JP2006266971A - レンズ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光の色及びテストパターンを容易に変更することができる投写レンズ検査装置を提供する。
【解決手段】レンズ検査装置２は、照明光学系３と、テストパターン１２を表示する液晶パネル５とを有する。照明光学系３の光源には、Ｒ色ＬＥＤ、Ｇ色ＬＥＤ、及びＢ色ＬＥＤが用いられる。各色ＬＥＤは各発光色毎に点灯及び消灯が可能である。オペレータは、照明光の色とテストパターンとを選択し、テストパターンを被検レンズを介してスクリーンに投映させて、被検レンズの性能評価を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明光をテストパターンに照射して画像光を生成し、この画像光を被検レンズを介して投映させるレンズ検査装置に関する。

従来より、赤色（Ｒ色）、緑色（Ｇ色）、青色（Ｂ色）の３原色の照明光を各色に対応する液晶パネルに照射して各色画像光とし、この各色画像光をクロスダイクロイックプリズムで合成した後、投写レンズを介してスクリーンに投映させる投写型プロジェクタが知られている。この投写型プロジェクタに用いられる投写レンズは、製造する上で、画像解像度や収差等の光学特性にばらつきが生じることがある。投写レンズの光学特性のばらつきは、プロジェクタによって投映される画像に影響を及ぼすため、投写レンズの出荷前またはプロジェクタの組立前に投写レンズの性能が検査される。

投写レンズの性能の検査はレンズ検査装置によって行われる。レンズ検査装置は、照明光学系からの照明光を検査用チャートに形成されたテストパターンに照射して画像光を生成し、この画像光を被検レンズを介してスクリーンに投映させるものである。スクリーンに投映されたテストパターンは、画像取込装置によって取り込まれて評価されるか、または肉眼で評価される。

投写レンズの解像度の評価を行う場合には照明光学系からＧ色の照明光が照射され、実際の使用環境に即しての評価を行う場合には照明光学系から白色の照明光が照射される。照明光学系の光源には白色光を発する超高圧水銀灯を用いるのが一般的であり、Ｇ色の照明光を用いる場合には超高圧水銀灯とテストパターンとの間にＧ色のみを透過するダイクロイックフィルタを挿入し、白色の照明光を用いる場合には必要に応じて減光のためのＮＤフィルタを挿入していた。

しかしながら、レンズ検査装置の照明光学系の光源に超高圧水銀灯を用いた場合には、照明光の色を切り替えるときや、照明光の光量を変化させるときに、フィルタを交換する作業が必要とされ手間がかかっていた。また、超高圧水銀灯は電源のオン／オフで寿命が短くなるとともに点灯時の応答性が遅いことから、超高圧水銀灯を点灯させたままフィルタの交換作業が行われており、やけどの危険性があった。さらに、照明光学系の光源に超高圧水銀灯を用いた場合には、多数のフィルタが必要となるため費用が増大するとともに、小型化が困難であった。

本発明では、テストパターンに照射する照明光の色の変更及び光量の調節が容易であって安全性が高く小型なレンズ検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、照明光学系からの照明光をテストパターンに照射して画像光を生成し、この画像光を被検レンズを介して投映させるレンズ検査装置に関し、前記照明光学系の光源として発光ダイオードを用いることを特徴とする。

発光色が異なる複数種類の発光ダイオードと、前記発光ダイオードの点灯を発光色毎に制御する制御手段とを備えることが好ましい。前記制御手段は発光色毎に光量の調節が可能であることが好ましい。また、前記発光ダイオードが発光色毎に複数備えられる場合には、前記制御手段は、同じ発光色の複数の発光ダイオードのうち一部の発光ダイオードのみを点灯させることが可能であることが好ましい。前記発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの３原色の発光ダイオードを用いることを特徴とする。

発光色が異なる複数種類の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードと、前記発光ダイオードチップの点灯を発光色毎に制御する制御手段とを備えるような形態であってもよい。前記制御手段は発光色毎に光量の調節が可能であることが好ましい。前記発光ダイオードが複数備えられる場合には、前記制御手段は、同じ発光色の複数のダイオードチップのうち一部の発光ダイオードチップのみを点灯させることが可能であることが好ましい。前記発光ダイオードチップとして、赤色発光ダイオードチップ、緑色発光ダイオードチップ、及び青色発光ダイオードチップの３原色の発光ダイオードチップを用いることが好ましい。

前記発光ダイオードから発された光を均一化して前記テストパターンに照射する導光ロッドを備えることが好ましい。前記テストパターンを表示する画像表示素子を備え、この画像表示素子は検査に応じて異なるテストパターンを表示可能であることが好ましい。

本発明によれば、テストパターンに照明光を照射する照明光学系の光源として発光ダイオードを用いるので、光源は、点灯時の応答性が速く、発熱量が小さく、小型になり、レンズ検査装置は、迅速に各種検査を行うことができるとともに安全性が高く小型なものとなる。

発光色が異なる複数種類の発光ダイオードと、発光ダイオードの点灯を発光色毎に制御する制御手段とを備えたので、照明光の色を容易に切り替えることができる。例えば、発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの３原色の発光ダイオードを用いた場合には、３原色のうちの１色の光を照射することもできるし、３原色のうちの任意の２色の混合光を照射することもできるし、３原色の混合光（白色光）を照射することもできる。カラーフィルタの交換作業は不必要となり、照明光の色を迅速に切り替えることができる。また、発光ダイオードは発光色毎に光量の調節が可能であるので、光量の調節を容易に行うことができる。減光のためのＮＤフィルタの交換作業は不必要となり、光量の調節を迅速に行うことができる。発光ダイオードが発光色毎に複数備えられる場合には、同じ発光色の複数の発光ダイオードのうち一部の発光ダイオードのみを点灯させてもよい。

発光色が異なる複数種類の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードと、発光ダイオードチップの点灯を発光色毎に制御する制御手段とを備えたので、照明光の色を容易に切り替えることができる。例えば、発光ダイオードチップとして、赤色発光ダイオードチップ、緑色発光ダイオードチップ、及び青色発光ダイオードチップの３原色の発光ダイオードチップを用いた場合には、３原色のうちの１色の光を照射することもできるし、３原色のうちの任意の２色の混合光を照射することもできるし、３原色の混合光（白色光）を照射することもできる。カラーフィルタの交換作業は不必要となり、照明光の色を迅速に切り替えることができる。また、発光ダイオードチップは発光色毎に光量の調節が可能であるので、光量の調節を容易に行うことができる。減光のためのＮＤフィルタの交換作業は不必要となり、光量の調節を迅速に行うことができる。発光ダイオードが複数備えられる場合には、同じ発光色の複数のダイオードチップのうち、一部の発光ダイオードチップのみを点灯させてもよい。１つの発光ダイオード内に３原色の発光ダイオードチップを配置するため、光源のさらなる小型化を図ることができる。

本発明のレンズ検査装置は、照明光学系の光源として発光ダイオードを用いたので、光源の発熱量が小さくなるため、テストパターンを表示させるものとして画像表示素子を使用することができる。画像表示素子に異なるテストパターンを表示させることにより、従来より用いられてきた固定式の検査チャートを用いる必要がなくなり、テストパターンの切り替えを迅速に行うことができる。

［第１実施形態］
図１に示すように、投写型プロジェクタの投写レンズの性能を検査するレンズ検査装置２は、照明光を発する照明光学系３と、照明光学系３を保持する保持板４と、液晶パネル５と、液晶パネル５を保持するパネル保持部６と、検査する投写レンズ７（以下、被検レンズ７）が組み込まれたレンズ鏡筒８を保持する鏡筒保持部９と、保持板４及び各保持部６、９を下側から支持する基台１０とから構成される。基台１０は脚部１１を有している。

図２に示すように、照明光学系３は、光源部１９と、テーパロッド２０とから構成される。テーパロッド２０は角筒状に形成されており、光源部１９から離れるに従って（前方に向かうに従って）断面開口が小さくなるようにテーパとされている。テーパロッド２０の内周面２０ａは鏡面とされており、この内周面２０ａで光は全反射する。

光源部１９は、複数個の赤色発光ダイオード２１（以下、Ｒ色ＬＥＤ２１）と、複数個の緑色発光ダイオード２２（以下、Ｇ色ＬＥＤ２２）と、複数個の青色発光ダイオード２３（以下、Ｂ色ＬＥＤ２３）と、これら各色ＬＥＤ２１、２２、２３を同じ面に実装する実装基板２５とから構成される。実装基板２５の実装面の縁部はテーパロッド２０の後面に固着され、各色ＬＥＤ２１、２２、２３はテーパロッド２０の内部に位置する。実装基板２５及び保持板４には、熱伝導率の高い材料が用いられている。

図１に示すように、実装基板２５の後面を保持板４の前面に固定することにより、照明光学系３は基台１０後部の上方に配置される。パネル保持部６は、板状に形成され、保持板４と略平行となるようにして保持板４より前方に配置されている。パネル保持部６の中央には前後方向に貫通する開口が形成されており、この開口からパネル保持部６に組み込まれた液晶パネル５が露呈している。液晶パネル５のサイズは、テーパロッド２０の前端開口２０ｂ（図２参照）とほぼ同じサイズとされている。液晶パネル５の後面は、テーパロッド２０の前端開口２０ｂ（図２参照）と対面する。液晶パネル５は透過型であり、透明な２枚の板の間に、液晶と偏光フィルムを挟んだ素子でできている。液晶パネル５は、後述するパネル駆動制御部２６によって制御されており、各種のテストパターン１２を表示することができる。液晶パネル５は、後方からの照明光を画素毎に変調してテストパターン１２の画像を表す画像光とする。

パネル保持部６の前方には、鏡筒保持部９が配置されている。この鏡筒保持部９には、被検レンズ７が組み込まれたレンズ鏡筒８が嵌脱自在である。液晶パネル５を透過して生成された画像光は、鏡筒保持部９に嵌め込まれたレンズ鏡筒８の被検レンズ７の後面に照射される。被検レンズ７は、後面から入射した画像光を拡大して、図示しないスクリーンに拡大投映する。

図３のレンズ検査装置２の電気的構成を示すブロック図に示すように、各色ＬＥＤ２１、２２、２３は、それぞれがＬＥＤ駆動制御部２９に接続されており、このＬＥＤ駆動制御部２９によって各色ＬＥＤ毎に点灯及び消灯が制御される。ＬＥＤ駆動制御部２９はシステム制御部３０に接続されており、このシステム制御部３０はオペレータに操作される操作部３１に接続されている。操作部３１には、照明色選択部３２と光量調節部３３とが備えられ、照明色選択部３２を操作することにより各色ＬＥＤ２１、２２、２３をそれぞれ点灯させるか否かを選択することができ、光量調節部３３を操作することにより各色ＬＥＤ２１、２２、２３の光量をそれぞれ調節することができる。

液晶パネル５はパネル駆動制御部２６に接続されており、このパネル駆動制御部２６によって駆動が制御される。パネル駆動制御部２６はシステム制御部３０に接続されている。システム制御部３０にはメモリ３４が接続されており、このメモリ３４には液晶パネル５に表示させる複数種類のテストパターンが記憶されている。システム制御部３０に接続された操作部３１には、テストパターン選択部３５が備えられ、これを操作することにより、メモリ３４に記憶されたテストパターンの１つを選択することができる。テストパターンには、解像度の検査を行う際に用いられる解像度テストパターンや、倍率色収差の検査を行う際に用いられる倍率色収差テストパターンなどがある。所定のテストパターンが選択されると、このテストパターンのデータがメモリ３４から読み出されてパネル駆動制御部２６に送られ、液晶パネル５に選択したテストパターンが表示される。なお、テストパターンに対応づけて照明光の色及び光量をメモリ３４に記憶させておき、テストパターンの選択に伴って自動的に、各色ＬＥＤ２１、２２、２３をそれぞれ点灯させるか否か、及び各色ＬＥＤ２１、２２、２３のそれぞれの光量が選択されるようにしてもよい。システム制御部３０には、電源スイッチ３６が接続されている。

以下、上記構成による作用について説明する。検査を行う被検レンズ７を鏡筒保持部９にセットする。

はじめに、セットされた被検レンズ７の解像度の検査を行う場合を説明する。解像度の検査を行う場合には、Ｇ色光を用いる。操作部３１の照明色選択部３２を操作して、Ｇ色ＬＥＤ２２を点灯させ、Ｒ色ＬＥＤ２１及びＢ色ＬＥＤ２３を点灯させないことを設定する。また、操作部３１の光量調節部３３を操作して、Ｇ色ＬＥＤ２２の光量を設定する。さらに、操作部３１のテストパターン選択部３５を操作して、解像度の検査に対応した解像度テストパターンを選択する。

電源スイッチ３６をオンにすると、Ｇ色ＬＥＤ２２が点灯し、液晶パネル５に解像度テストパターンが表示される。Ｇ色ＬＥＤ２２から発されたＧ色照明光は、テーパロッド２０内周面２０ａで反射を繰り返して均一な光とされた後、液晶パネル５に照射される。液晶パネル５に照射されたＧ色照明光は、解像度テストパターンに対応したＧ色画像光となり、被検レンズ７を介してスクリーン上に投映される。オペレータは、スクリーン上に投映された画像を見て、被検レンズ７の解像度を評価することができる。

次に、被検レンズ７の倍率色収差の検査を行う場合を説明する。倍率色収差の検査を行う場合には、白色光、マゼンタ色光（Ｒ色光及びＢ色光）、イエロー色光（Ｒ色光及びＧ色光）、シアン色光（Ｇ色光及びＢ色光）が用いられる。ここでは、便宜上、マゼンタ色光（Ｒ色光及びＢ色光）を用いたときを例に挙げて説明する。操作部３１を操作して、Ｒ色ＬＥＤ２１及びＢ色ＬＥＤ２３のみを点灯させることを設定するとともに、これらの光量を設定する。また、操作部３１のテストパターン選択部３５を操作して、倍率色収差の検査に対応した倍率色収差テストパターンを選択する。これらの操作部３１の操作は、前の検査に引き続いて電源スイッチ３６をオンにしたまま行うことができる。Ｒ色及びＢ色が混合した照明光は、倍率色収差テストパターンに対応した画像光となり、被検レンズ７を介してスクリーン上に投映され、倍率色収差の評価が行われる。

被検レンズ７の実際の使用に即した検査を行う場合には、Ｒ色光、Ｇ色光、及びＢ色光が混合した白色光を用いる。また、被検レンズ７のコントラストやフレアの検査を行う場合には、単色光または任意の混合色光を用い、数段階に光量を変化させて検査を行う。

このように、本発明によれば、テストパターンに照明光を照射する照明光学系の光源として発光ダイオードを用いるので、光源は、点灯時の応答性が速く、発熱量が小さく、小型になり、レンズ検査装置は、迅速に各種検査を行うことができるとともに安全性が高く小型なものとなる。

なお、上記第１実施形態では、同じ発光色の発光ダイオードは、全て同時に点灯及び消灯し且つ全て同じ光量にされるものとして説明を行ったが、同じ発光色の複数の発光ダイオードのうち一部の発光ダイオードのみを点灯させるような構成としてもよい。一部の発光ダイオードのみを点灯させることにより光量調節を行うことができる。

［第２実施形態］
上記第１実施形態で説明したレンズ検査装置とは、照明光学系の構成が異なるレンズ検査装置を第２実施形態に示す。第２実施形態の説明では、第１実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

第２実施形態では、第１実施形態の照明光学系３の替わりに、図４に示す照明光学系５０が用いられる。照明光学系５０の光源部５１は、複数の３チップ型発光ダイオード５２（以下、３チップ型ＬＥＤ５２）と、この３チップ型ＬＥＤ５２をマトリクス状に実装する実装基板５７とから構成される。図５に示すように、３チップ型ＬＥＤ５２は、赤色発光ダイオードチップ５３（以下、Ｒ色ＬＥＤチップ５３）、緑色発光ダイオードチップ５４（以下、Ｇ色ＬＥＤチップ５４）、及び青色発光ダイオードチップ５５（以下、Ｒ色ＬＥＤチップ５５）を有している。各色ＬＥＤチップ５３、５４、５５は、実装基板５７上の基部５６上に設けられるとともに、透明な保護キャップ５８によって覆われている。なお、各ＬＥＤチップ５３、５４、５５に接続されている電極などは便宜上図示していない。

光源部５１の照射方向下流側には、３チップ型ＬＥＤ５２にそれぞれ対応した集光レンズ６４が配置されている。また、集光レンズ６４の下流側には、インテグレータレンズ６５、６６が配置されている。このインテグレータレンズ６５、６６は、集光レンズ６４から出射された照明光を均一化するものである。インテグレータレンズ６５、６６の下流側には、集光レンズ６７が配置されている。集光レンズ６７の下流側には、上記第１実施形態で説明した液晶パネル５が配置される。光源部５１から発された照明光は、集光レンズ６４、インテグレータレンズ６５、６６、集光レンズ６７を順に経て、液晶パネル５へと照射される。液晶パネル５には前述のテストパターンが表示される。また、液晶パネル５の下流側には、前述の被検査レンズ７（図１参照）が配置される。

図６のブロック図に示すように、３チップ型ＬＥＤ５２の各色ＬＥＤチップ５３、５４、５５は、それぞれがＬＥＤ駆動制御部６８に接続されており、このＬＥＤ駆動制御部６８によって各色ＬＥＤチップ毎に点灯及び消灯と、各ＬＥＤチップの光量とが制御される。ＬＥＤ駆動制御部６８はシステム制御部３０に接続されている。ここで、第２実施形態のＲ色ＬＥＤチップ５３、Ｇ色ＬＥＤチップ５４、Ｂ色ＬＥＤチップ５５は、それぞれ第１実施形態のＲ色ＬＥＤ２１、Ｇ色ＬＥＤ２２、Ｂ色ＬＥＤ２３に対応させて考えることができる。照明色選択部３２を操作することにより、各色ＬＥＤチップ５３、５４、５５をそれぞれ点灯させるか否かを選択することができ、また、光量調節部３３を操作することにより、各色ＬＥＤチップ５３、５４、５５の光量を調節することができる。第２実施形態のレンズ検査装置を用いても、第１実施形態のレンズ検査装置と同様の検査を行うことができる。

なお、上記第２実施形態では、同じ発光色の発光ダイオードチップは、全て同時に点灯及び消灯し且つ全て同じ光量にされるものとして説明を行ったが、同じ発光色の複数の発光ダイオードチップのうち一部の発光ダイオードチップのみを点灯させるような構成としてもよい。一部の発光ダイオードチップのみを点灯させることにより光量調節を行うことができる。

上記実施形態（第１実施形態及び第２実施形態）では、テストパターンを表示する画像表示素子として透過型の液晶パネルを用いたが、反射型の液晶パネルや、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてもよいし、他の画像表示素子を用いてもよい。反射型の液晶パネルまたはＤＭＤを用いた場合には、照明光学系からの照明光を反射型の液晶パネルまたはＤＭＤに照射して反射させ、この反射光を被検レンズに入射させるような構成とする。

上記実施形態では、テストパターンを画像表示素子に表示することとしたが、この替わりに、フォトエッチングによってテストパターンが形成された検査用チャート（テストチャート）を用いることとしてもよい。

上記実施形態では、被検レンズを介してスクリーンに投映された画像を肉眼によって評価することとしたが、スクリーンに投映された画像を画像取込装置によって取り込んで評価することとしてもよい。例えば、透過型のスクリーンと、このスクリーンの投映面の裏面側に配置されたＣＣＤとから画像取込装置を構成し、ＣＣＤによって取り込まれた画像データを評価プログラムによって評価してもよい。

上記実施形態では、被検レンズは、プロジェクタに用いられる投写レンズであったが、他の光学機器に用いられるレンズであってもよい。

レンズ検査装置の外観斜視図である。 光源部及びテーパロッドの一部を切り欠いた外観斜視図である。 レンズ検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 別の実施形態における照明光学系の構成を示す概略図である。 別の実施形態における発光ダイオードの概略断面図である。 別の実施形態におけるレンズ検査装置の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

２ レンズ検査装置
３、５０ 照明光学系
５ 液晶パネル
７ 被検レンズ
１２ テストパターン
１９、５１ 光源部
２０ テーパロッド
２１ Ｒ色ＬＥＤ
２２ Ｇ色ＬＥＤ
２３ Ｂ色ＬＥＤ
２９ ＬＥＤ駆動制御部
５２ ３チップ型ＬＥＤ
５３ Ｒ色ＬＥＤチップ
５４ Ｇ色ＬＥＤチップ
５５ Ｂ色ＬＥＤチップ
６８ ＬＥＤ駆動制御部

Claims (11)

1. 照明光学系からの照明光をテストパターンに照射して画像光を生成し、この画像光を被検レンズを介して投映させるレンズ検査装置において、
   前記照明光学系の光源として、発光ダイオードを用いることを特徴とするレンズ検査装置。
2. 発光色が異なる複数種類の発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードの点灯を発光色毎に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査装置。
3. 前記制御手段は、発光色毎に光量の調節が可能であることを特徴とする請求項２記載のレンズ検査装置。
4. 前記発光ダイオードは発光色毎に複数備えられ、
   前記制御手段は、同じ発光色の複数の発光ダイオードのうち、一部の発光ダイオードのみを点灯させることが可能であることを特徴とする請求項２記載のレンズ検査装置。
5. 前記発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの３原色の発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載のレンズ検査装置。
6. 発光色が異なる複数種類の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードチップの点灯を発光色毎に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査装置。
7. 前記制御手段は、発光色毎に光量の調節が可能であることを特徴とする請求項６記載のレンズ検査装置。
8. 前記発光ダイオードが複数備えられ、
   前記制御手段は、同じ発光色の複数のダイオードチップのうち、一部の発光ダイオードチップのみを点灯させることが可能であることを特徴とする請求項６記載のレンズ検査装置。
9. 前記発光ダイオードチップとして、赤色発光ダイオードチップ、緑色発光ダイオードチップ、及び青色発光ダイオードチップの３原色の発光ダイオードチップを用いることを特徴とする請求項６ないし８いずれか１項記載のレンズ検査装置。
10. 前記発光ダイオードから発された光を均一化して前記テストパターンに照射する導光ロッドを備えたことを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載のレンズ検査装置。
11. 前記テストパターンを表示する画像表示素子を備え、この画像表示素子は検査に応じて異なるテストパターンを表示可能であることを特徴とする請求項１ないし１０いずれか１項記載のレンズ検査装置。
    
    

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