(57)【要約】【課題】透明板状体を透過する光の光学的歪みの評価装置および方法を提供する。【解決手段】撮像手段４により、ガラス板３を通してグリッドパターン２を撮像するにあたり、ｎ個のグリッド（明部と暗部のペア）に対して４ｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させてα個のモアレ縞を発生させる。この状態で撮像された画像のグレーデータに基づいて、Ａ相の正弦波と、このＡ相から９０°位相のずれたＢ相の正弦波とを生成し、これらＡ相およびＢ相の正弦波からリサジュー図形上での各画素の位相角度を算出し、それぞれの画素の位相角度の差分である位相角速度に基づいて屈折力を算出する。【選択図】      図１
2004251878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板状体が有する屈折力の不均一性によって透明板状体を透過する光が光学的に歪む量を評価する装置であって、
一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、
撮像装置を使って前記グリッドパターンを撮像する手段と、
前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、
前記グリッドパターンから前記撮像装置までの光路内を、前記透明板状体を支持して搬送する手段と、
前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、
前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、
前記画像処理手段は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、
各画素間の位相角度の差から光学的歪みの屈折力を算出する手段とを有することを特徴とする光学的歪みを評価する装置。
【請求項２】
光沢のある板状体の表面平坦度の不均一性によって前記板状体で反射する光が光学的に歪む量を評価する装置であって、
一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、
撮像装置を使って前記グリッドパターンの反射像を撮像する手段と、
前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、
前記グリッドパターンからの光が前記光沢のある板状体で反射し前記撮像装置に入光するように、前記板状体を支持して搬送する手段と、
前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、
前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、
前記画像処理手段は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、
各画素間の位相角度の差から反射光のずれ量を算出する手段とを有することを特徴とする光学的歪みを評価する装置。
【請求項３】
前記Ｘは、
Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的歪みを評価する装置。
【請求項４】
透明板状体が有する屈折力の不均一性によって透明板状体を透過する光が光学的に歪む量を評価する方法であって、
一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを撮像装置を使って撮像し、前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめる工程と、
前記透明板状体を間に介して前記撮像装置によって撮像された前記グリッドパターンのグレー画像データを画像処理手段が処理する工程とを含み、
前記画像処理手段が処理する工程は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する工程と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める工程と、
各画素間の位相角度の差から光学的歪みの屈折力を算出する工程とを有することを特徴とする光学的歪みを評価する方法。
【請求項５】
光沢のある板状体の表面平坦度の不均一性によって前記板状体で反射する光が光学的に歪む量を評価する方法であって、
一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンの前記光沢のある板状体における反射像を撮像装置を使って撮像し、前記グリッドパターンの反射象を前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめる工程と、前記撮像装置によって撮像された前記グリッドパターンの反射象のグレー画像データを画像処理手段が処理する工程とを含み、
前記画像処理手段が処理する工程は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する工程と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める工程と、
各画素間の位相角度の差から反射光のずれ量を算出する工程とを有することを特徴とする光学的歪みを評価する方法。
【請求項６】
前記Ｘは、
Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）であることを特徴とする請求項４または５に記載の光学的歪みを評価する方法。
【請求項７】
透明板状体の光学的歪みを有する欠点を検出する装置であって、
一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、
撮像装置を使って前記グリッドパターンを撮像する手段と、
前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、
前記グリッドパターンから前記撮像装置までの光路内を、前記透明板状体を支持して搬送する手段と、
前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、
前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、
前記画像処理手段は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、
各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出する手段とを有することを特徴とする光学的歪みを有する欠点を検出する装置。
【請求項８】
光沢のある板状体の表面の光学的歪みを有する欠点を検出する装置であって、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、
撮像装置を使って前記グリッドパターンの反射像を撮像する手段と、
前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、
前記グリッドパターンからの光が前記光沢のある板状体で反射し前記撮像装置に入光するように、前記板状体を支持して搬送する手段と、
前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、
前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、
前記画像処理手段は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、
各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出する手段とを有することを特徴とする光学的歪みを有する欠点を検出する装置。
【請求項９】
前記Ｘは、
Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）であることを特徴とする請求項７または８に記載の光学的歪みを有する欠点を検出する装置。
【請求項１０】
透明板状体の光学的歪みを有する欠点を検出する方法であって、
一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを撮像装置を使って撮像し、前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめる工程と、
前記透明板状体を間に介して前記撮像装置によって撮像された前記グリッドパターンのグレー画像データを画像処理手段が処理する工程とを含み、
前記画像処理手段が処理する工程は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する工程と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める工程と、
各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出する工程とを有することを特徴とする光学的歪みを有する欠点を検出する方法。
【請求項１１】
光沢のある板状体の表面の光学的歪みを有する欠点を検出する方法であって、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンの前記光沢のある板状体における反射像を撮像装置を使って撮像し、前記グリッドパターンの反射象を前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめる工程と、前記撮像装置によって撮像された前記グリッドパターンの反射象のグレー画像データを画像処理手段が処理する工程とを含み、
前記画像処理手段が処理する工程は、
前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する工程と、
前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める工程と、
各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出する工程とを有することを特徴とする光学的歪みを有する欠点を検出する方法。
【請求項１２】
前記Ｘは、
Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光学的歪みを有する欠点を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板等の透明板状体に存在する欠点による透過光の光学的歪み、あるいは光沢のある板状体の表面平坦度の不均一性による反射光の光学的歪みを検出し、評価する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透明板、例えばガラス板に存在する欠点には、表面に存在する凹凸，表面に落下した異物による欠点である落下異物、落下異物跡に存在するクレータ状の凹凸、内部に存在する異物，泡等がある。また、表面に透明膜が被覆されたガラス板の場合、透明膜の欠点には、ピンホールなどがある。これら欠点が光学歪みを伴うと、光学歪みにより光が屈折する。このため、光学歪みを伴うガラス板等は、光学基板として欠陥品となり利用できないため検査により除く必要がある。
【０００３】
特許文献１では、グリッドパターンをラインセンサカメラで撮像し焦点をグリッドパターン上から故意に外すことにより、明部と暗部の差が出ないようにして画像として灰色になるようにし、透明板状体が有する屈折力によって焦点位置が変化し結果として明部と暗部の差が出るようにして欠点を検出する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、透明板状体が有する屈折力を定量的に例えばレンズパワーの単位：ディオプターで計測することはできない。
【０００４】
これに対して、特許文献２では、グリッドパターンをラインセンサカメラで撮像するに当たり、グリッドに対応するＣＣＤの数をグリッドの丁度整数倍にして光学的歪みを定量的に検出する方法が記載されている。しかしこの方法では、正確に整数倍にするためにピッチおよび幅が正確なグリッドと、テレセントリックレンズなどの視野角のどの位置ででも各画素に対応するグリッドパターン上での幅が変化しないレンズを使う必要がある。
【０００５】
一方、特許文献３においては、縞走査法によって生体の表面部の３次元形状を測定する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２２００２１号公報
【特許文献２】
特表２００１−５０２７９９号公報
【特許文献３】
特開平４−９８１１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、グリッドパターンとこれを撮像する画素との干渉によって発生するモアレ縞を用いる光学的歪みの評価装置および方法において、グリッドパターン像内の各グリッドのピッチおよび幅の高度な均一性を要求せずに精度の高い検出を行うことができる光学的歪みの評価装置および方法を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、グリッドパターンとこれを撮像する画素との干渉によるモアレ縞を用いる光学的歪みの評価装置を、安価なシステム構成によって提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）とし、ｎおよびαを１以上の整数とし、ｎ個のグリッド（明部と暗部とのペア）に対してＸｎ±α個の画素を対応させるようにした。
【００１０】
具体的には、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが一方向に交互に繰り返されるグリッドパターンを、グリッドパターンの配列方向と同方向に複数の画素が配列されたラインセンサカメラを用いて撮像するに当たり、グリッドパターンに含まれるｎ個のグリッド（明部と暗部とのペア）に対してＸｎ±α個の画素を対応させるようにした。ここにおいて、それぞれのグリッドについては、それぞれがおよそＸ±α／ｎ個から成る画素のセットが順次対応する。
【００１１】
また、Ｙ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）とし、ｍおよびβを１以上の整数とし、明部と暗部とがチェッカー模様状に交互に繰り返されるグリッドパターンを、マトリックスカメラを用いて撮像するに当たり、グリッドパターンに含まれる横方向のｎ個のグリッド（明部と暗部とのペア）に対してマトリックスカメラの横方向のＸｎ±α個の画素を対応させ、グリッドパターンに含まれる縦方向のｍ個のグリッド（明部と暗部とのペア）に対してマトリックスカメラの縦方向のＹｍ±β個の画素を対応させるようにした。ここにおいて、横方向のそれぞれのグリッドについては、それぞれがおよそＸ±α／ｎ個から成る画素のセットが順次対応し、縦方向のそれぞれのグリッドについては、それぞれがおよそＹ±β／ｍ個から成る画素のセットが順次対応する。
【００１２】
このようにすることにより、ＣＣＤ画素とグリッドとの対応関係がグリッド数の整数倍に対してα分（または／およびβ分）ずれた状態でもロジックとして歪み量が算出できるようにしておき、グリッドパターンやレンズの精度にムラがありずれ量が徐々に変化することにも対応が可能なようにすることにより、全体をより安価なシステムとして構築することができる。
【００１３】
具体的には、本発明は、透明板状体が有する屈折力の不均一性によって透明板状体を透過する光が光学的に歪む量を評価する装置であって、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、撮像装置を使って前記グリッドパターンを撮像する手段と、前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、前記グリッドパターンから前記撮像装置までの光路内を、前記透明板状体を支持して搬送する手段と、前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、前記画像処理手段は、前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、各画素間の位相角度の差から光学的歪みの屈折力を算出する手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、光沢のある板状体の表面平坦度の不均一性によって前記板状体で反射する光が光学的に歪む量を評価する装置であって、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、撮像装置を使って前記グリッドパターンの反射像を撮像する手段と、前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、前記グリッドパターンからの光が前記光沢のある板状体で反射し前記撮像装置に入光するように、前記板状体を支持して搬送する手段と、前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、前記画像処理手段は、前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、各画素間の位相角度の差から反射光のずれ量を算出する手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明は、透明板状体の光学的歪みを有する欠点を検出する装置であって、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、撮像装置を使って前記グリッドパターンを撮像する手段と、前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、前記グリッドパターンから前記撮像装置までの光路内を、前記透明板状体を支持して搬送する手段と、前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、前記画像処理手段は、前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出する手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、光沢のある板状体の表面の光学的歪みを有する欠点を検出する装置であって、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射する手段と、撮像装置を使って前記グリッドパターンの反射像を撮像する手段と、前記撮像装置からの信号をグレー画像データとして入力する手段と、前記グリッドパターンからの光が前記光沢のある板状体で反射し前記撮像装置に入光するように、前記板状体を支持して搬送する手段と、前記撮像装置から入力されたグレー画像データを処理する画像処理手段とを備え、前記グリッドパターンを前記撮像装置上に撮像するに当たり、ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによりα個のモアレ縞を生じせしめ、前記画像処理手段は、前記モアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算する手段と、前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める手段と、各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出する手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
さらに、上記装置の発明は、方法の発明としても成立する。また、上記発明は、評価装置やコンピュータに所定の機能を実現させるプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体としても成立する。
【００１８】
なお、本明細書において、手段とは、単に物理的手段のみを意味するものではなく、その手段が有する機能をハードウェア、ソフトウェア、またはハードエアおよびソフトウェアの組み合わせによって実現する場合も含む。そして、１つの手段が有する機能が２つ以上のハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせにより実現されても、２つ以上の手段の機能が１つのハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせにより実現されても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
まず、透明板状体を透過する光が光学的に歪む量を評価するために用いられる評価装置について説明する。図１は、本発明の評価装置を示す概略構成図であり、図２は、本発明の評価装置を示す斜視図である。図１、図２に示すように、この評価装置は、グリッドパターン２と撮像手段４と画像処理手段５と表示手段６とを備えている。グリッドパターン２は、一定ピッチ一定幅の明部と暗部とを一方向に交互に繰り返す格子である。なお、グリッドパターン２はチェッカー模様状に複数の明部と暗部が交互に形成されるようにしてもよい。グリッドパターン２はシート状または板状であって、例えば矩形形状を有する。この例では、グリッドパターン２の上面を水平に配置している。
【００２１】
グリッドパターン２は光源１を有している。光源１は、例えば蛍光灯を用いることができる。光源１は、光を下方向からグリッドパターン２に照射する。光源としては蛍光灯のほかに、例えばハロゲンランプを光源とし、ハロゲンランプからの光をファイバにて導いたファイバ照明でもよい。また棒状のＬＥＤ照明を用いてもよい。また、グリッドパターン自体を照明で構成してもよい。短冊状の照明を多数並べて照明の間隔を照明の幅と同じにすることにより、複数の明部と暗部を交互に形成することも可能である。
【００２２】
グリッドパターン２の上方には、検査対象物であるガラス板などの透明板状体３を搬送するための搬送手段８（例えばローラ）が設けられている。この例では、平面視において、ガラス板３の搬送方向がグリッドパターン２の配列方向と直交するようにグリッドパターン２と搬送手段８とが配置されている。
【００２３】
撮像手段４は１次元走査を繰り返すラインセンサであり、例えばＣＣＤを使用するラインセンサカメラ４１とレンズ４２とから構成されている。撮像手段４は搬送される透明板状体３を挟んで光源１と対向する側に配置される。そして、ラインセンサカメラの走査線がグリッドパターン２の配列方向と平行となるよう、グリッドパターン２の上面に対して垂直な方向に取り付けられ、グリッドパターン２を透過した光を視野として取り込める様に配置される。また、ラインセンサカメラ４１は、走査線に沿って直線的に配置されたＣＣＤ画素を備えている。なお、ラインセンサカメラの視野は決まっているので、検査対象物の幅に合わせて、適宜設置台数を決めてもよい。
【００２４】
以上のような撮像手段４とグリッドパターン２との間を、ガラス板３は搬送手段８によって水平に搬送される。ガラス板３の検査面は水平となり、搬送方向は矢印で示すように図１において例えば右方向である。ラインセンサカメラ４１からのモアレ縞の画像データ出力は、グレーデータとして画像処理手段５へ入力され、画像処理手段５では、モアレ縞の画像データより９０°位相のずれたＡ相およびＢ相の２種類の正弦波を演算し、Ａ相およびＢ相の正弦波からリサジュー図形上の各画素における位相角度を求め、各画素間の位相角度の差から光学的歪みを有する欠点を検出し、光学的歪みの量を算出する。
【００２５】
画像処理手段５としては、例えばコンピュータを利用できる。ラインセンサの出力がアナログ信号の場合は、コンピュータにはデジタル信号に変換して取り込む必要があるので、画像処理手段５は、少なくともアナログ／デジタル変換機能を有する画像入力装置をさらに有することが要求される。ラインセンサカメラ４１がデジタルカメラである場合には、アナログ／デジタル変換は不要である。
【００２６】
表示手段６は、ＣＲＴ，液晶ディスプレイ等の表示装置によって実現される。表示手段６は、画像処理手段５からの出力を表示する。なお、この評価装置は、グリッドの配列方向における欠陥の光学的歪みを検出する。
【００２７】
上記の説明においては、撮像手段４とグリッドパターン２とを垂直方向に配置し、ガラス板３の検査面を水平に配置した。しかしながら、これらの要素の配置をこれに限るわけではない。図３〜７に撮像手段とグリッドパターンと検査対象物との配置例を示す。
【００２８】
ここで、図３および図５は、搬送方向の下流から見た評価装置の概略端面図であり、図４および図６は、搬送方向の側面から見た評価装置の概略側面図であり、図７は、評価装置の概略平面図である。
【００２９】
配置例として、まず、撮像手段４とグリッドパターン２とを垂直方向に配置し、ガラス板３の検査面を水平から傾かせてもよい。この傾きは、例えば図３に示すａ，ｂのいずれの方向であってもよく、あるいは図４に示すｄ，ｅのいずれの方向であってもよい。
【００３０】
なお、撮像手段４およびグリッドパターン２と、ガラス板３との間の位置関係は相対的なものであるので、図５および図６に示すように、ガラス板３の検査面を水平に配置し、撮像手段４とグリッドパターン２とを結ぶ線を、垂直から傾かせてもよい。
【００３１】
また、上記の説明においては、ガラス板３の搬送方向を、平面視においてグリッドパターン２の配列方向と直交するように設定した。しかしながら、図７に示すように、ガラス板３の搬送方向とグリッドパターン２の配列方向とが、平面視において斜めに交わるように設定してもよい。
【００３２】
また、図１に示す評価装置においては、撮像手段４を装置の上側に配置し、ガラス板３を上方から撮像する構成を示したが、撮像手段４を配置する方向を様々に変化させることもできる。
【００３３】
例えば、撮像手段４を装置の下側に配置して、ガラス板３を下方から撮像してもよい。具体的には、図１における撮像手段４の位置と、グリッドパターン２および光源１の位置とを入れ替え、上方から光を照射し、下方から撮像するようにするとよい。
【００３４】
また、他の態様としては、撮像手段４を装置の側方に配置してもよい。例えば、ガラス板３を立て掛けて横搬送する場合や、いわゆるダウンドローのような縦搬送の場合には、ガラス板３の検査対象面が横方向を向くことになるので、これに合わせてガラス板３を装置の側方から撮像するとよい。このように撮像手段４を装置の側方に配置する場合には、グリッドパターン２および光源１を撮像手段４と対向する方向に配置する必要がある。
【００３５】
より具体的には、例えば図１における撮像手段４とガラス板３とグリッドパターン２と光源１とを、この相対的な位置関係を保ったまま水平面内の回転軸を中心として上下方向に所定角度回転させるとよい。この所定角度は、例えばガラス板３を垂直に立てる場合には９０度である。
【００３６】
なお、ここで説明した撮像手段４を装置の下側に配置する態様、そして撮像手段４を装置の側方に配置する態様、双方の態様に対しても、図３〜７を用いて上述した配置例を適用できる。
【００３７】
次に、図面を参照して、本発明の評価装置の他の構成例を説明する。図８は、本発明の他の評価装置を示す概略構成図である。この図において、図１と共通する構成要素については同じ符号を付し詳細な説明を省略する。
【００３８】
図８に示す評価装置は、光沢のある板状体の表面平坦度の不均一性を評価するために用いられるものである。上記の透明板状体を透過する光が光学的に歪む量を評価するための装置と異なる点は、光源１およびグリッドパターン２と、板状体３および搬送手段８と、撮像手段４との間の位置関係である。この例では、光源１によって照射されたグリッドパターン２の象が板状体３において反射し、このグリッドパターン２の反射象を撮像手段４が撮像するような位置関係に設定されている。
【００３９】
（ＣＣＤ画素とグリッドとの対応）
次に、本発明の特徴の一つであるＣＣＤ画素とグリッドとの対応関係について説明する。なお、以下の説明においては、本発明におけるＣＣＤ画素とグリッドとの対応関係を分かりやすく説明するために、便宜上２段階に分けて説明する。ここで、図９は、ＣＣＤ画素とグリッドとの対応関係を説明する図である。
【００４０】
（第一段階）
まず、本発明においては、１組の透光部と遮光部とを１グリッドと定義する。そして、グリッドパターン２に含まれているいずれかの１グリッドを選択し、この１グリッドについて、Ｘ個のＣＣＤ画素を対応させる。ここで、本発明の特徴は、Ｘが４の整数倍であることである。したがって、Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）と表すことができる。なお、本発明において透光部と遮光部とは相対的な概念であり、透光部は高い光の透過率を有し、遮光部は透光部より低い透過率を有する。このような透光部と遮光部とは、例えば透明なガラス部分と黒塗りのガラス部分とで構成することができる。
【００４１】
このように所定の１グリッドに対してＸ個のＣＣＤ画素を対応させることは、撮像手段４とグリッドパターン２との距離を調整することによって実現できる。すなわち、撮像手段４とグリッドパターン２との距離を小さくすれば、グリッドの光学像が拡大され、１グリッドに対応するＣＣＤ画素の数が多くなる。これとは反対に、撮像手段４とグリッドパターン２との距離を大きくすれば、１グリッドに対応するＣＣＤ画素の数が少なくなる。このようにして撮像手段４とグリッドパターン２との距離を調整し、所望のＸ個のＣＣＤ画素が所定の１グリッドに対応するよう両者の位置関係を決定する。
【００４２】
図９を用いてより具体的に説明する。なお、この図９においては、グリッドパターン２を固定とし、撮像手段４がグリッドパターン２に対向する方向に（図では上下に）可動するものとして説明する。まず、グリッドパターン２の中から任意の１グリッドを選択し、このグリッドを基準として対応するＣＣＤ画素の数を判断する。この基準となるグリッドは、幅とピッチの精度がよい部分であることが望ましい。図９に示されるように、撮像手段４が図中Ａの位置にある場合には、グリッドパターン２内の基準となる１グリッドに対して画素列のうちの４個のＣＣＤ画素が対応している。この状態から撮像手段４を下降させ、グリッドパターン２に近付けると、１グリッドに対応するＣＣＤ画素の数が多くなっていく。そして、１グリッドに８個のＣＣＤ画素が対応する位置Ｂで撮像手段４の位置を設定する。このようにすることにより、１つのグリッドに８個のＣＣＤ画素を対応させることができる。
【００４３】
また、１つのグリッドに１２個のＣＣＤ画素を対応させる場合には、同様にして撮像手段４をさらに下降させ、撮像手段４の位置Ｃを設定する。なお、この図においては、便宜上撮像手段４を可動とし、グリッドパターン２を固定としたが、本発明はこれに限られず、グリッドパターン２を可動とし、撮像手段４を固定としてもよく、両者を可動としてもよい。また、このような位置合わせの方法は、図８の評価装置についても基本的に同じである。
【００４４】
（第二段階）
上記のようにして、１つのグリッドにＸ個のＣＣＤ画素を対応させて撮像手段４とグリッドパターン２との距離を設定する。しかしながら、上記のようなグリッドとＣＣＤ画素との対応関係にずれが発生する場合が多い。グリッドパターン２を構成するそれぞれのグリッドのピッチは微細である。例えば、それぞれのグリッドのピッチは、透光部９０μｍ，遮光部９０μｍである。加えて、ＣＣＤ画素の配列ピッチも微細である。したがって、全てのグリッドに対して正確に４ｐ個のＣＣＤ画素を対応させるのは困難である。加えて、グリッドパターンの精度に問題があり、グリッドのピッチが一定でない場合もあり、グリッドと画素との規則的な対応関係にずれが生じてしまう。さらに、グリッドパターンの精度が良く、グリッドパターンをガラス板などにクロムメッキしたようなものであっても、熱膨張（光源や気温の変化などによる）により、グリッドのピッチが全体にずれたり、一部だけがずれたりすることがある。このような場合にもグリッドと画素との対応関係にずれが生じてしまう。
【００４５】
このようなことから、グリッドと画素との規則的な対応関係にずれが生じた場合にも、正確に透明板状体の欠点を検出できる手法が必要である。本発明は、グリッドパターンに含まれる１個のグリッドに対してＸ個のＣＣＤ画素を対応させる場合において、連続したｎ個のグリッドにつき±α個分のＣＣＤ画素がずれた場合にも欠点を検出することを特徴とする。
【００４６】
次に、ｎ個のグリッドに対してＣＣＤ画素が±α個分ずれる場合を説明する。ここで、図１０は、ＣＣＤ画素とグリッドとのずれを説明する概念図である。なお、説明の便宜上、Ｘを４，αを１とし、１個のグリッドに対して４個のＣＣＤ画素を対応させる場合において、連続したｎ個のグリッドにつき１個分のＣＣＤ画素がずれる場合を説明する。
【００４７】
まず、本発明においては、ｎ個のグリッドは、グリッドパターン内に含まれていればグリッド全体であってもよく、いずれかの一部のグリッドであってもよい。しかしながら、ｎ個に含まれる各グリッドは連続していることが条件であり、対応するＣＣＤ画素も連続していることが条件である。また、１つのグリッドパターン内に複数のｎ個が存在してもよい。つまり、１つのグリッドパターンに対してずれが複数箇所あってもよい。この場合には、それぞれのｎを順にｎ１，ｎ２，ｎ３…と表すことができるが、それぞれのグリッド数は同じであってもよく、異なってもよい。
【００４８】
例えば図１０Ａに示されるように、グリッドパターンがｎ個のグリッドで構成されている例を考える。この場合に、グリッドパターン全体で±α個分の画素がずれる場合がある。このようなずれの場合には、αを１とすると、グリッドパターン全体のｎ個のグリッドに対して４ｎ±１個のＣＣＤ画素が対応することとなる。
【００４９】
一方、図１０Ｂに示すように、グリッドパターン内の一部の連続したｎ個のグリッドに対して±１個分の画素がずれる場合であってもよい。この場合には、グリッドパターン内の一部のｎ個のグリッドに対して４ｎ±１個のＣＣＤ画素が対応している。さらに、１つのグリッドパターン内に複数のずれがある場合であってもよい。具体的には、図１０Ｃに示すように、ｎ１の部分，ｎ２の部分，ｎ３の部分でそれぞれ±１個分のＣＣＤ画素がずれている。したがって、この図では、グリッドパターン内の一部のｎ１個のグリッドに対して４ｎ１±１個のＣＣＤ画素が対応し、ｎ２個のグリッドに対して４ｎ２±１個のＣＣＤ画素が対応し、ｎ３個のグリッドに対して４ｎ３±１個のＣＣＤ画素が対応している。これをグリッドパターン全体で見ると、（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）個のグリッドに対して４（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）±３個のＣＣＤ画素が対応することとなる。
【００５０】
このようなＣＣＤ画素とグリッドとの対応関係（ｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個の画素が対応する関係）においては、ラインセンサカメラの出力を１次元のグレーデータとして表示した場合に、モアレ縞が発生することが本発明者等によって確認されている。また、本発明者等の検討の結果、ＣＣＤ画素が１つずれる毎に（α＝１毎に）１つのモアレの山が現れるということが確認されている。これを具体的に説明する。
【００５１】
図１１を参照すると、グリッドパターンを５０００画素のラインセンサカメラで撮像した際の出力のグレー画像データの１〜１２００画素の部分を表示している。グラフのＸ軸はグリッドパターンの長さ方向を表しており、Ｙ軸は光の強度を表している。このグラフにおいては、複数のモアレ縞が（図中のｔｎ区間で）発生していることが分かる。上述したように、ＣＣＤ画素が１個ずれる毎に１つのモアレ山が発生するので、グラフ内のそれぞれの山は、その山に対応するグリッド区間において、ＣＣＤ画素が１つ分ずれたことを表している。具体的には、最初のグリッド区間ｔ１には、３２個のグリッドが含まれており、このグリッドに対して４ｎ−１＝１２７画素が対応している。以下同様に、グリッド区間ｔ２（３４グリッド）に１３５画素、ｔ３（３１グリッド）に１２３画素、ｔ４（３６グリッド）に１４３画素が対応している。一方、ｔ５は、ＣＣＤ画素２個分ずれているので、２つの山が発生している。ｔ５のグリッドは６６個であり、対応する画素は４ｎ−２＝２６２画素である。
【００５２】
このようにグレーデータ上でモアレ縞が発生する位置とそれぞれのモアレ縞の幅とは、グリッドとＣＣＤ画素とのずれ方に依存し、具体的には、どのグリッド位置でずれが発生するのか、および何個のグリッドでＣＣＤ画素１個分ずれるのかに依存するものである。したがって、モアレ縞が発生する位置とそれぞれのモアレ縞の幅とは、グリッドパターンの精度，熱膨張の状態等にしたがって変化し得る。つまり、グリッドパターン，環境温度等を変えることによってモアレ縞の位置，幅，個数等が変化する。本発明は、ＣＣＤ画素とグリッドとの規則的な対応関係にずれが生じており、このずれ方が様々で一定しない場合であっても、ガラス板に含まれる欠点を検出できることをも特徴とするものである。
【００５３】
上記の説明においては、グリッドパターンの精度の問題，熱膨張等によってＣＣＤ画素とグリッドとの間にずれが生じてしまう場合を考えた。しかしながら、本発明においては、意図的にずれを発生させることも可能である。例えば、ｎ個のグリッドから成るグリッドパターン全体に対して、意図的にＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させてもよい。また、グリッドパターンのうちの一部のｎ個のグリッドに対して意図的にＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させてもよい。一例として、全グリッド数が１０００の場合に、１０００個のグリッド全体に対して４０００＋１個のＣＣＤ画素を対応させ、１個のモアレ縞を発生させてもよい。一方、一部の４０個のグリッドに対して１６０＋１個のＣＣＤ画素を対応させ、１個のモアレ縞を発生させてもよい。さらに、意図的にずれを発生させた場合に、熱膨張等によるずれも並存する場合には、それぞれのずれに起因したモアレ山が複数個発生する場合もあるが、本発明はこのような場合にも適用できる。
【００５４】
このように意図的にずらしてもよいということは、以下のような利点をもたらす。つまり、上述の第一段階において、所定の１グリッドに対してＸ個のＣＣＤ画素を対応させる場合でさえ、両者の対応関係を厳密に合わせる必要がなく多少のずれが許容されるということである。微細なピッチで構成されるグリッドパターンを極微細なピッチで配列されたＣＣＤ画素で撮像するようなケースにおいては、それぞれのグリッドにＸ個のＣＣＤ画素を正確に対応させる調整は困難であり、時間とコストとを必要とするので、このようなずれの許容は極めて有益である。
【００５５】
このように本発明においては、ＣＣＤ画素の出力をグレー画像データとした場合に、１以上のモアレ縞が発生する状態を得ることが特徴である。このような状態は、グリッドパターン内のいずれかの連続するｎ個のグリッドに対してＸｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させることによって得ることができる。例えば、このようなモアレ縞を発生させる方法としては、１グリッドにＸ個のＣＣＤ画素が対応する位置近傍に撮像手段とグリッドパターンとの位置関係を合わせ、そこからグレーデータ画像を見ながら撮像手段を上下に微調整することによって所望のモアレ縞を発生させることもできる。本発明は、ｎ個のグリッドについて画素α個分のずれを許容するものである。そして、このようなずれは、グリッドパターンの熱膨張等によって生ずるものでもよく、撮像手段とグリッドパターンとの位置関係を調整して意図的に発生させるものでもよい。したがって、撮像手段（または／およびグリッドパターン）の位置合わせに高度な正確性を要求せず、位置合わせを容易にすることができる。また、測定装置に厳密な精度を要求しないため、装置のコストを低くすることができる。
【００５６】
なお、本発明において、ずれ分であるα（Ｘｎ±αにおけるα）は、１以上の整数とすることができるが、このαの上限については、α≦ｎ／１０とすることが好ましい。というのは、この上限値を超えると必要なモアレ縞が発生しないことがあるからである。
【００５７】
（欠点の検出）
次に、上記のようにモアレが発生しているＣＣＤ画素の出力に基づいて、欠点を検出する手法について説明する。本発明は、モアレが発生しているＣＣＤ画素の出力に基づいて、正弦波Ａと、この正弦波Ａから９０°位相のずれた正弦波Ｂとを算出することを１つの特徴としている。
【００５８】
特に、本発明の一態様によれば、Ｘ＝４とし、つまり、ｎ個のグリッドに対して４ｎ±α個のＣＣＤ画素が対応した状態のＣＣＤ出力により、正弦波ＡおよびＢを算出する方法が提供される。以下においては、Ｘ＝４の場合に正弦波ＡおよびＢを求める方法を具体的に説明する。ここで、図１２，１３は、符号の割当てを説明する概念図である。
【００５９】
（ｓｔｅｐ１）
正弦波ＡおよびＢを算出するにあたって、まず、所定のルールに従って、各ＣＣＤ画素の出力（Ｃｎ）に正または負の符号を割当てる。具体的には、全画素を連続した４個の画素ごとの連続したグループに分ける。そして、それぞれのグループ内の画素をＣ４ｉ＋１，Ｃ４ｉ＋２，Ｃ４ｉ＋３，Ｃ４ｉ＋４（０≦ｉ）と表す。図１２に示すように、１２個の画素を用いて説明する。最初の４個の画素をグループ１とし、次ぎの４個の画素をグループ２とし、さらに次ぎの４個の画素をグループ３とし、画素がさらに存在する場合には以降グループ４，５，６…とする。グループ１ではｉ＝０であり、したがってグループ１内のそれぞれの画素は、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と表される。同様に、グループ２は、ｉ＝１であり、グループ３は、ｉ＝２であり、以降ｉの値が１ずつ増える。
【００６０】
次に、それぞれのグループに含まれる４つの画素に対して、以下の表に示すような３角関数の符号をこの順序パターンで乗算する。具体的には、正弦波Ａについては、ｓｉｎの符号を用い、正弦波Ｂについてはｃｏｓの符号を用いる。これは、正弦波ＢはＡよりも９０°ずれており、ｓｉｎＢ＝ｃｏｓＡの関係に立つからである。なお、この表において重要なことは、ｓｉｎの符号の順序パターンに対してｃｏｓの符号の順序パターンが１つシフトしていることである。一方、Ｉの列の符号が必ずしも最初の画素に対応することまでは必要とされない。ＩＩ列以後のいずれかの符号から開始してもよい。
【００６１】
【表１】
2004251878.tif 000003
【００６２】
例えば、正弦波Ａを求める場合には、図１３に示すように、グループ内の画素のそれぞれに（＋，＋，−，−）を乗算してもよいし、（−，＋，＋，−）を乗算してもよい。ただし、正弦波Ｂを求める場合には、符号の順序パターンが１つ分シフトする必要があるので、先のケースではグループ内の画素のそれぞれに（＋，−，−，＋）を乗算する必要があり、後のケースでは（＋，＋，−，−）を乗算する必要がある。なお、図１３の変数ｉで示すように、いずれのグループに含まれる画素に対しても、同一の順序パターンで±符号が乗算される必要がある。
【００６３】
さらに詳細には、１つのグループ内の４個の画素に乗算される４つの±符号の順序パターンについては、以下の条件に従う。第一に、±の符号が、＋，＋，−，−の順番でくりかえされていればよい。したがって、グループ内の最初の画素に乗算される符号は＋，−いずれであってもよい。例えば、最初の画素が＋の場合には、（＋，＋，−，−）であってもよく、（＋，−，−，＋）であってもよい。一方、最初の画素が−の場合には、（−，−，＋，＋）であってもよく、（−，＋，＋，−）であってもよい。第二に、正弦波Ｂを求める場合には、正弦波Ａに対して９０°つまり＋，−の符号１個分シフトした順序パターンとなる。例えば、正弦波Ａの±符号が（−，＋，＋，−）の場合には、正弦波Ｂの±符号は、（＋，＋，−，−）かあるいは（−，−，＋，＋）とする。このようにして、全ての画素出力値に、上記の規則にしたがって＋または−の符号を乗算して符号付けし、Ａ波用，Ｂ波用の２種類の符号付画素出力値（Ｃｋ）を求める。なお、このようなＡ波用，Ｂ波用の２種類の符号付画素出力値を演算する処理は、画像処理手段５の符号割当て手段によって行うことができる。
【００６４】
（ｓｔｅｐ２）
次に、正弦波Ａおよび正弦波Ｂを算出する。これは、上記で求めたＡ波用およびＢ波用の２種類の符号付画素出力値に対して以下の式で求められる。なお、このような正弦波Ａおよび正弦波Ｂを演算する処理は、画像処理手段５の正弦波生成手段によって行うことができる。
【００６５】
正弦波Ａについては、Ａ波用の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。
【００６６】
【数１】
2004251878.tif 000004
【００６７】
次に、正弦波Ｂについては、Ｂ波用の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。
【００６８】
【数２】
2004251878.tif 000005
【００６９】
さらに、Ｘ＝４の場合に、グループ化をして符号を割当てＡ相およびＢ相を求める上述の処理は、以下の式で表すこともできる。
【００７０】
【数３】
ｉ＝０以上の整数
Ａ４ｉ＋１＝−Ｃ４ｉ＋１  ＋  Ｃ４ｉ＋２  ＋  Ｃ４ｉ＋３  −  Ｃ４ｉ＋４
Ａ４ｉ＋２＝＋Ｃ４ｉ＋２  ＋  Ｃ４ｉ＋３  −  Ｃ４ｉ＋４  −  Ｃ４ｉ＋５
Ａ４ｉ＋３＝＋Ｃ４ｉ＋３  −  Ｃ４ｉ＋４  −  Ｃ４ｉ＋５  ＋  Ｃ４ｉ＋６
Ａ４ｉ＋４＝−Ｃ４ｉ＋４  −  Ｃ４ｉ＋５  ＋  Ｃ４ｉ＋６  ＋  Ｃ４ｉ＋７
Ｂ４ｉ＋１＝＋Ｃ４ｉ＋１  ＋  Ｃ４ｉ＋２  −  Ｃ４ｉ＋３  −  Ｃ４ｉ＋４
Ｂ４ｉ＋２＝＋Ｃ４ｉ＋２  −  Ｃ４ｉ＋３  −  Ｃ４ｉ＋４  ＋  Ｃ４ｉ＋５
Ｂ４ｉ＋３＝−Ｃ４ｉ＋３  −  Ｃ４ｉ＋４  ＋  Ｃ４ｉ＋５  ＋  Ｃ４ｉ＋６
Ｂ４ｉ＋４＝−Ｃ４ｉ＋４  ＋  Ｃ４ｉ＋５  ＋  Ｃ４ｉ＋６  −  Ｃ４ｉ＋７
次に、上記のようにして求められたＡ相，Ｂ相の正弦波から各画素における位相角度を求める。それぞれの画素における位相角度をＨｉとすると、位相角度は、Ｈｉ＝ＡＴＡＮ（Ｂｉ／Ａｉ）で求めることができる。なお、このような位相角度を演算する処理は、画像処理手段５の位相角度演算手段によって行うことができる。
【００７１】
次に、上記のようにして求められた各画素の位相角度から、１画素当たりの位相角度の変化率すなわち位相角速度を求める。具体的には、隣接する画素間の位相角度の差分を求めることによって位相角速度を求めることができる。位相角速度をＤｉとすると、位相角速度は、Ｄｉ＝Ｈｉ＋１  −  Ｈｉによって求めることができる。このようにして求められた位相角速度のグラフの一例を図１４に示す。なお、このような位相角速度を演算する処理は、画像処理手段５の角速度演算手段によって行うことができる。
【００７２】
図１４について説明する。測定対象となる透明板状体に欠点が含まれていない場合には、位相角速度Ｄｉは０近傍で一定となることが確認されている。これに対して、透明板状体に欠点が含まれている場合には、Ｄｉは大きな値を取ることが確認されている。この図１４においては、透明板状体が無欠点の区間は、位相角速度はほぼ０として示されている。一方、ｋ区間の付近に欠点が含まれており、位相角速度が急激に変化していることが分かる。
【００７３】
このような位相角速度の算出結果から歪みを伴う欠点を検出するためには、位相角速度の値に一定の閾値を設定して判別すると好適である。つまり、この閾値を越える位相角速度については、その部分の画素に対応する透明板状体の部分に欠点が存在すると識別することができる。なお、この閾値は、求められる透明板状体の品質等にしたがって任意に設定することができる。具体的には、品質が低くてもよい場合には閾値を高く設定し、そうでない場合には閾値を低く設定する。なお、このようにして、予め設定されている閾値を越える位相角速度を判別して、その部分の画素に対応する透明板状体の欠点を検出する処理は、画像処理手段５の欠点検出手段によって行うことができる。
【００７４】
このようにすることにより、グリッドとＣＣＤ画素との規則的な対応関係にずれがある場合であっても、測定対象である透明板状体に含まれる欠点を精度よく検出することができる。
【００７５】
（屈折力の算出）
次に、上記で求めた位相角速度に基づいてそれぞれの画素に対応する透明板状体の屈折力を求める方法を説明する。
【００７６】
まず、上記で求められた位相角速度は、グリッドとＣＣＤ画素とのピッチのずれからモアレ縞が生じており、そのずれ分の位相角度の角速度になっている分だけＤｉが０からシフトしている。したがって、全体を平均してずれの分を補正し、０のレベルになるようにすることが好適である。
【００７７】
具体的な補正方法を説明する。まず、全体の平均を求める。全体の画素数をＭ、全体の平均をＡＶＥとすると、全体の平均は
ＡＶＥ＝ΣＤｉ／Ｍ
で求められる。補正後の位相角速度をＥｉとすると、補正後の位相角速度は、
Ｅｉ＝Ｄｉ−ＡＶＥ
で求められる。なお、このような処理は、画像処理手段５の補正手段によって行うことができる。
【００７８】
次に、上記のようにして求められた補正後の位相角速度Ｅｉに基づいてそれぞれの画素における透明板状体の屈折力を求める。
【００７９】
具体的に説明する。まず、
ＬＰ：屈折力（単位：ｄｐｔ（ディオプター））
ｆ  ：焦点距離
Ｐ  ：グリッドのピッチ
Ｌ  ：ガラス〜グリッドの距離
θ  ：ガラスによる屈折角度
とする。
【００８０】
ｉ番目の画素における１画素分でのずれ量＝
（Ｅｉ／２π）×Ｐ
ｉ番目の画素における１画素分でのずれ角度：
θｉ＝ｔａｎθｉ＝（Ｅｉ／２π）×Ｐ×（１／Ｌ）
（θｉが小さいため）
１画素分のピッチ：Ｇ＝Ｐ／４と、
その部分でのレンズ作用の焦点距離：ｆｉとの関係は、
ｔａｎθｉ＝Ｇ／ｆｉ
である。
【００８１】
したがって、ｉ番目の画素における屈折力をＬＰｉとすると、
ＬＰｉ＝１／ｆｉ＝（ｔａｎθｉ）／Ｇ＝
（Ｅｉ／２π）×Ｐ×（１／Ｌ）×（４／Ｐ）＝２Ｅｉ／（π×Ｌ）（ｄｐｔ）と表すことができる。また、これの１０００倍がｍｄｐｔとなる。
【００８２】
このような方法により、それぞれの画素における屈折力を求めることができる。また、各画素に対応する透明板状体の部分の屈折力を求めることができる。したがって、グリッドとＣＣＤ画素との規則的な対応関係にずれがある場合であっても、測定対象である透明板状体の所望の箇所の屈折力を精度よく算出することができる。なお、このような屈折力の演算は、画像処理手段５の屈折力演算手段によって行うことができる。
【００８３】
次に、各画素でのずれ量（位相での角度）の積算値を求める。ここでは、上記のＥｉを積算することにより、各画素での位相角度のずれ積算量を求めることができる。
【００８４】
具体的には、
Ｆ１＝０
Ｆｉ＋１＝Ｆｉ＋Ｅｉ
によってずれの積算量を求めることができる。なお、このようなずれ量の積算は、画像処理手段５のずれ積算手段によって行うことができる。
【００８５】
さらに、このＦｉから各画素での光の曲がる角度を求めることも可能である。このような方法により、グリッドとＣＣＤ画素との規則的な対応関係にずれがある場合であっても、各画素でのずれ積算量を求めることができ、各画素での光の曲がる角度を求めることができる。
【００８６】
【実施例１】
次に、本発明の実施例を説明する。この実施例においては、５０００画素を有するラインセンサカメラを用いて撮像した画像のグレーデータを、Ｚ１〜Ｚ５０００として入力し、入力された画素出力値をＣｉ＝Ｚｉ（ｉ＝１〜５０００）として表す。なお、１つのグリッドに４個のＣＣＤ画素を対応させて撮像した場合の、グレーデータの１〜１２００画素の部分を図１５に示し、図１５のＱ区間の拡大図を図１６に示す。
【００８７】
画像処理の手順を図１７〜１９のフローチャートを用いて説明する。まず、図１７に示すように、ステップ１として±符号を生成する。１つのグリッド（１ピッチ）当たりの画素数をｈとすると、±符号の生成は、ｈ／２を基礎となる数字として行われる。具体的には、ｈ／２個の＋符号とｈ／２個の−符号とを交互に生成する。そして、生成した符号を順番にｆｕｇｏ（ｋ）で識別し、生成した符号をレジスタ，キャッシュメモリ，主記憶装置等の記憶装置に記憶する。なお、この処理は、符号生成手段によって行うことができる。
【００８８】
なお、図１７のフローにおいては、ｈ＝８、すなわち、１グリッド当たり８個のＣＣＤ画素を対応させた例を示している。しかしながら、このフローにおいては、ｈは４の整数倍の値であればどのような値にも適用可能である。例えばｈが４であっても、１２であってもよい。具体的には、本例のようにｈ＝８の場合には、４個の＋符号と４個の−符号とを交互に生成する。一方、ｈ＝４の場合には２個、ｈ＝１２の場合には６個の＋符号と−符号とを交互に生成する。
【００８９】
このようにして、ｈの数を（４の整数倍で）増やすことにより、１グリッド当たりのＣＣＤ画素数を増加させて測定精度を上げることができる。
【００９０】
次に、図１８に示すように、ステップ２としてＡ相、Ｂ相の正弦波を生成する。具体的には、ステップ１で生成した±符号（ｆｕｇｏ（ｋ））を、それぞれの画素出力値（ｄａｔａ（ｉ））に順番に割当ててＡ相用の符号付画素出力値を演算する。そして、求めるＡ相のＡｉの値を、Ａｉ以後のｈ個の画素の符号付画素出力値の和によって演算する。
【００９１】
次に、Ｂ相を演算する。ステップ１で生成した±符号（ｆｕｇｏ（ｋ））をｈ／４シフトした後にそれぞれの画素出力値（ｄａｔａ（ｉ））に順番に割当ててＢ相用の符号付画素出力値を演算する。そして、求めるＢ相のＢｉの値を、Ｂｉ以後のｈ個の画素の符号付画素出力値の和によって演算する。そして、算出されたＡ相、Ｂ相の正弦波を記憶装置に記憶する。このようにして生成されたＡ相、Ｂ相の正弦波のグラフを図２０に示す。なお、このような処理は正弦波生成手段によって行うことができる。一方、上記の符号の生成およびＡ相、Ｂ相の正弦波の生成をまとめて、以下の式によって処理することもできる。
【００９２】
【数４】
ｉ＝０以上の整数
ｋ＝０〜５０００／ｈ
ＦＯＲ  ｉ＝０  Ｔｏ  ｋ
Ａ８ｉ＋１＝−Ｃ８ｉ＋１  −  Ｃ８ｉ＋２  ＋  Ｃ８ｉ＋３  ＋  Ｃ８ｉ＋４  ＋  Ｃ８ｉ＋５  ＋  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８
Ａ８ｉ＋２＝−Ｃ８ｉ＋２  ＋  Ｃ８ｉ＋３  ＋  Ｃ８ｉ＋４  ＋  Ｃ８ｉ＋５  ＋  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９
Ａ８ｉ＋３＝＋Ｃ８ｉ＋３  ＋  Ｃ８ｉ＋４  ＋  Ｃ８ｉ＋５  ＋  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９  −  Ｃ８ｉ＋１０
Ａ８ｉ＋４＝＋Ｃ８ｉ＋４  ＋  Ｃ８ｉ＋５  ＋  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９  −  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１
Ａ８ｉ＋５＝＋Ｃ８ｉ＋５  ＋  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９  −  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２
Ａ８ｉ＋６＝＋Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９  −  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２  ＋  Ｃ８ｉ＋１３
Ａ８ｉ＋７＝−Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９  −  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２  ＋  Ｃ８ｉ＋１３  ＋  Ｃ８ｉ＋１４
Ａ８ｉ＋８＝−Ｃ８ｉ＋８  −  Ｃ８ｉ＋９  −  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２  ＋  Ｃ８ｉ＋１３  ＋  Ｃ８ｉ＋１４  −  Ｃ８ｉ＋１５
Ｂ８ｉ＋１＝＋Ｃ８ｉ＋１  ＋  Ｃ８ｉ＋２  ＋  Ｃ８ｉ＋３  ＋  Ｃ８ｉ＋４  −  Ｃ８ｉ＋５  −  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８
Ｂ８ｉ＋２＝＋Ｃ８ｉ＋２  ＋  Ｃ８ｉ＋３  ＋  Ｃ８ｉ＋４  −  Ｃ８ｉ＋５  −  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９
Ｂ８ｉ＋３＝＋Ｃ８ｉ＋３  ＋  Ｃ８ｉ＋４  −  Ｃ８ｉ＋５  −  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９  ＋  Ｃ８ｉ＋１０
Ｂ８ｉ＋４＝＋Ｃ８ｉ＋４  −  Ｃ８ｉ＋５  −  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９  ＋  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１
Ｂ８ｉ＋５＝−Ｃ８ｉ＋５  −  Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９  ＋  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２
Ｂ８ｉ＋６＝−Ｃ８ｉ＋６  −  Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９  ＋  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２  −  Ｃ８ｉ＋１３
Ｂ８ｉ＋７＝−Ｃ８ｉ＋７  −  Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９  ＋  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２  −  Ｃ８ｉ＋１３  −  Ｃ８ｉ＋１４
Ｂ８ｉ＋８＝−Ｃ８ｉ＋８  ＋  Ｃ８ｉ＋９  ＋  Ｃ８ｉ＋１０  ＋  Ｃ８ｉ＋１１  ＋  Ｃ８ｉ＋１２  −  Ｃ８ｉ＋１３  −  Ｃ８ｉ＋１４  −  Ｃ８ｉ＋１５
次に、図１９に示すように、ステップ３として位相角度を演算し、角速度を演算する。まず、上記で生成されたＡ相、Ｂ相の正弦波によって求められるリサジュー図形を図２１に示す。なお、このリサジュー図形は説明の便宜上用いられるものであり、リサジュー図形上の位相角度は計算によって求めることができるので、このようなリサジュー図形を描画する処理は必須のものとしなくてもよい。次に、Ａ相、Ｂ相の正弦波から求めたそれぞれの画素のリサジュー図形上の位相角度を以下の式によって計算する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、位相角度演算手段によって行うことができる。リサジュー図形上での位相角度を図２２に示す。
【００９３】
【数５】
2004251878.tif 000006
【００９４】
次に、求められたそれぞれの画素のリサジュー図形上の位相角度を用いて、１画素当たりの位相角度の変化率すなわち位相角速度を以下の式によって計算する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、角速度演算手段によって行うことができる。求められた位相角速度を図２３に示す。
【００９５】
【数６】
2004251878.tif 000007
【００９６】
次に、求められた１画素当たりの位相角度速度を以下の式によって、平均処理およびゼロ補正する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、補正手段によって行うことができる。
【００９７】
【数７】
2004251878.tif 000008
【００９８】
次に、補正された位相角速度を用いて、それぞれの画素における屈折力を以下の式によって計算する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、屈折力演算手段によって行うことができる。
【００９９】
【数８】
2004251878.tif 000009
【０１００】
次に、補正された位相角速度を用いて、それぞれの画素におけるずれ量の積算値を以下の式によって計算する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、ずれ積算手段によって行うことができる。
【０１０１】
【数９】
2004251878.tif 000010
【０１０２】
なお、この例においては、図１７のフローように、ｈ／２個の＋符号とｈ／２個の−符号とを交互に生成し、図１８のフローのように、生成した±符号をｈ／４シフトした後にそれぞれの画素出力値に順番に割当ててＢ相用の符号付画素出力値を求める。このような符号割当て処理を行うことにより、１つのグリッドに対応するＣＣＤ画素の数が増えた場合にも、それが４の整数倍の数である限り、Ａ相，Ｂ相の２つの正弦波を求め、欠点の検出，屈折力の算出等を行うことができる。したがって、１つのグリッドに対応する画素の数を増加させて測定精度を上げることができる。また、ハードウェアに改良を加えることなく測定の精度を上げることができる。
【０１０３】
また、１つのグリッドに対応する画素の数を表すＸが、Ｘ＝４ｐ（ｐは１以上の整数）の場合に、正弦波Ａ用の符号付画素出力値ＡＣｋからＡ相（Ａｎ）を求める式は、以下のように一般化することもできる。
【０１０４】
【数１０】
2004251878.tif 000011
【０１０５】
同様に、Ｘ＝４ｐの場合に、正弦波Ｂ用の符号付画素出力値ＢＣｋからＢ相（Ｂｎ）を求める式は、以下のように一般化することもできる。
【０１０６】
【数１１】
2004251878.tif 000012
【０１０７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態として、ｎ個のグリッドに対して４ｎ±α個のＣＣＤ画素を対応させた状態のＣＣＤ出力により、それぞれの画素における位相角度を求める他の方法を説明する。
【０１０８】
この第２の実施の形態においては、モアレが発生しているＣＣＤ画素の出力に基づいて、Ａ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相から成る４種類の正弦波を求める。そして、この４種類の正弦波を用いて、位相角度を求める。ここで、この４種類の正弦波は、Ａ相→Ｂ相→Ｃ相→Ｄ相の順番に９０°ずつ位相をずらしたものである。すなわち、Ａ相から９０°位相をずらしてＢ相を求め、Ｂ相から９０°位相をずらしてＣ相を求め、Ｃ相から９０°位相をずらしてＤ相を求めている。
【０１０９】
次に、ＣＣＤ画素の出力から、９０°ずつ位相がずれた４種類の正弦波を求める方法を説明する。
【０１１０】
（ｓｔｅｐ１）
まず、所定のルールに従って、各ＣＣＤ画素の出力（Ｖｎ）に正または負の符号を割当てる。具体的には、第１の実施の形態と同様に、全画素を連続した４個の画素ごとの連続したグループに分ける。そして、それぞれのグループ内の画素をＶ４ｉ＋１，Ｖ４ｉ＋２，Ｖ４ｉ＋３，Ｖ４ｉ＋４（０≦ｉ）と表す。
【０１１１】
次に、それぞれのグループに含まれる４つの画素に対して、以下の表２に含まれる行ごとの符号をこの順序パターンで乗算する。具体的には、Ａ相については、行１を用い、行１のＩ〜ＩＶそれぞれの符号を、上記各グループ内の４つの画素のそれぞれに対応させて乗算する。次に、Ｂ相については、行２のそれぞれの符号を、上記各グループ内の４つの画素のそれぞれに対応させて乗算する。次に、Ｃ相については、行３のそれぞれの符号を同様にして乗算する。最後にＤ相については、行４のそれぞれの符号を同様にして乗算する。
【０１１２】
【表２】
2004251878.tif 000013
【０１１３】
上記の表２においては、それぞれの行に含まれる符号パターンは、行ごとに異なっており、行１から行４にかけて、符号パターン内の符号の配置を、符号１つ分ずつシフトさせている。したがって、行１から行４を、Ａ相〜Ｄ相に順番に割当てることにより、乗算される符号パターンを符号１つ分ずつシフトさせることができる。なお、重要なことは、Ａ相からＤ相にかけて、符号を１つ分ずつシフトさせることであり、Ａ相に行１を割当てることを必須としているわけではない。したがって、Ａ相に対しては、行１〜行４のいずれを割当ててもよい。Ａ相〜Ｄ相に対する符号パターン割当て例を表３に示す。
【０１１４】
【表３】
2004251878.tif 000014
【０１１５】
このようにして、全ての画素出力値に、上記の規則にしたがって＋または−の符号を乗算して符号付けし、Ａ相用，Ｂ相用，Ｃ相用，Ｄ相用の４種類の符号付画素出力値（ＡＶｋ，ＢＶｋ，ＣＶｋ，ＤＶｋ）を求める。なお、このようなＡ相用〜Ｄ相用の４種類の符号付画素出力値を演算する処理は、画像処理手段５の符号割当て手段によって行うことができる。
【０１１６】
（ｓｔｅｐ２）
次に、Ａ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相、４種類の正弦波を算出する。これは、上記で求めたＡ相用〜Ｄ相用の４種類の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。なお、このようなＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相、４種類の正弦波を演算する処理は、画像処理手段５の正弦波生成手段によって行うことができる。
【０１１７】
Ａ相については、Ａ相用の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。
【０１１８】
【数１２】
2004251878.tif 000015
【０１１９】
次に、Ｂ相については、Ｂ相用の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。
【０１２０】
【数１３】
2004251878.tif 000016
【０１２１】
次に、Ｃ相については、Ｃ相用の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。
【０１２２】
【数１４】
2004251878.tif 000017
【０１２３】
次に、Ｄ相については、Ｄ相用の符号付画素出力値に対して以下の式で求めることができる。
【０１２４】
【数１５】
2004251878.tif 000018
【０１２５】
さらに、Ｘ＝４の場合に、グループ化をして符号を割当てＡ相〜Ｄ相を求める上述の処理は、以下の式で表すこともできる。
【０１２６】
【数１６】
ｉ＝０以上の整数
Ａ４ｉ＋１＝−Ｖ４ｉ＋１  ＋  Ｖ４ｉ＋２  ＋  Ｖ４ｉ＋３  −  Ｖ４ｉ＋４
Ａ４ｉ＋２＝＋Ｖ４ｉ＋２  ＋  Ｖ４ｉ＋３  −  Ｖ４ｉ＋４  −  Ｖ４ｉ＋５
Ａ４ｉ＋３＝＋Ｖ４ｉ＋３  −  Ｖ４ｉ＋４  −  Ｖ４ｉ＋５  ＋  Ｖ４ｉ＋６
Ａ４ｉ＋４＝−Ｖ４ｉ＋４  −  Ｖ４ｉ＋５  ＋  Ｖ４ｉ＋６  ＋  Ｖ４ｉ＋７
Ｂ４ｉ＋１＝＋Ｖ４ｉ＋１  ＋  Ｖ４ｉ＋２  −  Ｖ４ｉ＋３  −  Ｖ４ｉ＋４
Ｂ４ｉ＋２＝＋Ｖ４ｉ＋２  −  Ｖ４ｉ＋３  −  Ｖ４ｉ＋４  ＋  Ｖ４ｉ＋５
Ｂ４ｉ＋３＝−Ｖ４ｉ＋３  −  Ｖ４ｉ＋４  ＋  Ｖ４ｉ＋５  ＋  Ｖ４ｉ＋６
Ｂ４ｉ＋４＝−Ｖ４ｉ＋４  ＋  Ｖ４ｉ＋５  ＋  Ｖ４ｉ＋６  −  Ｖ４ｉ＋７
Ｃ４ｉ＋１＝＋Ｖ４ｉ＋１  −  Ｖ４ｉ＋２  −  Ｖ４ｉ＋３  ＋  Ｖ４ｉ＋４
Ｃ４ｉ＋２＝−Ｖ４ｉ＋２  −  Ｖ４ｉ＋３  ＋  Ｖ４ｉ＋４  ＋  Ｖ４ｉ＋５
Ｃ４ｉ＋３＝−Ｖ４ｉ＋３  ＋  Ｖ４ｉ＋４  ＋  Ｖ４ｉ＋５  −  Ｖ４ｉ＋６
Ｃ４ｉ＋４＝＋Ｖ４ｉ＋４  ＋  Ｖ４ｉ＋５  −  Ｖ４ｉ＋６  −  Ｖ４ｉ＋７
Ｄ４ｉ＋１＝−Ｖ４ｉ＋１  −  Ｖ４ｉ＋２  ＋  Ｖ４ｉ＋３  ＋  Ｖ４ｉ＋４
Ｄ４ｉ＋２＝−Ｖ４ｉ＋２  ＋  Ｖ４ｉ＋３  ＋  Ｖ４ｉ＋４  −  Ｖ４ｉ＋５
Ｄ４ｉ＋３＝＋Ｖ４ｉ＋３  ＋  Ｖ４ｉ＋４  −  Ｖ４ｉ＋５  −  Ｖ４ｉ＋６
Ｄ４ｉ＋４＝＋Ｖ４ｉ＋４  −  Ｖ４ｉ＋５  −  Ｖ４ｉ＋６  ＋  Ｖ４ｉ＋７
次に、上記のようにして求められたＡ相〜Ｄ相の正弦波から各画素における位相角度を求める。それぞれの画素における位相角度をＨｉとすると、位相角度は、Ｈｉ＝ＡＴＡＮ（（Ｂｉ−Ｄｉ）／（Ａｉ−Ｃｉ））で求めることができる。なお、このような位相角度を演算する処理は、画像処理手段５の位相角度演算手段によって行うことができる。
【０１２７】
【実施例２】
次に、Ａ相〜Ｄ相の４種類の正弦波を用いた本発明の第２の実施例を説明する。この実施例においては、５０００画素を有するラインセンサカメラを用いて撮像した画像のグレーデータを処理する例を説明する。
【０１２８】
画像処理の手順を図２４〜２９のフローチャートを用いて説明する。図２４〜２９は、画像処理の手順を示すフローチャートである。まず、図２４に示すように、ステップ１として±符号を生成する。１つのグリッド（１ピッチ）当たりの画素数をｈとすると、±符号の生成は、ｈ／２を基礎となる数字として行われる。具体的には、ｈ／２個の＋符号とｈ／２個の−符号とを交互に生成する。そして、生成した符号を順番にｆｕｇｏ（ｋ）で識別し、生成した符号をレジスタ，キャッシュメモリ，主記憶装置等の記憶装置に記憶する。なお、この処理は、符号生成手段によって行うことができる。
【０１２９】
なお、図２４のフローにおいては、ｈ＝４、すなわち、１グリッド当たり４個のＣＣＤ画素を対応させた例を示している。しかしながら、このフローにおいては、ｈは４の整数倍の値であればどのような値にも適用可能である。例えばｈが８であっても、１２であってもよい。具体的には、本例のようにｈ＝４の場合には、２個の＋符号と２個の−符号とを交互に生成する。一方、ｈ＝８の場合には４個、ｈ＝１２の場合には６個の＋符号と−符号とを交互に生成する。
【０１３０】
このようにして、ｈの数を（４の整数倍で）増やすことにより、１グリッド当たりのＣＣＤ画素数を増加させて測定精度を上げることができる。
【０１３１】
次に、図２５〜２８に示すように、ステップ２としてＡ相〜Ｄ相の正弦波を生成する。具体的には、ステップ１で生成した±符号（ｆｕｇｏ（ｋ））を、それぞれの画素出力値（ｄａｔａ（ｉ））に順番に割当ててＡ相用の符号付画素出力値を演算する。そして、求めるＡ相（ｐｈａｓｅ＃ａ（ｉ））の値を、ｉ番目以後のｈ個の画素の符号付画素出力値の和によって演算する。
【０１３２】
次に、Ｂ相を演算する。ステップ１で生成した±符号（ｆｕｇｏ（ｋ））をｈ／４シフトした後にそれぞれの画素出力値（ｄａｔａ（ｉ））に順番に割当ててＢ相用の符号付画素出力値を演算する。そして、求めるＢ相（ｐｈａｓｅ＃ｂ（ｉ））の値を、ｉ番目以後のｈ個の画素の符号付画素出力値の和によって演算する。同様にして、Ｃ相（ｐｈａｓｅ＃ｃ（ｉ））、次にＤ相（ｐｈａｓｅ＃ｄ（ｉ））を演算する。そして、算出されたＡ相〜Ｄ相の正弦波を記憶装置に記憶する。このようにして生成されたＡ相〜Ｄ相の正弦波のグラフを図３０に示す。なお、このような処理は正弦波生成手段によって行うことができる。
【０１３３】
次に、図２９に示すように、ステップ３として位相角度を演算し、角速度を演算する。まず、上記で生成されたＡ相〜Ｄ相の４種類の正弦波に基づいて、以下の式によって位相角度を計算する。計算した位相角度のグラフを図３１に示す。
【０１３４】
【数１７】
2004251878.tif 000019
【０１３５】
この第２の実施例における位相角度の計算方法によれば、上記第１の実施例に比べてＩＦ文を減らすことができるため、演算処理を速くすることができる。
【０１３６】
次に、求めた位相角度を用いて、１画素当たりの位相角度の変化率すなわち位相角速度を以下の式によって計算する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、角速度演算手段によって行うことができる。求められた位相角速度のグラフを図３２に示す。
【０１３７】
【数１８】
2004251878.tif 000020
【０１３８】
次に、求められた１画素当たりの位相角速度を以下の式によって、平均処理およびゼロ補正する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、補正手段によって行うことができる。
【０１３９】
【数１９】
2004251878.tif 000021
【０１４０】
次に、補正された位相角速度を用いて、それぞれの画素における屈折力を計算する。具体的な計算処理は、上記の第１の実施例と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１４１】
次に、補正された位相角速度を用いて、それぞれの画素におけるずれ量の積算値を以下の式によって計算する。そして、算出結果を記憶装置に記憶する。この処理は、ずれ積算手段によって行うことができる。以下の式によって求めたＦｉのグラフを図３３に示す。なお、このＦｉのグラフは、角速度（レンズパワー）を積算したグラフであり、Ｆｉは、レンズ作用による光の屈折角度になる。
【０１４２】
【数２０】
2004251878.tif 000022
【０１４３】
（第３の実施の形態）
上述した第１および第２の実施の形態に示したように、モアレ縞を利用した欠陥の光学的歪みを検出する方法では、モアレ縞を発生させるためにグリッドパターンを使用する。そして、グリッドが配列される方向の欠陥の光学的歪みを検出する。このため、検出可能な欠陥のサイズは、グリッドパターンの間隔および撮像するカメラの分解能によってほぼ決められる。
【０１４４】
欠陥サイズが微小なものを検出するためには、グリッドパターンの間隔を狭め、カメラの分解能を上げれば検出可能である。しかしながら、カメラ１台当たりの視野が狭くなるのでカメラ台数が増え、検出機自体が大掛かりなものになり、コストも大きくなる。
【０１４５】
したがって、板状体に存在する微小欠点を検出する方法において、上述した第１および第２の実施の形態と同条件（グリッドパターンの間隔、カメラの分解能）で、第１および第２の実施の形態の方法よりも高い検出感度を得られる検出機を提供することが望ましい。
【０１４６】
第３の実施の形態においては、上述した第１および第２の実施の形態におけるグリッドパターンでの検出に加え、グリッドパターンとスリットとを用いて板状体に存在する欠点を検出することをポイントとする。
【０１４７】
図３４は、本発明の第３の実施形態に係る検査装置の構成を説明する概略側面図である。具体的には、図３４に示すように、検査対象物である板状体３を撮像する撮像手段４と照明１とを備え、検査対象物３と照明１との間にグリッドパターン２を配置する。検査対象物３の搬送方向を矢印で示す。そして、撮像手段４と、グリッドパターン２および照明１とが、検査対象物３を介して対向するように配置する。さらに、検出感度を向上させるためのスリット体１０を備える。スリット体１０を、照明１と撮像手段４との間に配置することが必要である。
【０１４８】
スリット体１０は、図３４に示すように、一対の遮光部１１および１２と、この一対の遮光部の間のスリットとから構成されている。例えば、このようなスリット体１０は、一対の黒色の遮光板を、その間に一定の間隔ｄを置いて配置することによって実現することができる。
【０１４９】
図３５は、図３４の検査装置において、撮像手段４の位置から照明１側を見た平面図である。スリット体１０を配置する位置としては、図３５に示すように、スリットの長手方向とグリッドパターン２の配列方向とを合わせる。そして、図３４に示すように、撮像手段４のラインセンサの光軸７が、スリットを通過するようにする。光軸７とスリットの幅方向の中心とをほぼ一致させるようにすると好適である。
【０１５０】
図３６〜３８は、スリット体１０の配置例を説明する概略側面図である。図３４においては、スリット体１０をグリッドパターン２の上側に重ねて配置した例を示した。しかしながら、スリット体１０の配置をこれに限定するものではない。本発明においては、スリット体１０を、照明１と撮像手段４との間に配置すればよい。したがって、図３６に示すように、スリット体１０の上側にグリッドパターン２を重ねて配置してもよい。すなわち、スリット体１０をグリッドパターン２の下側に配置してもよい。
【０１５１】
さらに、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）に示すように、スリット体１０とグリッドパターン２とを離して配置してもよい。また、図３８に示すように、スリット体１０を、検査対象物３を挟んでグリッドパターン２と対向する側に配置してもよい。
【０１５２】
次に、スリットの間隔ｄを調整することによって、検出感度を向上させる方法について説明する。
【０１５３】
スリットの間隔ｄによる光の回折を考えると、スリットから距離Ｌ離れた地点での光の幅Ｗはスリットの幅ｄと回折による幅Ｌθの和（θ：回折角）であり、以下の式で表される。
【０１５４】
【数２１】
2004251878.tif 000023
【０１５５】
このとき、Ｗが最小となるのは、ｄ＝√（λ・Ｌ）のときである。このとき、ＷもＷ＝√（λ・Ｌ）となる。
【０１５６】
したがって、スリットの間隔ｄは、ｄ≒√（λ・Ｌ）となるように配置することが好ましい。（λ：照明の光の波長、Ｌ：カメラからスリットまでの距離）
このように、ある程度適切なスリット間隔に設定したスリットを用いることによって、照明からの光線の広がりを抑えることができ、比較的平行光に近い状態で検査することができる。これにより迷光を遮断することができるため検出感度を向上させることができる。
【０１５７】
【実施例３】
図３４と同様の検査装置を用いた第３の実施例について説明する。この検査装置は、照明器１とＣＣＤカメラ４とグリッドパターン２およびスリット体１０で構成され、被検査体３に存在する欠点によって発生する光学的歪みの屈折力をグリッドパターンの変化をとらえることによって検査する。
【０１５８】
具体的には、第３の実施例においては、このような欠点検出装置を用いて、スリットの間隔ｄを変化させた場合における光学的歪みの屈折力への影響を調べた。
【０１５９】
例えば被検査体３として、厚さ１ｍｍのフロートガラス板を、その下部にある照明器１からの光によって照射し、ＣＣＤカメラ４でガラス板を撮像した。照明器１には、直管蛍光灯を用いて、ガラス板の裏面からある一定距離離して配置し、透過型照明としている。さらに、ガラス板３と照明器１との間には、ガラス板３に存在する欠点によって発生する光学的歪みを検出するためのグリッドパターン２と、照明器１からの光線を平行光にし、迷光を遮るためのスリット体１０とを配置している。このスリット体１０のスリットの間隔ｄを、その間隔がそれぞれｄ１〜ｄ５になるように配置して検査を行う。このとき、ＣＣＤカメラ４からスリット１０までの距離は１０００ｍｍとし、照明光は緑色光（波長が約５００ｎｍ程度）または、白色光を用いた。
【０１６０】
ＣＣＤカメラ４で撮像した画像は、画像処理装置で画像処理した。画像処理によってＣＣＤカメラ４で撮像された画像データから９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を演算し、複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求め、各画素間の位相角度の差から光学的歪みの屈折力を算出した。
【０１６１】
本実施例における結果を図３９に示す。図３９は、実施例で行った光学的歪みの屈折力のスリットによる影響を示すグラフである。図３９では、画像処理装置によって算出された光学的歪みの屈折力を２５６階調で表している。なお横軸はスリットの間隔、縦軸は歪みの屈折力（単位：ｍｄｐｔ  ミリディオプター）である。スリットの間隔は、０．５ｍｍ，１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍであり、それぞれがｄ１〜ｄ５に対応している。
【０１６２】
図３９に示された結果より、スリットの間隔の違いによって光学的歪みの屈折力に変化があることが分かった。このことから、スリットを用いることによって光学的歪みの屈折力に影響を与えることを確認した。実施結果において、スリットの間隔は０．５ｍｍの場合が最も効果があった。
【０１６３】
実施結果から、スリットの間隔を狭めるほど、迷光を遮ることができ、歪みの屈折力をより強く検知することが可能であることが分かった。
【０１６４】
ここで、スリットの間隔による光の回折を考えると、スリットから距離Ｌ離れた地点での光の幅Ｗはスリットの幅ｄと回折による幅Ｌθの和、Ｗ＝ｄ＋Ｌθ≒ｄ＋λＬ／ｄ（λ：光の波長）で表される。このとき、Ｗが最小となるのは、ｄ＝√（λ・Ｌ）のときである。このとき、ＷもＷ＝√（λ・Ｌ）となる。この式より実施例における最適スリット幅を計算すると、緑色光のときにはＷ≒０．７ｍｍとなる。
【０１６５】
そのため、スリットの間隔は、上記式より計算された幅に近い値に設定することが望ましい。ただし、ＣＣＤカメラの視野、設定状況も考慮しなければならない。例えば、ＣＣＤカメラの視野範囲に影響を与えない程度にすることも考慮しなければならない。そのために、スリット間隔ｄが１００μｍ以上となるような条件で行うことが好ましい。
【０１６６】
（第４の実施の形態）
上述した第３の実施の形態においては、グリッドパターンに加えてスリット体を用いる構成を説明した。一方、グリッドパターンにスリットを加える代わりとして、予めグリッド幅を狭め、そのグリッド以外の部分を黒くスリット状にマスキングしたグリッドパターンを使用してもよい。
【０１６７】
図４０に、第４の実施の形態に係るグリッドパターンの概略平面図を示す。このグリッドパターン２は、一対のマスキング部２１および２２と、マスキング部２１と２２との間に配置されたグリッドとを含む。このようなグリッドパターン２は、グリッドの配列方向（長手方向）と直交するグリッドの幅方向からグリッドを挟むように、一対のマスキング部２１および２２を設けることによって実現できる。
【０１６８】
ここでは、マスキング部２１と２２との間隔は、スリットの間隔ｄである。したがって、スリットの間隔ｄを適切な値とすることにより、検出感度を向上させることができる。
【０１６９】
（第５の実施の形態）
図４１，４２は、本発明の第５の実施形態に係る検査装置の構成を説明する概略側面図である。スリットで光線の広がりを抑える代わりに、レーザー光のような幅の狭い平行光を帯状に照射する光源を用いてもよい。または、レンズなどを用いて照明光を集光させて照射幅を狭め、さらに平行光にして照射する方法を用いてもよい。
【０１７０】
具体的には、図４１に示すように、光源１としてレーザー光を用い、幅の狭い帯状の平行光を、グリッドパターン２を介して検査対象物３に照射してもよい。あるいは、図４２に示すように、集光レンズ２５を用いて照明光を集光させて照射幅を狭め、さらにコリメートレンズ２６によって平行光にして照射してもよい。
【０１７１】
上記の説明においては、ガラス板を検査対象として本発明を説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。ガラス板の他に、樹脂等の他の透明板状体あるいは光沢のある板状体についても本発明を適用できる。
【０１７２】
また、本発明による評価装置および評価方法が適用可能な透明板状体は、必ずしも平板に限られるものではなく、パネルなどのように、ゆるやかな曲率を有している板でもよい。また透明板状体または光沢のある板状体は、適宜切断された板材でも、連続的に供給される板材でもよい。さらに本発明による評価装置および方法は、透光性を有していれば半透明な板にも適用可能である。
【０１７３】
一方、上記の実施の形態および実施例においては、ラインセンサカメラによって撮像された画像データを用いて本発明を説明したが、本発明は、マトリックスカメラによって撮像された画像データの処理にも適用することができる。
【０１７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画素の配列パターンとグリッドパターン像との規則的な対応関係にずれが生じた場合であっても、透明板状体に含まれる欠点および屈折力、そして光沢のある板状体の表面平坦度の不均一性を求めることができる。
【０１７５】
また、高精度なピッチおよび幅の微小グリッドおよびテレセントリックレンズを要求しないため、装置全体を安価なシステムとして構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の評価装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の評価装置を示す斜視図である。
【図３】搬送方向の下流から見た評価装置の概略端面図である。
【図４】搬送方向の側面から見た評価装置の概略側面図である。
【図５】搬送方向の下流から見た評価装置の概略端面図である。
【図６】搬送方向の側面から見た評価装置の概略側面図である。
【図７】評価装置の概略平面図である。
【図８】本発明の他の評価装置を示す概略構成図である。
【図９】ＣＣＤ画素とグリッドとの対応関係を説明する図である。
【図１０】ＣＣＤ画素とグリッドとのずれを説明する概念図である。
【図１１】グリッドパターンを５０００画素のラインセンサカメラで撮像した際の出力のグレー画像データの１〜１２００画素の部分を表示するグラフである。
【図１２】符号の割当てを説明する概念図である。
【図１３】符号の割当てを説明する概念図である。
【図１４】位相角速度のグラフの一例を示す図である。
【図１５】グレーデータのグラフの一例を示す図である。
【図１６】図１０のグラフの一部拡大図である。
【図１７】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図１９】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図２０】Ａ相、Ｂ相の正弦波のグラフの一例を示す図である。
【図２１】Ａ相、Ｂ相の正弦波によって求められるリサジュー図形の一例を示す図である。
【図２２】リサジュー図形上での位相角度のグラフの一例を示す図である。
【図２３】位相角速度のグラフの一例を示す図である。
【図２４】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図２５】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図２６】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図２７】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図２８】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図２９】画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図３０】Ａ相〜Ｄ相の正弦波のグラフの一例を示す図である。
【図３１】位相角度のグラフの一例を示す図である。
【図３２】位相角速度のグラフの一例を示す図である。
【図３３】角速度（レンズパワー）を積算したグラフの一例を示す図であり、レンズ作用による光の屈折角度を示す。
【図３４】本発明の第３の実施形態に係る検査装置の構成を説明する概略側面図である。
【図３５】図２９の検査装置において、撮像手段４の位置から照明１側を見た平面図である。
【図３６】スリット体１０の配置例を説明する概略側面図である。
【図３７】スリット体１０の配置例を説明する概略側面図である。
【図３８】スリット体１０の配置例を説明する概略側面図である。
【図３９】光学的歪みの屈折力のスリットによる影響を示すグラフである。
【図４０】第４の実施の形態に係るグリッドパターンの概略平面図である。
【図４１】本発明の第５の実施形態に係る検査装置の構成を説明する概略側面図である。
【図４２】本発明の第５の実施形態に係る検査装置の構成を説明する概略側面図である。
【符号の説明】
１  光源
２  グリッドパターン
３  ガラス板
４  撮像手段
５  画像処理手段
６  表示手段
７  光軸
８  搬送手段
１０  スリット体
１１，１２  遮光部
２１，２２  マスキング部
２５  集光レンズ
２６  コリメートレンズ
４１  ラインセンサカメラ
４２  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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