JP2006017487A - レンズシートの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、特殊な照明装置、撮影装置、カメラレンズを用いることなく、安価で精度良く自動検査する装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係るレンズシートの検査装置１００は、照明装置１０１と、スリット１０２と、プリズムシート１０３と、撮影装置１０５、画像処理装置を備えている。照明装置１０１から出射された照明光は、スリット１０２を透過し、略平行光に変換される。変換された略平行光は、プリズムシート１０３でレンチキュラーレンズシートの視野角特性によって設定された特定の方向に拡散される。試料であるレンズシートは、一定速度で移動しながら、プリズムシート１０３によって拡散された光に照射され、撮影装置１０５によって撮影される。撮影によって生成された撮影信号は、画像処理装置によって画像処理され、欠陥をもつレンズシート検出され、除去される。
【選択図】図１

Description

本発明はレンズシートの検査装置に関し、特に、自動的に欠陥を検出できる検査装置に関する。

背面投写型映像表示装置において、投写された映像が表示されるスクリーンは、発散する光線を観視者の方向に向けるフレネルレンズと、結像した光線を拡散するレンチキュラーレンズシートとの２枚から構成されることが一般的である。レンチキュラーレンズシートは、水平方向ではレンチキュラーレンズの効果により光線が拡散され、垂直方向ではレンチキュラーレンズシートの拡散層中に含有される光拡散性微粒子の効果により光線が拡散される。水平方向と垂直方向とではそれぞれ異なった拡散特性が与えられている。また、レンチキュラーレンズの非集光部には遮光層が設けられ、コントラスト向上が図られている。

これらのレンズシートは、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなり、加熱された金型により押圧する熱プレス法、モノマーを金型内に注入し重合固化させるキャステイング法、紫外線硬化型樹脂などを使用するフォトポリマー法などにより作製されるが、その製造過程において発生する、レンズシート表面の傷やゴミ、汚れ、あるいはレンズシート内部の気泡や亀裂、また遮光層のムラ等の欠陥により画像に悪影響を与える。したがって、欠陥検査は製造の各工程で行われており、これらの欠陥検出は出来るだけ早い工程のうちに、より精度高くできることが望まれている。

レンズシートの欠陥の検出は、照明光の照射角度、拡散度合い、観察する角度、また反射、透過によって見え方が違うなど、非常に困難である。また、背面投射型映像表示装置においては、ますます品質面での要求が厳しくなっており、さらに多量産が求められている。

これらのレンズシートの外観良否を判定するために、一般に目視による検査が行われているが、検査者個々の合否判定がばらつくという問題や、検査に要する人的コストを削減したいという要求から、機械による自動検査装置が求められている。また、量産対応としても、自動化の要求が高まっている。

レンチキュラーレンズシートの自動欠陥検査装置が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された自動欠陥検出装置では、レンチキュラーレンズシートをレンズ方向に一定速度で移動させながら、移動方向に直交する直線状を撮影し、かつ、あおり撮影によってレンチキュラーレンズシートの移動方向に平行な両側から斜めに、３方向同時に撮影する。すなわち、スクリーンとして使用された場合に、光の透過方向に指向性をもつレンチキュラーレンズを一方向のみの判断ではなく、複数の方向で欠陥検出を行う。
特開平７−１５９３４５号公報

従来の検出装置では、照明光源として拡散光源を用いると、レンズシートの光拡散特性により欠点箇所のコントラストがぼけてしまい、欠点の検出が困難になる。しかし、平行度が高い照明光源を用いると、一般に高価であるため、検出装置自身が高価になってしまう。

また、レンズシートの欠陥は、特定の方向からのみ検出できるものがあるため、これを検出するには複数方向に光源を設置するか、光源を被観察物に対して移動する手段が必要となるため、複雑で高価な装置が必要となる。

さらに、斜めからカメラで観察する場合、被観察物とカメラの距離が観察位置によって変わるため、焦点調整装置や焦点深度が深い特殊な光学系が必要となる。

本発明は、上記のような事情を背景としてなされたものであって、本発明の目的は、特殊な照明装置、撮影装置、カメラレンズを用いることなく、安価で精度良く自動検査する装置を提供することである。

本発明にかかるレンズシートの検出装置は、レンズシートに対し透過照明を行う照明装置と、前記レンズシートの出射面側に設けられ、前記照明装置により透過照明されたレンズシートを撮影し、撮影信号を生成する撮影装置と、前記撮影装置により生成された撮影信号に基づいて画像処理をする装置とを備えた、レンズシートの検査装置であって、前記照明装置と前記レンズシートの間に、プリズムシートを備えたレンズシートの検査装置である。このような構成を有することによって、特殊な照明装置、撮影装置、カメラレンズを用いることなく、精度よくレンズシートの検査をすることができる。

前記照明装置と前記プリズムシートの間に、入射光を平行光に変換するスリットを備え手いることが好ましい。このような構成を有することによって、拡散光源を使用した場合でも、平行度が高い光に変換することができる。

前記照明装置は、拡散光源であることを特徴とすることが好ましい。これによって、安価なレンズシート検査装置を提供することができる。

本発明のレンズシートの検査装置は、前記レンズシートをレンズ長手方向に一定速度で移動させながら欠陥を自動検出することが好ましい。これにより、レンズシートの検査を自動で行うことができる。

前記レンズシートは、レンチキュラーレンズ配列を有する背面投射型映像表示装置用のレンチキュラーレンズシートであることを特徴とすることが好ましい。これによって、欠陥のコントラストがはっきりとわかるため、精度よく検出できる。

前記プリズムシートは、相互に位相またはピッチの異なる複数のプリズムシートからなっていることが好ましい。このような構成を有することによって、さらに確実に欠陥の検出ができる。

前記プリズムシートは、入射した平行光を斜めに屈折させる領域と、直進させる領域を有することを特徴とすることが好ましい。これによって、より精度よく欠陥を検出することができる。

本発明によれば、特殊な照明装置、撮影装置、カメラレンズを用いることなく、安価で精度良く自動検査する装置を提供できる。

以下に、本発明の実施形態を図を使用して説明する。なお、これらの図および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。また、被観察物として、レンチキュラーレンズシートを例に出して説明するが、本発明に合致する限り、他の形態も本発明の範疇に属しえることは言うまでもない。

図１に、本発明に係るレンズシートの検査装置１００の概略図を示す。１０１は透過照明を行う照明装置、１０２は照明装置１０１から出射される光を略平行光に変換するスリット、１０３は平行光をある特定の方向に向けるプリズムシート、１０４はレンチキュラーレンズシート、１０５は撮影を行う撮影装置である。

照明装置１０１から出射された照明光は、スリット１０２を透過し、略平行光に変換される。変換された略平行光は、プリズムシート１０３でレンチキュラーレンズシートの視野角特性によって設定された特定の方向に屈折し、拡散される。被観察物であるレンチキュラーレンズシート１０４は、振動することなく紙面前後方向に一定速度で移動しながら、プリズムシート１０３によって拡散された光に照射され、撮影装置１０５によって撮影される。レンチキュラーレンズシート１０４を移動させるための手段は、モータなどを用いた周知の搬送機構によって実現できる。撮影によって生成された撮影信号は、画像処理装置（図示せず）によって画像処理され、欠陥をもつレンチキュラーレンズシート検出され、除去される。

本発明における照明装置１０１は、スリット１０２を用いる事により拡散光源を略平行光源にする事ができる。したがって、価格の点から、拡散光源である蛍光灯、白熱灯などが好ましい。しかし、蛍光灯や白熱灯などに限らず、発光ダイオードなどの平行光源を用いてもよい。

光源として蛍光灯を用いる場合、直管型を用い、その配置を蛍光灯長手方向とレンチキュラーレンズシート１０４のレンズ列の長手方向とを交差させる事が好ましい。蛍光灯長手方向とレンズ列の長手方向とが略一致する場合、レンズ列の長手方向と直交する方向に関して、照明される範囲が狭くなり、多数の光源が必要になって不経済な場合があるためである。

スリット１０２としては、光透過方向の長さとスリット間隔との比が１：１〜１０：１のスリットを用いることが特に好ましい。光透過方向の長さとスリット間隔との比が１：１以下であると、拡散性が高すぎて欠陥を検出できない場合があり、また、１：１０以上であると、光透過効率が悪くなるためである。また、スリット１０２はハニカムルーバなど、２次元的構造であってもよい。しかし、照明装置１０１の照明光源に、指向性の高い光源を用いる場合には、スリットは必要ではない。さらに、スリット１０２の長手方向はレンズ列と略平行が好ましい。

プリズムシート１０３は、可視光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、ガラス、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。また、プリズムシート１０３には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することもできる。

プリズムシート１０３を製造する方法としては、押出成形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてプリズムシート１０３を製造する場合には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の透明樹脂からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によってプリズム部を形成する。まず、所定のプリズムパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材を重ね合わせる。次いで、透明基材を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してプリズムシート１０３を得る。

プリズムシート１０３の照明光を拡散する角度は、レンチキュラーレンズシート１０４の視野角特性によって適便設定する事ができる。レンチキュラーレンズシート１０４の水平視野半値角が３０°〜４０°程度であることを考慮すると、プリズムシートの拡散角は±３０°から±６０°の範囲が好ましく、特に±３５°から±５５°の範囲が好ましい。

プリズムシート１０３のプリズム部の形状は、検査に必要な照明光の拡散角に応じて適便選ぶ事ができ、例えば図２（ａ）から（ｄ）に示されるような形状を用いる事ができる。正面から見えやすい欠点、及び斜め方向から見えやすい欠点を同時に検出したい場合は、図２（ｂ）、（ｃ）のように正面と斜め方向へ照明光が出射する形状を選択する事が好ましく、斜め方向から見えやすい欠点のみを検出したい場合は、図２（ａ）、（ｄ）のように正面へは照明光が出射しない形状を選択する事が好ましい。出射する方向が５方向より多いと、特定の方向からのみ見えやすい欠点が、他の方向からの照明により拡散され、欠点のコントラストが低下し、検出が困難になる場合がある。したがって、出射する方向は、２方向から５方向の範囲が好ましい。１方向へのみ出射する場合は、斜め片側方向から見えやすい欠点の検出しかできないためである。なお、特定の１方向から見えやすい欠点のみ検出したい場合は１方向へのみ出射する形態でもよい。

また、本発明においては、例えば図３のように、複数種類のプリズムシート１０３を組合せて使用しても良い。例えば、照明光の出射角度が異なる複数のプリズムシート１０３５、１０３６を備え、1台のカメラで各プリズムシートにより照明される範囲のレンチキュラーレンズシート１０４を検査すれば、それぞれ異なる方向から見えやすい欠点を同時に検出できる。また、同一種類のプリズムシート１０３を、ピッチを変える、あるいは１／２位相をずらして配置する、などの特徴を持たせることによって、より確実に欠点を検出できる。

撮影装置１０５は公知のものを用いる事ができるが、ＣＣＤカメラを用いる事が画像処理装置での処理が容易である点で好ましい。

以下に、本発明の実施例を示す。

押出し製法により、ピッチ０．７２ｍｍ、板厚１ｍｍレンチキュラーレンズシート１０４を作成した。本発明が適用されるレンチキュラーレンズシート１０４のピッチは特に限定されず、公知の１ｍｍ〜０．１ｍｍピッチの範囲で適用できる。

当該レンチキュラーレンズシート１０４は映像光入射面に凸レンズを備え、該入射側凸レンズの集光部にも出射側凸レンズが配置され、該入射側凸レンズの非集光部には凸状部が形成され、該凸状部の頂部には黒インクからなる光吸収層が設けられている。

本発明では、片側のみにレンズを備え、出射面側は平坦であるレンチキュラーレンズシートへも適用される。

上記押出し成型されたレンチキュラーレンズシート１０４の入射側へ、蛍光灯、スリット、プリズムシートの順で配置した。スリットは、光の透過方向長さが６０ｍｍ、スリットの間隔が１０ｍｍである。蛍光灯は、直管型を用い、その配置を蛍光灯長手方向とレンチキュラーレンズ列の長手方向とを交差させた。

プリズムシート１０３は、アクリル樹脂製で１辺１０ｍｍの正三角形断面の三角柱を隙間無く１ｍｍ厚さの透明アクリルシートに接着し、その三角の頂点が蛍光灯側を向いている。プリズム列のピッチは、レンチキュラーレンズシート１０４のピッチとモアレが問題にならない数値を設定すればよい。しかしながら、レンチキュラーレンズシート１０４のピッチより小さいピッチのプリズムシート１０３を精度よく製造することは比較的困難であり、また、上記のようにレンチキュラーレンズシート１０４のピッチの１０数倍のもので問題ない事から、プリズム列の好ましいピッチ範囲は１ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。より好ましい範囲は３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。ピッチが５０ｍｍ以上であると、プリズムシートの厚み、重量が増すため、検査装置が大型になるなどの問題を生じる場合がある。

レンチキュラーレンズシート１０４と撮影装置１０５の距離は、カメラの分解能、検出したい欠点の精度（大きさ）によって適便増減できるが、３０ｃｍ以上１００ｃｍ以下が好ましい。

レンチキュラーレンズシート１０４とプリズムシート１０３との距離は、３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲が、欠陥のコントラストが明瞭であり、好ましい。５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲がより好ましく、７０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。

プリズムシート１０３とスリット１０２との距離は、−１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲が、欠点のコントラストが明瞭であり、好ましい。ここで、「−１０ｍｍ」という負の値の意味は、プリズムの先端がスリット内部へ１０ｍｍ入り込んでいる状態をいう。−１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲がより好ましく、−１０ｍｍ以上０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。

蛍光灯とスリット１０２との距離は、光の平行度、利用効率のバランスが良好である点から、０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲が好ましい。０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲がより好ましく、０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。

上記構成で、レンチキュラーレンズシート出射面から８００ｍｍ離れた位置に、シート面に正対してＣＣＤカメラを１台配置した。本構成で正常部分の映像パターンを記憶させ、正常なパターンを異なる輝度信号を欠点として判定する欠点自動検査を行った結果、６００ｍｍ幅の範囲で目視による検査と同等の検査が可能であった。

上記のように、本発明においては、照明光として拡散光源とスリットを用いる事により、蛍光灯など、拡散性が高く、点光源ではない安価な光源をもちいて、実質平行光源にする事ができる。また、本発明においては、プリズムを用いる事で、光源やレンチキュラーレンズシートの移動をすることなく、照明光を所定の角度で斜めにレンチキュラーレンズシートへ入射できるため、複数の光源や複雑な光源移動手段を必要としない。さらに、カメラはレンチキュラーレンズシート正面に正対して配置すればよいので、焦点調整装置や焦点深度が深い特殊で高価な光学系は不必要である。以上の手段によって、安価に、精度のよいレンチキュラーレンズシート検査装置を提供できる。

本発明の第１の形態に係るレンズシートの検査装置を示す概略図である。 プリズムの形状をしめす概略図である。 プリズムの配置に関する概略図である。

符号の説明

１００ 検査装置
１０１ 照明装置
１０２ スリット
１０３ プリズムシート
１０４ レンチキュラーレンズシート
１０５ 撮影装置

Claims (7)

1. レンズシートに対し透過照明を行う照明装置と、
   前記レンズシートの出射面側に設けられ、前記照明装置により透過照明されたレンズシートを撮影し、撮影信号を生成する撮影装置と、
   前記撮影装置により生成された撮影信号に基づいて画像処理をする装置と、
   を備えた、レンズシートの検査装置であって、
   前記照明装置と前記レンズシートの間に、プリズムシートを備えたレンズシートの検査装置。
2. 前記照明装置と前記プリズムシートの間に、入射光を平行光に変換するスリットを備えた、
   請求項１に記載のレンズシートの検査装置。
3. 前記照明装置は、拡散光源であることを特徴とする、
   請求項２に記載のレンズシートの検査装置。
4. 前記レンズシートをレンズ長手方向に一定速度で移動させながら欠陥を自動検出する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズシートの検査装置。
5. 前記レンズシートは、レンチキュラーレンズ配列を有する背面投射型映像表示装置用のレンチキュラーレンズシートであることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズシートの検査装置。
6. 前記プリズムシートは、相互に位相またはピッチの異なる複数のプリズムシートからなる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズシートの検査装置。
7. 前記プリズムシートは、入射した平行光を斜めに屈折させる領域と、直進させる領域を有することを特徴とする、
   請求項１から６いずれか１項に記載のレンズシートの検査装置。

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