KR100507887B1 - 조명 광학 소자의 검사 장치 및 조명 광학 소자의 검사 방법 - Google Patents

Abstract

조명 광학 소자를 효율적으로 검사할 수 있고, 또한 제조 비용을 줄일 수 있는 조명 광학 소자의 검사 장치 및 조명 광학 소자의 검사 방법을 제공하는 것이다.

렌즈 어레이의 검사 장치(2)는 평행한 광속을 사출하는 광원 장치(320)와, 이 평행한 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 검사 대상으로서의 렌즈 어레이(113, 115)를 유지하는 렌즈 어레이 홀더(312, 313)와, 이들 렌즈 어레이(113, 115)를 통해 사출된 광속의 광학상을 투영하는 간유리(170)를 구비하고 이 간유리(170)에는 설계상의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성되어 있다. 따라서, 간유리(170)에 투영된 광학상이 확인 프레임의 범위를 포함하고 있는지 여부로 렌즈 어레이(113, 115)의 양부(良否)를 판정할 수 있다.

Description

조명 광학 소자의 검사 장치 및 조명 광학 소자의 검사 방법{INSPECTION APPARATUS AND METHOD FOR AN ILLUMINATING OPTICAL ELEMENT}

본 발명은 광원 램프로부터 사출된 광속을 집광하여 광학상을 형성하는 조명 광학계를 구성하는 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 장치 및 이 조명 광학 소자로서의 렌즈 어레이의 검사 방법에 관한 것이다.

종래부터, 광원 램프와, 이 광원 램프로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조하는 전기 광학 장치와, 이 전기 광학 장치로 변조된 광속을 확대 투사하는 투사 광학계를 구비한 프로젝터가 프레젠테이션 등에 이용되고 있다.

이러한 프로젝터로서는 광원 램프로부터 사출된 광속에 의해, 전기 광학 장치의 화상 형성 영역을 얼룩 없이 균일하게 조명하기 위해서 광원 램프 및 전기 광학 장치의 사이에 조명 광학계가 배치되는 경우가 많다.

이러한 조명 광학계로서는 복수의 평면 반원 형상(평볼록 렌즈)의 소렌즈를 빛의 사출 방향에 직교하는 면내에서 매트릭스형으로 배열하여 구성되는 광속 분할 소자로서의 렌즈 어레이를 사용하는 것이 알려져 있다.

이와 같이 하면, 조명 광학계에 있어서는, 광원 램프로부터 사출된 광속을 렌즈 어레이를 구성하는 복수의 소렌즈에 의해 복수의 부분 광속으로 분할하고, 각 부분 광속을 전기 광학 장치의 화상 형성 영역에서 중첩하여 화상 형성 영역을 균일하게 조명하는 기능을 갖는다. 이 때문에 휘도 얼룩이 없는 선명한 투사 화상을 얻을 수 있다.

이 렌즈 어레이는 다음과 같이 하여 제조된다. 우선, 렌즈 어레이를 구성하는 복수의 소렌즈의 형상에 따른 주형에, 용해한 유리 및 수지재료를 흘려 넣어 성형하거나, 연하게 한 유리를 주형으로 프레스 성형하거나 하여 소렌즈를 얻는다. 계속해서 이들 복수개의 소렌즈를 규격 위치에 배치하고 이들을 열처리함으로써, 소렌즈가 일체화된 렌즈 어레이가 제조된다.

그렇지만, 이렇게 해서 제조된 렌즈 어레이는 각 소렌즈가 열처리에 의해 변형되거나, 열팽창, 수축의 상이 등에 의해 소렌즈의 위치 어긋남을 발생시킬 가능성이 있기 때문에 렌즈 어레이가 규격의 사양대로의 광학 특성을 갖지 못하여, 선명한 투사 화상을 얻을 수 없는 경우가 있다.

이 때문에, 프로젝터의 제조시에 있어서는 프로젝터로서의 모든 부품을 부착하여 완성품으로 한 후에, 렌즈 어레이가 충분한 광학 특성을 발휘하고 있는지 여부를 검사하고 있었다.

그렇지만, 이와 같은 검사 공정에서는 렌즈 어레이의 기능이 불충분한 경우에, 애써 조립한 완성품을 다시 분해하여 렌즈 어레이를 교환해야 하여, 검사 작업이 번잡하여 제조 비용이 상승하게 된다.

또한, 이러한 문제는 렌즈 어레이에만 한정되지 않고, 예를 들어 로드 등의 그 밖의 광속 분할 소자 및 광원 램프로부터 사출된 광속을 평행한 광속으로 하는 집광 소자, 편광 변환 소자 등의 그 밖의 조명 광학 소자에 있어서도 동일했다.

본 발명의 목적은 조명 광학 소자를 효율적으로 검사할 수 있고, 또한 제조 비용을 줄일 수 있는 조명 광학 소자의 검사 장치 및 조명 광학 소자의 검사 방법을 제공하는 것에 있다.

본원의 제 1 발명인 조명 광학 소자의 검사 장치는 광원으로부터 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속을 검출하여 상기 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 장치에 있어서, 검사 대상으로서의 조명 광학 소자를 유지하는 홀더와, 이 홀더에 유지된 조명 광학 소자로부터 사출된 광속의 광학상을 투영하는 투영판을 구비하고 이 투영판에는 상기 조명 광학 소자의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 조명 광학 소자로서는 광원 램프로부터 사출된 광속을 평행한 광속으로 하는 집광 소자, 렌즈 어레이 및 로드 등의 광속 분할 소자, 편광 변환 소자 등의 각종 광학 소자를 상정할 수 있고, 이들 광학 소자의 조합도 상정할 수 있다.

또한, 검사해야 할 조명 광학 소자의 광학 특성으로서는, 예를 들어 조명 광학 소자로서 렌즈 어레이를 검사하는 경우에는 이 렌즈 어레이를 구성하는 각 소렌즈의 초점 거리 및 광축 위치, 형상 등을 상정할 수 있다. 또한, 조명 광학 소자로서 집광 소자를 검사하는 경우에는 사출되는 광속의 평행 정도 등을 상정할 수 있다.

그렇지만, 이러한 조명 광학 소자의 광학 특성은 최종적으로 모든 조명 광학 소자를 갖춘 조명 광학계에 의해서 형성되는 광학상이 사양대로 되어 있으면 바람직하기 때문에, 이 광학상이 규격 범위내에서 규격 휘도를 갖는지 여부로 판단할 수 있다.

이러한 제 1 발명에 따르면, 조명 영역에 따른 확인 프레임을 형성했기 때문에, 확인 프레임내로 설계상의 휘도보다도 어두운 부분이 검출되면 불량품이라고 판정할 수 있어서, 간단하게 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사할 수 있다.

이 때문에, 홀더에 조명 광학 소자를 부착하는 것만으로 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사할 수 있기 때문에, 종래 실시되고 있는 것과 같이, 특별히 프로젝터로서 모든 부품을 조립한 후에 조명 광학 소자의 검사를 할 필요가 없으므로 검사 작업의 부담을 경감할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

본 발명의 조명 광학 소자의 검사 장치는 상기 조명 광학 소자에 광속을 공급하는 광원 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 광원 장치로부터 항상 일정한 광속이 사출되기 때문에, 광원 장치에 의한 오차를 고려하지 않아도 되므로, 검사 대상으로서의 조명 광학 소자를 정밀도를 높여 검사할 수 있다.

상기 광원 장치는 평행 광속을 사출하도록 구성되어 사출되는 평행 광속의 조명 광축에 대하여 진퇴가능한 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 검사 대상으로서의 조명 광학 소자의 형상 및 크기 등이 변화되어도, 그 변화에 맞춰서 광원 장치를 조명광축의 방향으로 진퇴시킴으로써 간단하게 광학 거리를 조절할 수 있고, 복수 종류의 조명 광학 소자에 대응할 수 있다.

상기 홀더 및 상기 투영판은 일체화된 검사 대상 설치 유닛으로 구성되고, 이 검사 대상 설치 유닛은 검사 대상이 되는 조명 광학 소자가 사용되는 광학 기기의 종류에 따라 복수 준비되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 있어서 사용되는 광학 기기의 종류에 따라 조명 광학 소자의 크기 및 배치 등이 상이한 것을 고려하면, 광학 기기의 종류가 변할 때마다, 특별히 조명 광학 소자의 배치 등을 바꿀 필요가 없으므로, 간단하게 검사 대상인 조명 광학 소자를 배치할 수 있고, 검사 작업의 부담을 더 한층 경감할 수 있다.

상기 투영판에 투영되는 광학상 및 상기 확인 프레임을 검출하는 화상 검출 장치를 구비하고, 이 화상 검출 장치는 촬상 소자와, 이 촬상 소자에 의해 검출되는 광학상을 받아들이는 화상 수용 수단과, 이 화상 수용 수단에 의해 받아들인 광학상을 처리하는 화상 처리 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 투영된 광학상 및 확인 프레임을 촬상 소자에 의해 검출하여 검출된 광학상을 화상 수용 수단에 의해 받아들이고, 받아들인 광학상을 화상 처리 수단으로 처리하는 화상 검출 장치를 설치했기 때문에, 광학상의 휘도를 자동적으로 측정할 수 있다. 이 때문에, 검출된 확인 프레임과 처리된 광학상을 비교하는 것만으로, 간단하게 양부(良否)를 판정할 수 있고, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있다.

상기 화상 처리 수단은 상기 촬상 소자로부터 받아들인 광학상의 휘도값을 판정하는 휘도값 판정부를 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 확인 프레임내에 투영된 광학상이 규격 휘도값 이상인지 여부를 자동적으로 판별할 수 있어서, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있다.

상기 조명 광학 소자는 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자인 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 조명 광학 소자 중에서도, 특히 광속 분할 소자의 수율이 양호하지 않은 것을 고려하면, 이 광속 분할 소자를 검사하는 것만으로, 완성품의 수율을 효율적으로 향상할 수 있어서, 더 한층 간단하게 검사 할 수 있다.

본원의 제 2 발명인 조명 광학 소자의 검사 방법은 광원으로부터 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속을 검출하여 상기 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 방법에 있어서, 상기 조명 광학 소자의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성된 투영판상에 상기 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속의 광학상을 형성하는 광학상 형성 단계와, 이 광학상 형성 단계에 의해 형성된 광학상을 촬상 소자 및 화상 수용 수단을 사용하여 받아들이는 화상 수용 단계와, 받아들인 광학상의 휘도값을 취득하는 휘도값 취득 단계와, 이 휘도값 취득 단계에 의해 취득된 휘도값에 근거하여 상기 조명 광학 소자의 양부를 판정하는 양부 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 제 2 발명에 따르면, 상기 제 1 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 검사 대상인 조명 광학 소자를 홀더에 배치하고 검사를 개시하는 것만으로, 간단하게 또한 자동적으로 조명 광학 소자를 검사할 수 있어서, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있다.

상기 양부 판정 단계는 상기 확인 프레임에 따른 주사선상에서 취득된 휘도값 중, 미리 설정된 휘도 임계값을 경계로 변화되는 투영판상의 휘도 변화 위치를 취득하는 휘도 변화 위치 취득 단계와, 취득된 휘도 변화 위치가 상기 확인 프레임내인지 여부를 판정하는 휘도 변화 위치 판정 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이하면, 주사선에 따라 순차적으로 판정하는 것만으로, 휘도 변화 위치가 확인 프레임내에 있는지 여부를 간단하게 판별할 수 있고, 검사 시간을 단축할 수 있다.

본원의 제 3 발명인 조명 광학 소자의 검사 방법은 광원으로부터 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속을 검출하여 상기 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 방법에 있어서, 상기 조명 광학 소자의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성된 투영판상에, 상기 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속의 광학상을 형성하는 광학상 형성 단계와, 이 광학상 형성 단계에 의해 형성된 광학상을 촬상 소자 및 화상 수용 수단을 사용하여 받아들이는 화상 수용 단계와, 받아들인 광학상의 휘도값을 취득하는 휘도값 취득 단계와, 취득된 휘도값 중, 미리 설정된 휘도 임계값 이상이 되는 영역을 상기 광학상의 조명 영역으로서 취득하는 조명 영역 취득 단계와, 취득된 조명 영역 및 상기 확인 프레임에 의해 구획된 피조명 영역으로부터 조명 마진을 산출하는 조명 마진 산출 단계와, 상기 조명 영역 취득 단계로부터 얻어지는 조명 영역 중심과 상기 확인 프레임으로부터 얻어지는 피조명 영역 중심에 근거하여 각 중심의 편차량을 산출하는 편차량 산출 단계와, 산출된 조명 마진 및 중심 편차량에 근거하여 상기 조명 광학 소자의 양부를 판정하는 양부 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 제 3 발명에서는 조명 영역 취득 단계에 의해 투영판상에 투영된 광학상의 조명 영역을 취득하고, 조명 마진 산출 단계에서 이 조명 영역과 확인 프레임에서 구획된 피조명 영역에 근거하여 조명 마진을 산출하고, 또한 조명 영역의 중심과 피조명 영역의 중심에 근거하여 중심 편차량을 산출한다. 그리고, 양부 판정 단계에 의해 이들 산출된 조명 마진 및 중심 편차량에 근거하여 조명 광학 소자의 양부를 판정한다.

이와 같이 판정하기 때문에, 검사 대상인 조명 광학 소자를 홀더 등에 배치하여 검사를 개시하는 것만으로, 간단하게 또한 자동적으로 조명 광학 소자를 검사할 수 있고, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있다.

여기에서, 상기 제 2 발명에 있어서의 양부 판정 단계에 있어서 조명 광학 소자가 바르게 설치되지 않았기 때문에, 투영판상에 투영된 광학상의 휘도 변화 위치가 확인 프레임내에 들어와 버린 경우에는 원래 양품이라고 판정될 예정의 조명 광학 소자라도 불량품이라고 판정되게 된다.

한편, 제 3 발명에 있어서, 예를 들어 미리 조명 광학 소자의 설치 어긋남에 의해서 불량품이라고 판정하게 되는 조명 마진 및 중심 편차량의 규격 값을 각각 정해두면, 양부 판정 단계에 있어서 산출된 조명 마진 및 중심 편차량에 근거하여 설치 어긋남에 의해서 불량품이라고 판정된 조명 광학 소자도 확실히 판정할 수 있다. 이 때문에, 불량품이라고 판정될 수 있는 것을 확실히 양품이라고 판정할 수 있기 때문에, 조명 광학 소자의 수율을 향상할 수 있다.

여기에서, 상기 양부 판정 단계는 상기 조명 마진이 규격 값보다도 크고, 또한 상기 중심 편차량이 규격 범위값 내인 경우에, 상기 조명 광학 소자를 양품이라고 판정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 예를 들어 상술한 바와 같이, 조명 광학 소자의 설치 어긋남에 의해서 불량품이라고 판정되는 것과 같은 경우라도, 미리 조명 마진 및 중심 편차량의 규격 값을 정해두는 것만으로, 간단하게 양부를 판정할 수 있다.

또한, 상기 양부 판정 단계는 상기 조명 마진이 규격 값보다도 크고, 또한 상기 중심 편차량이 규격 범위값 내인 경우에, 상기 조명 광학 소자의 설치 어긋남이라고 판정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 조명 마진 및 중심 편차량의 규격 값을 정해두는 것만으로, 조명 광학 소자가 단순한 설치 어긋남인지 여부를 확실하고 또한 간단하게 판별할 수 있다.

여기에서, 상기 조명 광학 소자의 검사 방법에 있어서 상기 광속의 조명 광축에 직교하는 면내에 X축 및 Y축으로 이루어지는 직교 좌표계가 설정되고, 상기 조명 마진 산출 단계는 상기 조명 영역의 X축 방향 거리 및 상기 피조명 영역의 X축 방향 거리에 근거하여 X축 방향 조명 마진을 산출함과 동시에, 상기 조명 영역의 Y축 방향 거리 및 상기 피조명 영역의 Y축 방향 거리에 근거하여 Y축 방향 조명 마진을 산출할 수도 있다.

상기 X축 및 Y축으로서, 예를 들어 조명 영역 및 피조명 영역이 사각형이 되는 경우에는 이들 직사각형에서의 서로 직교하는 변을 따라 각각 설정할 수 있다.

또한, 조명 영역의 각 축방향 거리는, 예를 들어 상술한 것과 같이, 직사각형의 변을 따라 XY 좌표를 설정한 경우에는 사각형의 조명 영역에서의 각 축방향에 따른 4변에 있어서 각 변마다, 각 변을 구성하는 복수개의 점(화소)의 각 XY 좌표로부터, 대향하는 2개의 변에서의 XY 좌표에 근거하여 X축 방향 및 Y축 방향마다 구할 수 있다.

이러한 경우에 있어서, X축 방향 조명 마진은 예를 들어 아래와 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 우선 Y축 방향을 따르는 동시에 서로 대향하는 2변의 각 X 좌표로부터, 조명 영역에서의 X축 방향 거리를 구한다. 다음으로, 이 조명 영역의 X축 방향 거리 및 피조명 영역의 X축 방향 거리의 차를 구한다. 그리고, 각 변마다의 조명 마진, 즉 X축 방향 조명 마진은 구해진 차이를 1/2로 함으로써 간단하게 산출할 수 있다. 또한, Y축 방향 조명 마진에 관해서도, 동일하게 하여 간단하게 산출할 수 있다.

또한, 상기 조명 마진 산출 단계는 상기 조명 영역 및 상기 피조명 영역에서의 면적에 근거하여 상기 조명 마진을 산출할 수도 있다.

이러한 경우에는 조명 영역 및 피조명 영역에서의 각 면적의 차이에 근거하여 조명 마진을 간단하게 산출할 수 있다.

이하에 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.

(제 1 실시예)

1. 조명 광학 소자로서의 렌즈 어레이가 사용되는 프로젝터의 구조

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 조명 광학 소자의 검사 장치의 검사 대상이 되는 조명 광학 소자로서의 렌즈 어레이가 채용된 프로젝터(100)의 구조를 나타내는 개략도이다.

이 프로젝터(100)는 조명 광학계로서의 적분기 조명 광학계(110), 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130), 전기 광학 장치(140), 색합성 광학계(150) 및 투사 광학계(160)를 구비하고 있다.

적분기 조명 광학계(110)는 광원 램프(111A) 및 리플렉터(111B)를 포함하는 광원 장치(111)와, 제 1 렌즈 어레이(113)와, 제 2 렌즈 어레이(115)와, 반사 미러(117)와, 중첩 렌즈(119)를 구비하고 있다.

광원 램프(111A)에서 사출된 광속은 리플렉터(111B)에 의해서 사출 방향이 맞추어진 평행한 광속으로서 사출되어, 제 1 렌즈 어레이(113)에 의해서 복수의 부분 광속으로 분할되어 반환 반사 미러(117)에 의해서 사출 방향이 90° 굽어진 후, 제 2 렌즈 어레이(115)의 근방에서 상을 맺는다. 제 2 렌즈 어레이(115)로부터 사출된 각 부분 광속은 그 중심축(주광선)이 후단의 중첩 렌즈(119)의 입사면에 수직하게 되도록 입사하고, 또한 중첩 렌즈(119)로부터 사출된 복수의 부분 광속은 후술하는 전기 광학 장치(140)를 구성하는 3장의 액정 패널(141R, 141G, 141B)상에서 중첩된다.

색분리 광학계(120)는 2장의 다이크로익 미러(121, 122)와, 반사 미러(123)를 구비하고, 이들 미러(121, 122, 123)에 의해 적분기 조명 광학계(110)로부터 사출된 복수의 부분 광속을 빨강, 초록, 파랑의 3색의 색광으로 분리하는 기능을 갖고 있다.

상기 릴레이 광학계(130)는 입사측 렌즈(131), 릴레이 렌즈(133) 및 반사 미러(135, 137)를 구비하고, 이 색분리 광학계(120)에 의해 분리된 색광, 예를 들어 청색광(B)을 액정 패널(141B)까지 이끄는 기능을 갖고 있다.

전기 광학 장치(140)는 3장의 액정 패널(141R, 141G, 141B)을 구비하고 이들은 예를 들어 폴리실리콘 TFT를 스위칭 소자로서 사용한 것이고, 색분리 광학계(120)에 의해 분리된 각 색광은 이들 3장의 액정 패널(141R, 141G, 141B)에 의해서 화상 정보에 따라서 변조되어 광학상을 형성한다.

색합성 광학계(150)는 크로스다이크로익 프리즘(151)을 구비하고, 상기 3장의 액정 패널(141R, 141G, 141B)에서 사출된 각 색광마다 변조된 화상을 합성하여 컬러 화상을 형성하는 것이다.

또한, 크로스다이크로익 프리즘(151)에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과, 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 4개의 직각 프리즘의 경계면을 따라 대략 X자형으로 형성되고 이들 유전체 다층막에 의해서 3개의 색광이 합성된다. 그리고, 색합성 광학계(150)에 의해 합성된 컬러 화상은 투사 광학계(160)로부터 사출되어 스크린상에 확대 투사된다.

2. 검사 대상이 되는 렌즈 어레이의 구조

상술한 프로젝터(100)에 채용되는 제 1 렌즈 어레이(113)는 도 2에 도시한 바와 같이 두 종류의 소렌즈(11A, 11B)를 각 소렌즈(11A, 11B)의 빛의 사출 방향에 직교하는 면내에서 매트릭스형으로 M행 N열로 배열함으로써 구성되어 있다.

구체적으로는, 제 1 렌즈 어레이(113)의 중앙 부분에 소렌즈(11A)가 배치되고, 이 소렌즈(11A)의 주위에 상기 소렌즈(11A)를 둘러싸도록 소렌즈(11B)가 배치되어 있다. 각 소렌즈(11A, 11B)는 광원 장치(111)로부터 사출된 평행한 광속을 복수(M×N개)의 부분 광속으로 분할하고, 분할된 부분 광속은 상술한 바와 같이 제 2 렌즈 어레이(115)의 근방에서 상을 맺는다.

여기에서 소렌즈(11A)의 형상은, 정면에서 보았을 때, 전기 광학 장치(140)를 구성하는 액정 패널(141R, 141G, 141B)의 화상 형성 영역의 형상과 대략 서로 유사한 형상이 되도록 설정되어 있다. 예를 들면, 액정 패널(141R, 141G, 141B)의 종횡비(세로와 가로의 치수비)가 4:3이면, 소렌즈(11A)의 종횡비도 4:3으로 설정된다. 또한, 소렌즈(11A)는 평면 반원형상으로 형성되고, 도 3a에 도시한 바와 같이 광축 위치가 상기 소렌즈(11A)의 중앙에 설정되어 있다[도면중, 일점쇄선(A1)].

한편, 각 소렌즈(11B)의 형상은 도 2에 도시한 바와 같이 소렌즈(11A)와 마찬가지로 정면에서 보았을 때, 전기 광학 장치(140)를 구성하는 액정 패널(141R, 141G, 141B)의 화상 형성 영역의 형상과 대략 유사한 형상이 되도록 설정되어 있다. 또한, 소렌즈(11B)는 평면 원호상으로 형성되고, 도 3b에 도시한 바와 같이 광축 위치가 상기 소렌즈(11B)의 기하학적인 중심으로부터 어긋난 편심 렌즈로 되어 있다.

구체적으로는, 광축 위치는 기하학적인 중심에서 X축 방향 및 Y축 방향으로 규격 치수 어긋나 있다. 이 소렌즈(11B)의 초점 위치는 상기 소렌즈(11B)의 기하학적 중심 위치[각 소렌즈(11B)의 평면상의 중심 위치]를 지나는 기하학적 중심선(D)과, 상기 광축 위치를 지나는 광축선(A2)과의 교점(Q2)으로 되어 있다. 여기에서, 소렌즈(11B)의 기하학적 중심 위치[각 소렌즈(11B)의 평면상의 중심 위치]란, 광축선(A2)에 직교하는 방향에서의 상기 소렌즈(11B)의 폭 치수(L)에 대하여 그 절반인 L/2가 되는 위치이다. 또한, 도 2 및 도 3에서는 도시를 생략했지만, 소렌즈(11B)는 소렌즈(11A)에서 떨어짐에 따라 편심량[기하학적 중심선(D)과 광축선(A2)의 거리]이 커지고 있다.

제 2 렌즈 어레이(115)도, 상술한 제 1 렌즈 어레이(113)와 마찬가지로 두 종류의 소렌즈(11A, 11B)가 M행 N열의 매트릭스형으로 배열된 구성이다. 단, 제 2 렌즈 어레이(115)는 상술한 바와 같이 제 1 렌즈 어레이(113)에 의해 분할된 복수의 부분 광속의 주광선을 후단의 중첩 렌즈(119)의 입사면에 수직으로 입사시키기 위해서 설치되어 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(113)와 동일한 구성으로 할 필요는 없다. 즉, 복수의 부분 광속이 중첩 렌즈(119)의 입사면에 수직으로 입사할 수 있으면, 소렌즈의 형상을 여러가지 형상으로 설정할 수 있다. 즉, 제 2 렌즈 어레이(115)를 구성하는 소렌즈는 제 1 렌즈 어레이(113)와 같이 액정 패널(141R, 141G, 141B)의 화상 형성 영역의 종횡비와 유사한 형상일 필요는 없지만, 본 실시예에서는 제조상의 편의를 위해 소렌즈(11A, 11B)를 M행 N열 매트릭스형으로 배열하여 제 2 렌즈 어레이(115)를 구성하고 있다.

이러한 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115)는 복수의 소렌즈(11A, 11B)의 형상에 따른 주형에서, 용해한 유리 및 수지재료를 흘려 넣어 성형하거나, 연하게 한 유리를 복수의 소렌즈(11A, 11B)의 형상에 따른 주형으로 프레스 성형한 후, 서서히 냉각하여 제조된다.

따라서, 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115)를 구성하는 각 소렌즈(11A, 11B)가 변형하거나, 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115)내에서의 소렌즈(11A, 11B)의 위치 어긋남 등이 발생하는 경우가 있기 때문에, 이들 현상에 따른 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115)의 광학 특성의 변화가 설계상의 광학 특성과 어느 정도의 어긋남이 있는지를 검사 장치를 사용하여 검사해야 한다.

또한, 제 1 렌즈 어레이(113)를 검사할 때에는, 제 2 렌즈 어레이(115)에는 규격의 사양을 만족하는 표준 샘플이 사용된다. 또한, 반대로 제 2 렌즈 어레이(115)를 검사할 때는, 제 1 렌즈 어레이(113)에는 규격의 사양을 만족하는 표준 샘플이 사용된다. 이 때문에, 검사 대상인 제 1 렌즈 어레이(113) 및 제 2 렌즈 어레이(115)는 규격의 사양을 만족하는 표준 샘플을 구비하고 있다.

3. 렌즈 어레이의 검사 장치의 구조

도 4는 상술한 제 1 렌즈 어레이(113) 및 제 2 렌즈 어레이(115)를 검사하는 렌즈 어레이의 검사 장치(2)를 나타낸다.

조명 광학 소자의 검사 장치인 렌즈 어레이의 검사 장치(2)는 도 4에 도시한 바와 같이 검출 장치(310)와, 광원 장치(320)와, 화상 처리 장치(330)와, 이들 장치를 지지하는 탑재대(500)를 구비한다.

검출 장치(310)는 도 5에 도시한 바와 같이, 차폐판으로 덮인 암상자로서의 기능을 갖고 있고, 손잡이(300A)(도 4)가 형성된 커버부(310T)를 갖는 대략 직사각형 형상의 케이스(311)와, 이 케이스(311) 내부의 하면(310B)에 고정 배치되는 검사 대상 설치 유닛(317)을 구비하여 구성된다.

케이스(311)는 자신의 좌측면(도면중 좌측)에는 광원 장치(320)가 삽입되는 좌측 개구부(310L)가 형성되고, 자신의 우측면(도면중 우측)에는 후술하는 화상 처리 장치(330)가 삽입되는 우측 개구부(310R)가 형성된다.

커버부(310T)는 도시하지 않은 힌지에 의해서 Z축 방향을 축으로 하여 그 직경 방향으로 회전 가능한 구성으로 되어 있다. 손잡이(300A)를 잡고 커버부(310T)를 회전시킴으로써, 검출 장치(310)의 상부측이 개폐 가능하게 되어 있고, 내부에 수납되는 검사 대상 설치 유닛(317)을 간단하게 교체할 수 있다.

검사 대상 설치 유닛(317)은 검사 대상으로서의 제 1 렌즈 어레이(113)가 부착되는 제 1 렌즈 어레이 홀더(312)와, 검사 대상으로서의 제 2 렌즈 어레이(115)를 부착할 수 있는 제 2 렌즈 어레이 홀더(313)와, 중첩 렌즈(119)와, 이 중첩 렌즈(119)를 부착할 수 있는 중첩 렌즈 홀더(314)와, 투영판으로서의 간유리(170)와, 간유리(170)를 부착할 수 있는 간유리 홀더(315)와, 이들 홀더(312 내지 315)를 부착할 수 있는 직사각형 형상의 유지대(316)가 일체화되어 형성된다.

또한, 이 검사 대상 설치 유닛(317)은 사용되는 프로젝터의 종류에 따라서 각 홀더(312 내지 315)의 크기 및 배치가 다른 복수 종류의 검사 대상 설치 유닛이 준비되어 있다.

중첩 렌즈(119)는 일반적으로 집광용의 렌즈이고, 제 2 렌즈 어레이(115)를 통해 사출된 부분 광속의 주광선을 집광하여 간유리(170)의 표면에 광학상(600)(도 12)을 형성하는 기능을 갖는다.

간유리(170)는 도 6에 도시한 바와 같이 그 표면에 표시하기 위한 형상으로 형성된 확인 프레임(171)을 갖는 직사각형 판형상의 규격의 간유리이고, 표면에 투영된 광학상이 그 이면측에서 비쳐서 보이도록 되어 있다.

확인 프레임(171)은 상기 프로젝터(100)에 있어서 적분기 조명 광학계(110)를 통해 액정 패널(141R, 141G, 141B)에 중첩되는 광학상의 설계상의 조명 영역을 나타내는 프레임이고, 그 형상은 대략 직사각형 형상이다. 즉, 이 확인 프레임(171)의 내측의 범위가 실제로 투사되는 광학상을 나타내게 된다. 또한, 중첩 렌즈(119)는 규격의 사양을 만족하는 표준 샘플을 구비하고, 검사시에는 그 표준 샘플이 사용된다.

각 홀더(312 내지 315)는 광원 장치(320)에 가까운 것부터, 제 1 렌즈 어레이 홀더(312), 제 2 렌즈 어레이 홀더(313), 중첩 렌즈 홀더(314), 간유리 홀더(315)의 순서로 유지대(316)에 배치된다.

또한, 각 홀더(312 내지 315)는 검사 대상이 되는 제 1 렌즈 어레이(113) 및 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)의 각각이 대향함과 동시에, 그들의 중심축이 갖추어지도록 유지대(316)에 부착된다.

보다 구체적으로는, 각 홀더(312 내지 315)는 부착되는 대상에 의해서 그 크기가 상이하지만, 도 7에 도시한 바와 같이 프레임 본체(21A)내에 형성된 개구(21B)의 끝테두리를 따라 설치되고, 또한 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)를 유지하는 4개의 유지 돌기(21C), 및 상기 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)를 대각선 방향으로 가압하는 가동 돌기(21D)를 구비하고 있다.

또한, 도시를 생략했지만, 이들 돌기(21C, 21D)의 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)의 접촉 부분은 탄성체가 개재되어, 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)를 손상시키지 않는 구성으로 되어 있다.

또한, 가동 돌기(21D)는 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)의 대각선 방향으로 이동 가능하게 되어 있어서 홀더(312 내지 315)는 다른 크기의 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)에도 대응하고 있다.

광원 장치(320)는 도 5에 도시한 바와 같이 평행한 광속을 사출하는 기능을 갖고, 직사각형의 2개의 구석 부분을 절결한 대략 T자 형상의 단면을 갖는 상자 형상임과 동시에, 그 우측 끝테두리(320R)가 개구된 케이스(321)와, 이 케이스(321)의 내부에 고정 배치되는 광원 램프(111A)와, 케이스(321)의 우측 끝테두리(320R)에 배치되는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(112)를 구비한다.

케이스(321)는 그 하단부(320B)가 탑재대(500)의 상면에 있어서 Z축 방향으로 연장되는 레일(501)에 부착되어 있고, 이 레일(501)을 따라 미끄럼운동 가능하게 되어 있다. 또한, 케이스(321)는 레일(501)을 따르는 임의의 위치에서 고정 가능하게 되어 있다.

또한, 이 케이스(321)는 후술하는 본체(402)로부터의 제어에 의해서 검사 개시전에 렌즈 어레이(113, 115)의 형상 등의 각종 조건에 맞춰 적절한 광학 거리가 되도록 그 위치가 자동적으로 조정된다.

광원 램프(111A)는 광속을 사출하는 기능을 갖는 할로겐 램프이다. 검사용의 광원 램프(111A)는 제품 램프보다, 훨씬 어두운 램프라도 검출 정밀도를 확보할 수 있기 때문에, 소비 에너지가 적은 램프를 채용하고 있다.

콜리메이터 렌즈(112)는 광원 램프(111A)에서 사출된 광속을 평행한 광속으로 변환하여 이 평행 광속을 제 1 렌즈 어레이(113)를 향해서 사출한다.

광원 램프(111A)와 콜리메이터 렌즈(112)는 그들 중심축이 일치되도록 대향하여 배치된다.

화상 처리 장치(330)는 화상 검출 장치(331)와, 디스플레이(401) 및 본체(402)를 구비하는 PC(퍼스널컴퓨터)(400)(도 4)를 구비한다.

화상 검출 장치(331)는 직사각형의 하나의 구석 부분을 절결한 대략 L자 형상의 단면을 갖는 상자 형상임과 동시에, 그 좌측 끝테두리(330L)가 개구된 케이스(331A)와, 이 케이스(331A)의 내부에 고정 배치되는 화상 검출 장치(332)를 구비한다.

케이스(331A)는 그 하단부(330B)가 탑재대(500)의 상면에서 Z축 방향으로 연장하는 레일(502)에 부착되어 있고, 이 레일(502)을 따라 미끄럼운동 가능하게 되어 있다. 또한, 케이스(331A)는 레일(502)을 따르는 임의의 위치에서 고정 가능하게 되어 있다.

또한, 케이스(331A)는 후술하는 본체(402)로부터의 제어에 의해서 검사 개시전에 중첩 렌즈(119)의 형상 등의 각종 조건에 맞춰 적절한 광학 거리가 되도록 그 위치가 자동적으로 조정된다.

화상 검출 장치(332)는 에어리어 센서(area sensor)인 CCD(Charge Coupled Device; 전하 결합 소자) 카메라(333)와, 이 CCD 카메라(333)를 하측으로부터 지지하는 동시에, 케이스(331A) 내측의 하부에 고정 배치되는 지지대(334)를 포함하여 구성된다.

CCD 카메라(333)는 광원 장치(320)로부터 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119)를 거쳐 간유리(170)에 투영된 광학상 및 확인 프레임(171)을 그 간유리(170)의 배면측에서 복수개의 화소로 분할 검출하여 전기신호로 변환하는 촬상 소자로서의 CCD(333A)(도 8)를 구비하고, 이 전기 신호를 PC(400)에 출력하는 기능을 갖는다.

또한, CCD 카메라(333)는 검사시에는 움직이지 않도록 고정된 채로 되지만, 상기 CCD 카메라(333)에는 Z축 방향으로의 이동을 가능하게 하는 마이크로미터(335)와, Y축 방향의 회전을 가능하게 하는 조정 손잡이(336)가 설치되어 있다. 이들 마이크로미터(335) 및 조정 손잡이(336)는 예를 들어 화상 처리 장치(330)의 레일(502)을 따르는 미끄럼운동의 서포트 등으로서 사용됨으로써, CCD 카메라(333) 위치의 미세 조정을 가능하게 하고 있다.

PC(400)은 도 4에 도시한 바와 같이 일반적인 PC이며, 디스플레이(401)와 본체(402)를 구비하고, CCD 카메라(333)와 도시하지 않은 규격의 접속 케이블로 전기적으로 접속되어 있다.

디스플레이(401)는 일반적인 액정형 디스플레이이며, 후술한 바와 같이 본체(402)에 의해 각종 처리된 결과가 표시된다.

본체(402)는 CPU 및 메모리 등을 갖는 규격의 머더 보드(mother board)(도시하지 않음)와, 이 머더 보드에 접속된 캡처 카드(도시하지 않음)를 구비하고, 이들 머더 보드 및 캡처 카드에 의해서 광학상(600)의 화상 처리 및 각종 제어가 가능하게 되어 있다.

본체(402)는 도 8에 도시한 바와 같이 CCD 카메라(333)로부터 출력된 광학상(600) 및 확인 프레임(171)의 전기 신호를 데이터로서 받아들이는 화상 수용 수단(405)과, 받아들인 화상의 처리를 실시하는 화상 처리 수단(410)을 구비하여 구성된다.

화상 처리 수단(410)은 받아들인 광학상(600) 및 확인 프레임(171)을 비교하여 확인 프레임(171)내에서의 광학상(600)의 휘도값이 규격 휘도값 이상인지 여부를 판정하는 휘도값 판정부(420)와, 판정된 결과 등을 디스플레이(401)에 표시하는 화상 표시부(430)를 구비하여 구성된다. 또한, 구체적인 처리 단계에 관해서는 후술한다.

4. 검사 장치에 의한 렌즈 어레이의 검사

상술한 렌즈 어레이의 검사 장치(2)에 의한 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115)의 검사는 미리 검사 대상이 되는 렌즈 어레이가 사용되는 프로젝터의 종류에 따른 각종 데이터의 등록을 한 후에, 광원 장치(320) 위치 및 화상 처리 장치(330)[CCD 카메라(333)] 위치가 자동적으로 조정된 후에 화상 검출 장치(332) 및 PC(400)에 의해서 자동적으로 실시된다. 구체적으로는, 도 9에 나타내는 단계에 의해 제 1 렌즈 어레이(113), 제 2 렌즈 어레이(115)의 검사가 실시된다.

4-1. 프로젝터 종류마다의 데이터 등록(처리 S1)

프로젝터의 종류에 따른 각종 광학 소자의 데이터 및 필요로 하는 휘도 임계값을 나타내는 데이터를 미리 등록하는 처리이며, 프로젝터의 종류에 따라서 다른 값이 등록된다. 후술하는 자동 검사(처리 S6)에서는 이 처리로 등록된 복수의 프로젝터로부터 검사하는 프로젝터(100)의 휘도값 데이터가 선택되어 자동적으로 검사된다.

구체적인 데이터로서는 액정 패널(141R, 141G, 141B)의 화상 형성 영역의 크기 및 기종마다의 휘도 임계값 데이터가 등록된다.

이와 같이 작성된 프로젝터 기종마다의 데이터는 텍스트 파일로 보존되어 필요에 따라 PC(400)의 본체(402)에 의해 사용된다.

4-2. 검사 대상 설치 유닛의 설치(처리 S2)

프로젝터(100)에 대응하는 검사 대상 설치 유닛(317)을 준비하여 검사 대상인 제 1 렌즈 어레이(113)를 제 1 렌즈 어레이 홀더(312)에 설치하고, 그 밖의 홀더(313, 314, 315)에는 각각 대응하는 제 2 렌즈 어레이(115), 중첩 렌즈(119), 간유리(170)에서 규격의 규격을 만족하는 표준 샘플을 설치한다.

계속해서, 손잡이(300A)를 잡고 커버부(310T)를 회전시켜 케이스(311)의 상측을 개구하고, 이 검사 대상 설치 유닛(317)을 케이스(311) 내부의 규격 위치에 설치한 후, 다시 커버부(310T)를 복귀하도록 회전시켜 케이스(311)의 상측을 닫는다. 이와 같이 커버부(310T)를 닫음으로써 케이스(311) 내부에서의 광누설 및 케이스(311)의 외란광의 영향을 받지 않게 되어 있다.

4-3. 광원 장치 및 화상 검출 장치의 위치 조정

처리 S1에서 등록된 프로젝터(100)의 기종 데이터로부터, 이번 조명 광학 소자(113, 115, 119, 170)의 조합에 대응하는 기종 데이터를 불러내고(처리 S3), 이 불러낸 기종 데이터에 따라서 설계상의 광학 거리에 따른 거리가 되도록 광원 장치(320)의 위치가 조정되고, 또한 간유리(170)의 확인 프레임(171)이 중심이 되도록, CCD 카메라(333)를 포함하는 화상 검출 장치(331)의 위치가 조정된다(처리 S4). 이 때, 선택된 기종 데이터에 따른 휘도 임계값이 본체(402)의 메모리상에서 읽혀진다.

4-4. 검사시의 주사선 수의 특정(처리 S5)

다음으로, 복수개의 화소로서 검출된 광학상(600)을 검사하는 주사선(610)(도 13)의 수를 특정한다. 이 주사선(610)이란, 규격의 방향으로 나란한 화소의 집합이며, 도 13에 있어서는 상하 방향으로 나란한 화소로 이루어지는 세로 주사선(611)과, 좌우 방향으로 나란한 화소로 이루어지는 가로 주사선(612)이 실선으로 나타내져 있다.

이러한 주사선(610)의 수를 증가시키면, 검사되는 화소 수가 증가하기 때문에, 정밀도를 높여서 검사할 수 있다. 한편, 주사선(610)의 수를 적게 하면, 검사되는 화소 수가 적어지기 때문에, 단시간에 검사할 수 있다. 즉, 이들 주사선의 수는 검사 대상에 따라서 임의로 설정할 수 있다.

4-5. 자동 검사(처리 S6)

이러한 설정을 종료하고 검사 개시 버튼(700)(도 16)을 클릭하면, 자동적으로 검사가 시작된다. 이러한 자동 검사는 도 10 및 도 11에 나타내는 플로우 차트에 따라서 실시된다.

4-5-1. 광학상의 형성(처리 S61 : 광학상 형성 단계)

광원 장치(320)로부터 사출된 평행 광속은 렌즈 어레이(113, 115), 중첩 렌즈(119)를 거쳐 간유리(170)에 투영되어 광학상(600)(도 12)을 형성한다.

4-5-2. 광학상의 수용(처리 S62 : 화상 수용 단계)

투영된 광학상(600)은 CCD 카메라(333)로 촬상되어 화상 수용 수단(405)에 의해 컴퓨터에 적합한 신호로 변환되어 화상 처리 수단(410)에 출력된다.

화상 표시부(430)는 이 신호에 근거하여 디스플레이(401)에 광학상(600)과 확인 프레임(171)을 표시시킨다(도 12). 또한, 이 광학상(600)은 그 중심축에 대응하는 부분의 휘도가 가장 크고, 중심에서 벗어날수록 휘도가 작아진다. 즉, 검출된 광학상(600)은 도 12에 개략적으로 도시한 바와 같이 외측을 향해 점점 어두워진다.

4-5-3. 주사선의 검사

(a) 가로 방향의 주사선 검사(처리 S63)

도 11 및 도 13에 도시한 바와 같이, 화상 수용 수단(405)에 의해 받아들인 화상 데이터를 기본으로, 화상 처리 수단(410)은 가로 주사선(612) 중에서 제일 상측의 가로 주사선(612A)을 선택하고(처리 S631), 이 선택된 가로 주사선(612A)상의 각 화소의 휘도값을 취득한다(처리 S632 : 휘도값 취득 단계).

휘도값 판정부(420)는 가로 주사선(612A)상의 각 화소에서 취득한 휘도값과, 미리 등록된 임계값을 비교한다. 그리고, 가로 주사선(612A)상의 화소에 있어서 규격의 임계값 이상이 되는 화소의 범위를 검출하여 임계값 이상이 되는 화소와 임계값 미만이 되는 화소의 경계 위치로서의 휘도 변화점을 검출한다(처리 S633 : 휘도 변화 위치 취득 단계).

또한, 화상 표시부(430)는 디스플레이(401)상의 휘도 변화 위치에 「+」 표시를 표시한다. 예를 들면, 가로 주사선(612A)에서는 도 14중의 「+」 표시(602, 603)가 휘도 변화점이다.

다음으로, 화상 처리 수단(410)은 이러한 가로 주사선(612)의 휘도 검출이 모두 종료되었는지 여부를 판정한다(처리 S634 : 주사선 검사 판정 단계).

모든 가로 주사선(612)의 검사가 종료되었다고 판정된 경우에는 화상 처리 수단(410)은, 처리 S63을 종료하고, 다음 처리인 처리 S64로 진행한다. 한편, 모든 가로 주사선(612)의 검사가 종료되지 않았다고 판정된 경우에는 화상 처리 수단(410)은 다음 가로 주사선(612)을 선택하고(처리 S635), 상술한 처리 S632로 진행하여 최종적으로는 도 14 중의 가로 주사선(612Z)까지 검사되게 된다.

이상과 같이 하여 가로 방향의 주사선의 검사가 실시된다.

(b) 세로 방향의 주사선 검사(처리 S64)

상술한 가로 방향의 주사선 검사와 대략 동일하고, 도 11의 단계에 따라서 실시되며, 상이한 점은 그 검사 방향이 가로 방향인지 세로 방향인지 여부이다.

구체적으로는, 도 14에 있어서는 세로 주사선(611) 중에서 가장 좌측의 세로 주사선(611A)을 선택하고(처리 S641), 이 선택된 세로 주사선(611A)의 각 화소의 휘도값을 취득하고(처리 S642), 세로 주사선(611A)상의 휘도 변화점을 검출한다(처리 S643). 이러한 검출을 가장 좌측의 세로 주사선(611A)에서 우측단의 세로 주사선(611Z)까지 동일하게 하여 실시한다(처리 S644). 보다 구체적인 단계에 관해서는 상술한 것과 동일하므로 생략한다.

4-5-4. 휘도 변화점의 위치 판정

이상과 같이 하여 모든 주사선(610)의 검사가 실시되면, 휘도값 판정부(420)는 이들 휘도 변화점을 나타내는 「+」 표시가 확인 프레임(171)의 내측 범위에 있는지 여부를 판정한다(처리 S65 : 휘도 변화 위치 판정 단계).

즉, 규격의 휘도를 필요로 하는 확인 프레임(171)내에, 불충분한 휘도 부분이 있다고 판정되는 경우에는 검사 대상인 제 1 렌즈 어레이(113)가 불량품인 것이 되고(처리 S66), 불충분한 휘도 부분이 없다고 판별되는 경우에는 검사 대상인 제 1 렌즈 어레이(113)가 양품이라는 것(처리 S67)을 나타낸다.

휘도값 판정부(420)가 도 14에 도시한 바와 같이 확인 프레임(171)의 내측 범위에 휘도 변화점을 나타내는 「+」 표시가 없다고 판별한 경우에는 화상 표시부(430)는 도 16에 도시한 바와 같이 디스플레이(401)에「OK(701)」을 표시하여 검사 대상인 제 1 렌즈 어레이(113)가 양품인 것을 표시한다.

한편, 휘도값 판정부(420)가 도 15에 도시한 바와 같이 확인 프레임(171)의 내측의 범위에 휘도 변화점을 나타내는 「+」 표시가 있다고 판별한 경우에는[예를 들면, 도면중「+」 표시(606)], 화상 표시부(430)는 도 16에 도시한 바와 같이 디스플레이(401)에「NG(702)」를 표시하여 검사 대상인 제 1 렌즈 어레이(113)가 불량품인 것을 표시한다.

확인 프레임(171)에 대하여 휘도 변화점을 나타내는 「+」 표시 범위가 크게 시프트하여 NG라고 판정된 경우에는 이 시프트량을 계산하여 뒤에 어느 정도 이동시키면 양품이 되는지를 표시시킨다. 또한, 이 값이 규정치 이내인지 여부를 판정하여 표시시킴으로써 광축 조정 공정에 있어서의 조정 가능한 렌즈를 구제할 수가 있어서 비용 삭감을 도모할 수 있다.

4-6. 검사 데이터의 보존(처리 S7)

상술한 자동 검사가 종료하면, 수득된 검사 데이터 및 검사 결과는 필요에 따라 규격의 데이터 파일로서 본체(402)의 기억 장치 등에 보존된다. 또한, 저장된 검사 데이터 등은 필요에 따라 리스트 형식으로 표시하거나 프린터 출력을 실시할 수 있게 되어 있다.

5. 실시예의 효과

이러한 본 실시예에 따르면, 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 조명 영역을 따라 확인 프레임(171)을 형성했기 때문에, 확인 프레임(171)내에서 설계상의 휘도보다도 어두운 부분이 검출되면 불량품이라고 판정할 수 있고, 간단하게 제 1 렌즈 어레이(113)의 광학 특성을 검사할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이 홀더(312)에 제 1 렌즈 어레이(113)를 부착하는 것만으로 제 1 렌즈 어레이(113)의 광학 특성을 검사할 수 있기 때문에, 종래 실시되고 있는 것과 같이, 특별히 프로젝터로서 모든 부품을 조립한 후에 제 1 렌즈 어레이(113)의 검사를 할 필요가 없으므로, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

(2) 광원 장치(320)를 구비하여 구성했기 때문에, 광원 장치(320)로부터 항상 일정한 광속이 사출되므로, 광원 장치(320)에 의한 오차를 고려할 필요가 없다. 이 때문에, 검사 대상으로서의 제 1 렌즈 어레이(113)를 정밀도를 높여서 검사할 수 있다.

(3) 검사 대상 설치 유닛을 프로젝터(100)의 종류에 따라서 복수 준비했기 때문에, 사용되는 프로젝터의 종류에 따라서 렌즈 어레이(113, 115) 및 간유리(170) 등의 조명 광학 소자의 크기 및 배치 등이 상이하다는 것을 고려하면, 프로젝터의 종류가 바뀔 때마다, 특별히 조명 광학 소자의 배치 등을 바꿀 필요가 없으므로, 간단하게 검사 대상을 배치할 수 있고, 검사 작업을 더 한층 경감할 수 있다.

(4) CCD(333A)에서 검출되는 광학상(600)을 받아들이는 화상 수용 수단(405)과, 이 광학상(600)을 처리하는 화상 처리 수단을 구비하여 구성했기 때문에, 광학상(600)의 휘도값을 자동적으로 측정할 수 있다. 이 때문에, 검출된 확인 프레임(171)과 처리된 광학상(600)을 비교하는 것만으로, 간단하게 양부를 판정할 수 있고, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있다.

(5) 휘도값 판정부(420)를 구비하여 구성했기 때문에, 광학상(600)의 확인 프레임(171)내의 휘도값이 규격 휘도 이상인지 여부를 자동적으로 판별할 수 있어서, 검사 작업을 경감할 수 있다.

(6) 광원 장치(320)는 사출되는 평행 광속의 조명 광축에 대하여 진퇴 가능하게 구성했기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(113) 및 제 2 렌즈 어레이(115) 등의 조명 광학 소자의 형상 및 크기 등이 변화되더라도, 그 변화에 맞춰 광원 장치(320)를 조명광축의 방향으로 진퇴시킴으로써 간단하게 광학 거리를 조절할 수 있어서, 복수 종류의 조명 광학 소자에 대응할 수 있다.

(7) 검사 대상을 광속 분할 소자인 렌즈 어레이(113, 115)로 했기 때문에, 이들 렌즈 어레이(113, 115)가 조명 광학 소자내에서도 특히 수율이 양호하지 않은 것을 고려하면, 이 렌즈 어레이(113, 115)를 검사하는 것만으로, 완성품으로서의 프로젝터(100)의 수율을 향상시킬 수 있고, 효율적으로 검사를 실시할 수 있다.

(8) 검사 결과 및 광학상(600)을 디스플레이(401)에 표시하도록 구성했기 때문에, 디스플레이(401)를 눈으로 확인하면서 간단하게 제 1 렌즈 어레이(113)를 검사할 수 있다.

(9) 주사선(610)의 수를 선택 가능하게 구성했기 때문에, 검사 대상에 따라서 수를 변경할 수 있고, 검사 정밀도 및 검사 시간을 조절할 수 있다.

(10) 미리 프로젝터의 종류에 따른 각종 데이터를 등록하는 것만으로 검사할 수 있기 때문에, 예를 들어 새로운 종류가 늘어난 경우라도, 그 종류에 상당하는 데이터를 입력하는 것만으로, 간단하게 대응할 수 있다. 이 때, 검사 대상 설치 유닛(317)도 그 종류에 맞춰 준비하면 좋다.

(제 2 실시예)

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈 어레이의 검사 장치(3)에 관해서 설명한다. 제 2 실시예에 따른 렌즈 어레이의 검사 장치(3)는 상기 제 1 실시예의 렌즈 어레이의 검사 장치(2)와는, 자동 검사 방법, 즉 제 1 렌즈 어레이(113)의 양부 판정 방법이 상이하다. 이 때문에, 화상 처리 수단(410)에는 양부 판정 방법의 변경에 따라 새로운 구성이 되는 프로그램이 설치되어 있다. 또한, 그 밖의 구성은 상기 제 1 실시예와 동일하고, 상기 제 1 실시예와 동일 또는 상당 구성품에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하거나 간략하게 한다.

본체(402)를 구성하는 화상 처리 수단(410)은 도 17에 도시한 바와 같이 상기 휘도값 판정부(420) 및 화상 표시부(430)를 구비한 것에 더하여, 도 20을 참조하면, 광학상(600)에 있어서 미리 설정된 휘도 임계값 이상이 되는 영역을 조명 영역(LA)으로서 취득하는 조명 영역 취득부(451)와, 이 조명 영역(LA) 및 확인 프레임(171)에 의해 구획된 피조명 영역(PLA)에서 조명 마진을 산출하는 조명 마진 산출부(452)와, 조명 영역(LA)의 중심(CA) 및 피조명 영역(PLA)의 중심(CL)에 근거하여 이들 중심(CA, CL) 사이의 중심 편차량을 산출하는 편차량 산출부(453)와, 이들 조명 마진 및 중심 편차량에 근거하여 제 1 렌즈 어레이(113)의 양부를 판정하는 양부 판정부(454)를 구비한다. 또한, 구체적인 처리 단계에 관해서는 후술한다.

6. 검사 장치에 의한 렌즈 어레이의 검사

렌즈 어레이의 검사 장치(3)에 있어서, 제 1 렌즈 어레이(113)의 검사는 도 9, 도 18에 나타내는 단계에 의해 실시된다. 도 9에 나타내는 단계에 관해서는 상기 제 1 실시예와 동일하기 때문에, 설명을 대략 생략한다. 또한, 도 18에 있어서 각 처리 S61 내지 처리 S67은 상기 제 1 실시예에 있어서의 도 10에 나타내는 처리와 대략 동일하다. 단, 상기 제 1 실시예에 있어서 처리 S66에서는 불량품이라고 판정할 뿐이었지만, 본 실시예에 있어서 처리 S66에서는 도 19에 나타내는 단계에 의해, 상기 제 1 실시예에 있어서 불량품이라고 판정된 제 1 렌즈 어레이(113)중에서 제 1 렌즈 어레이(113)의 단순한 설치 어긋남에 의해 불량품으로 된 것인지 아닌지를 판별하여 제 1 렌즈 어레이(113)의 양부 판정을 행하고 있다.

다음으로, 도 19의 흐름도를 바탕으로 도 17, 도 20을 참조하면서 이 양부 판정(처리 S66)의 단계에 관해서 설명한다.

도 20은 광원 장치(320)로부터 사출된 평행 광속이 렌즈 어레이(113, 115), 중첩 렌즈(119)를 지나서 확인 프레임(171)이 형성된 간유리(170)상에 투영된 광학상(600)이 디스플레이(401)상에 표시된 도면이다.

또한, 도 20에 도시한 바와 같이 상기 평행 광속의 조명광축에 직교하는 간유리(170)의 면내에서 직사각형 형상의 확인 프레임(171)의 직교하는 2변을 따라, X축 및 Y축으로 이루어지는 직교 좌표계를 설정한다.

제 1 렌즈 어레이(113)를 검사하는데 있어서, 우선 확인 프레임(171)에 의해 구획된 피조명 영역(PLA)을 특정한다(처리 S661). 이어서, 이 특정된 피조명 영역(PLA)에서 X축 방향의 길이 치수인 피조명 영역(PLA)의 X축 방향 거리(LX)와, Y축 방향의 길이 치수인 피조명 영역(PLA)의 Y축 방향 거리(LY)와, 피조명 영역(PLA)의 중심인 피조명 영역 중심(CL)을 취득한다(처리 S662).

구체적으로는, 도 20에 도시한 바와 같이, 우선 직사각형 형상의 피조명 영역(PLA)에서 그 단부가 되는 4변(PLA1 내지 PLA4)을 구성하는 모든 화소의 XY 좌표를 구한다. 다음으로, Y축 방향으로 평행한 두변(PLA1, PLA2)에서는 각 변(PLA1, PLA2)에 있어서의 각 화소의 X 좌표를 평균한 평균 X 좌표를 각각 구한다. 한편, X축 방향에 평행한 두변(PLA3, PLA4)에서는 각 변(PLA3, PLA4)에 있어서의 각 화소의 Y 좌표를 평균한 평균 Y 좌표를 각각 구한다.

또한, 이들 평균 X좌표, 평균 Y 좌표는 미리 PC(400)의 본체(402)에 기억된 프로젝터 기종마다의 설계 위치 좌표 데이터에 근거하여 구할 수도 있고, 이 경우에는 본체(402)의 기억부 등(도시 생략)으로부터 불러낼 수도 있다.

그리고, 대향하는 두변(PLA1, PLA2)에 있어서의 평균 X 좌표끼리, 또는 대향하는 두변(PLA3, PLA4)에 있어서의 평균 Y 좌표끼리에 근거하여, 피조명 영역(PLA)의 X축 방향 거리(LX)와 Y축 방향 거리(LY)를 구한다. 또한, 직사각형 형상의 피조명 영역(PLA)에서의 4개의 정점의 XY 좌표 등에 근거하여 피조명 영역(PLA)의 중심 XY 좌표인 피조명 영역 중심(CL)을 취득한다.

다음으로, 투영된 광학상(600)에 있어서, 미리 설정된 휘도 임계값 이상이 되는 영역, 즉 상기 휘도 변화점을 나타내는 「+」 표시(602, 603)(도 14 참조)에 의해서 둘러싸인 영역인 대략 직사각형 형상의 조명 영역(LA)을 조명 영역 취득부(451)로 특정한다(처리 S663 : 조명 영역 취득 단계). 이 조명 영역(LA)은 구성되는 각 화소의 XY 좌표에 의해서 특정된다.

여기에서, 조명 영역(LA)을 특정하는데 있어서, CCD 카메라(333)에 의한 촬상의 타이밍에 따라서는 사각형 형상의 조명 영역(LA)의 단부가 되는 각 변(LA1 내지 LA4)의 위치가 변화되어 단부의 XY 좌표가 편차가 생기는 경우가 있다. 따라서, 이러한 편차를 없애서 조명 영역(LA)을 확실히 특정하기 위해서, 화상 처리 수단(410)에서는 CCD 카메라(333)에 의한 촬상을 복수회 실시하고 이들 복수개의 촬상 화상에 의한 평균화 처리를 실시하고 있다.

계속해서, 이렇게 하여 특정된 조명 영역(LA)에서 X축 방향의 길이 치수인 조명 영역(LA)의 X축 방향 거리(AX)와, Y축 방향의 길이 치수인 조명 영역(LA)의 Y축 방향 거리(AY)와, 조명 영역(LA)의 중심인 조명 영역 중심(CA)을 취득한다(처리 S664).

구체적으로는, 우선 직사각형 형상의 조명 영역(LA)에서 그 단부가 되는 4변(LA1 내지 LA4) 부분의 전체 화소의 XY 좌표를 구한다. 다음으로 Y축 방향으로 평행한 두변(LA1, LA2) 중, 도면중 좌측의 좌변(LA1)에서는 이 좌변(LA1)을 구성하는 전체 화소의 XY 좌표중, 가장 큰 값이 되는 X 좌표(도면중에서 가장 우측이 되는 X 좌표)를 구한다. 한편, 도면중 우측의 우변(LA2)에서는 이 우변(LA2)을 구성하는 전체 화소의 XY 좌표중, 가장 작은 값이 되는 X 좌표(도면중에서 가장 좌측이 되는 X 좌표)를 구한다.

동일하게, X축 방향으로 평행한 두변(LA3, LA4) 중, 도면 상측의 상변(LA3)에서는 이 상변(LA3)을 구성하는 전체 화소의 XY 좌표중, 가장 작은 값이 되는 Y 좌표(도면중에서 가장 하측이 되는 Y 좌표)를 구한다. 한편, 도면중 하측의 하변(LA4)에서는 이 하변(LA4)을 구성하는 전체 화소의 XY 좌표중, 가장 큰 값이 되는 Y 좌표(도면중에서 가장 상측이 되는 Y 좌표)를 구한다.

그리고, 대향하는 두변(LA1, LA2)에 있어서의 각 X 좌표에 근거하여 X축 방향의 길이 치수인 조명 영역(LA)의 X축 방향 거리(AX)를 구한다. 또한, 대향하는 두변(LA3, LA4)에 있어서의 각 Y 좌표에 근거하여 Y축 방향의 길이 치수인 조명 영역(LA)의 Y축 방향 거리(AY)를 구한다. 또한, 직사각형 형상의 조명 영역(LA)에서의 4개의 정점 부분의 XY 좌표 등에 근거하여 조명 영역(LA)의 중심 XY 좌표인 조명 영역 중심(CA)을 취득한다.

다음으로, 조명 마진 산출부(452)에 있어서 피조명 영역(PLA)의 X축 방향 거리(LX)와, 조명 영역(LA)의 X축 방향 거리(AX)에 근거하여, 조명 영역(LA)이 피조명 영역(PLA)에 대하여 X축 방향으로 어느 정도 여유가 있는지를 나타내는 X축 방향 조명 마진[안분(按分)값]을 산출한다(처리 S665 : 조명 마진 산출 단계). 구체적으로는 이하의 수학식 1에 따라서 산출된다.

여기에서, 미리 양품이라고 판정된 표준 샘플로서의 제 1 렌즈 어레이(113)를 30개 정도 준비하여, 이들 제 1 렌즈 어레이(113)에 관해서 각각 X축 방향 조명 마진을 미리 산출해 둔다. 그리고, 이렇게 하여 산출된 30개 정도의 X축 방향 조명 마진의 평균값을 X축 방향 조명 마진의 규격값으로서 특정한다. 또한, X축 방향 조명 마진은 프로젝터의 기종에 따라 상이하지만, 통상 0.5mm 내지 1.0mm 정도의 값이다. 또한, 준비한 양품의 제 1 렌즈 어레이(113)는 30개가 아닐 수도 있고, 규격값을 특정할 수 있으면 임의의 것일 수 있다.

또한, 이러한 규격값은 미리 자동 검사전에 특정해 둘 수 있고, 자동 검사시에 필요에 따라 불러낼 수 있도록 해 둘 수 있다.

다음으로, 양부 판정부(454)에 있어서, 산출된 X축 방향 조명 마진과 규격값을 비교하여 산출된 X축 방향 조명 마진이 규격값 이상인지 여부를 판정한다(처리 S666 : 양부 판정 단계). 판정의 결과, 산출된 X축 방향 조명 마진이 규격값보다도 작은 경우에는「불량품」이라고 판정된다(처리 S672). 한편, 산출된 X축 방향 조명 마진이 규격값 이상인 경우에는 다음 처리 S667로 진행된다.

다음으로, 조명 마진 산출부(452)에 있어서 상술한 바와 같이 피조명 영역(PLA)의 Y축 방향 거리(LY)와, 조명 영역(LA)의 Y축 방향 거리(AY)에 근거하여 조명 영역(LA)이 피조명 영역(PLA)에 대해 Y축 방향으로 어느 정도 여유가 있는지를 나타내는 Y축 방향 조명 마진(안분값)이 산출된다(처리 S667 : 조명 마진 산출 단계). 구체적으로는 아래의 수학식 2에 근거하여 산출된다.

여기에서, 상술한 X축 방향 조명 마진의 경우와 마찬가지로, 미리 Y축 방향 조명 마진의 규격값을 특정해 둔다. 또한, Y축 방향 조명 마진도, X축 방향 조명 마진과 동일하게 프로젝터의 기종에 따라 상이하지만, 통상 0.5mm 내지 1.0mm 정도의 값이다.

다음으로, 양부 판정부(454)에 있어서, 산출된 Y축 방향 조명 마진과 규격값을 비교하여 산출된 Y축 방향 조명 마진이 규격값 이상인지 여부를 판정한다(처리 S668 : 양부 판정 단계). 판정의 결과, 산출된 Y축 방향 조명 마진이 규격값보다도 작은 경우에는「불량품」이라고 판정된다(처리 S672). 또한, 산출된 Y축 방향 조명 마진이 규격값 이상인 경우에는 다음의 처리 S669로 진행한다.

다음으로, 편차량 산출부(453)에 있어서, 산출된 조명 영역 중심(CA) 및 피조명 영역 중심(CL)에 근거하여 X축 방향 및 Y축 방향의 각 중심(CA, CL) 사이의 중심 편차량을 산출한다(처리 S669 : 편차량 산출 단계). 이 때, X축 방향의 중심 편차량을 GX로 하고, Y축 방향의 중심 편차량을 GY로 한다. 이에 따라, 중심(CA, CL)의 중심 편차량은 (GX, GY)라고 나타낸다.

다음으로, 피조명 영역(PLA)의 좌변(PLA1) 및 조명 영역(LA)의 좌변(LA1)의 상기 각 X 좌표로부터 X축 방향 편차량(LXN)을 산출하고, 또한 피조명 영역(PLA)의 상변(PLA3) 및 조명 영역(LA)의 상변(LA3)의 상기 각 Y 좌표로부터 Y축 방향 편차량(LYN)을 산출한다(처리 S670). 또한, 이들 각 축방향 편차량(LXN, LYN)은 상술한 각 조명 마진을 구할 때에 미리 구해둘 수 있다.

또한, 결과로서 이들 각 축방향 편차량(LXN, LYN)은 상기 각 조명 마진에 근거하여 구해지게 된다.

다음으로, 양부 판정부(454)는 산출된 중심 편차량(GX)이 X축 방향 편차량(LXN) 이상이고, 또한 산출된 중심 편차량(GY)이 Y축 방향 편차량(LYN) 이상인지 여부를 판정한다(처리 S671 : 양부 판정 단계).

판정의 결과, 산출된 중심 편차량(GX)이 X축 방향 편차량(LXN) 이상이고, 또한 중심 편차량(GY)이 Y축 방향 편차량(LYN) 이상일 때 처리 S673으로 진행한다. 한편, 그 이외일 때, 즉 산출된 중심 편차량(GX)이 X축 방향 편차량(LXN)보다 작은 경우 및 중심 편차량(GY)이 Y축 방향 편차량(LYN)보다 작은 경우중, 적어도 한쪽의 경우를 만족할 때는 「불량품」이라고 판정된다(처리 S672).

다음으로, 중심 편차량의 규격값을 미리 설정해 두고, 양부 판정부(454)는 산출된 중심 편차량(GX, GY)이 규격값 이하인지 여부를 판정한다(처리 S673 : 양부 판정 단계). 이 중심 편차량의 규격값은 상술한 바와 같이 30개 정도의 양품을 검사함으로써 설정할 수 있다. 또한, 중심 편차량의 규격값은 상기 각 조명 마진의 규격값 및 검사 대상이 되는 제 1 렌즈 어레이(113)를 홀더(312)에 설치한 경우에, 어느 정도 설치 어긋남을 일으킬 가능성이 있을지 등을 고려하여 설정할 수도 있다. 또한, 중심 편차량의 규격값은 통상 0.1mm 정도이다.

판정의 결과, 산출된 중심 편차량(GX, GY)이 규격값보다도 큰 경우에는「설치 어긋남」이라고 판정된다(처리 S674). 또한, 산출된 중심 편차량(GX, GY)이 규격값 이하인 경우에는 「양품」이라고 판정된다(처리 S675).

따라서, 중심 편차량(GX)이 X축 방향 편차량(LXN) 이상이고 규격 규격값 이내이며, 또한 중심 편차량(GY)이 Y축 방향 편차량(LYN) 이상이고 규격 규격값 이내인 경우, 즉 각 중심 편차량(GX, GY)이 규격의 범위값 이내인 경우에, 「양품」이라고 판정되게 된다.

이상과 같이 하여 양부 판정(처리 S66)이 실시된다. 이 때, 처리 S66에서「양품」이라고 판정된 경우에는 상술한 바와 같이 도 16에 나타낸 것과 같이, 디스플레이(401)에「OK701」이 표시되고, 「불량품」이라고 판정된 경우에는 디스플레이(401)에「NG702」가 표시된다.

또한, 제 1 렌즈 어레이(113)의 설치 어긋남이라고 판정된 경우에는 홀더(312)에 제 1 렌즈 어레이(113)를 다시 설치한 후에 재검사하여 진정으로 「양품」인지 아닌지를 확인할 수도 있다.

이와 같이 양부 판정(처리 S66)이 종료되고, 자동 검사도 종료된다.

이상과 같은 자동 검사가 종료하면, 도 9에 도시한 바와 같이 산출된 X축 방향 조명 마진[(AX-LX)/2], Y축 방향 조명 마진[(AY-LY)/2], 중심 편차량(GX, GY) 및 각 축방향 편차량(LXN, LYN)의 각 데이터를 PC(400)의 본체(402)의 하드 디스크 등에 보존한다(처리 S7).

또한, 보존된 데이터가 1M바이트에 이를 때마다, 디스플레이(401)상에는 1M바이트에 이른 것을 나타내는 표시가 표시되도록 되어 있다.

이상에서, 제 1 렌즈 어레이(113)의 검사가 종료된다.

7. 실시예의 효과

이러한 제 2 실시예에 따르면, 제 1 실시예에 있어서의 (2) 내지 (10)과 동일한 효과에 부가하여 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(11) 각 조명 마진 및 중심 편차량(GX, GY)의 산출에 근거하여 자동적으로 판정하기 때문에, 간단하게 제 1 렌즈 어레이(113)의 광학 특성을 검사할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이 홀더(312)에 제 1 렌즈 어레이(113)를 부착하는 것만으로 제 1 렌즈 어레이(113)의 광학 특성을 검사할 수 있기 때문에, 종래 실시되고 있는 것과 같이, 특별히 프로젝터로서 모든 부품을 조립한 후에 제 1 렌즈 어레이(113)의 검사를 할 필요가 없으므로, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

(12) 제 1 렌즈 어레이(113)의 설치 어긋남에 의해서 불량품이라고 판정되게 되는 X축 방향 조명 마진, Y축 방향 조명 마진 및 중심 편차량의 규격값을 각각 정했기 때문에, 양부 판정 단계(처리 S666, 처리 S668, 처리 S670)에 있어서 산출된 X축 방향 조명 마진, Y축 방향 조명 마진 및 중심 편차량에 근거하여 설치 어긋남에 의해서 불량품이라고 판정된 제 1 렌즈 어레이(113)도 확실히 판정할 수 있다. 이 때문에, 불량품이라고 판정된 것을 확실히 양품으로 할 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(113)의 수율을 향상할 수 있다.

(13) 휘도 변화점이 확인 프레임(171)내가 되는 경우에 있어서, 양부 판정 단계(처리 S666, 처리 S668, 처리 S671, 처리 S673)에 있어서 X축 방향 및 Y축 방향의 각 조명 마진이 규격값보다도 크고, 또한 중심 편차량(GX, GY)이 규격 범위값 이내인 경우에는 제 1 렌즈 어레이(113)를 양품이라고 판정한다(처리 S673). 이 때문에, 미리 각 규격값을 정해두는 것만으로도, 간단하게 양부를 판정할 수 있다.

(14) 휘도 변화점이 확인 프레임(171)내가 되는 경우에 있어서, 양부 판정 단계(처리 S666, 처리 S668, 처리 S671, 처리 S673)에 있어서 X축 방향 및 Y축 방향의 각 조명 마진이 규격값보다도 크고, 또한 중심 편차량(GX)이 X축 방향 편차량(LXN) 이상이고, 중심 편차량(GY)이 Y축 방향 편차량(LYN) 이상이고, 중심 편차량(GX, GY)이 규격 규격값보다도 큰 경우에는 제 1 렌즈 어레이(113)의 설치 어긋남이라고 판정된다(처리 S674). 이 때문에, 미리 각 규격값을 정해두는 것만으로, 제 1 렌즈 어레이(113)가 단순한 설치 어긋남인지 여부를 확실하고, 또한 간단하게 판별할 수 있다.

(15) 조명 영역(LA) 및 피조명 영역(PLA)에서의 직교하는 두변에 따라, X축 및 Y축을 설정한 후에, 이들 X축 및 Y축의 방향에 따라 각 축방향의 조명 마진을 산출했기 때문에, 비교적 간단한 연산에 의해서 이들 조명 마진을 간단하게 산출할 수 있다.

(16) 또한, 조명 영역(LA)의 각 변(LA1 내지 LA4)에 있어서 조명 영역(LA)이 가장 작아지는 XY 좌표로부터 X축 방향 거리(AX)와 Y축 방향 거리(AY)를 설정했기 때문에, 확실하게 규격의 휘도값을 갖는 조명 영역(LA)을 특정할 수 있어, 각 축방향의 조명 마진을 정확히 산출할 수 있다.

(17) 조명 영역(LA)을 촬상하는데 있어서, 복수회 촬상을 실시한 후에 평균화 처리를 실시했기 때문에, 특정되는 조명 영역(LA)의 XY 좌표의 편차를 줄일 수 있다. 이에 의해, 검사 결과의 정밀도를 향상할 수 있다.

(18) 각 조명 마진 및 중심 편차량의 각 규격값은 양품의 제 1 렌즈 어레이(113)를 30개 정도 준비하여 검사하는 등, 간단하게 구할 수 있다. 이 때문에, 이들 규격값을 제 1 렌즈 어레이(113) 및 프로젝터(100)를 설계 변경할 때의 기초 데이터 등으로 할 수 있다.

8. 실시예의 변형

또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다른 구성 등을 포함하여 아래에 나타내는 것과 같은 변형 등도 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 상기 각 실시예에서는 확인 프레임(171)을 간유리(170)에 표시(점, 선 등) 모양으로 형성했지만, 이에 한정되지 않고, 펜 등으로 간유리(170)에 써넣은 것, 및 선택된 프로젝터의 종류에 따라서 디스플레이(401)에 확인 프레임(171)이 표시되도록 설정해 둘 수도 있다. 단, 상기 각 실시예의 경우가 설정 미스 등이 일어나기 어렵고, 확실하게 범위를 특정할 수 있는 이점이 있다.

또한, 투영판으로서 간유리(170)를 채용했지만, 이에 한정되지 않고, 아크릴 등의 각종 플라스틱제의 것, 수지제의 것, 및 시판되는 투과형 스크린 등의 그 밖의 재료제의 것일 수도 있다.

상기 각 실시예에서는 화상 처리 장치(330)를 설치했지만, 이들은 특별히 없어도 바람직하고, 요컨대 확인 프레임(171)내의 휘도값을 확인하여 양부를 판별할 수 있는 구성으로 되어 있으면 무방하다. 단, 상기 각 실시예의 경우가 자동적으로, 또한 간단하게 양부를 판별할 수 있다는 이점이 있다.

상기 각 실시예에서는 광원 램프(111A)를 할로겐 램프로 했지만, 이에 한정되지 않고, 그 밖의 램프일 수도 있다.

또한, 광원 장치(320)에는 리플렉터를 구성하지 않았지만, 리플렉터를 설치한 구성일 수도 있다.

또한, 콜리메이터 렌즈(112)와 광원 램프(111A)를 일체로 하여 광원 장치(320)를 구성했지만, 특별히 일체화되지 않아도 무방하다. 단, 상기 각 실시예의 경우가 한번에 각각을 배치할 수 있기 때문에 수고를 덜 수 있다는 이점이 있다.

또한, 광원 장치(320)를 조명광축에 진퇴 가능하게 구성했지만, 특히 기종 전환성 향상을 위해 진퇴하지 않는 구성일 수도 있고, 예를 들어 기종에 따라서 광원 장치 자체를 교체 가능한 구성으로 할 수도 있다.

상기 각 실시예에서는 각 홀더(312 내지 315)를 일체화한 검사 대상 설치 유닛(317)을 구성했지만, 특별히 이와 같이 일체화하지 않을 수 있고, 예를 들어 렌즈 어레이 홀더(312, 313)만을 일체화한 것과 같은 일부의 홀더를 일체화한 구성으로 할 수도 있다. 단, 상기 각 실시예의 경우가 수고를 덜어 검사할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 검사 대상을 제 1 렌즈 어레이(113)로 했지만, 이에 한정되지 않고, 제 2 렌즈 어레이(115)라도 좋고, 그 때에는 제 1 렌즈 어레이(113)에는 표준 샘플을 사용할 수도 있다.

또한, 렌즈 어레이(113, 115) 및 콜리메이터 렌즈(112)를 표준 샘플로서, 중첩 렌즈(119)를 검사 대상으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 제 1 렌즈 어레이(113)에 한정되지 않고, 그 밖의 조명 광학 소자의 검사도 간단하게 실시할 수 있어서, 검사 작업에 의한 높은 제조 비용을 줄일 수 있다.

상기 각 실시예에서는 주사선(610)의 수를 선택 가능하게 구성했지만, 주사선(610)의 수가 특정되어 있는 구성일 수도 있다. 단, 상기 각 실시예의 경우가 검사 대상에 따라서 변경할 수 있다는 이점이 있다.

상기 각 실시예에서는 가로 주사선(612)으로부터 주사선 검사를 실시했지만, 세로 주사선(611)으로부터 검사를 할 수도 있다.

상기 각 실시예에서는 검사 대상이 되는 렌즈 어레이(113, 115)는 프로젝터(100)의 적분기 조명 광학계(110)를 구성하는 광학 소자이지만, 이에 한정되지 않고, 다른 용도에 사용되는 렌즈 어레이에 관해서도, 본 발명에 따른 검사 장치에 의해서 검사를 실시할 수 있다.

여기에서 상기 제 2 실시예에 있어서 조명 마진 산출 단계(처리 S665, 처리 S667)에서는 피조명 영역(PLA) 및 조명 영역(LA)에서의 X축 방향 거리(AX), Y축 방향 거리(AY)에 근거하여 산출했었지만, 이에 한정되지 않고, 조명 영역(LA)의 면적으로서의 조명 영역(LA)의 화소 수와, 피조명 영역(PLA)의 면적으로서의 피조명 영역(PLA)의 화소 수에 근거하여 조명 마진을 산출할 수도 있다. 이러한 경우에는 조명 영역(LA) 및 피조명 영역(PLA)에서의 각 면적의 차이에 근거하여 조명 마진을 간단하게 산출할 수 있다고 하는 이점이 있다.

상기 제 2 실시예에 있어서, X축 방향 조명 마진의 양부 판정을 한 후에(처리 S666), Y축 방향 조명 마진의 양부 판정을 하고(처리 S667), 그 후 중심 편차량의 양부 판정을 실시하고 있지만(처리 S669), 이들 양부 판정의 순서는 특별히 한정되지 않는다. 요컨대, 이들 3개의 양부 판정이 모두 실시되면 바람직하다.

또한, 상기 제 2 실시예에 있어서 휘도 변화점의 위치 판정(처리 S65) 후에, 각 양부 판정을 실시하고 있지만(처리 S666, 처리 S668, 처리 S670), 이들 순서는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 상기 제 2 실시예에 있어서 X축 및 Y축을 직사각형 형상의 확인 프레임(171) 및 직사각형 형상의 조명 영역(LA)에서의 직교하는 두변(PLA1 내지 PLA4, LA1 내지 LA4)을 따라 설정했지만, 이 방향에 한정되지 않고, 그 밖의 방향에서 직교 좌표계를 설정할 수도 있다. 단, 상기 실시예의 경우가 연산 처리를 간단하게 할 수 있다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 조명 광학 소자의 검사 장치 및 조명 광학 소자의 검사 방법에 따르면, 조명 영역을 따라 확인 프레임을 형성했기 때문에, 확인 프레임내에서 설계상의 휘도보다도 어두운 부분이 검출되면 불량품이라고 판정할 수 있어서, 간단하게 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사할 수 있다. 이 때문에, 홀더에 조명 광학 소자를 부착하는 것만으로 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사할 수 있기 때문에, 종래 실시된 것과 같이, 특별히 프로젝터로서 모든 부품을 조립한 후에 조명 광학 소자의 검사를 할 필요가 없으므로, 검사 작업의 부담을 경감할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 각 실시예에 따른 검사 장치의 검사 대상이 되는 조명 광학 소자가 채용되는 프로젝터의 구조를 나타내는 개략도,

도 2는 상기 각 실시예에 있어서의 조명 광학 소자의 구조를 나타내는 정면도 및 측면도,

도 3a 및 도 3b는 상기 각 실시예에 있어서의 조명 광학 소자의 초점 위치를 나타내는 부분 평면도,

도 4는 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 외관을 나타내는 정면도,

도 5는 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 구조를 나타내는 정면도,

도 6은 상기 각 실시예에 있어서의 투영판을 나타내는 정면도,

도 7은 상기 각 실시예에 있어서의 홀더의 구조를 나타내는 정면도,

도 8은 제 1 실시예에 있어서의 검사 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 9는 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치에 의한 검사 단계를 나타내는 흐름도,

도 10은 상기 제 1 실시예에 있어서의 검사 장치에 의한 검사 단계를 나타내는 흐름도,

도 11은 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치에 의한 검사 단계를 나타내는 흐름도,

도 12는 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 표시 화면에 표시된 내용을 나타내는 개략도,

도 13은 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 표시 화면에 표시된 내용을 나타내는 개략도,

도 14는 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 표시 화면에 표시된 내용을 나타내는 개략도,

도 15는 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 표시 화면에 표시된 내용을 나타내는 개략도,

도 16은 상기 각 실시예에 있어서의 검사 장치의 표시화면에 표시된 내용을 나타내는 개략도,

도 17은 상기 실시예에 있어서의 검사 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 18은 상기 제 2 실시예에 있어서 자동 검사 단계를 나타내는 흐름도,

도 19는 상기 제 2 실시예에 있어서 양부 판정의 단계를 나타내는 흐름도,

도 20은 상기 제 2 실시예에 있어서 피조명 영역 및 조명 영역을 나타내는 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 조명 광학 소자의 검사 장치

100 : 광학 기기인 프로젝터 111A : 광원인 광원 램프

113 : 조명 광학 소자인 제 1 렌즈 어레이

115 : 조명 광학 소자인 제 2 렌즈 어레이

119 : 조명 광학 소자인 중첩 렌즈

170 : 투영판인 간유리 171 : 확인 프레임

300 : 검사 장치 본체 310 : 검출 장치

312 : 제 1 렌즈 어레이 홀더 313 : 제 2 렌즈 어레이 홀더

314 : 중첩 렌즈 홀더 315 : 간유리 홀더

317 : 검사 대상 설치 유닛 320 : 광원 장치

330 : 화상 처리 장치 332 : 화상 검출 장치

333 : CCD 카메라 333A : 촬상 소자인 CCD

405 : 화상 수용 수단 410 : 화상 처리 수단

420 : 휘도값 판정부 430 : 화상 표시부

600 : 광학상 610 : 주사선

AX : 조명 영역의 X축 방향 거리 AY : 조명 영역의 Y축 방향 거리

CA : 조명 영역 중심 CL : 피조명 영역 중심

LA : 조명 영역 LX : 피조명 영역의 X축 방향 거리

LY : 피조명 영역의 Y축 방향 거리

PLA : 피조명 영역

Claims (14)

1. 광원으로부터 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속을 검출하여 상기 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 장치에 있어서,

   검사 대상으로서의 조명 광학 소자를 유지하는 홀더와,

   이 홀더에 유지된 조명 광학 소자로부터 사출된 광속의 광학상을 투영하는 투영판을 구비하며,

   이 투영판에는 상기 조명 광학 소자의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성되어 있고,

   상기 홀더 및 상기 투영판은 일체화된 검사 대상 설치 유닛으로 구성되고,

   이 검사 대상 설치 유닛은 검사 대상이 되는 조명 광학 소자가 사용되는 광학 기기의 종류에 따라서 복수 준비되어 있는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조명 광학 소자에 광속을 공급하는 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광원 장치는 평행 광속을 사출하도록 구성되어, 사출되는 평행 광속의 조명광축에 대하여 진퇴가능한 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 투영판에 투영되는 광학상 및 상기 확인 프레임을 검출하는 화상 검출 장치를 구비하고,

   이 화상 검출 장치는 촬상 소자와, 이 촬상 소자에 의해 검출되는 광학상을 받아들이는 화상 수용 수단과, 이 화상 수용 수단에 의해 받아들인 광학상을 처리하는 화상 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 화상 처리 수단은 상기 촬상 소자로부터 받아들인 광학상의 휘도값을 판정하는 휘도값 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조명 광학 소자는 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 소자인 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 장치.
8. 광원으로부터 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속을 검출하여 상기 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 방법에 있어서,

   상기 조명 광학 소자의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성된 투영판상에, 상기 조명 광학 소자를 거쳐 사출된 광속의 광학상을 형성하는 광학상 형성 단계와,

   이 광학상 형성 단계에서 형성된 광학상을 촬상 소자 및 화상 수용 수단을 사용하여 받아들이는 화상 수용 단계와,

   받아들인 광학상의 휘도값을 취득하는 휘도값 취득 단계와,

   이 휘도값 취득 단계에서 취득된 휘도값에 근거하여, 상기 조명 광학 소자의 양부(良否)를 판정하는 양부 판정 단계를 포함하고,

   상기 양부 판정 단계는, 상기 확인 프레임에 따른 주사선상에서 취득된 휘도값 중, 미리 설정된 휘도 임계값을 경계로 변화되는 투영판상의 휘도 변화 위치를 취득하는 휘도 변화 위치 취득 단계와, 취득된 휘도 변화 위치가 상기 확인 프레임내인지 여부를 판정하는 휘도 변화 위치 판정 단계를 포함하며,

   상기 조명 광학 소자가 불량으로 판정된 경우에, 상기 확인 프레임에 대한 휘도 변화의 이동량이 규정치 이내인지를 판정하는 것을 특징으로 하는

   조명 광학 소자의 검사 방법.
9. 삭제
10. 광원으로부터 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속을 검출하여 상기 조명 광학 소자의 광학 특성을 검사하는 조명 광학 소자의 검사 방법에 있어서,

    상기 조명 광학 소자의 조명 영역에 따른 확인 프레임이 형성된 투영판상에, 상기 조명 광학 소자를 통해 사출된 광속의 광학상을 형성하는 광학상 형성 단계와,

    이 광학상 형성 단계에 의해 형성된 광학상을 촬상 소자 및 화상 수용 수단을 사용하여 받아들이는 화상 수용 단계와,

    받아들인 광학상의 휘도값을 취득하는 휘도값 취득 단계와,

    취득된 휘도값 중, 미리 설정된 휘도 임계값 이상이 되는 영역을 상기 광학상의 조명 영역으로서 취득하는 조명 영역 취득 단계와,

    취득된 조명 영역 및 상기 확인 프레임에 의해 구획된 피조명 영역으로부터 조명 마진을 산출하는 조명 마진 산출 단계와,

    상기 조명 영역 취득 단계로부터 얻어지는 조명 영역 중심과 상기 확인 프레임으로부터 얻어지는 피조명 영역 중심에 근거하여, 각 중심 사이의 편차량을 산출하는 편차량 산출 단계와,

    산출된 조명 마진과 중심 사이의 편차량을 규격값과 비교함으로써, 상기 조명 광학 소자의 양부를 판정하는 양부 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

    조명 광학 소자의 검사 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 양부 판정 단계는, 상기 조명 마진이 규격 값보다도 크고, 또한 상기 중심 편차량이 규격 범위값내인 경우에, 상기 조명 광학 소자를 양품이라고 판정하는 것을 특징으로 하는

    조명 광학 소자의 검사 방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 양부 판정 단계는, 상기 조명 마진이 규격 값보다도 크고, 또한 상기 중심 편차량이 규격 범위값내인 경우에, 상기 조명 광학 소자의 설치 어긋남이라고 판정하는 것을 특징으로 하는

    조명 광학 소자의 검사 방법.
13. 제 10 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광속의 조명광축에 직교하는 면내에 X축 및 Y축으로 이루어지는 직교 좌표계가 설정되고, 상기 조명 마진 산출 단계는 상기 조명 영역의 X축 방향 거리 및 상기 피조명 영역의 X축 방향 거리에 근거하여, 조명 영역이 피 조명 영역에 대하여 X 축 방향으로 어느 정도 여유가 있는지를 나타내는 X축 방향 조명 마진을 산출함과 동시에, 상기 조명 영역의 Y축 방향 거리 및 상기 피조명 영역의 Y축 방향 거리에 근거하여, 조명 영역이 피 조명 영역에 대하여 Y 축 방향으로 어느 정도 여유가 있는지를 나타내는 Y축 방향 조명 마진을 산출하는 것을 특징으로 하는

    조명 광학 소자의 검사 방법.
14. 제 10 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 조명 마진 산출 단계는 상기 조명 영역 및 상기 피조명 영역에서의 각 면적의 차에 근거하여 상기 조명 마진을 산출하는 것을 특징으로 하는

    조명 광학 소자의 검사 방법.