JP5686585B2 - レンズシートの欠陥検査装置、欠陥検査方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面にレンズ等の繰り返しパターンが形成されたレンズシートの欠陥を検査する方法及び装置に関する。また、これを用いるレンズシートの製造装置に関する。

透明な樹脂製シート等の表面に、レンズやプリズムの繰り返しパターンが形成された光学シートが様々な製品に用いられている。例えば、レンチキュラーレンズによる繰り返しパターンが形成されたレンチキュラーレンズシート（以下、レンズシートという）や、三角柱状のプリズムによる繰り返しパターンが形成されたプリズムシートが知られている。レンズシートは、プロジェクションスクリーンに用いられるとともに、近年では３Ｄ写真としても用いられ需要が拡大している。プリズムシートは、液晶ディスプレイのバックライトモジュール等に利用されている。

光学シートは、その製造工程においてレンズやプリズムの形成不良、異物の混入や付着、キズ等の欠陥が生じることがある。これらの欠陥は、正常部分とは光学特性が異なるため、光学シートの製造時に欠陥を検出，評価して、製品に混入させないことが望ましい。また、連続的に発生する欠陥については、欠陥を含む不良品が製造され続けることがないように速やかに原因を除去することが望ましい。ただし、光学シートは、表面にレンズやプリズムが形成されているために、光学シートの欠陥を精度良く検出するためには、レンズやプリズム等による影響を考慮した工夫が必要がある。

光学シート用の欠陥検査装置としては、線状の光源を透過照明で用い、幅方向の３方向から撮像することにより、異物の混入等によって透過率が低くなった黒欠陥を検出する装置が知られている（特許文献１）。また、光学シートからの垂直入射光のみを用いて撮像することにより、反射率が高い白欠陥を検出する装置が知られている（特許文献２）。さらに、プリズムによる屈折に応じた位置にカメラを配置して撮影することによりプリズムシートの欠陥を検出する装置がも知られている（特許文献３）。

特開平７−１５９３４５号公報 特開平８−１５９９８８号公報 特開２０１０−３８７１５号公報

光学シートに生じる欠陥には様々な種類があるが、３Ｄ写真用のレンズシートに生じる欠陥としては、画像を印刷する面（以下、印刷面という）に生じた局所的な歪みや、シート内部で屈折率分布が形成された欠陥（以下、屈折率欠陥という）が重要である。

印刷面の局所的な歪みは、欠陥検査等ではほとんど発見されないような微粒子やシートの成分の偏り等の核を中心として生じると考えられる。歪み部分は、正常な印刷ができなかったり、印刷できても接触等によりインクが剥げ落ちやすくなる。このため、局所的な歪みがあるレンズシートの印刷面に画像を印刷して形成した３Ｄ写真を観察すると、歪みの部分が点状に穴が開いたような画像が観察され、３Ｄ写真の画質が劣化する。

また、屈折率欠陥は、レンズシートの材料の成分の偏り等によって生じると考えられ、屈折率欠陥の部分では、外形が正常に形成されていても光学的な作用が異なる。例えば、レンチキュラーレンズの形状が正常な形状であり、印刷面が平坦に形成されている箇所に屈折率欠陥がある場合、画像の印刷は正常に行えるが、製造された３Ｄ写真を観察すると周辺との光学特性と異なるため、歪んで観察されたり、３Ｄ写真の画質が劣化したりする。

印刷面の局所的な歪みや屈折率欠陥は、混入した異物、表面の顕著なキズよりも発見し難いものの、３Ｄ写真にしたときの画質の劣化はこれらの欠陥と同等かそれ以上に著しい。

局所的な歪みや屈折率欠陥を特許文献１や特許文献２に記載された方法で検出する場合、他の欠陥を検出する場合よりも光学シートを高解像度で撮影する必要がある。しかし、解像度を上げると、欠陥検査のために撮影した画像には、レンチキュラーレンズのピッチパターンが明瞭に生じるため、かえって表面の局所的な歪みや屈折率欠陥を検出し難くなる。

また、特許文献３は、プリズムシートを構成するプリズムの屈折角を利用した方法であるため、屈折角が一定ではないレンチキュラーレンズのパターンを有するレンズシートには応用できない。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、印刷面等の表面における局所的な歪みや、屈折率の欠陥をも精度良く検出できる光学シートの欠陥検査装置を提供することを目的とする。

本発明の欠陥検査装置は、レンチキュラーレンズが複数配列されたレンズシートに帯状の照明光を照射する照明手段と、前記レンズシートの送り方向に垂直な方向である前記レンズシートの幅方向の少なくとも一部分のエリアについて、前記レンズシートを透過した前記照明光のエッジを撮像して第１画像を取得する第１撮像手段と、前記第１画像に基づいて、前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度に対応するデータを算出する角度データ算出手段と、前記角度算出手段によって算出された前記データに応じて、前記レンズシートに対する前記エッジの角度、または前記エッジの位置に対する前記レンズシートの角度を調節し、前記レンチキュラーレンズと前記エッジが直交する状態にする角度調節手段と、前記角度調節手段によって前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度が調節されたあとに、または相対的な角度が一定の範囲内に収まるように常時調節しながら、前記レンズシート上から合焦点がずらされたデフォーカス状態で、走行する前記レンズシートの全幅にわたって前記エッジを撮像して第２画像を取得する第２撮像手段と、前記レンズシートの欠陥を検出する欠陥検出手段と、を備えることを特徴とする。

前記照明手段は、前記照明光を発する発光面と、前記発光面を一部遮光する遮光手段とを有し、前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段は、前記発光面と前記遮光手段との境界線を前記エッジとして撮像することが好ましい。

前記第２画像に重畳される前記レンチキュラーレンズのピッチパターンの振幅が、前記合焦点が前記レンズシート上にある場合と比較して１／２以下になるように、前記第２撮像手段の合焦点の位置が定められていることが好ましい。

前記第２撮像手段の合焦点は前記レンズシートよりも前記照明手段側にデフォーカスされていることが好ましい。

前記角度データ算出手段は、前記第１画像に写された前記エッジのシャープネスを前記データとして算出し、前記角度調節手段は、前記シャープネスが大きくなるように前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度を調節することが好ましい。

前記角度調節手段は、前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度を調節するために、前記エッジを回転させることが好ましい。

前記第１撮像手段は、前記レンズシートよりも前記照明手段側にデフォーカスされていることが好ましい。

前記欠陥検出手段は、前記エッジの歪みを前記レンズシートの欠陥として検出することが好ましい。

前記第２撮像手段は、ラインセンサであることが好ましい。

前記第１撮像手段は、エリアセンサであることが好ましい。

前記レンズシートは、３Ｄ写真に用いられるレンチキュラーレンズシートであることが好ましい。

本発明のレンチキュラーレンズの製造装置は、上述の検査装置を備えることを特徴とする。

本発明のレンズシートの欠陥検査方法は、レンチキュラーレンズが複数配列されたレンズシートに照射される帯状の照明光のエッジを撮像して第１画像を取得する第１画像取得ステップと、前記第１画像の第１画像に基づいて、前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度に対応するデータを算出する角度データ算出ステップと、前記データに応じて、前記レンズシートに対する前記エッジの角度、または前記エッジの位置に対する前記レンズシートの角度を調節し、前記レンチキュラーレンズと前記エッジが直交する状態にする角度調節ステップと、前記レンズシート上から合焦点がずらされたデフォーカス状態で前記レンズシートの全幅にわたって前記エッジを撮像して第２画像を取得する第２画像取得ステップと、前記第２画像に基づいて、前記レンズシートの欠陥を検出する欠陥検出ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、レンズシート表面の局所的な歪みや屈折率の欠陥を精度良く検出できる。

欠陥検査装置の構成を示す図である。 撮像ユニットの構成を示す図である。 第１撮像装置及び第２撮像装置の合焦点を示す図である。 レンズシートの構成を示す図である。 レンズシートの断面図である。 欠陥検査装置の作用を示すフローチャートである。 レンズシートが規定の搬送方向に向けて正しく搬送されている場合に撮像される第１画像である。 第１画像内の各方向の画素値の変化を示すグラフである。 レンズシートが傾斜して搬送される場合に撮像される第１画像である。 第１画像内の各方向の画素値の変化を示すグラフである。 レンズシートに合焦点をあわせて撮像した場合の第１画像である。 レンズシートに合焦点をあわせて撮像された第１画像の各方向の画素値の変化を示すグラフである。 検査位置に欠陥がない場合に撮像される第２画像である。 検査位置に欠陥がある場合に撮像される第２画像である。 モアレ縞によってレンズシートの搬送方向を検出する場合の構成を示す図である。 基準シートと、第１画像に写るモアレ縞を示す図である。 基準シートとレンズシートの相対的角度によってモアレ縞の生じる角度を示す図である。

図１に示すように、欠陥検査装置１１は、レンズシート１２の製造時にレンズシート１２の表面や内部に欠陥が生じているか否かを検査する装置であり、撮像ユニット１３、制御部１４、移動機構１６を備える。レンズシート１２は、表面側にレンチキュラーレンズからなる繰り返しパターンが形成されたレンチキュラーレンズシートであり、裏面側は印刷用に平坦に形成される。また、レンズシート１２は、欠陥検査装置１１に対して上流側Ａに配置された製造装置（図示しない）でウェブ状に製造され、欠陥検査装置１１によって欠陥検査が行われた後、下流側Ｂに配置される裁断装置（図示しない）や印刷装置（図示しない）等に送り出される。欠陥検査装置１１では、レンズシート１２の搬送は連続的に行われ、走行するレンズシート１２の全面の検査を隙間なく連続的に行う。

撮像ユニット１３は、上流側Ａから搬送されるレンズシート１２を照明し、その透過光によってレンズシート１２を撮像する。撮像ユニット１３は、レンズシート１２の搬送方向Ｘに沿って前後Ｘ_Ａ，Ｘ_Ｂに移動自在に設けられているとともに、中心軸Ｃの周りに回転自在に設けられている。撮像ユニット１３の移動及び回転は、ギアやモータ等からなる移動機構１６によって行われる。また、撮像ユニット１３は制御部１４に接続されており、撮像ユニット１３で撮像した画像は制御部１４に入力される。後述するように、撮像ユニット１３は２種類の撮像装置を備えており、一方の撮像装置で撮像された画像は検査位置の検出及び撮像ユニット１３の位置制御に用いられ、他方の撮像装置で撮像された画像はレンズシート１２の欠陥検査に用いられる。以下では、検査位置の検出及び撮像ユニット１３の位置制御に用いる画像を第１画像といい、レンズシート１２の欠陥検査に用いる画像を第２画像という。

制御部１４は、コンピュータ本体等の制御装置と、第１画像や第２画像等を表示するモニタ、制御装置にデータの入出力を行うマウスやキーボードからなる入力デバイス等（いずれも図示しない）を有し、欠陥検査装置１１の動作を制御する。制御部１４を構成する制御装置は、シャープネス算出部１７、検査位置制御部１８、欠陥検出部１９を備え、撮像ユニット１３の制御装置として機能する。

シャープネス算出部１７は、撮像ユニット１３から入力される第１画像の鮮鋭度（シャープネス）を算出し、その値を検査位置制御部１８に入力する。後述するように、第１画像は概ね明部と暗部で二分される画像である。シャープネス算出部１７は、第１画像のこの特徴を利用して、第１画像のシャープネスを算出する。算出されたシャープネスは検査位置制御部１８に入力される。

検査位置制御部１８は、シャープネス算出部１７から入力されるシャープネスに基づいて、移動機構１６をフィードバック制御することにより、レンズシート１２に対する撮像ユニット１３の位置および向きを調節する。これにより、レンズシート１２に対する第１画像の明部と暗部のエッジの相対的な角度が調節される。このとき、検査位置制御部１８は、シャープネスの値に基づいて撮像ユニット１３の回転角度を定める。例えば、シャープネスの値が大きく鮮鋭なほど小さく、シャープネスが小さいく不鮮鋭なほど回転角度が大きく撮像ユニット１３を回転させ、撮像ユニット１３の回転後に第１画像を取得したとすれば、そのシャープネスが一定の値になる角度で撮像ユニット１３を回転させる。また、検査位置制御部１８は、撮像ユニット１３を回転させることによってレンズシート１２内に欠陥検査が行われない箇所が生じないように、撮像ユニット１３を前後Ｘ_Ａ，Ｘ_Ｂに移動させ、欠陥検査を行う位置を調節する。なお、検査位置制御部１８は、シャープネスの値を所定の閾値と比較し、所定の閾値よりシャープネスが大きい場合には、レンズシート１２に対する撮像ユニット１３が検査時に求められる精度で規定位置に既に移動されているものと判断し、撮像ユニット１３の移動を行わない。

欠陥検出部１９は、第２画像に基づいて、レンズシート１２の発生したキズや歪み、汚れ、透過率の均一性、屈折率分布等の欠陥を検出する。欠陥検出部１９によってレンズシート１２に欠陥が発見された場合には、欠陥の位置や大きさ、種別等が記録されるとともに、下流側Ｂに配置される裁断装置等に通知される。例えば、裁断装置は、欠陥検出部１９から入力される欠陥の位置等に基づいて、裁断後のレンズシート１２に欠陥が含まれないように裁断位置等を調節する。

図２に示すように、撮像ユニット１３は、光源装置２１と、第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３を備える。

光源装置２１は、レンズシート１２の幅方向（Ｙ方向）に沿った帯状の領域に照明光を照射する。光源装置２１は、面光源２４と遮光部材２６を備える。面光源２４は、均一な光量の照明光を発光する発光面２７を有し、発光面２７上には、その一部を覆う遮光部材２６が配置される。

面光源２４は、レンズシートの幅方向に長い直方体状に形成され、レンズシート１２に対面する上面のほぼ全面が発光面２７となっている。遮光部材２６は、Ｙ方向の長さは発光面２７と同じかこれ以上の長さを有し、幅（Ｘ方向の長さ）は発光面２７の約半分の長方形状である。遮光部材２６は、例えば、発光面２７の約半分の領域を覆うように発光面２７上に配置される。

第１撮像装置２２は、エリアセンサを搭載した撮像装置であり、レンズシート１２の一部分であるエリア３１を撮像し、撮影画像を第１画像としてシャープネス算出部１７に出力する。エリア３１は、例えば四角形であり、レンズシート１２上で発光面２７と遮光部材２６の境界線であるエッジ３２が含まれる位置に設定される。

第２撮像装置２３は、ラインセンサを搭載し、エッジ３２を撮像する撮像装置であり、撮影画像を第２画像として欠陥検出部１９に出力する。第２撮像装置２３が撮像する領域であるライン３３は、細くほぼ線状の領域であり、その幅はレンズシート１２の幅方向（Ｙ方向）の全幅をカバーする。

なお、光源装置２１，第１撮像装置２２，第２撮像装置２３は、撮像ユニット１３として一体に設けられている。このため、撮像ユニット１３の全体が移動機構１６によって回転移動，平行移動されるときには、これらは一体になって相対的な位置関係を変化させずに移動され、レンズシート１２等に対する位置や向きが調節される。

図３に示すように、第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３の合焦点３４は、レンズシート１２にはなく、デフォーカスされている。これは、第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３で各々撮像する第１画像及び第２画像にレンチキュラーレンズのピッチパターンが写り込むことを防止するためである。

レンズシート１２に合焦点を設定すると、第１画像にはレンズのピッチパターンが写り込んで、エッジ３２の像とピッチパターンが重畳するので、エッジ３２の像がぼやける。また、レンズシート１２に合焦点を設定すると、第２画像にはレンズのピッチパターンが写り込んで、欠陥の像よりもピッチパターンの像の方が明瞭に写し出され、欠陥の検出精度が悪化する。

そこで前述のように、第１撮像装置２２や第２撮像装置２３をデフォーカスして用いると、第１画像や第２画像に写り込むピッチパターンはぼやけ、その振幅が、合焦点３４がレンズシート１２にある場合の振幅よりも減少し、シャープネスの精度、欠陥の検出精度が向上する。特にこれらの精度を向上させるためには、ピッチパターンの振幅が、合焦点３４がレンズシート１２にある場合の振幅の半分以下であることが好ましい。

なお、図３では合焦点３４をレンズシート１２と光源装置２１の間（Ｚ方向マイナス側）になるようにデフォーカスする例を説明するが、合焦点３４は、レンズシート１２と第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３との間（Ｚ方向プラス側）になるようにデフォーカスしても良い。

また、欠陥検査装置１１は、第１画像に写し出されたエッジ３２の像に基づいてシャープネスを算出し、第２画像に写し出されるエッジ３２の像に基づいて欠陥を検出するので、前述のように第１撮像装置２２や第２撮像装置２３をデフォーカスする場合にエッジ３２の像が不鮮明になると、欠陥検出精度が悪化する。

このため、前述のように第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３をデフォーカスさせて用いる場合であっても、エッジ３２の像は鮮明に写し出される必要がある。したがって、エッジ３２の像は、合焦点３４の位置がエッジ３２に近いほど鮮明になるので、合焦点３４はレンズシート１２から光源装置２１側にデフォーカスされることが好ましい。合焦点３４がエッジ３２に合うように第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３をデフォーカスさせたり、図３に示すようにレンズシート１２とエッジ３２との中間点に合焦点３４が位置するように第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３をデフォーカスさせても良い。

さらに、第１撮像装置２２や第２撮像装置２３をデフォーカスすることによって欠陥の像までもがぼやけてしまうと、欠陥の検出精度が悪化してしまう。このため、合焦点３４を光源装置２１側にデフォーカスする場合であっても、レンズシート１２と光源装置２１との距離や、第１撮像装置２２や第２撮像装置２３の被写界深度等の性能によって適切な位置に決定されることが好ましい。

図４に示すように、レンズシート１２は、平坦なシート４１の一方の表面の中央部分４１ａにレンチキュラーレンズ４２が形成される。レンチキュラーレンズ４２は、搬送方向に垂直なＹ方向の断面が半円状であり、搬送方向であるＸ方向に沿って形成される。また、レンチキュラーレンズ４２の形成された表面は、第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３が配置されるＺ方向プラス側に向けられて欠陥検査装置１１に搬送される。

図５に示すように、レンズシート１２の裏面にはレンチキュラーレンズ４２は設けられておらず平坦に形成されており、３Ｄ写真のもととなる画像が印刷される印刷面４３である。印刷面４３には、歪み４４が欠陥として発生することがある。ここでいう歪み４４は、印刷面４３に生じた凹凸であり、印刷面４３の全体にわたるような大局的なものではなく、レンチキュラーレンズ４２のピッチと同程度かそれ以下の局所的な凹凸であり、凹凸が緩やかで透過率は周辺の正常な表面とほぼ変わりない。歪み４４があると、印刷の抜けを生じ、３Ｄ画像の画質を低下させる。

また、レンズシート１２の内部には屈折率欠陥４５が生じることがある。屈折率欠陥４５は、周辺部分と屈折率が異なる欠陥であり、印刷面４３は平坦に形成される。このため、屈折率欠陥４５近傍の印刷面４３には、画像を正常に印刷可能である。しかし、屈折率欠陥４５があると、レンチキュラーレンズ４２側から印刷面４３の画像を観察したときに歪んだ像が観察される。欠陥検査装置１１は、こうした歪み４４や屈折率欠陥４５等、レンチキュラーレンズ４２のピッチ程度の微小サイズの欠陥や、目視等では発見され難い欠陥を検出する。

以下、欠陥検査装置１１の作用を説明する。図６に示すように、欠陥検査装置１１は撮像ユニット１３に送られたレンズシート１２のエリア３１を、第１撮像装置２２によって撮像し、第１画像を得る（ステップＳ０１）。エリア３１の撮像は、光源装置２１によって印刷面４３側から照明光を照射しながら行われる。

シャープネス算出部１７は、第１画像に写し出されたエッジ３２の像から第１画像のシャープネスを算出する（ステップＳ０２）。検査位置制御部１８は、第１画像のシャープネスの値を閾値と比較する（ステップＳ０３）。

第１画像のシャープネスが閾値以下の場合、検査位置制御部１８は、撮像ユニット１３を回転移動及び平行移動させることにより、第２撮像装置２３によってレンズシート１２を撮像するライン３３の位置（検査位置）を調節する（ステップＳ０４）。この検査位置の調節は、第１画像のシャープネスが閾値よりも大きく一定の値になるように、第１画像が鮮鋭な画像になるように行われる。

こうしてレンズシート１２の検査位置が調節されると同時に、レンズシート１２を所定量だけ送りながら、第２撮像装置２３は走行するレンズシート１２のライン３３を撮像し、第２画像を得る（ステップＳ０５）。ライン３３の撮像は、光源装置２１によって印刷面４３側から照明光を照射しながら行われる。

欠陥検出部１９は、第２画像に写し出されたエッジ３２の像からライン３３上の欠陥の有無を検出する（ステップＳ０６）。欠陥の有無や欠陥の種類や大きさ等の情報は、下流側Ｂに配置される各装置に通知される。欠陥検査装置１１による欠陥検査は、制御部１４の操作により検査の終了が指示されるまで、欠陥の検出はレンズシート１２の全面に対してほぼ連続的に行われる（ステップＳ０７）。

ここでは、説明の便宜上、各ステップについて順を追って説明したが、ステップＳ０１〜ステップＳ０６の第１画像の取得、シャープネスの算出、検査位置の調節、第２画像の取得、欠陥検査はほぼ同時に並行して行われるとともに、レンズシート１２の走行を間断することなく連続的に行われる。これにより、レンズシート１２の全面がもれなく検査される。すなわち、欠陥検査装置１１は、第１画像のシャープネスが常に一定になるように撮像ユニット１３の調節を常時行ないながら、第２撮像装置２３は連続して第２画像を取得し、欠陥検査部１９も連続して欠陥の有無を判定する。

第１画像のシャープネスの算出は以下のように行う。まず、図７に示すように、レンチキュラーレンズ４２の方向が搬送方向Ｘに平行であり、レンズシート１２が、ズレがなく規定通り真っ直ぐに搬送されている場合、第１画像５１は、発光面２７に対応する明部５２と遮光部材２６に対応する暗部５３に鮮明な境界線５４によって分断された画像となる。図７では、レンチキュラーレンズ４２のピッチパターンを破線で示すが、第１撮像装置２２はデフォーカスされているので、実際には破線に対応するラインや濃淡はほとんど観察されない。

このように理想的な状態で搬送されたレンズシート１２から得られる第１画像５１について、矢印Ｘ１，Ｘ２，Ｙ０〜Ｙ２で示すライン上の画素値の例を図８に示す。図８（Ａ）に示すように、矢印Ｘ１で示すライン上の画素は、境界線５４近傍の明部５２内にあるため、ほぼ一定の画素値となる。一方、図８（Ｂ）に示すように、矢印Ｘ２で示すライン上の画素は、境界線５４近傍の暗部５３内にあるため、全てほぼ０である。

また、矢印Ｙ０で示すライン上の画素は、レンチキュラーレンズ４２同士の境界に対応し、矢印Ｙ１，Ｙ２で示すライン上の画素は各々矢印Ｙ０からＸ方向にずらした位置である。図８（Ｃ）〜図８（Ｅ）に示す通り、矢印Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２上の画素値はいずれもほぼ同様であり、明部５２ではほぼ一定の画素値であるとともに、境界線５４を境にしてほぼ０になる。これは、第１撮像装置２２がデフォーカスして用いられているために、レンチキュラーレンズ４２のピッチパターンが殆ど写り込まないからである。

一方、レンチキュラーレンズ４２の方向が搬送方向Ｘに対して傾斜した状態で、レンズシート１２が欠陥検査装置１１に送り込まれた場合には次のようになる。

図９に示すように、搬送方向Ｘに対して斜めにずれてレンズシート１２が送り込まれたときに得られる第１画像５７の縦横の方向Ｘ’，Ｙ’は、規定の搬送方向Ｘ及びこれに垂直な方向Ｙに対して傾斜している。このため、破線で示すように、第１画像５７内ではレンチキュラーレンズ４２の方向が傾斜している。

さらに、第１画像５７は、発光面２７に対応する明部５２と遮光部材２６に対応する暗部５３に明確な境界線ではなく、明部５２の画素値と暗部５３の画素値の中間的な画素値となる中間部５６になる。

この場合、矢印Ｘ１，Ｘ２，Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２方向の画素値の変化は、図１０に示すようになる。各矢印の位置は、レンズシート１２がまっすぐに搬送される場合の第１画像５１における各矢印Ｘ１，Ｘ２，Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２と同じ位置である。

矢印Ｘ１で示すラインは中間部５６にある場合、図１０（Ａ）に示すように、Ｙ’方向に沿って画素値はほぼ一定であるが、その値は、レンズシート１２が真っ直ぐに搬送されている場合の第１画像５１における同位置の画素値よりも小さくなることがある。また、レンズシート１２の搬送方向Ｘに対する傾斜度合いに応じて、レンチキュラーレンズ４２のピッチパターンが重畳される。一方、図１０（Ｂ）に示すように、矢印Ｘ２で示すライン上の画素値はほぼ一定であるが０ではなく、ほぼ一定の値を持つようになるとともに、ピッチパターンが重畳されることがある。

一方、矢印Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２で示すＸ’方向ラインは、レンチキュラーレンズ４２の方向に対応して一定の傾斜したラインとなるので、どのライン上でもほぼ同様な画素値の変化となる。例えば、図１０（Ｃ）に示すように、明部５２内ではほぼ一定の画素値となり、中間部５６において徐々に画素値が減少し、暗部５３において０になる。中間部５６の長さｄは長いほど、規定の搬送方向Ｘに対してレンズシート１２の傾斜が大きく、中間部の長さｄが短いほど、規定の搬送方向Ｘに対するレンズシート１２の傾斜が小さい。

以上のことから、シャープネス算出部１７は、入力される第１画像５１，５７のデータから、例えば、矢印Ｙ１で示すライン上の画素値の変化等、第１画像５１，５７内でエッジ３２に対応する像を垂直にまたぐライン上の画素値の変化を取得し、中間部５６の長さｄを第１画像のシャープネスとして算出する。そして、検査位置制御部１８は、中間部５６の長さｄを所定の閾値と比較し、閾値よりも中間部５６の長さｄが短い場合に、撮像ユニット１３の位置がレンズシート１２に対して欠陥検査に必要な範囲内に収まったと判定する。

上述のようなシャープネスの算出は、第１撮像装置２２がデフォーカスして用いられることによって可能になる。比較のために、レンズシート１２に合焦点３４を合わせた場合の例を以下に説明する。

図１１に示す第１画像６１は、第１撮像装置２２の合焦点３４をレンズシート１２上に合わせて撮像される第１画像の例である。また、第１画像６１は、レンズシート１２がレンチキュラーレンズ４２の方向と規定の搬送方向Ｘが平行になるように真っ直ぐに搬送される場合の例である。

第１画像６１には、概ね明部５２と暗部５３が境界線５４で二分された画像となる。しかし、明部５２は、第１撮像装置２２がデフォーカスされていないので、レンチキュラーレンズ４２のピッチパターン６２が明瞭に現れる。この第１画像６１について、前述の第１画像５１，５７と同様に、矢印Ｘ１，Ｘ２，Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２で示すライン上の画素値を表すと、例えば図１２に示すようになる。

図１２（Ａ）に示すように、矢印Ｘ１は明部５２にあるものの矢印Ｘ１のライン上の画素値は、ピッチパターン６２を反映して振動的になる。図１２（Ｂ）に示すように、矢印Ｘ２で示すライン上の画素値は、矢印Ｘ２が暗部５３にあるのでほぼ０である。

また、図１２（Ｃ）に示すように、矢印Ｙ０で示すライン上の画素値は、第１画像６１にピッチパターン６２が明瞭に重畳されてしまっていることによって、明部５２から暗部５３にかけて境界線５４をまたぐにもかかわらずほぼ０になる。一方、図１２（Ｄ）及び図１２（Ｅ）に示すように、矢印Ｙ１，Ｙ２で示すライン上の画素値は、明部５２ではほぼ一定の値を持ち、暗部５３ではほぼ０になるが、そのギャップはピッチパターン６２に対する位置に応じて異なる。

このため、シャープネス算出部１７が参照するＸ方向に沿ったラインの位置によって、エッジ３２に対応する境界線の位置を検出可能な場合とそうでない場合がある。したがって、第１撮像装置２２がデフォーカスされていないと、レンズシート１２が真っ直ぐに搬送されている場合ですら、第１画像のシャープネスを一意に算出することが難しくなる。

ここでは、レンズシート１２が規定通りにまっすぐに搬送された場合を例にしたが、さらにレンズシート１２が傾斜して搬送された場合には、明部５２と暗部５３との間に中間部５６が生じるとともに、中間部５６にもピッチパターン６２が重畳されることによって、中間部５６の長さｄを一意に算出することはできない。したがって、第１撮像装置２２がデフォーカスされていない場合には、第１画像からエッジ３２の像に基づいてシャープネスを算出することが難しい。

欠陥検出部１９は、以下のようにして表面の局所的な歪み４４や屈折率欠陥４５等の欠陥を検出する。まず、図１３に示すように、第２画像７１は、破線で示すようにレンチキュラーレンズ４２と、発光面２７と遮光部材２６のエッジ３２とが直交するように検査位置制御部１８によって撮像ユニット１３の位置が調節された後に撮像される画像であるので、発光面２７に対応する明部７２と遮光部材２６に対応する暗部７３とが境界線７４によって二分された画像となっている。なお、第２画像７１を撮像した第２撮像装置２３はデフォーカスされているので、破線で示すようなレンチキュラーレンズ４２のピッチパターンは第２画像７１にほとんど重畳されない。また、境界線７４は、エッジ３２に対応するものであり、第２画像７１が撮像された検査位置に欠陥がない場合には、図１３に示すとおり直線である。

一方、図１４に示すように、第２画像７１が撮像された検査位置に欠陥７５が含まれていると、欠陥７５とその周囲において屈折率等の光学特性が変化している。このため、欠陥７５の周辺で境界線７４が歪み、例えば明部５２が暗部５３側に一部突出する。なお、ここでは、欠陥７５によって境界線７４が暗部７３側に突出する例を説明したが、欠陥７５の態様によっては暗部７３が明部７２側に突出する場合もある。この境界線７４の歪みの大きさは、欠陥７５のサイズよりも大きくなる。このように、欠陥検査装置１１は、エッジ３２の像に基づいて欠陥７５の検出を行うようにしたので、透過率や反射率が殆ど周辺の正常部分と差がなく、目視検査等で検出が難しい欠陥７５であっても、境界線７４の歪みに拡大されて観察され、安定して検出することができる。

なお、上述の実施形態では、原理的の説明のために第１画像５１のＹ方向の画素値の変化から中間部５６の長さｄを算出し、この長さｄが減少するように撮像ユニット１３の位置を回転移動させる例を説明したが、第１画像５１に基づいて撮像ユニット１３を回転移動させる態様はこれに限らない。例えば、デジタルカメラに搭載されるＡＦ機構を流用することができる。デジタルカメラでは、スルー画像のコントラストが最も高くなるようにレンズの位置を制御して最適な合焦点位置を決定するコントラスト検出方式が知られている。コントラスト検出方式は、スルー画像のコントラストが最も高くなるようにレンズを駆動するＡＦ方式である。これを本発明の欠陥検査装置に用いるときには、第１画像５１のエッジ３２近傍の部分のコントラストが最も高くなるように、撮像ユニット１３を回転移動させれば良い。

なお、上述の実施形態では、レンズシート１２が傾斜して搬送されてきた場合に、撮像ユニット１３をレンズシート１２の向きにあわせて回転させる例を説明したが、これに限らない。例えば、撮像ユニット１３を規定の搬送方向Ｘに対して固定して設けておき、レンズシート１２を搬送方向Ｘに揃えるようにレンズシート１２の向きを調節する機構を設け、これを用いてレンズシート１２と撮像ユニット１３の相対的な位置関係を調節しても良い。

なお、上述の実施形態では、検査位置制御部１８は移動機構１６によって撮像ユニット１３の全体を回転移動及び平行移動させる例を説明したがこれに限らない。例えば、遮光部材２６と第２撮像装置２３だけを移動自在に設け、第１画像５１のシャープネスに応じて遮光部材２６と第２撮像装置２３を異動させるようにしても良い。この場合、第１撮像装置２２とレンズシート１２の相対的な位置関係は変化しないが、遮光部材２６の移動によって、第１画像５１で観察されるエッジ３２の態様（境界線５４や中間部５６）は向きが異なるが性質の変化態様は同様である。

なお、上述の実施形態では、第１撮像装置２２と第２撮像装置２３をデフォーカスして用いるときに、第１撮像装置２２と第２撮像装置２３の合焦点３４の位置を共通にしてあるが、これに限らない。第１撮像装置２２の合焦点位置と第２撮像装置２３の合焦点位置は各々異なる位置に定めても良い。また、第２撮像装置２３をデフォーカスして用いることは必須であるが、第１撮像装置２２は必ずしもデフォーカスして用いなくても良い。例えば、前述のようにＡＦのコントラスト検出方式を流用して第１画像のコントラストが最も大きくなるようにフィードバック制御するときには、第１撮像装置２２はデフォーカスされていなくても良い。但し、検出精度を向上させるためには第１撮像装置２２もデフォーカスして用いることが好ましい。

なお、上述の実施形態では、検査位置制御部１８は、第１画像からエッジ３２のシャープネスとして算出された中間部５６の長さｄが所定の閾値よりも大きくなるように撮像ユニット１３の位置をフィードバック制御する例を説明したが、エッジ３２の像が最も鮮鋭になるように制御すれば良い。このため、必ずしも長さｄを閾値と比較する態様でなくてもよく、長さｄが最小になるように制御しても良い。

なお、上述の実施形態では、第２撮像装置２３によって細長くほぼ線状の第２画像７１を撮像する例を説明したが、第２撮像装置２３は文字通り線状の領域を撮像するようにしても良い。この場合、第２撮像装置２３が撮像するラインは、エッジ３２上でも良く、エッジ３２近傍の暗部７３側にあっても良く、エッジ３２近傍の明部７２側に合っても良い。但し、検出精度を向上させるためにはできるだけエッジ３２に近いことが好ましい。

このように第２画像７１のＹ方向１列の画素値の変化を用いてエッジ３２の歪みを検出する場合、欠陥７５によって境界線７４に歪みが生じると、部分的に画素値が変化する。例えば、エッジ３２近傍の暗部７３に第２画像７１のラインがある場合、欠陥７５がないときにはすべての画素の画素値がほぼ０であるが、欠陥７５が近傍にあることによって境界線７４が歪むと、境界線７４が歪んで明部７２となった一部の画素の画素値が上昇する。欠陥検出部１９は、この上昇した画素値を検出することにより、欠陥７５を検出する。明部７２に第２画像７１のラインがる場合は暗部７３に第２画像７１のラインがある場合と明暗が逆転しているだけで同様である。

［実施例］
以下、３Ｄ写真用レンチキュラーレンズシートの製造工程において、欠陥検査装置１１を用いる実施例を説明する。レンズシート１２は、平坦なＰＥＴフィルムを基材として、その一方の表面にピッチが約０．２５ｍｍのレンチキュラーレンズを成形して貼り合わせることによって作製した。面光源２４は、蛍光灯の全面に発光面２７として拡散板を配置したものを用いた。また、遮光部材２６は、発光面２７の中央にエッジ３２が位置するように配置した。こうして作製された光源装置２１は、レンズシート１２から遮光部材２６までの距離約２００ｍｍに配置した。また、第１撮像装置２２としては、エリアセンサとしてＣＣＤイメージセンサを用いた。

なお、上述の実施形態とは異なるが、第１画像５１に写し出されるエッジ３２のシャープネスの算出は、デジタルカメラ等で用いられるコントラスト検出方式により行い、撮像ユニット１３の移動のかわりに、遮光部材２６を移動させる機構を採用した。これらの方法を採用しても、検査位置の調節や欠陥７５の検出の態様は上述の実施形態と同様である。

第２撮像装置２３としては、７０００画素のライン型ＣＣＤカメラを用い、レンズシート１２表面部分で分解能０．１ｍｍとなるように撮像レンズ及び受光距離を設定し、受光光軸（検査位置）はエッジ３２の部分になるように位置を調節した。第１撮像装置２２及び第２撮像装置２３の合焦点３４は、レンズシート１２と遮光部材２６の中間位置（レンズシート１２から約１００ｍｍの位置）に設定した。

このように構成される欠陥検査装置１１によって、内部異物（サイズ０．０５ｍｍ）によって印刷面に歪み４４を生じたものを欠陥７５のサンプルとして検出した。この歪み４４は、印刷面４３上で約０．５ｍｍであるが、透過率は正常な表面と差がなく、緩やかな凹凸変形をしているだけであり、目視検査では発見され難いものである。また、欠陥７５は、遮光部材２６や第１撮像装置２２のデフォーカスなしで、透過照明を用いて撮像した画像や、透過照明で斜め方向から撮影した画像、反射暗視野照明で撮影した画像では、欠陥７５を識別できなかった。

この欠陥７５を上述のように構成した欠陥検査装置１１で検査すると、レンチキュラーレンズ４２のピッチパターンを含む正常な部分の振幅をノイズ（Ｎ）、欠陥７５部分の信号をＳとして、Ｓ／Ｎにより欠陥検査装置１１の欠陥検出能力を評価したところ、欠陥７５のピーク位置でのＳ／Ｎは６、Ｓ／Ｎが３以上の画素数は１２であった。これは製造工程において安定して欠陥７５を検出可能な信号レベル及び画素数である。

なお、上述の実施形態では、第１撮像装置２２と第２撮像装置２３を共通の光源装置２１を用いて撮像するように配置し、第１撮像装置２２、第２撮像装置２３、光源装置２１を撮像ユニット１３として一体に形成する例を説明したがこれに限らない。第１撮像装置２２と第２撮像装置２３は、欠陥検出の精度やコスト等の点から、上述の実施形態のように同じ光源装置２１を用いるように配置されていることが最も好ましいが、例えば、第１撮像装置２２と第１撮像装置２２に専用の光源装置設け、これらを第１の撮像ユニットとし、第２撮像装置２３と光源装置２１を第２の撮像ユニットとして、各々別個に設けても良い。

このように、第１撮像装置２２と第２撮像装置２３を別個に設ける場合には、第１画像５１に基づいて検査位置を調節する態様を他のものに変えることができる。例えば、以下のように、モアレ縞を利用して、検査位置を調節することができる。

図１５に示すように、第１撮像装置２２を第２撮像装置２３とは別個の位置に配置し、第１撮像装置２２に専用の光源装置８１を設ける。光源装置８１は、レンズシート１２を介して第１撮像装置２２の直下に配置され、レンズシート１２側に向けられる上面に照明光を発する発光面２７を有し、レンズシート１２の印刷面４３側から均一な光量の照明光を照射する。この第１撮像装置２２用の光源装置８１と前述の光源装置２１との相違点は、発光面２７上に遮光部材２６が配置されていない点である。第１撮像装置２２は、上述の実施形態のものと同様であり、デフォーカスして用いられる。

また、レンズシート１２と光源装置８１との間には、基準シート８３を設ける。基準シート８３は、欠陥７５が含まれていないことが予め検査されたレンズシート１２を切り出したものである。基準シート８３は、検査対象のウェブ状レンズシート１２が搬送されるＸＹ面内において、基準シート８３のレンチキュラーレンズ４２の方向が搬送方向Ｘに厳密に一致するように配置される。一方、基準シート８３は、シリンダ８２によってレンズシート１２からの距離（Ｚ方向）を調節可能に設けられており、第１画像の撮像時にはレンズシート１２のごく近傍の一定の位置に配置される。

このように基準シート８３を配置して第１画像を撮像すると、第１画像には、基準シート８３とレンズシート１２の相対的な角度に応じてモアレ縞が発生することがあり、モアレ縞検出部８４は、このモアレ縞を検出することによってレンズシート１２の実際の搬送方向（規定の搬送方向Ｘからのズレ）を算出する。モアレ縞検出部８４による算出結果は、検査位置制御部１８に入力され、検査位置制御部１８はこれに基づいて第２撮像装置２３及び光源装置２１の位置や向きを検査に適切な位置に調節する。

図１６（Ａ）に示すように、基準シート８３には、基準線８５が設けられている。基準線８５は、第１撮像装置２２で撮像した第１画像に写り込むように、基準シート８３の背面に引かれた線である。基準線８５は、例えば、基準シート８３の中央を通り、レンチキュラーレンズ４２に垂直になるように設けられる。基準シート８３に対してレンズシート１２が傾斜している場合、基準シート８３にレンズシート１２を重ねて撮像された第１画像８７には、例えば、図１６（Ｂ）に示すようなモアレ縞８６が現れる。例えば、図１７に示すように、レンズシート１２が規定の搬送方向Ｘに対して角度θだけ傾いて搬送されると、第１画像８７には基準線８５から角度θ／２だけ傾斜したモアレ縞８６が発生する。モアレ縞検出部８４は、第１画像からモアレ縞８６の周期や基準線８５に対する角度を検出し、これに基づいてレンズシート１２の搬送方向を算出する。なお、光源装置８１には遮光部材２６は設けられておらず、第１撮像装置２２はデフォーカスして用いられているので、レンズシート１２が搬送方向Ｘに沿って正確に搬送されている場合には、第１画像８７にはモアレ縞８６は発生せず、全面の輝度がほぼ均一であり、例えばただの白い画像になる。

１１ 欠陥検査装置
１２ レンズシート
１３ 撮像ユニット
１４ 制御部
１６ 移動機構
１７ シャープネス算出部
１８ 検査位置制御部
１９ 欠陥検出部
２１，８１ 光源装置
２２ 第１撮像装置
２３ 第２撮像装置
２４ 面光源
２６ 遮光部材
２７ 発光面
３１ エリア
３２ エッジ
３３ ライン
３４ 合焦点
４１ シート
４２ レンチキュラーレンズ
４３ 印刷面
４４ 歪み
４５ 屈折率欠陥
５１，５７，６１，８７ 第１画像
５２，７２ 明部
５３，７３ 暗部
５４，７４ 境界線
５６ 中間部
６２ ピッチパターン
７１ 第２画像
７５ 欠陥
８２ シリンダ
８３ 基準シート
８４ モアレ縞検出部
８５ 基準線
８６ モアレ縞

Claims (13)

1. レンチキュラーレンズが複数配列されたレンズシートに帯状の照明光を照射する照明手段と、
   前記レンズシートの送り方向に垂直な方向である前記レンズシートの幅方向の少なくとも一部分のエリアについて、前記レンズシートを透過した前記照明光のエッジを撮像して第１画像を取得する第１撮像手段と、
   前記第１画像に基づいて、前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度に対応するデータを算出する角度データ算出手段と、
   前記角度算出手段によって算出された前記データに応じて、前記レンズシートに対する前記エッジの角度、または前記エッジの位置に対する前記レンズシートの角度を調節し、前記レンチキュラーレンズと前記エッジが直交する状態にする角度調節手段と、
   前記角度調節手段によって前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度が調節されたあとに、または相対的な角度が一定範囲内に収まるように常時調節しながら、前記レンズシート上から合焦点がずらされたデフォーカス状態で、走行する前記レンズシートの全幅にわたって前記エッジを撮像して第２画像を取得する第２撮像手段と、
   前記第２画像に基づいて、前記レンズシートの欠陥を検出する欠陥検出手段と、
   を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記照明手段は、前記照明光を発する発光面と、前記発光面を一部遮光する遮光手段とを有し、前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段は、前記発光面と前記遮光手段との境界線を前記エッジとして撮像することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記第２画像に重畳される前記レンチキュラーレンズのピッチパターンの振幅が、前記合焦点が前記レンズシート上にある場合と比較して１／２以下になるように、前記第２撮像手段の合焦点の位置が定められていることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
4. 前記第２撮像手段の合焦点は前記レンズシートよりも前記照明手段側にデフォーカスされていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
5. 前記角度データ算出手段は、前記第１画像に写された前記エッジのシャープネスを前記データとして算出し、
   前記角度調節手段は、前記シャープネスが大きくなるように前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度を調節することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
6. 前記角度調節手段は、前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度を調節するために、前記エッジを回転させることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
7. 前記第１撮像手段は、前記レンズシートよりも前記照明手段側にデフォーカスされていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
8. 前記欠陥検出手段は、前記エッジの歪みを前記レンズシートの欠陥として検出することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の欠陥検査装置
9. 前記第２撮像手段は、ラインセンサであることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
10. 前記第１撮像手段は、エリアセンサであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
11. 前記レンズシートは、３Ｄ写真に用いられる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１〜１０いずれか１項に記載の欠陥検査装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の検査装置を備えることを特徴とするレンズシート製造装置。
13. レンチキュラーレンズが複数配列されたレンズシートに照射される帯状の照明光のエッジを撮像して第１画像を取得する第１画像取得ステップと、
    前記第１画像の第１画像に基づいて、前記レンズシートと前記エッジの相対的な角度に対応するデータを算出する角度データ算出ステップと、
    前記データに応じて、前記レンズシートに対する前記エッジの角度、または前記エッジの位置に対する前記レンズシートの角度を調節し、前記レンチキュラーレンズと前記エッジが直交する状態にする角度調節ステップと、
    前記レンズシート上から合焦点がずらされたデフォーカス状態で前記レンズシートの全幅にわたって前記エッジを撮像して第２画像を取得する第２画像取得ステップと、
    前記第２画像に基づいて、前記レンズシートの欠陥を検出する欠陥検出ステップと、
    を備えることを特徴とするレンズシートの欠陥検査方法。

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