JP6699365B2 - Imaging optical element evaluation method and imaging optical element evaluation apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to a method for evaluating an image forming optical element and an apparatus for evaluating an image forming optical element.
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）。 Regarding the conventional imaging optical element, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-155345 discloses an optical imaging device for the purpose of easily forming a stereoscopic image in the air on the side of an observer who views an object. (Patent Document 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。 The optical imaging device disclosed in Patent Document 1 has first and second light control panels in which a large number of plane light reflecting portions are arranged inside a transparent plate material at a constant pitch. The first light control panel and the second light control panel are overlapped face-to-face with each other so that the plane light reflecting portion of the first light control panel and the plane light reflecting portion of the second light control panel are orthogonal to each other. Has been done. By making the light from the object incident on the flat light reflecting portion of the first light control panel and reflecting the light reflected by the flat light reflecting portion again by the flat light reflecting portion of the second light control panel, An image of the object is imaged on the opposite side of the optical imaging device.
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）。 In addition, in WO2007/1166639, the structure is simplified and the cost is reduced, and it is possible to make it very thin, and it is possible to observe at an angle with respect to the device surface. An imaging element is disclosed (Patent Document 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。 The imaging element disclosed in Patent Document 2 is an optical element that causes bending of light rays when light passes through an element surface that constitutes one plane. The imaging element is configured by arranging a plurality of unit optical elements that reflect light by one or more mirror surfaces arranged at an angle perpendicular to the element surface or at an angle close thereto. The imaging element reflects the light emitted from the projection object placed on one side of the element surface to a mirror surface when passing through the element surface, so that a real image is formed on the other side of the element surface in a space without physical substance. Image as.
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。 As disclosed in the above-mentioned patent documents, as an aerial image device realizing means, an imaging optics for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side. The element is known.
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。 In the production of such an imaging optical element, a mirror image may be distorted due to a defect in parallelism or flatness of a reflecting surface (mirror surface), distortion of a substrate, or the like. Further, when a plurality of imaging optical elements are joined (tiled) to increase the size, the parallelism of the reflecting surface is broken at the joint between the elements, and the mirror image is apt to be distorted. For this reason, there is a demand for a method of appropriately detecting the quality of the imaging optical element by detecting a defect in the reflecting surface that occurs during the manufacturing process.
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。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an evaluation method of an imaging optical element and an evaluation apparatus of the imaging optical element, which can appropriately evaluate the quality of the imaging optical element. That is.
この発明の１つの局面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。結像光学素子は、ピッチｐの間隔で平行配置された複数の反射面を有する。像形成領域の直径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。
この発明の別の局面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。
An evaluation method of an imaging optical element according to one aspect of the present invention is an imaging optical element for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side. Is an evaluation method of. The method of evaluating an imaging optical element includes a step of arranging a chart on one surface side of the imaging optical element to form a mirror image of the chart on the other surface side of the imaging optical element, and an imaging optical element. And a step of evaluating the imaging optical element by detecting a distortion of the mirror image of the chart from the image of the mirror image of the captured chart. The chart has contrasting interfaces that are spaced apart. The region on the imaging optical element that forms the mirror image of the interface of the contrast, which is captured during the process of capturing the mirror image of the chart, is referred to as an image forming region. In this case, the step of photographing the mirror image of the chart includes the step of setting the maximum gap between the image forming areas adjacent to each other to 5 mm or less. The imaging optical element has a plurality of reflecting surfaces arranged in parallel at a pitch p. The diameter D of the image forming region satisfies the relationship of p<D<10×p with respect to the pitch p of the reflecting surface of the imaging optical element.
An imaging optical element evaluation method according to another aspect of the present invention is an imaging optical element for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side. Is an evaluation method of. The method of evaluating an imaging optical element includes a step of arranging a chart on one surface side of the imaging optical element to form a mirror image of the chart on the other surface side of the imaging optical element, and an imaging optical element. And a step of evaluating the imaging optical element by detecting a distortion of the mirror image of the chart from the image of the mirror image of the captured chart. The chart has contrasting interfaces that are spaced apart. The region on the imaging optical element that forms the mirror image of the interface of the contrast, which is captured during the process of capturing the mirror image of the chart, is referred to as an image forming region. In this case, the step of photographing the mirror image of the chart includes the step of setting the maximum gap between the image forming areas adjacent to each other to 5 mm or less.
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。 According to the evaluation method of the imaging optical element configured as described above, the imaging optical element is evaluated by detecting the distortion of the mirror image of the chart from the captured image of the mirror image of the chart. At this time, in view of the fact that the mirror image of the photographed chart is formed by a partial area on the imaging optical element, the maximum gap between adjacent image forming areas is set to 5 mm or less. This makes it possible to reliably detect a local defect on the reflecting surface of the imaging optical element as distortion of the mirror image at the interface of contrast. Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately evaluate the quality of the imaging optical element.
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。 Further preferably, in the step of photographing the mirror image of the chart, the mirror image of the chart is photographed a plurality of times while changing the mutual positional relationship between the imaging optical element and the chart, thereby forming image areas adjacent to each other. The step of setting the maximum gap between them to 5 mm or less is included.
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。 Also preferably, in the step of photographing the mirror image of the chart, while changing the mutual positional relationship between the imaging optical element and the photographing position of the mirror image of the chart, by photographing the mirror image of the chart a plurality of times, It includes a step of setting the maximum gap between the image forming areas adjacent to each other to 5 mm or less.
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。 According to the evaluation method of the imaging optical element configured as described above, the local defect of the reflective surface of the imaging optical element is determined from the mirror image of the chart obtained by a plurality of times of photographing, and the mirror of the interface of the contrast is determined. It can be reliably detected as image distortion.
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。 Further, preferably, the chart is a line chart including a plurality of straight lines which form a contrast interface and are arranged in parallel with each other.
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。 According to the evaluation method of the imaging optical element configured as described above, it is possible to more reliably detect the local defect of the reflecting surface of the imaging optical element as the distortion of the mirror image at the interface of the contrast.
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。 Further preferably, the chart is a line chart in which a first straight line having a width of Ma and a second straight line having a width of Mb equal to or larger than Ma are alternately arranged with a second straight line forming an interface of contrast. .. The pupil diameter φ of the camera lens for capturing the mirror image of the chart, the distance Lf between the image forming area and the mirror image in the optical axis direction of the camera lens, the mirror image in the optical axis direction of the camera lens and the camera lens The diameter D of the image forming area with respect to the distance Lv between them is represented by a relational expression of D=φ×Lf/Lv. The maximum gap X between adjacent image forming areas satisfies the relational expression X=Mb−D.
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。 According to the evaluation method of the imaging optical element having such a configuration, the maximum gap between the image forming areas adjacent to each other can be easily obtained.
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。 Further, preferably, the image forming regions adjacent to each other partially overlap each other during the process of capturing the mirror image of the chart.
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。 According to the evaluation method of the imaging optical element configured as described above, it is possible to more reliably detect the local defect of the reflecting surface of the imaging optical element as the distortion of the mirror image at the interface of the contrast.
この発明の１つの局面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。結像光学素子は、ピッチｐの間隔で平行配置された複数の反射面を有する。像形成領域の直径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。
この発明の別の局面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。
An imaging optical element evaluation apparatus according to one aspect of the present invention is an imaging optical element for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side. Is an evaluation device. The imaging optical element evaluation device has a contrast interface arranged at intervals, and is formed on the chart arranged on one surface side of the imaging optical element and the other surface side of the imaging optical element. And a camera for taking a mirror image of the chart. When the area on the imaging optical element that forms a mirror image of the interface of the contrast captured by the camera is referred to as an image forming area, a chart is formed so that the maximum gap between adjacent image forming areas is 5 mm or less. The mutual positional relationship between the imaging optical element and the camera is set. The imaging optical element has a plurality of reflecting surfaces arranged in parallel at a pitch p. The diameter D of the image forming region satisfies the relationship of p<D<10×p with respect to the pitch p of the reflecting surface of the imaging optical element.
An imaging optical element evaluation apparatus according to another aspect of the present invention is an imaging optical element for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side. Is an evaluation device. The imaging optical element evaluation device has a contrast interface arranged at intervals, and is formed on the chart arranged on one surface side of the imaging optical element and the other surface side of the imaging optical element. And a camera for taking a mirror image of the chart. When the area on the imaging optical element that forms a mirror image of the interface of the contrast captured by the camera is referred to as an image forming area, a chart is formed so that the maximum gap between adjacent image forming areas is 5 mm or less. The mutual positional relationship between the imaging optical element and the camera is set.
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。 According to the image-forming optical element evaluation apparatus thus configured, it is possible to appropriately evaluate the quality of the image-forming optical element.
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。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image forming optical element evaluation method and an image forming optical element evaluation apparatus capable of appropriately evaluating the quality of an image forming optical element.
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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are designated by the same reference numerals.
（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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a usage pattern of an imaging optical element. In the figure, an imaging optical element 510 is shown as an example of an imaging optical element evaluated using the method for evaluating an imaging optical element according to the first embodiment of the present invention.
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。 With reference to FIG. 1, the imaging optical element 510 is used as an aerial imaging device for imaging a mirror image 514 of a projection object 513 at a spatial position that is plane-symmetric with respect to the imaging optical element 510.
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。 The imaging optical element 510 has a flat plate (panel) shape having one surface 510a and the other surface 510b arranged on the back side of the one surface 510a. The projection object 513 is arranged on the one surface 510a side of the imaging optical element 510 so as to be decentered from the center position of the imaging optical element 510, and the mirror image 514 is arranged on the other surface 510b side of the imaging optical element 510. , Is imaged at a position symmetrical with respect to the imaging optical element 510.
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。 In FIG. 1, an apple is arranged as an example of the projected object, but the projected object may be, for example, a liquid crystal display configured to be able to display an image that is the projected object.
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。 The imaging optical element 510 includes two mirror plates having a plurality of reflecting surfaces arranged in parallel so that the reflecting surface of one mirror plate and the reflecting surface of the other mirror plate are orthogonal to each other. It is a laminated mirror array type that is laminated in the thickness direction.
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。 FIG. 2 is a plan view showing the imaging optical element in FIG. 3 to 6 are plan views showing steps of a method of manufacturing the imaging optical element in FIG.
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。 With reference to FIGS. 2 to 6, the imaging optical element 510 includes a plurality of mirror plates 522. The imaging optical element 510 is configured by joining a plurality of mirror plates 522 arranged in the surface direction. The plurality of mirror plates 522 are joined by an adhesive.
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。 In the present embodiment, five mirror plates 522 (mirror plate 522A, mirror plate 522B, mirror plate 522C, mirror plate 522D, mirror plate 522E) are used as the plurality of mirror plates 522.
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。 The mirror plate 522A has a rectangular plan view. The mirror plates 522B, 522C, 522D, 522E have a right triangle plan view. One side of the mirror plate 522A having a rectangular plan view and the oblique side of the mirror plate 522B having a right triangle plan view are joined. In the same manner, the remaining three sides of the mirror plate 522A and the oblique sides of the mirror plates 522C, 522D, 522E are joined together.
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。 The imaging optical element 510 has a rectangular plan view as a whole. A joint portion 527 of the mirror plates 522 is formed between the mirror plate 522A and the mirror plates 522B, 522C, 522D, and 522E. The joint portion 527 of the mirror plates 522 extends linearly.
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。 As shown in FIGS. 3 and 4, when manufacturing the imaging optical element 510, two mirror plates 526 (526P, 526Q) are prepared. The mirror plate 526 has a rectangular plan view corresponding to the mirror plate 522A.
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。）。 The mirror plate 526 is composed of a plurality of transparent plate members 506 and a plurality of light reflecting portions 507. (Hereinafter, the light reflecting portion 507 that constitutes the mirror plate 526P is particularly referred to as “first light reflecting portion 507P”, and the light reflecting portion 507 that constitutes the mirror plate 526Q is particularly referred to as “second light reflecting portion 507Q”. ).
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。 The mirror plate 526 is configured by stacking transparent plate members 506 having light reflecting portions 507 in one direction. The transparent plate member 506 is made of transparent resin or glass. The light reflecting portion 507 has a planar shape that forms a reflecting surface. The light reflecting portion 507 is formed of, for example, a metal such as silver or aluminum. The light reflecting portion 507 is formed on at least one of the two main surfaces of the transparent plate member 506 facing each other.
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。 The plurality of transparent plate members 506 are bonded to each other with an adhesive. The light reflecting portion 507 has a planar shape including the thickness direction of the mirror plate 526 and a direction orthogonal to the thickness direction. The plurality of light reflecting portions 507 are arranged in parallel with each other. The plurality of light reflection portions 507 are arranged at intervals in the stacking direction of the transparent plate members 506. The plurality of light reflecting portions 507 are arranged at equal intervals.
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）。 As shown in FIG. 5, the mirror plate 526P and the mirror plate 526Q are overlapped in the thickness direction of the mirror plate 526. At this time, the mirror plate 526P and the mirror plate 526Q are overlapped so that the first light reflecting portion 507P and the second light reflecting portion 507Q are orthogonal to each other. The mirror plate 522A is obtained by bonding the mirror plate 526P and the mirror plate 526Q that are overlapped with each other using an adhesive (cross bonding step).
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。 Similar to the above process, two mirror plates 526 (526P, 526Q) having a right-angled triangular plan view are cross-bonded to each other to obtain a mirror plate 522B, a mirror plate 522C, a mirror plate 522D, and a mirror plate 522E.
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）。 As shown in FIG. 6, the mirror plate 522A, the mirror plate 522B, the mirror plate 522C, the mirror plate 522D, and the mirror plate 522E are arranged so as to be aligned in the plane direction of these mirror plates 522. The image forming optical element 510 in FIG. 2 is obtained by joining the mirror plate 522A, the mirror plate 522B, the mirror plate 522C, the mirror plate 522D, and the mirror plate 522E with an adhesive (tiling step).
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。 In the imaging optical element 510 configured as described above, when the light from the projection target 513 is incident on the reflection surface at an angle of 45° (direction shown by an arrow 601 in FIG. 2), a mirror image is obtained. Has the best visibility. In this embodiment, in order to maximize the area on the imaging optical element that contributes to the image formation of a mirror image, the above-mentioned mirror plate 522A, mirror plate 522B, mirror plate 522C, mirror plate 522D, and mirror plate 522E are provided. The method of joining is taken.
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。 A mirror plate 526P is arranged on one surface 510a side of the imaging optical element 510, and a mirror plate 526Q is arranged on the other surface 510b side of the imaging optical element 510. Light from the projection object arranged on the one surface 510a side of the imaging optical element 510 is incident on the first light reflecting portion 507P. The light reflected by the reflecting surface formed by the first light reflecting portion 507P is reflected by the reflecting surface formed by the second light reflecting portion 507Q and forms a mirror image on the other surface 510b side of the imaging optical element 510. ..
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。 FIG. 7 is a side view showing an evaluation apparatus for an imaging optical element according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing an example of a chart used in the evaluation device for the imaging optical element in FIG. 7.
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。 Referring to FIGS. 7 and 8, the evaluation device for an imaging optical element according to the first embodiment of the present invention has contrast interfaces arranged at intervals, and one surface 510a side of imaging optical element 510 is provided. And a camera 51 that captures a mirror image (aerial image) 42' of the chart 42 formed on the other surface 510b side of the imaging optical element 510. When the area on the imaging optical element 510 that forms a mirror image of the interface of the contrast captured by the camera 51 is referred to as an image forming area, the maximum gap between adjacent image forming areas is 5 mm or less. The mutual positional relationship among the chart 42, the imaging optical element 510, and the camera 51 is set.
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。 Further, in the method for evaluating the imaging optical element according to the first embodiment of the present invention, the chart 42 is arranged on one surface 510a side of the imaging optical element 510 so that the other surface 510b side of the imaging optical element 510 is arranged. To form a mirror image 42' of the chart 42 on the screen, a step of capturing a mirror image 42' of the chart 42 formed by the imaging optical element 510, and a chart from the image of the captured mirror image 42' of the chart 42. Evaluating the imaging optics 510 by detecting the distortion of the 42 mirror image 42'. The chart 42 has contrast interfaces arranged at intervals. When the area on the image forming optical element that forms the mirror image of the contrast interface, which is captured during the step of capturing the mirror image 42′ of the chart 42, is referred to as an image forming area, the mirror image 42′ of the chart 42 is captured. The step of performing includes a step of setting the maximum gap between adjacent image forming areas to 5 mm or less.
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。 In the present embodiment, the liquid crystal panel 41 that displays the chart 42 is arranged on the one surface 510a side of the imaging optical element 510. As shown in FIG. 8, as the chart 42, for example, a line chart 42L in which black straight lines 43 and white straight lines 44 are alternately arranged can be used. The boundary between the black straight line 43 and the white straight line 44 forms a black-and-white contrast interface.
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。 As described above, in the present embodiment, in the manufacture of the imaging optical element 510, the evaluation chart 42 is connected in the air by the imaging optical element 510 in order to quantitatively determine the deterioration of the imaging performance due to a manufacturing error or the like. An image is formed, and the mirror image 42 ′ is analyzed based on the image taken by the camera 51, and the quality of the imaging optical element 510 is determined.
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。 In such a method, the distortion can be detected by observing the continuity of the interface of the contrast in the mirror image 42′ of the chart 42. However, in the present embodiment, the imaging optical element 510 has high sensitivity and no leakage. In order to detect the distortion due to the defect (1), the maximum gap between the image forming regions corresponding to the interface of the contrast formed on the chart 42 is set to 5 mm or less. Hereinafter, this point will be described in detail.
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。 FIG. 9 is a diagram for explaining the image forming area on the imaging optical element. Referring to FIG. 9, in the mirror image formed by the imaging optical element, the individual corner mirrors (reflection surfaces in an orthogonal relationship) of the imaging optical element split the light beam from the object, and the respective corner mirrors are split. Are formed by reflecting light at a symmetrical position of the object with respect to the imaging optical element. Then, an image of the same size as the object is formed as a mirror image.
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。 On the other hand, the bundle of rays captured by the camera 51 is a part of the bundle of rays radiated from a certain point of the object, and corresponds to the position of the mirror image captured by the camera 51. The position is set. In other words, the mirror image of the specific position photographed by the camera 51 is not formed by the entire surface of the imaging optical element, but is formed by a narrow specific area (image forming area) on the imaging optical element. Has been done.
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。 In FIG. 9, when the pupil diameter of the lens of the camera 51 is φ, the projection amount of the mirror image from the image forming area is Lf, and the observation distance of the mirror image is Lv, a point image 62 to be captured is formed. The diameter D of the image forming area 63 on the imaging optical element is represented by the relational expression D=Lf×φ/Lv.
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。 FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an image forming area on the imaging optical element and a local defect of the reflecting surface.
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。 With reference to FIG. 10, a line chart (intersection at 45° in FIG. 10) that intersects in the arrangement direction of the reflecting surfaces in the imaging optical element 510 is used. In the figure, the contrast interface 65 (interval W) formed on the line chart and the image forming area 66 (diameter (width)) on the imaging optical element 510 that forms a mirror image of the contrast interface 65 to be photographed. D) are shown.
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）。 When the entire reflecting surface is tilted or distorted, the line chart intersects the reflecting surface, so that the defect of the reflecting surface can be detected without being affected by the pitch of the line chart. .. However, when there is a local defect on the reflecting surface, if the pitch of the line chart is large, the defect on the reflecting surface may not be detected (in FIG. 10, the defect in the area between the adjacent image forming areas 66 may be detected. Can not be detected).
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。 When a foreign substance is caught in the reflecting surface during the production of the imaging optical element 510, the reflecting face is distorted empirically within the area of 4 to 5 mm in diameter with the foreign substance as the center, although there is a difference depending on the size of the foreign substance. (Area 72 affected by foreign material 71 shown in FIG. 10). When the interval W of the contrast interface 65 is large corresponding to the pitch of the line chart, the local reflection surface defect existing in the corresponding region between them cannot be detected as the distortion of the contrast interface 65.
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。 Therefore, in the present embodiment, the maximum gap between the image forming areas 66 adjacent to each other is set to 5 mm or less. The maximum gap between the adjacent image forming areas 66 is more preferably 3 mm or less, and it is further preferable that the adjacent image forming areas 66 partially overlap each other.
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。 The diameter D of the image forming area 66 preferably satisfies the relationship of p<D<10×p with respect to the pitch p of the reflecting surface of the imaging optical element. When the diameter D of the image forming area 66 satisfies the relationship of p<D, it is possible to avoid a situation in which it becomes difficult to detect the distortion of the contrast interface. When the diameter D of the image forming area 66 satisfies the relationship of D<10×p, it is possible to prevent the detection accuracy of the reflection surface defect from being lowered.
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。 FIG. 11 is a diagram showing a first specific example of the relationship between the mirror image of the line chart and the maximum gap between adjacent image forming areas.
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。 With reference to FIG. 11, in this specific example, a line chart 42L (mirror image 42L') in which black straight lines 43 and white straight lines 44 are alternately arranged is used. The white straight line 44 has a width Ma and the black straight line 43 has a width Mb larger than Ma. The boundary between the black straight line 43 and the white straight line 44 forms a black-and-white contrast interface. When the diameter of the image forming area 66 is D, the maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other satisfies the relational expression X=Mb−D.
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。 FIG. 12 is a diagram showing a second specific example of the relationship between the mirror image of the line chart and the maximum gap between adjacent image forming areas.
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。 With reference to FIG. 12, in this specific example, a line chart 42L (mirror image 42L′) in which black straight lines 43 and white straight lines 44 are alternately arranged is used. The black straight line 43 has a width Ma, and the white straight line 44 has a width Mb larger than Ma. The boundary between the black straight line 43 and the white straight line 44 forms a black-and-white contrast interface. When the diameter of the image forming area 66 is D, the maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other satisfies the relational expression X=Mb−D.
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。 That is, when the line chart 42L in which the black straight lines 43 and the white straight lines 44 are alternately arranged is used as the chart 42, the maximum gap X between the image forming regions 66 adjacent to each other is the maximum width of the straight lines forming the line chart ( It is a value obtained by subtracting the diameter D of the image forming region 66 from the width of the wide straight line of the black straight line 43 and the white straight line 44).
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。 FIG. 13 is an image showing a mirror image of a line chart in which a local reflection surface defect is detected. With reference to FIG. 13, distortion occurs in the interface of the contrast formed in the line chart in the range indicated by the alternate long and two short dashes line 91 to 93. By confirming such distortion, it is possible to detect a local reflection surface defect in the imaging optical element.
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。 FIG. 14 is a diagram showing a specific example of the layout of the camera, the imaging optical element, and the chart in the imaging optical element evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
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。 With reference to FIG. 14, in this specific example, a laminated mirror array type imaging optical element 520 (500 mm square, pitch of reflecting surface 0.5 mm) is used.
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。 A liquid crystal panel 41 that displays a line chart 42L in FIG. 8 is arranged on one surface 520a side of the imaging optical element 520. The pitch W of the black background straight lines 43 is 2.16 mm, and the width MW of the black background straight lines 43 and the white background straight lines 44 is 1.08 mm. A mirror image 42L' of the line chart 42L is formed on the other surface 520b side of the imaging optical element 520.
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。 As described above, the maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other is a value obtained by subtracting the diameter D of the image forming area 66 from the maximum width of the straight line forming the line chart (width MW in this specific example). Become. Here, as shown in FIG. 14, since the imaging optical element 520 is tilted with respect to the mirror image 42L′, the diameter D of the image forming area 66 is equal to that of the mirror image 42L′ from the imaging optical element 520. It is calculated based on the lower end position of the line chart where the pop-out amount Lf is the smallest. Since this position is the position where the diameter D of the image forming area 66 is the smallest in the mirror image 42', it is possible to more reliably detect the local reflection surface defect in the imaging optical element.
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。 The pupil diameter φ of the lens of the camera 51 that captures the mirror image 42L′ is 8.57 mm (focal length 12 mm, F-number 1.4 (open)). The distance Lf between the projection amount of the mirror image 42L′ from the image forming region 66 (more specifically, the image forming region 66 and the mirror image 42L′ in the optical axis direction of the lens of the camera 51) is 123 mm, The observation distance (more specifically, the distance between the mirror image 42L' and the lens of the camera 51 in the optical axis direction of the lens of the camera 51) Lv of the mirror image 42L' is 1100 mm. In this case, the diameter D of the image forming area 66 is calculated by the following equation.
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。
D=Lf×φ/Lv=123×8.57/1100=0.958 mm
Next, the maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other is calculated by the following equation.
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。
X=MW-D=1.08-0.958=0.112 mm (≦5 mm)
According to the evaluation apparatus and the evaluation method of the imaging optical element in the first embodiment of the present invention configured as above, it is possible to appropriately evaluate the quality of the imaging optical element.
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。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the evaluation of the laminated mirror array type imaging optical element has been described. However, the present invention is not limited to this, and a square column or a square having two orthogonal reflecting surfaces. It can also be applied to the evaluation of an imaging optical element of a type in which holes are arranged in a two-dimensional matrix (two-sided corner reflector array type). In the two-sided corner reflector type, distortion due to foreign matter does not occur, but image distortion due to distortion at the time of molding is conceivable. Since distortion at the time of molding continuously occurs, it can be considered in the same manner as the laminated mirror array type.
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。 Further, the evaluation chart is not limited to the above line chart, and for example, a dot chart can be used. However, the line chart is preferably used in the present invention because the state of the reflecting surface can be continuously determined.
（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。
(Embodiment 2)
15 and 16 are diagrams showing steps of an evaluation method for an imaging optical element according to the second embodiment of the present invention. The method for evaluating the imaging optical element according to the present embodiment basically includes the same steps as the method for evaluating the imaging optical element according to the first embodiment. Hereinafter, the description of the overlapping steps will not be repeated.
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。 With reference to FIGS. 7, 15 and 16, in the present embodiment, while changing the relative positional relationship between imaging optical element 510 and chart 42 or camera 51, mirror image 42 ′ of chart 42 is displayed. The maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other is set to 5 mm or less by photographing a plurality of times.
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。 More specifically, by relatively changing the positional relationship between the imaging optical element 510 and the chart 42, the position of the mirror image 42' changes, and the image forming area 66 on the imaging optical element 510 also moves. For example, as shown in FIG. 15, assuming the case where a line chart in which the maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other is 9 mm is used, the line chart is displayed on the imaging optical element 510. Move by 4.5 mm in the direction of arrangement. As a result, as shown by the arrow 80 in FIG. 16, the image forming area 66 on the imaging optical element 510 also moves by 4.5 mm (distance S). The maximum gap X with the image forming area 66K is 4.5 mm (≦5 mm). The imaging optical element can be appropriately evaluated by capturing the mirror images formed before and after the movement of the line chart and detecting the distortion of the mirror image of the line chart from these images.
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。 Further, as another example, by moving the position of the camera 51 with respect to the imaging optical element 510, the position of the mirror image taken by the camera 51 changes, and the image forming area 66 on the imaging optical element 510 also moves. .. For example, assuming that a line chart is used in which the maximum gap X between the image forming areas 66 adjacent to each other is 12 mm, the camera 51 is moved 4 mm in the line chart arrangement direction, and further moved 4 mm (8 mm from the beginning). .. The imaging optical element is appropriately evaluated by capturing the mirror images formed before the camera 41 is moved and after the camera 41 is moved, and detecting the distortion of the mirror image of the line chart from these images. can do.
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。 According to the evaluation method of the imaging optical element in the second embodiment of the present invention thus configured, the effects described in the first embodiment can be similarly obtained.
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。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
この発明は、主に、空中映像表示装置に適用される。 The present invention is mainly applied to an aerial image display device.
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。 41 liquid crystal panel, 42 chart, 42', 42L', 514 mirror image, 42L line chart, 43 black straight line, 44 white straight line, 51 camera, 62 point image, 63, 66, 66J, 66K image forming area, 65 contrast Interface, 71 foreign matter, 72 range, 506 transparent plate material, 507 light reflecting portion, 507P first light reflecting portion, 507Q second light reflecting portion, 510,520 imaging optical element, 510a, 520a one surface, 510b, 520b the other , 513 Projected object, 522, 522A, 522B, 522C, 522D, 522E, 526, 526P, 526Q Mirror plate, 527 Joint part.
Claims (7)
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み、
前記結像光学素子は、ピッチｐの間隔で平行配置された複数の反射面を有し、
前記像形成領域の直径Ｄは、前記結像光学素子における前記反射面のピッチｐに対して、ｐ＜Ｄ＜１０×ｐの関係を満たす、結像光学素子の評価方法。 A method for evaluating an imaging optical element for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side,
A step of forming a mirror image of the chart on the other surface side of the imaging optical element by disposing a chart on one surface side of the imaging optical element,
Photographing a mirror image of the chart formed by the imaging optical element;
Detecting the distortion of the mirror image of the chart from the image of the captured mirror image of the chart, and evaluating the imaging optical element,
The chart has contrasting interfaces that are spaced apart,
When the area on the imaging optical element forming the mirror image of the interface of the contrast, which is captured during the step of capturing the mirror image of the chart, is referred to as an image forming area,
The step of taking a mirror image of the chart, see contains a step to 5mm or less the maximum gap between the image forming areas adjacent to each other,
The imaging optical element has a plurality of reflecting surfaces arranged in parallel at intervals of a pitch p,
The image forming optical element evaluation method , wherein the diameter D of the image forming region satisfies the relationship of p<D<10×p with respect to the pitch p of the reflecting surface of the image forming optical element.
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。 The chart is a line chart in which a first straight line having a width of Ma and a second straight line having a width of Mb that is equal to or larger than the Ma are arranged alternately with the second straight line forming the interface of the contrast. ,
The pupil diameter φ of the lens of the camera that captures the mirror image of the chart, the distance Lf between the image forming region and the mirror image in the optical axis direction of the camera lens, the mirror in the optical axis direction of the camera lens. With respect to the distance Lv between the image and the lens of the camera, the diameter D of the image forming region is represented by a relational expression of D=φ×Lf/Lv,
The maximum gap X between the image forming areas adjacent to each other satisfies the relational expression X=Mb-D.
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、
前記結像光学素子は、ピッチｐの間隔で平行配置された複数の反射面を有し、
前記像形成領域の直径Ｄは、前記結像光学素子における前記反射面のピッチｐに対して、ｐ＜Ｄ＜１０×ｐの関係を満たす、結像光学素子の評価装置。 An evaluation device of an imaging optical element for forming a mirror image of a projection object arranged on one surface side at a spatial position on the other surface side,
A chart having a contrast interface arranged at intervals, and arranged on one surface side of the imaging optical element;
A camera for taking a mirror image of the chart formed on the other surface side of the imaging optical element,
When an area on the imaging optical element that forms a mirror image of the interface of the contrast captured by the camera is referred to as an image forming area, the maximum gap between the adjacent image forming areas is 5 mm or less. In, the mutual positional relationship of the chart, the imaging optical element and the camera is set ,
The imaging optical element has a plurality of reflecting surfaces arranged in parallel at intervals of a pitch p,
The diameter D of the image forming area satisfies the relation of p<D<10×p with respect to the pitch p of the reflecting surface of the image forming optical element, and the evaluation apparatus of the image forming optical element.
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