JPWO2018034181A1 - 画像検査装置、画像検査方法、及び画像検査装置用部品 - Google Patents

Abstract

ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置３０が搭載される搭載部１０と、搭載部１０に搭載された画像投影装置３０から出射される光線５０を集光させる集光レンズ１２と、集光レンズ１２で集光された光線５０が照射されて検査画像が投影される被投影部１４と、被投影部１４に投影された前記検査画像を検査する検査部２２と、を備える画像検査装置。

Description

本発明は、画像検査装置、画像検査方法、及び画像検査装置用部品に関する。

光源から出射された光線を用いユーザの網膜に画像を直接投影するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などの画像投影装置が知られている（例えば、特許文献１）。このような画像投影装置では、マックスウェル視といわれる方法が用いられる。マックスウェル視では、画像を形成する光線からなる走査光を瞳孔近傍で収束させて網膜に画像（網膜画像）を投影する。また、検査対象物の歪量を測定する歪検査装置が知られている（例えば、特許文献２）。

特開２０１５−１１１２３１号公報 国際公開第２００８／１４９７１２号

ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置において、網膜に投影される画像を検査する方法として、ユーザが画像投影装置を実際に装着して投影される画像を見ることによって画像を検査する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、画像投影装置を装着したユーザ以外の第３者は画像を把握できないため、ユーザによって判断がばらつくなど、判断基準が曖昧になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、網膜走査型レーザディスプレイにおける、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置によって投影される画像を検査することを目的とする。

本発明は、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置が搭載される搭載部と、前記搭載部に搭載された前記画像投影装置から出射される光線を集光させる集光レンズと、前記集光レンズで集光された前記光線が照射されて検査画像が投影される被投影部と、前記被投影部に投影された前記検査画像を検査する検査部と、を備える画像検査装置である。

上記構成において、前記集光レンズ側に開口を有する略半球面の形状をした前記被投影部に投影された前記検査画像を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された前記検査画像に対して前記略半球面の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換する画像変換部と、を備え、前記検査部は、前記画像変換部で変換された後の前記検査画像を検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記被投影部は、前記検査画像を透過し、前記撮像部は、前記被投影部を透過した前記検査画像を撮像する構成とすることができる。

上記構成において、前記集光レンズと前記被投影部との間の前記光線の光路上に設けられた反射系を備え、前記撮像部は、前記被投影部と前記反射系とで反射された前記検査画像を撮像する構成とすることができる。

上記構成において、前記反射系は、偏光板と偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを含む構成とすることができる。

上記構成において、前記被投影部は平面形状をしている構成とすることができる。

上記構成において、前記検査部は、前記検査画像の歪、解像度、輝度、パターン形状、ガンマ特性、コントラスト比、アスペクト比、及び色合いの少なくとも１つを検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記被投影部に投影された前記検査画像は、第１焦点距離の前記集光レンズで集光された前記光線によって投影された第１検査画像と、前記第１焦点距離とは異なる第２焦点距離の前記集光レンズで集光された前記光線によって投影された第２検査画像と、を含み、前記検査部は、前記第１検査画像の第１解像度及び前記第２検査画像の第２解像度を測定し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記被投影部に投影された前記検査画像は、空間周波数の異なる複数の前記第１検査画像と、空間周波数の異なる複数の前記第２検査画像と、を含み、前記検査部は、前記複数の第１検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第１解像度として算出し、前記複数の第２検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第２解像度として算出し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記被投影部に投影された前記検査画像は輝度の異なるパターンを有する検査パターンを含み、前記検査部は、前記検査パターンの輝度の変化に基づいて前記検査画像の解像度を検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記集光レンズの近傍に前記光線が通過する孔を有する前記集光レンズの光軸に垂直な面方向に移動可能な開口板を備え、前記被投影部に投影された前記検査画像は、前記開口板が移動して前記孔が異なる位置にあるときに前記被投影部に投影された複数の前記検査画像を含み、前記検査部は、前記複数の検査画像の平均輝度及び／又はパターン形状の差異が所定範囲内かを検査する構成とすることができる。

上記構成において、平面形状をした前記被投影部に画像を検出するディテクタを備え、前記被投影部は、前記被投影部の平面の鉛直方向に移動可能であり、前記検査部は、前記被投影部の移動に伴って、前記ディテクタの位置と、その位置で検出した前記検査画像の大きさを特定することによって、前記光線の収束領域の大きさを計測する構成とすることができる。

本発明は、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置から検査画像を形成する光線を出射させ、集光レンズを通過させて被投影部に前記光線を照射させることで前記被投影部に前記検査画像を投影するステップと、前記被投影部に投影された前記検査画像を検査するステップと、を備える画像検査方法である。

上記構成において、前記集光レンズ側に開口を有する略半球面の形状をした前記被投影部に投影された前記検査画像を撮像するステップと、前記撮像するステップで撮像された前記検査画像に対して前記略半球面の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換するステップと、を備え、前記検査するステップは、前記変換するステップで変換された後の前記検査画像を検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記被投影部は平面形状をしている構成とすることができる。

上記構成において、前記検査するステップは、前記検査画像の歪、解像度、輝度、パターン形状、ガンマ特性、コントラスト比、アスペクト比、及び色合いの少なくとも１つを検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記投影するステップは、前記検査画像として、第１焦点距離の前記集光レンズを通過した前記光線による第１検査画像と、第２焦点距離の前記集光レンズを通過した前記光線による第２検査画像と、を投影し、
前記検査するステップは、前記第１検査画像の第１解像度及び前記第２検査画像の第２解像度を測定し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記投影するステップは、空間周波数の異なる複数の前記第１検査画像と、空間周波数の異なる複数の前記第２検査画像と、を投影し、前記検査するステップは、前記複数の第１検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第１解像度として算出し、前記複数の第２検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第２解像度として算出し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記投影するステップは、輝度の異なるパターンを有する検査パターンを含む前記検査画像を前記被投影部に投影し、前記検査するステップは、前記検査パターンの輝度の変化に基づいて前記検査画像の解像度を検査する構成とすることができる。

上記構成において、前記投影するステップは、前記集光レンズの近傍に前記光線が通過する孔を有する開口板が前記集光レンズの光軸に垂直な面方向に移動して前記孔が異なる位置にあるときに前記孔を通過する前記光線による複数の前記検査画像を投影し、前記検査するステップは、前記複数の検査画像の平均輝度及び／又はパターン形状の差異が所定範囲内かを検査する構成とすることができる。

上記構成において、平面形状をした前記被投影部は前記被投影部の平面の鉛直方向に移動可能であり、前記被投影部の移動に伴って、前記被投影部に搭載されて画像を検出するディテクタの位置と、その位置で検出した前記検査画像の大きさと、を特定するステップと、特定した前記ディテクタの位置と前記検査画像の大きさとによって、前記光線の収束領域の大きさを計測するステップと、を備える構成とすることができる。

本発明は、上記記載の被投影部となる画像検査装置用部品であって、光拡散性が高く、波長分散がフラットである素材で構成された画像検査装置用部品である。

上記構成において、前記素材は、光を透過させる材質のものに、石英および硫酸バリウムを混合させたもの、または光を透過させる材質の表面にナノダイヤモンドをコーティングしたものである構成とすることができる。

本発明によれば、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置によって投影される画像を検査することができる。

図１は、実施例１に係る画像検査装置を示す図である。 図２は、画像投影装置の上視図である。 図３は、画像投影装置から出射される光線の被投影部への照射を説明する図である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は、疑似的な眼（ダミーアイ）の概念図である。 図５は、疑似的な眼（ダミーアイ）に投影される画像領域を示す図である。 図６は、被投影部の他の例の上視図である。 図７は、画像の歪を検査する検査方法の一例を示すフローチャートである。 図８（ａ）から図８（ｃ）は、曲面画像変換を説明する図である。 図９（ａ）から図９（ｃ）は、歪の検査の具体例を説明する図（その１）である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、歪の検査の具体例を説明する図（その２）である。 図１１は、画像の解像度を検査する検査方法の第１の例を示すフローチャートである。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、画像の解像度の検査方法の第１の例を説明する図である。 図１３は、画像の解像度を検査する検査方法の第２の例を示すフローチャートである。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、画像の解像度の検査方法の第２の例を説明する図（その１）である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、画像の解像度の検査方法の第２の例を説明する図（その２）である。 図１６は、実施例３の変形例１に係る画像検査装置を示す図である。 図１７は、画像の解像度を検査する検査方法の第３の例を示すフローチャートである。 図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、画像の解像度の検査方法の第３の例を説明する図（その１）である。 図１９は、画像の解像度の検査方法の第３の例を説明する図（その２）である。 図２０（ａ）から図２０（ｃ）は、画像の解像度の検査方法の第３の例を説明する図（その３）である。 図２１は、実施例４に係る画像検査装置を示す図である。 図２２は、画像の輝度及びパターン形状を検査する検査方法の例を示すフローチャートである。 図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、画像の輝度及びパターン形状の検査方法を説明する図である。 図２４は、実施例５に係る画像検査装置を示す図である。 図２５は、実施例６に係る画像検査装置を示す図である。 図２６は、実施例７に係る画像検査装置を示す図である。 図２７は、平面形状の被投影部に投射される光線の大きさを示す図である。 図２８は、ガンマ特性の検査方法の一例を示す図である。 図２９は、コントラスト比の検査方法の一例を示す図である。 図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は、アスペクト比の検査方法の一例を示す図である。 図３１は、走査光の収束領域を検査する検査方法の例を示すフローチャートである。 図３２（ａ）から図３２（ｃ）は、走査光の収束領域の検査方法を説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る画像検査装置１００を示す図である。図１のように、実施例１の画像検査装置１００は、搭載部１０、集光レンズ１２、被投影部１４、撮像部１６、制御部１８、及び表示部２４を備える。

搭載部１０は、ユーザの網膜に画像を直接投影する被試験体としての画像投影装置３０が搭載される。ここで、図２を用いて画像投影装置３０の一例を説明する。図２は、画像投影装置３０の上視図である。画像投影装置３０は、ユーザに画像を視認させるための光線がユーザの眼球の網膜に直接照射される、マックスウェル視を利用した網膜投影型ヘッドマウントディスプレイである。

図２のように、画像投影装置３０は、光源３２、ミラー３４、ミラー３６、走査部３８、ミラー４０、投射部４２、及び制御部４４を備える。光源３２は、メガネ型フレームのツル４６に配置されている。光源３２は、制御部４４の指示の下、例えば単一又は複数の波長の光線５０を出射する。光線５０は、ユーザの眼球９０の網膜９２に画像を投影するための光線を含み、例えば赤色レーザ光（波長：６１０ｎｍ〜６６０ｎｍ程度）、緑色レーザ光（波長：５１５ｎｍ〜５４０ｎｍ程度）、及び青色レーザ光（波長：４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度）の可視光である。赤色、緑色、及び青色レーザ光を出射する光源３２として、例えばＲＧＢ（赤・緑・青）それぞれのレーザダイオードと３色合成デバイスとマイクロコリメートレンズとが集積された光源が挙げられる。

走査部３８は、メガネ型フレームのツル４６に配置されている。走査部３８は、光源３２から出射された光線５０を、水平方向及び垂直方向に走査する。走査部３８は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。光源３２から出射された光線５０は、ミラー３４及びミラー３６で反射されて走査部３８に入射する。

走査部３８で走査された光線５０からなる走査光は、ミラー４０によってメガネ型フレームのレンズ４８に向かって反射される。投射部４２がレンズ４８の眼球９０側の面に配置されている。このため、走査部３８で走査された光線５０は投射部４２に入射する。投射部４２は自由曲面又は自由曲面と回折面の合成構造をしたハーフミラーとなっている。これにより、投射部４２に入射された光線５０からなる走査光は、眼球９０の瞳孔９４近傍で収束した後に網膜９２に照射される。よって、ユーザは、光線５０で形成される画像を認識することができると共に、外界像をシースルーで視認することができる。

制御部４４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、並びに、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリなどで構成され、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムに従って動作し、光源３２を制御して、入力された画像データに基づく光線５０を光源３２から出射させるなどの画像投影装置３０全体の制御を行う。プロセッサ及びメモリは、メガネ型フレームに設けられていてもよいし、携帯端末などの外部装置に設けられていてもよい。

図３は、画像投影装置３０から出射される光線５０の被投影部１４への照射を説明する図である。なお、図２では有限の光束径を有する光線５０の中心部分を図示していたが、図３では光線５０を有限の光束径で図示し、その中心部分を一点鎖線で図示している。図１及び図３のように、集光レンズ１２は、投射部４２で反射された光線５０が通過する光路上であって、光線５０からなる走査光が収束する位置に設けられている。集光レンズ１２は、投射部４２から入射した光線５０を集光させる。

被投影部１４は、集光レンズ１２による光線５０の集光点近傍に配置されている。被投影部１４は、集光レンズ１２側が開口した半球面の形状のガラスで形成されていて、内側表面に光線５０に対して半透明な膜が設けられている。なお、被投影部１４は光線５０に対して半透明な材料によって形成されていてもよい。光線５０が被投影部１４に照射されることで、被投影部１４に画像が投影される。被投影部１４は、光線５０に対して半透明であるため、光線５０によって投影された画像を表示すると共に、画像を透過させる。

このような構成により、光線５０を集光する集光レンズ１２は眼球の水晶体と見なすことができ、半球面形状の被投影部１４は眼球の網膜と見なすことができる。すなわち、水晶体に相当する集光レンズ１２と網膜に相当する被投影部１４とで擬似的な眼（ダミーアイ、眼球スクリーンモデル、と称されることがあり、以下ダミーアイと記載する）が構成されている。このことから、被投影部１４の直径は、眼球の一般的な大きさに対応することが好ましく、例えば２３ｍｍ〜２５ｍｍ程度とすることが好ましい。また、光線５０が眼球の瞳孔を通過することと同等になるように、半球面形状の被投影部１４が球面形状であると仮定した場合で、瞳孔に相当する部分における光線５０からなる走査光は瞳孔の一般的な大きさ（例えば５ｍｍ〜７ｍｍ程度）の範囲に収まるようにすることが好ましい。

図４（ａ）から図４（ｄ）は、疑似的な眼（ダミーアイ）の概念図である。図５は、疑似的な眼（ダミーアイ）に投影される画像領域を示す図である。図４（ａ）はダミーアイ５２の側視図、図４（ｂ）はダミーアイ５２の上視図、図４（ｃ）はダミーアイ５２の正視図、図４（ｄ）はダミーアイ５２の斜視図である。図４（ａ）から図４（ｄ）のように、ダミーアイ５２の直径ＤＤ（すなわち、被投影部１４の直径）は例えば２４ｍｍである。ダミーアイ５２には、瞳孔５１（例えば直径ＩＤが７ｍｍの開口）を介して光線５０が入射する。光線５０は、ダミーアイ５２の中心と走査光の収束点５４とを通るｚ軸に対してｙ軸方向（縦方向）に角度θ１、ｘ軸方向（横方向）に角度φ１で入射する。光線５０がダミーアイ５２に照射されることで画像が投影される。すなわち、ダミーアイ５２を構成する被投影部１４に画像が投影される。ダミーアイ５２の網膜に相当する部分は曲面形状をしているため、ダミーアイ５２に投影される画像領域５３は図５のようになる。ダミーアイ５２を構成する被投影部１４の素材は、薄く、球形に加工可能で、光拡散性が高く、拡散する光の波長分散がフラットであるものが好ましく、半透明のすりガラス状のものや、光を透過させるガラスやアクリルに石英、ＢａＳＯ_４（硫酸バリウム）などを混合させたもの、またはダイヤモンド結晶構造を持った、粒子径がナノサイズのダイヤモンドであるナノダイヤモンドをガラスやアクリルの表面にコーティングしたもの、などが例として挙げられる。このようなダミーアイ５２は、例えば広範囲の視野（ＦＯＶ：Field of view）の分解能及び／又は歪みを測定するのに有用である。分解能などの光学設計は網膜表面で最適化されることから、視野が広範囲である場合では網膜の位置で正確な測定が行われることが好ましい。

図１のように、撮像部１６は、被投影部１４に対して集光レンズ１２とは反対側に設けられている。撮像部１６は、被投影部１４に投影され、被投影部１４を透過した画像を撮像する。撮像部１６は、例えばカメラ（ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなど）である。撮像部１６は、被投影部１４に投影される画像の走査線を上回る解像度のものを用いる。

制御部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、並びに、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリなどで構成され、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムに従って動作し、画像検査装置１００全体を制御する。例えば、制御部１８は、搭載部１０に搭載される画像投影装置３０に検査画像データを入力したり、被投影部１４に投影された検査画像を撮像部１６で撮像したりする。また、制御部１８は、撮像部１６で撮像された検査画像に対して被投影部１４の半球面の形状の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換する画像変換部２０として機能したり、撮像部１６で撮像された検査画像であって画像変換部２０で変換された後の検査画像を検査する検査部２２として機能したりする。表示部２４は、例えば液晶ディスプレイであり、検査画像の検査結果などを表示する。

なお、被投影部１４は、完全な半球面の形状をしている場合に限られず、略半球面の形状であればよい。略半球面の形状には、球面又はほぼ球面の一部が開口したような形状が含まれる。図６は、被投影部１４の他の例の上視図である。図６のように、被投影部１４は、球面の半分以上の部分で形成され、少なくとも瞳孔の大きさ以上の開口５６が設けられた形状をしていてもよい。この場合、被投影部１４に投影される検査画像の投影領域を広くできることから、撮像部１６は被投影部１４の背面側に加えて側面側にも設けられていてもよい。

図７は、画像の歪を検査する検査方法の一例を示すフローチャートである。図７のように、まずユーザは画像の歪検査の対象となる画像投影装置３０を画像検査装置１００の搭載部１０に搭載する（ステップＳ１０）。

次いで、画像検査装置１００の制御部１８は、画像投影装置３０の制御部４４に検査画像データを入力することで、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させて被投影部１４に検査画像を投影する（ステップＳ１２）。画像投影装置３０から出射された光線５０は集光レンズ１２を介して被投影部１４に照射され、これによって被投影部１４に検査画像が投影される。検査画像として、例えば格子画像を用いることができる。

次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された検査画像を撮像部１６で撮像する（ステップＳ１４）。撮像部１６で撮像された検査画像は制御部１８に送られる。

次いで、制御部１８は、撮像された検査画像に対して被投影部１４の半球面形状の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換する曲面画像変換を実施する（ステップＳ１６）。ここで、曲面画像変換について説明する。図８（ａ）から図８（ｃ）は、曲面画像変換を説明する図である。図８（ａ）は撮像部１６の撮像方向を示す図、図８（ｂ）は撮像部１６で撮像された検査画像の図、図８（ｃ）は曲面画像変換後の検査画像の図である。図８（ａ）のように、撮像部１６による検査画像の撮像は、被投影部１４の背面側から行われる。被投影部１４は半球面の形状をしているため、図８（ｂ）のように、撮像部１６で撮像された検査画像は、樽型に曲がった形状となる。ここで、図８（ａ）のように、撮像部１６の撮像方向に平行であって被投影部１４の半球面の中心点５８を通る軸をｚ軸とし、投影される検査画像の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とする。この場合、撮像部１６で撮像された検査画像を形成する光線５０の位置は、被投影部１４の中心点５８から動径ｒ及びｚ軸からの傾きθ２、ｘ軸からの傾きφ２を用いた極座標系で表せる。この極座標系は、ｘ＝ｒｓｉｎθｃｏｓφ、ｙ＝ｒｓｉｎθｓｉｎφ、ｚ＝ｒｃｏｓθによって直交座標系に変換することができる。この直交座標系への変換によって、図８（ｂ）のような樽型に曲がった形状の検査画像は、図８（ｃ）のような検査画像に変換される。この変換を曲面画像変換と称する。

次いで、制御部１８は、曲面画像変換後の検査画像（以下、変換検査画像と称す場合がある）の歪を検査する（ステップＳ１８）。曲面画像変換後の画像は、画像投影装置３０を装着するユーザが視認する画像と同等の画像である。したがって、変換検査画像（図８（ｃ）の画像）の歪を検査することで、画像投影装置３０を装着するユーザが視認する画像の歪（幾何学的均一性）を検査することができる。

図９（ａ）から図１０（ｂ）は、歪の検査の具体例を説明する図である。なお、図９（ａ）から図１０（ｂ）において、太線は変換検査画像を示し、細線は画像投影装置３０の制御部４４に入力した検査画像データを示している。

図９（ａ）は垂直方向歪の検査を説明する図である。図９（ａ）のように、制御部１８は、変換検査画像の左辺、右辺、及びそれらの間の中央において、変換検査画像の水平線のうち中央に位置する中央水平線から上辺及び下辺までの長さＶ１ＵからＶ３Ｌを測定する。長さの測定は格子枠の交点座標を用いて行われる。そして、制御部１８は、Ｖｂａｌ１＝（Ｖ１Ｕ−Ｖ１Ｌ）／（Ｖ１Ｕ＋Ｖ１Ｌ）×１００（％）、Ｖｂａｌ２＝（Ｖ２Ｕ−Ｖ２Ｌ）／（Ｖ２Ｕ＋Ｖ２Ｌ）×１００（％）、Ｖｂａｌ３＝（Ｖ３Ｕ−Ｖ３Ｌ）／（Ｖ３Ｕ＋Ｖ３Ｌ）×１００（％）を計算することで、垂直方向のバランスずれを検査する。また、制御部１８は、Ｖｓｉｚｅ＝（（Ｖ１Ｕ＋Ｖ１Ｌ）−（Ｖ３Ｕ＋Ｖ３Ｌ））／（Ｖ２Ｕ＋Ｖ２Ｌ）×１００（％）を計算することで、垂直方向サイズの左右差を検査する。

図９（ｂ）は水平方向歪の検査を説明する図である。図９（ｂ）のように、制御部１８は、変換検査画像の上辺、下辺、及びそれらの間の中央において、変換検査画像の垂直線のうちの中央に位置する中央垂直線から左辺及び右辺までの長さＨ１ＵからＨ３Ｌを測定する。そして、制御部１８は、ＨｂａｌＵ＝（Ｈ１Ｕ−Ｈ３Ｕ）／（Ｈ１Ｕ＋Ｈ３Ｕ）×１００（％）、ＨｂａｌＭ＝（Ｈ１Ｍ−Ｈ３Ｍ）／（Ｈ１Ｍ＋Ｈ３Ｍ）×１００（％）、ＨｂａｌＬ＝（Ｈ１Ｌ−Ｈ３Ｌ）／（Ｈ１Ｌ＋Ｈ３Ｌ）×１００（％）を計算することで、水平方向のバランスずれを検査する。また、制御部１８は、Ｈｓｉｚｅ＝（（Ｈ１Ｕ＋Ｈ３Ｕ）−（Ｈ１Ｌ＋Ｈ３Ｌ））／（Ｈ１Ｍ＋Ｈ３Ｍ）×１００（％）を計算することで、水平方向サイズの上下差を検査する。

図９（ｃ）は水平線傾きの検査を説明する図である。図９（ｃ）のように、制御部１８は、変換検査画像の中央水平線が変換検査画像の左辺と交わる点及び右辺と交わる点の垂直方向（上下方向）の間隔Ｈを測定する。また、制御部１８は、変換検査画像の中央水平線が変換検査画像の右辺と交わる点から左辺までの水平方向（左右方向）の距離Ｘを測定する。そして、制御部１８は、ＨＯＬＴ＝ＡＴＡＮ（Ｈ／Ｘ）（ｒａｄ）を計算することで、水平線傾きを検査する。

図１０（ａ）は垂直線傾きの検査を説明する図である。図１０（ａ）のように、制御部１８は、変換検査画像の中央垂直線が変換検査画像の上辺と交わる点及び下辺と交わる点の水平方向（左右方向）の間隔Ｖを測定する。また、制御部１８は、変換検査画像の中央垂直線が変換検査画像の上辺と交わる点から下辺までの垂直方向（上下方向）の距離Ｙを測定する。そして、制御部１８は、ＶＥＲＴ＝ＡＴＡＮ（Ｖ／Ｙ）（ｒａｄ）を計算することで、垂直線傾きを検査する。

図１０（ｂ）は湾曲の検査を説明する図である。図１０（ｂ）のように、制御部１８は、変換検査画像の左辺及び右辺において、変換検査画像の中央水平線が左辺及び右辺に交わる点と、上端及び下端のうちの当該点から水平方向で離れた方と、の間の間隔ＨＳ１及びＨＳ３を測定する。また、制御部１８は、変換検査画像の上辺と下辺との間の中央において、変換検査画像の中央垂直線から左辺及び右辺までの長さＨ１Ｍ及びＨ３Ｍを測定する。そして、制御部１８は、Ｓ１＝ＨＳ１／Ｈ１Ｍ×１００（％）。Ｓ３＝ＨＳ３／Ｈ３Ｍ×１００（％）を計算することで、湾曲を検査する。

次いで、制御部１８は、画像の歪（例えば図９（ａ）から図１０（ｂ）で説明した歪）の検査結果を表示部２４に表示する（ステップＳ２０）。なお、制御部１８は、メモリに予め記憶された歪量の許容範囲を参照して、検査結果が許容範囲を超えているか否かの判断をし、その判断結果を表示部２４に表示してもよい。

以上のように、実施例１の画像検査装置１００は、搭載部１０に搭載された画像投影装置３０から出射される光線５０を集光する集光レンズ１２と、集光された光線５０が照射されて検査画像が投影される被投影部１４と、投影された検査画像を検査する検査部２２と、を備える。つまり、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させ、集光レンズ１２を通過させて被投影部１４に光線５０を照射させることで被投影部１４に検査画像を投影し、投影された検査画像を検査する。これにより、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置３０によって投影される画像を検査することができる。

また、実施例１によれば、被投影部１４は集光レンズ１２側に開口を有する略半球面の形状をしていて、被投影部１４に投影された検査画像を撮像する撮像部１６と、撮像された検査画像に対して略半球面の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換する画像変換部２０と、を備える。検査部２２は、画像変換部２０で変換された後の検査画像を検査する。上述したように、集光レンズ１２と略半球面の被投影部１４とによって擬似的な眼（ダミーアイ）が構成される。このため、被投影部１４に投影された検査画像を撮像し、撮像された検査画像に対して略半球面の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換し、変換した後の検査画像を検査することで、画像投影装置３０を装着するユーザが視認する画像と同等な画像の検査を行うことができる。

また、実施例１によれば、被投影部１４は検査画像を透過し、撮像部１６は被投影部１４を透過した検査画像を撮像する。このような構成により、画像検査装置１００の構成部品を少なくでき、簡易な構成によって画像の検査を行うことができる。

実施例１では画像の歪を検査する例を示したが、実施例２では画像の解像度を検査する例について説明する。実施例２においても、画像検査装置は実施例１の画像検査装置１００と同じであるため説明を省略する。

図１１は、画像の解像度を検査する検査方法の第１の例を示すフローチャートである。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、画像の解像度の検査方法の第１の例を説明する図である。図１１のように、ユーザは画像の解像度を検査する検査対象の画像投影装置３０を画像検査装置１００の搭載部１０に搭載する（ステップＳ３０）。また、ユーザは画像検査装置１００の集光レンズとして焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａを装着する（ステップＳ３２）。

次いで、画像検査装置１００の制御部１８は、画像投影装置３０の制御部４４に検査画像データを入力することで、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させて被投影部１４に検査画像を投影する（ステップＳ３４）。検査画像として、例えば解像度チャート画像を用いることができる。すなわち、図１２（ａ）のように、焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａを通過して被投影部１４に照射された光線５０によって例えば解像度チャートの検査画像６０が投影される。

次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された検査画像６０を撮像部１６で撮像する（ステップＳ３６）。次いで、制御部１８は、撮像された検査画像６０に対して曲面画像変換を実施する（ステップＳ３８）。次いで、制御部１８は、曲面画像変換後の検査画像６０の解像度Ｒ１を測定する（ステップＳ４０）。

解像度Ｒ１の測定が完了した後、ユーザは画像検査装置１００に装着されている焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａを焦点距離ｆ１とは異なり例えば焦点距離ｆ１よりも短い焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂに交換する（ステップＳ４２）。これにより、図１２（ｂ）のように、焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂを通過して被投影部１４に照射された光線５０によって例えば解像度チャートの検査画像６０が投影される。

次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された検査画像６０を撮像部１６で撮像する（ステップＳ４４）。次いで、制御部１８は、撮像された検査画像６０に対して曲面画像変換を実施する（ステップＳ４６）。次いで、制御部１８は、曲面画像変換後の検査画像６０の解像度Ｒ２を測定する（ステップＳ４８）。

次いで、制御部１８は、焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２との差（Δｆ＝ｆ１−ｆ２）に対する解像度Ｒ１と解像度Ｒ２との差（ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２）の比（ΔＲ／Δｆ）を算出し、それがメモリに予め記憶された所定範囲内か否かを検査する（ステップＳ５０）。制御部１８は、検査結果を表示部２４に表示する（ステップＳ５２）。

以上のように、実施例２によれば、焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａで集光された光線５０による検査画像の解像度Ｒ１と焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂで集光された光線５０による検査画像の解像度Ｒ２とを測定する。この解像度Ｒ１及び解像度Ｒ２が網膜画像解像度に相当する。そして、焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２との差に対する解像度Ｒ１と解像度Ｒ２との差の比が所定範囲内かを検査する。この差が所定範囲内である場合は、焦点深度が深いために画像投影装置３０を装着するユーザの個体差によらずにユーザに良好な画像を提供できると考えられる。これにより、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置３０によって投影される画像の、焦点に依存しない解像度（焦点非依存解像度）を測定することができ、実施例２によれば、ユーザの個体差によらずにユーザに良好な画像を提供可能な画像投影装置３０か否かを検査することができる。このようなことから、焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａは被投影部１４よりも手前側に集光点があり、焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂは被投影部１４よりも奥側に集光点がある場合が好ましい。

実施例３では画像の解像度を検査する第２の例について説明する。実施例３においても、画像検査装置は実施例１の画像検査装置１００と同じであるため説明を省略する。

図１３は、画像の解像度を検査する検査方法の第２の例を示すフローチャートである。図１４（ａ）から図１５（ｂ）は、画像の解像度の検査方法の第２の例を説明する図である。図１３のように、ユーザは画像の解像度を検査する検査対象の画像投影装置３０を画像検査装置１００の搭載部１０に搭載する（ステップＳ７０）。また、ユーザは画像検査装置１００の集光レンズとして焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａを装着する（ステップＳ７２）。

次いで、画像検査装置１００の制御部１８は、画像投影装置３０の制御部４４に空間周波数の異なる複数の検査画像データを入力し、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させて被投影部１４に空間周波数の異なる複数の検査画像を投影する（ステップＳ７４）。検査画像として、例えば明部と暗部とが繰り返された画像を用いることができる。次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された複数の検査画像を撮像部１６で撮像する（ステップＳ７６）。すなわち、図１４（ａ）のように、焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａを通過した光線５０によって空間周波数が異なる複数の検査画像６０が投影される。複数の検査画像６０それぞれにおいて明部６２と暗部６４の大きさは同じであり、複数の検査画像６０の間で明部６２と暗部６４の大きさは互いに異なっている。また、図１４（ａ）では、空間周波数の異なる複数の検査画像６０を撮像した撮像部１６の出力強度のグラフも示している。

次いで、制御部１８は、撮像された複数の検査画像６０毎にコントラスト比を測定する（ステップＳ７８）。次いで、制御部１８は、コントラスト比が０．５となる空間周波数を算出し、当該空間周波数を解像度Ｒ１と特定する（ステップＳ８０）。すなわち、空間周波数の異なる複数の検査画像６０毎のコントラスト比を測定することで、図１４（ａ）のような、空間周波数とコントラスト比との関係を求め、この関係に基づいて、コントラスト比が０．５となる空間周波数を解像度Ｒ１と特定する。

解像度Ｒ１の特定が完了した後、ユーザは画像検査装置１００に装着されている焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａを焦点距離ｆ１とは異なり例えば焦点距離ｆ１よりも短い焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂに交換する（ステップＳ８２）。次いで、制御部１８は、画像投影装置３０の制御部４４に空間周波数の異なる複数の検査画像データを入力し、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させて被投影部１４に空間周波数の異なる複数の検査画像を投影する（ステップＳ８４）。これにより、図１４（ｂ）のように、焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂを通過した光線５０によって空間周波数が異なる複数の検査画像６０が投影される。

次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された複数の検査画像６０を撮像部１６で撮像する（ステップＳ８６）。次いで、制御部１８は、撮像された複数の検査画像６０毎にコントラスト比を測定する（ステップＳ８８）。次いで、制御部１８は、コントラスト比が０．５となる空間周波数を算出し、当該空間周波数を解像度Ｒ２と特定する（ステップＳ９０）。すなわち、図１５（ｂ）のような、空間周波数とコントラスト比との関係を求め、この関係に基づいて、コントラスト比が０．５となる空間周波数を解像度Ｒ２と特定する。

次いで、制御部１８は、焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２との差（Δｆ＝ｆ１−ｆ２）に対する解像度Ｒ１と解像度Ｒ２との差（ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２）の比（ΔＲ／Δｆ）を算出し、それがメモリに予め記憶された所定範囲内か否かを検査する（ステップＳ９２）。制御部１８は、検査結果を表示部２４に表示する（ステップＳ９４）。

以上のように、実施例３によれば、焦点距離ｆ１の集光レンズ１２ａで集光された光線５０によって形成された空間周波数の異なる複数の検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる空間周波数を解像度Ｒ１と特定する。同様に、焦点距離ｆ２の集光レンズ１２ｂで集光された光線５０によって形成された空間周波数の異なる複数の検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる空間周波数を解像度Ｒ２と特定する。そして、焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２との差に対する解像度Ｒ１と解像度Ｒ２との差の比が所定範囲内かを検査する。これにより、実施例２と同様に、ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置３０によって投影される画像の、焦点距離に依存しない解像度（焦点距離非依存解像度）を測定することができ、ユーザの個体差によらずにユーザに良好な画像を提供可能な画像投影装置３０か否かを検査することができる。

実施例３の変形例１では画像の解像度を検査する第３の例について説明する。図１６は、実施例３の変形例１に係る画像検査装置３１０を示す図である。図１６のように、実施例３の変形例１の画像検査装置３１０では、被投影部１４が平面形状をしている。撮像部１６は、平面形状をした被投影部１４を透過した画像を撮像する。その他の構成は、実施例１の画像検査装置１００と同じであるため説明を省略する。

図１７は、画像の解像度を検査する検査方法の第３の例を示すフローチャートである。図１８（ａ）から図２０（ｃ）は、画像の解像度の検査方法の第３の例を説明する図である。図１７のように、ユーザは画像の解像度を検査する検査対象の画像投影装置３０を画像検査装置１００の搭載部１０に搭載する（ステップＳ１３０）。

次いで、画像検査装置１００の制御部１８は、画像投影装置３０の制御部４４に検査画像データを入力することで、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させて被投影部１４に検査画像６０を投影する（ステップＳ１３２）。図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、被投影部１４に投影される検査画像６０の例である。検査画像６０は、ストライプ状の白パターン６７と黒パターン６８とを有する複数の検査パターン６９を含む。検査パターン６９は、例えば白パターン６７と黒パターン６８がそれぞれ５０ピクセルずつ形成されている。白パターン６７及び黒パターン６８は縦パターンであってもよいし横パターンであってもよい。

次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された検査画像６０を撮像部１６で撮像する（ステップＳ１３４）。すなわち、図１９のように、制御部１８は、撮像部１６を用いて被投影部１４に投影された検査画像６０に含まれる検査パターン６９を撮像する。

次いで、制御部１８は、撮像部１６で撮像された検査パターン６９から輝度データを取得する（ステップＳ１３６）。例えば、図２０（ａ）のような撮像部１６で撮像された検査パターン６９から、図２０（ｂ）のような検査パターン６９の輝度データを取得する。なお、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ間での輝度データの一例であり、横軸はピクセル、縦軸は輝度である。

次いで、制御部１８は、検査パターン６９の輝度データから空間周波数応答（ＳＦＲ：spatial frequency response）を計算する（ステップＳ１３８）。例えば、検査パターン６９の輝度データから図２０（ｃ）のような空間周波数応答特性が得られる。図２０（ｃ）の横軸は空間周波数ｆ（１／ピクセル）である。縦軸は輝度であり、純白を１で、漆黒を０で示している。

次いで、制御部１８は、空間周波数応答特性から検査パターン６９の解像度を特定する（ステップＳ１４０）。例えば、制御部１８は、輝度が０．５となる空間周波数を算出し、当該空間周波数を解像度として特定する。

次いで、制御部１８は、検査画像６０に含まれる全ての検査パターン６９の解像度を特定したか否かを判断する（ステップＳ１４２）。解像度を特定していない検査パターン６９がある場合（ステップＳ１４２：Ｎｏ）、制御部１８は、ステップＳ１３６に戻る。全ての検査パターン６９の解像度の特定が終了した場合（ステップＳ１４２：Ｙｅｓ）、制御部１８は、検査画像６０の解像度を特定する（ステップＳ１４４）。例えば、制御部１８は、複数の検査パターン６９の解像度の平均を検査画像６０の解像度として特定する。なお、制御部１８は、複数の検査パターン６９の解像度の最大値を検査画像６０の解像度と特定してもよいし、最小値を検査画像６０の解像度と特定してもよい。次いで、制御部１８は、解像度の検査結果を表示部２４に表示する（ステップＳ１４６）。

実施例４では画像の輝度及びパターン形状を検査する例について説明する。図２１は、実施例４に係る画像検査装置４００を示す図である。図２１のように、実施例４の画像検査装置４００は、集光レンズ１２の近傍であって集光レンズ１２と画像投影装置３０の投射部４２との間に挿入された開口板７０を備える。開口板７０は、光線５０が通過する例えば円形の開口部である孔７２を集光レンズ１２の近傍に有する。開口板７０は、孔７２の周囲の光を遮光する構成であれば板状である必要はなく、アイボックスと称することもある。開口部７０は、集光レンズ１２の光軸に垂直な面で２次元方向に移動可能となっている。投射部４２で反射された光線５０は、開口板７０の孔７２を通過し、集光レンズ１２で集光されて被投影部１４に照射される。撮像部１６は、被投影部１４を透過した画像を撮像する。その他の構成は、実施例１の画像検査装置１００と同じであるため図示及び説明を省略する。

図２２は、画像の輝度及びパターン形状を検査する検査方法の例を示すフローチャートである。図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、画像の輝度及びパターン形状の検査方法を説明する図である。図２２のように、ユーザは画像の輝度及びパターン形状を検査する検査対象の画像投影装置３０を画像検査装置４００の搭載部１０に搭載する（ステップＳ１００）。次いで、ユーザは開口板７０の位置を初期位置に移動させる（ステップＳ１０２）。例えば、図２３（ａ）のように、光線５０からなる走査光が開口板７０に設けられた孔７２の下端近傍を通過するように、開口板７０の位置を移動させる。

次いで、画像検査装置４００の制御部１８は、画像投影装置３０の制御部４４に検査画像データを入力することで、画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させて被投影部１４に検査画像を投影する（ステップＳ１０４）。被投影部１４に投影された検査画像６０は、図２３（ａ）のように、開口板７０の影響を受けて輝度が低下した領域６６が現れる。検査画像としては、例えば実施例１で示したような格子画像を用いることができる。

次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された検査画像６０を撮像部１６で撮像する（ステップＳ１０６）。次いで、制御部１８は、撮像された検査画像６０に対して曲面画像変換を実施する（ステップＳ１０８）。次いで、制御部１８は、曲面画像変換後の検査画像６０の平均輝度及びパターン形状（太さなど）を測定する（ステップＳ１１０）。

次いで、ユーザは開口板７０の位置を所定距離だけ移動させる（ステップＳ１１２）。次いで、制御部１８は、被投影部１４に投影された検査画像６０を撮像部１６で撮像する（ステップＳ１１４）。次いで、制御部１８は、撮像された検査画像６０に対して曲面画像変換を実施する（ステップＳ１１６）。次いで、制御部１８は、曲面画像変換後の検査画像６０の平均輝度及びパターン形状（太さなど）を測定する（ステップＳ１１８）。開口板７０の位置が最終位置になるまでステップＳ１１２からステップＳ１１８を繰り返し行う（ステップＳ１２０）。例えば、図２３（ｂ）のように、光線５０からなる走査光が開口板７０に設けられた孔７２の上端近傍を通過する位置を開口板７０の最終位置であるとする。このとき、被投影部１４に投影された検査画像６０は、開口板７０の影響を受けて輝度が低下した領域６６が現れる。

制御部１８は、測定した複数の検査画像６０の平均輝度の差異が所定範囲内か否か、パターン形状の差異が所定範囲内か否かを検査する（ステップＳ１２２）。制御部１８は、検査結果を表示部２４に表示する（ステップＳ１２４）。

以上のように、実施例４によれば、集光レンズ１２の近傍に挿入された開口板７０が集光レンズ１２の光軸に垂直な面方向に移動して孔７２が異なる位置にあるときに孔７２を通過する光線５０による複数の画像の平均輝度及び／又はパターン形状の差異が所定範囲内かを検査する。開口板７０の孔７２は、画像投影装置３０を装着するユーザの瞳孔と見なすことができる。このため、平均輝度及び／又はパターン形状の差異が所定範囲内である場合は、画像投影装置３０を装着するユーザが様々な異なる方向を向いてもユーザが視認する画像の輝度やパターン形状の変化は小さいと考えられる。したがって、実施例４によれば、画像投影装置３０を装着するユーザが異なる方向を向いてもユーザに輝度やパターン形状の変化が小さい画像を提供可能な画像投影装置３０か否かを検査することができる。なお、開口板７０の孔７２は瞳孔に相当することから、開口板７０は、水晶体と瞳孔の位置関係に対応するように、集光レンズ１２の近傍に設けられていることが好ましい。

なお、実施例４では、開口板７０の位置をユーザが移動させる場合を例に示したが、開口板７０の位置を移動させることが可能なアクチュエータなどの駆動部を設けて、制御部１８が駆動部を用いて開口板７０の位置を移動させてもよい。

図２４は、実施例５に係る画像検査装置５００を示す図である。図２４のように、実施例５の画像検査装置５００は、集光レンズ１２と被投影部１４との間の光線５０の光路上にハーフミラー８０からなる反射系が設けられている。撮像部１６は、被投影部１４に投影され且つ被投影部１４とハーフミラー８０とで反射された検査画像を撮像する。その他の構成は、実施例１の画像検査装置１００と同じであるため図示及び説明を省略する。

実施例１のように、被投影部１４を透過した検査画像を撮像部１６で撮像する場合、不要な光の影響を受ける場合がある。一方、実施例５のように、集光レンズ１２と被投影部１４との間の光線５０の光路上にハーフミラー８０からなる反射系を設けるとともに、被投影部１４を光拡散性の高い素材で構成することにより、被投影部１４とハーフミラー８０とで反射された検査画像を撮像することで、不要な光の影響を小さくすることができる。

図２５は、実施例６に係る画像検査装置６００を示す図である。図２５のように、実施例６の画像検査装置６００は、集光レンズ１２と被投影部１４との間の光線５０の光路上に、偏光板８２、偏光ビームスプリッタ８４、及び１／４波長板８６からなる反射系が設けられている。撮像部１６は、被投影部１４に投影され且つ被投影部１４と偏光ビームスプリッタ８４とで反射された検査画像を撮像する。なお、図２５では、光線５０上に示した矢印はＰ偏光を示し、黒丸はＳ偏光を示している。その他の構成は、実施例１の画像検査装置１００と同じであるため図示及び説明を省略する。

実施例５のように、集光レンズ１２と被投影部１４との間にハーフミラー８０を設けた場合では、撮像部１６に入射する光量が小さくなってしまう。一方、実施例６のように、集光レンズ１２と被投影部１４との間の光線５０の光路上に偏光板８２、偏光ビームスプリッタ８４、及び１／４波長板８６からなる反射系を設け、被投影部１４と偏光ビームスプリッタ８４とで反射された検査画像を撮像することで、撮像部１６に入射する光量が小さくなることを抑制できる。

図２６は、実施例７に係る画像検査装置７００を示す図である。図２６のように、実施例７の画像検査装置７００は、撮像部１６が設けられてなく、また、被投影部１４ａは、平面形状のディテクタとなっている。被投影部１４ａは、例えばＣＣＤ画像センサ又はＣＭＯＳ画像センサである。その他の構成は、実施例１の画像検査装置１００と同じであるため図示及び説明を省略する。

図２７は、平面形状の被投影部１４ａに投射される光線５０の大きさを示す図である。図２７のように、平面形状の被投影部１４ａに投射される光線５０の大きさ（スポットサイズ）６１は、眼球９０の網膜９２に投射される光線５０の大きさ（スポットサイズ）６３に比べて大きくなる。

実施例１から実施例６では、ガラスで形成された略半球体の形状又は平坦形状の被投影部１４と撮像部１６との組み合わせの場合を例に示したが、実施例７のように、被投影部１４ａとして平面形状のディテクタを用いた場合でもよい。この場合、画像投影装置３０から出射され集光レンズ１２で集光された光線５０によって被投影部１４ａに投影された検査画像を、被投影部１４ａを用いて検知することで検査画像を検査することができる。

なお、実施例１から実施例７では、画像の検査として、画像の歪、解像度、輝度、及びパターン形状を検査する場合を例に示したが、歪、解像度、輝度、パターン形状、ガンマ特性、コントラスト比、アスペクト比、及び色合いの少なくとも１つを検査する場合でもよい。検査方法としては、従来から知られている検査方法を用いてもよい。以下に検査方法の一例を示す。

図２８は、ガンマ特性の検査方法の一例を示す図である。図２８のように、被投影部１４に赤色、緑色、及び青色を用いて形成されたカラーの検査画像６０を投影する。そして、投影された検査画像６０の複数の点において、分光器７６を用いて赤色、緑色、及び青色のスペクトルを測定する。そして、測定してスペクトルから求めた各色の色度を用いてガンマ特性を算出する。このようなガンマ特性の検査は、制御部１８で行われてもよいし、制御部１８とユーザとの両方によって行われてもよい。

図２９は、コントラスト比の検査方法の一例を示す図である。図２９のように、被投影部１４に全領域が白色の検査画像６０を投影する。そして、投影された検査画像６０の複数の点において、照度計７７を用いて白色の照度を測定する。次いで、被投影部１４に全領域が黒色の検査画像６０を投影する。そして、投影された検査画像６０の複数の点において、照度計７７を用いて黒色の照度を測定する。そして、測定した白色の照度と黒色の照度を用いてコントラスト比を算出する。このようなコントラスト比の検査は、制御部１８で行われてもよいし、制御部１８とユーザとの両方によって行われてもよい。

図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は、アスペクト比の検査方法の一例を示す図である。図３０（ａ）及び図３０（ｂ）のように、被投影部１４ａに全領域が白色の検査画像６０を投影する。そして、投影された検査画像６０の幅Ｈと高さＶを測定する。そして、水平視野ＦＯＶ_Ｈと垂直視野ＦＯＶ_Ｖを算出する。水平視野ＦＯＶ_Ｈは、例えばＦＯＶ_Ｈ＝２ｔａｎ^−１（Ｈ／２Ｌ）を計算することで算出し、垂直視野ＦＯＶ_Ｖは、例えばＦＯＶ_Ｖ＝２ｔａｎ−１（Ｖ／２Ｌ）を計算することで算出する。なお、Ｌは、走査光の収束点から被投影部１４までの距離である。そして、ＦＯＶ_Ｈ／ＦＯＶ_Ｖを計算することで、アスペクト比を算出する。このようなアスペクト比の検査は、制御部１８で行われてもよいし、制御部１８とユーザとの両方によって行われてもよい。また、例えばアスペクト比の検査は、実施例１に示した格子画像を検査画像として用い、格子の縦横比を測定することで検査してもよい。若しくは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した角度θ１に対する角度φ１の比（φ／θ）を測定することで検査してもよい。

実施例８では画像投影装置３０から投射される走査光の収束領域の検査の例について説明する。図３１は、走査光の収束領域を検査する検査方法の例を示すフローチャートである。図３２（ａ）から図３２（ｃ）は、走査光の収束領域の検査方法を説明する図である。図３２（ｂ）は、図３２（ａ）において、検査画像を検出するディテクタ１１０が点Ａにあるときに検出した検査画像を示し、図３２（ｃ）は、図３２（ａ）においてディテクタ１１０が点Ｂにあるときに検出した検査画像を示している。ここで、ディテクタ１１０は、実施例３の図１６で説明した平面形状をした非投影部１４ａに設置されていてもよい。

図３１のように、ユーザは画像投影装置３０から検査画像を形成する光線５０を出射させる（ステップＳ１５０）。これにより、図３２（ａ）のように、画像投影装置３０から光線５０が出射され、走査部３８、投射部４２を経由してディテクタ１１０に画像が投影される。このとき、投射部４２とディテクタ１１０との間には、図３や図１６と同様に集光レンズ１２があってもよい。次いで、ユーザは投射部４２の後段で光線５０の光路に配置した平面形状のディテクタ１１０で検出される検査画像の幅が瞳孔の幅と同じになるまでディテクタ１１０の位置を画像投影装置３０の投射部４２から離れる方向に移動させる（ステップＳ１５２）。すなわち、図３２（ｂ）のように、ディテクタ１１０で瞳孔９４と同じ幅の検査画像６０が検出されるまでディテクタ１１０の位置を移動させる。なお、以下において、画像投影装置３０の投射部４２から離れる方向をＺ方向とし、Ｚ方向に交差する方向をＸ方向として説明する。ディテクタ１１０が非投影部１４ａに設置されている場合、非投影部１４ａもディテクタ１１０とともに移動する。

次いで、ユーザは検査画像６０の幅が瞳孔９４の幅と同じになったときのディテクタ１１０のＺ方向の位置をＺ０として特定する（ステップＳ１５４）。次いで、ユーザはディテクタ１１０で検出される検査画像６０の幅が最小になるまでディテクタ１１０の位置をＺ方向に移動させる（ステップＳ１５６）。すなわち、図３２（ｃ）のように、ディテクタ１１０で検出される検査画像６０の幅が最小になるまでディテクタ１１０の位置を移動させる。

次いで、ユーザは検査画像６０の幅が最小になったときのディテクタ１１０のＺ方向の位置をＺ１として特定する（ステップＳ１５８）。次いで、ユーザは検査画像６０が最小のときのＸ方向の幅を特定する（ステップＳ１６０）。すなわち、図３２（ｃ）のように、検査画像６０のＸ方向の幅Ｈｉ（Ｚ１）を特定する。

次いで、ユーザはステップＳ１５４、Ｓ１５８、及びステップＳ１６０で特定した値を用いて収束領域の大きさを算出する（ステップＳ１６２）。すなわち、Ｘ方向の収束領域の大きさを、瞳孔９４の大きさＩＤと検査画像６０が最小のときのＸ方向の幅Ｈｉ（Ｚ１）との差（ＩＤ−Ｈｉ（Ｚ１））から算出する。Ｙ方向の収束領域の大きさを、走査画像６０の幅が瞳孔９４の幅と同じになったときのディテクタ１１０のＺ方向の位置Ｚ０から検査画像６０の幅が最小になったときのディテクタ１１０のＺ方向の位置Ｚ１までの距離の２倍（２（Ｚ１−Ｚ０））から算出する。

実施例８では走査光の収束領域の検査がユーザによって行われる場合を例に示したが、検査装置の制御部（図１における制御部１８）によって行われてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 搭載部
１２〜１２ｂ 集光レンズ
１４、１４ａ 被投影部
１６ 撮像部
１８ 制御部
２０ 画像変換部
２２ 検査部
２４ 表示部
３０ 画像投影装置
５０ 光線
５２ ダミーアイ
５４ 収束点
５８ 中心点
６０ 検査画像
７０ 開口板
７２ 孔
８０ ハーフミラー
８２ 偏光板
８４ 偏光ビームスプリッタ
８６ １／４波長板
１００〜７００ 画像検査装置
１１０ ディテクタ

Claims (23)

1. ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置が搭載される搭載部と、
   前記搭載部に搭載された前記画像投影装置から出射される光線を集光させる集光レンズと、
   前記集光レンズで集光された前記光線が照射されて検査画像が投影される被投影部と、
   前記被投影部に投影された前記検査画像を検査する検査部と、を備える画像検査装置。
2. 前記集光レンズ側に開口を有する略半球面の形状をした前記被投影部に投影された前記検査画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された前記検査画像に対して前記略半球面の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換する画像変換部と、を備え、
   前記検査部は、前記画像変換部で変換された後の前記検査画像を検査する、請求項１記載の画像検査装置。
3. 前記被投影部は、前記検査画像を透過し、
   前記撮像部は、前記被投影部を透過した前記検査画像を撮像する、請求項２記載の画像検査装置。
4. 前記集光レンズと前記被投影部との間の前記光線の光路上に設けられた反射系を備え、
   前記撮像部は、前記被投影部と前記反射系とで反射された前記検査画像を撮像する、請求項２記載の画像検査装置。
5. 前記反射系は、偏光板と偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを含む、請求項４記載の画像検査装置。
6. 前記被投影部は平面形状をしている、請求項１記載の画像検査装置。
7. 前記検査部は、前記検査画像の歪、解像度、輝度、パターン形状、ガンマ特性、コントラスト比、アスペクト比、及び色合いの少なくとも１つを検査する、請求項１から６のいずれか一項記載の画像検査装置。
8. 前記被投影部に投影された前記検査画像は、第１焦点距離の前記集光レンズで集光された前記光線によって投影された第１検査画像と、前記第１焦点距離とは異なる第２焦点距離の前記集光レンズで集光された前記光線によって投影された第２検査画像と、を含み、
   前記検査部は、前記第１検査画像の第１解像度及び前記第２検査画像の第２解像度を測定し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する、請求項１から７のいずれか一項記載の画像検査装置。
9. 前記被投影部に投影された前記検査画像は、空間周波数の異なる複数の前記第１検査画像と、空間周波数の異なる複数の前記第２検査画像と、を含み、
   前記検査部は、前記複数の第１検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第１解像度として算出し、前記複数の第２検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第２解像度として算出し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する、請求項８記載の画像検査装置。
10. 前記被投影部に投影された前記検査画像は輝度の異なるパターンを有する検査パターンを含み、
    前記検査部は、前記検査パターンの輝度の変化に基づいて前記検査画像の解像度を検査する、請求項１から７のいずれか一項記載の画像検査装置。
11. 前記集光レンズの近傍に前記光線が通過する孔を有する前記集光レンズの光軸に垂直な面方向に移動可能な開口板を備え、
    前記被投影部に投影された前記検査画像は、前記開口板が移動して前記孔が異なる位置にあるときに前記被投影部に投影された複数の前記検査画像を含み、
    前記検査部は、前記複数の検査画像の平均輝度及び／又はパターン形状の差異が所定範囲内かを検査する、請求項１から７のいずれか一項記載の画像検査装置。
12. 平面形状をした前記被投影部に画像を検出するディテクタを備え、
    前記被投影部は、前記被投影部の平面の鉛直方向に移動可能であり、
    前記検査部は、前記被投影部の移動に伴って、前記ディテクタの位置と、その位置で検出した前記検査画像の大きさを特定することによって、前記光線の収束領域の大きさを計測する、請求項６記載の画像検査装置。
13. ユーザの網膜に画像を直接投影する画像投影装置から検査画像を形成する光線を出射させ、集光レンズを通過させて被投影部に前記光線を照射させることで前記被投影部に前記検査画像を投影するステップと、
    前記被投影部に投影された前記検査画像を検査するステップと、を備える画像検査方法。
14. 前記集光レンズ側に開口を有する略半球面の形状をした前記被投影部に投影された前記検査画像を撮像するステップと、
    前記撮像するステップで撮像された前記検査画像に対して前記略半球面の中心点からの動径及び角度で表される極座標系を直交座標系に変換するステップと、を備え、
    前記検査するステップは、前記変換するステップで変換された後の前記検査画像を検査する、請求項１３記載の画像検査方法。
15. 前記被投影部は平面形状をしている、請求項１３記載の画像検査方法。
16. 前記検査するステップは、前記検査画像の歪、解像度、輝度、パターン形状、ガンマ特性、コントラスト比、アスペクト比、及び色合いの少なくとも１つを検査する、請求項１３から１５のいずれか一項記載の画像検査方法。
17. 前記投影するステップは、前記検査画像として、第１焦点距離の前記集光レンズを通過した前記光線による第１検査画像と、第２焦点距離の前記集光レンズを通過した前記光線による第２検査画像と、を投影し、
    前記検査するステップは、前記第１検査画像の第１解像度及び前記第２検査画像の第２解像度を測定し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する、請求項１３から１６のいずれか一項記載の画像検査方法。
18. 前記投影するステップは、空間周波数の異なる複数の前記第１検査画像と、空間周波数の異なる複数の前記第２検査画像と、を投影し、
    前記検査するステップは、前記複数の第１検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第１解像度として算出し、前記複数の第２検査画像を用いてコントラスト比が０．５となる前記空間周波数を前記第２解像度として算出し、前記第１焦点距離と前記第２焦点距離との差に対する前記第１解像度と前記第２解像度との差の比が所定範囲内かを検査する、請求項１７記載の画像検査方法。
19. 前記投影するステップは、輝度の異なるパターンを有する検査パターンを含む前記検査画像を前記被投影部に投影し、
    前記検査するステップは、前記検査パターンの輝度の変化に基づいて前記検査画像の解像度を検査する、請求項１３から１６のいずれか一項記載の画像検査方法。
20. 前記投影するステップは、前記集光レンズの近傍に前記光線が通過する孔を有する開口板が前記集光レンズの光軸に垂直な面方向に移動して前記孔が異なる位置にあるときに前記孔を通過する前記光線による複数の前記検査画像を投影し、
    前記検査するステップは、前記複数の検査画像の平均輝度及び／又はパターン形状の差異が所定範囲内かを検査する、請求項１３から１６のいずれか一項記載の画像検査方法。
21. 平面形状をした前記被投影部は前記被投影部の平面の鉛直方向に移動可能であり、前記被投影部の移動に伴って、前記被投影部に搭載されて画像を検出するディテクタの位置と、その位置で検出した前記検査画像の大きさと、を特定するステップと、
    特定した前記ディテクタの位置と前記検査画像の大きさとによって、前記光線の収束領域の大きさを計測するステップと、を備える、請求項１５記載の画像検査方法。
22. 請求項１または請求項１３に記載の被投影部となる画像検査装置用部品であって、
    光拡散性が高く、波長分散がフラットである素材で構成された画像検査装置用部品。
23. 前記素材は、光を透過させる材質のものに、石英および硫酸バリウムを混合させたもの、または光を透過させる材質の表面にナノダイヤモンドをコーティングしたものである、請求項２２記載の画像検査装置用部品。

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