特許 6670429 透明基材計測装置および透明基材計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670429

(24)【登録日】2020年3月4日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】透明基材計測装置および透明基材計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20200316BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

【請求項の数】14

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-245604(P2015-245604)

(22)【出願日】2015年12月16日

(65)【公開番号】特開2017-111013(P2017-111013A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2018年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】503098724

【氏名又は名称】株式会社オキサイド

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富田 保士

(72)【発明者】

【氏名】川部 英雄

(72)【発明者】

【氏名】福本 敦

(72)【発明者】

【氏名】大迫 純一

(72)【発明者】

【氏名】久保田 重夫

【審査官】 齋藤 卓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１０５９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６７８２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明基板の１または複数の個所に点状もしくは線状の投影光を照射可能に構成された投射装置と、
前記投射装置から出射された１または複数の前記投影光の前記透明基板での反射光が作り出す虚像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置による撮像により得られた画像データに基づいて前記透明基板の特性を導出する情報処理装置と
を備え、
前記投射装置は、
１または複数の前記投影光を出射する光源ユニットと、
前記光源ユニット全体を移動させる第１機構部と
を有し、
前記光源ユニットは、
ピンホールを有する点光源もしくはスリットを有する線光源と、
当該投射装置の光軸上に配置されたテレセントリック投影光学系と、
前記点光源もしくは前記線光源と前記テレセントリック投影光学系との間に配置された非点収差補正光学系と、
前記投影光と前記透明基板とが交差する位置を変えずに、前記投影光の前記透明基板への入射角度を変化させる第２機構部と
を有する
透明基材測定装置。

【請求項2】

前記第２機構部は、前記ピンホールもしくは前記スリットを移動させることにより、前記投影光と前記透明基板とが交差する位置を変えずに、前記投影光の前記透明基板への入射角度を変化させる
請求項１に記載の透明基材測定装置。

【請求項3】

前記非点収差補正光学系は、レンズ効果のある方向が互いに交差するように配置された２つのシリンドリカルレンズによって構成されている
請求項２に記載の透明基材測定装置。

【請求項4】

前記２つのシリンドリカルレンズのうち少なくとも一方が当該投射装置の光軸と平行な軸を回転軸として回転可能に支持されている
請求項３に記載の透明基材測定装置。

【請求項5】

前記第１機構部は、当該投射装置の位置調整と当該投射装置の光軸の角度調整とを可能に構成されている
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の透明基材測定装置。

【請求項6】

前記第１機構部は、当該投射装置の光軸に対して垂直方向に移動するＸＹの２軸と、当該投射装置の光軸方向に移動するＺの１軸と、ＸＺ平面内およびＹＺ平面内で回転する２軸の合計５軸で、前記光源ユニット全体を移動させる機構を有している
請求項５に記載の透明基材測定装置。

【請求項7】

前記撮像装置の開口数は、以下の式を満たす
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の透明基材測定装置。
１．２２λ／ＮＡ≧２Ｐｐ
λ：前記投射装置の波長
ＮＡ：前記撮像装置の開口数
Ｐｐ：前記撮像装置のピクセルピッチ

【請求項8】

前記情報処理装置は、前記特性として、前記虚像の二重像間隔、歪み量およびボケ量を含む光学特性を、前記画像データに基づいて導出する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の透明基材測定装置。

【請求項9】

前記情報処理装置は、前記画像データに含まれる主像と副像との距離と、前記撮像装置の光学倍率と、前記撮像装置のピクセルピッチとに基づいて、前記虚像の二重像間隔を導出する
請求項８に記載の透明基材測定装置。

【請求項10】

前記情報処理装置は、前記画像データに含まれる主像と基準点との距離と、前記撮像装置の光学倍率と、前記撮像装置のピクセルピッチとに基づいて、前記虚像の歪みを導出する
請求項８に記載の透明基材測定装置。

【請求項11】

前記情報処理装置は、前記画像データに含まれる前記虚像の光強度分布における半値幅もしくは１／ｅ²幅を、前記ボケ量として導出する
請求項８に記載の透明基材測定装置。

【請求項12】

前記投射装置は、前記透明基板の複数の箇所に前記投影光を同時もしくは順次、照射する
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の透明基材測定装置。

【請求項13】

透明基板の所定の箇所に点状もしくは線状の投影光を光源ユニットから照射している間に、前記投影光の、前記透明基板での反射光が作り出す虚像が、指定した測定点に移動するように、前記投影光と前記透明基板とが交差する位置を変えずに、前記投影光の前記透明基板への入射角度を変化させることにより、前記光源ユニットの位置および姿勢の調整を行うことと、
前記調整の完了後に得られた前記虚像を撮像することと、
前記虚像の撮像により得られた画像データに基づいて前記透明基板の特性を導出することと
を含み、
前記光源ユニットは、
ピンホールを有する点光源もしくはスリットを有する線光源と、
当該投射装置の光軸上に配置されたテレセントリック投影光学系と、
前記点光源もしくは前記線光源と前記テレセントリック投影光学系との間に配置された非点収差補正光学系と
を有し、
当該透明基板測定方法は、前記ピンホールもしくは前記スリットを移動させることにより、前記投影光と前記透明基板とが交差する位置を変えずに、前記投影光の前記透明基板への入射角度を変化させることを更に含む
透明基板測定方法。

【請求項14】

前記透明基板の複数箇所に対して前記調整を行うことと、
前記透明基板の、前記調整を行った各個所に順次、前記投影光を前記光源ユニットから照射している間に、前記投影光の、前記調整を行った各個所での反射光が作り出す虚像を撮像することと、
虚像の撮像によって得られた複数の画像データに基づいて前記透明基板の特性を導出することと
を更に含む
請求項１３に記載の透明基板測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばガラスや樹脂などで構成された透明基材の特性を計測する透明基材計測装置および透明基材計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、乗用車のフロントガラスには、従来の強化ガラスに替わり、合わせガラスが使用されている。このフロントガラスをスクリーンとする虚像視ヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display：ＨＵＤ）が普及し始めている。虚像視ＨＵＤでは、プロジェクタからの投射画像が、合わせガラスの２つの界面で反射するので、一般的には、二重像が発生する。そこで、貼り合わされた２枚のガラスの間にある中間層に対して適当な楔角を与えることにより二重像を補正することが、例えば、特許文献１で提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５３１５３５８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車載用フロントガラスは複雑な自由曲面形状を有している。形状バラツキ、即ち面位置や自由曲面の曲率バラツキがあると、反射光が設計上の理想状況から外れる。この場合、反射光が作り出す虚像に歪みやボケが発生する。更に、歪み、ボケに関しては、その発生原因が凹面鏡やＨＵＤ光学ユニットにある場合もあるため、発生原因の切り分けが可能な測定を行うべきである。しかしながら、現状では、ＨＵＤ光学ユニット、凹面鏡、およびフロントガラスを組み合わせて測定を行わざるを得ず、ボケ、歪みの原因が何れに起因しているのかを判別するのが難しい。

【0005】

ＨＵＤシステムの開発を効率よく進める上では、凹面鏡やＨＵＤ投影光学系の試作がまだ完成していない時点でも、ガラス単体で、ガラスがＨＵＤシステムの求める光学スペックを満たしているかを評価できることが望ましい。また、ボケ、歪みの原因がガラスにあるのか、それ以外にあるのかを切り分けるためにも、ガラス単体で評価できることが望ましい。なお、このような要望は、車載用フロントガラスの分野だけでなく、ガラスや樹脂などで構成された透明基材をスクリーンとして利用する技術分野全般にあるものと思われる。

【0006】

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光学的な不具合の発生原因の切り分けが可能な透明基材計測装置および透明基材計測方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施の形態に係る透明基材測定装置は、投射装置、撮像装置および情報処理装置を備えている。投射装置は、透明基板の１または複数の個所にピンホール状もしくはスリット状の投影光を照射可能に構成されている。撮像装置は、投射装置から出射された１または複数の投影光の透明基板での反射光が作り出す虚像を撮像する。情報処理装置は、撮像装置による撮像により得られた画像データに基づいて透明基板の特性を導出する。投射装置は、１または複数の投影光を出射する光源ユニットと、光源ユニット全体を移動させる第１機構部とを有している。光源ユニットは、ピンホールを有する点光源もしくはスリットを有する線光源と、当該投射装置の光軸上に配置されたテレセントリック投影光学系と、点光源もしくは線光源とテレセントリック投影光学系との間に配置された非点収差補正光学系と、投影光と透明基板とが交差する位置を変えずに、投影光の透明基板への入射角度を変化させる第２機構部とを有している。

【0008】

本発明の一実施の形態に係る透明基板測定方法は、以下の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を含む。
（Ａ）透明基板の所定の個所に点状もしくは線状の投影光を光源ユニットから照射している間に、投影光の、透明基板での反射光が作り出す虚像が、指定した測定点に移動するように、投影光と透明基板とが交差する位置を変えずに、投影光の透明基板への入射角度を変化させることにより、光源ユニットの位置および姿勢の調整を行うこと
（Ｂ）調整の完了後に得られた虚像を撮像することと、
（Ｃ）虚像の撮像により得られた画像データに基づいて透明基板の特性を導出することと

【0009】

本発明の一実施の形態に係る透明基材測定装置および透明基板測定方法では、透明基板の所定の個所に点状もしくは線状の投影光が照射されている間に、投影光の、透明基板での反射光が作り出す虚像が撮像される。さらに、撮像により得られた画像データに基づいて透明基板の特性が導出される。これにより、例えば、凹面鏡やＨＵＤ光学ユニットを用いずに、透明基板の特性を得ることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一実施の形態に係る透明基材測定装置および透明基板測定方法によれば、凹面鏡やＨＵＤ光学ユニットを用いずに、透明基板の特性を得ることができるようにしたので、例えば、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生原因を切り分けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施の形態に係る透明基材計測装置の構成例を表す図である。

【図2】被検体の構成例を表す図である。

【図3】被検体の機能を説明する図である。

【図4】置台の構成例を表す図である。

【図5】ターゲット部の構成例を表す図である。

【図6】図１の光源ユニットの構成例を表す図である。

【図7】図１の光源ユニットの他の構成例を表す図である。

【図8】互いに近接する２つの像の強度分布の一例を表したものである。

【図9】ピンホールまたはスリットを移動させたときの光線の変位の一例を表す図である。

【図10】イメージセンサにおけるサンプリングを説明するための図である。

【図11】情報処理装置の構成例を表す図である。

【図12】教示データ取得手順の一例について説明する図である。

【図13】複数の視点で教示データを取得する方法の一例について説明する図である。

【図14】複数の測定点で教示データを取得する方法の一例について説明する図である。

【図15】被検体の光学特性の計測手順の一例について説明する図である。

【図16】二重像の計測方法の一例を表す図である。

【図17】歪みの計測方法の一例を表す図である。

【図18】ボケの計測方法の一例を表す図である。

【図19】被検体を補正冶具で補正する方法の一例を表す図である。

【図20】図１の透明基材計測装置の構成の一変形例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。

【0013】

＜１．実施の形態＞
[構成]
本発明の一実施の形態に係る透明基材計測装置１の構成について説明する。図１は、透明基材計測装置１の構成例を表したものである。透明基材計測装置１は、被検体１００の特性（例えば、二重像、歪み、ボケなどの光学特性）を計測するためのものである。

【0014】

（被検体１００）
被検体１００は、映像を投射されるスクリーンとして利用され得るものであり、ガラスや樹脂などで形成された透明基材である。透明基材は、可視光を透過する板状部材であり、例えば、平坦なガラス板、平坦な樹脂板、または、平坦な樹脂フィルムによって構成されている。透明基材は、湾曲したガラス板、湾曲した樹脂板、または、湾曲した樹脂フィルムによって構成されていてもよい。

【0015】

図２は、被検体１００の構成例を表したものである。なお、図２には、被検体１００が車載用のフロントガラスである例が示されている。図２に示した被検体１００では、互いに対向する一対の主面１００Ａ，１００Ｂは自由曲面を有している。そのため、曲率が縦方向と横方向とで異なる。また、曲率を描く縦方向の円と横方向の円との成す角は、図中のα１，α２に示したように、自由曲面内の場所ごとに変化する。フロントガラスの機種によっても、この縦横の曲率は異なる。

【0016】

次に、被検体１００の機能について説明する。図３は、被検体１００の機能の一例を説明するためのものである。被検体１００は、投射装置から出射される虚像Ｉｖ１の光（投影光Ｌ）を、被検体１００の背後の景色と共に、観察者２００に視認させるためのものである。被検体１００において、互いに対向する一対の主面１００Ａ，１００Ｂは、投影光Ｌに対して反射面として機能する一方で、被検体１００の背後から入射する外光に対して透過面として機能する。また、被検体１００において、一対の主面１００Ａ，１００Ｂは、一対の主面１００Ａ，１００Ｂでの反射光によって、被検体１００の背後に２つの虚像Ｉｖ２，Ｉｖ３を形成し得る。虚像Ｉｖ２は、所定の角度で主面１００Ａに入射した投影光Ｌの、主面１００Ａでの反射光線Ｌ２によって生成される。虚像Ｉｖ３は、所定の角度で主面１００Ａに入射した投影光Ｌの、主面１００Ｂでの反射光線Ｌ３によって生成される。虚像Ｉｖ２，Ｉｖ３は、概ね同一の位置に生成され得る。

【0017】

主面１００Ａ，１００Ｂは、虚像Ｉｖ１から発せられた１本の光線が主面１００Ａに斜めに入射することにより主面１００Ａで反射されるとともに、上述の１本の光線が主面１００Ａを屈折透過して主面１００Ｂで反射されるように構成されている。主面１００Ａ，１００Ｂは、さらに、主面１００Ａでの反射光線Ｌ２および主面１００Ｂでの反射光線Ｌ３が観察者２００の瞳孔２１０を介して観察者２００の網膜２２０の位置で重なり合って結像するように構成されている。主面１００Ａ，１００Ｂは、さらに、主面１００Ａでの反射光線Ｌ２および主面１００Ｂでの反射光線Ｌ３が観察者２００の瞳孔２１０を介して観察者２００の網膜２２０の位置で目の解像度以下に結像するように構成されていることが好ましい。

【0018】

（透明基材計測装置１）
透明基材計測装置１は、投射装置１０、撮像装置２０、置台３０、ターゲット部４０および情報処理装置５０を備えている。

【0019】

（置台３０）
置台３０は、被検体１００を載置するためのものである。被検体１００が車載用のフロントガラスである場合、置台３０は、例えば、図４に示したように、車載用のフロントガラスが車に搭載されているときと同じ姿勢で、車載用のフロントガラスを保持可能な機構を有している。車載用のフロントガラスが車に搭載したときと同じ姿勢で保持されている場合には、車載用のフロントガラスには、実際に使用する時と同じ撓みが発生する。

【0020】

（ターゲット部４０）
ターゲット部４０は、投影光Ｌの、被検体１００での反射光Ｌｒが作り出す虚像Ｉｖが投影される設計上の位置（例えば、被検体１００の前方数ｍにおける規定の高さ）に配置されている。ターゲット部４０は、例えば、図５に示したように、虚像表示エリアと同じ外形を持つ枠線と、測定を行いたい点（図中の測定点Ａ〜Ｅ）とが描かれた紙面もしくはディスプレイである。なお、図５に示したようなターゲット部４０を設ける代わりに、ターゲット部４０に対応する仮想のターゲットを後述のカメラ２１のファインダー像にオーバーレイさせ、情報処理装置５０の表示画面上にＣＧ（Computer Graphics）として描いてもよい。

【0021】

（投射装置１０）
投射装置１０は、被検体１００の１または複数の個所に投影光Ｌを照射可能に構成されたものである。本実施の形態において、投射装置１０は、被検体１００の複数の個所に投影光Ｌを順次、照射する。投射装置１０は、光源ユニット１１および機構部１２を有している。機構部１２が、本発明の「第１機構部」の一具体例に相当する。

【0022】

機構部１２は、光源ユニット１１全体を移動させるためのものである。機構部１２は、投射装置１０の位置調整と投射装置１０の光軸ＡＸ１の角度調整とを可能に構成されている。機構部１２は、例えば、投射装置１０（もしくは光源ユニット１１）の光軸ＡＸ１に対して垂直方向に移動するＸＹの２軸と、光軸ＡＸ１方向に移動するＺの１軸と、ＸＺ平面内およびＹＺ平面内で回転する２軸の合計５軸を有している。機構部１２は、例えば、情報処理装置５０からの制御信号に基づいて光源ユニット１１全体を５軸で移動させるサーボ機構で構成されている。機構部１２がサーボ機構で構成されている場合には、ユーザは、光源ユニット１１の位置や姿勢をサーボ機構に教示することにより、光源ユニット１１の位置や姿勢を高精度に設定することができる。また、この場合には、透明基材計測装置１を生産ラインに組み込むことも容易となる。なお、機構部１２は、例えば、手動のスライダーで構成されていてもよい。

【0023】

図６は、光源ユニット１１の構成例を表したものである。光源ユニット１１は、非点収差の補正、虚像Ｉｖの位置調整、および投射装置１０の光軸ＡＸ１の角度調整を可能に構成されている。光源ユニット１１は、例えば、光源１１１、ピンホールマスク１１２、機構部１１３、シリンドリカルレンズ１１４，１１５、平凸レンズ１１６，１１７および機構部１１８を有している。光源１１１およびピンホールマスク１１２が、本発明の「点光源」の一具体例に相当する。シリンドリカルレンズ１１４，１１５が、本発明の「非点収差補正光学系」の一具体例に相当する。平凸レンズ１１６，１１７が、本発明の「投影光学系」、「テレセントリック光学系」の一具体例に相当する。機構部１１３，１１８は、投射装置１０（もしくは光源ユニット１１）の光軸ＡＸ１の角度（光線角度）調整を可能に構成されており、さらに、虚像Ｉｖの位置調整も可能に構成されている。機構部１１３，１１８が、本発明の「第２機構部」の一具体例に相当する。

【0024】

光源１１１は、例えば、インコヒーレント光を発する発光ダイオードであり、可視領域の波長の光を出射する。上記の発光ダイオードは、例えば、白色発光ダイオードである。光源１１１は、例えば、ピンホールマスク１１２のピンホール１１２Ａを均一に照明する。ピンホールマスク１１２は、シート状の遮光部材における所定位置にピンホール１１２Ａが設けられたものである。ピンホール１１２Ａは、光源１１１から発せられた光の発散角を調整する。光源１１１は、ピンホールマスク１１２を介して、点状の投影光Ｌを光学ユニット１１の外部に出射する。

【0025】

なお、光源ユニット１１において、例えば、図７に示したように、ピンホールマスク１１２の代わりに、スリットマスク１２１が設けられていてもよい。光源１１１およびスリットマスク１２１が、本発明の「線光源」の一具体例に相当する。この場合、光源１１１は、例えば、スリットマスク１２１のスリット１２１Ａを均一に照明する。スリットマスク１２１は、シート状の遮光部材における所定位置にスリット１２１Ａが設けられたものである。スリット１２１Ａは、光源１１１から発せられた光の発散角を調整する。光源１１１は、スリットマスク１２１を介して、線状の投影光Ｌを光学ユニット１１の外部に出射する。

【0026】

図８は、互いに近接する２つの像の強度分布の一例を表したものである。ピンホール１１２Ａの開口幅Ｄｐまたはスリット１２１Ａの開口幅Ｄｓが、以下の式（１），式（２）を満たすことが好ましい。ピンホール１１２Ａの開口幅Ｄｐ、または、スリット１２１Ａの開口幅Ｄｓが、以下の式（１）を満たすことにより、カメラ２１（後述）の角度分解能を目標の角度分解能δにすることが可能である。
Ｄｘ≦２ｆδ…（１）
Ｄｘ：ピンホール１１２Ａもしくはスリット１２１Ａの、撮影画像（画像データ５２Ｃ）上の像の幅
ｆ：カメラ２１（後述）の焦点距離
δ：目標の角度分解能

【0027】

シリンドリカルレンズ１１４，１１５は、それぞれ、光源１１１から発せられた光を集光する。シリンドリカルレンズ１１４，１１５は、ともに、凸形状の面が光出射側となるように配置されている。シリンドリカルレンズ１１４，１１５は、シリンドリカルレンズ１１４においてレンズ効果のある方向と、シリンドリカルレンズ１１５においてレンズ効果のある方向とが交差角α（０°＜α＜１８０°）で交差するように配置されている。シリンドリカルレンズ１１４，１１５のうち少なくとも一方が光軸ＢＸ１と平行な軸を回転軸として回転可能に支持されている。光軸ＢＸ１は、ピンホール１１２Ａもしくはスリット１２１Ａを通過した光源１１１からの光の光軸である。シリンドリカルレンズ１１４，１１５は、交差角αの変化に応じて、シリンドリカルレンズ１１４，１１５に入射した光のビーム形状を変化させる。つまり、シリンドリカルレンズ１１４，１１５は、交差角αの変化に応じて、シリンドリカルレンズ１１４，１１５に入射した光の非点収差を変化させる。

【0028】

平凸レンズ１１６，１１７は、シリンドリカルレンズ１１４，１１５を透過した光を投影光Ｌとして被検体１００に投影する。平凸レンズ１１６は、凸形状の面が光出射側となるように配置されている。平凸レンズ１１７は、凸形状の面が光入射側となるように配置されている。平凸レンズ１１６，１１７は、光源１１１を物体とする物体側テレセントリック光学系である。

【0029】

機構部１１３は、ピンホールマスク１１２またはスリットマスク１２１と、シリンドリカルレンズ１１４，１１５とを一緒に移動させるためのものである。機構部１１３は、例えば、光軸ＢＸ１に対して垂直方向に移動するＸＹの２軸と、光軸ＢＸ１方向に移動するＺの１軸の合計３軸を有している。機構部１１３は、例えば、情報処理装置５０からの制御信号に基づいて、ピンホールマスク１１２またはスリットマスク１２１と、シリンドリカルレンズ１１４，１１５とを３軸で一緒に移動させるサーボ機構で構成されている。機構部１１３がサーボ機構で構成されている場合には、ユーザは、位置情報をサーボ機構に教示することにより、ピンホールマスク１１２またはスリットマスク１２１の位置や、シリンドリカルレンズ１１４，１１５の位置を高精度に設定することができる。また、この場合には、透明基材計測装置１を生産ラインに組み込むことも容易となる。なお、機構部１１３は、例えば、手動のスライダーで構成されていてもよい。

【0030】

図９は、ピンホール１１２Ａもしくはスリット１２１Ａを機構部１１３により光軸ＢＸ１に対して垂直方向に移動させたときの、光線の変位の一例を表したものである。平凸レンズ１１６，１１７がテレセントリック光学系となっており、さらに、テレセントリック光学系の後ろ側焦点（図中のＰ）が被検体１００上に配置されているとする。このとき、ピンホール１１２Ａもしくはスリット１２１Ａを機構部１１３により光軸ＢＸ１に対して垂直方向に移動させたときに、光線と被検体１００とが交差する位置が変わらず、光線の、被検体１００への入射角度のみが変化する。従って、機構部１１３は、機構部１２との関係では、虚像Ｉｖの投影位置の微調整に役立つ。

【0031】

機構部１１３は、シリンドリカルレンズ１１４，１１５を回転させるためのものでもある。機構部１１３は、例えば、上述の合計３軸の他に、ＸＹ面内で回転する１軸をさらに有している。これにより、機構部１１３は、間隙Ｄ１、間隙Ｄ２、間隙Ｄ３および交差角αを調整可能である。機構部１１３がサーボ機構で構成されている場合には、ユーザは、シリンドリカルレンズ１１４，１１５の位置や姿勢をサーボ機構に教示することにより、シリンドリカルレンズ１１４，１１５の位置や姿勢を高精度に設定することができる。また、この場合には、透明基材計測装置１を生産ラインに組み込むことも容易となる。なお、機構部１１３は、例えば、手動のスライダーで構成されていてもよい。
Ｄ１：ピンホールマスク１１２もしくはスリットマスク１２１とシリンドリカルレンズ１１４との間隙
Ｄ２：シリンドリカルレンズ１１４とシリンドリカルレンズ１１５との間隙
Ｄ３：シリンドリカルレンズ１１５と平凸レンズ１１６との間隙

【0032】

機構部１１８は、平凸レンズ１１６，１１７を移動させるためのものである。機構部１１８は、例えば、光軸ＢＸ１方向に移動するＺの１軸を有している。これにより、機構部１１８は、間隙Ｄ３を調整可能である。機構部１１８がサーボ機構で構成されている場合には、ユーザは、平凸レンズ１１６，１１７の位置をサーボ機構に教示することにより、平凸レンズ１１６，１１７の位置を高精度に設定することができる。また、この場合には、透明基材計測装置１を生産ラインに組み込むことも容易となる。なお、機構部１１８は、例えば、手動のスライダーで構成されていてもよい。

【0033】

機構部１１３，１１８は、間隙Ｄ１、間隙Ｄ２および間隙Ｄ３を調整することで、虚像Ｉｖの位置を調整する。これにより、機構部１１３，１１８は、虚像Ｉｖの非点収差を補正し、回折限界まで虚像Ｉｖを結像させることができる。

【0034】

（撮像装置２０）
撮像装置２０は、投射装置１０から出射された１または複数の投影光Ｌの被検体１００での反射光Ｌｒが作り出す虚像Ｉｖを撮像するものである。撮像装置２０は、カメラ２１および機構部２２を有している。

【0035】

カメラ２１は、光源ユニット１１から発せられ、被検体１００で反射された投影光Ｌを受光し、画像データ５２Ｃ（後述）を生成する。カメラ２１は、生成した画像データ５２Ｃを情報処理装置５０へ出力する。カメラ２１は、例えば、対物レンズおよびイメージセンサを有する。対物レンズは、光源ユニット１１から発せられ、被検体１００で反射された投影光Ｌを集光する。イメージセンサは、対物レンズで集光された光を受光面で受光し、画像データ５２Ｃを生成する。イメージセンサは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。対物レンズおよびイメージセンサは、人の目の角度分解能（例えば、１’）よりも高い角度分解能を有することが好ましい。

【0036】

図１０は、カメラ２１のイメージセンサにおけるサンプリングを説明するための図である。カメラ２１の開口数ＮＡは、以下の式（２）を満たす。サンプリング定理により離散的に取得した像を連続した像に復元するためには、カメラ２１のイメージセンサ上の回折限界の像の大きさ（１．２２λ／ＮＡ）が、カメラ２１のイメージセンサにおけるピクセルピッチＰｐの２倍以上となっていることが必要である。サンプリング定理により離散的に取得した像を連続した像に復元できる条件を式で表すと、以下の式（２）となる。
１．２２λ／ＮＡ≧２Ｐｐ…（２）
λ：投射装置１０（もしくは光源１１１）の波長
Ｐｐ：カメラ２１のイメージセンサにおけるピクセルピッチ

【0037】

情報処理装置５０は、カメラ２１による撮像により得られた画像データ５２Ｃに基づいて被検体１００の特性（例えば、二重像、歪み、ボケなどの光学特性）を導出する。情報処理装置５０は、例えば、図１１に示したように、制御部５１、記憶部５２、通信部５３および入力部５４を有している。

【0038】

通信部５３は、投射装置１０との間で通信を行うとともに、撮像装置２０との間で通信を行う。入力部５４は、ユーザからの入力を受け付けるものである。入力部５４は、例えば、計測プログラム５２Ａのロードされた制御部５１からの指示に従って、ユーザからの情報入力を受け付ける。入力部５４は、例えば、キーボード、マウス、またはタッチパネルによって構成されている。

【0039】

記憶部５２は、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能となっている。記憶部５２は、計測プログラム５２Ａを記憶している。記憶部５２は、さらに、計測プログラム５２Ａが実行されることにより生成される各種データを記憶可能となっている。そのようなデータとしては、例えば、教示データ５２Ｂおよび複数の画像データ５２Ｃが挙げられる。記憶部５２は、例えば、不揮発性メモリによって構成されており、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、抵抗変化型メモリなどによって構成されている。

【0040】

計測プログラム５２Ａは、被検体１００の特性（例えば、二重像、歪み、ボケなどの光学特性）を導出するための一連の手順をプロセッサ（制御部５１）に実行させるためのものである。計測プログラム５２Ａは、教示データ取得手順と、計測手順とを含んでいる。なお、以下では、教示データ取得手順と、計測手順とを分けて説明する。教示データ５２Ｂには、例えば、機構部２２，１１３，１１８に対して設定された教示データが含まれる。各画像データ５２Ｃは、カメラ２１によって得られた画像データである。画像データ５２Ｃには、被検体１００越しに見えるターゲット部４０の画像が含まれている。複数の画像データ５２Ｃのうち、一部の画像データ５２Ｃには、被検体１００越しに見えるターゲット部４０の画像と、光源ユニット１１から発せられ、被検体１００で反射された投影光Ｌの画像とが重ね合わされた画像が含まれている。

【0041】

制御部５１は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、計測プログラム５２Ａを記憶部５２から読み出し、読み出した内容を実行する。制御部５１は、計測プログラム５２Ａに含まれる教示データ取得手順および計測手順を実行する。

【0042】

（教示データ取得）
まず、教示データ取得について説明する。図１２は、教示データ取得手順の一例を表したものである。ユーザは、被検体１００として、設計通りに製作されたマスター１００Ｍを置台３０に設置する（ステップＳ１０１、図１３）。その後、ユーザは、入力部５４を介して、制御部５１に教示データ取得の実施を指示する。すると、制御部５１は、計測プログラム５２Ａを記憶部５２から読み出し、計測プログラム５２Ａに含まれる教示データ取得手順を実行する。

【0043】

具体的には、まず、ユーザは、カメラ２１の光軸調整を行う（ステップＳ１０２）。ユーザは、カメラ２１を複数の視点（例えば、視点Ｃｈ１〜Ｃｈ５）のうち、１つの視点（例えば、視点Ｃｈ１）に移動する。このとき、ユーザは、その視点（例えば、視点Ｃｈ１）において、被検体１００越しに見えるターゲット部４０の所定領域（具体的には、虚像Ｉｖが表示され得る領域全体）がカメラ２１の撮像領域内に入るよう、カメラ２１の位置を微調整する。カメラ２１の位置の微調整が完了したら、ユーザは、入力部５４を介して、制御部５１に教示データの取得を指示する。すると、制御部５１は、そのときの機構部２２の位置情報を機構部２２から取得し、教示データ５２Ｂとして記憶部５２に記憶する（ステップＳ１０３）。

【0044】

ユーザは、他の視点における教示データ５２Ｂの取得作業を行う場合には、再び、ステップＳ１０２を実行する（ステップＳ１０４；Ｙ）。つまり、ユーザは、上記と同様にして、カメラ２１を他の視点（例えば、視点Ｃｈ２〜Ｃｈ５）に順次移動し、カメラ２１の位置の微調整が完了する度に、入力部５４を介して、制御部５１に教示データの取得を指示する。すると、制御部５１は、その指示を受けるたびに、そのときの機構部２２の位置情報を機構部２２から取得し、教示データ５２Ｂとして記憶部５２に記憶する。

【0045】

ユーザは、全ての視点における教示データ５２Ｂの取得作業を完了した場合には、１つの視点（例えば、視点Ｃｈ１）と１つの測定点（例えば、測定点Ｅ）を指定した上で、光源ユニット１１の光軸調整を行う（ステップＳ１０５）。ユーザは、まず、入力部５４を介して、制御部５１に、１つの視点（例えば、視点Ｃｈ１）の設定と、投影光Ｌの出力とを指示する。すると、制御部５１は、カメラ２１が、記憶部５２に記憶された教示データ５２Ｂの中から、設定された視点（例えば、視点Ｃｈ１）に対応する教示データ５２Ｂを読み出し、読み出した教示データ５２Ｂを制御信号として機構部２２に出力する。機構部２２は、カメラ２１を、制御部５１から入力された制御信号に基づく位置に設定する。その後、制御部５１は、光源１１１から投影光Ｌを出力させる（図１４）。このとき、ユーザは、光源１１１から投影光Ｌが出力している間に、光源ユニット１１の位置や姿勢を微調整して、虚像Ｉｖを、指定した測定点（例えば、測定点Ｅ）上に移動させる。光源ユニット１１の位置や姿勢の微調整が完了したら、ユーザは、入力部５４を介して、制御部５１に教示データ５２Ｂの取得を指示する。すると、制御部５１は、そのときの機構部１２，１１３，１１８の位置情報や姿勢情報を機構部１２，１１３，１１８から取得し、教示データ５２Ｂとして記憶部５２に記憶する（ステップＳ１０６）。

【0046】

ユーザは、他の測定点における教示データ５２Ｂの取得作業を行う場合には、再び、ステップＳ１０５を実行する（ステップＳ１０７；Ｙ）。ユーザは、同様にして、光源ユニット１１の位置や姿勢を微調整して、虚像Ｉｖを、他の測定点（例えば、測定点Ａ〜Ｄ）上に順次移動させる度に、入力部５４を介して、制御部５１に教示データ５２Ｂの取得を指示する。すると、制御部５１は、その指示を受けるたびに、そのときの機構部１２，１１３，１１８の位置情報や姿勢情報を機構部１２，１１３，１１８から取得し、教示データ５２Ｂとして記憶部５２に記憶する。

【0047】

ユーザは、設定した視点（例えば、視点Ｃｈ１）において全ての測定点（例えば、測定点Ａ〜Ｅ）での教示データ５２Ｂを取得した場合には、他の視点（例えば、視点Ｃｈ２〜Ｃｈ５）を順次選択し、再び、ステップＳ１０５を実行する（ステップＳ１０７；Ｎ、ステップＳ１０８；Ｙ）。ユーザは、視点（例えば、視点Ｃｈ２〜Ｃｈ５）を設定するたびに、光源ユニット１１の位置や姿勢を微調整して、虚像Ｉｖを、各測定点（例えば、測定点Ａ〜Ｅ）上に順次移動させる度に、入力部５４を介して、制御部５１に教示データ５２Ｂの取得を指示する。すると、制御部５１は、その指示を受けるたびに、そのときの機構部１２，１１３，１１８の位置情報や姿勢情報を機構部１２，１１３，１１８から取得し、教示データ５２Ｂとして記憶部５２に記憶する。このようにして、制御部５１は、視点ごとおよび測定点ごとに取得した教示データ５２Ｂを記憶部５２に記憶する。

【0048】

なお、情報処理装置５０は、機構部２０，１２，１１３，１１８の位置や姿勢の調整を、上述したような手動に代わって、カメラ２１から得られた画像データ５２Ｃに基づいて自動的に行うようにしてもよい。また、情報処理装置５０は、１つの視点で教示データ５２Ｂを取得する度に、各測定点での教示データ５２Ｂを取得するようにしてもよい。

【0049】

（計測）
次に、計測について説明する。図１５は、被検体１００Ｔの光学特性の計測手順の一例を表したものである。ユーザは、被検体１００として、光学特性を求める被検体１００Ｔを置台３０に設置する（ステップＳ２０１、図１６）。その後、ユーザは、入力部５４を介して、制御部５１に、光学特性の計測の実施を指示する。すると、制御部５１は、計測プログラム５２Ａおよび教示データ５２Ｂを記憶部５２から読み出し、計測プログラム５２Ａに含まれる計測手順を教示データ５２Ｂに基づいて実行する。

【0050】

具体的には、まず、制御部５１は、１つの視点（例えば、Ｃｈ１）を選択するとともに、１つの測定点（例えば、測定点Ｅ）を選択する（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）。次に、制御部５１は、選択した視点（例えば、Ｃｈ１）の教示データ５２Ｂを制御信号として機構部２２へ出力する。すると、機構部２２が、選択した視点（例えば、Ｃｈ１）へカメラ２１を移動させる（ステップＳ２０４）。制御部５１は、さらに、選択した測定点（例えば、測定点Ｅ）の教示データ５２Ｂを制御信号として機構部１２，１１３，１１８へ出力する。すると、機構部１２，１１３，１１８が、選択した測定点（例えば、測定点Ｅ）へ光源ユニット１１を移動させる（ステップＳ２０５）。

【0051】

次に、制御部５１は、光源ユニット１１（光源１１１）に対して投影光Ｌの出力を指示する。すると、光源ユニット１１（光源１１１）は、投影光Ｌを出力する（ステップＳ２０６、図１６）。制御部５１は、光源ユニット１１（光源１１１）が投影光Ｌを出力している間に、カメラ２１に対して撮影を指示する。すると、カメラ２１は、選択された視点（例えば、視点Ｃｈ１）で、虚像Ｉｖの撮影を行う（ステップＳ２０７）。カメラ２１は、撮影により得られた撮影画像（画像データ５２Ｃ）を記憶部５２に保存する（ステップＳ２０８）。その後、制御部５１は、カメラ２１によって得られた画像データ５２Ｃから光学特性を導出し（ステップＳ２０９）、導出した光学特性を保存する（ステップＳ２１０）。

【0052】

ユーザは、他の測定点の選択を望む場合には（ステップＳ２１１；Ｙ）、再び、ステップＳ１０２の実行を制御部５１に指示する。ユーザは、さらに、他の視点の選択を望む場合には（ステップＳ２１２；Ｙ）、再び、ステップＳ１０３の実行を制御部５１に指示する。制御部５１は、視点ごとおよび測定点ごとに画像データ５２Ｃを取得し、取得した画像データ５２Ｃから光学特性を導出し（ステップＳ２０９）、導出した光学特性を保存する（ステップＳ２１０）。ユーザが、他の測定点や他の視点の選択を終了することを制御部５１に指示した場合には、制御部５１は、測定の実行を終了する。

【0053】

情報処理装置５０（制御部５１）は、被検体１００Ｔの光学特性として、例えば、二重像、歪み、ボケを計測することができる。

【0054】

（二重像）
図１６は、二重像の計測方法の一例を表したものである。情報処理装置５０（制御部５１）は、計測により得られた画像データ５２Ｃごとに、二重像間隔ＤＩｄおよび二重像のズレ角度ＤＩθを導出する。計測により得られた画像データ５２Ｃが、例えば、図１６に示したように、主像Ｉｍと副像Ｉｓとからなる二重像Ｉｄを含んでいるとする。ここで、主像Ｉｍは、投影光Ｌの、被検体１００の主面（光源ユニット１１側の面）での反射光Ｌｒが作り出す虚像Ｉｖである。副像Ｉｓは、例えば、投影光Ｌの、被検体１００の主面（ターゲット部４０側の面）での反射光Ｌｒが作り出す虚像Ｉｖである。

【0055】

このとき、情報処理装置５０（制御部５１）は、主像Ｉｍの座標と、副像Ｉｓの座標とに基づいて、主像Ｉｍおよび副像Ｉｓの距離と、主像Ｉｍおよび副像Ｉｓを結んだ線分の傾きを計測する。より詳細には、情報処理装置５０（制御部５１）は、主像Ｉｍの光強度がピークとなる点の座標と、副像Ｉｓの光強度がピークとなる点の座標とに基づいて、双方の点の距離と、双方の点を結んだ線分の傾きを計測する。その後、情報処理装置５０（制御部５１）は、得られた距離と、カメラ２１の光学倍率ｍと、ピクセルピッチＰｐとに基づいて、二重像間隔ＤＩｄを導出する。情報処理装置５０（制御部５１）は、さらに、得られた線分の傾きと、カメラ２１の光学倍率ｍと、ピクセルピッチＰｐとに基づいて、二重像のズレ角度ＤＩθを導出する。情報処理装置５０（制御部５１）は、このようにして、二重像の数値化を行う。

【0056】

なお、情報処理装置５０（制御部５１）は、計測点ごとの計測により得られた複数の画像データ５２Ｃを互いに重ね合わせることにより、合成画像データ５２Ｄを導出してもよい。このようにした場合でも、情報処理装置５０（制御部５１）は、導出した合成画像データ５２Ｄから、二重像間隔ＤＩｄ、および二重像のズレ角度ＤＩθを算出することができる。

【0057】

（歪み）
図１７は、歪みの計測方法の一例を表したものである。情報処理装置５０（制御部５１）は、計測点ごとの計測により得られた複数の画像データ５２Ｃを互いに重ね合わせることにより、合成画像データ５２Ｄを導出する。得られた合成画像データ５２Ｄには、例えば、図１７に示したように、複数の虚像Ｉｖが測定点Ａ〜Ｅごとに１つずつ対応して映し出されている。情報処理装置５０（制御部５１）は、合成画像データ５２Ｄから、虚像Ｉｖごとに、測定点（本来虚像Ｉｖが投影されるべき基準点）の座標と、虚像Ｉｖの座標とに基づいて、測定点および虚像Ｉｖの距離と、測定点および虚像Ｉｖを結んだ線分の傾きを計測する。より詳細には、情報処理装置５０（制御部５１）は、上記測定点の座標と、虚像Ｉｖの光強度がピークとなる点の座標とに基づいて、上記測定点および虚像Ｉｖの距離と、測定点および虚像Ｉｖを結んだ線分の傾きを計測する。その後、情報処理装置５０（制御部５１）は、得られた距離と、カメラ２１の光学倍率ｍと、ピクセルピッチＰｐとに基づいて、歪み量Ｓｄを導出する。情報処理装置５０（制御部５１）は、さらに、得られた線分の傾きと、カメラ２１の光学倍率ｍと、ピクセルピッチＰｐとに基づいて、歪みのズレ角度Ｓθを算出する。情報処理装置５０（制御部５１）は、このようにして、歪みの数値化を行う。

【0058】

なお、情報処理装置５０（制御部５１）は、得られた画像データ５２Ｃごとに、測定点および虚像Ｉｖの距離と、上記測定点および虚像Ｉｖを結んだ線分の傾きとを計測してもよい。このようにした場合でも、情報処理装置５０（制御部５１）は、各画像データ５２Ｃから、歪み量Ｓｄ、および歪みのズレ角度Ｓθを算出することができる。

【0059】

（ボケ）
図１８は、ボケの計測方法の一例を表したものである。情報処理装置５０（制御部５１）は、計測により得られた画像データ５２Ｃごとに、虚像Ｉｖ（例えば主像Ｉｍ）の光強度分布における半値幅もしくは１／ｅ²幅を、ボケ量として導出する。情報処理装置５０（制御部５１）は、このようにして、ボケの数値化を行う。

【0060】

なお、情報処理装置５０（制御部５１）は、計測点ごとの計測により得られた複数の画像データ５２Ｃを互いに重ね合わせることにより、合成画像データ５２Ｄを導出してもよい。このようにした場合でも、情報処理装置５０（制御部５１）は、導出した合成画像データ５２Ｄから、虚像Ｉｖ（例えば主像Ｉｍ）の光強度分布における半値幅もしくは１／ｅ²幅を算出することができる。

【0061】

[効果]
次に、本実施の形態に係る透明基材測定装置１の効果について説明する。

【0062】

ＨＵＤシステムの開発を効率よく進める上では、凹面鏡やＨＵＤ投影光学系の試作がまだ完成していない時点でも、透明基板単体で、透明基板がＨＵＤシステムの求める光学スペックを満たしているかを評価できることが望ましい。また、ボケ、歪みの原因が透明基板にあるのか、それ以外にあるのかを切り分けるためにも、透明基板単体で評価できることが望ましい。しかしながら、現状では、ＨＵＤ光学ユニット、凹面鏡、および透明基板を組み合わせて測定を行わざるを得ず、ボケ、歪みの原因が何れに起因しているのかを判別するのが難しい。

【0063】

しかし、本実施の形態では、被検体１００の所定の個所にピンホール状もしくはスリット状の投影光Ｌが照射されている間に、投影光Ｌの、被検体１００での反射光Ｌｒが作り出す虚像Ｉｖが撮像される。さらに、撮像により得られた画像データ５２Ｃに基づいて被検体１００の光学特性が導出される。これにより、例えば、凹面鏡やＨＵＤ光学ユニットを用いずに、被検体１００の光学特性を得ることができる。その結果、例えば、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生原因を切り分けることができる。また、得られた光学特性に基づいて、被検体１００の形状バラツキを評価し、被検体１００の設計改善に役立てることができる。

【0064】

また、本実施の形態では、投影光Ｌを出射する光源ユニット１１が機構部１２によって移動される。機構部１２は、投射装置１０の位置調整と投射装置１０の光軸の角度調整とを可能に構成されている。これにより、被検体１００の光学特性を計測する際に、光源ユニット１１をあらかじめ位置決めしておくことにより得られた教示データ５２Ｂを機構部１２に与えることができる。従って、被検体１００の光学特性を計測する際に、光源ユニット１１の位置や姿勢を精度よく制御することができる。

【0065】

また、本実施の形態では、光源ユニット１１では、非点収差の補正、虚像Ｉｖの位置調整、および投射装置１０の光軸ＡＸ１の角度調整を行うことができる。具体的には、光源ユニット１１には、投射装置１０の光軸ＡＸ１の角度調整や虚像Ｉｖの位置調整を可能に構成された機構部１２が設けられている。これにより、被検体１００の曲率が例えば３ｍ〜１０ｍの範囲内にある場合において、回折限界まで虚像Ｉｖを結像させることができるので、光源ユニット１１の位置や姿勢を変えたときに、光源ユニット１１の位置や姿勢に起因する二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生を低減することができる。従って、被検体１００の光学特性を計測する際に、例えば、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生原因を切り分けることができる。

【0066】

また、本実施の形態では、光源ユニット１１には、ピンホール光を出射する光学系（光源１１１およびピンホールマスク１１２）と、光源ユニット１１の光軸ＡＸ１上に配置された投影光学系（一対の平凸レンズ１１７）と、ピンホール光を出射する光学系（光源１１１およびピンホールマスク１１２）と投影光学系（一対の平凸レンズ１１７）との間に配置された非点収差補正光学系（２つのシリンドリカルレンズ１１４，１１５）が設けられている。これにより、光源ユニット１１に起因する二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生を低減することができる。従って、被検体１００の光学特性を計測する際に、例えば、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生原因を切り分けることができる。

【0067】

また、本実施の形態では、投影光学系（一対の平凸レンズ１１７）がテレセントリック光学系である。これにより、ピンホール１１２Ａもしくはスリット１２１Ａを機構部１１３により光軸ＡＸ１に対して垂直方向に移動させたときに、光線と被検体１００とが交差する位置が変わらず、光線の、被検体１００への入射角度のみが変化する。その結果、光源ユニット１１の位置や姿勢の微調整を容易に行うことができる。従って、被検体１００の光学特性を計測する際に、例えば、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生原因を切り分けることができる。

【0068】

また、本実施の形態では、非点収差補正光学系が、レンズ効果のある方向が互いに交差するように配置された２つのシリンドリカルレンズ１１４，１１５によって構成されている。さらに、本実施の形態では、２つのシリンドリカルレンズ１１４，１１５のうち少なくとも一方が投射装置１０の光軸ＡＸ１と平行な軸を回転軸として回転可能に支持されている。これにより、非点収差を容易に補正することができるので、被検体１００の光学特性を計測する際に、例えば、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合の発生原因を切り分けることができる。

【0069】

また、本実施の形態では、虚像Ｉｖの非点収差の補正により、回折限界まで虚像Ｉｖを結像させることができる。これにより、カメラ２１の角度分解能を目標の角度分解能δにすることが可能である。その結果、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合を高精度に計測することができる。

【0070】

また、本実施の形態では、光学特性として虚像Ｉｖの二重像間隔ＤＩｄ、歪み量Ｓｄおよびボケ量が、カメラ２１によって得られた画像データ５２Ｃに基づいて導出される。虚像Ｉｖの二重像間隔ＤＩｄ、歪み量Ｓｄおよびボケ量を計測する際に、別個の装置を用いたり、共通の装置で別々に計測したりする必要がない。その結果、二重像、ボケ、歪みなどの光学的な不具合を高速に計測することができる。

【0071】

＜２．変形例＞
以下に、上記実施の形態の透明基材計測装置１の変形例について説明する。なお、以下では、上記実施の形態と共通の構成要素に対しては、上記実施の形態で付されていた符号と同一の符号が付される。また、上記実施の形態と異なる構成要素の説明を主に行い、上記実施の形態と共通の構成要素の説明については、適宜、省略するものとする。

【0072】

[変形例Ａ]
上記実施の形態において、被検体１００として、設計通りに製作されたマスター１００Ｍを用意することができない場合がある。つまり、試作の被検体１００の出来が悪く、歪みを抑えることが出来ない場合には、測定点の教示用として用いるマスター１００Ｍとして相応しくない。その場合には、例えば、図１９に示したように、マスター１００Ｍとは異なる被検体１００を置台３０に設置したときに、被検体１００が所望の撓み（曲面）となるように被検体１００を支持する補正冶具３１が置台３０に設けられていてもよい。補正冶具３１は、投影光Ｌが通過する領域を避けて配置されていればよい。なお、補正冶具３１のような被検体１００の自重に頼った補正方法とは異なる方法で、被検体１００を補正してもよい。

【0073】

[変形例Ｂ]
上記実施の形態では、投射装置１０は、被検体１００の複数の個所に投影光Ｌを順次、照射していた。しかし、例えば、図２０に示したように、投射装置１０が複数の光源ユニット１１を有している場合には、投射装置１０は、被検体１００の複数の個所に投影光Ｌを同時に照射してもよい。このようにした場合には、上記実施の形態と比べて、測定時間を大幅に短縮することができる。

【0074】

[変形例Ｃ]
上記実施の形態において、被検体１００として、設計通りに製作されたマスター１００Ｍを用意することができない場合がある。その場合には、被検体１００Ｔを用いて、制御部５１は、測定したい複数の測定点の内、１つの測定点においてだけ、教示データ５２Ｂを取得してもよい。そして、残りの測定点における教示データ５２Ｂに関しては、ＣＡＤやシミュレータソフトの計算で、１点目の測定点の位置との差分を算出し、この差分を実際に取得した測定点における教示データ５２Ｂに加えてやることで、測定精度を十分に満たすオフライン教示が可能になる。

【0075】

もちろんすべての点に対しても、オフライン教示することも可能である。しかし、特に絶対位置ズレを計測する歪み測定では、高い精度は望めない。ＣＡＤやシミュレーションでは、ソフト上での仮想空間に、被検体１００、光源ユニット１１、カメラ２１を配置しているにすぎない。ソフト上の仮想空間と実際の装置においては、位置的なズレ誤差を発生する。例えば、被検体１００の取り付け角度が少しでも誤差を持つと、被検体１００で反射した光軸は、被検体１００の角度誤差の２倍の反射角で反射し、数ｍ離れた虚像表示部では、大きな照射位置ズレを引き起こしてしまうからである。

【0076】

[変形例Ｄ]
本発明は、ＨＵＤシステム用の二重像、ボケ、歪みの測定のみでなく、通常の透過像、即ち車の運転者が被検体１００越しに見る信号機や道路標識に発生する二重像、ボケ、歪みの測定にも利用できる。

【符号の説明】

【0077】

１…透明基材計測装置、１０…投射装置、１１…光源ユニット、１２…機構部、２０…撮像装置、２１…カメラ、２２…機構部、３０…置台、３１…補正冶具、４０…ターゲット部、５０…情報処理装置、５１…制御部、５２…記憶部、５２Ａ…計測プログラム、５２Ｂ…教示データ、５２Ｃ…画像データ、５２Ｄ…合成画像データ、５３…通信部、５４…入力部、ＡＸ１…光軸、ＡＸ２…光軸、１００，１００Ｔ…被検体、１００Ａ，１００Ｂ…主面、１００Ｍ…マスター、１１１…光源、１１２…ピンホールマスク、１１２Ａ…ピンホール、１１３…機構部、１１４，１１５…シリンドリカルレンズ、１１６，１１７…平凸レンズ、１１８…機構部、１２１…スリットマスク、１２１Ａ…スリット、２００…観察者、２１０…瞳孔、２２０…網膜、ＡＸ１，ＡＸ２…光軸、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…間隙、ＤＩｄ…二重像間隔、ＤＩθ…二重像のズレ角度、Ｉｄ…二重像、Ｉｍ…主像、Ｉｓ…副像、Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｖ３…虚像、Ｌ…投影光、Ｌ２，Ｌ３…反射光線、α…交差角。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】