(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状照明装置およびイメージセンサを、それぞれの長手方向が平行になるように、かつ、これらの間に、片面側に多数の三角柱プリズムを備えているプリズムシートを挟むように対向配置し、ここで前記三角柱プリズムは前記プリズムシートの走行方向に平行に所定間隔のピッチで並んでおり、且つ前記三角柱プリズムの各々は前記走行方向に垂直な断面が三角形になっており、
前記プリズムシートの前記走行方向に垂直な幅方向に対して前記ライン状照明装置及び前記イメージセンサの長手方向を、前記ライン状照明装置からの光が前記プリズムシートの正常部分を透過して前記イメージセンサに入射したときに得られる前記イメージセンサの出力レベルが前記幅方向と前記長手方向の角度を０度とした場合の１／２以下となるように傾け、
前記イメージセンサの出力レベルが所定の閾値を越えた場合に前記プリズムシートに欠陥があると判定する、
ことを特徴とするプリズムシートの欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリズムシートの欠陥検出方法に関する。プリズムシートは、例えば、ノートパソコンの液晶画面のバックライトの輝度を強化するため等に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、プリズムシートの検査は目視で行っていた。
また、特開平２−１１６７４１号公報には、移動するフィルムの幅方向に対して所定角度だけ傾けてライン状照明装置を配置して、フィルム上のフィッシュアイを検出するフィッシュアイ検出装置が開示されている。この公報に記載の装置では、フィルム上の欠陥を画像信号の暗部として検出している。また、ライン状照明装置をフィルムの移動方向に対して６０度以内に傾けることにより、換言すればフィルムの幅方法に対して３０度以上の所定角度だけ傾けることにより、フィッシュアイの周辺部分の光学的歪みを検出可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の人間による目視検査では、異物等の色の変化を伴った欠陥は比較的容易に検出できるが、プリズムシートのプリズム部の形成不良の様な、必ずしも色の変化を伴なわない微小な欠陥を検出するため検査者には相当な熟練が必要であった。
【０００４】
また、連続的に生産されるプリズムシートを生産中に目視で検査することは不可能であって生産後の検反工程が必要となるので、プリズムシートの生産性が低下するという問題があった。
さらに、特開平２−１１６７４１号公報に開示されているフィッシュアイ検出装置では、プリズムシートの欠陥検査はできないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、検査者の熟練を要することなく、且つ、プリズムシートの生産性を低下させることなく、リアルタイムでプリズムシートの形成不良を検出可能にするプリズムシートの欠陥検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のプリズムシートの欠陥検出方法は、ライン状照明装置およびイメージセンサを、それぞれの長手方向が平行になるように、かつ、これらの間に、片面側は平滑面であり、他面側に多数の三角柱プリズムを備えているプリズムシートを挟むように対向配置し、ここで前記三角柱プリズムは前記プリズムシートの走行方向に平行に所定間隔のピッチで並んでおり、且つ前記三角柱プリズムの各々は前記走行方向に垂直な断面が三角形になっており、前記プリズムシートの前記走行方向に垂直な幅方向に対して前記ライン状照明装置及び前記イメージセンサの長手方向を、前記ライン状照明装置からの光が前記プリズムシートの正常部分を透過して前記イメージセンサに入射したときに得られる前記イメージセンサの出力レベルが前記幅方向と前記長手方向の角度を０度とした場合の１／２以下となるように傾け、前記イメージセンサの出力レベルが所定の閾値を越えた場合に前記プリズムシートに欠陥があると判定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
図１は本発明の実施の形態によるプリズムシートの欠陥検査方法における検査対象となるプリズムシートの斜視図である。図示のように、プリズムシート４は、その製造時に図示矢印方向（Ｘ方向）に走行する連続シートである。プリズムシート４の片面側４１は例えば透明樹脂のような透明な平滑面であり、他面側に多数の三角柱プリズム４２を備えている。この三角柱プリズム４２は例えば５０μｍピッチで走行方向に平行に並んでいる。各々の三角柱プリズム４２のプリズムシート４の走行方向に垂直な断面は頂角が例えば９５度を持つ三角形になっている。したがって、プリズムシート４はその切断面が常に同一形状となる方向に移動する。
【０００９】
図２は図１に示したプリズムシート４の一部拡大断面図である。図示のように、三角柱プリズム４２の斜面に異物４３が形成されたり、三角柱プリズム４２の斜面の間に異物４４が形成されたり、三角柱プリズム４２の頂点に欠落部４５が生じたり、といったようにプリズムシート４が正常に形成されない場合がある。
本発明はプリズムシート４のこれらの形成不良を検出することを目的としている。
【００１０】
図３（ａ）は本発明を実施するための装置の構成を示す図である。
ライン状照明装置１としては、蛍光灯、ロッド照明装置、光ファイバライン状照明装置等を用いる。イメージセンサ２としては、ラインＣＣＤカメラ等を用いる。画像処理装置３は、イメージセンサ２からの画像信号に基づいて検査対象であるプリズムシート４の正常部分と欠陥部分とを判別する。
【００１１】
図３（ｂ）は図３（ａ）に示したプリズムシート４を図３（ａ）のイメージセンサ２の上から見た状態を示す平面図である。
ライン状照明装置１の長手方向とイメージセンサ２の長手方向とが平行になるようにライン状照明装置１及びイメージセンサ２が配置される。イメージセンサ２の長手方向（Ｌ方向）には複数個の撮像素子２１が配列されている。そして、ライン状照明装置１とイメージセンサ２との間にプリズムシート４が配置される。
【００１２】
ライン状照明装置１及びイメージセンサ２の長手方向はプリズムシート４の幅方向（Ｙ方向）に対して所定角度θだけ傾ける。この所定角度θは、ライン状照明装置１からの光がプリズムシート４の正常部分を透過してイメージセンサ２に入射したときに得られるイメージセンサ２の出力レベルが所定レベル以下となるような角度である。そして、イメージセンサ２の出力電圧が所定の閾値を越えた場合にプリズムシート４に欠陥があると判定する。ライン状照明装置１は、プリズムシート４の片面側から所定距離Ｄだけ離れた位置に配置される。
【００１３】
次に、ライン状照明装置１及びイメージセンサ２の長手方向をプリズムシート４の幅方向に対して上記所定角度θだけ傾けて配置することにより、プリズムシートの欠陥が検出できる原理を図４から図７により説明する。
図４から図７はいずれも、プリズムシート４の下にライン上照明装置１を配置し、プリズムシート４の上からそのライン状照明装置１の像を見たときの像の形を示す図である。
【００１４】
図４から図６におけるプリズムシート４には欠陥は存在せず、図７のプリズムシート４上に欠陥があるとする。
図４はプリズムシート４に欠陥がない場合で、且つライン状照明装置とプリズムシート４の間の距離Ｄ＝０、所定角度θ＝０の場合に、ライン状照明装置１の像１ａが見えている状態を示す。この場合はライン状照明装置１の１つの像１ａが見られる。この像１ａはプリズムシートの代わりに透明ガラス越しにライン状照明装置１を見て得られる像とほぼ同じである。
【００１５】
図５はプリズムシート４の光透過部に欠陥がない場合で、且つプリズムシート４の下面とライン状照明装置１との間の距離Ｄを有限の値ｄとし、θ＝０として、プリズムシート４越しにライン状照明装置１を見た時の像を示す。この場合はライン状照明装置１の像は１ｂと１ｃの２つの像となる。この現象はプリズムシート４上の三角柱プリズムによる光の反射又は屈折によると考えられる。距離Ｄの大きさに依存して、像１ｂと１ｃのずれの距離は変化する。
【００１６】
図６はプリズムシート４に欠陥がない場合で、且つプリズムシート４の片面とライン状照明装置１との間の距離Ｄを有限の値ｄとし、且つ、ライン状照明装置１の長手方向をプリズムシート４の幅方向に対して有限の大きさθ0 だけ傾けて、プリズムシート４越しにライン状照明装置１を見た時の像を示す。この場合は、ライン状照明装置１の像は、ライン状照明装置１の真上の領域１ｄを挟む２つの像１ｅ及び１ｆとなる。
【００１７】
像１ｅ及び１ｆの長手方向はプリズムシート４の幅方向にたいしてθ0 だけ傾いている。ライン状照明装置１からの光はプリズムシート４においてすべて反射又は屈折するので、反射又は屈折しない光により形成される像１ｄは見えない。
図７はプリズムシート４の光透過部に欠陥がある場合で、且つプリズムシート４の片面とライン状照明装置１との間の距離Ｄを有限の値ｄとし、且つ、ライン状照明装置１の長手方向をプリズムシート４の幅方向に対して有限の大きさθ0 だけ傾けて、プリズムシート４越しにライン状照明装置１を見た時の像を示す。この場合は、図６と同様に像１ｅ及び１ｆが見えると共にプリズムシート４の欠陥部分で反射又は屈折しないで透過した光は像１ｇとして観測される。
【００１８】
したがって、ライン状照明装置１と反対側のプリズムシート４上に、ライン状照明装置１を直視するようにしてイメージセンサを配置し、像１ｇをイメージセンサにより検出できたときは、その像に対応する部分に欠陥があると判定できる。本発明では図４〜図７により説明した上記原理を用いて、プリズムシートの欠陥を検出する。
【００１９】
次に図８のフローチャートと図３（ａ）および（ｂ）とにより本発明の実施の形態によるプリズムシートの欠陥検出方法を詳述する。図８において、ステップＳ８１で、ライン状照明装置１およびイメージセンサ２を、それぞれの長手方向が平行になるように、かつ、これらの間にプリズムシート４を挟むように配置する。
【００２０】
次に、ステップＳ８２で、ライン状照明装置１およびイメージセンサ２の長手方向をプリズムシート４の幅方向に対して傾ける。
そして、ステップＳ８３で、ライン状照明装置１からの光がプリズムシート４の正常部分を透過してイメージセンサ２に入射したとき得られるイメージセンサ２の平均出力レベルが、上記長手方向と幅方向との間の角度０度近傍のときの１／２になったかを判定する。ここでは１／２という数値を所定割合としているが、これは一例であり、これより大きい数値又は小さい数値を所定割合としてそれを基準に判定してもよい。検査を正確に行うためには所定割合は１／２以下であることが好ましく、小さい値であるほど好ましい。
【００２１】
ステップＳ８３での判定が否であれば、ステップＳ８２に戻り、上記長手方向と幅方向との間の角度を増大させてステップＳ８３で判定する。
このように、プリズムシート４の幅方向とライン状照明装置１およびイメージセンサ２の長手方向との間の角度を０度近傍から徐々に大きくして行き、プリズムシートの正常部分を透過する光を受光したイメージセンサからの平均出力レベルが、角度が０度近傍の場合と比較して、例えば、１／２となるときの角度を上記所定角度θとして設定する。
【００２２】
次いでステップＳ８４で、イメージセンサ２による撮像を行いながら、プリズムシート４を走行させる。この走行の過程で、イメージセンサ２は照明された検査対象であるプリズムシート４の幅方向に対して所定角度θだけ傾けた角度の方向を１次元的に撮像し、検査対象からの光を電気信号に変換して画像処理装置３に送出する。
【００２３】
そして、ステップＳ８５で、イメージセンサの出力レベルが所定の閾値を越えた場合にプリズムシートに欠陥があると判定する。より詳細には、ライン状照明装置１からの光はプリズムシート４を透過してイメージセンサ２により検出されて電気信号に変換され、イメージセンサ２の出力電圧は画像処理装置３において正常部分を検出したときの電圧値以上の所定閾値電圧と比較されて、該所定閾値電圧より高い電圧が検出されると、その時のプリズムシート４の光透過部に欠陥があると判定される。
【００２４】
上記所定角度θは、プリズムの頂角、ライン状照明装置１とプリズムシート４の間の所定距離Ｄ、及びライン状照明装置１の照明幅Ｅに依存して最適値が定まる。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は図３（ａ）に示したシステムの左側面図であってそれぞれ図７におけるプリズムシート４の正常部分及び欠陥部分を透過した光の経路を模式的に示す図である。
【００２５】
図９（ａ）に示したように、ライン状照明装置１からイメージセンサ２に向けて放射される光がプリズムシート４の正常部分に当たった場合は、大部分の光はプリズムシート４の三角柱プリズムにより反射又は屈折させられて、例えば、紙面下方の光線９３となったり、紙面斜め前方の光線９１及び紙面斜め後方の光線９２に分離させられる。この結果、イメージセンサ２には殆ど光が到達しない。従って、イメージセンサ２の出力電圧は比較的低いレベルにある。
【００２６】
ところが、図９（ｂ）に示したように、ライン状照明装置１からイメージセンサ２に向けて放射される光がプリズムシート４の欠陥部分に当たった場合は、大部分の光はプリズムシート４の三角柱プリズムにより反射又は屈折させられず、イメージセンサ２に向かう。従って、イメージセンサ２の出力電圧は比較的高くなる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
検査対象であるプリズムシート４としては、頂角９５度、ピッチ５０μｍのプリズムシートを使用した。
ライン状照明装置１としては、４０Ｗの蛍光灯を使用した。この蛍光灯の管径は３２．５ｍｍであるため、照明幅Ｅは３２．５ｍｍとなる。また、所定距離Ｄは２００ｍｍとした。
【００２８】
イメージセンサ２としては、ラインＣＣＤカメラ（三菱レイヨン（株）製の５０００画素ラインＣＣＤカメラ：ＳＣＤ−５０００）を使用し、１画素の分解能が５０μｍ／画素となる位置に配置した。
所定角度θは、θ＝０度の時のイメージセンサ２からの画像信号の平均出力電圧を１００％とすると、θ＝１０度以上で平均出力電圧が５０％以下になるので、本具体例ではθ＝１５度とした。このときの平均出力電圧は約１０％である。
【００２９】
図１０（ａ）及び（ｂ）は上記具体例により得られたイメージセンサ２の出力波形を模式的に示すグラフ図である。図において、横軸はイメージセンサ２により走査されるプリズムシート４のイメージセンサ長手方向の長さを表し、縦軸はｍＶを単位とする電圧を表している。
図１０（ａ）においては、イメージセンサ２として３台のラインＣＣＤカメラを一列に配置し、それらのカメラによる３ラインの走査によりプリズムシート４を介してライン状照明装置１を撮像した結果の一例を示している。なお、０からＷ１、Ｗ１からＷ２、及びＷ２からＷ３の範囲はそれぞれ端から１台目、２台目、及び３台目のラインＣＣＤカメラが走査する範囲を示している。図示のように、Ｗ１とＷ２の間のライン上の位置Ｐ１におけるイメージセンサの出力電圧が８００ｍＶという高い電圧を示しており、その他の部分におけるイメージセンサ２の出力電圧は約４００ｍＶのバックグランド電圧である。画像処理装置３はイメージセンサ２の出力を監視しており、例えば、閾値電圧ＴＨとして６００ｍＶを設定している場合、６００ｍＶ以上の高電圧を検出すると、プリズムシート４上に欠陥が存在すると判定して、アラームを出したり、プリズムシート４の走行を中止させたりする等の適切な処置を取る。また、その高電圧を出力した素子を特定し、プリズムシート４の走行速度、その高電圧を出力した時刻、および特定された素子に基づいて、プリズムシート４上の欠陥位置を特定できる。
【００３０】
図１０（ｂ）においては、イメージセンサ２による０からＷ１、Ｗ１からＷ２、及びＷ２からＷ３の３ラインの走査によりプリズムシート４を介してライン状照明装置１を撮像した結果の他の例を示している。この場合は、プリズムシート４の０からＷ１のラインの途中の位置Ｐ２から次のＷ１からＷ２のラインの全体にわたってイメージセンサ２は８００ｍＶの高電圧を出力しており、位置Ｐ２からＷ２までが欠陥であるとみなされる。この場合も、画像処理装置３は図１０（ａ）について説明したのと同様の動作をする。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、検査者の熟練を要することなく、且つ、プリズムシートの生産性を低下させることなく、リアルタイムでプリズムシートの形成不良が検出可能になるので、プリズムシートの生産性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査対象となるプリズムシートの斜視図である。
【図２】図１に示したプリズムシート４の一部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の欠陥検出を実施するためのシステムの構成を示す概略側面図、（ｂ）は（ａ）に示したシステムの上方から見た一部平面図である。
【図４】プリズムシートに欠陥がない場合で、且つＤ＝０、θ＝０の場合に、プリズムシート越しにライン状照明装置を見た時の像を示す図である。
【図５】プリズムシートに欠陥がない場合で、且つＤ＝ｄ，θ＝０の場合に、プリズムシート越しにライン状照明装置を見た時の像を示す図である。
【図６】プリズムシートに欠陥がない場合で、且つＤ＝ｄ，θ＝θ0 の場合に、プリズムシート４越しにライン状照明装置１を見た時の像を示す図である。
【図７】プリズムシートに欠陥がある場合で、且つＤ＝ｄ，θ＝θ0 の場合に、プリズムシート４越しにライン状照明装置１を見た時の像を示す図である。
【図８】本発明のプリズムシートの欠陥検査方法を説明するフローチャートである。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は図３（ａ）に示したシステムの図示左側から見た側面図であってそれぞれ図７におけるプリズムシート４の正常部分及び欠陥部分を透過した光の経路を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施例により得られたイメージセンサの出力波形の一例を示すグラフ図、（ｂ）は本発明の実施例により得られたイメージセンサの出力波形の他の例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…ライン状照明装置
２…イメージセンサ
３…画像処理装置
４…プリズムシート
Ｄ…所定距離
θ…所定角度
【図１】
0003974997.tif 000002
【図２】
0003974997.tif 000003
【図３】
0003974997.tif 000004
【図４】
0003974997.tif 000005
【図５】
0003974997.tif 000006
【図６】
0003974997.tif 000007
【図７】
0003974997.tif 000008
【図８】
0003974997.tif 000009
【図９】
0003974997.tif 000010
【図１０】
0003974997.tif 000011