述光学元件中的测定光的返回光的返回光检测部；
从上述测定光的导入方向来看，仅向由一组的反射面和另外一组的反射面的交叉线区划的2个区域中的任何一个区域导入上述测定光的测定光切换部；
对上述一组的反射面和另外一组的反射面的交叉线进行摄像的交叉线摄像部；
根据用该交叉线摄像部检测出的信号，由该交叉线的宽度和倾斜度，判定各个反射面的接合状态的接合状态判定部。
2.如根据权利要求1所述的光学元件的检查装置，其特征在于：上述测定光导入部和返回光检测部，作为自准直仪一体地构成。
3.如根据权利要求1或2所述的光学元件的检查装置，其特征在于：具备反射在上述反射面处反射的光束，将其作为返回光导入上述返回光检测部的反射部件。
4.如根据权利要求1或2中的任何一项所述的光学元件的检查装置，其特征在于：上述返回光检测部的构成包括：将返回光分离成多种色光的色分离光学系统，和与用该色分离光学系统分离的各种色光对应的多个摄像元件。
5.如根据权利要求4所述的光学元件的检查装置，其特征在于：具备取入由上述摄像元件检测出的信号的图象取入部；
对由该图象取入部取入的图象信号进行图象处理，测定上述一组的反射面或另外一组的反射面中彼此构成的角度的反射面角度差测定部。
6.一种光学元件的检查方法，该方法用于检查光学元件的各个反射面的相对位置，所说的光学元件的构成为具有从与入射光束的光轴垂直相交的方向来看，使入射角为45度地配置成X字形状的4个反射面，并且沿着X字的一方的延长方向的一组反射面反射与另外一组的反射面不同的波长区域的光束，其特征在于具备：
向作为检查对象的光学元件的任何一个反射面，以45度入射角导入测定光的测定光导入步骤；
检测在该测定光导入步骤中导入到上述光学元件中的测定光的返回光的返回光检测步骤；
将测定光切换导入到沿着上述任何一个的反射面的其他反射面的测定光切换步骤；
检测切换后的测定光的返回光，检测其他反射面对上述任何一个反射面的偏差的偏差检测步骤；
取得上述一组的反射面和另外的一组的反射面的交叉线图象的交插线图象取得步骤；
根据该交叉线的宽度和倾斜度，判定各个反射面的接合状态的接合状态判定步骤。
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