JP3893922B2 - レンズの評価方法およびレンズ評価装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに用いられるレンズの解像度を評価するために、解像度測定用のテストパターンを含む画像光を、前記投写レンズを介してスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記解像度測定用のテストパターンの画像を表示して、表示されたテストパターン画像の輝度を撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、検出された輝度値に基づいて解像度評価値を算出するレンズの評価方法、およびこの評価方法を実行するためのレンズ評価装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、複数の色光を画像情報に応じて各色光ごとに変調する複数の液晶パネルと、各液晶パネルで変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、このプリズムで合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写レンズとを備えたプロジェクタが利用されている。
このプロジェクタに用いられる投写レンズは、その製造工程等のばらつきにより、画像解像度、フレアおよび色収差の特性にもばらつきが生じることがある。投写レンズの特性のばらつきは、プロジェクタによって表示される画像の品質に影響するため、レンズメーカのレンズ出荷前及び、プロジェクタ組立投入前には、レンズの画像解像度、フレアおよび色収差の特性が評価されている。
【０００３】
具体的には、例えば、投写レンズの解像度を評価する場合、評価シートに解像度測定用のテストパターンを形成し、このテストパターンに光を照射して、テストパターンを含む画像光を投写レンズに導入し、投写レンズから照射された画像光をスクリーン上に投影する。そして、このスクリーン上に表示されたテストパターンの画像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、この装置で検出した画像をコンピュータ等で画像処理を行うことによって投写レンズの解像度の評価が行われる。
ここで、一般的にレンズの解像度の評価を行うための解像度評価値として、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）値が採用され、テストパターン画像中の検出輝度値の最大値をＩmax、最小値をＩminとすると、以下の数４により求められる。
【０００４】
【数４】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成においては、このような数４で算出されるＭＴＦ値は、計測する輝度が相対値となるため、画像の明るさの状態によってＭＴＦ値が変化してしまうという問題がある。
そして、上述した投写レンズの解像度の評価において、投写レンズから照射されてスクリーン上に投影された画像光は、中央部分の光の強度が最も強く、周縁部分に行くにしたがって弱くなる傾向にあるため、スクリーン上に投影された画像の複数箇所で輝度値を取得してＭＴＦ値を算出しても、同様の基準で評価をすることができないという問題がある。
また、プロジェクタの機種によって投写画像の明るさが異なる場合、各プロジェクタのレンズのＭＴＦ値を同列で比較することができないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、レンズの解像度の評価を、プロジェクタの機種や測定場所に影響されることなく、適正に行うことのできるレンズの評価方法、およびレンズ評価装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のレンズの評価方法は、レンズの解像度を評価するために、解像度測定用のテストパターンを含む画像光を、前記レンズを介してスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記解像度測定用のテストパターンの画像を表示して、表示されたテストパターン画像の輝度を撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、検出された輝度値に基づいて解像度評価値を算出するレンズの評価方法であって、前記テストパターンが形成されていない、バックグラウンド部分の輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得するバックグラウンド輝度値取得手順と、前記テストパターン画像中の最大輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する最大輝度値取得手順と、前記テストパターン画像中の最小輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する最小輝度値取得手順と、これら各手順で得られたバックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて、解像度評価値を算出する評価値算出手順とを備え、前記評価値算出手順によって算出される解像度評価値ＭＴＦは、バックグラウンド輝度値をＩｏ、最大輝度値をＩmax、最小輝度値をＩminとすると、以下の数５で与えられることを特徴とする。
【０００８】
ここで、解像度測定用のテストパターンは、一般的な光学系の評価に用いられる所定の空間周波数で明部、暗部が設定された解像度チャートを採用することができ、空間周波数としては、２０本／mm〜８０本／mmの間の複数の空間周波数を採用することができる。具体的には、解像度測定用のテストパターンとして、平行線型解像度チャートを用いることができ、空間周波数は、２０本／mm、２５本／mm、３０本／mm、５０本／mm、８０本／mmに設定し、各空間周波数において、互いに直行する２種類の平行線型解像度チャートを一組としてテストパターンを構成することができる。
また、上述した最大輝度値は、上記テストパターン画像中の最も明るい部分の輝度値をいい、最小輝度値は、最も暗い部分の輝度値をいい、撮像素子で撮像したテストパターン画像において、パターンマッチング処理等の画像の輝度を検出する画像処理を行うことで求めることができる。
【０００９】
さらに、本発明の評価方法は、出力側のレベル０の値と入力側のレベル０との間にずれがあり、入力側でレベル０の光を導入しても、出力側でレベル０の光として出力されない、オフセット値が生じるような撮像素子を用いた画像取り込み装置を採用した場合に好適である。撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子が考えられ、画像取り込み装置としては、これらの撮像素子からの出力が入力され、コンピュータ用の画像信号に変換するビデオキャプチャボード等の画像データ化手段が考えられる。
【００１０】
このような本発明によれば、解像度評価値を、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて算出しているため、スクリーン上に投影された画像の明るさが異なっても、バックグラウンド輝度値を加味して補正処理することにより、複数箇所で取得したバックグラウンド輝度値、最大輝度値、最小輝度値に基づいて算出された解像度評価値を同様の基準で評価することができ、プロジェクタの機種、表示画像上の場所等に影響されることなく、レンズの解像度を適切に評価することができる。
【００１１】
以上において、評価値算出手順によって算出される解像度評価値ＭＴＦは、バックグラウンド輝度値をＩｏ、最大輝度値をＩmax、最小輝度値をＩminとすると、以下の数５で算出することができる。
【００１２】
【数５】
【００１３】
この数５は、次のような手順で求められる。
図１に示されるような平行線型の解像度測定用パターンＣ１の画像を撮像素子を用いて検出し、撮像素子で検出されたパターンＣ１の明部、暗部の輝度値に解像度の評価を行う場合、解像度の評価値ＭＴＦは、投写レンズに入射する画像光の入力コントラスト比となる入力レベルと、ＣＣＤカメラ等の撮像素子で検出された画像の出力コントラスト比となる出力レベルとの比で与えられ、数６の式により求められる。
【００１４】
【数６】
【００１５】
ここで、数６における出力レベルは、（Ｉmax−Ｉmin）と置き換えられるので、数６は数７のように書き換えることができる。
【００１６】
【数７】
【００１７】
一方、入力レベルは、図２に示されるように、（Ｉ100%−Ｉmax）の値と、（Ｉmin−Ｉ0%）の値が等しいとすると、入力側のＩ0%が出力側と同じ値であることを条件として数８により求められる。
【００１８】
【数８】
【００１９】
したがって、解像度評価値ＭＴＦは、背景技術で説明したと同様に、数９に示される式に基づいて求めることができる。
【００２０】
【数９】
【００２１】
しかしながら、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取り込み装置で取得した画像から、入力レベルおよび出力レベルの関係を調べると、図３に示されるように、出力レベル側にオフセット値（Ｉ0%−ＩCCD0%）が生じるため、この状態で数９に基づいて入力レベルを算出すると、オフセット値の倍の値が加算されることとなり、真の入力レベル値よりも大きな値となってしまう。また、上記ＣＣＤ等の撮像素子におけるオフセット値は、バックグラウンド輝度値が変化すると、オフセット値も変化することがある。例えば、バックグラウンド輝度値が暗くなるほど大きな値となるので、その結果として算出される解像度評価値ＭＴＦは全体的に真の値よりも小さくなり、さらにバックグラウンド輝度が暗くなればなるほど小さな値となってしまう。
【００２２】
したがって、正しい解像度評価値ＭＴＦを求めるには、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取り込み装置のオフセット分を除く補正が必要となる。
このようなオフセット分を除くには、入力レベルを、図３に示される出力側の最大輝度値Ｉmax、および最小輝度値Ｉminと、入力側の最大輝度値Ｉ100%における出力側の輝度の読み値Ｉｏが判れば、以下の数１０によって求めることができる。
【００２３】
【数１０】
【００２４】
ここで、解像度評価値ＭＴＦは、空間周波数０、すなわちパターンがない状態で１となるので、テストパターンのない部分の明るさ、つまりバックグラウンド部分の輝度値を測定すればよい。また、この数１０は、ＣＣＤ等の撮像素子で検出された輝度値の差分のみを加算することにより算出されるため、上記のオフセット分は相殺され、得られた入力レベルは、オフセット分が除かれた値となる。
以上より、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取り込み装置のオフセット分を除いた適正な解像度評価値ＭＴＦは、以下の数１１によって求められることとなる。
【００２５】
【数１１】
【００２６】
このような本発明によれば、解像度評価値ＭＴＦが数１１で表される式に基づいて求められるため、正確な解像度評価値ＭＴＦを得ることができ、プロジェクタの機種、表示画像上の場所等に影響されることなく、投写レンズの解像度をより適正に評価することができる。
【００２７】
また、上述した撮像素子がＣＣＤから構成されている場合、ＣＣＤの輝度値に対する出力が比例関係にある部分でバックグラウンド輝度値取得手順と、最大輝度値取得手順と、最小輝度値取得手順とが実施されるのが好ましい。
すなわち、ＣＣＤ等の撮像素子において、画像光の輝度値に対する関係は、出力が明るすぎる部分、暗すぎる部分で比例関係が失われてしまい、適切な輝度値を取得することができない。そこで、ＣＣＤ等の撮像素子に入射する画像光の明るさを調整する絞り等の光量調整手段を設けることより、撮像素子の直線関係が維持される部分での測定を行うことができるので、評価値算出手順でより正確な解像度評価値を算出することができる。
【００２８】
また、前記レンズは、複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで投影像を拡大縮小するズーム機能を具備し、少なくともこのレンズの最小倍率および最大倍率のそれぞれで前記バックグラウンド輝度値取得手順、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順、および評価値算出手順が実施されることが好ましい。
すなわち、複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズにおいて、各集光素子相互の位置を変更することで投写像を拡大縮小する際に、解像度評価値ＭＴＦは、拡大された投写像および縮小された投写像によって異なる値を示す場合がある。そこで、解像度の評価として、少なくとも組レンズの最小倍率および最大倍率のそれぞれの状態で、各々の解像度評価値ＭＴＦを算出し、レンズの評価を行う。したがって、このような評価を行うことで、プロジェクタとしてこの組レンズを組み込んだ時に、投影像を拡大縮小させた状態で生じる解像度評価値ＭＴＦのずれを低減させたプロジェクタを提供できる。
【００２９】
また、前記撮像素子が、前記スクリーン面に沿って移動可能に構成されている場合、前記スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿ってこの撮像素子を移動させる撮像素子移動手順と、この撮像素子移動手順による移動中に、所定の位置で前記投写画像の端部画像を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する端部画像取得手順と、この端部画像取得手順で取得された前記投写画像の端部画像に基づいて、前記投写画像の歪曲収差量を算出する歪曲収差量算出手順とを備えていることが好ましい。
【００３０】
このような本発明によれば、撮像素子は、スクリーン面に沿って移動可能であり、撮像素子移動手順と、端部画像取得手順と、歪曲収差量算出手順とを備えていることにより、スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿って撮像素子を移動させ、所定の位置で端部画像を撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得することができる。したがって、投写画像の任意の位置で端部画像を取得して、設計上の画像投写位置と対比して歪曲収差を算出することができ、従来のような目視検査にて行っていた評価精度の曖昧さを解消し、正確にレンズの歪曲収差を評価することができる。
【００３１】
ここで、前記テストパターンが形成される検査シートは、前記投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備え、前記端部画像取得手順は、前記スクリーン上に形成された枠状部の画像を取得することが好ましい。
このような本発明によれば、検査シートが投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えている場合、端部画像取得手順は、スクリーン上に形成された枠状部外周形状に沿って、端部画像を取得することにより、取得された枠状部の端部画像から該枠状部の形状を容易にかつ高精度に特定することができ、より高精度にレンズの歪曲収差を評価することができる。
【００３２】
さらに、前記バックグラウンド輝度値、前記最大輝度値、および前記最小輝度値に基づいて入力レベル値を算出する入力レベル値算出手順を備え、前記バックグラウンド輝度値取得手順、前記最大輝度値取得手順、前記最小輝度値取得手順、および入力レベル算出手順が、前記投写画像内の複数の位置で実施されている場合、前記投写画像のうち、これらの手順が実施された所定位置における照度を取得する所定位置照度取得手順と、前記所定位置における入力レベル値および照度と、他の位置における入力レベル値とに基づいて、該他の位置の照度を算出して前記投写画像全体の面内照度を算出する面内照度算出取得手順とを備えていることが好ましい。
【００３３】
このような本発明によれば、バックグラウンド輝度値取得手順、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順、および入力レベル算出手順を投写画像内の複数の位置で実施することにより、相対値である入力レベル値を得ることができる。
また、所定位置照度取得手順および面内照度算出取得手順を実施することにより、所定位置における照度と前記入力レベル値とに基づいて、投写画像の面内照度分布を評価することができる。
ここで、入力レベル値は、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて算出されていることにより、撮像素子を用いた画像取り込み装置に生じるオフセット値が相殺された評価値となり、所定位置における照度と入力レベル値とに基づいて算出された投写画像の面内照度を同様の基準で評価することができる。したがって、このようにして投写画像の面内照度分布を算出しているため、従来のような、目視による検査精度の曖昧さを解消し、正確な投写画像の面内照度分布を評価することができる。
【００３４】
以上より、前記他の位置の照度Ｌｅは、該位置における入力レベル値をＩｉｅ、前記所定位置における入力レベル値をＩｉｏ、該位置における照度をＬｏとすると、
【００３５】
【数１２】
【００３６】
で与えられることが好ましい。
【００３７】
このような本発明によれば、他の位置の照度が、数１２に示すように計算された相対値である入力レベル値の比と、絶対値である所定位置の照度との積によって求められるため、正確な照度を得ることができ、これら複数の照度を比較することにより、投写画像の面内照度分布を評価することができる。したがって、より正確な投写画像の面内照度分布を評価することができる。
【００３８】
また、本発明のレンズ評価装置は、レンズの解像度を評価するためのレンズ評価装置であって、解像度測定用のテストパターンが形成された検査シートと、この検査シートに光を照射して前記テストパターンを含む画像光を前記レンズに導入する光源と、前記レンズから照射された画像光を投影するスクリーンと、このスクリーンに表示されたテストパターンの画像を撮像する撮像素子と、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号を生成する画像取り込み部と、この画像取り込み部から出力される画像信号に基づいて、解像度評価値を演算処理する解像度評価値算出手段を含む信号処理部とを備え、前記解像度評価値算出手段は、解像度評価値ＭＴＦを、前記検査シートのテストパターンが形成されていない部分のバックグラウンド輝度値をＩｏ、前記テストパターン画像中の最大輝度値をＩmax、前記テストパターン画像中の最小輝度値をＩminとすると、上記数５で算出することを特徴とする。
また、前記撮像素子には、該撮像素子に入射する光の光量を調整する光量調整手段が設けられ、この光量調整手段は、前記信号処理部からの制御信号に基づいて制御されることが好ましい。
ここで、光量調整手段として、信号処理部から遠隔操作可能な自動絞り調整機構のようなものを採用することができる。
【００３９】
このような本発明によれば、光量調整手段を備えていることにより、ＣＣＤ等の撮像素子に入射する光の光量を、スクリーン上の画像光の輝度のばらつきに応じて調整することができるため、撮像素子に入力される光の光量を常に一定に保つことが可能となり、光量を調整した画像から算出された解像度評価値を同様の基準で評価することができる。
さらに、解像度評価値算出手段における解像度評価値は、上述したレンズの評価方法と同様の手順により算出することができ、前記と同様の作用および効果を享受することができる。そして、解像度評価値算出手段は、コンピュータの動作制御を行うＯＳ（Operating System）上に展開されるプログラムとして構成することができ、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、最小輝度値取得部、および評価値算出部を含んで構成することができる。
【００４０】
また、本発明のレンズ検査装置は、前記撮像素子を前記スクリーン面に沿って移動させる撮像素子移動機構を備え、前記信号処理部は、この撮像素子を前記スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿って移動制御する撮像素子制御手段と、この撮像素子制御手段による撮像素子の移動中に、所定の位置で前記投写画像の端部画像を、撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する端部画像検出手段と、この端部画像検出手段で取得された投写画像の端部画像に基づいて、前記投写画像の歪曲収差量を算出する歪曲収差量算出手段とを備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、撮像素子をスクリーン面に沿って移動させる撮像素子移動機構を備え、信号処理部は撮像素子制御手段と端部画像検出手段と歪曲収差量算出手段とを備えていることにより、歪曲収差量算出手段におけるレンズの歪曲収差量は、上述したレンズの評価方法と同様の手順により算出することができ、前記と同様の作用および効果を享受することができる。
【００４１】
さらに、本発明のレンズ検査装置は、前記検査シートは、スクリーン上に投影される投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、検査シートは、スクリーン上に投影される投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えていることにより、撮像素子制御手段はこの枠状部の外周に沿って撮像素子を移動させ、端部画像検出手段は枠状部の端部画像を所定の位置で取得し、歪曲収差量算出手段は取得された端部画像に基づいて投写画像の歪曲収差量を算出することができる。したがって、信号処理部は、容易に枠状部の端部画像を取得し、歪曲収差量を算出することができ、迅速かつ高精度にレンズの歪曲収差量を評価することができる。
【００４２】
また、本発明のレンズ検査装置は、前記投写画像中の所定位置の照度を検出する照度検出装置を備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、投写画像中の所定位置の照度を検出する照度検出装置を備えていることにより、検出された照度を検査対象である各レンズにおいて比較することで、レンズに起因する照度の相違を評価することができる。
【００４３】
さらに、本発明のレンズ検査装置は、前記解像度評価値算出手段は、前記バックグラウンド輝度値、前記最大輝度値、および前記最小輝度値に基づいて、入力レベル値を演算処理し、該解像度評価値算出手段による入力レベル値の算出は、照度が検出される所定位置を含む投写画像内の複数の位置で行われ、前記信号処理部は、前記照度検出装置で検出された所定位置の照度と、前記解像度評価値算出手段で算出された所定位置の入力レベル値および他の位置の入力レベル値とに基づいて、他の位置の照度を算出して前記投写画像全体の面内照度を算出する面内照度算出手段を備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、信号処理部は面内照度算出手段を備えていることにより、面内照度算出手段における面内照度は、上述したレンズの評価方法と同様な手順により算出することができ、前記と同様の作用および効果を享受することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
（１）投写レンズが組み込まれるプロジェクタの構造
図４には、投写レンズが組み込まれるプロジェクタ１００の構造が示されている。このプロジェクタ１００は、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、リレー光学系１３０、電気光学装置１４０、色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００４５】
前記インテグレータ照明光学系１１０は、光源ランプ１１１Ａおよびリフレクタ１１１Ｂを含む光源装置１１１と、第１レンズアレイ１１３と、第２レンズアレイ１１５と、反射ミラー１１７と、重畳レンズ１１９とを備えている。光源ランプ１１１Ａから射出された光束は、リフレクタ１１１Ｂによって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ１１３によって複数の部分光束に分割され、折り返しミラーによって射出方向を９０°折り曲げられた後、第２レンズアレイ１１５の近傍で結像する。第２レンズアレイ１１５から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の重畳レンズ１１９の入射面に垂直となるように入射し、さらに重畳レンズ１１９から射出された複数の部分光束は、電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ上で重畳する。
【００４６】
前記色分離光学系１２０は、２枚のダイクロイックミラー１２１、１２２と、反射ミラー１２３とを備え、これらのミラー１２１、１２２、１２３によりインテグレータ照明光学系１１０から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
前記リレー光学系１３０は、入射側レンズ１３１、リレーレンズ１３３、および反射ミラー１３５、１３７を備え、この色分離光学系１２０で分離された色光、例えば、青色光Ｂを液晶パネル１４１Ｂまで導く機能を有している。
【００４７】
前記電気光学装置１４０は、３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを備え、これらは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、色分離光学系１２０で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂによって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０は、前記３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。クロスダイクロイックプリズム１５０で合成されたカラー画像は、投写レンズ１６０から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００４８】
（２）投写レンズ評価装置
図５は、本発明の一実施形態にかかる投写レンズ評価装置を示す説明図である。この装置は、図４のプロジェクタ１００に用いられる投写レンズ１６０を評価するための装置である。
本実施形態にかかる投写レンズ評価装置は、評価対象である投写レンズ１６０が搭載される投写部４００と、ミラー５１０と、スクリーン５００と、測定部６００とを備えている。この装置において、投写レンズ１６０は、取り外し可能であり、他の投写レンズに容易に交換することができる。
【００４９】
投写部４００から射出された画像光（画像を表す光）は、ミラー５１０において反射され、スクリーン５００を照射する。スクリーン５００は、画像光が投写される投写面５００ａの裏面５００ｂ側から画像を観察可能な透過型スクリーンである。測定部６００は、スクリーン５００上に表示された画像を用いて、投写レンズ１６０の解像度の評価を行う。
なお、以下の説明では、図５に示すように、評価装置は、スクリーン５００の投写面５００ａと平行な面をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系で表される。また、投写レンズ１６０は、図示しない保持部によって、ＸＺ平面に対し所定の角度だけ傾けて配置されている。このため、以下の説明では、投写部４００を、ＸＹＺ直交座標系をＸ軸を中心として上記の所定の角度だけ回転させたＳＴＵ直交座標系で表す。なお、投写レンズ１６０の中心軸ｎ１はＳＵ平面に対し平行となっている。
【００５０】
図６は、図５の投写部４００を＋Ｔ方向から見たときの様子を示す説明図である。図６に示すように、投写部４００は、投写レンズ１６０の他に、光源装置４１０と、第１および第２のミラー４３０，４４２と、投写レンズ検査シート４５０と、検査シート保持部４４０と、検査シート保持部４４０の配置を調整するための６軸調整部４６０と、ダミープリズム４７０とを備えている。
なお、検査シート保持部４４０は、第２のミラー４４２に触れないように検査シート４５０を保持している。図５では、図６に示す光源装置４１０と第１のミラー４３０とは、６軸調整部４６０と検査シート保持部４４０とダミープリズム４７０と投写レンズ１６０よりも、＋Ｓ方向（紙面奥手方向）に存在するため、便宜上、図示を省略している。
【００５１】
なお、図６に示すように、投写部４００は、図４のプロジェクタ１００において投写レンズが使用される場合とほぼ同様な光が投写レンズ１６０に入射されるように構成されている。すなわち、光源装置４１０は図４の光源装置１１１に対応し、投写レンズ検査シート４５０は図４の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに対応し、ダミープリズム４７０は図４のクロスダイクロイックプリズム１５０に対応している。このような投写部４００を備える評価装置を用いれば、プロジェクタにおいて投写レンズを使用する場合と同じような環境で、投写レンズを検査することができると考えられる。
【００５２】
図６の光源装置４１０は、光源ランプ４１２と放物面リフレクタ４１４とを備えている。放物面リフレクタ４１４は、その凹面が回転放物面形状となっている。光源ランプ４１２は、回転放物面形状の凹面の焦点位置近傍に配置されている。この構成により、光源ランプ４１２から射出され、放物面リフレクタ４１４で反射された光は、略平行な光線束となって光源装置４１０から射出される。なお、光源ランプ４１２としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられる。また、放物面リフレクタ４１４としては、例えば、ガラスセラミックスで形成された回転放物体の凹面上に、誘電体多層膜や金属膜などの反射膜が形成されているものが利用される。
【００５３】
第１および第２のミラー４３０、４４２は、光源装置４１０から射出され、色光フィルタ４２０を通過した色光を投写レンズ１６０に導くための導光手段としての機能を有している。第１および第２のミラー４３０、４４２としては、すべての色光を反射するような誘電体多層膜が形成されたミラーや金属ミラーなどを用いることができる。
【００５４】
投写レンズ検査シート４５０は、図７に示される通り、ガラスなどの透光性であって所定厚み寸法（例えば、1.1mm）の基材の正面に画像領域（テストパターン）ＴＰが形成されたものであり、基材の縦横が所定寸法（例えば、14.6mm×18mmとされ、その内部には縦横が所定寸法（例えば、10.8mm×14.4mm）の矩形状の画像領域（テストパターン）ＴＰが形成されている。
このテストパターンＴＰは、図８の正面図に示されるように、複数の解像度測定用のテストパターン１０Ａを備え、投写レンズ１６０からの射出光に基づく投写領域の複数の箇所で解像度を測定できるようになっている。尚、図示を略したが、このテストパターンＴＰ中には、投写レンズ１６０の他の光学特性を調べるためのテストパターンが複数形成されている。具体的には、投写レンズ１６０の他の光学特性を調べるテストパターンとしては、フォーカス、アライメント調整用のテストパターン、フレア、色収差用のテストパターンがあり、各々、目視検査用、自動検査用のテストパターンが設定されている。
【００５５】
解像度測定用のテストパターン１０Ａは、図９に示すように、縦横が所定寸法（例えば、795μｍ×1074μｍ）の矩形状に形成され、さらに、解像度測定領域ＷＡおよびフレア検査領域ＷＢに区画されている。
解像度測定領域ＷＡは、２種類の解像度測定用のパターンＰＴ１、ＰＴ２を複数備えている。パターンＰＴ１は、垂直方向に延びる遮光領域ＰＴＶを間隔を設けて配列して構成され、隣接する遮光領域ＰＴＶの間は透光領域ＰＴＳとされる。一方パターンＰＴ２は、水平方向に延びる遮光領域ＰＴＨを間隔を設けて配列して構成され、パターンＰＴ１と同様に、遮光領域ＰＴＨの間が透光領域ＰＴＳとされている。
【００５６】
これらパターンＰＴ１、ＰＴ２は、その上部に形成される数字ＰＴＮの大きさに応じた寸法になっている。数字ＰＴＮは、目視検査を行う際の解像度の指標を表すものであり、具体的には、その下方に配置されるパターンＰＴ１、ＰＴ２の空間周波数を表している。例えば、「２０」の下方に配置される２つのパターンＰＴ１、ＰＴ２は、空間周波数が２０本／mmのパターンであり、数字「３０」の下方にあるパターンＰＴ１、ＰＴ２は、空間周波数が３０本／mmとなる。
このようなパターンＰＴ１、ＰＴ２により目視で解像度を検査する場合、検査者が投写レンズ１６０から照射され、スクリーン５００上に形成されたパターンＰＴ１、ＰＴ２を観察し、遮光領域および透光領域の境界が判別できる限界の空間周波数を解像度の指標として用いることとなるが、撮像素子を用いて画像処理を行う場合については後述する。
【００５７】
フレア検査領域ＷＢは、縦横が所定寸法（例えば、330μｍ×340μｍ）の矩形状に形成され、その内部に略円形の透光領域である４種類の小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄが含まれている。小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄは直径寸法がそれぞれ異なるものであり、例えば、小孔パターンＰＨａは直径が２６μｍであり、小孔パターンＰＨｂは直径が１９μｍであり、小孔パターンＰＨｃは直径が１０μｍであり、小孔パターンＰＨｄは直径が５μｍである。このフレア検査領域ＷＢは、投写レンズ評価装置の自動測定を行う場合に用いられ、各小孔の孔径と透過した光の画像面積との差からフレア量を特定する。
【００５８】
図６において、検査シート保持部４４０は、６軸調整部４６０に固定されており、６軸調整部４６０を制御することによって、検査シート保持部４４０の配置が調整される。６軸調整部４６０は、図中、Ｓ方向，Ｔ方向，Ｕ方向の平行移動、および、Ｓ軸，Ｔ軸，Ｕ軸を中心とする回転の可能な６つの可動ステージが組み合わされたものである。この６軸調整部４６０を制御することにより、検査シート保持部４４０に保持された検査シート４５０の空間的な配置を調整することができる。換言すれば、６軸調整部４６０の制御によって、テストパターンＴＰの空間的な配置が調整される。
【００５９】
ダミープリズム４７０は、前述したように、図４のプロジェクタ１００のクロスダイクロイックプリズム１５０を模擬するために設けられている。図４に示すクロスダイクロイックプリズム１５０では、３つの液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂから射出された光を合成するために「Ｘ」字状の薄膜が内部に設けられている。しかし、本評価装置においてはこの薄膜は不要なため、クロスダイクロイックプリズム１５０と同じ立方体形状のガラス体に反射防止コーティングを施したものが、ダミープリズム４７０として用いられている。
測定対象である投写レンズ１６０は順次取り替えて評価装置に実装される。
【００６０】
以上の投写部４００の構成により、光源装置４１０（図６）から射出された光は、第１および第２のミラー４３０，４４２で反射される。第２のミラー４４２で反射された光は、検査シート４５０を通過することによって、画像領域ＴＰの画像を表す画像光となって射出される。この画像光は、ダミープリズム４７０を通過した後、投写レンズ１６０によって投写される。
【００６１】
ところで、図５に示すように、本実施例の投写部４００では、投写レンズ１６０の中心軸ｎ１と、検査シート４５０の中心を通る法線ｎ２とが、所定の距離だけずれている。これは、プロジェクタにおける「あおり投写」の状態を模擬するためである。投写レンズ１６０は、このようなあおり投写状態において、歪みのない画像を投写表示するように設計されている。なお、投写レンズ１６０の中心軸ｎ１と検査シート４５０の中心を通る法線ｎ２とが一致しないような投写は、通常、「あおり投写」と呼ばれている。
【００６２】
図５の測定部６００は、処理部６１０と、スクリーン５００の四隅の近傍に配置された４つの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄと、１つの測定用ＣＣＤカメラ６４０とを備えている。処理部６１０は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０と電気的に接続されているとともに、投写部４００の６軸調整部４６０とも電気的に接続されている。処理部６１０は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄによって得られる画像データを解析し、その解析結果に基づいて、６軸調整部４６０を制御する。なお、上述したように、６軸調整部４６０を制御することによって、画像領域ＴＰの空間的な配置が調整され、これによって画像のフォーカス状態が調整されることとなる。また、処理部６１０は、測定用ＣＣＤカメラ６４０によって得られる画像データを処理して、投写レンズの特性値を算出する機能を有している。
【００６３】
この説明からも分かるように、本実施例の処理部６１０が本発明における信号処理部に相当し、測定用ＣＣＤカメラ６４０が撮像素子に相当する。尚、図示を略したが、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０は、受光量を調整する光量調整手段を具備している。そして、投写画像の明るい部分では、光量調整手段の絞りを小さくして受光量を少なくして測定を行い、投写画像の暗い部分では、光量調整手段の絞りを大きくして受光量を多くして測定を行う。また、この光量調整手段は、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０の入射光の輝度値と出力信号との直線関係を維持するための調整手段としても機能する。
【００６４】
図１０は、スクリーン５００を＋Ｚ方向から見たときの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、および測定用ＣＣＤカメラ６４０の配置を示す説明図である。図示するように、４つの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄは、スクリーン５００の四隅にそれぞれが設けられており、図示しない移動機構によってＸＹ平面内で移動可能である。また、測定用ＣＣＤカメラ６４０は、スクリーン５００の中央付近に設けられており、図示しない移動機構によってＸＹ平面内で移動可能である。ただし、測定用ＣＣＤカメラ６４０は、図５に示すように、各調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄから＋Ｚ方向にずらして配置されているので、各調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄと干渉しないように移動させることができる。また、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、および測定用ＣＣＤカメラ６４０は、後述する処理部６１０を含むコンピュータと、ビデオキャプチャボード（図示略）を介して接続されている。スクリーン５００上に表示された画像領域ＴＰの画像は、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０で撮像され、このビデオキャプチャボードによりコンピュータ用の画像信号に変換され、コンピュータによって処理される。
【００６５】
解像度評価値算出手段としての処理部６１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびハードディスクを備えたコンピュータのＣＰＵを制御するＯＳ上に展開されるプログラムとして構成され、図示を略したが、本例では、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、最小輝度値取得部、および評価値算出部を備えている。そして、この処理部６１０では、前記調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄからの画像データに基づいて、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄの光量調整手段に制御信号を送り、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄの受光量の調整を行ったり、測定用ＣＣＤカメラ６４０で検出された画像データに基づいて、制御信号を出力して測定用ＣＣＤカメラ６４０の受光量調整を行ったり、解像度の評価値を算出する。
【００６６】
（３）投写レンズの評価方法
次に、上述した投写レンズ評価装置を利用した投写レンズ１６０の解像度の評価方法について説明する。
前記評価装置による解像度測定に先立ち、スクリーン５００上の投写画像の位置調整およびフォーカス調整を行う必要がある。この投写画像の位置調整およびフォーカス調整は、投写レンズ検査シート４５０の四隅部分に形成された位置調整用のパターン（図８では図示略）に応じてスクリーン５００上に形成された画像を、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄで撮像し、処理部６１０でフォーカス調整処理および位置調整処理をする。
このフォーカス調整および位置調整が終了して、スクリーン５００の所定位置に合焦状態の画像が形成されたら、この画像に基づいて、解像度の測定を行う。
【００６７】
解像度の測定は、図１１に示されるフローチャートにしたがって実行され、具体的には、以下のような手順で行われる。
(1) 処理部６１０からの制御信号に基づいて、測定用ＣＣＤカメラ６４０を解像度測定用のテストパターン１０Ａの画像を検出できる位置に移動させ（処理Ｓ１）、測定用ＣＣＤカメラ６４０の焦点を合わせるとともに（処理Ｓ２）、測定用ＣＣＤカメラ６４０内部の撮像素子に入射する光の光量を調整する（処理Ｓ３）。尚、光量調整は、ＣＣＤカメラ６４０の検出輝度値に対する出力が比例関係にある部分で測定するために行うものである。
【００６８】
(2) 次に、処理部６１０は、解像度評価値を算出するためのパターンＰＴ１を特定する（処理Ｓ４）。特定は、画像処理の一手法であるパターンマッチング処理により行われ、図１２に示すように、測定用ＣＣＤカメラ６４０で撮像された画像Ｄ１内に表示される複数のパターンＰＴ１のうち、ハードディスクに記憶された基準パターンＢＰと同様のものを探し出す。
(3) 基準パターンＢＰには、パターン中心Ｂ０の位置と、このパターン中心Ｂ０に基づく領域Ｂ１が設定されていて、パターンマッチング処理の結果として、基準パターンＢＰのパターン中心Ｂ０に相当するパターンＰＴ１の中心座標Ａ０の位置が返され、これに基づいて、解像度評価値を求める測定領域Ａ１が設定される（処理Ｓ５）。
【００６９】
(4) 処理Ｓ５で設定された測定領域Ａ１内における画像の輝度値の取得を開始する（処理Ｓ６）。尚、本実施形態の処理部６１０における画像処理は、画像の輝度を２５６階調で表現しており、一番暗い部分が０、一番明るい部分が２５５の値とされている。
(5) まず、検査シート４５０をわずかに移動させて、パターンＰＴ１を測定領域Ａ１の外側にずらし、この状態でバックグラウンド部分の測定領域Ａ１内の画像を測定して、バックグラウンド部分の輝度値Ｉｏを取得する（処理Ｓ７：バックグラウンド輝度値取得手順）。尚、輝度値Ｉｏの取得は、測定領域Ａ１内のすべての測点の輝度値を平均した値を代表値とすることにより行われ、輝度値Ｉｏは処理部６１０を構成するメモリに格納される。
【００７０】
(6) 次に、パターンＰＴ１を測定領域Ａ１内に戻して、測定用ＣＣＤカメラ６４０で撮像されたパターンＰＴ１の画像中の輝度値を測定する（処理Ｓ８）。具体的には、図１２に示されるパターンＰＴ１の輝度値を取得する場合、遮光領域ＰＴＶの延出方向に沿った１画素ラインで検出される輝度値を積算し、積算した画素数でこの積算値を割って平均化して、遮光領域ＰＴＶの延出方向に沿った１画素ラインにおける輝度値の代表値とする。そして、これを遮光領域および透光領域ＰＴＳの配列方向、つまり図１２におけるＬ方向に繰り返し、測定領域Ａ１内の遮光領域ＰＴＶ、および遮光領域ＰＴＶ内の透光領域ＰＴＳにおける輝度値の代表値を取得する。
【００７１】
(7) 処理部６１０は、得られた各ラインにおける輝度値の代表値に基づいて、さらに、第２の補正処理がいるか否かを判定する（処理Ｓ９）。すなわち、測定領域Ａ１内のバックグラウンドの明るさが均一な場合、遮光領域ＰＴＶおよび透光領域ＰＴＳの配列方向に沿った輝度値の分布は、図１３のグラフに示されるように、最大輝度値Ｉmaxおよび最小輝度値Ｉminは、均一化されているため、補正処理を行うことなく、図１３のグラフ中の最大輝度値Ｉmaxおよび最小輝度値Ｉminを取得する（処理Ｓ１０：最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順）。
【００７２】
(8) 一方、測定領域Ａ１内のバックグラウンドの明るさが不均一な場合、輝度値の分布は、投写画像の中心に向かうにしたがってバックグラウンド輝度値が大きくなり、例えば、図１４のグラフのように、測定領域Ａ１内でバックグラウンド輝度値の変化に伴って最大、最小輝度値が徐々に大きくなっていく場合が考えられる。この場合、上記のように最小最大輝度値をイの範囲で規定するのは、バックグラウンド輝度値の変化を無視することとなり、正確な最小、最大輝度値が得られない。そこで、より適切なアの範囲で最小、最大輝度値を取得するために、処理部６１０は、図１５のグラフに示すように、測定領域Ａ１内を領域ａ〜ｅに分割し、最小輝度値を含む領域ａ、ｃ、ｅにおける最小輝度値Ｉamin、Ｉcmin、Ｉeminを取得し（処理Ｓ１１）、最大輝度値を含む領域ｂ、ｄにおける最大輝度値Ｉbmax、Ｉdmaxを取得する（処理Ｓ１２）。
【００７３】
(9) 各領域ａ〜ｅにおける最小輝度値Ｉamin、Ｉcmin、Ｉemin、最大輝度値Ｉbmax、Ｉdmaxを取得したら、処理部６１０は、数１３、数１４に各領域における最小、最大輝度値の値を代入して、最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminを取得する（処理Ｓ１３：最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順）。
【００７４】
【数１３】
【００７５】
【数１４】
【００７６】
尚、数１３および数１４における分母の数は、分割された領域ａ〜ｅ内の最大輝度値を含む領域と、最小輝度値を含む領域の数に応じて設定され、解像度測定用のパターンＰＴ１の空間周波数の変化に伴って分母および分子の値は適宜変化する。
【００７７】
(10) 以上のようにして、バックグラウンド輝度値Ｉｏ、最大輝度値Ｉmax、および最小輝度値Ｉminが取得されたら、処理部６１０は、数１５に基づいて、解像度評価値ＭＴＦを算出する（処理Ｓ１４：評価値算出手順）。
【００７８】
【数１５】
【００７９】
(11) 上記と同様の手順でパターンＰＴ２についての輝度値の測定、および解像度評価値の算出を行い（処理Ｓ１５）、さらに、図７に示されるテストパターンＴＰ中のすべてのテストパターン１０Ａについて、同様の測定および評価値算出を繰り返す。
【００８０】
（４） 実施形態の効果
前述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1) 本実施形態のレンズの評価方法が、バックグラウンド輝度値取得手順Ｓ７、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順Ｓ１０、Ｓ１３を備えていることにより、解像度評価値ＭＴＦをバックグラウンド輝度値Ｉｏ、最大輝度値Ｉmax、および最小輝度値Ｉminに基づいて算出できる。そして、スクリーン５００に投影された画像の明るさが異なっても、バックグラウンド輝度値Ｉｏを加味して補正処理することにより、複数箇所で取得した最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminに基づいて算出された解像度評価値ＭＴＦを同様の基準で評価することができる。したがって、評価対象となる投写レンズ１６０の種類、スクリーン５００に表示された解像度測定用のテストパターン１０Ａの位置等に影響されることなく、投写レンズ１６０の解像度を適切に評価することができる。
【００８１】
(2) 解像度評価値ＭＴＦが数１５で表される式に基づいて求められるため、正確な解像度評価値ＭＴＦを得ることができる。バックグラウンド輝度値の変化に伴う解像度評価値ＭＴＦの変化を従来の場合と比較すると、図１６に示すように、数１５に基づいて求めた解像度評価値ＭＴＦの変化は、グラフＧ１のようになり、バックグラウンド輝度値の変化に影響されないことが判る。これに対して、数１６に示される従来の解像度評価値ＭＴＦの算出方法では、グラフＧ２のようになり、バックグラウンド輝度値の変化に伴い、解像度評価値ＭＴＦの値が大きく変動することが判る。
【００８２】
【数１６】
【００８３】
(3) 調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、測定用ＣＣＤカメラ６４０に光量調整手段が設けられているため、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０に入射する光の光量を、入力される輝度値に対するＣＣＤの出力が比例関係にある部分で測定することができ、最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminを正確に取得でき、解像度評価値ＭＴＦをより正確に算出することができる。
(4) 輝度値の取得において、第２の補正処理ともいえる処理Ｓ１１および処理Ｓ１２を備えているため、測定領域Ａ１内でバックグラウンド輝度値Ｉｏに変化が生じても、この変化に影響されにくい最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminを取得できるので、解像度評価値ＭＴＦの算出を一層正確に行うことができる。
【００８４】
［２．第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態における投写レンズの評価装置では、検査シート４５０に形成された解像度測定用のテストパターン１０Ａを用いて、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、および最小輝度値取得部により構成される処理部６１０の解像度評価値算出手段によって、投写レンズ１６０の解像度評価値ＭＴＦの算出が行われていた。
これに対して、本実施形態における投写レンズの評価装置では、投写レンズの解像度評価の他に、投写レンズの歪曲収差の評価、投写画像の面内照度分布の評価を行える点が相違する。
【００８５】
このため、処理部７１０は、図１７に示されるように、端部画像検出手段７１１と、撮像素子制御手段７１２と、歪曲収差量算出手段７１３と、面内照度算出手段７１４と、６軸調整部制御手段７１５と、蓄積手段７１６と、解像度評価値算出手段７１７とを備えている。
具体的には、端部画像検出手段７１１は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０で撮像された投写画像の端部画像を、画像取り込み装置を介して、コンピュータに適合する画像信号として検出する部分であり、検出された画像信号を歪曲収差量算出手段７１３に出力するとともに、撮像素子制御手段７１２に投写画像の境界領域が判定できた旨の信号を出力する。
【００８６】
撮像素子制御手段７１２は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄを投写画像に対応した初期位置に移動制御し、また、投写画像の外周端部に沿って測定用ＣＣＤカメラ６４０を移動制御する部分であり、端部画像検出手段７１１による画像信号の検出が終了したことをトリガとして、投写画像の外周縁に沿って測定用ＣＣＤカメラ６４０を順次移動させる。尚、ＣＣＤカメラ６４０の移動機構はパルスモータを備えていて、撮像素子制御手段７１２は、このパルスモータに対して、移動量に応じたパルスステップ数の制御信号を加えることにより、測定用ＣＣＤカメラ６４０を所定の位置に移動させることができるようになっている。
【００８７】
歪曲収差量算出手段７１３は、端部画像検出手段７１１からの画像信号に対して投写画像の歪曲収差量を算出する部分である。具体的には後述するが、端部画像検出手段７１１からの画像信号について、端部画像検出手段７１１で検出された部分の投写領域とそれ以外の部分の境界線を取得し、この境界線の位置から投写領域の外周形状を特定し、投写画像の設計上の境界位置との差を取ることにより、歪曲収差を求めることができる。
【００８８】
６軸調整部制御手段７１５は、投写された画像がぼけている場合に、６軸調整部４６０に制御信号を出力し、検査シート５５０の位置調整を行う部分であり、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄによって撮像される画像をパターンマッチングによって検査シート５５０に形成されたテストパターンを探索する。撮像された画像データからテストパターンの特定の指標値（エッジ強度）を用いることによって合焦点状態か否かを判断し、フォーカス状態の良否を調べることができる。
【００８９】
解像度評価値算出手段７１７は、図示を略したが、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、最小輝度値取得部に加え、入力レベル算出部を備えている。
入力レベル算出部は、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、および最小輝度値取得部で取得された輝度値に基づいて、入力レベルを算出する部分である。
具体的には、入力レベル算出部は、以下の数１７に基づいて、入力レベル値Ｉｉを算出している。
【００９０】
【数１７】
【００９１】
面内照度算出手段７１４は、投写画像の面内照度を算出する部分であり、照度検出装置６５０から出力された信号から照度値を取得し、照度値を取得した部分の入力レベル値と対応づけてメモリに格納するとともに、他の部分の入力レベル値から各位置の照度を算出して、投写画像全体の面内照度を把握する。
【００９２】
蓄積手段７１６は、上記解像度評価値算出手段７１７、歪曲収差量算出手段７１３、および面内照度算出手段７１４によって算出された評価値を投写レンズの製造番号と対応づけて格納する実測データ蓄積部７１６Ａと、予め各種投写レンズの設計データが格納されている設計データ蓄積部７１６Ｂとを備えている。設計データとしては、例えば、検査対象となる各種投写レンズの焦点距離に対応した検査シート５５０の設計上の配置位置、投写画像の設計上の配置位置、および各種投写レンズにおける設計上の評価値等が含まれ、上記撮像素子制御手段７１２および６軸調整部制御手段７１５は、この設計上の配置位置を初期位置として調整を行い、解像度評価値算出手段７１７、歪曲収差量算出手段７１３および面内照度算出手段７１４は、この設計上の評価値に基づいて投写レンズの良否を判断する。
【００９３】
また、本実施形態における投写レンズの評価装置では、検査シート５５０は、図１８に示されるように、略等間隔に配置された２０カ所の解像度測定用テストパターン１０Ａの他に、この２０カ所の解像度測定用テストパターン１０Ａを囲うように矩形枠状の遮光部１０Ｂを備え、スクリーン上の画像領域下縁中央には照度検出装置６５０が配置される。また、検査対象となる投写レンズ１６０は、図示しない複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで、投写される画像の大きさをワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３段階に変更することができる。
具体的には、矩形状の遮光部２０Ｂは、画像領域の四隅角部に配置された４カ所のテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４と、画像領域の矩形状輪郭に沿って配置された１２カ所のテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２と、画像領域の矩形状輪郭に沿って配置された１６カ所の見切り線Ｌとを備えて構成されている。
【００９４】
四隅角部に配置されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４は、図１９（ａ）に示されるように、略Ｌ字状の遮光部であり、４つの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄによってそれぞれの画像が検出される。処理部７１０は、検出された４つの画像に基づいて遮光部２０Ｂの四隅角部の位置を特定し、投写画像の歪みを評価することができる。
画像領域の矩形状輪郭に沿って配置されたテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２は、図１９（ｂ）に示されるように、正方形状の遮光部であり、測定用ＣＣＤカメラ６４０によって、それぞれの画像が検出される。処理部７１０は、検出された画像に基づいてテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２の位置を特定し、上記遮光部２０Ｂの四隅角部の位置とともに遮光部２０Ｂの外形形状を特定することで歪曲収差量を算出することができる。
また、照度検出装置６５０は、図２０に示されるように、スクリーン上の画像領域下縁中央、即ちあおり投写する投写レンズ１６０の照明光軸中心に対応した位置に配置され、この部分に表示される検査シート５５０のテストパターン１０Ａの照度を測定するものである。照度検出装置６５０は、スクリーン上において測定用ＣＣＤカメラ６４０に対して＋Ｚ方向にずれて配置され、測定用ＣＣＤカメラ６４０と干渉しないようになっている。
【００９５】
以上のような構成において、投写レンズの評価方法は、図２１に示されるフローチャートにしたがって実行され、以下のような手順で行われる。
(1) 解像度評価値算出手段７１７は、検査シート５５０に形成されたテストパターン１０Ａにおいて入力レベルおよび解像度評価値の算出を行い、算出された評価値をテストパターンの位置と対応づけて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。なお、入力レベルおよび解像度評価値の算出手順としては、第１実施形態と同様に図１１に示されるフローチャートにしたがって行われ、バックグラウンド輝度値Ｉｏ、最大輝度値Ｉｍａｘ、および最小輝度値Ｉｍｉｎが取得されたら、解像度評価値算出手段７１７は、数１８に基づいて、入力レベル値Ｉｉを算出するとともに（処理ＳＡ１：入力レベル値算出手順）、数１９に基づいて解像度評価値ＭＴＦを算出する（処理ＳＡ２：評価値算出手順）。
【００９６】
【数１８】
【００９７】
【数１９】
【００９８】
(2) 作業者は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された前記解像度評価データに基づいて、投写画像をワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３状態から、初期のパラメーター設定で選択された全ての状態で解像度評価を行っているか否かを判定する（処理ＳＡ３）。全ての状態で解像度評価を行っていない場合には、投写画像の変更を行い、さらに、解像度評価値算出手段７１７にて、再度、解像度評価値の算出を行う。なお、解像度評価値の算出は、ワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の順に行うものとする。
【００９９】
(3) 次に、歪曲収差量の算出を行う（処理ＳＡ４）。具体的には、図２２に示されるフローチャートにしたがって実行される。
(3-1) 撮像素子制御手段７１２は、蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて制御信号を出力し、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄを初期位置に移動させる（処理ＳＡ４１：撮像素子移動手順）。
(3-2) 端部画像検出手段７１１は、画像領域の四隅角部に形成されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４を特定し、画像を検出する（処理ＳＡ４２：端部画像取得手順）。なお、テストパターンＰＡ１〜ＰＡ４画像の特定は、画像処理の一手法であるパターンマッチング処理により自動的に探すことにより行われる。
(3-3) 歪曲収差量算出手段７１３は、端部画像検出手段７１１によって検出された画像の輝度値を取得する（処理ＳＡ４３）。輝度値の取得は、図１９（ａ）に示されるように、蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ１画素ラインＡＸ、ＡＹで輝度値の取得を行う。
【０１００】
(3-4) さらに、歪曲収差量算出手段７１３は、取得された輝度値から境界領域の判定を行う（処理ＳＡ４４）。境界領域の判定は、図２３に示されるように、取得された輝度値と所定の輝度値に設定された閾値とからテストパターンの遮光領域を算出し、その遮光領域の中点に対応する座標を境界領域として特定し、この座標をテストパターン位置と対応づけて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。
(3-5) 次に、撮像素子制御手段７１２は、蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて制御信号を出力し、測定用ＣＣＤカメラ６４０を移動させ、上記と同様な手順でテストパターンＰＢの撮像、輝度値取得、および境界領域の判定を行う。また、テストパターンＰＢの測定は、ＰＢ１〜ＰＢ１２の順で行われる。そして、歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された前記テストパターンの座標データに基づいて、テストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２の全ての位置で境界領域判定が行われているか否かを判定し（処理ＳＡ４５）、全ての位置で行われていない場合には、次の測定位置を設定し、設定された移動量に基づいて撮像素子制御手段７１２に制御信号が送られる。なお、テストパターンＰＢの輝度値取得は、図１９（ｂ）に示されるように、矩形状の遮光部２０Ｂの辺縁に直交する一画素ラインで取得される。
【０１０１】
(3-6) 次に、歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された前記テストパターンＰＡおよびＰＢ全ての座標データに基づいて、投写画像の歪み量および歪曲収差量を算出する（処理ＳＡ４６：歪曲収差量算出手順）。
具体的に、投写画像の歪み量は、図２４に示すように、四隅角部に形成されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４の座標データに基づいて算出される。
歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された四隅角部に形成されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４の座標データを呼び出し、テストパターンＰＡ２で算出した座標とテストパターンＰＡ３で算出した座標との距離Ｄ２３と、テストパターンＰＡ１で算出した座標とテストパターンＰＡ４で算出した座標との距離Ｄ１４とを算出し、数２０で画像の歪み量ε１（％）を求める。
【０１０２】
【数２０】
【０１０３】
また、歪曲収差量は、図２５に示されるように、テストパターンＰＡ１〜４およびテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２で算出された全ての座標データに基づいて算出される。
歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４およびＰＢ１〜ＰＢ１２の座標データを呼び出す。そして、投写画像の辺縁毎に各５点の座標データを用いて近似曲線Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３４、Ｃ４１を算出し、さらに、テストパターンＰＡ１〜ＰＡ４の座標データに基づいて、直線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１を算出する。算出された４つの近似曲線と４つの直線とによって形成される閉曲線で囲まれた面積Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を算出し、算出された４つの面積と設計上の投写画像の面積Ｉ０に基づいて、数２１で歪曲収差量ε２（％）を求める。
【０１０４】
【数２１】
【０１０５】
ここで、図２５に示されるような糸巻き型歪曲である場合、歪曲収差量ε２（％）はマイナスの値で算出され、反対に樽型歪曲の場合には、歪曲収差量ε２（％）はプラスの値で算出される。
【０１０６】
(3-7) 歪曲収差量算出手段７１３は、上記によって算出された画像の歪み量と投写レンズ１６０の歪曲収差量をレンズの製造番号に対応付けて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。
(4) 次に投写画像の面内照度を算出する（処理ＳＡ５）。具体的には、図２６に示されるフローチャートにしたがって実行される。
(4-1) 照度検出装置６５０は、画像領域下縁中央に位置するテストパターン１０Ａの照度Ｌｏを測定する（処理ＳＡ５１：所定位置照度取得手順）。面内照度算出手段７１４は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された入力レベルデータを呼び出し、前記テストパターン１０Ａ位置で算出された入力レベル値Ｉｉｏと照度Ｌｏを対応付ける（処理ＳＡ５２）。
(4-2) 面内照度算出手段７１４は、その他の位置における照度Ｌｅを、該位置における入力レベル値Ｉｉｅと、テストパターン１０Ａの照度Ｌｏと入力レベル値Ｉｉｏとに基づいて、数２２で算出する（処理ＳＡ５３：面内照度算出手順）。
【０１０７】
【数２２】
【０１０８】
(4-3) 面内照度算出手段７１４は、上記によって算出された面内照度を投写レンズ１６０の製造番号と対応付けて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。
【０１０９】
前述のような第２実施形態によれば、前記(1)〜(5)と同様の効果の他、
(6) 本実施形態におけるレンズの評価装置は、処理部７１０に端部画像検出手段７１１と、撮像素子制御手段７１２と、歪曲収差量算出手段７１３とを備え、検査シート５５０には複数のテストパターン１０Ａを全て囲うように矩形枠状の遮光部２０Ｂが形成され、該遮光部２０Ｂには矩形状輪郭に沿ってテストパターンＰＡ、ＰＢが配置されていることにより、撮像素子制御手段７１２は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０を移動制御し、端部画像検出手段７１１は遮光部２０Ｂの矩形状輪郭に沿って配置されたテストパターンＰＡ、ＰＢの画像を検出し、歪曲収差量算出手段７１３は検出されたテストパターンＰＡ、ＰＢ画像に基づいて、投写画像の外形形状を特定して投写画像の歪み量ε１および投写レンズ１６０の歪曲収差量ε２を見積もることができる。したがって、迅速かつ高精度に投写レンズ１６０の良否を判断できる。
【０１１０】
(7) 投写レンズ１６０の歪曲収差量の算出（処理ＳＡ４）において、輝度値の取得（処理ＳＡ４３）は遮光部２０Ｂに配置されたテストパターンＰＡ、ＰＢを一画素ラインで輝度値を取得し、境界領域の判定（処理ＳＡ４４）は取得された輝度値と所定の輝度値に設定された閾値とから遮光領域を特定し、遮光領域の中点位置を境界領域としているので、遮光部２０Ｂの形状を高精度に特定することができ、歪曲収差量を適切に評価することができる。
(8) 処理部７１０は、解像度評価値算出手段７１７と面内照度算出手段７１４とを備え、スクリーン上の画像領域下縁中央に照度検出装置６５０が配置されているので、面内照度算出手段７１４は、解像度評価値算出手段７１７により算出された複数の入力レベル値ＩｉｅおよびＩｉｏと、照度検出装置６５０により測定された照度Ｌｏとに基づいて投写画像の面内照度Ｌｅを算出することができる。ここで、解像度評価値算出手段７１７は入力レベル値をバックグラウンド輝度値Ｉｏを加味して補正処理しているので、投写画像の面内照度Ｌｅを同様の基準で評価することができる。したがって、評価対象となる投写レンズ１６０の種類、スクリーン５００に表示された解像度評価用のテストパターン１０Ａの位置等に影響されることなく、投写レンズ１６０の面内照度を適切に評価することができる。
【０１１１】
(9) 検査対象となる投写レンズ１６０は、図示しない複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで、投写される画像の大きさをワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３段階に変更することができ、投写レンズ１６０による投写画像をワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３つの状態で解像度評価値ＭＴＦを算出して投写レンズ１６０の良否を判断するので、投写レンズ１６０をプロジェクタに組み込んだ時に、画像の大きさを変更した場合に生じる解像度評価値ＭＴＦのずれを低減させたプロジェクタを提供できる。
(10) 処理部７１０は、蓄積手段７１６を備えていることにより、撮像素子制御手段７１２は蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄを投写画像に対応した初期位置に移動させ、測定用ＣＣＤカメラ６４０を所定の移動量で移動制御することができる。また、解像度評価値算出手段７１７、歪曲収差量算出手段７１３、および面内照度算出手段７１４によって算出された投写レンズ１６０の評価値を製造番号に対応付けて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納しておくことができる。
【０１１２】
（５） 実施形態の変形
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形も含むものである。
上記実施形態では、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０の光量調整手段を、撮像素子への入射光の輝度値と出力信号との比例関係を維持するために用いていたが、これに限られない。すなわち、バックグラウンド輝度値に変化があった場合、これに応じてＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０の撮像素子に入射する光量を光量調整手段で調整し、撮像素子に入射する光の光量をバックグラウンド輝度値によらず一定にするように構成してもよい。この場合、撮像素子に入射する光の光量が一定になるため、従来の数１６で表される式に基づいて解像度評価値を求めても、同様の基準で評価することができる。
【０１１３】
また、上記実施形態では、数１５に表された式で解像度評価値ＭＴＦを求めていたが、これに限られない。すなわち、要するに、解像度および照度測定に際して、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて、解像度評価値を求めるものであればよく、他の式を用いて解像度評価値を算出してもよい。
さらに、上記実施形態では、投写レンズ１６０の評価に本発明を用いていたが、これに限られない。すなわち、プロジェクタを構成する他の光学系、プロジェクタ以外の機器に使用される光学系に本発明を用いてもよい。
そして、上記実施形態では、平行線型の解像度測定用のパターンＰＴ１、ＰＴ２を採用していたが、これに限らず、濃淡が徐々に変化する正弦波応答関数に基づいた解像度測定用のパターンに本発明を利用してもよく、さらには、他の解像度用のパターンに本発明を利用してもよい。
【０１１４】
また、第２実施形態では、スクリーン上に表示された遮光部１０Ｂの辺縁毎にテストパターンＰＡ、ＰＢの座標値から近似曲線Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３４、Ｃ４１を算出し、テストパターンＰＡの座標値から直線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１を算出し、算出された４つの近似曲線および直線によって囲まれた面積Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に基づいて投写レンズ１６０の歪曲収差量ε２を算出していたが、これに限らない。すなわち、歪曲収差量の算出に際して、スクリーン上に表示された検査シート４５０の遮光部１０Ｂの形状、または、画像形成領域の外周形状に基づいて、歪曲収差量を算出するものであればよく、他の方法を用いて歪曲収差量を算出してもよい。
また、第２実施形態では、照度検出装置６５０をスクリーン上の画像形成領域下端の中央に配置したが、これに限らない。解像度評価値を取得するテストパターン１０Ａの位置であればよい。あるいは、移動機構を介して、投写画像面内の複数の位置で照度を測定できるように構成してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
前述のような本発明によれば、解像度評価値を、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて算出しているため、スクリーン上に投影された画像の明るさが異なっても、バックグラウンド輝度値を加味して補正処理することにより、複数箇所で取得した最大輝度値、最小輝度値に基づいて算出された解像度評価値を同様の基準で評価することができ、プロジェクタの機種、表示画像上の場所等に影響されることなく、レンズの解像度を適切に評価することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る解像度測定用のテストパターンの模式図である。
【図２】本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る評価対象となる投写レンズを含むプロジェクタの構造を表す模式図である。
【図５】前記実施形態におけるレンズ評価装置の構造を表す模式図である。
【図６】前記実施形態におけるレンズ評価装置の構造を表す模式図である。
【図７】前記実施形態における検査シートを表す側面図である。
【図８】前記実施形態における検査シートを表す正面図である。
【図９】前記実施形態における検査シートに含まれる解像度測定用のパターンを表す正面図である。
【図１０】前記実施形態におけるスクリーン上の撮像素子の配置を表す正面図である。
【図１１】前記実施形態におけるレンズの評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】前記実施形態におけるレンズの評価方法の測定領域設定を説明するための模式図である。
【図１３】前記実施形態におけるレンズの評価方法の解像度評価値を求めるためのグラフである。
【図１４】前記実施形態におけるレンズの評価方法の解像度評価値を求めるためのグラフである。
【図１５】前記実施形態におけるレンズの評価方法の解像度評価値を求めるためのグラフである。
【図１６】前記実施形態により求められた解像度評価値と従来の方法で求められた解像度評価値とを比較するグラフである。
【図１７】前記第２実施形態における処理部の制御構造を表すブロック図である。
【図１８】前記第２実施形態における検査シートを表す正面図である。
【図１９】前記第２実施形態における検査シートに含まれるテストパターンを表す正面図である。
【図２０】前記第２実施形態におけるスクリーン上の照度検出装置の配置を表す正面図である。
【図２１】前記第２実施形態におけるレンズの評価方法を説明するフローチャートである。
【図２２】前記第２実施形態における歪曲収差量の算出を説明するためのフローチャートである。
【図２３】前記第２実施形態における境界領域の判定を説明するためのグラフである。
【図２４】前記第２実施形態における画像の歪み量の算出を説明するための図である。
【図２５】前記第２実施形態におけるレンズの歪曲収差量を算出するためのグラフである。
【図２６】前記第２実施形態における面内照度の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０Ａ テストパターン
２０Ｂ 枠状部
１６０ 投写レンズ（レンズ）
４１０ 光源装置（光源）
５００ スクリーン
６１０ 処理部（信号処理部）
６４０ 測定用ＣＣＤカメラ（撮像素子）
６５０ 照度検出装置
７１１ 端部画像検出手段
７１２ 撮像素子移動手段
７１３ 歪曲収差量算出手段
７１７ 解像度評価値算出手段
Ｉｏ バックグラウンド輝度値
Ｉmax 最大輝度値
Ｉmin 最小輝度値
ＭＴＦ、ＭＴＦｏ、ＭＴＦｅ 解像度評価値
Ｉｉ 入力レベル値
Ｌｏ、Ｌｅ 照度
Ｓ７ バックグラウンド輝度値取得手順
Ｓ１０、Ｓ１３ 最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順
Ｓ１４、ＳＡ２ 評価値算出手順
ＳＡ１ 入力レベル算出手順
ＳＡ４１ 撮像素子移動手順
ＳＡ４２ 端部画像取得手順
ＳＡ４６ 歪曲収差量算出手順
ＳＡ５１ 所定位置照度取得手順
ＳＡ５３ 面内照度算出取得手順
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに用いられるレンズの解像度を評価するために、解像度測定用のテストパターンを含む画像光を、前記投写レンズを介してスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記解像度測定用のテストパターンの画像を表示して、表示されたテストパターン画像の輝度を撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、検出された輝度値に基づいて解像度評価値を算出するレンズの評価方法、およびこの評価方法を実行するためのレンズ評価装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、複数の色光を画像情報に応じて各色光ごとに変調する複数の液晶パネルと、各液晶パネルで変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、このプリズムで合成された光束を拡大投写して投写画像を形成する投写レンズとを備えたプロジェクタが利用されている。
このプロジェクタに用いられる投写レンズは、その製造工程等のばらつきにより、画像解像度、フレアおよび色収差の特性にもばらつきが生じることがある。投写レンズの特性のばらつきは、プロジェクタによって表示される画像の品質に影響するため、レンズメーカのレンズ出荷前及び、プロジェクタ組立投入前には、レンズの画像解像度、フレアおよび色収差の特性が評価されている。
【０００３】
具体的には、例えば、投写レンズの解像度を評価する場合、評価シートに解像度測定用のテストパターンを形成し、このテストパターンに光を照射して、テストパターンを含む画像光を投写レンズに導入し、投写レンズから照射された画像光をスクリーン上に投影する。そして、このスクリーン上に表示されたテストパターンの画像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、この装置で検出した画像をコンピュータ等で画像処理を行うことによって投写レンズの解像度の評価が行われる。
ここで、一般的にレンズの解像度の評価を行うための解像度評価値として、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）値が採用され、テストパターン画像中の検出輝度値の最大値をＩmax、最小値をＩminとすると、以下の数４により求められる。
【０００４】
【数４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成においては、このような数４で算出されるＭＴＦ値は、計測する輝度が相対値となるため、画像の明るさの状態によってＭＴＦ値が変化してしまうという問題がある。
そして、上述した投写レンズの解像度の評価において、投写レンズから照射されてスクリーン上に投影された画像光は、中央部分の光の強度が最も強く、周縁部分に行くにしたがって弱くなる傾向にあるため、スクリーン上に投影された画像の複数箇所で輝度値を取得してＭＴＦ値を算出しても、同様の基準で評価をすることができないという問題がある。
また、プロジェクタの機種によって投写画像の明るさが異なる場合、各プロジェクタのレンズのＭＴＦ値を同列で比較することができないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、レンズの解像度の評価を、プロジェクタの機種や測定場所に影響されることなく、適正に行うことのできるレンズの評価方法、およびレンズ評価装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のレンズの評価方法は、レンズの解像度を評価するために、解像度測定用のテストパターンを含む画像光を、前記レンズを介してスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記解像度測定用のテストパターンの画像を表示して、表示されたテストパターン画像の輝度を撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、検出された輝度値に基づいて解像度評価値を算出するレンズの評価方法であって、前記テストパターンが形成されていない、バックグラウンド部分の輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得するバックグラウンド輝度値取得手順と、前記テストパターン画像中の最大輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する最大輝度値取得手順と、前記テストパターン画像中の最小輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する最小輝度値取得手順と、これら各手順で得られたバックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて、解像度評価値を算出する評価値算出手順とを備え、前記評価値算出手順によって算出される解像度評価値ＭＴＦは、バックグラウンド輝度値をＩｏ、最大輝度値をＩmax、最小輝度値をＩminとすると、以下の数５で与えられることを特徴とする。
【０００８】
ここで、解像度測定用のテストパターンは、一般的な光学系の評価に用いられる所定の空間周波数で明部、暗部が設定された解像度チャートを採用することができ、空間周波数としては、２０本／mm〜８０本／mmの間の複数の空間周波数を採用することができる。具体的には、解像度測定用のテストパターンとして、平行線型解像度チャートを用いることができ、空間周波数は、２０本／mm、２５本／mm、３０本／mm、５０本／mm、８０本／mmに設定し、各空間周波数において、互いに直行する２種類の平行線型解像度チャートを一組としてテストパターンを構成することができる。
また、上述した最大輝度値は、上記テストパターン画像中の最も明るい部分の輝度値をいい、最小輝度値は、最も暗い部分の輝度値をいい、撮像素子で撮像したテストパターン画像において、パターンマッチング処理等の画像の輝度を検出する画像処理を行うことで求めることができる。
【０００９】
さらに、本発明の評価方法は、出力側のレベル０の値と入力側のレベル０との間にずれがあり、入力側でレベル０の光を導入しても、出力側でレベル０の光として出力されない、オフセット値が生じるような撮像素子を用いた画像取り込み装置を採用した場合に好適である。撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子が考えられ、画像取り込み装置としては、これらの撮像素子からの出力が入力され、コンピュータ用の画像信号に変換するビデオキャプチャボード等の画像データ化手段が考えられる。
【００１０】
このような本発明によれば、解像度評価値を、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて算出しているため、スクリーン上に投影された画像の明るさが異なっても、バックグラウンド輝度値を加味して補正処理することにより、複数箇所で取得したバックグラウンド輝度値、最大輝度値、最小輝度値に基づいて算出された解像度評価値を同様の基準で評価することができ、プロジェクタの機種、表示画像上の場所等に影響されることなく、レンズの解像度を適切に評価することができる。
【００１１】
以上において、評価値算出手順によって算出される解像度評価値ＭＴＦは、バックグラウンド輝度値をＩｏ、最大輝度値をＩmax、最小輝度値をＩminとすると、以下の数５で算出することができる。
【００１２】
【数５】
この数５は、次のような手順で求められる。
図１に示されるような平行線型の解像度測定用パターンＣ１の画像を撮像素子を用いて検出し、撮像素子で検出されたパターンＣ１の明部、暗部の輝度値に解像度の評価を行う場合、解像度の評価値ＭＴＦは、投写レンズに入射する画像光の入力コントラスト比となる入力レベルと、ＣＣＤカメラ等の撮像素子で検出された画像の出力コントラスト比となる出力レベルとの比で与えられ、数６の式により求められる。
【００１４】
【数６】
ここで、数６における出力レベルは、（Ｉmax−Ｉmin）と置き換えられるので、数６は数７のように書き換えることができる。
【００１６】
【数７】
一方、入力レベルは、図２に示されるように、（Ｉ100%−Ｉmax）の値と、（Ｉmin−Ｉ0%）の値が等しいとすると、入力側のＩ0%が出力側と同じ値であることを条件として数８により求められる。
【００１８】
【数８】
したがって、解像度評価値ＭＴＦは、背景技術で説明したと同様に、数９に示される式に基づいて求めることができる。
【００２０】
【数９】
しかしながら、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取り込み装置で取得した画像から、入力レベルおよび出力レベルの関係を調べると、図３に示されるように、出力レベル側にオフセット値（Ｉ0%−ＩCCD0%）が生じるため、この状態で数９に基づいて入力レベルを算出すると、オフセット値の倍の値が加算されることとなり、真の入力レベル値よりも大きな値となってしまう。また、上記ＣＣＤ等の撮像素子におけるオフセット値は、バックグラウンド輝度値が変化すると、オフセット値も変化することがある。例えば、バックグラウンド輝度値が暗くなるほど大きな値となるので、その結果として算出される解像度評価値ＭＴＦは全体的に真の値よりも小さくなり、さらにバックグラウンド輝度が暗くなればなるほど小さな値となってしまう。
【００２２】
したがって、正しい解像度評価値ＭＴＦを求めるには、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取り込み装置のオフセット分を除く補正が必要となる。
このようなオフセット分を除くには、入力レベルを、図３に示される出力側の最大輝度値Ｉmax、および最小輝度値Ｉminと、入力側の最大輝度値Ｉ100%における出力側の輝度の読み値Ｉｏが判れば、以下の数１０によって求めることができる。
【００２３】
【数１０】
ここで、解像度評価値ＭＴＦは、空間周波数０、すなわちパターンがない状態で１となるので、テストパターンのない部分の明るさ、つまりバックグラウンド部分の輝度値を測定すればよい。また、この数１０は、ＣＣＤ等の撮像素子で検出された輝度値の差分のみを加算することにより算出されるため、上記のオフセット分は相殺され、得られた入力レベルは、オフセット分が除かれた値となる。
以上より、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取り込み装置のオフセット分を除いた適正な解像度評価値ＭＴＦは、以下の数１１によって求められることとなる。
【００２５】
【数１１】
このような本発明によれば、解像度評価値ＭＴＦが数１１で表される式に基づいて求められるため、正確な解像度評価値ＭＴＦを得ることができ、プロジェクタの機種、表示画像上の場所等に影響されることなく、投写レンズの解像度をより適正に評価することができる。
【００２７】
また、上述した撮像素子がＣＣＤから構成されている場合、ＣＣＤの輝度値に対する出力が比例関係にある部分でバックグラウンド輝度値取得手順と、最大輝度値取得手順と、最小輝度値取得手順とが実施されるのが好ましい。
すなわち、ＣＣＤ等の撮像素子において、画像光の輝度値に対する関係は、出力が明るすぎる部分、暗すぎる部分で比例関係が失われてしまい、適切な輝度値を取得することができない。そこで、ＣＣＤ等の撮像素子に入射する画像光の明るさを調整する絞り等の光量調整手段を設けることより、撮像素子の直線関係が維持される部分での測定を行うことができるので、評価値算出手順でより正確な解像度評価値を算出することができる。
【００２８】
また、前記レンズは、複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで投影像を拡大縮小するズーム機能を具備し、少なくともこのレンズの最小倍率および最大倍率のそれぞれで前記バックグラウンド輝度値取得手順、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順、および評価値算出手順が実施されることが好ましい。
すなわち、複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズにおいて、各集光素子相互の位置を変更することで投写像を拡大縮小する際に、解像度評価値ＭＴＦは、拡大された投写像および縮小された投写像によって異なる値を示す場合がある。そこで、解像度の評価として、少なくとも組レンズの最小倍率および最大倍率のそれぞれの状態で、各々の解像度評価値ＭＴＦを算出し、レンズの評価を行う。したがって、このような評価を行うことで、プロジェクタとしてこの組レンズを組み込んだ時に、投影像を拡大縮小させた状態で生じる解像度評価値ＭＴＦのずれを低減させたプロジェクタを提供できる。
【００２９】
また、前記撮像素子が、前記スクリーン面に沿って移動可能に構成されている場合、前記スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿ってこの撮像素子を移動させる撮像素子移動手順と、この撮像素子移動手順による移動中に、所定の位置で前記投写画像の端部画像を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する端部画像取得手順と、この端部画像取得手順で取得された前記投写画像の端部画像に基づいて、前記投写画像の歪曲収差量を算出する歪曲収差量算出手順とを備えていることが好ましい。
【００３０】
このような本発明によれば、撮像素子は、スクリーン面に沿って移動可能であり、撮像素子移動手順と、端部画像取得手順と、歪曲収差量算出手順とを備えていることにより、スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿って撮像素子を移動させ、所定の位置で端部画像を撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得することができる。したがって、投写画像の任意の位置で端部画像を取得して、設計上の画像投写位置と対比して歪曲収差を算出することができ、従来のような目視検査にて行っていた評価精度の曖昧さを解消し、正確にレンズの歪曲収差を評価することができる。
【００３１】
ここで、前記テストパターンが形成される検査シートは、前記投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備え、前記端部画像取得手順は、前記スクリーン上に形成された枠状部の画像を取得することが好ましい。
このような本発明によれば、検査シートが投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えている場合、端部画像取得手順は、スクリーン上に形成された枠状部外周形状に沿って、端部画像を取得することにより、取得された枠状部の端部画像から該枠状部の形状を容易にかつ高精度に特定することができ、より高精度にレンズの歪曲収差を評価することができる。
【００３２】
さらに、前記バックグラウンド輝度値、前記最大輝度値、および前記最小輝度値に基づいて入力レベル値を算出する入力レベル値算出手順を備え、前記バックグラウンド輝度値取得手順、前記最大輝度値取得手順、前記最小輝度値取得手順、および入力レベル算出手順が、前記投写画像内の複数の位置で実施されている場合、前記投写画像のうち、これらの手順が実施された所定位置における照度を取得する所定位置照度取得手順と、前記所定位置における入力レベル値および照度と、他の位置における入力レベル値とに基づいて、該他の位置の照度を算出して前記投写画像全体の面内照度を算出する面内照度算出取得手順とを備えていることが好ましい。
【００３３】
このような本発明によれば、バックグラウンド輝度値取得手順、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順、および入力レベル算出手順を投写画像内の複数の位置で実施することにより、相対値である入力レベル値を得ることができる。
また、所定位置照度取得手順および面内照度算出取得手順を実施することにより、所定位置における照度と前記入力レベル値とに基づいて、投写画像の面内照度分布を評価することができる。
ここで、入力レベル値は、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて算出されていることにより、撮像素子を用いた画像取り込み装置に生じるオフセット値が相殺された評価値となり、所定位置における照度と入力レベル値とに基づいて算出された投写画像の面内照度を同様の基準で評価することができる。したがって、このようにして投写画像の面内照度分布を算出しているため、従来のような、目視による検査精度の曖昧さを解消し、正確な投写画像の面内照度分布を評価することができる。
【００３４】
以上より、前記他の位置の照度Ｌｅは、該位置における入力レベル値をＩｉｅ、前記所定位置における入力レベル値をＩｉｏ、該位置における照度をＬｏとすると、
【００３５】
【数１２】
で与えられることが好ましい。
【００３７】
このような本発明によれば、他の位置の照度が、数１２に示すように計算された相対値である入力レベル値の比と、絶対値である所定位置の照度との積によって求められるため、正確な照度を得ることができ、これら複数の照度を比較することにより、投写画像の面内照度分布を評価することができる。したがって、より正確な投写画像の面内照度分布を評価することができる。
【００３８】
また、本発明のレンズ評価装置は、レンズの解像度を評価するためのレンズ評価装置であって、解像度測定用のテストパターンが形成された検査シートと、この検査シートに光を照射して前記テストパターンを含む画像光を前記レンズに導入する光源と、前記レンズから照射された画像光を投影するスクリーンと、このスクリーンに表示されたテストパターンの画像を撮像する撮像素子と、この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号を生成する画像取り込み部と、この画像取り込み部から出力される画像信号に基づいて、解像度評価値を演算処理する解像度評価値算出手段を含む信号処理部とを備え、前記解像度評価値算出手段は、解像度評価値ＭＴＦを、前記検査シートのテストパターンが形成されていない部分のバックグラウンド輝度値をＩｏ、前記テストパターン画像中の最大輝度値をＩmax、前記テストパターン画像中の最小輝度値をＩminとすると、上記数５で算出することを特徴とする。
また、前記撮像素子には、該撮像素子に入射する光の光量を調整する光量調整手段が設けられ、この光量調整手段は、前記信号処理部からの制御信号に基づいて制御されることが好ましい。
ここで、光量調整手段として、信号処理部から遠隔操作可能な自動絞り調整機構のようなものを採用することができる。
【００３９】
このような本発明によれば、光量調整手段を備えていることにより、ＣＣＤ等の撮像素子に入射する光の光量を、スクリーン上の画像光の輝度のばらつきに応じて調整することができるため、撮像素子に入力される光の光量を常に一定に保つことが可能となり、光量を調整した画像から算出された解像度評価値を同様の基準で評価することができる。
さらに、解像度評価値算出手段における解像度評価値は、上述したレンズの評価方法と同様の手順により算出することができ、前記と同様の作用および効果を享受することができる。そして、解像度評価値算出手段は、コンピュータの動作制御を行うＯＳ（Operating System）上に展開されるプログラムとして構成することができ、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、最小輝度値取得部、および評価値算出部を含んで構成することができる。
【００４０】
また、本発明のレンズ検査装置は、前記撮像素子を前記スクリーン面に沿って移動させる撮像素子移動機構を備え、前記信号処理部は、この撮像素子を前記スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿って移動制御する撮像素子制御手段と、この撮像素子制御手段による撮像素子の移動中に、所定の位置で前記投写画像の端部画像を、撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する端部画像検出手段と、この端部画像検出手段で取得された投写画像の端部画像に基づいて、前記投写画像の歪曲収差量を算出する歪曲収差量算出手段とを備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、撮像素子をスクリーン面に沿って移動させる撮像素子移動機構を備え、信号処理部は撮像素子制御手段と端部画像検出手段と歪曲収差量算出手段とを備えていることにより、歪曲収差量算出手段におけるレンズの歪曲収差量は、上述したレンズの評価方法と同様の手順により算出することができ、前記と同様の作用および効果を享受することができる。
【００４１】
さらに、本発明のレンズ検査装置は、前記検査シートは、スクリーン上に投影される投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、検査シートは、スクリーン上に投影される投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えていることにより、撮像素子制御手段はこの枠状部の外周に沿って撮像素子を移動させ、端部画像検出手段は枠状部の端部画像を所定の位置で取得し、歪曲収差量算出手段は取得された端部画像に基づいて投写画像の歪曲収差量を算出することができる。したがって、信号処理部は、容易に枠状部の端部画像を取得し、歪曲収差量を算出することができ、迅速かつ高精度にレンズの歪曲収差量を評価することができる。
【００４２】
また、本発明のレンズ検査装置は、前記投写画像中の所定位置の照度を検出する照度検出装置を備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、投写画像中の所定位置の照度を検出する照度検出装置を備えていることにより、検出された照度を検査対象である各レンズにおいて比較することで、レンズに起因する照度の相違を評価することができる。
【００４３】
さらに、本発明のレンズ検査装置は、前記解像度評価値算出手段は、前記バックグラウンド輝度値、前記最大輝度値、および前記最小輝度値に基づいて、入力レベル値を演算処理し、該解像度評価値算出手段による入力レベル値の算出は、照度が検出される所定位置を含む投写画像内の複数の位置で行われ、前記信号処理部は、前記照度検出装置で検出された所定位置の照度と、前記解像度評価値算出手段で算出された所定位置の入力レベル値および他の位置の入力レベル値とに基づいて、他の位置の照度を算出して前記投写画像全体の面内照度を算出する面内照度算出手段を備えていることが好ましい。
このような本発明によれば、信号処理部は面内照度算出手段を備えていることにより、面内照度算出手段における面内照度は、上述したレンズの評価方法と同様な手順により算出することができ、前記と同様の作用および効果を享受することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
（１）投写レンズが組み込まれるプロジェクタの構造
図４には、投写レンズが組み込まれるプロジェクタ１００の構造が示されている。このプロジェクタ１００は、インテグレータ照明光学系１１０、色分離光学系１２０、リレー光学系１３０、電気光学装置１４０、色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０、および投写光学系となる投写レンズ１６０を備えている。
【００４５】
前記インテグレータ照明光学系１１０は、光源ランプ１１１Ａおよびリフレクタ１１１Ｂを含む光源装置１１１と、第１レンズアレイ１１３と、第２レンズアレイ１１５と、反射ミラー１１７と、重畳レンズ１１９とを備えている。光源ランプ１１１Ａから射出された光束は、リフレクタ１１１Ｂによって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ１１３によって複数の部分光束に分割され、折り返しミラーによって射出方向を９０°折り曲げられた後、第２レンズアレイ１１５の近傍で結像する。第２レンズアレイ１１５から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の重畳レンズ１１９の入射面に垂直となるように入射し、さらに重畳レンズ１１９から射出された複数の部分光束は、電気光学装置１４０を構成する３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂ上で重畳する。
【００４６】
前記色分離光学系１２０は、２枚のダイクロイックミラー１２１、１２２と、反射ミラー１２３とを備え、これらのミラー１２１、１２２、１２３によりインテグレータ照明光学系１１０から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
前記リレー光学系１３０は、入射側レンズ１３１、リレーレンズ１３３、および反射ミラー１３５、１３７を備え、この色分離光学系１２０で分離された色光、例えば、青色光Ｂを液晶パネル１４１Ｂまで導く機能を有している。
【００４７】
前記電気光学装置１４０は、３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂを備え、これらは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、色分離光学系１２０で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂによって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム１５０は、前記３枚の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂから射出された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。クロスダイクロイックプリズム１５０で合成されたカラー画像は、投写レンズ１６０から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００４８】
（２）投写レンズ評価装置
図５は、本発明の一実施形態にかかる投写レンズ評価装置を示す説明図である。この装置は、図４のプロジェクタ１００に用いられる投写レンズ１６０を評価するための装置である。
本実施形態にかかる投写レンズ評価装置は、評価対象である投写レンズ１６０が搭載される投写部４００と、ミラー５１０と、スクリーン５００と、測定部６００とを備えている。この装置において、投写レンズ１６０は、取り外し可能であり、他の投写レンズに容易に交換することができる。
【００４９】
投写部４００から射出された画像光（画像を表す光）は、ミラー５１０において反射され、スクリーン５００を照射する。スクリーン５００は、画像光が投写される投写面５００ａの裏面５００ｂ側から画像を観察可能な透過型スクリーンである。測定部６００は、スクリーン５００上に表示された画像を用いて、投写レンズ１６０の解像度の評価を行う。
なお、以下の説明では、図５に示すように、評価装置は、スクリーン５００の投写面５００ａと平行な面をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系で表される。また、投写レンズ１６０は、図示しない保持部によって、ＸＺ平面に対し所定の角度だけ傾けて配置されている。このため、以下の説明では、投写部４００を、ＸＹＺ直交座標系をＸ軸を中心として上記の所定の角度だけ回転させたＳＴＵ直交座標系で表す。なお、投写レンズ１６０の中心軸ｎ１はＳＵ平面に対し平行となっている。
【００５０】
図６は、図５の投写部４００を＋Ｔ方向から見たときの様子を示す説明図である。図６に示すように、投写部４００は、投写レンズ１６０の他に、光源装置４１０と、第１および第２のミラー４３０，４４２と、投写レンズ検査シート４５０と、検査シート保持部４４０と、検査シート保持部４４０の配置を調整するための６軸調整部４６０と、ダミープリズム４７０とを備えている。
なお、検査シート保持部４４０は、第２のミラー４４２に触れないように検査シート４５０を保持している。図５では、図６に示す光源装置４１０と第１のミラー４３０とは、６軸調整部４６０と検査シート保持部４４０とダミープリズム４７０と投写レンズ１６０よりも、＋Ｓ方向（紙面奥手方向）に存在するため、便宜上、図示を省略している。
【００５１】
なお、図６に示すように、投写部４００は、図４のプロジェクタ１００において投写レンズが使用される場合とほぼ同様な光が投写レンズ１６０に入射されるように構成されている。すなわち、光源装置４１０は図４の光源装置１１１に対応し、投写レンズ検査シート４５０は図４の液晶パネル１４１Ｒ、１４１Ｇ、１４１Ｂに対応し、ダミープリズム４７０は図４のクロスダイクロイックプリズム１５０に対応している。このような投写部４００を備える評価装置を用いれば、プロジェクタにおいて投写レンズを使用する場合と同じような環境で、投写レンズを検査することができると考えられる。
【００５２】
図６の光源装置４１０は、光源ランプ４１２と放物面リフレクタ４１４とを備えている。放物面リフレクタ４１４は、その凹面が回転放物面形状となっている。光源ランプ４１２は、回転放物面形状の凹面の焦点位置近傍に配置されている。この構成により、光源ランプ４１２から射出され、放物面リフレクタ４１４で反射された光は、略平行な光線束となって光源装置４１０から射出される。なお、光源ランプ４１２としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられる。また、放物面リフレクタ４１４としては、例えば、ガラスセラミックスで形成された回転放物体の凹面上に、誘電体多層膜や金属膜などの反射膜が形成されているものが利用される。
【００５３】
第１および第２のミラー４３０、４４２は、光源装置４１０から射出され、色光フィルタ４２０を通過した色光を投写レンズ１６０に導くための導光手段としての機能を有している。第１および第２のミラー４３０、４４２としては、すべての色光を反射するような誘電体多層膜が形成されたミラーや金属ミラーなどを用いることができる。
【００５４】
投写レンズ検査シート４５０は、図７に示される通り、ガラスなどの透光性であって所定厚み寸法（例えば、1.1mm）の基材の正面に画像領域（テストパターン）ＴＰが形成されたものであり、基材の縦横が所定寸法（例えば、14.6mm×18mmとされ、その内部には縦横が所定寸法（例えば、10.8mm×14.4mm）の矩形状の画像領域（テストパターン）ＴＰが形成されている。
このテストパターンＴＰは、図８の正面図に示されるように、複数の解像度測定用のテストパターン１０Ａを備え、投写レンズ１６０からの射出光に基づく投写領域の複数の箇所で解像度を測定できるようになっている。尚、図示を略したが、このテストパターンＴＰ中には、投写レンズ１６０の他の光学特性を調べるためのテストパターンが複数形成されている。具体的には、投写レンズ１６０の他の光学特性を調べるテストパターンとしては、フォーカス、アライメント調整用のテストパターン、フレア、色収差用のテストパターンがあり、各々、目視検査用、自動検査用のテストパターンが設定されている。
【００５５】
解像度測定用のテストパターン１０Ａは、図９に示すように、縦横が所定寸法（例えば、795μｍ×1074μｍ）の矩形状に形成され、さらに、解像度測定領域ＷＡおよびフレア検査領域ＷＢに区画されている。
解像度測定領域ＷＡは、２種類の解像度測定用のパターンＰＴ１、ＰＴ２を複数備えている。パターンＰＴ１は、垂直方向に延びる遮光領域ＰＴＶを間隔を設けて配列して構成され、隣接する遮光領域ＰＴＶの間は透光領域ＰＴＳとされる。一方パターンＰＴ２は、水平方向に延びる遮光領域ＰＴＨを間隔を設けて配列して構成され、パターンＰＴ１と同様に、遮光領域ＰＴＨの間が透光領域ＰＴＳとされている。
【００５６】
これらパターンＰＴ１、ＰＴ２は、その上部に形成される数字ＰＴＮの大きさに応じた寸法になっている。数字ＰＴＮは、目視検査を行う際の解像度の指標を表すものであり、具体的には、その下方に配置されるパターンＰＴ１、ＰＴ２の空間周波数を表している。例えば、「２０」の下方に配置される２つのパターンＰＴ１、ＰＴ２は、空間周波数が２０本／mmのパターンであり、数字「３０」の下方にあるパターンＰＴ１、ＰＴ２は、空間周波数が３０本／mmとなる。
このようなパターンＰＴ１、ＰＴ２により目視で解像度を検査する場合、検査者が投写レンズ１６０から照射され、スクリーン５００上に形成されたパターンＰＴ１、ＰＴ２を観察し、遮光領域および透光領域の境界が判別できる限界の空間周波数を解像度の指標として用いることとなるが、撮像素子を用いて画像処理を行う場合については後述する。
【００５７】
フレア検査領域ＷＢは、縦横が所定寸法（例えば、330μｍ×340μｍ）の矩形状に形成され、その内部に略円形の透光領域である４種類の小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄが含まれている。小孔パターンＰＨａ〜ＰＨｄは直径寸法がそれぞれ異なるものであり、例えば、小孔パターンＰＨａは直径が２６μｍであり、小孔パターンＰＨｂは直径が１９μｍであり、小孔パターンＰＨｃは直径が１０μｍであり、小孔パターンＰＨｄは直径が５μｍである。このフレア検査領域ＷＢは、投写レンズ評価装置の自動測定を行う場合に用いられ、各小孔の孔径と透過した光の画像面積との差からフレア量を特定する。
【００５８】
図６において、検査シート保持部４４０は、６軸調整部４６０に固定されており、６軸調整部４６０を制御することによって、検査シート保持部４４０の配置が調整される。６軸調整部４６０は、図中、Ｓ方向，Ｔ方向，Ｕ方向の平行移動、および、Ｓ軸，Ｔ軸，Ｕ軸を中心とする回転の可能な６つの可動ステージが組み合わされたものである。この６軸調整部４６０を制御することにより、検査シート保持部４４０に保持された検査シート４５０の空間的な配置を調整することができる。換言すれば、６軸調整部４６０の制御によって、テストパターンＴＰの空間的な配置が調整される。
【００５９】
ダミープリズム４７０は、前述したように、図４のプロジェクタ１００のクロスダイクロイックプリズム１５０を模擬するために設けられている。図４に示すクロスダイクロイックプリズム１５０では、３つの液晶パネル１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂから射出された光を合成するために「Ｘ」字状の薄膜が内部に設けられている。しかし、本評価装置においてはこの薄膜は不要なため、クロスダイクロイックプリズム１５０と同じ立方体形状のガラス体に反射防止コーティングを施したものが、ダミープリズム４７０として用いられている。
測定対象である投写レンズ１６０は順次取り替えて評価装置に実装される。
【００６０】
以上の投写部４００の構成により、光源装置４１０（図６）から射出された光は、第１および第２のミラー４３０，４４２で反射される。第２のミラー４４２で反射された光は、検査シート４５０を通過することによって、画像領域ＴＰの画像を表す画像光となって射出される。この画像光は、ダミープリズム４７０を通過した後、投写レンズ１６０によって投写される。
【００６１】
ところで、図５に示すように、本実施例の投写部４００では、投写レンズ１６０の中心軸ｎ１と、検査シート４５０の中心を通る法線ｎ２とが、所定の距離だけずれている。これは、プロジェクタにおける「あおり投写」の状態を模擬するためである。投写レンズ１６０は、このようなあおり投写状態において、歪みのない画像を投写表示するように設計されている。なお、投写レンズ１６０の中心軸ｎ１と検査シート４５０の中心を通る法線ｎ２とが一致しないような投写は、通常、「あおり投写」と呼ばれている。
【００６２】
図５の測定部６００は、処理部６１０と、スクリーン５００の四隅の近傍に配置された４つの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄと、１つの測定用ＣＣＤカメラ６４０とを備えている。処理部６１０は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０と電気的に接続されているとともに、投写部４００の６軸調整部４６０とも電気的に接続されている。処理部６１０は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄによって得られる画像データを解析し、その解析結果に基づいて、６軸調整部４６０を制御する。なお、上述したように、６軸調整部４６０を制御することによって、画像領域ＴＰの空間的な配置が調整され、これによって画像のフォーカス状態が調整されることとなる。また、処理部６１０は、測定用ＣＣＤカメラ６４０によって得られる画像データを処理して、投写レンズの特性値を算出する機能を有している。
【００６３】
この説明からも分かるように、本実施例の処理部６１０が本発明における信号処理部に相当し、測定用ＣＣＤカメラ６４０が撮像素子に相当する。尚、図示を略したが、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０は、受光量を調整する光量調整手段を具備している。そして、投写画像の明るい部分では、光量調整手段の絞りを小さくして受光量を少なくして測定を行い、投写画像の暗い部分では、光量調整手段の絞りを大きくして受光量を多くして測定を行う。また、この光量調整手段は、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０の入射光の輝度値と出力信号との直線関係を維持するための調整手段としても機能する。
【００６４】
図１０は、スクリーン５００を＋Ｚ方向から見たときの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、および測定用ＣＣＤカメラ６４０の配置を示す説明図である。図示するように、４つの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄは、スクリーン５００の四隅にそれぞれが設けられており、図示しない移動機構によってＸＹ平面内で移動可能である。また、測定用ＣＣＤカメラ６４０は、スクリーン５００の中央付近に設けられており、図示しない移動機構によってＸＹ平面内で移動可能である。ただし、測定用ＣＣＤカメラ６４０は、図５に示すように、各調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄから＋Ｚ方向にずらして配置されているので、各調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄと干渉しないように移動させることができる。また、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、および測定用ＣＣＤカメラ６４０は、後述する処理部６１０を含むコンピュータと、ビデオキャプチャボード（図示略）を介して接続されている。スクリーン５００上に表示された画像領域ＴＰの画像は、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０で撮像され、このビデオキャプチャボードによりコンピュータ用の画像信号に変換され、コンピュータによって処理される。
【００６５】
解像度評価値算出手段としての処理部６１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびハードディスクを備えたコンピュータのＣＰＵを制御するＯＳ上に展開されるプログラムとして構成され、図示を略したが、本例では、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、最小輝度値取得部、および評価値算出部を備えている。そして、この処理部６１０では、前記調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄからの画像データに基づいて、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄの光量調整手段に制御信号を送り、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄの受光量の調整を行ったり、測定用ＣＣＤカメラ６４０で検出された画像データに基づいて、制御信号を出力して測定用ＣＣＤカメラ６４０の受光量調整を行ったり、解像度の評価値を算出する。
【００６６】
（３）投写レンズの評価方法
次に、上述した投写レンズ評価装置を利用した投写レンズ１６０の解像度の評価方法について説明する。
前記評価装置による解像度測定に先立ち、スクリーン５００上の投写画像の位置調整およびフォーカス調整を行う必要がある。この投写画像の位置調整およびフォーカス調整は、投写レンズ検査シート４５０の四隅部分に形成された位置調整用のパターン（図８では図示略）に応じてスクリーン５００上に形成された画像を、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄで撮像し、処理部６１０でフォーカス調整処理および位置調整処理をする。
このフォーカス調整および位置調整が終了して、スクリーン５００の所定位置に合焦状態の画像が形成されたら、この画像に基づいて、解像度の測定を行う。
【００６７】
解像度の測定は、図１１に示されるフローチャートにしたがって実行され、具体的には、以下のような手順で行われる。
(1) 処理部６１０からの制御信号に基づいて、測定用ＣＣＤカメラ６４０を解像度測定用のテストパターン１０Ａの画像を検出できる位置に移動させ（処理Ｓ１）、測定用ＣＣＤカメラ６４０の焦点を合わせるとともに（処理Ｓ２）、測定用ＣＣＤカメラ６４０内部の撮像素子に入射する光の光量を調整する（処理Ｓ３）。尚、光量調整は、ＣＣＤカメラ６４０の検出輝度値に対する出力が比例関係にある部分で測定するために行うものである。
【００６８】
(2) 次に、処理部６１０は、解像度評価値を算出するためのパターンＰＴ１を特定する（処理Ｓ４）。特定は、画像処理の一手法であるパターンマッチング処理により行われ、図１２に示すように、測定用ＣＣＤカメラ６４０で撮像された画像Ｄ１内に表示される複数のパターンＰＴ１のうち、ハードディスクに記憶された基準パターンＢＰと同様のものを探し出す。
(3) 基準パターンＢＰには、パターン中心Ｂ０の位置と、このパターン中心Ｂ０に基づく領域Ｂ１が設定されていて、パターンマッチング処理の結果として、基準パターンＢＰのパターン中心Ｂ０に相当するパターンＰＴ１の中心座標Ａ０の位置が返され、これに基づいて、解像度評価値を求める測定領域Ａ１が設定される（処理Ｓ５）。
【００６９】
(4) 処理Ｓ５で設定された測定領域Ａ１内における画像の輝度値の取得を開始する（処理Ｓ６）。尚、本実施形態の処理部６１０における画像処理は、画像の輝度を２５６階調で表現しており、一番暗い部分が０、一番明るい部分が２５５の値とされている。
(5) まず、検査シート４５０をわずかに移動させて、パターンＰＴ１を測定領域Ａ１の外側にずらし、この状態でバックグラウンド部分の測定領域Ａ１内の画像を測定して、バックグラウンド部分の輝度値Ｉｏを取得する（処理Ｓ７：バックグラウンド輝度値取得手順）。尚、輝度値Ｉｏの取得は、測定領域Ａ１内のすべての測点の輝度値を平均した値を代表値とすることにより行われ、輝度値Ｉｏは処理部６１０を構成するメモリに格納される。
【００７０】
(6) 次に、パターンＰＴ１を測定領域Ａ１内に戻して、測定用ＣＣＤカメラ６４０で撮像されたパターンＰＴ１の画像中の輝度値を測定する（処理Ｓ８）。具体的には、図１２に示されるパターンＰＴ１の輝度値を取得する場合、遮光領域ＰＴＶの延出方向に沿った１画素ラインで検出される輝度値を積算し、積算した画素数でこの積算値を割って平均化して、遮光領域ＰＴＶの延出方向に沿った１画素ラインにおける輝度値の代表値とする。そして、これを遮光領域および透光領域ＰＴＳの配列方向、つまり図１２におけるＬ方向に繰り返し、測定領域Ａ１内の遮光領域ＰＴＶ、および遮光領域ＰＴＶ内の透光領域ＰＴＳにおける輝度値の代表値を取得する。
【００７１】
(7) 処理部６１０は、得られた各ラインにおける輝度値の代表値に基づいて、さらに、第２の補正処理がいるか否かを判定する（処理Ｓ９）。すなわち、測定領域Ａ１内のバックグラウンドの明るさが均一な場合、遮光領域ＰＴＶおよび透光領域ＰＴＳの配列方向に沿った輝度値の分布は、図１３のグラフに示されるように、最大輝度値Ｉmaxおよび最小輝度値Ｉminは、均一化されているため、補正処理を行うことなく、図１３のグラフ中の最大輝度値Ｉmaxおよび最小輝度値Ｉminを取得する（処理Ｓ１０：最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順）。
【００７２】
(8) 一方、測定領域Ａ１内のバックグラウンドの明るさが不均一な場合、輝度値の分布は、投写画像の中心に向かうにしたがってバックグラウンド輝度値が大きくなり、例えば、図１４のグラフのように、測定領域Ａ１内でバックグラウンド輝度値の変化に伴って最大、最小輝度値が徐々に大きくなっていく場合が考えられる。この場合、上記のように最小最大輝度値をイの範囲で規定するのは、バックグラウンド輝度値の変化を無視することとなり、正確な最小、最大輝度値が得られない。そこで、より適切なアの範囲で最小、最大輝度値を取得するために、処理部６１０は、図１５のグラフに示すように、測定領域Ａ１内を領域ａ〜ｅに分割し、最小輝度値を含む領域ａ、ｃ、ｅにおける最小輝度値Ｉamin、Ｉcmin、Ｉeminを取得し（処理Ｓ１１）、最大輝度値を含む領域ｂ、ｄにおける最大輝度値Ｉbmax、Ｉdmaxを取得する（処理Ｓ１２）。
【００７３】
(9) 各領域ａ〜ｅにおける最小輝度値Ｉamin、Ｉcmin、Ｉemin、最大輝度値Ｉbmax、Ｉdmaxを取得したら、処理部６１０は、数１３、数１４に各領域における最小、最大輝度値の値を代入して、最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminを取得する（処理Ｓ１３：最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順）。
【００７４】
【数１３】
【数１４】
尚、数１３および数１４における分母の数は、分割された領域ａ〜ｅ内の最大輝度値を含む領域と、最小輝度値を含む領域の数に応じて設定され、解像度測定用のパターンＰＴ１の空間周波数の変化に伴って分母および分子の値は適宜変化する。
【００７７】
(10) 以上のようにして、バックグラウンド輝度値Ｉｏ、最大輝度値Ｉmax、および最小輝度値Ｉminが取得されたら、処理部６１０は、数１５に基づいて、解像度評価値ＭＴＦを算出する（処理Ｓ１４：評価値算出手順）。
【００７８】
【数１５】
(11) 上記と同様の手順でパターンＰＴ２についての輝度値の測定、および解像度評価値の算出を行い（処理Ｓ１５）、さらに、図７に示されるテストパターンＴＰ中のすべてのテストパターン１０Ａについて、同様の測定および評価値算出を繰り返す。
【００８０】
（４） 実施形態の効果
前述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1) 本実施形態のレンズの評価方法が、バックグラウンド輝度値取得手順Ｓ７、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順Ｓ１０、Ｓ１３を備えていることにより、解像度評価値ＭＴＦをバックグラウンド輝度値Ｉｏ、最大輝度値Ｉmax、および最小輝度値Ｉminに基づいて算出できる。そして、スクリーン５００に投影された画像の明るさが異なっても、バックグラウンド輝度値Ｉｏを加味して補正処理することにより、複数箇所で取得した最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminに基づいて算出された解像度評価値ＭＴＦを同様の基準で評価することができる。したがって、評価対象となる投写レンズ１６０の種類、スクリーン５００に表示された解像度測定用のテストパターン１０Ａの位置等に影響されることなく、投写レンズ１６０の解像度を適切に評価することができる。
【００８１】
(2) 解像度評価値ＭＴＦが数１５で表される式に基づいて求められるため、正確な解像度評価値ＭＴＦを得ることができる。バックグラウンド輝度値の変化に伴う解像度評価値ＭＴＦの変化を従来の場合と比較すると、図１６に示すように、数１５に基づいて求めた解像度評価値ＭＴＦの変化は、グラフＧ１のようになり、バックグラウンド輝度値の変化に影響されないことが判る。これに対して、数１６に示される従来の解像度評価値ＭＴＦの算出方法では、グラフＧ２のようになり、バックグラウンド輝度値の変化に伴い、解像度評価値ＭＴＦの値が大きく変動することが判る。
【００８２】
【数１６】
(3) 調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、測定用ＣＣＤカメラ６４０に光量調整手段が設けられているため、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０に入射する光の光量を、入力される輝度値に対するＣＣＤの出力が比例関係にある部分で測定することができ、最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminを正確に取得でき、解像度評価値ＭＴＦをより正確に算出することができる。
(4) 輝度値の取得において、第２の補正処理ともいえる処理Ｓ１１および処理Ｓ１２を備えているため、測定領域Ａ１内でバックグラウンド輝度値Ｉｏに変化が生じても、この変化に影響されにくい最大輝度値Ｉmax、最小輝度値Ｉminを取得できるので、解像度評価値ＭＴＦの算出を一層正確に行うことができる。
【００８４】
［２．第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態における投写レンズの評価装置では、検査シート４５０に形成された解像度測定用のテストパターン１０Ａを用いて、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、および最小輝度値取得部により構成される処理部６１０の解像度評価値算出手段によって、投写レンズ１６０の解像度評価値ＭＴＦの算出が行われていた。
これに対して、本実施形態における投写レンズの評価装置では、投写レンズの解像度評価の他に、投写レンズの歪曲収差の評価、投写画像の面内照度分布の評価を行える点が相違する。
【００８５】
このため、処理部７１０は、図１７に示されるように、端部画像検出手段７１１と、撮像素子制御手段７１２と、歪曲収差量算出手段７１３と、面内照度算出手段７１４と、６軸調整部制御手段７１５と、蓄積手段７１６と、解像度評価値算出手段７１７とを備えている。
具体的には、端部画像検出手段７１１は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０で撮像された投写画像の端部画像を、画像取り込み装置を介して、コンピュータに適合する画像信号として検出する部分であり、検出された画像信号を歪曲収差量算出手段７１３に出力するとともに、撮像素子制御手段７１２に投写画像の境界領域が判定できた旨の信号を出力する。
【００８６】
撮像素子制御手段７１２は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄを投写画像に対応した初期位置に移動制御し、また、投写画像の外周端部に沿って測定用ＣＣＤカメラ６４０を移動制御する部分であり、端部画像検出手段７１１による画像信号の検出が終了したことをトリガとして、投写画像の外周縁に沿って測定用ＣＣＤカメラ６４０を順次移動させる。尚、ＣＣＤカメラ６４０の移動機構はパルスモータを備えていて、撮像素子制御手段７１２は、このパルスモータに対して、移動量に応じたパルスステップ数の制御信号を加えることにより、測定用ＣＣＤカメラ６４０を所定の位置に移動させることができるようになっている。
【００８７】
歪曲収差量算出手段７１３は、端部画像検出手段７１１からの画像信号に対して投写画像の歪曲収差量を算出する部分である。具体的には後述するが、端部画像検出手段７１１からの画像信号について、端部画像検出手段７１１で検出された部分の投写領域とそれ以外の部分の境界線を取得し、この境界線の位置から投写領域の外周形状を特定し、投写画像の設計上の境界位置との差を取ることにより、歪曲収差を求めることができる。
【００８８】
６軸調整部制御手段７１５は、投写された画像がぼけている場合に、６軸調整部４６０に制御信号を出力し、検査シート５５０の位置調整を行う部分であり、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄによって撮像される画像をパターンマッチングによって検査シート５５０に形成されたテストパターンを探索する。撮像された画像データからテストパターンの特定の指標値（エッジ強度）を用いることによって合焦点状態か否かを判断し、フォーカス状態の良否を調べることができる。
【００８９】
解像度評価値算出手段７１７は、図示を略したが、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、最小輝度値取得部に加え、入力レベル算出部を備えている。
入力レベル算出部は、バックグラウンド輝度値取得部、最大輝度値取得部、および最小輝度値取得部で取得された輝度値に基づいて、入力レベルを算出する部分である。
具体的には、入力レベル算出部は、以下の数１７に基づいて、入力レベル値Ｉｉを算出している。
【００９０】
【数１７】
面内照度算出手段７１４は、投写画像の面内照度を算出する部分であり、照度検出装置６５０から出力された信号から照度値を取得し、照度値を取得した部分の入力レベル値と対応づけてメモリに格納するとともに、他の部分の入力レベル値から各位置の照度を算出して、投写画像全体の面内照度を把握する。
【００９２】
蓄積手段７１６は、上記解像度評価値算出手段７１７、歪曲収差量算出手段７１３、および面内照度算出手段７１４によって算出された評価値を投写レンズの製造番号と対応づけて格納する実測データ蓄積部７１６Ａと、予め各種投写レンズの設計データが格納されている設計データ蓄積部７１６Ｂとを備えている。設計データとしては、例えば、検査対象となる各種投写レンズの焦点距離に対応した検査シート５５０の設計上の配置位置、投写画像の設計上の配置位置、および各種投写レンズにおける設計上の評価値等が含まれ、上記撮像素子制御手段７１２および６軸調整部制御手段７１５は、この設計上の配置位置を初期位置として調整を行い、解像度評価値算出手段７１７、歪曲収差量算出手段７１３および面内照度算出手段７１４は、この設計上の評価値に基づいて投写レンズの良否を判断する。
【００９３】
また、本実施形態における投写レンズの評価装置では、検査シート５５０は、図１８に示されるように、略等間隔に配置された２０カ所の解像度測定用テストパターン１０Ａの他に、この２０カ所の解像度測定用テストパターン１０Ａを囲うように矩形枠状の遮光部１０Ｂを備え、スクリーン上の画像領域下縁中央には照度検出装置６５０が配置される。また、検査対象となる投写レンズ１６０は、図示しない複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで、投写される画像の大きさをワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３段階に変更することができる。
具体的には、矩形状の遮光部２０Ｂは、画像領域の四隅角部に配置された４カ所のテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４と、画像領域の矩形状輪郭に沿って配置された１２カ所のテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２と、画像領域の矩形状輪郭に沿って配置された１６カ所の見切り線Ｌとを備えて構成されている。
【００９４】
四隅角部に配置されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４は、図１９（ａ）に示されるように、略Ｌ字状の遮光部であり、４つの調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄによってそれぞれの画像が検出される。処理部７１０は、検出された４つの画像に基づいて遮光部２０Ｂの四隅角部の位置を特定し、投写画像の歪みを評価することができる。
画像領域の矩形状輪郭に沿って配置されたテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２は、図１９（ｂ）に示されるように、正方形状の遮光部であり、測定用ＣＣＤカメラ６４０によって、それぞれの画像が検出される。処理部７１０は、検出された画像に基づいてテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２の位置を特定し、上記遮光部２０Ｂの四隅角部の位置とともに遮光部２０Ｂの外形形状を特定することで歪曲収差量を算出することができる。
また、照度検出装置６５０は、図２０に示されるように、スクリーン上の画像領域下縁中央、即ちあおり投写する投写レンズ１６０の照明光軸中心に対応した位置に配置され、この部分に表示される検査シート５５０のテストパターン１０Ａの照度を測定するものである。照度検出装置６５０は、スクリーン上において測定用ＣＣＤカメラ６４０に対して＋Ｚ方向にずれて配置され、測定用ＣＣＤカメラ６４０と干渉しないようになっている。
【００９５】
以上のような構成において、投写レンズの評価方法は、図２１に示されるフローチャートにしたがって実行され、以下のような手順で行われる。
(1) 解像度評価値算出手段７１７は、検査シート５５０に形成されたテストパターン１０Ａにおいて入力レベルおよび解像度評価値の算出を行い、算出された評価値をテストパターンの位置と対応づけて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。なお、入力レベルおよび解像度評価値の算出手順としては、第１実施形態と同様に図１１に示されるフローチャートにしたがって行われ、バックグラウンド輝度値Ｉｏ、最大輝度値Ｉｍａｘ、および最小輝度値Ｉｍｉｎが取得されたら、解像度評価値算出手段７１７は、数１８に基づいて、入力レベル値Ｉｉを算出するとともに（処理ＳＡ１：入力レベル値算出手順）、数１９に基づいて解像度評価値ＭＴＦを算出する（処理ＳＡ２：評価値算出手順）。
【００９６】
【数１８】
【数１９】
(2) 作業者は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された前記解像度評価データに基づいて、投写画像をワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３状態から、初期のパラメーター設定で選択された全ての状態で解像度評価を行っているか否かを判定する（処理ＳＡ３）。全ての状態で解像度評価を行っていない場合には、投写画像の変更を行い、さらに、解像度評価値算出手段７１７にて、再度、解像度評価値の算出を行う。なお、解像度評価値の算出は、ワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の順に行うものとする。
【００９９】
(3) 次に、歪曲収差量の算出を行う（処理ＳＡ４）。具体的には、図２２に示されるフローチャートにしたがって実行される。
(3-1) 撮像素子制御手段７１２は、蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて制御信号を出力し、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄを初期位置に移動させる（処理ＳＡ４１：撮像素子移動手順）。
(3-2) 端部画像検出手段７１１は、画像領域の四隅角部に形成されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４を特定し、画像を検出する（処理ＳＡ４２：端部画像取得手順）。なお、テストパターンＰＡ１〜ＰＡ４画像の特定は、画像処理の一手法であるパターンマッチング処理により自動的に探すことにより行われる。
(3-3) 歪曲収差量算出手段７１３は、端部画像検出手段７１１によって検出された画像の輝度値を取得する（処理ＳＡ４３）。輝度値の取得は、図１９（ａ）に示されるように、蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ１画素ラインＡＸ、ＡＹで輝度値の取得を行う。
【０１００】
(3-4) さらに、歪曲収差量算出手段７１３は、取得された輝度値から境界領域の判定を行う（処理ＳＡ４４）。境界領域の判定は、図２３に示されるように、取得された輝度値と所定の輝度値に設定された閾値とからテストパターンの遮光領域を算出し、その遮光領域の中点に対応する座標を境界領域として特定し、この座標をテストパターン位置と対応づけて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。
(3-5) 次に、撮像素子制御手段７１２は、蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて制御信号を出力し、測定用ＣＣＤカメラ６４０を移動させ、上記と同様な手順でテストパターンＰＢの撮像、輝度値取得、および境界領域の判定を行う。また、テストパターンＰＢの測定は、ＰＢ１〜ＰＢ１２の順で行われる。そして、歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された前記テストパターンの座標データに基づいて、テストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２の全ての位置で境界領域判定が行われているか否かを判定し（処理ＳＡ４５）、全ての位置で行われていない場合には、次の測定位置を設定し、設定された移動量に基づいて撮像素子制御手段７１２に制御信号が送られる。なお、テストパターンＰＢの輝度値取得は、図１９（ｂ）に示されるように、矩形状の遮光部２０Ｂの辺縁に直交する一画素ラインで取得される。
【０１０１】
(3-6) 次に、歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された前記テストパターンＰＡおよびＰＢ全ての座標データに基づいて、投写画像の歪み量および歪曲収差量を算出する（処理ＳＡ４６：歪曲収差量算出手順）。
具体的に、投写画像の歪み量は、図２４に示すように、四隅角部に形成されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４の座標データに基づいて算出される。
歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された四隅角部に形成されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４の座標データを呼び出し、テストパターンＰＡ２で算出した座標とテストパターンＰＡ３で算出した座標との距離Ｄ２３と、テストパターンＰＡ１で算出した座標とテストパターンＰＡ４で算出した座標との距離Ｄ１４とを算出し、数２０で画像の歪み量ε１（％）を求める。
【０１０２】
【数２０】
また、歪曲収差量は、図２５に示されるように、テストパターンＰＡ１〜４およびテストパターンＰＢ１〜ＰＢ１２で算出された全ての座標データに基づいて算出される。
歪曲収差量算出手段７１３は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納されたテストパターンＰＡ１〜ＰＡ４およびＰＢ１〜ＰＢ１２の座標データを呼び出す。そして、投写画像の辺縁毎に各５点の座標データを用いて近似曲線Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３４、Ｃ４１を算出し、さらに、テストパターンＰＡ１〜ＰＡ４の座標データに基づいて、直線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１を算出する。算出された４つの近似曲線と４つの直線とによって形成される閉曲線で囲まれた面積Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を算出し、算出された４つの面積と設計上の投写画像の面積Ｉ０に基づいて、数２１で歪曲収差量ε２（％）を求める。
【０１０４】
【数２１】
ここで、図２５に示されるような糸巻き型歪曲である場合、歪曲収差量ε２（％）はマイナスの値で算出され、反対に樽型歪曲の場合には、歪曲収差量ε２（％）はプラスの値で算出される。
【０１０６】
(3-7) 歪曲収差量算出手段７１３は、上記によって算出された画像の歪み量と投写レンズ１６０の歪曲収差量をレンズの製造番号に対応付けて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。
(4) 次に投写画像の面内照度を算出する（処理ＳＡ５）。具体的には、図２６に示されるフローチャートにしたがって実行される。
(4-1) 照度検出装置６５０は、画像領域下縁中央に位置するテストパターン１０Ａの照度Ｌｏを測定する（処理ＳＡ５１：所定位置照度取得手順）。面内照度算出手段７１４は、蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納された入力レベルデータを呼び出し、前記テストパターン１０Ａ位置で算出された入力レベル値Ｉｉｏと照度Ｌｏを対応付ける（処理ＳＡ５２）。
(4-2) 面内照度算出手段７１４は、その他の位置における照度Ｌｅを、該位置における入力レベル値Ｉｉｅと、テストパターン１０Ａの照度Ｌｏと入力レベル値Ｉｉｏとに基づいて、数２２で算出する（処理ＳＡ５３：面内照度算出手順）。
【０１０７】
【数２２】
(4-3) 面内照度算出手段７１４は、上記によって算出された面内照度を投写レンズ１６０の製造番号と対応付けて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納する。
【０１０９】
前述のような第２実施形態によれば、前記(1)〜(5)と同様の効果の他、
(6) 本実施形態におけるレンズの評価装置は、処理部７１０に端部画像検出手段７１１と、撮像素子制御手段７１２と、歪曲収差量算出手段７１３とを備え、検査シート５５０には複数のテストパターン１０Ａを全て囲うように矩形枠状の遮光部２０Ｂが形成され、該遮光部２０Ｂには矩形状輪郭に沿ってテストパターンＰＡ、ＰＢが配置されていることにより、撮像素子制御手段７１２は、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄおよび測定用ＣＣＤカメラ６４０を移動制御し、端部画像検出手段７１１は遮光部２０Ｂの矩形状輪郭に沿って配置されたテストパターンＰＡ、ＰＢの画像を検出し、歪曲収差量算出手段７１３は検出されたテストパターンＰＡ、ＰＢ画像に基づいて、投写画像の外形形状を特定して投写画像の歪み量ε１および投写レンズ１６０の歪曲収差量ε２を見積もることができる。したがって、迅速かつ高精度に投写レンズ１６０の良否を判断できる。
【０１１０】
(7) 投写レンズ１６０の歪曲収差量の算出（処理ＳＡ４）において、輝度値の取得（処理ＳＡ４３）は遮光部２０Ｂに配置されたテストパターンＰＡ、ＰＢを一画素ラインで輝度値を取得し、境界領域の判定（処理ＳＡ４４）は取得された輝度値と所定の輝度値に設定された閾値とから遮光領域を特定し、遮光領域の中点位置を境界領域としているので、遮光部２０Ｂの形状を高精度に特定することができ、歪曲収差量を適切に評価することができる。
(8) 処理部７１０は、解像度評価値算出手段７１７と面内照度算出手段７１４とを備え、スクリーン上の画像領域下縁中央に照度検出装置６５０が配置されているので、面内照度算出手段７１４は、解像度評価値算出手段７１７により算出された複数の入力レベル値ＩｉｅおよびＩｉｏと、照度検出装置６５０により測定された照度Ｌｏとに基づいて投写画像の面内照度Ｌｅを算出することができる。ここで、解像度評価値算出手段７１７は入力レベル値をバックグラウンド輝度値Ｉｏを加味して補正処理しているので、投写画像の面内照度Ｌｅを同様の基準で評価することができる。したがって、評価対象となる投写レンズ１６０の種類、スクリーン５００に表示された解像度評価用のテストパターン１０Ａの位置等に影響されることなく、投写レンズ１６０の面内照度を適切に評価することができる。
【０１１１】
(9) 検査対象となる投写レンズ１６０は、図示しない複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで、投写される画像の大きさをワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３段階に変更することができ、投写レンズ１６０による投写画像をワイド（大）、ミドル（中）、テレ（小）の３つの状態で解像度評価値ＭＴＦを算出して投写レンズ１６０の良否を判断するので、投写レンズ１６０をプロジェクタに組み込んだ時に、画像の大きさを変更した場合に生じる解像度評価値ＭＴＦのずれを低減させたプロジェクタを提供できる。
(10) 処理部７１０は、蓄積手段７１６を備えていることにより、撮像素子制御手段７１２は蓄積手段７１６の設計データ蓄積部７１６Ｂに格納された設計データに基づいて、調整用ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄを投写画像に対応した初期位置に移動させ、測定用ＣＣＤカメラ６４０を所定の移動量で移動制御することができる。また、解像度評価値算出手段７１７、歪曲収差量算出手段７１３、および面内照度算出手段７１４によって算出された投写レンズ１６０の評価値を製造番号に対応付けて蓄積手段７１６の実測データ蓄積部７１６Ａに格納しておくことができる。
【０１１２】
（５） 実施形態の変形
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形も含むものである。
上記実施形態では、ＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０の光量調整手段を、撮像素子への入射光の輝度値と出力信号との比例関係を維持するために用いていたが、これに限られない。すなわち、バックグラウンド輝度値に変化があった場合、これに応じてＣＣＤカメラ６２０ａ〜６２０ｄ、６４０の撮像素子に入射する光量を光量調整手段で調整し、撮像素子に入射する光の光量をバックグラウンド輝度値によらず一定にするように構成してもよい。この場合、撮像素子に入射する光の光量が一定になるため、従来の数１６で表される式に基づいて解像度評価値を求めても、同様の基準で評価することができる。
【０１１３】
また、上記実施形態では、数１５に表された式で解像度評価値ＭＴＦを求めていたが、これに限られない。すなわち、要するに、解像度および照度測定に際して、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて、解像度評価値を求めるものであればよく、他の式を用いて解像度評価値を算出してもよい。
さらに、上記実施形態では、投写レンズ１６０の評価に本発明を用いていたが、これに限られない。すなわち、プロジェクタを構成する他の光学系、プロジェクタ以外の機器に使用される光学系に本発明を用いてもよい。
そして、上記実施形態では、平行線型の解像度測定用のパターンＰＴ１、ＰＴ２を採用していたが、これに限らず、濃淡が徐々に変化する正弦波応答関数に基づいた解像度測定用のパターンに本発明を利用してもよく、さらには、他の解像度用のパターンに本発明を利用してもよい。
【０１１４】
また、第２実施形態では、スクリーン上に表示された遮光部１０Ｂの辺縁毎にテストパターンＰＡ、ＰＢの座標値から近似曲線Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３４、Ｃ４１を算出し、テストパターンＰＡの座標値から直線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１を算出し、算出された４つの近似曲線および直線によって囲まれた面積Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に基づいて投写レンズ１６０の歪曲収差量ε２を算出していたが、これに限らない。すなわち、歪曲収差量の算出に際して、スクリーン上に表示された検査シート４５０の遮光部１０Ｂの形状、または、画像形成領域の外周形状に基づいて、歪曲収差量を算出するものであればよく、他の方法を用いて歪曲収差量を算出してもよい。
また、第２実施形態では、照度検出装置６５０をスクリーン上の画像形成領域下端の中央に配置したが、これに限らない。解像度評価値を取得するテストパターン１０Ａの位置であればよい。あるいは、移動機構を介して、投写画像面内の複数の位置で照度を測定できるように構成してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
前述のような本発明によれば、解像度評価値を、バックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて算出しているため、スクリーン上に投影された画像の明るさが異なっても、バックグラウンド輝度値を加味して補正処理することにより、複数箇所で取得した最大輝度値、最小輝度値に基づいて算出された解像度評価値を同様の基準で評価することができ、プロジェクタの機種、表示画像上の場所等に影響されることなく、レンズの解像度を適切に評価することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る解像度測定用のテストパターンの模式図である。
【図２】本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る評価対象となる投写レンズを含むプロジェクタの構造を表す模式図である。
【図５】前記実施形態におけるレンズ評価装置の構造を表す模式図である。
【図６】前記実施形態におけるレンズ評価装置の構造を表す模式図である。
【図７】前記実施形態における検査シートを表す側面図である。
【図８】前記実施形態における検査シートを表す正面図である。
【図９】前記実施形態における検査シートに含まれる解像度測定用のパターンを表す正面図である。
【図１０】前記実施形態におけるスクリーン上の撮像素子の配置を表す正面図である。
【図１１】前記実施形態におけるレンズの評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】前記実施形態におけるレンズの評価方法の測定領域設定を説明するための模式図である。
【図１３】前記実施形態におけるレンズの評価方法の解像度評価値を求めるためのグラフである。
【図１４】前記実施形態におけるレンズの評価方法の解像度評価値を求めるためのグラフである。
【図１５】前記実施形態におけるレンズの評価方法の解像度評価値を求めるためのグラフである。
【図１６】前記実施形態により求められた解像度評価値と従来の方法で求められた解像度評価値とを比較するグラフである。
【図１７】前記第２実施形態における処理部の制御構造を表すブロック図である。
【図１８】前記第２実施形態における検査シートを表す正面図である。
【図１９】前記第２実施形態における検査シートに含まれるテストパターンを表す正面図である。
【図２０】前記第２実施形態におけるスクリーン上の照度検出装置の配置を表す正面図である。
【図２１】前記第２実施形態におけるレンズの評価方法を説明するフローチャートである。
【図２２】前記第２実施形態における歪曲収差量の算出を説明するためのフローチャートである。
【図２３】前記第２実施形態における境界領域の判定を説明するためのグラフである。
【図２４】前記第２実施形態における画像の歪み量の算出を説明するための図である。
【図２５】前記第２実施形態におけるレンズの歪曲収差量を算出するためのグラフである。
【図２６】前記第２実施形態における面内照度の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０Ａ テストパターン
２０Ｂ 枠状部
１６０ 投写レンズ（レンズ）
４１０ 光源装置（光源）
５００ スクリーン
６１０ 処理部（信号処理部）
６４０ 測定用ＣＣＤカメラ（撮像素子）
６５０ 照度検出装置
７１１ 端部画像検出手段
７１２ 撮像素子移動手段
７１３ 歪曲収差量算出手段
７１７ 解像度評価値算出手段
Ｉｏ バックグラウンド輝度値
Ｉmax 最大輝度値
Ｉmin 最小輝度値
ＭＴＦ、ＭＴＦｏ、ＭＴＦｅ 解像度評価値
Ｉｉ 入力レベル値
Ｌｏ、Ｌｅ 照度
Ｓ７ バックグラウンド輝度値取得手順
Ｓ１０、Ｓ１３ 最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順
Ｓ１４、ＳＡ２ 評価値算出手順
ＳＡ１ 入力レベル算出手順
ＳＡ４１ 撮像素子移動手順
ＳＡ４２ 端部画像取得手順
ＳＡ４６ 歪曲収差量算出手順
ＳＡ５１ 所定位置照度取得手順
ＳＡ５３ 面内照度算出取得手順
Claims (13)
- レンズの解像度を評価するために、解像度測定用のテストパターンを含む画像光を、前記レンズを介してスクリーン上に照射し、前記スクリーン上に前記解像度測定用のテストパターンの画像を表示して、表示されたテストパターン画像の輝度を撮像素子を用いた画像取り込み装置で検出し、検出された輝度値に基づいて解像度評価値を算出するレンズの評価方法であって、
前記テストパターンが形成されていない、バックグラウンド部分の輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得するバックグラウンド輝度値取得手順と、
前記テストパターン画像中の最大輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する最大輝度値取得手順と、
前記テストパターン画像中の最小輝度値を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する最小輝度値取得手順と、
これら各手順で得られたバックグラウンド輝度値、最大輝度値、および最小輝度値に基づいて、解像度評価値を算出する評価値算出手順とを備え、
前記評価値算出手順によって算出される解像度評価値ＭＴＦは、バックグラウンド輝度値をＩｏ、最大輝度値をＩmax、最小輝度値をＩminとすると、
- 請求項１に記載のレンズの評価方法において、
前記撮像素子は電荷結合素子であり、この電荷結合素子の輝度値に対する出力が比例関係にある部分で前記バックグラウンド輝度値取得手順と、前記最大輝度値取得手順と、前記最小輝度値取得手順とが実施されることを特徴とするレンズの評価方法。 - 請求項１または請求項２に記載のレンズの評価方法において、
前記レンズは、複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成され、各集光素子相互の位置を変更することで投影像を拡大縮小するズーム機能を具備し、
少なくともこのレンズの最小倍率および最大倍率のそれぞれで前記バックグラウンド輝度値取得手順、最大輝度値取得手順、最小輝度値取得手順、および評価値算出手順が実施されることを特徴とするレンズの評価方法。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載のレンズの評価方法において、
前記撮像素子は、前記スクリーン面に沿って移動可能に構成され、
前記スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿ってこの撮像素子を移動させる撮像素子移動手順と、
この撮像素子移動手順による移動中に、所定の位置で前記投写画像の端部画像を、前記撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する端部画像取得手順と、
この端部画像取得手順で取得された前記投写画像の端部画像に基づいて、前記投写画像の歪曲収差量を算出する歪曲収差量算出手順とを備えていることを特徴とするレンズの評価方法。 - 請求項４に記載のレンズの評価方法において、
前記テストパターンが形成される検査シートは、前記投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備え、
前記端部画像取得手順は、前記スクリーン上に形成された枠状部の画像を取得することを特徴とするレンズの評価方法。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載のレンズの評価方法において、
前記バックグラウンド輝度値、前記最大輝度値、前記最小輝度値に基づいて入力レベル値を算出する入力レベル値算出手順を備え、
前記バックグラウンド輝度値取得手順、前記最大輝度値取得手順、前記最小輝度値取得手順、および前記入力レベル値算出手順は、前記投写画像内の複数の位置で実施され、
前記投写画像のうち、これらの手順が実施された所定位置における照度を取得する所定位置照度取得手順と、
前記所定位置における入力レベル値および照度と、他の位置における入力レベル値とに基づいて、該他の位置の照度を算出して前記投写画像全体の面内照度を算出する面内照度算出取得手順とを備えていることを特徴とするレンズの評価方法。 - 請求項６に記載のレンズの評価方法において、
前記他の位置の照度Ｌｅは、該位置における入力レベル値をＩｉｅ、前記所定位置における入力レベル値をＩｉｏ、該位置における照度をＬｏとすると、
- レンズの解像度を評価するためのレンズ評価装置であって、
解像度測定用のテストパターンが形成された検査シートと、
この検査シートに光を照射して前記テストパターンを含む画像光を前記レンズに導入する光源と、
前記レンズから照射された画像光を投影するスクリーンと、
このスクリーンに表示されたテストパターンの画像を撮像する撮像素子と、
この撮像素子で撮像された画像を取り込んで画像信号を生成する画像取り込み部と、
この画像取り込み部から出力される画像信号に基づいて、解像度評価値を演算処理する解像度評価値算出手段を含む信号処理部とを備え、
前記解像度評価値算出手段は、解像度評価値ＭＴＦを、前記検査シートのテストパターンが形成されていない部分のバックグラウンド輝度値をＩｏ、前記テストパターン画像中の最大輝度値をＩmax、前記テストパターン画像中の最小輝度値をＩminとすると、
- 請求項８に記載のレンズ評価装置において、
前記撮像素子には、該撮像素子に入射する光の光量を調整する光量調整手段が設けられ、この光量調整手段は、前記信号処理部からの制御信号に基づいて制御されることを特徴とするレンズ評価装置。 - 請求項８または請求項９に記載のレンズ評価装置において、
前記撮像素子を前記スクリーン面に沿って移動させる撮像素子移動機構を備え、
前記信号処理部は、この撮像素子を前記スクリーン上に投影された投写画像の外周端部に沿って移動制御する撮像素子制御手段と、
この撮像素子制御手段による撮像素子の移動中に、所定の位置で前記投写画像の端部画像を、撮像素子を用いた画像取り込み装置により取得する端部画像検出手段と、
この端部画像検出手段で取得された投写画像の端部画像に基づいて、前記投写画像の歪曲収差量を算出する歪曲収差量算出手段とを備えていることを特徴とするレンズ評価装置。 - 請求項１０に記載のレンズ評価装置において、
前記検査シートは、スクリーン上に投影される投写画像の形成領域の外周近傍に形成される枠状部を備えていることを特徴とするレンズ評価装置。 - 請求項１０または請求項１１に記載のレンズ評価装置において、
前記投写画像中の所定位置の照度を検出する照度検出装置を備えていることを特徴とするレンズ評価装置。 - 請求項１２に記載のレンズ評価装置において、
前記解像度評価値算出手段は、前記バックグラウンド輝度値、前記最大輝度値、および前記最小輝度値に基づいて、入力レベル値を演算処理し、
該解像度評価値算出手段による入力レベル値の算出は、照度が検出される所定位置を含む投写画像内の複数の位置で行われ、
前記信号処理部は、前記照度検出装置で検出された所定位置の照度と、前記解像度評価値算出手段で算出された所定位置の入力レベル値および他の位置の入力レベル値とに基づいて、他の位置の照度を算出して前記投写画像全体の面内照度を算出する面内照度算出手段を備えていることを特徴とするレンズ評価装置。
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