光学系统、投影机的光学特性评价方法、评价装置及屏幕的制作方法

专利名称：光学系统、投影机的光学特性评价方法、评价装置及屏幕的制作方法
技术领域：
本发明，涉及光学系统的光学特性评价方法，投影机的光学特性评价 方法，光学特性评价装置，及屏幕。
背景技术：
现有，在投影机等的光学设备的光学系统中，例如投影透镜等的光学部件的光学特性，采用通用的MTF( Modulation Transfer Function,调制 传递函数)测定器所测定、评价。但是，MTF测定器，昂贵、而且测定本身规^莫宏大，不能简单地进行 评价。例如，当在生产线对投影透镜进行全部检查时要花费大量时间。并且，在不仅透镜个体而且光学部件最终组装好的状态下，具体地在 将投影透镜组装于引擎的状态下，难以对光学特性正确地进行测定。可是，最近，开发出具备有使投影引擎尽可能接近于壁面(屏幕)、 极大地缩短了投影距离的"超短焦点光学系统"的投影机。在现有一般的投影机中， 一般使用仅用了透镜的线性光学系统。但是，在具名^有该超短焦点光学系统的投影机中，大多采用以采用了 不仅透镜而且非球面镜、自由曲面镜等的反射光学系统、平面镜、棱镜等 使光路弯曲的光学系统。采用了这种光学系统的投影光学系统，与现有的线性的光学系统相比 较，具有光路被弯曲的接近于特制的光学配置。因此，在想要以MTF测定器等一般性的测定器对光学特性进行测定 的情况下，要么必须对测定器、测定对象实施特殊的改造，要么不能进行 测定。因为如此的情况，比较简便的测定、评价方法的开发成为当务之急。 然而，作为与现有一般的测定、评价方法不同的简便的透镜的性能测定方法，在特开昭60—247133号公报中，公开了 "通过莫尔条紋进行的透 镜的焦距测定方法"。在该方法中，在紧接透镜之后配置2片间距相等的栅格板，并通过使 平行光进行入射而使莫尔条紋产生，根据该莫尔条紋的倾斜度对透镜的焦 距进行测定。若依照于特开昭60—247133号7>报，则虽然能够非常简单地对焦距进 行测定，但是为仅简单地对透镜的焦距进行测定的方法，并不能对例如聚 焦、畸变等，其以外的光学系统的基本的性能进行测定。发明内容本发明，为了解决上述的问题所作出，目的在于提供能够对包括聚焦、 畸变等的光学系统的基本的性能简便地进行测定、评价的光学系统的光学 特性评价方法，投影机的光学特性评价方法，用于这些评价方法的光学特 性评价装置及屏幕。为了达到上述的目的，本发明的光学系统的光学特性评价方法，包括 以下步骤准备作为评价对象的具有光入射部和光射出部的光学系统；将 具有第l预定间距的第1图形配置于入射于前述光入射部的光的光路上； 将具有具有第2预定间距的第2图形的被投影面配置于从前述光射出部所出射的光要到达的位置；将前述第l图形的像通过前述光学系统投影于前 述被投影面上；通过观察由于投影于前述被投影面的前述像与前述第2图 形的干涉而产生于前述净皮投影面上的莫尔条紋的发生状态，对前述光学系 统的光学特性进行评价。在此，所谓"将前述第1图形的像通过前述光学系统投影于前述被投 影面上"，是指从形成有第1图形的部位所射出的光入射于光学系统，将 通过从该光学系统所射出的光所形成的像投影于被投影面上。例如，若使基于第1图形的像重合于被投影面上的第2图形地进行了
投影，则只要作为评价对象的光学系统具有完善的光学特性，基于第1图形的像与第2图形就完全重合，可得到与如同在不具有第2图形的被投影 面上投影了基于第1图形的像时相同的图像。相对于此，在光学系统具有畸变、聚焦不匀等的情况下，即4吏想要一吏 基于第1图形的像与第2图形在被投影面上相重合，基于第1图形的像也 会从第2图形稍微偏离。由此，基于第1图形而显示于被投影面上的像、与形成于被投影面上 的第2图形发生干涉，在被投影面上产生莫尔条紋。通过观察该莫尔条紋的发生状态(间距，弯曲情况，聚焦状态等)， 能够对光学系统的光学特性进行评价。若依照于该方法，则仅通过准备在入射于光学系统的光入射部的光 的光路上所配置的第1图形、与配置于从光学系统的光射出部所射出的光 要到达的位置的具有第2图形的被投影面，就能够对畸变、聚焦等的光学 特性进行评价。因此，岂止不必对测定器、测定对象物进4亍改造，就连测定器也不必 准备，相比较于现有的方法能够简单、低成本、迅速地进行评价。并且，因为并非如现有的测定器地在4皮投影面上的多个测定点进行光 斑(spot)的测定，而对出现于被投影面的整面的莫尔条紋进行观察，所 以可以在光学系统的光透射区域的整个区域的范围内进行连续性的评价。在本发明的光学系统的光学特性评价方法中，优选前述第1图形， 是设置于具有光透射性的板体的一面的图形。若依照于该方法，则仅通过准备好在一 面设置有图形的具有光透射性 的板体、例如描绘有图形的透明板即可，而不用准M格昂贵的测定器， 就能够对光学特性简便地进行测定、评价。在本发明的光学系统的光学特性评价方法中，优选前述第1图形， 是投影或显示于具有光透射性的板体上的图形。若依照于该方法，则因为第1图形并不固定，能够4吏第1图形的形状、 间距自由地进行变化，所以能够容易地进行4吏莫尔条紋的发生状态适当地 发生了变化的评价。
在本发明的光学系统的光学特性评价方法中，优选前述第2图形， 是描绘于前述被投影面上的图形。若依照于该方法，则例如，仅通过在构成被投影面的屏幕预先描M 图形即可，而不用准M格昂贵的测定器，就能够对光学特性简便地进行 测定、评价。在本发明的光学系统的光学特性评价方法中，优选前述第2图形， 是投影或显示于前述被投影面上的图形。若依照于该方法，则虽然需要用于将图形投影或显示于被投影面上的 投影装置或显示装置，但是可以采用什么图形都不描绘的一般的屏幕而进 行测定、评价。进而，因为能够使第2图形的形状、间距自由地进行变化，所以能够 容易地进行使莫尔条紋发生状态适当变化的评价。在本发明的光学系统的光学特性评价方法中，优选前述光学系统， 是包括非球面镜或自由曲面镜的反射光学系统；对前述非球面镜或前述自 由曲面镜的光学特性进行评价。在现有的测定方法中，在4皮投影面上的多个测定点进行光斑的测定。 该情况下，非球面镜、自由曲面镜的光学特性，并非线性改变，而是不规 则地变化、具有拐点。因此，在根据多点的光斑测定而对其间进行线性内 插地对光学特性进行预测的情况下，测定精度变差。相对于此，若为本发明的光学特性评价方法，则因为可以在光学系统 的整个区域进行连续且直接的评价，所以尤其适合于非球面镜、自由曲面 镜等的评价。在本发明的光学系统的光学特性评价方法中，优选基于前述莫尔条 紋的发生状态的观察结果而使前述非球面镜或前述自由曲面镜发生变形， 再次对前述非球面镜或前述自由曲面镜的光学特性进行评价。若依照于该方法，则因为对莫尔条紋的观察结果进行反馈而使非球面 镜、自由曲面统良生变形，再次对光学特性进行评价，所以容易将非球面 镜、自由曲面镜的形状最优化以便得到预期的光学特性。本发明的投影机的光学特性评价方法，包括以下步骤准备具有作为 评价对象的光学系统、具备具有第1预定间距的第1图形的光调制元件和具有具有第2预定间距的第2图形的被投影面的投影机；运用前述光调制 元件及前述4皮投影面，将前述第1图形的像通过前述光学系统投影于前述 被投影面上；通过观察由于投影于前述被投影面的前述像与前述第2图形 的干涉而产生于前述被投影面上的莫尔条紋的发生状态，对前述光学系统 的光学特性进行评价。若依照于该方法，则仅通过准备具备有第1图形的光调制元件与具备 有第2图形的^皮投影面，就能够对畸变、聚焦等的光学特性进行评价。例如，因为在液晶光阀等的光调制元件中一般具备黑矩阵，所以只要 将该黑矩阵作为第1图形进行利用即可。该情况下，甚至只要在光调制元件的整面进行白显示，就能够在具有 第2图形的被投影面上投影基于第1图形所形成的栅格状的像。相比较于现有的方法能简单、低成本、迅速地进行评价的，可以在光 学系统的整个区域的范围内进行连续性的评价等的效果如上所述。在本发明的投影机的光学特性评价方法中，优选前述第1图形，是 通过前述光调制元件所显示的图形。若依照于该方法，则因为笫l图形并不固定，能够通过光调制元件而 使第l图形的形状、间距自由地进行变化，所以能够容易地进行使莫尔条 紋的发生状态适当地发生了变化的评价。在本发明的投影机的光学特性评价方法中，优选前述第2图形，是 描绘于前述被投影面上的图形。并且，优选前述第2图形，是投影或显 示于前述净皮投影面上的图形。在本发明的投影机的光学特性评价方法中，优选前述投影机，具备 包括非球面镜或自由曲面镜的反射光学系统；前述光学系统，是前述反射 光学系统；对前述非球面镜或前述自由曲面镜的光学特性进行评价。在本发明的投影机的光学特性评价方法中，优选基于前述莫尔条紋 的发生状态的观察结果而使前述非球面镜或前述自由曲面镜发生变形，再 次对前述非球面镜或前述自由曲面镜的光学特性进行评价。
由这些方法实现的作用、效果如上所述。本发明的光学特性评价装置，包括配置于入射于作为评价对象的光 学系统的光入射部的光的光路上，包括具有第l预定间距的第1图形的板 体；向前^体照射光的光源；和配置于从前述光学系统的光射出部所射 出的光要到达的位置，包括具有第2预定间距的第2图形，通过前述光学 系统被投影前述第1图像的像的被投影面。通过采用该光学特性评价装置，相比较于现有的方法能够简单、低成 本、迅速而高精度地进行光学特性的测定、评价。本发明的屏幕，包括被投影第l预定间距的第1图形的像，具有具 有第2预定间距的第2图形的被投影面，该第1图形由配置于入射于作为有。通过采用该屏幕，相比较于现有的方法能够简单、低成本、迅速而高 精度地进行光学特性的测定、评价。


图1A 图1C是用于对本发明的第1实施方式的光学特性的评价方法 进行说明的概略构成图，图1A是液晶光阀的俯视图，图1B是液晶光阀、 投影透镜、及屏幕的剖面图，及图1C是屏幕的俯视图。图2是表示用于同一评价方法的图像处理的算法的图。图3A 图3C是用于对本发明的第2实施方式的光学特性的评价方法 进行说明的概略构成图，图3A是透明栅格板的俯视图，图3B是透明栅格 板、投影透镜、及屏幕的剖面图，及图3C是屏幕的俯视图。图4A及图4B是表示用于对本发明的第3实施方式的光学特性的评价 方法进行说明的概略构成的剖面图。图5A 图5C是用于对本发明的第4实施方式的光学特性的评价方法 进行说明的概略构成图，图5A是液晶光阀(透明栅格板)的俯视图，图 5B是液晶光阀(透明栅格板)、投影透镜、非球面镜、及屏幕的剖面图， 及图5C是屏幕的俯视图。
图6A 图6C是用于对本发明的第5实施方式的光学特性的评价方法 进行说明的概略构成图，图6A是液晶光阀(透明栅格板)的俯视图，图 6B是液晶光阀(透明栅格板)、投影透镜、非球面镜、及屏幕的剖面图， 及图6C是屏幕的俯视图。图7是具备有超短焦点光学系统的投影机的概略构成图。 图8是表示通过本发明的方法所得到的莫尔条紋的发生状况的图(未 发生)。图9是表示通过本发明的方法所得到的莫尔条紋的发生状况的图(间 距大)。图10 A^示通过本发明的方法所得到的莫尔条紋的发生状况的图(间 距小)。
具体实施方式
第1实施方式以下，参照图1A 图1C及图2而对本发明的第1实施方式进行说明。 本实施方式，为对液晶投影机的光学特性、其中的作为投影光学系统的投影透镜的光学特性，不按每个透镜个体而按每个装置进行测定、评价的方法之例。图1A 图1C是用于对本实施方式的光学特性的评价方法进行说明的概略构成图，图1A是液晶光阀1的俯视图，图1B是液晶光阀1、投影透镜5、及屏幕3的剖面图，及图1C是屏幕3的俯视图。 图2是表示用于相同评价方法的图像处理的算法的图。 还有，在图1B中，投影机的各种光学部件之中，仅对光学相关于本实施方式的方法的液晶光阀与投影透镜进行图示，并且对剩余的光学部件的图示进行省略。首先，对投影机与屏幕3 (被投影面)，使得液晶光阀(光调制元件) 产生的图像能够投影于屏幕3上地进行配置。投影透镜5(光学系统)，为评价对象，具有光入射部5a与光射出部5b。
如示于图1A地，液晶光阀1，在显示区域具有对相邻像素间进行划分 的栅格状的黑矩阵2 (第1图形)。黑矩阵2，具有预定间距(第l预定间距)。在液晶光阀1中，黑矩 阵2配置于入射于光入射部5a的光的光路上。另一方面，在屏幕3上，预先描绘由延伸于水平方向及垂直方向、互 相正交的多条直线构成的栅格线4 (第2图形)。栅格线4，具有预定间距(第2预定间距)。在屏幕3中，栅格线4， 形成于从光射出部5b所射出的光要到达的位置。该栅格线4对应于基于液晶光阀1的黑矩阵2的像。即，在将液晶光阀1的图像以预定的放大率放大投影于屏幕3上的情 况下，描绘于屏幕3上的栅格线4被描绘为， 一致于将黑矩阵2以前述预 定的放大率进行了放大显示时的位置及尺寸。栅格线4，也可以是以喷墨打印机、其他印刷i史备绘出的黑线。从而，当以液晶光阀1的整面进行白色显示，将其通过投影透镜5投 影于屏幕3上时，若假定投影机的投影透镜5具有完善的光学特性，则基 于黑矩阵2的像与屏幕3上的栅格线4完全重叠，投影出与如同投影于并 未描绘栅格线的白的屏幕的像相同的图像。可是，实际上，因为投影透镜5总会有些畸变、聚焦不均匀等，所以 基于黑矩阵2而显示(形成)于屏幕3上的像、与描绘于屏幕3上的栅格 线4不会完全重叠，基于黑矩阵2的像相对于栅格线4会些许偏离。于是，在屏幕3上的基于黑矩阵2的像与栅格线4之间产生干涉，产 生莫尔条紋。此时，通过对该莫尔条紋的倾斜度、间距、宽度、聚焦程度等以肉眼 进行观察、对莫尔条紋实施适当的图像处理，能够了解投影透镜5的包括 畸变、聚焦不均匀等的光学特性。图2，表示具体的图像处理的算法之一例，基于该例在以下关于图像 处理而进行说明。还有，即使采用除此以外的算法也能够实现本实施方式的评价方法。示于图2的靠上的(A)，为对采用图1A 图1C的装置构成而投影有
黑矩阵像7 (以双点划线表示)的屏幕3以CCD ( charged-coupled device, 电荷耦合器件)等拍摄元件(图像输入装置)进行了拍摄的图。在此，所谓黑矩阵像7，是指液晶光阀1产生的像通过投影透镜5进 行放大而投影于屏幕3的像。如上述地，若黑矩阵像7与栅格线4 (以实线表示)偏离则产生莫尔 条紋8。还有，该图为了说明而以容易理解的方式描绘了莫尔条紋，对其与实 际上产生的莫尔条紋的图像不同之一情况进行注释。还有，在以上的说明中，以屏幕3上的栅格线4一致于黑矩阵像7的 位置及尺寸而描绘，即在屏幕3上使黑矩阵像7与栅格线4相一致(使互 相的间距一致)，为前提。但是，因为实际使黑矩阵像7与栅格线4相偏离的一方，莫尔条紋8 放大，测定变得容易，所以也可以故意使黑矩阵像7与栅格线4相偏离。接下来，在图像处理部10中，对输入于拍摄元件(图像输入装置)的 图像实施图像处理，去掉黑矩阵像7与栅格线4的图像分量。具体地，在图像处理部10中，对所输入的图4象整体实施傅立叶变换， 并将相当于栅格图像的分量的频率分量通过滤波器进行截取，通过对其实 施逆傅立叶变换而去掉栅格图像。在图2的中央所示的(B)，表示如此地去掉栅格图#>的分量、仅保 留莫尔条紋8的分量的图像。利用该去掉栅格后的图像(在图2的中央所示的(B))，能够了解 以下2种光学特性。首先作为一种，能够对投影透镜5的畸变进行测定。在现有的测定方法的情况下，在投影于屏幕上的图4象之中，例如在画 面内9点的测定点中，计算像素相对于理论的基准位置偏离了何种程度。从而，虽然测定点处的畸变能够进行测定，但是光学系统整体以怎样 的趋势具有畸变像差，只能根据测定点处的测定值对整体进行推测。可是，在近来的光学系统中存在较多地使用具有非球面、自由曲面的 形状的透镜、镜体的趋势，以仅几个测定点的测定值对整体进行推测并不可靠。具体地，在球面的情况下，虽然如果存在两端的测定值则对其间以线 性方式进行内插也并不会出现大的问题，但是在非球面、自由曲面的情况 下，则因为在画面之中存在测定值的拐点，所以难以在纷然杂乱的测定点 中找到这些拐点。相对于此，在采用了本实施方式的评价方法的情况下，由于畸变的程度、即黑矩阵像7与栅格线4的偏离量，而使莫尔条紋8的倾斜度发生变 化。根据示于在图2的左下所示的(C)的莫尔条统8的图像，通it^t莫 尔条紋8相对于基准线11的倾斜度进行测定能够连续了解画面整体(屏幕 整体)的畸变的变化量。在此，如上述地，通过改变相互的栅格的间距能够放大莫尔条紋8， 能够比现有的计算像素的偏离的方法简单地进行测定。并且，通过加大莫尔条紋8的放大率，即使不准备特殊的观察设备、 不进行图^Jt理，以肉眼也可以判断其畸变量。由此，也可以在生产线等进行投影机的光学特性的全部检查，仅通过 准备描绘有栅格线4的屏幕3，就能够简单而低成本、且迅速而以高精度 对畸变进行测定。在此，将本发明人使栅格间距改变而实际研究莫尔条紋的变化的情况 的结果示于图8~图10。还有，该附图将实际的屏幕上的图像照片附图化。图8表示莫尔条紋消失的状态，仅能够对黑矩阵像7与栅格线4相一 致的栅格图形进行确认。图9表示莫尔条紋的间距大的状态。图IO表示莫尔条紋的间距小的状态。仅通过稍孩史改变黑矩阵像7与栅格线4的间距关系，就能够如此大地 改变莫尔条紋的间距，莫尔条紋的倾斜度等的测定变得容易。 接下来作为另外一种，可以进行投影透镜的聚焦的测定。 具体地，如示于图2之右下地，按每个基准框(在图2的例中等分成
24个)生成图像。该图像，基于去掉栅格后的由图2的(B)所示的图像，按每个基准框所平均化。由此，能够以每个基准框的浓淡了解聚焦的分布。 这是利用了莫尔条紋的宽度因聚焦模糊而扩展的原理。 例如，若以示于图2之右下的(D)的例而言，则表现得浓的右上侧区域表示莫尔条紋8的宽度有所扩展，可知在该区域，相比较于左下侧的区域而聚焦模糊。除此以外，通过采用本实施方式的评价方法对莫尔条紋8的状况进行 观察，还有可能可以对各种光学特性进行测定、评价。并且，若在投影透镜5具备变焦机构，则可以容易地进行通过栅格的 间距改变而引起的对莫尔条紋的强度进行改变，能够期待更高精度的测定。若依照于本实施方式的方法，则仅通过准备现有的投影机与描绘有栅 格线4的屏幕3、并对莫尔条紋8进行观察，就能够对畸变、聚焦等的投 影机的光学特性、尤其是投影透镜5的光学特性进行评价。因此，不必采用特殊的测定器，甚至只要存在能够将投影机的图4象投影于屏幕的环境即可。从而，相比较于现有的方法能够筒单、低成本、迅速地实施投影机的光学特性的评价。并且，因为并非如现有的测定器地以^皮投影面上的多个测定点进行光 斑的测定，而对出现于被投影面的整面的莫尔条紋8进行观察，所以可以在光学系统的整个区域的范围内进行连续的评价。进而，既能够通过调整黑矩阵像7的间距与栅格线4的间距之关系而 对莫尔条紋8进行放大，又能够进行高精度的测定。还有，在本实施方式中，以当在液晶光阀1的整面进行白色显示、将 其投影于屏幕3时所生成的基于黑矩阵2的像与屏幕3上的栅格线4而使 莫尔条紋产生。即，对液晶光阀原本具有的黑矩阵进行利用。也可以代替该构成，例如以当在液晶光阀1中形成栅格图形的像、并 将其投影于屏幕时所产生的投影像与屏幕3上的栅格线4而使莫尔条紋产 生。由此而得到与上述相同的效果。 在利用黑矩阵的构成中不能改变黑矩阵的像的间距。相对于此，若依照于该构成，则因为通过液晶光阀能够自由地^f吏栅格 图形像的形状、间距发生变化，所以能够容易地进行使莫尔条紋的发生状 态适当变4匕了的评价。第2实施方式以下，参照图3A 图3C而对本发明的第2实施方式进行说明。本实施方式，为对投影机的投影透镜的光学特性、不以装置整体而以 透镜个体进行测定、评价的方法之例。不用说，当然也可以应用于除投影机以外的光学设备的光学系统(透 镜)的测定、评价中。图3A 图3C是用于对本实施方式的光学特性的评价方法进行说明的 概略构成图，图3A是透明栅格板15的俯视图，图3B是透明栅格板15、 投影透镜5、及屏幕3的剖面图，及图3C是屏幕3的俯视图。还有，在图3A 图3C中在与图1A 图1C相同的构成要件附加同一符 号，对详细的说明进行省略。在本实施方式的情况下，所谓与投影机分别地而对投影透镜5以个体 进行测定，指的是不存在如第1实施方式地作为第1图形而起作用的黑矩 阵(液晶光阀)的情况。因此，在本实施方式中，代替第1实施方式的液晶光阀，在入射于投 影透镜5的光入射部5a的光的光路上配置透明栅格板15。透明栅格板15具有与第1实施方式的液晶光阀的黑矩阵对应的栅格状 的光吸收体16 (第1图形)。具体地，既可以在玻璃板等的具有光透射性的板体描绘黑线等而形成 光吸收体，也可以对薄铜板等进行蚀刻加工而形成窗部、形成栅格板。另外，具备用于当测定时向透明栅格板15照射光的光源(图示略)。若依照于本实施方式的方法，则仅通过准备透明栅格板15与描绘有栅 格线4的屏幕3，通过对莫尔条紋进行观察，就能够对投影透镜5的光学 特性进行评价。从而，能够得到不使用特殊的测定器而相比较于现有的方法能够简单、 低成本、迅速地实施光学特性的评价的，可以在光学系统的整个区域的范 围内进行连续性的评价的，通过对莫尔条紋进行放大而可以进行高精度的 测定的，与第1实施方式同样的效果。还有，在本实施方式中，虽然以采用预先形成有第1图形的透明栅格板15的例而进行了说明，但是也可以代替该构成，而通过在具有光透射性 的板体上投影或显示某种图形(例如栅格状的图形)作为第1图形。即，在此而言的板体，不只是板体，既可以为屏幕，也可以为光调制 元件。若依照于该方法，则因为能够使第1图形的形状、间距自由地进行变 化，所以能够容易地进行使莫尔条紋的发生状态适当变化了的评价。 第3实施方式以下，参照图4A及图4B，对本发明的第3实施方式进行说明。 本实施方式，虽然为对投影透镜的光学特性以透镜个体进行测定、评价的方法之例，但是在不采用描绘有栅格线的屏幕之点与第2实施方式不同。图4A及图4B是表示用于对本实施方式的光学特性的评价方法进行说 明的概略构成的剖面图。还有，在图4A及图4B中对与图3A 图3C相同的构成要件附加同一 符号，对详细的说明进行省略。本实施方式的方法，如示于图4A及图4B地，在采用透明栅格板15 之点与第2实施方式同样。但是，在图4A中，代替描绘有栅格线的屏幕，采用等离子体显示器、 液晶显示器等的直视型显示装置18。该直视型显示装置18将作为第2栅 格图形(笫2图形)而起作用的栅格线显示出来。并且，在图4B中，在未描绘栅格线的屏幕19上，其他投影机20投 影栅格线的图^^。若依照于本实施方式的方法，则通过对莫尔条紋进行观察就能够对投 影透镜的光学特性进行评价，能够得到不使用特殊的测定器而相比较于现 有的方法能够简单、低成本、迅速地实施光学特性的评价的，可以在光学
系统的整个区域的范围内进行连续性的评价等的，与第1、第2实施方式 同样的效果。进而在本实施方式的情况下，因为屏幕侧的栅格为被显示的图像，食巨 够自由地改变栅格的间距，所以能够容易地使所产生的莫尔条紋的强度、 倍率发生变化，即使是固定焦点的透镜也可以进行测定。并且，在图4B的构成中，虽然需要用于对栅格图形进行投影的投影 机20，但是采用什么栅格图形都不描绘的一般的屏幕就可以进行测定、评 价。还有，本实施方式的方法能够与不按透镜个体而按投影机进行评价的 第1实施方式相组合。 第4实施方式以下，参照图5A 图5C、图7而对本发明的第4实施方式进行说明。本实施方式，虽然评价方法本身与第1、第2实施方式同样，但是评 价对象为采用了非球面镜、自由曲面镜的反射光学系统之点为其特征所在。图5A 图5C是用于对本实施方式的光学特性的评价方法进行说明的 概略构成图；图5A，是液晶光阀1 (透明栅格板15)的俯视图；图5B是 液晶光阀1 (透明栅格板15)、投影透镜5、非球面镜22、及屏幕3的剖 面图；及图5C是屏幕3的俯视图。还有，在图5A 图5C中，对与图1A 图1C、图3A 图3C相同的构成要件附加同一符号，对详细的说明进行省略。图7为具备有包括上述的反射光学系统的超短焦点光学系统的投影机的概略构成图。首先，采用图7关于具备有超短焦点光学系统的投影机简单地进行说明。该投影机2200，是向设置于投影机外部的壁面W的屏幕2260投影相 应于图像信号的光、并通过观看以屏幕2260进行反射的光而观看图像的所谓前投影型的投影机。在壳体2270的内部的底面80，光学引擎部10设置为使投影透镜加朝上。
光学引擎部10，将相应于图像信号所调制的光通过投影透镜20射出 于上方。在壳体2270的内部，第1镜30设置于对向于投影透镜20及后述的第 2镜40的位置。第1镜30，用于使来自投影透镜20的光通过反射向第2镜40的方向 折返。第l镜30具有基本平坦的反射面，能通过将例如由光反射率高的铝等 的金属、电介质多层膜构成的反射膜形成于平板上而制作。另一方面，第2镜40，设置于壳体2270的背面侧的对向于第1镜30 的位置。第2镜40，用于使来自第l镜30的光通过反射而基本弯曲卯。，并使之朝向屏幕2260广角化。通过使第2镜40成为曲面形状，能够使光的弯曲与广角化同时实现。 尤其为了光学特性的最佳化，优选使第2镜40为非球面形状、或者自由曲面形状。如上述地，最近，在投影机的光学系统中，采用非球面镜等的反射光 学元件变多起来。在此所用的非球面镜的大多，在基体材料中大多采用树脂，为了找出 其成型条件在实际中大多边采用镜体投影图像边进行成型条件的最优化。还有，为了使得镜体的形状成为理想形状，虽然也有边对镜体的形状 进行测定边逼近成型条件的方法，但是因为在镜体的表面的加工中，要求 波长量级的高精度，所以 一边看着图像一边逼近务ft的方法为 一般的方法。可是，如上述地，在对包括这种反射光学元件的光学系统进行评价的 情况下，因为光路变得复杂，所以在采用现有的测定器时需要大的改造， 大多每次改变光学构成都需要特制的测定器。在本实施方式的方法中，如示于图5A 图5C地，在入射于投影透镜5 的光入射部5a的光的光路上配置液晶光阀1或透明栅格板15，并在从投 影透镜5的光射出部5b所射出的光的光路上配置非球面镜22。然后，基于液晶光阀1或透明栅格板15的第1图形的栅格像经由投影
透镜5、非球面镜22而投影于屏幕3上。在屏幕3描绘有与第1、第2实施方式同样的栅格线4，通过栅4M象与 栅格线4的干涉而产生莫尔条紋。通过对该莫尔条紋进行观察、进行图像处理能够对包括投影透镜5、 非球面镜22的光学系统的光学特性进行测定、评价。尤其是为仅可以更换非球面镜22的结构，若对屏幕上的莫尔条紋进行 观察，则能够知道非球面镜22的成型精度。若依照于本实施方式的方法，则因为通过莫尔条紋的观察能够对光学 特性进行评价，所以能够得到不使用特殊的测定器而能够简单、低成本、 迅速地实施光学特性的评价的，可以在光学系统的整个区域的范围内进行 连续性的评价的，与第1 第3实施方式同样的效果。尤其是在本实施方式中，在逼近镜体的成型条件的情况下，因为通过 莫尔条紋可以进行直至波长量级的测定，所以能够成型高精度的非球面镜、 白由曲面镜。并且，因为在镜体整面能够对镜体的形状误差连续性地进行测定，所 以容易找出镜体的成型条件，能够i某求制造成本的降低。 第5实施方式以下，参照图6A 图6C而对本发明的第5实施方式进行说明。本实施方式，虽然评价对象及评价方法与第4实施方式同样，但是在 将评价结果^Jt于非球面镜、自由曲面镜的形状之点与第4实施方式不同。图6A 图6C是用于对本实施方式的光学特性的评价方法进行说明的 概略构成图；图6A，是液晶光阀1 (透明栅格板15)的俯视图；图6B， 是液晶光阀1 (透明栅格板15)、投影透镜5、非球面镜22、及屏幕3的 剖面图；及图6C,是屏幕3的俯视图。还有，在图6A 图6C中，对与图5A 图5C相同的构成要件附加同一 符号，对详细的说明进行省略。在本实施方式中，如示于图6A 图6C地，在非球面镜"的内面设置 多个压电元件23。如示于图6B及图6C地，设置拍摄元件24、图像处理部10、及驱动
器25。拍摄元件24，如以图2进行了说明地通过对屏幕3上的图像进行拍摄 的CCD等所构成。图像处理部IO，对拍摄元件24拍摄的图像进行处理。 驱动器25,基于图像处理部10中的图像处理结果向压电元件24给予预定 的信号，使压电元件24进行驱动。并且，在入射于投影透镜5的光入射部5a的光的光路上配置液晶光阀 1或透明栅格板15，并在从投影透镜5的光射出部5b所射出的光的光路上 配置非球面镜22，在通过非球面镜22所反射的光要到达的位置、配置描 绘有栅格线4的屏幕3之点，与上述实施方式同样。具体地，通过示于图2的图像处理的算法而检测畸变、聚焦，并且图 像处理部10对到底非球面镜22的哪部分影响到该像差进行计算。进而，图像处理部IO，基于计算结果向驱动器25送去非球面镜22的 变形量，驱动器25向压电元件23发送驱动信号。在此，如果预定的压电元件23按预定量变形，则非球面镜22随之变形。变形后，再次对同一光学系统的光学特性进行评价，并直至成为最佳的畸变或者聚焦状态为止而反复进行测定、评价。若依照于本实施方式的方法，则因为通过莫尔条紋的观察能够对光学特性进行评价，所以能够得到不使用特殊的测定器而能够简单、低成本、迅速地实施光学特性的评价的，可以在光学系统的整个区域的范围内进行连续性的评价的，与第1~第4实施方式同样的效果。并且，尤其在本实施方式中，能够起到如下的效果。采用非球面镜的光学系统， 一般多为超广角光学系统。因此，在采用非球面镜对以高倍率进行了放大的图像进行投影的情况下，起因于非球面镜的形状误差、形状变化，对投影图像的畸变、聚焦产生影响。并且，因为一般非球面镜大多采用树脂所成型，所以起因于周围的温 度变化而形状容易发生变化，也给投影图像带来影响。相对于此，若依照于本实施方式的方法，则因为将光学特性的评价结果进行反馈而调整镜体形状，所以即使非球面镜22存在形状误差(加工误 差)也能够按每个地对形状进行再调整。并且，即使由于温度变化而使非球面镜22发生变形，也能够适当进行 调整。还有，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明 的主旨的范围内可以加以各种改变。例如关于以上述实施方式进行了例示的各栅格图形的构成、间距等能 够适当设定。并且，在上述实施方式中，关于第1图形、第2图形都是栅格状的图 形的情况进行了例示。在釆用栅格状图形的情况下，能够在画面的水平方向、垂直方向的双 方的范围内掌握聚焦、畸变的状态，为最佳。但是，本发明不一定限于栅格状图形，只要产生莫尔条紋的图形，也 能够采用条带状等的其他形状的图形。
权利要求
1.一种光学系统的光学特性评价方法，其特征在于，包括以下步骤准备作为评价对象的、具有光入射部和光射出部的光学系统；将具有第1预定间距的第1图形配置于入射于前述光入射部的光的光路上；将具有具有第2预定间距的第2图形的被投影面配置于从前述光射出部所出射的光要到达的位置；将前述第1图形的像通过前述光学系统投影于前述被投影面上；通过观察由于投影于前述被投影面的前述像与前述第2图形的干涉而产生于前述被投影面上的莫尔条纹的发生状态，对前述光学系统的光学特性进行评价。
2. 按照权利要求1所述的光学系统的光学特性评价方法，其特征在于 前述第l图形，是"i殳置于具有光透射性的板体的一面的图形。
3. 按照权利要求1所述的光学系统的光学特性评价方法，其特征在于 前述第l图形，是投影或显示于具有光透射性的板体上的图形。
4. 按照权利要求1~3中的任何一项所述的光学系统的光学特性评价方 法，其特征在于前述第2图形，是描绘于前述被投影面上的图形。
5. 按照权利要求1 3中的任何一项所述的光学系统的光学特性评价方 法，其特征在于前述第2图形，是投影或显示于前述被投影面上的图形。
6. 按照权利要求1~5中的任何一项所述的光学系统的光学特性评价方 法，其特征在于前述光学系统，是包括非球面镜或自由曲面镜的反射光学系统； 对前述非球面镜或前述自由曲面镜的光学特性进行评价。
7. 按照权利要求6所述的光学系统的光学特性评价方法，其特征在于: 基于前述莫尔条紋的发生状态的观察结果而使前述非球面镜或前述自由曲面镜发生变形，再次对前述非球面镜或前述自由曲面镜的光学特性进 行评价。
8. —种投影机的光学特性评价方法，其特征在于，包括以下步骤 准备具有作为评价对象的光学系统，具备具有笫1预定间距的第1图形的光调制元件，和具有具有第2预定间距的第2图形的被投影面的投 影机；采用前述光调制元件及前述被投影面，将前述第1图形的像通过前述 光学系统投影于前述被投影面上；通过观察由于投影于前述被投影面的前述像与前述第2图形的干涉而 产生于前述^皮投影面上的莫尔条紋的发生状态，对前述光学系统的光学特 性进行评价。
9. 按照权利要求8所述的投影机的光学特性评价方法，其特征在于 前述第1图形，是通过前述光调制元件所显示的图形。
10. 按照权利要求8或9所述的投影机的光学特性评价方法，其特征 在于前述第2图形，是描绘于前述被投影面上的图形。
11. 按照权利要求8或9所述的投影机的光学特性评价方法，其特征 在于前述第2图形，是投影或显示于前述被投影面上的图形。
12. 按照权利要求8 11中的任何一项所述的投影机的光学特性评价方 法，其特征在于前述投影机，具备包括非球面镜或自由曲面镜的反射光学系统； 前述光学系统，是前述反射光学系统； 对前述非球面镜或前迷自由曲面镜的光学特性进行评价。
13. 按照权利要求12所述的投影机的光学特性评价方法，其特征在于基于前述莫尔条紋的发生状态的观察结果而使前述非球面镜或前述自 由曲面统义生变形，再次对前述非球面镜或前述自由曲面镜的光学特性进 行评价。
14. 一种光学特性评价装置，其特征在于，具备板体，其配置于入射于作为评价对象的光学系统的光入射部的光的光 路上，包括具有第1预定间距的第1图形； 光源，其向前i^L体照射光；和详皮投影面，其配置于从前述光学系统的光射出部所射出的光要到达的 位置，包括具有第2预定间距的第2图形，通过前述光学系统被投影前述 第1图形的像。
15. —种屏幕，其特征在于包括被投影面，该被投影面，被投影第l预定间距的第1图形的像， 具有具有第2预定间距的第2图形，该第1图形由配置于入射于作为评价 对象的光学系统的光入射部的光的光路上的板体或光调制元件所具有。
全文摘要
本发明涉及光学系统、投影机的光学特性评价方法、评价装置及屏幕。光学系统的光学特性评价方法，包括以下步骤准备作为评价对象的具有光入射部和光射出部的光学系统；将具有第1预定间距的第1图形配置于入射于前述光入射部的光的光路上；将具有具有第2预定间距的第2图形的被投影面配置于从前述光射出部所出射的光要到达的位置；将前述第1图形的像通过前述光学系统投影于前述被投影面上；通过观察由于投影于前述被投影面的前述像与前述第2图形的干涉而产生于前述被投影面上的莫尔条纹的发生状态，对前述光学系统的光学特性进行评价。
文档编号G02B27/60GK101211017SQ20071015973
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月26日
发明者关秀也, 守国荣时, 真保晃 申请人:精工爱普生株式会社