JP4572898B2 - プリズムユニットの評価方法及びプリズムユニットの製造方法 - Google Patents
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Description
光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、白色光を第1の色光と第2の色光と第3の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットを有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とする。
第2の発明に係る評価方法は、
光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、照明光と映像光とを分離するための光軸に対して傾いたエアーギャップ面を有する入出力分離プリズムと、
白色光を第1の色光と第2の色光と第3の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットと、を有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とする。
前記色分解合成プリズムユニットは、第1のプリズムと第2のプリズムと第3のプリズムを含み、
前記第1のプリズムは白色光が入射する第1の面と前記第1の色光を反射する反射膜を有する第2の面と前記第1の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第3の面とを有し、
前記第2のプリズムは前記第2及び第3の色光が入射する第4の面と前記第2の色光を反射する反射膜を有する第5の面と前記第2の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第6の面とを有し、
前記第3のプリズムは前記第3の色光が入射する第7の面と第3の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第8の面とを有し、
前記第2の面と第4の面とはエアーギャップを介して対向して第1のエアーギャップ面をなし、第5の面と第7の面とはエアーギャップを介して対向して第2のエアーギャップ面をなし、
光軸を含んで第1のエアーギャップ面に垂直な平面と、光軸を含んで第2のエアーギャップ面に垂直な平面とは互いに平行であり、
前記第1及び第2のエアーギャップ面の光軸を通る法線と光軸とで形成される平面に垂直な第1の方向と、該第1の方向と光軸とに垂直な第2の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴としていてもよい。
さらに、第4のプリズムが前記第1のプリズムの第1の面に対向して該第1の面とエアーギャップを介して対向して配置されているユニットであっても、ユニット単体でその非点隔差を定量的に測定することができる。
まず、プリズムユニットの評価装置の第1実施例について図1を参照して説明する。被検プリズムユニット20としては、実施例として以下に示す5ピースタイプのプリズムユニット20A(図2参照)及び6ピースタイプのプリズムユニット20B(図6参照)を使用する。
第1のプリズムユニット20Aは、図2に示すように、入出力分離プリズムユニット21と色分解合成プリズムユニット25とを組み合わせたものであり、5ピースタイプとして構成されている。入出力分離プリズムユニット21は第1のプリズム22と第2のプリズム23とからなる。色分解合成プリズムユニット25は第3のプリズム26と第4のプリズム27と第5のプリズム28とからなる。
次に、前記プリズムユニット20Aの性能評価方法の第1実施例について説明する。評価は、図1に示した評価装置10を使用して非点隔差とMTF(Modulation Transfer Function)とについて行われる。プリズムユニット20Aについて行う場合と、入出力分離プリズムユニット21及び色分解合成プリズムユニット25に対してそれぞれ行う場合とがある。なお、各ユニット21,25ごとに評価する場合、他のユニットはエアーギャップのないマスタープリズムユニットを組み合わせて行う。マスタープリズムユニットは、プリズムユニット21,25と同じ材料で同じプリズム厚を持つ平行平板である。
(1)データを補間してMTFの最大値を求め、その値をとるZ座標を結像位置とする。
(2)最大値近傍で最大値を挟む2点での傾き直線を求め、それらの交点のZ座標を結像位置とする。
(3)最大値近傍で同一のMTF値を持つ位置の中点を結像位置とする。
(4)測定データ中で最大値をとるZ座標を結像位置とする。
第2のプリズムユニット20Bは、図6に示すように、入出力分離プリズムユニット21と色分解合成プリズムユニット25とを組み合わせたものであり、色分解合成プリズムユニット25にいま一つのプリズム29を加えた6ピースタイプとして構成されている。
ところで、非点隔差の測定は、入出力分離プリズムユニット21及び色分解合成プリズムユニット25ごとに行うことができる。なお、その場合は他のユニット25,21としてエアーギャップのないマスターユニットを組み合わせて測定する。
次に、プリズムユニットの評価装置の第2実施例について、図8を参照して説明する。被検プリズムユニットとしては6ピースタイプのプリズムユニット20Bを使用した例を示す。
青色のMTF(Z)=撮像装置17Bのコントラスト(Z)/装置定数…(3)
赤色のMTF(Z)=撮像装置17Rのコントラスト(Z)/装置定数…(4)
図10(A)〜(J)に本発明に係る評価方法で用いられる種々のチャートを示す。図10(A)は前述したラダーチャートであり、図10(B)はラダーチャートの変形である。これらのラダーチャートは、直交する2方向に特定の周波数特性を持ったものであり、第1実施例で説明したように、チャート像の最大値と最小値にて画像のコントラストを計算する。非点隔差は、光軸方向に所定の間隔で走査し、各方向の最もコントラストの高い位置の差によって求められる。非点隔差と、各方向の最も高いコントラスト値あるいはMTFの最大値が評価項目となる。
図11に示すように、三角体120の斜面121に複数の平行なパターンを設けた立体チャートを用い、該三角体120を光軸を中心として180°回転させて画像を二次元イメージセンサ(CCD)19で読み取る。立体チャートを用いれば、パターンに光軸方向のデフォーカス情報を付随させることで、イメージセンサ19の光軸方向の走査をなくすることができ、測定時間が短縮化される。
図13に示すように、90°間隔で設けたピンホール126a〜126dを形成した輪帯板125をコリメータレンズ15とマスターレンズ16との間に挿入し、少なくとも2枚の画像をイメージセンサ19にて撮像する。この場合、図14に示すように、ピンホール126a,126bの光路交差位置cと、ピンホール126c,126dの光路交差位置dとの間隔Wが非点隔差となる。
なお、本発明に係るプリズムユニットの評価方法及びプリズムユニットの製造方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
11…ランプ
12…チャート
16…マスターレンズ
17…撮像装置
18…対物レンズ
19…2次元イメージセンサ
20A,20B…プリズムユニット
21…入出力分離プリズムユニット
25…色分解合成プリズムユニット
22,23,26〜29…プリズム
24a,24b,33a〜33c…エアーギャップ
Claims (10)
- 光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、白色光を第1の色光と第2の色光と第3の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットを有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とするプリズムユニットの評価方法。 - 光変調素子によって変調された映像光を拡大投影する光学系を備えた投影装置に用いられるプリズムユニットの評価方法であって、
前記プリズムユニットは、照明光と映像光とを分離するための光軸に対して傾いたエアーギャップ面を有する入出力分離プリズムと、
白色光を第1の色光と第2の色光と第3の色光とに色分解して前記光変調素子に導き、前記光変調素子からのそれぞれの変調光を同一光路に合成して射出するための三つの光路を有する色分解合成プリズムユニットと、を有し、
前記色分解合成プリズムユニットは、光軸に対して傾いた複数のエアーギャップ面を有し、各色光の光路でエアーギャップ面を透過する回数が異なっており、前記三つの光路のうちに全反射面を有する光路が存在しており、
チャートを前記プリズムユニットを介して前記光学系により結像させ、前記プリズムユニットによって色分解された各色の光路ごとに、チャート像の結像位置の差に基づいて非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とするプリズムユニットの評価方法。 - 前記色分解合成プリズムユニットは、第1のプリズムと第2のプリズムと第3のプリズムを含み、
前記第1のプリズムは白色光が入射する第1の面と前記第1の色光を反射する反射膜を有する第2の面と前記第1の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第3の面とを有し、
前記第2のプリズムは前記第2及び第3の色光が入射する第4の面と前記第2の色光を反射する反射膜を有する第5の面と前記第2の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第6の面とを有し、
前記第3のプリズムは前記第3の色光が入射する第7の面と第3の色光を射出するとともに該射出光の反射光を入射させる第8の面とを有し、
前記第2の面と第4の面とはエアーギャップを介して対向して第1のエアーギャップ面をなし、第5の面と第7の面とはエアーギャップを介して対向して第2のエアーギャップ面をなし、
光軸を含んで第1のエアーギャップ面に垂直な平面と、光軸を含んで第2のエアーギャップ面に垂直な平面とは互いに平行であり、
前記第1及び第2のエアーギャップ面の光軸を通る法線と光軸とで形成される平面に垂直な第1の方向と、該第1の方向と光軸とに垂直な第2の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプリズムユニットの評価方法。 - さらに、第4のプリズムが前記第1のプリズムの第1の面に対向して、該第1の面とエアーギャップを介して対向して配置されていることを特徴とする請求項3に記載のプリズムユニットの評価方法。
- 前記色分解合成プリズムユニットの複数のエアーギャップ面において、光軸を含むエアーギャップ面に垂直な平面は互いに平行であり、該平面に垂直な第1の方向と、該第1の方向と光軸とに垂直な第2の方向とに対する非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のプリズムユニットの評価方法。
- 前記各色の光路ごとに、各色のチャート像のデータを、光軸方向に異なる複数の位置で測定し、測定されたデータから非点隔差を算出し、算出された非点隔差に基づいて性能評価を行うこと、を特徴とする請求項5に記載のプリズムユニットの評価方法。
- 前記複数の位置で測定されたチャート像データのそれぞれに対し、前記第1の方向と前記第2の方向のコントラスト値を算出し、算出されたコントラスト値から前記第1の方向と前記第2の方向のそれぞれのチャート像の結像位置を算出し、前記第1の方向と前記第2の方向の結像位置の差に基づいて非点隔差の評価を行うこと、を特徴とする請求項6に記載のプリズムユニットの評価方法。
- 前記複数の位置で測定されたチャート像データのそれぞれを前記第1の方向と前記第2の方向に関する周波数空間のデータに変換し、変換されたデータから前記第1の方向と前記第2の方向のそれぞれのチャート像の結像位置を算出し、前記第1の方向と前記第2の方向の結像位置の差に基づいて非点隔差の評価を行うこと、を特徴とする請求項6に記載のプリズムユニットの評価方法。
- 前記チャートの結像位置における、それぞれのチャート像に基づくMTFに基づいて評価を行うことを特徴とする請求項6に記載のプリズムユニットの評価方法。
- 請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の評価方法を経て製造されることを特徴とするプリズムユニットの製造方法。
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