JP2007198863A - レンズ基板の解像度評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査精度が高く、量産時の検査に適したレンズ基板の解像度評価方法を提供すること。
【解決手段】本発明のレンズ基板の解像度評価方法は、リア型プロジェクタに用いられるレンズ基板の解像度評価方法であって、レンズ基板１のレンズが設けられている側の面と対向するように、レンズ基板側から順に、テストパターンが形成されたテストパターン基板１０１と、フレネルレンズ基板１０２とを配置し、レンズ基板のレンズが設けられている側とは反対の面側に、受光器１０４ａ、１０４ｂおよび／または画像認識カメラを配置し、フレネルレンズ基板側から光を照射した状態で、テストパターンの画像境界近傍における光量の変化を、受光器および／または画像認識カメラを用いて測定することにより、レンズ基板の解像度を検査することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ基板の解像度評価方法に関するものである。

近年、リア型プロジェクタは、ホームシアター用モニター、大画面テレビ等に好適なディスプレイとして、需要が高まりつつある。
リア型プロジェクタに用いられる透過型スクリーンには、レンチキュラレンズやマイクロレンズを備えたレンズ基板が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなレンズ基板としては、解像度が高く、ぼやけ等がない、品質が均一なものが望まれている。

従来より、レンズ基板の製造工程において、レンズ基板の解像度等の評価が行われているが、その手法は、一般に、目視によって行われている。しかしながら、目視による評価では、人によって評価の差が大きく、品質を十分均一なものとするのが困難であった。特に、近年のディスプレイ、スクリーンの大型化等に伴い、レンズ基板も大型化しているため、このような評価の差がより顕著になものとなる傾向がある。また、目視による手法では、量産性を低下させてしまうといった問題もあった。

特開２００５−２４６８１０号公報

本発明の目的は、検査精度が高く、量産時の検査に適したレンズ基板の解像度評価方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のレンズ基板の解像度評価方法は、リア型プロジェクタに用いられるレンズ基板の解像度評価方法であって、
前記レンズ基板のレンズが設けられている側の面と対向するように、前記レンズ基板側から順に、テストパターンが形成されたテストパターン基板と、フレネルレンズ基板とを配置し、
前記レンズ基板のレンズが設けられている側とは反対の面側に、受光器および／または画像認識カメラを配置し、
前記フレネルレンズ基板側から光を照射した状態で、前記テストパターンの画像境界近傍における光量の変化を、前記受光器および／または前記画像認識カメラを用いて測定することにより、前記レンズ基板の解像度を検査することを特徴とする。
これにより、検査精度が高く、量産時の検査に適したレンズ基板の解像度評価方法を提供することができる。

本発明のレンズ基板の解像度評価方法では、複数の前記受光器および／または前記画像認識カメラを用いて光量を測定することが好ましい。
これにより、より効率よく解像度の評価を行うことができる。
本発明のレンズ基板の解像度評価方法では、複数の前記受光器および／または前記画像認識カメラのうち、少なくとも１つは、前記レンズ基板の垂直方向に対して所定の角度傾斜した位置から光量を測定することが好ましい。
これにより、視野角による解像度のばらつきを評価することができる。

本発明のレンズ基板の解像度評価方法では、前記レンズ基板をリア型プロジェクタに設置した際の水平方向において、前記所定の角度は、１０〜３０°であることが好ましい。
これにより、リア型プロジェクタの水平方向の視野角による解像度のばらつきを好適に評価することができる。
本発明のレンズ基板の解像度評価方法では、前記レンズ基板をリア型プロジェクタに設置した際の垂直方向において、前記所定の角度は、１０〜３０°であることが好ましい。
これにより、リア型プロジェクタの垂直方向（上下方向）の視野角による解像度のばらつきを好適に評価することができる。
本発明のレンズ基板の解像度評価方法では、検査後、前記テストパターン基板を、前記レンズ基板に対して相対的に移動させ、再度、光量の変化を測定することが好ましい。
これにより、レンズ基板全体をより効果的に検査することができる。

以下、本発明のレンズ基板の解像度評価方法について、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
なお、本発明において、「基板」とは、実質的に可撓性を有さない、比較的肉厚の大きいものから、シート状のものや、フィルム状のもの等の含む概念のことを指す。
図１は、本発明のレンズ基板の解像度評価方法に適用される解像度評価装置の一例を示す概略図、図２は、本発明のレンズ基板の解像度評価方法に用いるテストパターンの一例を示す平面図、図３は、図２に示すテストパターンを用いたレンズ基板の解像度評価方法によって得られた透過光量の変化を示すグラフである。なお、以下の説明では、図１中の下側を「（光の）入射側」、上側を「（光の）出射側」と言う。

まず、本発明のレンズ基板の解像度評価方法に適用される解像度評価装置の一例について説明する。
解像度評価装置１００は、図１に示すように、テストパターン１０１１が形成されたテストパターン基板１０１と、フレネルレンズ基板１０２と、光源１０３と、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂと、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂに接続された解析装置１０５とを有している。
解像度評価装置１００は、光源１０３が配されている側（光の入射側）から順に、光源１０３と、フレネルレンズ基板１０２と、テストパターン基板１０１と、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂとが配置されたものである。

評価すべきレンズ基板１は、図１に示すように、テストパターン基板１０１と、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂとの間に、レンズが設けられている側の面がテストパターン基板１０１と対向するように配置される。
テストパターン基板１０１は、表面にテストパターン１０１１が形成されており、それ以外は透明の部材で構成されている。

テストパターン１０１１は、例えば、図２に示すようなストライプ状のパターンのものを用いることができる。
テストパターン１０１１がストライプ状のものである場合、１つのストライプの幅は、１．５〜３．０ｍｍ程度であるのが好ましく、２．０〜３．０ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、より精度良く解像度を評価することができる。
また、テストパターン１０１１がストライプ状のものである場合、隣接するストライプの間隔は、２．０〜５．０ｍｍ程度であるのが好ましく、３．０〜５．０ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、より精度良く解像度を評価することができる。
また、テストパターン基板１０１は、面方向に対して移動可能となっている。

フレネルレンズ基板１０２は、テストパターン基板１０１側の表面に、ほぼ同心円状に形成されたプリズム形状のフレネルレンズを有している。このフレネルレンズ基板１０２は、光源１０３からの光を屈折させ、テストパターン基板１０１およびレンズ基板１の主面の垂直方向に平行な平行光にするものである。
光源１０３は、フレネルレンズ基板１０２に光を照射する機能を有している。光源１０３より照射された光は、フレネルレンズ基板１０２で屈折され、平行光となり、テストパターン基板１０１およびレンズ基板１を透過して、後述する受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂで透過光の光量が測定される。

受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂは、フレネルレンズ基板１０２、テストパターン基板１０１およびレンズ基板１を透過してきた透過光の光量を測定する機能を有している。
受光器１０４ａは、評価すべきレンズ基板１の正面の光の光量を測定するよう構成されている。そして、測定された光量のデータは、解析装置１０５に送信され、光量の変化が記録される。

また、受光器１０４ｂは、評価すべきレンズ基板１の垂直方向に対して、所定の角度（図中、θで表される角度）傾斜した位置から光量を測定するよう構成されている。そして、受光器１０４ａと同様に、測定された光量のデータは、解析装置１０５に送信され、光量の変化が記録される。
なお、所定の角度θは、レンズ基板１を後述するようなリア型プロジェクタに設置した場合の水平方向において、１０〜３０°であるのが好ましく、１５〜３０°であるのがより好ましい。これにより、リア型プロジェクタの水平方向の視野角による解像度のばらつきを好適に評価することができる。

また、所定の角度θは、レンズ基板１を後述するようなリア型プロジェクタに設置した場合の垂直方向において、１０〜３０°であるのが好ましく、１５〜２０°であるのがより好ましい。これにより、リア型プロジェクタの垂直方向（上下方向）の視野角による解像度のばらつきを好適に評価することができる。
また、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂは、評価すべきレンズ基板１の面方向において移動可能となっている。

次に、前述した解像度評価装置１００を用いた解像度評価方法について説明する。
まず、図１に示すように、テストパターン基板１０１と、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂとの間に、評価すべきレンズ基板１を設置する。
次に、光源１０３より、フレネルレンズ基板１０２に対して光を照射する。
照射された光は、フレネルレンズ基板１０２によって屈折され、平行光となり、テストパターン基板１０１を介して、レンズ基板１に入射され、レンズ基板１には、テストパターン１０１１に対応する像が投射される。
この状態で、受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂを、レンズ基板１の面方向に走査し、透過光の光量の変化を解析装置１０５によって記録する。

この解析装置１０５で記録された光量変化を解析することにより、解像度を評価する。
より具体的に説明すると、以下のようにして解像度を評価する。
例えば、図２に示すような方向（図中Ｘで示される方向）に受光器１０４ａおよび受光器１０４ｂを走査することにより、図３に示すような、透過光量の変化を示すグラフが得られる。すなわち、テストパターン１０１１に対応する部位では、透過光量の低く、テストパターン１０１１以外の部位では、透過光量が高いグラフが得られる。
そして、図３に示すグラフにおける、テストパターン１０１１とテストパターン１０１１が設けられていない部位との境界（画像境界）近傍での光量の変化率を解析することにより解像度の評価を行う。すなわち、図３中のａで示す、透過光量の低い部位と、透過光量の高い部位との境界におけるグラフの傾きを解析することにより解像度を評価する。

解像度が低い場合には、画像境界がぼやけてしまい、画像境界近傍での透過光量がやや穏やかになり、透過光量のグラフに傾きが小さくなり、解像度が大きい場合には、画像境界がはっきりしており、画像境界近傍での透過光量が急激で、透過光量のグラフに傾きが大きくなる。従って、図３中のａで示すグラフの傾きが大きい程、解像度が高く、傾きが小さい程、解像度が小さいこととなる。
そして、傾きが所望の範囲内であれば、解像度として合格となり、傾きが所望の範囲からはずれた場合、解像度としては不合格となる。

また、上記のようにして得られたグラフから、フーリエ解析法を用いて解像度を算出して、解像度を評価することもできる。
また、全体を測定した後、例えば、テストパターン基板１０１をテストパターンのストライプと垂直な方向（図２中Ｘで示す方向）に、所定距離移動させて、再度解像度評価を行ってもよい。これにより、レンズ基板１全体をより効果的に検査することができる。
なお、画像境界のぼやけ（解像度の低下）は、レンズ基板１の一部のレンズ欠陥によって、部分的に生じる場合もある。

以上説明したように、本発明のレンズ基板の解像度評価方法では、フレネルレンズ基板を用いて、光源からの光を平行光し、該平行光をテストパターンを介して評価すべきレンズ基板に照射し、テストパターンの画像境界近傍における光量の変化を測定とする点に特徴を有している。これにより、精度高く、容易にレンズ基板の解像度を評価することができる。その結果、量産の際の検査に適した検査方法を提供することができ、信頼性の高いレンズ基板を提供することができる。
特に本発明では、フレネルレンズ基板によって平行光をレンズ基板に照射することができるため。レンズ基板全体に均一に光を照射することができ、レンズ基板全体を均一に検査することができる。

また、本実施形態のように、レンズ基板１の垂直方向に対して所定の角度傾斜した位置から光量を測定することにより、視野角による解像度のばらつきも評価することができる。
また、本実施形態のように、複数の受光器を用いることにより、より効率よく解像度の評価を行うことができる。

このような本発明の解像度評価方法は、レンズ基板全体としての解像度評価に用いてもよいし、また、例えば、レンズ基板のレンズ欠陥部位の特定にも用いることもできる。
なお、上記実施形態では、光量の変化を測定する機器として、受光器を用いるものとして説明したが、画像認識カメラを用いてもよい。この場合、画像認識カメラで取り込んだ画像を、画像処理することにより、テストパターンの画像境界での光量の変化を測定し、解像度の評価を行うことができる。

次に、レンズ基板１を備えた透過型スクリーン１０について説明する。
図４は、レンズ基板を備えた透過型スクリーンの一例を示す模式的な縦断面図である。
図４に示すように、透過型スクリーン１０は、フレネルレンズ部６と、レンズ基板１とを備えている。フレネルレンズ部６は、光（画像光）の入射側に設置されており、フレネルレンズ部６を透過した光が、レンズ基板１に入射する構成になっている。

フレネルレンズ部６は、出射側表面に、ほぼ同心円状に形成されたプリズム形状のフレネルレンズを有している。このフレネルレンズ部６は、投射レンズ（図示せず）からの画像光を屈折させ、レンズ基板１の主面の垂直方向に平行な平行光Ｌａにするものである。
以上のように構成された透過型スクリーン１０では、投射レンズからの映像光が、フレネルレンズ部６によって屈折し、平行光Ｌａとなる。そして、この平行光Ｌａは、レンズ基板１のレンズが設けられた面側から入射し、各レンズによって集光し、焦点を結んだ後に拡散し、観察者に平面画像として観測される。

以下、前記透過型スクリーンを用いたリア型プロジェクタについて説明する。
図５は、図４に示した透過型スクリーンを備えたリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクタ３００は、投写光学ユニット３１０と、導光ミラー３２０と、透過型スクリーン１０とが筐体３４０に配置された構成を有している。
このリア型プロジェクタ３００は、上記のような解像度検査方法により検査されたレンズ基板１（透過型スクリーン１０）を備えているので、信頼性に優れたものとなる。

以上、本発明について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のレンズ基板の解像度評価方法に用いられるテストパターンは、図示の構成のものに限定されず、例えば、パターンジェネレータを用いて形成されたテストパターンを任意に用いることができる。
また、前述した実施形態では、テストパターン基板および受光器を移動するものとして説明したが、レンズ基板を移動させてもよい。
また、透過型スクリーン、リア型プロジェクタを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成を追加してもよい。

本発明のレンズ基板の解像度評価方法に適用される解像度評価装置の一例を示す概略図である。 本発明のレンズ基板の解像度評価方法に用いるテストパターンの一例を示す平面図である。 図２に示すテストパターンを用いたレンズ基板の解像度評価方法によって得られた透過光量の変化を示すグラフである。 レンズ基板を備えた透過型スクリーンの一例を示す模式的な縦断面図である。 図４に示した透過型スクリーンを備えたリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１…レンズ基板 １００…解像度評価装置 １０１…テストパターン基板 １０１１…テストパターン １０２…フレネルレンズ基板 １０３…光源 １０４ａ、１０４ｂ…受光器 １０５…解析装置 ６…フレネルレンズ部 １０…透過型スクリーン ３００…リア型プロジェクタ ３１０…投写光学ユニット ３２０…導光ミラー ３４０…筐体

Claims (6)

1. リア型プロジェクタに用いられるレンズ基板の解像度評価方法であって、
   前記レンズ基板のレンズが設けられている側の面と対向するように、前記レンズ基板側から順に、テストパターンが形成されたテストパターン基板と、フレネルレンズ基板とを配置し、
   前記レンズ基板のレンズが設けられている側とは反対の面側に、受光器および／または画像認識カメラを配置し、
   前記フレネルレンズ基板側から光を照射した状態で、前記テストパターンの画像境界近傍における光量の変化を、前記受光器および／または前記画像認識カメラを用いて測定することにより、前記レンズ基板の解像度を検査することを特徴とするレンズ基板の解像度評価方法。
2. 複数の前記受光器および／または前記画像認識カメラを用いて光量を測定する請求項１に記載のレンズ基板の解像度評価方法。
3. 複数の前記受光器および／または前記画像認識カメラのうち、少なくとも１つは、前記レンズ基板の垂直方向に対して所定の角度傾斜した位置から光量を測定する請求項２に記載のレンズ基板の解像度評価方法。
4. 前記レンズ基板をリア型プロジェクタに設置した際の水平方向において、前記所定の角度は、１０〜３０°である請求項３に記載のレンズ基板の解像度評価方法。
5. 前記レンズ基板をリア型プロジェクタに設置した際の垂直方向において、前記所定の角度は、１０〜３０°である請求項３または４に記載のレンズ基板の解像度評価方法。
6. 検査後、前記テストパターン基板を、前記レンズ基板に対して相対的に移動させ、再度、光量の変化を測定する請求項１ないし５のいずれかに記載のレンズ基板の解像度評価方法。

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