CN112703393B - 片状物的缺陷检查用照明、片状物的缺陷检查装置和片状物的缺陷检查方法 - Google Patents

片状物的缺陷检查用照明、片状物的缺陷检查装置和片状物的缺陷检查方法 Download PDF

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Abstract

本发明的特征在于，具有：对片状物照射照明光，且片状物的宽度方向为其长度方向的长尺寸的光照射机构；和第一遮光机构，其位于从光照射机构向片状物的光路间，在与光照射机构的长度方向平行的方向上交替排列有遮光部和开口部；和第二遮光机构，其在从所述光照射机构向片状物的光路间位于第一遮光机构与片状物之间，在与光照射机构的长度方向平行的方向上交替排列有遮光部和开口部，在第二遮光机构的遮光部与光照射机构之间具有第一遮光机构的开口部，第一遮光机构的开口部在与该光照射机构的长度方向平行的方向上的长度比第二遮光机构的遮光部在与该光照射机构的长度方向平行的方向上的长度短。

Description

片状物的缺陷检查用照明、片状物的缺陷检查装置和片状物 的缺陷检查方法
技术领域
本发明涉及片状物的缺陷检查用照明、片状物的缺陷检查装置、及片状物的缺陷检查方法。
背景技术
以往，为了检查有无在表面平滑的片状物上存在的划痕等缺陷，有以下检查装置及检查方法：对片状物照射光，在存在划痕等缺陷的情况下，读取由该划痕导致的散射光，检测片状物上的划痕等缺陷。在这样的检查装置中，通常在相对于片状物的宽度方向平行或接近平行的方向上，配置荧光灯等线状光照射机构及拍摄机构来对由缺陷导致的散射光进行受光并检测。
并且，通常利用所得的散射光的受光量的强弱(光量值的大小)来判断缺陷(例如划痕)的强弱，防止具有导致品质问题的严重缺陷的产品的流出、进行品质管理。
关于利用上述方法来检查在透明的片状物上存在的划痕等缺陷，存在使光被片状物反射来进行检查的情况、和使光透过来进行检查的情况。以下使用图13～图16对利用上述方法来检测在连续地搬送的透明的片状物上存在的划痕等缺陷的原理进行说明。图13、图14是使光被检查对象物反射来进行检查的情况的缺陷检测原理的说明图，图15、图16是使光透过检查对象物来进行检查的情况的缺陷检测原理的说明图。图13、图14中，线状照射光源12沿与图的纸面垂直的方向延伸配置，片状物5上的缺陷100(参照图14、16)也同样地沿与纸面垂直的方向延伸存在。另外，通常而言，片状物5的宽度方向与线状照射光源12的长度方向一致的情况较多，因此将图的纸面垂直方向(Y方向)作为片材宽度方向(光源长度方向)，将纸面左右方向(X方向)作为片状物5被连续地搬送的搬送方向以及片材长度方向(光源短边方向)，将纸面上下方向(Z方向)作为片材铅直方向(拍摄机构光轴方向)。
首先，图13及图14中示出：相对于片状物5在同一面侧配置线状照射光源12和拍摄机构6，通过检测由在片状物5的表面上存在的与宽度方向(Y方向)平行的缺陷100导致的反射散射光来检测缺陷的情况。此处，拍摄机构6的光学中心线8相对于从线状照射光源12出射并被片状物正反射的光的光轴10(正反射光轴)错开配置。因此，在片状物5的表面没有缺陷的情况下，如图13所示地，光仅在相对于片状物5的表面的法线(此处为Z方向)与入射光为线对称的方向上发生反射，光不入射到拍摄机构6。然而，在片状物5的表面上存在与宽度方向(Y方向)平行的缺陷100的情况下，如图14所示地，由于与宽度方向(Y方向)平行的缺陷100而产生反射散射光14。反射散射光14中，朝向拍摄机构6的成分15入射至拍摄机构6，能够检测到该缺陷。
接下来，图15及图16中示出：隔着片状物5配置线状照射光源12和拍摄机构6，通过检测由在片状物5的表面上存在的与宽度方向(Y方向)平行的缺陷100导致的透射散射光来检测缺陷的情况。此处，拍摄机构6的光学中心线8相对于线状照射光源12的光轴偏离地配置。因此，在片状物5的表面没有缺陷的情况下，如图15所示地，光在片材中没有任何散射而直线状地透过，因此光不入射至拍摄机构6。然而，在片状物5的表面存在与宽度方向(Y方向)平行的缺陷100的情况下，如图16所示地，由于与宽度方向(Y方向)平行的缺陷100而产生透射散射光16。透射散射光16中，朝向拍摄机构6的成分17入射至拍摄机构6，能够检测该缺陷。
然而，在上述的方法中，在照射入射面相对于划痕的方向垂直的光的情况下，散射光强且灵敏度高，而在照射入射面相对于划痕的方向平行的光的情况下散射光弱且灵敏度低。因此，在上述的方法中，在使用作为一般的线状照射光源的荧光灯、平行束的光纤灯之类的光源的情况下，存在与片材宽度方向(Y方向)平行的划痕的检测灵敏度高，而与片材长度方向(X方向)平行的划痕的检测灵敏度低的问题。
于是，专利文献1中公开了高灵敏度地检测与片材长度方向(X方向)平行的划痕的技术。图17是示意性地示出专利文献1所公开的实施方式的立体图。如图17所示地，专利文献1中公开了包含线状光照射机构18(其包含光纤)、拍摄机构6等的检查装置。公开了拍摄机构6作为检测光的固体拍摄装置，利用线CCD照相机等监控照相机来进行读取。包含光纤的线状光照射机构18至少由2系列的光纤束18a和18b构成，各系列以从光纤出射端出射的光的光轴方向相对于Z方向分别成θ7a及θ7b的角度的方式进行配置。图17中，光纤束18a、18b的光的出射端朝向相互不同的方向。该检查装置是照射入射面相对于平行于片状物5的长度方向X的缺陷101垂直的光来进行检测的技术。角度θ7a、θ7b在任意系列中都在X方向上恒定，将这样的照明称为斜光照明，将使角度θ7a，θ7b交叉的斜光照明称为交叉斜光照明。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-216148号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而、专利文献1的检查方法中存在以下那样的问题点。使用图17对该问题点进行说明。在检测与长度方向(X方向)平行的缺陷101的情况下，在专利文献1的检查方法中产生具有某种程度的指向性和强度分布的透射散射光16。该透射散射光16的分布和强度取决于照射光13的强度、照射光13在X方向上与Z方向的轴所成的角度θ7a、θ7b、及划痕的强度、形状、尺寸等，但不取决于划痕的位置，因此因与长度方向(X方向)平行的缺陷101而产生的透射散射光16在划痕强度越强时越强、在划痕强度越弱时越弱。一般而言，检测器中的划痕的强弱判定依赖于受光量，但在上述的情况中，划痕的强度弱的划痕无法得到充分的受光量，会发生缺陷的漏检。
为了避免这样的漏检，一般而言，将照射光13在X方向上与Z方向的轴所成的角度θ7a及θ7b减小至下述这样程度的角度，即入射光直接进入拍摄机构6而不干扰检查的程度。由此，因划痕而产生的透射散射光16相对于划痕的强度而言相对地增强，可获得充分的受光量从而能够进行缺陷检测。
然而，在专利文献1的检查方法中，作为控制从线状光照射机构18照射的光的角度θ7a、θ7b的机构而使用了光纤。光纤一般而言由其材质来决定光的开口角度
Figure GDA0002978532250000041
(来自光纤出射端的光的扩展角度)，因此，例如，在一般经常使用的多成分玻璃纤维的情况下，光的开口角度/>
Figure GDA0002978532250000042
为70度，在廉价的塑料纤维的情况下，光的开口角度/>
Figure GDA0002978532250000043
为60度，在昂贵的石英纤维的情况下，光的开口角度/>
Figure GDA0002978532250000044
为25度。另外，关于相对于该光出射方向而言的光强度的分布，在与纤维端垂直的中心方向最强，从该处向周围方向扩展的成分暂时变弱。因此，由于光纤的开口角度具有一定的扩展，且在周边角度部分无法避免光强度的降低，因此在检测划痕的强度较弱的划痕方面存在限制。
另外，如上所述地，关于从光纤出射的光，相对于光出射方向的光强度的分布在与纤维端垂直的中心方向最强，从该处向周围方向扩展的成分暂时变弱。然而，虽然可以说向周围方向扩散的成分弱，但仍存在从光纤的光出射端面、侧面等作为扩散光漏出的一定量的光成分。因此，若在拍摄机构6的光轴中心的正下方设置包含光纤的线状光照射机构18，则无法避免从光纤漏出的光成分直接入射至拍摄机构6。因此，为了使漏出的光成分在利用拍摄机构6进行图像化时亮度值饱和而不妨碍检测划痕，将光量设定得充分弱。该情况下，由于无法使由划痕产生的透射散射光16相对地增强，因此无法得到充分的受光量，因此在检测划痕的强度弱的划痕方面存在限制。
另外，通过将包含光纤的线状光照射机构18设置为从拍摄机构6的光轴中心的正下方向片材长度方向(X方向)倾斜的状态，从而使得从上述的光纤漏出的光成分不直接入射至拍摄机构6，在利用拍摄机构6进行图像化时亮度值不饱和，从而也可以将光量设定得较强。然而，在该构成中，光的照射方向包含由长度方向(X方向)与宽度方向(Y方向)的合成方向，无法从相对于与长度方向(X方向)平行的缺陷101垂直的方向照射光，无法充分地确保与长度方向(X方向)平行的缺陷101的检测灵敏度。
基于以上的理由，高灵敏度地检测与片材长度方向(X方向)平行的划痕是非常有意义的。
本发明是鉴于上述内容而作出的，提供高灵敏度地检测与片状物的搬送方向平行的划痕的片状物的缺陷检查用照明、片状物的缺陷检查装置以及片状物的缺陷检查方法。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明的片状物的缺陷检查用照明是用于片状物的缺陷检查的照明，具有：
对片状物照射照明光的长尺寸的光照射机构，其沿在上述片状物的表面上与上述片状物相对于上述照明移动的第一方向正交的第二方向延伸；和
第一遮光机构，其位于从上述光照射机构向上述片状物的光路间，在与上述第二方向平行的方向上交替排列有遮光部和开口部；和
第二遮光机构，其在从上述光照射机构向上述片状物的光路间位于上述第一遮光机构与上述片状物之间，在与上述第二方向平行的方向上交替排列有遮光部和开口部，
在与上述第一方向及第二方向正交的第三方向上，在上述第二遮光机构的遮光部与上述光照射机构之间具有上述第一遮光机构的开口部，
上述第一遮光机构的开口部在上述第二方向上的长度比上述第二遮光机构的遮光部在上述第二方向上的长度短。
关于本发明的片状物的缺陷检查用照明，优选的是，上述第一遮光机构的遮光部和/或上述第二遮光机构的遮光部在朝向上述光照射机构的一侧具备向上述光照射机构侧凸出的光反射构件。
用于解决上述课题的本发明的片状物的缺陷检查装置具有：
本发明的片状物的缺陷检查用照明；和
拍摄机构，其对从上述缺陷检查用照明出射并从上述片状物透过的光进行拍摄；和
图像处理机构，其基于上述拍摄机构取得的拍摄数据对在上述片状物上产生的缺陷进行检测。
关于本发明的片状物的缺陷检查装置，优选的是，上述光照射机构的长度方向与上述拍摄机构的拍摄方向平行，
上述拍摄机构在上述拍摄方向上的各位置的光轴相互平行，
在从上述缺陷检查用照明出射的光从上述片状物透过的各位置处，从上述片状物透过的光的透过方向与上述拍摄机构的光轴所成的角度大于上述拍摄机构的开口角度。
用于解决上述课题的本发明的片状物的缺陷检查装置具有：
本发明的片状物的缺陷检查用照明；和
拍摄机构，其对从上述缺陷检查用照明出射并被上述片状物反射的光进行拍摄；和
图像处理机构，其基于上述拍摄机构取得的拍摄数据对在上述片状物中产生的缺陷进行检测。
关于本发明的片状物的缺陷检查装置，优选的是，上述光照射机构的长度方向与上述拍摄机构的拍摄方向平行，
上述拍摄机构在上述拍摄方向上的各位置的光轴相互平行，
在从上述缺陷检查用照明照射的光被上述片状物反射的各位置处，被上述片状物正反射的光的反射方向与上述拍摄机构的光轴所成的角度大于上述拍摄机构的开口角度。
关于本发明的片状物的缺陷检查装置，优选的是，上述拍摄机构具备远心透镜。
关于本发明的片状物的缺陷检查装置，优选的是，上述拍摄机构具备长度与拍摄方向的长度相同的一维受光机构。
关于本发明的片状物的缺陷检查装置，优选的是，上述一维受光机构为接触式图像传感器。
用于解决上述课题的本发明的片状物的缺陷检查方法是通过使用照明机构和拍摄机构并利用拍摄机构对从照明机构出射并从片状物透过的光进行拍摄从而检查片状物有无缺陷的方法，
利用上述照明机构，使在光从上述片状物透过的各位置处从上述片状物透过的光的透过方向与上述拍摄机构的光轴所成的角度大于上述拍摄机构的开口角度的光沿第二方向出射，上述第二方向为在上述片状物的表面上与片状物相对于上述照明机构移动的第一方向正交的方向，
利用拍摄方向与片状物的第二方向平行且在上述拍摄方向上的各位置的光轴相互平行的上述拍摄机构进行拍摄，
使用由上述拍摄机构拍摄到的图像数据对上述片状物有无缺陷进行判定。
用于解决上述课题的本发明的片状物的缺陷检查方法是通过使用照明机构和拍摄机构并利用拍摄机构对从照明机构出射并被片状物反射的光进行拍摄从而检查片状物有无缺陷的方法，
利用上述照明机构，使在光被上述片状物反射的各位置处被上述片状物反射的正反射光的反射方向与上述拍摄机构的光轴所成的角度大于上述拍摄机构的开口角度的光沿第二方向出射，上述第二方向为在上述片状物的表面上与片状物相对于上述照明机构移动的第一方向正交的方向，
利用拍摄方向与片状物的第二方向平行且在上述拍摄方向上的各位置的光轴相互平行的上述拍摄机构进行拍摄，
使用由上述拍摄机构拍摄到的图像数据对上述片状物有无缺陷进行判定。
发明的效果
根据本发明，能够在检测与片状物的搬送方向平行的划痕时实现高灵敏度的缺陷检测。
附图说明
图1是本发明的实施方式的片状物的缺陷检查装置的一个实施方式的示意图。
图2是本发明的实施方式的片状物的缺陷检查用照明的一个实施方式的示意图。
图3是变形例1的拍摄机构，是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式，是在拍摄机构的透镜中设置远心透镜的构成的示意图。
图4是变形例2的拍摄机构，是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式，是在拍摄机构中设置近程图像传感器的构成的示意图。
图5是变形例3的缺陷检查照明，是在图2的片状物的缺陷检查用照明中，在第一遮光机构设置光反射构件的构成的示意图。
图6是变形例4的缺陷检查照明，是在图2的片状物的缺陷检查用照明中，在第二遮光机构设置光反射构件的构成的示意图。
图7是本发明的片状物的缺陷检查用照明的另一实施方式(变形例5)，是在第一遮光机构与第二遮光机构间设置有透明的板状体的构成的示意图。
图8是本发明的片状物的缺陷检查用照明的一个实施方式(变形例6)，是在第一遮光机构设置光反射构件的构成的示意图。
图9是本发明的片状物的缺陷检查用照明的一个实施方式(变形例7)，是在第二遮光机构设置光反射构件的构成的示意图。
图10是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式(变形例8)，是缺陷检查用照明和拍摄机构以反射构成进行配置的示意图。
图11是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式(变形例9)，是缺陷检查用照明和拍摄机构以反射构成进行配置的示意图。
图12是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式(变形例10)，是设置有线状照射光源的构成的示意图。
图13是使光被检查对象物反射来进行检查的情况的缺陷检测原理的说明图。
图14是使光被检查对象物反射来进行检查的情况的缺陷检测原理的说明图。
图15是使光透过检查对象物来进行检查的情况的缺陷检测原理的说明图。
图16是使光透过检查对象物来进行检查的情况的缺陷检测原理的说明图。
图17是示意性地示出专利文献1所公开的实施方式的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图对片状物的缺陷检查用照明、片状物的缺陷检查装置、及片状物的缺陷检查方法的实施方式详细地进行说明。需要说明的是，该实施方式并不对该发明进行限定。
本发明中，“片状物”是指例如膜等片状或板状的物体，但并不限于此。其中，在利用透过光学系统进行检查的情况下，需要为透明或半透明。“缺陷”表示在片状物的表面或内部存在的划痕、异物、污损、凹凸等。另外，“拍摄机构”是指能够将光转换成电信号的机构，例如合适地使用受光元件一维地进行配置的线传感器照相机。然而，不限于线传感器，也可以使用二维地进行配置的面传感器照相机、光电增倍管等。“光轴”是指从检查面朝向拍摄机构的光受光元件的线。
(实施方式)
＜片状物的缺陷检查装置＞
对本发明的实施方式的片状物的缺陷检查装置详细地进行说明。需要说明的是，本发明的片状物的缺陷检查装置只要具备本发明的片状物的缺陷检查用照明、拍摄机构及图像处理机构即可，对于是否还具备其他的机构没有特别限定。因此，以下所示出的其他的机构为例示，可以适宜设计变更。
参照图1，对本实施方式的片状物的缺陷检查装置进行说明。图1是本发明的实施方式的片状物的缺陷检查装置的一个实施方式的示意图。以下，将片状物5被连续地搬送的搬送方向、以及片状物5的长度方向(光源短边方向)作为X方向，将片状物的宽度方向作为Y方向，将与长度方向及宽度方向正交的铅直方向(拍摄机构光轴方向)作为Z方向。X方向、Y方向及Z方向相互正交。另外，片状物的宽度方向在片状物的表面上与片状物的长度方向(搬送方向)正交。图1的(a)是示出从X方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。图1的(b)是示出从Y方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。X方向相当于第1方向、Y方向相当于第2方向、Z方向相当于第3方向。该缺陷检查装置由本发明的片状物的缺陷检查用照明、对从缺陷检查用照明出射并从片状物5透过的光进行拍摄的拍摄机构6、及基于拍摄机构6取得的拍摄数据对在片状物5上产生的缺陷进行检测的图像处理机构7构成。该缺陷检查装置是缺陷检查用照明与拍摄机构6以透过构成进行配置的一例。
＜片状物的缺陷检查用照明＞
接下来，参照图1及图2，对本实施方式的片状物的缺陷检查用照明进行说明。图2是本发明的实施方式的片状物的缺陷检查用照明的一个实施方式的示意图。光照射机构1将从发光部1a出射的光照射至片状物5。光照射机构1以其长度方向与片状物5的宽度方向(Y方向)平行的方式配置。发光部1a设置于光照射机构1的朝向片状物的方向的一面，具有出射扩散光的发光面。光照射机构1沿着片状物5的宽度方向(Y方向)使光出射。扩散光优选为完全扩散光，因此发光部1a由荧光管、带扩散板的LED照明等构成。发光部1a也可以是将LED、光纤等多个点状发光体均匀地排列而成的构成。发光色没有特别的指定，可以使用分光波长特性平坦的白色光、红色、绿色、蓝色等单色光、紫外光、红外光等可见光以外的波长区域的光，或者也可以将这些任意的波长区域的光组合。
在发光部1a的正上方具备第一遮光机构2。第一遮光机构2具备遮光部2a和开口部2b。遮光部2a与开口部2b交替地在与宽度方向(Y方向)平行的方向上连续地配置。第一遮光机构2的遮光部2a只要是能够将从光照射机构照射的光遮挡的材质则可以由任意的材质构成。例如适合使用对带状的金属板的相当于开口部2b的部分进行冲裁而制作的、遮光部2a与开口部2b连续地配置的金属板。只要能够确保遮光性则也可以使用树脂板。另外，也可以为如下的构成：使用没有遮光性的透明性高的带状的板，在该板的相当于遮光部2a的部分涂布遮光性的涂料，或者贴合遮光性的板。无论哪种情况，重要的是在遮光部2a使用能够确保遮光性的构件。
在第一遮光机构2与片状物5之间，具备第二遮光机构3。第二遮光机构3也与第一遮光机构2同样地具备遮光部3a和开口部3b，遮光部3a与开口部3b交替地在与宽度方向(Y方向)平行的方向上连续地配置。利用遮光部3a，将从光照射机构1出射的光之中从第一遮光机构2的开口部2b透过的光的一部分进行遮挡。只要遮光部3a使用能够确保遮光性的构件，则第二遮光机构3可以是与第一遮光机构2相同的构成。
在第二遮光机构3的开口部3b与发光部1a之间，第一遮光机构2的遮光部2a以在垂直方向(Z方向)上与开口部3b的中心位置对齐的方式配置。另外，在第二遮光机构3的遮光部3a与发光部1a之间，第一遮光机构2的开口部2b以在垂直方向(Z方向)上与遮光部3a的中心位置对齐的方式配置。进而，第一遮光机构2的开口部2b在宽度方向(Y方向)上的长度比第二遮光机构3的遮光部3a在宽度方向(Y方向)上的长度短。通过设为这样的构成，来自光照射机构1的垂直方向(Z方向)的光出射成分之中从第一遮光机构2的开口部2b透过的光被第二遮光机构3的遮光部3a遮光而不照射至片状物5。另一方面，从光照射机构1出射并从垂直方向向宽度方向(Y方向)倾斜行进的光成分之中，从第一遮光机构2的开口部2b及第二遮光机构3的开口部3b透过的光照射至片状物5。
将第一遮光机构2的遮光部2a的宽度设为A1、将第一遮光机构2的开口部2b的宽度设为B1、将第二遮光机构3的遮光部3a的宽度设为A2、将第二遮光机构3的开口部3b的宽度设为B2、将第一遮光机构2与第二遮光机构3的距离设为H、将第一遮光机构2的厚度设为T1、将第二遮光机构3的厚度设为T2时，从第一遮光机构2向片状物5出射并且从2个开口部2b、3b透过的光的最小出射角度θ1和最大出射角度θ2可以分别由下述式1、2求出。需要说明的是，出射角度是光(光的行进方向)与拍摄机构6的光轴方向(Z方向)所成的角度。
(式1)
θ1＝arctan((A2-B1)÷(2×H))
(式2)
θ2＝arctan((B2+(A2+B1)÷2)÷(H+T1+T2))
(拍摄机构)
拍摄机构6对从缺陷检查用照明向片状物5出射的光经由片状物5上的缺陷100进行散射/折射/反射的光之中的、拍摄机构6的光轴(光学中心线8)方向的成分进行受光，并作为图像数据输出。与此相对，在片状物5没有缺陷100的情况下，拍摄机构6未接受到光学中心线8方向的成分的光。拍摄机构6适合使用具有一维受光机构的线传感器照相机与光学透镜的组合构成。在拍摄机构6具备一维受光机构的情况下，以拍摄机构6的扫描方向与片状物5的长度方向(搬送方向)平行的方式配置拍摄机构6。除此之外，也可以使用具有二维受光机构的面传感器照相机与光学透镜的组合构成。
(图像处理机构)
图像处理机构7接收来自拍摄机构6的图像数据，如果在图像数据中包含缺陷(缺陷100的像)，则为检出。图像处理机构7能够进行通常的缺陷检查用图像处理即可。例如，具备下述机构即可：实施亮度不均校正的亮度不均校正机构、从图像数据中仅提取特定的频率成分缺陷候补的空间滤波器、利用缺陷候补的亮度明暗来进行缺陷候补的筛选的2值化机构、根据面积、长度等单个或多个形状信息的组合来辨别是否为缺陷或者缺陷的程度的辨别机构、判断在片状物5的长度方向X上以某一定的长度周期发生的缺陷的周期性的周期判定机构；等等。由图像处理机构7得到的辨别结果利用图像处理机构7所具备的输出机构来报告、或被输出至外部装置。被输出至外部装置的判定结果利用外部装置所具备的输出机构来输出、或者作为判定信息而被存储。
本实施方式的片状物的缺陷检查装置优选：构成缺陷检查用照明的光照射机构1的长度方向与拍摄机构6的拍摄方向平行，且拍摄机构6在拍摄方向上的各位置的光轴相互平行。由此，在片状物5的拍摄范围全部区域中，拍摄机构6的光轴与从缺陷检查用照明出射的光(例如、出射角度θ1～θ2的范围的光)所成的角度在拍摄范围的任意位置均恒定。其结果是，无论缺陷在拍摄范围的哪个位置，均能够以相同的灵敏度进行检测。此处所称的“拍摄方向”是指例如构成一维受光机构的一部分的一维拍摄元件的扫描方向、即一维拍摄元件的配置方向。另外，优选的是：在从缺陷检查用照明出射的光从片状物5透过或反射的各位置处，从片状物5透过的光的透过方向或被片状物5反射的光的正反射方向与拍摄机构6的光轴所成的角度大于拍摄机构6的开口角度。由此，在片状物5不存在缺陷时，从缺陷检查用照明出射的光不被拍摄机构6受光，因此检查灵敏度提高。此处所称的“拍摄机构的开口(开口角度)”是指，入射至拍摄机构6并能够受光的光之中，相对于拍摄机构6的光轴所成的角度的最大角度。小于拍摄机构6的开口(角度)的角度的光被拍摄机构6受光，但大于开口(角度)的角度的光不被受光。
以上说明的实施方式的缺陷检查装置所具备的缺陷检查用照明具有：对片状物照射照明光、且片状物的宽度方向为其长度方向的长尺寸的光照射机构1；和第一遮光机构2，其位于从光照射机构1向片状物5的光路间，在与光照射机构1的长度方向平行的方向上交替排列有遮光部2a和开口部2b；和第二遮光机构3，其在从光照射机构1向片状物5的光路间位于第一遮光机构2与片状物5之间，在与光照射机构1的长度方向平行的方向上交替排列有遮光部3a和开口部3b，在第二遮光机构3的遮光部3a与光照射机构1之间具有第一遮光机构2的开口部2b，第一遮光机构2的开口部2b在与该光照射机构1的长度方向平行的方向上的长度比第二遮光机构3的遮光部3a在与该光照射机构1的长度方向平行的方向上的长度短。根据本实施方式，由于能够对拍摄机构6的光轴(光学中心线8)方向的成分进行遮光，并可靠地检测源自缺陷的扩散光，因此在分别检测与片状物的长度方向及正交于该长度方向的方向相平行的划痕时，能够进行高灵敏度的缺陷检测。
需要说明的是，长尺寸的片状物5可以通过卷对卷搬送工艺在长度方向X上进行搬送，也可以使单张状态的片状物5被单轴或双轴的直线搬送装置把持而被搬送。另外，也可以使片状物5不移动地固定或暂时停止，将拍摄机构6及缺陷检查用照明在由单轴或双轴的直线搬送装置把持的状态下进行搬送，从而对片状物5的整个面进行拍摄。片状物5、或拍摄机构6及缺陷检查用照明的搬送时，也可以使用旋转编码器或线性编码器使搬送的速度与拍摄机构6的拍摄定时同步。
(变形例1)
拍摄机构6也可以在光学透镜中具备远心透镜。详细情况利用图3来进行说明。图3是变形例1的拍摄机构，是本发明的片状物的缺陷检查装置的一个实施方式，是在拍摄机构的透镜中设置远心透镜的构成的示意图。远心透镜6a与通常的光学透镜不同，是孔径光阑位于透镜的焦点位置的透镜，因此主光线相对于透镜光轴而言在透镜的物体侧(片状物5侧)、像侧(拍摄机构侧)、或两侧平行(视场角为0度)。因此，在远心透镜6a的有效视场内，由于拍摄机构6的光轴为一定的朝向。因此能够容易地实现：在从上述片状物的缺陷检查用照明出射的光从片状物5透过或反射的各位置处，使从片状物5透过或反射的光的方向与拍摄机构6的光轴所成的角度大于拍摄机构6的开口角度。
(变形例2)
另外，拍摄机构也可以具备长度与片状物5的宽度方向(Y方向)的拍摄区域的长度(拍摄方向的长度)相同的一维受光机构。更具体而言，一维受光机构也可以使用接触式图像传感器。详细情况利用图4进行说明。图4是变形例2的拍摄机构，是在拍摄机构中设置近程图像传感器的构成的示意图。近程图像传感器11也被称为接触式图像传感器或CIS(Contact Image Sensor(即接触式图像传感器))，具有与拍摄视场相同宽度的一维受光传感器阵列11a、和设置于其前表面的等倍成像系统透镜的棒状透镜阵列11b。通常的光学透镜与照相机的组合构成的光学系统根据拍摄视场与图像传感器的大小关系而具有缩小或放大倍率，因此根据该倍率在光学系统中产生视场角，与此相对，近程图像传感器11为等倍光学系统，因此视场角为平行(0度)。因此，在近程图像传感器11的有效视场内，拍摄机构6的光轴大致恒定。
根据本变形例2，通过使拍摄方向的长度与一维受光机构的宽度一致，从而能够容易地实现：在从上述片状物的缺陷检查用照明照射的光从片状物5透过或反射的各位置处，使从片状物5透过或反射的光的方向与所述拍摄机构6的光轴所成的角度大于拍摄机构6的开口角度。
(变形例3)
本发明的片状物的缺陷检查用照明可以还具备除图2所图示以外的其他构成。参照图5。图5是变形例3的缺陷检查照明，是在图2的片状物的缺陷检查用照明中，在第一遮光机构2设置光反射构件2c的构成的示意图。在第一遮光机构2的遮光部2a的光照射机构1侧，设置有能够将来自发光部1a的光反射、散射的光反射构件2c。光反射构件2c为向光照射机构1侧凸出的形状。根据本变形例3，通过将被第一遮光机构2的遮光部2a遮挡而未照射至片状物5的光出射成分利用光反射构件2c反射、散射来改变光路，从而能够使其从开口部2b及开口部3b透过而照射至片状物5。如此地，经由光反射构件2c而照射至片状物5的光成为从最小出射角度θ3至最大出射角度θ4的角度范围的光。光反射构件2c优选以宽度方向Y为左右方向来照射左右相同程度的光量及倾斜的光，因此优选为左右对称的三角形状，但只要是对应于需要的出射角度范围的形状即可。
(变形例4)
参照图6。图6是变形例4的缺陷检查照明，是在图2的片状物的缺陷检查用照明中，在第二遮光机构3设置光反射构件3c的构成的示意图。在第二遮光机构3的遮光部3a的光照射机构1侧，设置有能够将从第一遮光机构2的开口部2b透过的光反射、散射的光反射构件3c。通过将从第一遮光机构2的开口部2b透过、但被第二遮光机构3的遮光部3a遮挡而未照射至片状物5的光出射成分利用光反射构件3c反射、散射来改变光路，从而能够使其从开口部3b透过并照射至片状物5。如此地，经由光反射构件3c而照射至片状物5的光成为从最小出射角度θ5至最大出射角度θ6的角度范围的光。光反射构件3c也优选与上述的光反射构件2c同样地以宽度方向Y为左右方向来照射左右相同程度的光量及倾斜的光，因此优选为左右对称的三角形状，但只要是对应于需要的出射角度范围的形状即可。
根据本变形例3、4，通过具备光反射构件2c或光反射构件3c，能够使在实施方式中从光照射机构1出射并被遮光部2a或遮光部2b遮挡而未向片状物5照射的光出射成分的一部分向片状物5照射，因此光的利用效率提高。
(变形例5)
参照图7。图7是本发明的片状物的缺陷检查用照明的另一实施方式(变形例5)，是在第一遮光机构2与第二遮光机构3之间设置有透明的板状体4的构成的示意图。作为透明的板状体，适合地使用玻璃板、透明树脂板等。根据本变形例5，与在第一遮光机构2与第二遮光机构3隔着空气的情况相比，光的折射率变高，因此相应地能够缩短第一遮光机构2与第二遮光机构3的距离H(参照图2)。
(变形例6)
另外，图8是本发明的片状物的缺陷检查用照明的一个实施方式(变形例6)，是在第一遮光机构2与第二遮光机构3之间设置有透明的板状体4，另外在第一遮光机构设置光反射构件2c的构成的示意图。在第一遮光机构2的遮光部2a的光照射机构1侧，设置有能够将来自发光部1a的光反射、散射的光反射构件2c。该图8的实施方式中的光反射构件2c及板状体4的效果、原材料、形状与图5的实施方式中的光反射构件2c、图7的实施方式中的板状体4相同。
(变形例7)
另外，图9是本发明的片状物的缺陷检查用照明的一个实施方式(变形例7)，是在第一遮光机构2与第二遮光机构3之间设置有透明的板状体4，另外在第二遮光机构设置有光反射构件3c的构成的示意图。在第二遮光机构3的遮光部3a的第一遮光机构2侧，设置有能够将从第一遮光机构2的开口部2b透过的光反射、散射的光反射构件3c。该图9的实施方式中的光反射构件3c及板状体4的效果、原材料、形状与图6的实施方式中的光反射构件3c、图7的实施方式中的板状体4相同。
需要说明的是，在第一遮光机构2的遮光部2a设置光反射构件2c的构成、在第二遮光机构3的遮光部3a设置光反射构件3c的构成、及在第一遮光机构2与第二遮光机构3之间设置透明的板状体4的构成可以各自单独，也可以多个组合。
(变形例8)
参照图10。图10是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式(变形例8)，是缺陷检查用照明与拍摄机构6以反射构成进行配置的示意图。图10的(a)是示出从X方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。图10的(b)是示出从Y方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。图10中，光照射机构1与X方向平行地使光出射，该光的一部分通过第一遮光机构2及第二遮光机构3而入射至光束分离器9。另外，自片状物5从光束分离器9通过的光入射至拍摄机构6。光束分离器9将从X方向入射的光向Z方向(此处为片状物5侧)弯折并且使从Z方向入射的光通过。该缺陷检查装置中，从缺陷检查用照明出射的光被配置于拍摄机构的光学中心线8上的光束分离器9弯折而照射至片状物5，被片状物5反射的光通过光束分离器9而被拍摄机构6受光。
(变形例9)
参照图11。图11是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式(变形例9)，是缺陷检查用照明与拍摄机构6以反射构成进行配置的示意图。图11的(a)是示出从X方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。图11的(b)是示出从Y方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。缺陷检查用照明以其光轴相对于片状物5的面从垂直方向(Z方向)倾斜的角度配置。拍摄机构6被配置于从缺陷检查用照明出射的光被片状物5正反射且对该反射的光进行受光的位置。
(变形例10)
参照图12。图12是本发明的片状物的缺陷检查装置的另一实施方式(变形例10)，是在本发明的片状物的缺陷检查用照明的基础上还设置线状照射光源12的构成的示意图。图12的(a)是示出从X方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。图12的(b)是示出从Y方向观察的缺陷检查装置的构成的平面图。变形例10中，针对上述实施方式的构成，还具备线状照射光源12。线状照射光源12也可以配置为与光照射机构1平行地设置，在片状物的缺陷检查用照明对片状物5进行照射的位置处照射光。另外，线状照射光源12也可以配置为相对于片状物5的搬送方向的上游侧、下游侧中的任意侧，也可以配置于两侧。另外，线状照射光源12既可以配置于相对于拍摄机构6而言隔着片状物5的光透过位置，也可以配置于对片状物5照射的光发生反射的位置。通过具备线状照射光源12，可以兼具例如在片状物的宽度方向Y上的缺陷100的检查灵敏度。
产业上的可利用性
本发明不限于片状、板状物体上存在的缺陷的检查，也可以应用于微小凹凸、异物等缺陷的检查，其应用范围不限于此。
附图标记说明
1 光照射机构
1a 发光部
2 第一遮光机构
2a 遮光部
2b 开口部
2c 光反射构件
3 第二遮光机构
3a 遮光部
3b 开口部
3c 光反射构件
4 透明的板状体
5 片状物
6 拍摄机构
6a 远心透镜
7 图像处理机构
8 拍摄机构的光学中心线
9 光束分离器
10 正反射光轴
11 近程图像传感器
11a 一维受光传感器阵列
11b 棒状透镜阵列
12 线状照射光源
13 照射光
14 反射散射光
15 反射散射光之中朝向拍摄机构的成分
16 透射散射光
17 透射散射光之中朝向拍摄机构的成分
18 包含光纤的线状光照射机构
18a、18b 光纤束
100 缺陷
101 与长度方向Y平行的缺陷
θ1 从2个遮光机构透过的光的最小出射角度
θ2 从2个遮光机构透过的光的最大出射角度
θ3 经由在第一遮光机构的遮光部存在的反射部而透过的光的最小出射角度
θ4 经由在第一遮光机构的遮光部存在的反射部而透过的光的最大出射角度
θ5 经由在第二遮光机构的遮光部存在的反射部而透过的光的最小出射角度
θ6 经由在第二遮光机构的遮光部存在的反射部而透过的光的最大出射角度
θ7a、θ7b 从光纤束出射的光的光轴角度
Figure GDA0002978532250000201
从光纤出射的光的开口角度/>

Claims (8)

1.片状物的缺陷检查用照明机构，其是用于片状物的缺陷检查的照明机构，具有：
对片状物照射照明光的长尺寸的光照射机构，其沿在所述片状物的表面上与所述片状物相对于所述照明机构移动的第一方向正交的第二方向延伸；和
第一遮光机构，其位于从所述光照射机构向所述片状物的光路间，在与所述第二方向平行的方向上交替排列有遮光部和开口部；和
第二遮光机构，其在从所述光照射机构向所述片状物的光路间位于所述第一遮光机构与所述片状物之间，在与所述第二方向平行的方向上交替排列有遮光部和开口部，
在与所述第一方向及第二方向正交的第三方向上，在所述第二遮光机构的遮光部与所述光照射机构之间具有所述第一遮光机构的开口部，
所述第一遮光机构的开口部在所述第二方向上的长度比所述第二遮光机构的遮光部在所述第二方向上的长度短，
所述第一遮光机构的遮光部和/或所述第二遮光机构的遮光部在朝向所述光照射机构的一侧具备向所述光照射机构侧凸出的光反射构件。
2.片状物的缺陷检查装置，其具有：
权利要求1所述的片状物的缺陷检查用照明机构；和
拍摄机构，其对从所述缺陷检查用照明机构出射并从所述片状物透过的光进行拍摄；和
图像处理机构，其基于所述拍摄机构取得的拍摄数据对在所述片状物中产生的缺陷进行检测。
3.根据权利要求2所述的片状物的缺陷检查装置，其中，所述光照射机构的长度方向与所述拍摄机构的拍摄方向平行，
所述拍摄机构在所述拍摄方向上的各位置的光轴相互平行，
在从所述缺陷检查用照明机构出射的光从所述片状物透过的各位置处，从所述片状物透过的光的透过方向与所述拍摄机构的光轴所成的角度大于所述拍摄机构的开口角度。
4.片状物的缺陷检查装置，其具有：
权利要求1所述的片状物的缺陷检查用照明机构；和
拍摄机构，其对从所述缺陷检查用照明机构出射并被所述片状物反射的光进行拍摄；和
图像处理机构，其基于所述拍摄机构取得的拍摄数据对在所述片状物中产生的缺陷进行检测。
5.根据权利要求4所述的片状物的缺陷检查装置，其中，所述光照射机构的长度方向与所述拍摄机构的拍摄方向平行，
所述拍摄机构在所述拍摄方向上的各位置的光轴相互平行，
在从所述缺陷检查用照明机构照射的光被所述片状物反射的各位置处，被所述片状物正反射的光的反射方向与所述拍摄机构的光轴所成的角度大于所述拍摄机构的开口角度。
6.根据权利要求3或5所述的片状物的缺陷检查装置，其中，所述拍摄机构具备远心透镜。
7.根据权利要求3或5所述的片状物的缺陷检查装置，其中，所述拍摄机构具备长度与拍摄方向的长度相同的一维受光机构。
8.根据权利要求7所述的片状物的缺陷检查装置，其中，所述一维受光机构为接触式图像传感器。
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