JP2017215289A - 結像光学素子の評価方法および結像光学素子の評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結像光学素子の良否を適切に評価することが可能な結像光学素子の評価方法および結像光学素子の評価装置、を提供する。【解決手段】結像光学素子の評価方法は、結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側にチャート４２を配置することにより、結像光学素子５１０の他方の面５１０ｂ側にチャート４２の鏡映像４２´を形成する工程と、鏡映像４２´を撮影する工程と、鏡映像４２´の画像からチャート４２の鏡映像４２´の歪みを検出することによって、結像光学素子５１０を評価する工程とを備える。チャート４２は、間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有する。鏡映像４２´を撮影する工程に撮影されたコントラストの界面の鏡映像を形成する結像光学素子上の領域を、像形成領域という場合に、鏡映像４２´を撮影する工程は、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む。【選択図】図７

Description

この発明は、結像光学素子の評価方法および結像光学素子の評価装置に関する。

従来の結像光学素子に関して、たとえば、特開２０１２−１５５３４５号公報には、物体を見る観察者側の空中に立体像を簡便に形成することを目的とした、光学結像装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された光学結像装置は、透明板材の内部に多数の平面光反射部を一定のピッチで並べて形成した第１および第２の光制御パネルを有する。第１の光制御パネルおよび第２の光制御パネルは、第１の光制御パネルの平面光反射部と、第２の光制御パネルの平面光反射部とが直交するように、向かい合わせに重ね合わされている。物体からの光を第１の光制御パネルの平面光反射部に入射させ、その平面光反射部で反射された光を、第２の光制御パネルの平面光反射部で再度反射させることによって、物体の像を光学結像装置の反対側に結像させる。

また、国際公開第２００７／１１６６３９号には、構造の単純化およびコストの削減を図るとともに、非常に薄く作成することが可能であり、さらに素子面に対して角度を付けて観察することを可能にする、結像素子が開示されている（特許文献２）。

特許文献２に開示された結像素子は、１つの平面を構成する素子面を光が透過する際に光線の屈曲を生じさせる光学素子である。結像素子は、素子面に垂直もしくはそれに近い角度で配置された１つ以上の鏡面による光の反射を行なう単位光学素子を複数配置することにより構成されている。結像素子は、素子面の一方側に配置した被投影物から発せられる光を、素子面を透過する際に鏡面に反射させることによって、素子面の他方側の物理的実体のない空間に実像として結像させる。

特開２０１２−１５５３４５号公報 国際公開第２００７／１１６６３９号

上述の特許文献に開示されるように、空中映像デバイスの実現手段として、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させるための結像光学素子が知られている。

このような結像光学素子の製造においては、反射面（ミラー面）の平行度や平面度の欠陥、基板の歪み等により、鏡映像に歪みが生じる場合がある。また、複数の結像光学素子を接合（タイリング）して大型化する際に、素子同士の継ぎ目で反射面の平行度が崩れ、鏡映像に歪みが生じ易い。このため、このような製造工程上で生じた反射面の不良を検出して、結像光学素子の良否を適切に評価する手法が求められている。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、結像光学素子の良否を適切に評価することが可能な結像光学素子の評価方法および結像光学素子の評価装置を提供することである。

この発明に従った結像光学素子の評価方法は、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させるための結像光学素子の評価方法である。結像光学素子の評価方法は、結像光学素子の一方の面側にチャートを配置することにより、結像光学素子の他方の面側にチャートの鏡映像を形成する工程と、結像光学素子により形成されたチャートの鏡映像を撮影する工程と、撮影されたチャートの鏡映像の画像からチャートの鏡映像の歪みを検出することによって、結像光学素子を評価する工程とを備える。チャートは、間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有する。チャートの鏡映像を撮影する工程時に撮影された、コントラストの界面の鏡映像を形成する結像光学素子上の領域を、像形成領域という。この場合に、チャートの鏡映像を撮影する工程は、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む。

このように構成された結像光学素子の評価方法によれば、撮影されたチャートの鏡映像の画像からチャートの鏡映像の歪みを検出することによって、結像光学素子を評価する。この際、撮影されるチャートの鏡映像が、結像光学素子上の一部領域により形成されていることに鑑みて、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする。これにより、結像光学素子における反射面の局所的な不良を、コントラストの界面の鏡映像の歪みとして確実に検出することができる。したがって、本発明によれば、結像光学素子の良否を適切に評価することができる。

また好ましくは、チャートの鏡映像を撮影する工程は、結像光学素子と、チャートとの相互の位置関係を変化させながら、チャートの鏡映像を複数回撮影することによって、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む。

また好ましくは、チャートの鏡映像を撮影する工程は、結像光学素子と、チャートの鏡映像の撮影位置との相互の位置関係を変化させながら、チャートの鏡映像を複数回撮影することによって、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む。

このように構成された結像光学素子の評価方法によれば、複数回の撮影により得られるチャートの鏡映像の画像から、結像光学素子における反射面の局所的な不良をコントラストの界面の鏡映像の歪みとして確実に検出することができる。

また好ましくは、チャートは、コントラストの界面を形成し、互いに平行に配置される複数本の直線を含むラインチャートである。

このように構成された結像光学素子の評価方法によれば、結像光学素子における反射面の局所的な不良を、コントラストの界面の鏡映像の歪みとしてさらに確実に検出することができる。

また好ましくは、チャートは、Ｍａの幅を有する第１直線と、Ｍａ以上であるＭｂの幅を有し、第１直線とコントラストの界面を形成する第２直線とが交互に並ぶラインチャートである。チャートの鏡映像を撮影するカメラのレンズの瞳径φ、カメラのレンズの光軸方向における像形成領域および鏡映像の間の距離Ｌｆ、カメラのレンズの光軸方向における鏡映像およびカメラのレンズの間の距離Ｌｖに対して、像形成領域の直径Ｄが、Ｄ＝φ×Ｌｆ／Ｌｖの関係式により表される。互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間Ｘは、Ｘ＝Ｍｂ−Ｄの関係式を満たす。

このように構成された結像光学素子の評価方法によれば、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を簡易に求めることができる。

また好ましくは、チャートの鏡映像を撮影する工程時、互いに隣り合う像形成領域同士が部分的に重なり合う。

このように構成された結像光学素子の評価方法によれば、結像光学素子における反射面の局所的な不良を、コントラストの界面の鏡映像の歪みとしてさらに確実に検出することができる。

この発明に従った結像光学素子の評価装置は、一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させるための結像光学素子の評価装置である。結像光学素子の評価装置は、間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有し、結像光学素子の一方の面側に配置されるチャートと、結像光学素子の他方の面側に形成されるチャートの鏡映像を撮影するカメラとを備える。カメラにより撮影されるコントラストの界面の鏡映像を形成する結像光学素子上の領域を、像形成領域という場合に、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間が５ｍｍ以下となるように、チャート、結像光学素子およびカメラの相互の位置関係が設定されている。

このように構成された結像光学素子の評価装置によれば、結像光学素子の良否を適切に評価することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、結像光学素子の良否を適切に評価することが可能な結像光学素子の評価方法および結像光学素子の評価装置を提供することができる。

結像光学素子の使用形態を示す概略図である。 図１中の結像光学素子を示す平面図である。 図１中の結像光学素子の製造方法の工程を示す平面図である。 図１中の結像光学素子の製造方法の工程を示す平面図である。 図１中の結像光学素子の製造方法の工程を示す平面図である。 図１中の結像光学素子の製造方法の工程を示す平面図である。 この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価装置を示す側面図である。 図７中の結像光学素子の評価装置で用いられるチャートの一例を示す図である。 結像光学素子上の像形成領域を説明するための図である。 結像光学素子上の像形成領域と、反射面の局所的な不良との関係を示す図である。 ラインチャートの鏡映像と、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間との関係の第１具体例を示す図である。 ラインチャートの鏡映像と、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間との関係の第２具体例を示す図である。 局所的な反射面不良が検出されたラインチャートの鏡映像を示す画像である。 この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価装置において、カメラ、結像光学素子およびチャートのレイアウトの具体例を示す図である。 この発明の実施の形態２における結像光学素子の評価方法の工程を示す図である。 この発明の実施の形態２における結像光学素子の評価方法の工程を示す図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、結像光学素子の使用形態を示す概略図である。図中には、この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価方法を用いて評価される結像光学素子の一例として、結像光学素子５１０が示されている。

図１を参照して、結像光学素子５１０は、被投影物５１３の鏡映像５１４を、結像光学素子５１０に対して面対称となる空間位置に結像する空中映像デバイスとして用いられる。

結像光学素子５１０は、一方の面５１０ａと、一方の面５１０ａの裏側に配置される他方の面５１０ｂとを有する平板（パネル）形状を有する。被投影物５１３は、結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側に、結像光学素子５１０の中心位置から偏心して配置され、鏡映像５１４は、結像光学素子５１０の他方の面５１０ｂ側に、結像光学素子５１０に対して対称となる位置に結像される。

図１中には、被投影物の一例としてリンゴが配置されているが、被投影物は、たとえば、被投影物となる画像を表示可能に構成される液晶ディスプレイであってもよい。

結像光学素子５１０は、平行配置された複数の反射面を有する２枚のミラープレートが、一方のミラープレートの反射面と、他方のミラープレートの反射面とが直交するように、ミラープレートの厚み方向に重ね合わされてなる積層ミラーアレイタイプである。

図２は、図１中の結像光学素子を示す平面図である。図３から図６は、図１中の結像光学素子の製造方法の工程を示す平面図である。

図２から図６を参照して、結像光学素子５１０は、複数枚のミラープレート５２２を有する。結像光学素子５１０は、面方向に並べられた複数枚のミラープレート５２２が接合されることにより構成されている。複数枚のミラープレート５２２は、接着剤により接合されている。

本実施の形態では、複数枚のミラープレート５２２として、５枚のミラープレート５２２（ミラープレート５２２Ａ，ミラープレート５２２Ｂ，ミラープレート５２２Ｃ，ミラープレート５２２Ｄ，ミラープレート５２２Ｅ）が用いられている。

ミラープレート５２２Ａは、矩形形状の平面視を有する。ミラープレート５２２Ｂ，５２２Ｃ，５２２Ｄ，５２２Ｅは、直角三角形の平面視を有する。矩形形状の平面視を有するミラープレート５２２Ａの一辺と、直角三角形の平面視を有するミラープレート５２２Ｂの斜辺とが、接合されている。同様の形態により、ミラープレート５２２Ａの残る三辺と、ミラープレート５２２Ｃ，５２２Ｄ，５２２Ｅの斜辺とが、それぞれ、接合されている。

結像光学素子５１０は、全体として、矩形の平面視を有する。ミラープレート５２２Ａと、ミラープレート５２２Ｂ、ミラープレート５２２Ｃ、ミラープレート５２２Ｄおよびミラープレート５２２Ｅとの間には、ミラープレート５２２同士の接合部５２７が形成されている。ミラープレート５２２同士の接合部５２７は、直線状に延びている。

図３および図４に示すように、結像光学素子５１０の製造時、２枚のミラープレート５２６（５２６Ｐ，５２６Ｑ）を準備する。ミラープレート５２６は、ミラープレート５２２Ａに対応する矩形形状の平面視を有する。

ミラープレート５２６は、複数の透明板材５０６と、複数の光反射部５０７とから構成されている。（以下、ミラープレート５２６Ｐを構成する光反射部５０７を、特に「第１光反射部５０７Ｐ」といい、ミラープレート５２６Ｑを構成する光反射部５０７を、特に「第２光反射部５０７Ｑ」という。）。

ミラープレート５２６は、光反射部５０７が形成された透明板材５０６が一方向に積層されることにより構成されている。透明板材５０６は、透明樹脂またはガラスにより形成されている。光反射部５０７は、反射面を形成する平面形状を有する。光反射部５０７は、たとえば、銀またはアルミニウム等の金属から形成されている。光反射部５０７は、透明板材５０６の互いに対向する２つの主面の少なくとも一方に形成されている。

複数の透明板材５０６は、接着剤により互いに接合されている。光反射部５０７は、ミラープレート５２６の厚み方向と、その厚み方向に直交する方向とを含む平面形状を有する。複数の光反射部５０７は、互いに平行に配置されている。複数の光反射部５０７は、透明板材５０６の積層方向において互いに間隔を隔てて配置されている。複数の光反射部５０７は、等間隔に配置されている。

図５に示すように、ミラープレート５２６Ｐおよびミラープレート５２６Ｑを、ミラープレート５２６の厚み方向に重ね合わせる。この際、第１光反射部５０７Ｐおよび第２光反射部５０７Ｑが直交するように、ミラープレート５２６Ｐおよびミラープレート５２６Ｑを重ね合わせる。接着剤を用いて、重ね合わされたミラープレート５２６Ｐおよびミラープレート５２６Ｑを接合することによって、ミラープレート５２２Ａを得る（クロス接合工程）。

上記の工程と同様に、直角三角形の平面視を有する２枚のミラープレート５２６（５２６Ｐ，５２６Ｑ）をクロス接合することによって、ミラープレート５２２Ｂ、ミラープレート５２２Ｃ、ミラープレート５２２Ｄおよびミラープレート５２２Ｅを得る。

図６に示すように、ミラープレート５２２Ａ、ミラープレート５２２Ｂ、ミラープレート５２２Ｃ、ミラープレート５２２Ｄおよびミラープレート５２２Ｅを、これらのミラープレート５２２の面方向に並ぶように配置する。接着剤を用いて、ミラープレート５２２Ａと、ミラープレート５２２Ｂ、ミラープレート５２２Ｃ、ミラープレート５２２Ｄおよびミラープレート５２２Ｅとを接合することによって、図２中の結像光学素子５１０を得る（タイリング工程）。

このように構成された結像光学素子５１０においては、被投影物５１３からの光が反射面に対して４５°の角度（図２中の矢印６０１に示す方向）で入射した場合に、鏡映像の視認性が最も良好となる。本実施の形態では、鏡映像の結像に寄与する結像光学素子上の領域を最大化するため、上記のミラープレート５２２Ａと、ミラープレート５２２Ｂ、ミラープレート５２２Ｃ、ミラープレート５２２Ｄおよびミラープレート５２２Ｅとを接合する手法がとられている。

結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側には、ミラープレート５２６Ｐが配置され、結像光学素子５１０の他方の面５１０ｂ側には、ミラープレート５２６Ｑが配置されている。結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側に配置された被投影物からの光は、第１光反射部５０７Ｐに入射する。第１光反射部５０７Ｐが形成する反射面により反射された光は、第２光反射部５０７Ｑが形成する反射面によって反射され、結像光学素子５１０の他方の面５１０ｂ側に鏡映像を形成する。

図７は、この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価装置を示す側面図である。図８は、図７中の結像光学素子の評価装置で用いられるチャートの一例を示す図である。

図７および図８を参照して、この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価装置は、間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有し、結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側に配置されるチャート４２と、結像光学素子５１０の他方の面５１０ｂ側に形成されるチャート４２の鏡映像（空中像）４２´を撮影するカメラ５１とを備える。カメラ５１により撮影されるコントラストの界面の鏡映像を形成する結像光学素子５１０上の領域を、像形成領域という場合に、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間が５ｍｍ以下となるように、チャート４２、結像光学素子５１０およびカメラ５１の相互の位置関係が設定されている。

また、この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価方法は、結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側にチャート４２を配置することにより、結像光学素子５１０の他方の面５１０ｂ側にチャート４２の鏡映像４２´を形成する工程と、結像光学素子５１０により形成されたチャート４２の鏡映像４２´を撮影する工程と、撮影されたチャート４２の鏡映像４２´の画像からチャート４２の鏡映像４２´の歪みを検出することによって、結像光学素子５１０を評価する工程とを備える。チャート４２は、間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有する。チャート４２の鏡映像４２´を撮影する工程時に撮影された、コントラストの界面の鏡映像を形成する結像光学素子上の領域を、像形成領域という場合に、チャート４２の鏡映像４２´を撮影する工程は、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む。

本実施の形態では、結像光学素子５１０の一方の面５１０ａ側に、チャート４２を表示する液晶パネル４１が配置されている。図８中に示すように、チャート４２としては、たとえば、黒地直線４３と白地直線４４とが交互に並ぶラインチャート４２Ｌを用いることができる。黒地直線４３および白地直線４４の境界により、白黒からなるコントラストの界面が形成されている。

このように本実施の形態では、結像光学素子５１０の製造において、製造誤差等による結像性能の劣化を定量的に判断するため、評価用のチャート４２を結像光学素子５１０により空中に結像させ、その鏡映像４２´をカメラ５１で撮影した画像を元に解析を行ない、結像光学素子５１０の良否を判断する。

このような手法においては、チャート４２の鏡映像４２´におけるコントラストの界面の連続性を観察することで歪みの検出が可能であるが、本実施の形態では、感度良く漏れなく結像光学素子５１０の欠陥による歪みを検出するために、チャート４２に形成されたコントラストの界面に対応する像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下に設定する。以下、この点について詳細に説明する。

図９は、結像光学素子上の像形成領域を説明するための図である。図９を参照して、結像光学素子が形成する鏡映像は、結像光学素子の個々のコーナーミラー（直交関係にある反射面）が、物体からの光線束を分割し、それぞれのコーナーミラーが結像光学素子に対する物体の対称位置に光を反射させることで形成されている。そして、鏡映像として、物体と等倍の像が形成される。

一方、カメラ５１により撮影される光線束は、物体のある点から放射された光線束のうちの一部であり、カメラ５１により撮影される鏡映像の位置に対応して、結像光学素子における位置が定まる。言い換えれば、カメラ５１により撮影される特定の位置の鏡映像は、結像光学素子全面により形成されているのではなく、結像光学素子上の狭い範囲の特定の領域（像形成領域）により形成されている。

図９中において、カメラ５１のレンズの瞳径をφとし、像形成領域からの鏡映像の飛び出し量をＬｆとし、鏡映像の観察距離をＬｖとした場合、撮影される点像６２を形成する結像光学素子上の像形成領域６３の直径Ｄは、Ｄ＝Ｌｆ×φ／Ｌｖの関係式により表される。

図１０は、結像光学素子上の像形成領域と、反射面の局所的な不良との関係を示す図である。

図１０を参照して、結像光学素子５１０における反射面の並び方向に交差するようなラインチャート（図１０中では、４５°で交差）が用いられている。図中には、ラインチャートに形成されたコントラストの界面６５（間隔Ｗ）と、撮影されるコントラストの界面６５の鏡映像を形成する結像光学素子５１０上の像形成領域６６（直径（幅）Ｄ）とが示されている。

反射面全体が傾いていたり歪んでいたりする場合には、反射面に対してラインチャートが交差しているため、ラインチャートのピッチに影響を受けることなく、反射面の不良を検出することができる。しかしながら、反射面に局所的な不良がある場合には、ラインチャートのピッチが大きいと、反射面の不良を検出できないおそれがある（図１０中では、隣り合う像形成領域６６間の領域の不良を検出することができない）。

結像光学素子５１０の製造時に反射面に異物を挟んでしまった場合、異物の大きさにより差はあるものの、経験的に異物を中心として直径４〜５ｍｍの領域内の反射面に歪みが生じる（図１０中に示される異物７１が影響する範囲７２）。ラインチャートのピッチに対応してコントラストの界面６５の間隔Ｗが大きいと、その間に対応する領域に存在する局所的な反射面不良を、コントラストの界面６５の歪みとして検出することができない。

そこで本実施の形態では、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間が５ｍｍ以下に設定されている。互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間は、３ｍｍ以下であることがより好ましく、互いに隣り合う像形成領域６６同士が部分的に重なり合うことがさらに好ましい。

像形成領域６６の直径Ｄは、結像光学素子における反射面のピッチｐに対して、ｐ＜Ｄ＜１０×ｐの関係を満たすことが好ましい。像形成領域６６の直径Ｄがｐ＜Ｄの関係を満たすことによって、コントラストの界面の歪みを検出し難くなるという事態を回避できる。像形成領域６６の直径ＤがＤ＜１０×ｐの関係を満たすことによって、反射面不良の検出精度が低下することを防止できる。

図１１は、ラインチャートの鏡映像と、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間との関係の第１具体例を示す図である。

図１１を参照して、本具体例では、黒地直線４３と白地直線４４とが交互に並ぶラインチャート４２Ｌ（鏡映像４２Ｌ´）が用いられている。白地直線４４は、幅Ｍａを有し、黒地直線４３は、Ｍａよりも大きい幅Ｍｂを有する。黒地直線４３および白地直線４４の境界により、白黒からなるコントラストの界面が形成されている。像形成領域６６の直径がＤである場合に、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘは、Ｘ＝Ｍｂ−Ｄの関係式を満たす。

図１２は、ラインチャートの鏡映像と、互いに隣り合う像形成領域間の最大隙間との関係の第２具体例を示す図である。

図１２を参照して、本具体例では、黒地直線４３と白地直線４４とが交互に並ぶラインチャート４２Ｌ（鏡映像４２Ｌ´）が用いられている。黒地直線４３は、幅Ｍａを有し、白地直線４４は、Ｍａよりも大きい幅Ｍｂを有する。黒地直線４３および白地直線４４の境界により、白黒からなるコントラストの界面が形成されている。像形成領域６６の直径がＤである場合に、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘは、Ｘ＝Ｍｂ−Ｄの関係式を満たす。

すなわち、チャート４２として、黒地直線４３と白地直線４４とが交互に並ぶラインチャート４２Ｌが用いられる場合、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘは、ラインチャートを構成する直線の最大幅（黒地直線４３および白地直線４４のうち幅広の直線の幅）から、像形成領域６６の直径Ｄを引いた値となる。

図１３は、局所的な反射面不良が検出されたラインチャートの鏡映像を示す画像である。図１３を参照して、２点鎖線９１〜９３に示す範囲において、ラインチャートに形成されたコントラストの界面に歪みが生じている。このような歪みを確認することによって、結像光学素子における局所的な反射面不良を検出することができる。

図１４は、この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価装置において、カメラ、結像光学素子およびチャートのレイアウトの具体例を示す図である。

図１４を参照して、本具体例では、積層ミラーアレイタイプの結像光学素子５２０（５００ｍｍ角、反射面のピッチ０．５ｍｍ）が用いられている。

結像光学素子５２０の一方の面５２０ａ側には、図８中のラインチャート４２Ｌを表示する液晶パネル４１が配置されている。黒地直線４３のピッチＷは、２．１６ｍｍであり、黒地直線４３および白地直線４４の幅ＭＷは、１．０８ｍｍである。結像光学素子５２０の他方の面５２０ｂ側には、ラインチャート４２Ｌの鏡映像４２Ｌ´が形成されている。

上記のとおり、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘは、ラインチャートを構成する直線の最大幅（本具体例では、幅ＭＷ）から、像形成領域６６の直径Ｄを引いた値となる。ここで、図１４中に示すように、結像光学素子５２０は鏡映像４２Ｌ´に対して傾いているため、像形成領域６６の直径Ｄは、結像光学素子５２０からの鏡映像４２Ｌ´の飛び出し量Ｌｆが最も小さくなるラインチャートの下端位置を基準に算出する。この位置は、鏡映像４２´のうちで像形成領域６６の直径Ｄが最も小さくなる位置であるため、結像光学素子における局所的な反射面不良をより確実に検出することができる。

鏡映像４２Ｌ´を撮影するカメラ５１のレンズの瞳径φは、８．５７ｍｍ（焦点距離１２ｍｍ、Ｆ値１．４（開放））である。像形成領域６６からの鏡映像４２Ｌ´の飛び出し量（より具体的には、カメラ５１のレンズの光軸方向における像形成領域６６および鏡映像４２Ｌ´）の間の距離Ｌｆは、１２３ｍｍであり、鏡映像４２Ｌ´の観察距離（より具体的には、カメラ５１のレンズの光軸方向における鏡映像４２Ｌ´およびカメラ５１のレンズの間の距離）Ｌｖは、１１００ｍｍである。この場合、像形成領域６６の直径Ｄは、次式により算出される。

Ｄ＝Ｌｆ×φ／Ｌｖ＝１２３×８．５７／１１００＝０．９５８ｍｍ
次に、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘは、次式により算出される。

Ｘ＝ＭＷ−Ｄ＝１．０８−０．９５８＝０．１１２ｍｍ（≦５ｍｍ）
このように構成された、この発明の実施の形態１における結像光学素子の評価装置および評価方法によれば、結像光学素子の良否を適切に評価することができる。

なお、本実施の形態では、本発明を、積層ミラーアレイタイプの結像光学素子の評価に適用した場合について説明したが、これに限られず、直交する２面の反射面を有する四角柱または四角穴が２次元マトリクス状に配列されたタイプ（２面コーナーリフレクタアレイタイプ）の結像光学素子の評価に適用することも可能である。２面コーナーリフレクタタイプでは、異物の混入による歪みは生じないが、成型時の歪みによる画像歪みが考えられる。成型時の歪みは連続的に生じるため、積層ミラーアレイタイプと同様に考えることができる。

また、評価用のチャートは、上記のラインチャートに限られず、たとえば、ドット状のチャートを用いることもできる。但し、ラインチャートは、連続的に反射面の状態を判断することができるため、本発明により好適に利用される。

（実施の形態２）
図１５および図１６は、この発明の実施の形態２における結像光学素子の評価方法の工程を示す図である。本実施の形態における結像光学素子の評価方法は、実施の形態１における結像光学素子の評価方法と比較して、基本的には同様の工程を備える。以下、重複する工程については、その説明を繰り返さない。

図７、図１５および図１６を参照して、本実施の形態では、結像光学素子５１０と、チャート４２またはカメラ５１との相対的な位置関係を変化させながら、チャート４２の鏡映像４２´を複数回撮影することによって、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘを５ｍｍ以下とする。

より具体的には、結像光学素子５１０とチャート４２の位置関係を相対的に変えることで、鏡映像４２´の位置が変化し、結像光学素子５１０上の像形成領域６６も移動する。たとえば、図１５中に示すように、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘが９ｍｍとなるラインチャートを用いる場合を想定すると、結像光学素子５１０に対してラインチャートを像形成領域６６の並び方向に４．５ｍｍだけ移動させる。これにより、図１６中の矢印８０に示すように、結像光学素子５１０上の像形成領域６６も４．５ｍｍ（距離Ｓ）だけ移動するため、移動前の像形成領域６６Ｊと、移動後の像形成領域６６Ｋとの間の最大隙間Ｘが４．５ｍｍ（≦５ｍｍ）となる。ラインチャートの移動前後においてそれぞれ形成された鏡映像を撮影し、これらの画像からラインチャートの鏡映像の歪みを検出することによって、結像光学素子を適切に評価することができる。

また、別の例として、結像光学素子５１０に対するカメラ５１の位置を移動させることで、カメラ５１が撮影する鏡映像の位置が変化し、結像光学素子５１０上の像形成領域６６も移動する。たとえば、互いに隣り合う像形成領域６６間の最大隙間Ｘが１２ｍｍとなるラインチャートを用いる場合を想定すると、カメラ５１をラインチャートの並び方向に４ｍｍ移動させ、さらに４ｍｍ移動（最初から８ｍｍ移動）させる。カメラ４１の移動前と、カメラ４１の各移動後とにおいてそれぞれ形成された鏡映像を撮影し、これらの画像からラインチャートの鏡映像の歪みを検出することによって、結像光学素子を適切に評価することができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２における結像光学素子の評価方法によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、空中映像表示装置に適用される。

４１ 液晶パネル、４２ チャート、４２´，４２Ｌ´，５１４ 鏡映像、４２Ｌ ラインチャート、４３ 黒地直線、４４ 白地直線、５１ カメラ、６２ 点像、６３，６６，６６Ｊ，６６Ｋ 像形成領域、６５ コントラストの界面、７１ 異物、７２ 範囲、５０６ 透明板材、５０７ 光反射部、５０７Ｐ 第１光反射部、５０７Ｑ 第２光反射部、５１０，５２０ 結像光学素子、５１０ａ，５２０ａ 一方の面、５１０ｂ，５２０ｂ 他方の面、５１３ 被投影物、５２２，５２２Ａ，５２２Ｂ，５２２Ｃ，５２２Ｄ，５２２Ｅ，５２６，５２６Ｐ，５２６Ｑ ミラープレート、５２７ 接合部。

Claims (7)

1. 一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させるための結像光学素子の評価方法であって、
   前記結像光学素子の一方の面側にチャートを配置することにより、前記結像光学素子の他方の面側に前記チャートの鏡映像を形成する工程と、
   前記結像光学素子により形成された前記チャートの鏡映像を撮影する工程と、
   撮影された前記チャートの鏡映像の画像から前記チャートの鏡映像の歪みを検出することによって、前記結像光学素子を評価する工程とを備え、
   前記チャートは、間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有し、
   前記チャートの鏡映像を撮影する工程時に撮影された、前記コントラストの界面の鏡映像を形成する前記結像光学素子上の領域を、像形成領域という場合に、
   前記チャートの鏡映像を撮影する工程は、互いに隣り合う前記像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む、結像光学素子の評価方法。
2. 前記チャートの鏡映像を撮影する工程は、前記結像光学素子と、前記チャートとの相互の位置関係を変化させながら、前記チャートの鏡映像を複数回撮影することによって、互いに隣り合う前記像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む、請求項１に記載の結像光学素子の評価方法。
3. 前記チャートの鏡映像を撮影する工程は、前記結像光学素子と、前記チャートの鏡映像の撮影位置との相互の位置関係を変化させながら、前記チャートの鏡映像を複数回撮影することによって、互いに隣り合う前記像形成領域間の最大隙間を５ｍｍ以下とする工程を含む、請求項１または２に記載の結像光学素子の評価方法。
4. 前記チャートは、前記コントラストの界面を形成し、互いに平行に配置される複数本の直線を含むラインチャートである、請求項１から３のいずれか１項に記載の結像光学素子の評価方法。
5. 前記チャートは、Ｍａの幅を有する第１直線と、前記Ｍａ以上であるＭｂの幅を有し、前記第１直線と前記コントラストの界面を形成する第２直線とが交互に並ぶラインチャートであり、
   前記チャートの鏡映像を撮影するカメラのレンズの瞳径φ、前記カメラのレンズの光軸方向における前記像形成領域および前記鏡映像の間の距離Ｌｆ、前記カメラのレンズの光軸方向における前記鏡映像および前記カメラのレンズの間の距離Ｌｖに対して、前記像形成領域の直径Ｄが、Ｄ＝φ×Ｌｆ／Ｌｖの関係式により表され、
   互いに隣り合う前記像形成領域間の最大隙間Ｘは、Ｘ＝Ｍｂ−Ｄの関係式を満たす、請求項１から４のいずれか１項に記載の結像光学素子の評価方法。
6. 前記チャートの鏡映像を撮影する工程時、互いに隣り合う前記像形成領域同士が部分的に重なり合う、請求項１から５のいずれか１項に記載の結像光学素子の評価方法。
7. 一方の面側に配置される被投影物の鏡映像を他方の面側の空間位置に結像させるための結像光学素子の評価装置であって、
   間隔を隔てて並ぶコントラストの界面を有し、前記結像光学素子の一方の面側に配置されるチャートと、
   前記結像光学素子の他方の面側に形成される前記チャートの鏡映像を撮影するカメラとを備え、
   前記カメラにより撮影される前記コントラストの界面の鏡映像を形成する前記結像光学素子上の領域を、像形成領域という場合に、互いに隣り合う前記像形成領域間の最大隙間が５ｍｍ以下となるように、前記チャート、前記結像光学素子および前記カメラの相互の位置関係が設定されている、結像光学素子の評価装置。