JP2005214877A - 欠点検出装置用高照度照明装置および欠点検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カメラ走行速度の高速化を可能にするライン型高照度照明装置を提供すること。
【解決手段】 被検査体の下方に、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具からなる単独型灯具を被検査体の下方に配置し、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成した縦列配置型灯具一対を、各縦列配置型灯具からの光を同一焦点に集光するように被検査体の上方に配置した縦列配置型灯具を並列配置した並列配置型灯具からなることを特徴とする高照度照明装置。

【選択図】 図１

Description

ラインセンサカメラ（電荷結合素子を一列状態に配置した素子であり、シート状物からの直線状の反射光を受光して、この直線状の反射光に対応する電気信号を発生するカメラであり、以下「CCDカメラ」と称呼する）を使用したシート状物の欠点検査装置に用いる高照度照明装置および該高照度照明装置を用いた欠点検出装置に関する。

シート状物の表面検査は、シート状物表面に光を照射し、シート状物表面からの反射光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）で捕らえ、その映像の光の強弱を電気信号に変換し、シート状物表面の欠点を検査している。

代表的なものとしては、走行しているシート状物を撮影して画像として取り込むラインセンサカメラ（CCDカメラ）を利用し、このラインセンサカメラ（CCDカメラ）により撮影された画像を調べることにより、欠点を発見するものがある。このような検査装置では、画像撮影のために所定量以上の明るさが必要となる。そのため、走行しているシート状物を照らすために何らかの照明手段が用いられるのが普通である。

照明手段による光の照射方式としては、被検査体を透過する光源からの光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）によって受光する被検査体の欠点を検査する透過方式、所定の入射角で照射され所定の反射角で被検査体面で反射する光源からの光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）によって受光する被検査体の欠点を検査する正反射方式、および、被検査体面で乱反射するする光源からの光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）によって受光する被検査体の欠点を検査する乱反射方式、が知られている。

そのための照明手段としては、様々なものが適用できるが、蛍光灯などの比較的安価なものが採用され、さらに、光量を増すために複数本並置して用いられている。
特開平１０−１６０４１４号公報 特開平９−３００５９６号公報

しかし、ラインセンサカメラ（CCDカメラ）を使用したシート状物の検査装置において、検査分解能の検出濃度を追求した場合、カメラ走行速度の高速化が不可欠であり、走査速度を高速化するとラインセンサカメラ（CCDカメラ）に入力される光量が不足しＳ／Ｎ比の低下を招き、現状の照明装置を用いた検査装置は検出限界に達している。

そこで、本発明は、カメラ走行速度の高速化を可能にするライン型高照度照明装置を提供することを課題とする。

複数本の蛍光管を放射方向に沿って縦列配置した場合、後方の蛍光管からの光は前方の蛍光管に妨げられるが、その光は上記のとおり拡散されるものであり、その光量は蛍光管の側方および後方から照射され反射板により集光された光量にくらべ少量である。
すなわち、蛍光管の前面からの光は、蛍光管本来の機能により拡散され照射面の照度の上昇にはあまり寄与しないのに対し、蛍光管の側面からの光は反射板の反射面の形状を特定することにより集光して投光し、被検査体の表面の照度を上昇させることができるのである。

本発明は上記事実にもとづいてなされたものであり、上記課題を解決するために、請求項１の発明の高照度照明装置は、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具である単独型灯具からなることを特徴とする。

請求項２の高照度照明装置は、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具からなる単独型灯具を構成すると共に、該単独型灯具一対を、各灯具からの光を同一焦点に集光するように並列配列した並列配置型灯具からなることを特徴とする。

請求項３の発明の高照度照明装置は、被検査体の下方に、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具からなる単独型灯具を被検査体の下方に配置し、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成した縦列配置型灯具一対を、各縦列配置型灯具からの光を同一焦点に集光するように被検査体の上方に配置した縦列配置型灯具を並列配置した並列配置型灯具からなることを特徴とする。

請求項４の発明の高照度照明装置は、請求項２または３の発明の高照度照明装置において、一対の単独型灯具間に検査用間隙を設けたことを特徴とする。

請求項５の発明の欠点検出装置は、被検査体の下方に配置された縦列配置型灯具からなる単独型灯具と、被検査体の上方に間隙をもって並列配置された一対の縦列配置型灯具からなる並列配置型灯具と、縦列配置型灯具に設けられた検査用透孔を通して被検査体の検査面を撮像するラインセンサカメラ（CCDカメラ）とで構成し、上記単独型灯具から被検査体に照射され被検査体を透過した光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）で受光し、上記並列配置型灯具から被検査体に照射され被検査体の表面で反射した光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）で受光し、受光した光の量を電気信号に変換し、その電気信号にもとづき被検査体の欠点を検出することを特徴とする。

本発明の高照度照明装置によると検査箇所の照度を上げることができるので、ラインセンサカメラ（CCDカメラ）の走査速度を上げても十分な検査分解を得ることができる。
また、図７に示すように、２本の蛍光管を縦方向に並置した照明手段（縦置き型灯具、図７の右側の照明装置）は、２本の蛍光管を横方向に並置した照明手段（横置き型灯具、図７の左側の照明装置）に比べ高照度照明装置を被検査体に近づけることができるので高照度を得ることができる。
図７では、比較を容易にするために、縦置き型灯具と横置き型灯具の容積を同一にして表示してある。
さらに、第３の発明では、高照度照明装置を被検査体の上下に配置したので、透過方式、反射方式のいずれの投光方式の欠点検出装置に適用できる。

照射方向に沿って縦列配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで縦列配置型灯具を構成し、さらに、縦列配置型灯具一対を、各照明装置からの光を同一焦点に集光するように配列する。

図１、２にもとづいて本発明の高照度照明装置（単独型灯具）１０の実施例を説明する。
なお、以下２本の蛍光管を用いた実施例を説明するが、配列方向が同一であれば２本に限らずそれ以上の蛍光管を採用しても良い。

本実施例は、照射方向に沿って縦列配置された２本の蛍光管１１と、各蛍光管１１からの光を同一焦点に集光するように反射させる集光用反射板１３とで単独型灯具１０を構成する。
上記集光用反射板１３は、図１、２に示すように上方の蛍光管１１の光を焦点方向に反射する第１の湾曲面（樋状凹面鏡）１４と、第１の湾曲面１４に連続し下方の蛍光管１１の光を焦点方向に反射する第２の湾曲面（樋状凹面鏡）１５とで形成する。
なお、上記蛍光管は、管径約１７mmの蛍光管をU字型に接合したコンパクト型蛍光管を用いるのが好ましいが、通常の蛍光管を並置して用いてもよい。

上記構成の単独型灯具１０は、蛍光管１１を点灯すると集光用反射板１３に当たった光は図２に示すように被検査体５０の表面の一点（一線）に集光し、表面の照度を増加させる。また、独立型灯具１０の被検査体５０の焦点からの高さを調節することにより照度および照明巾が変わるので、被検査体５０の種類、被検査体の移動速度に対応させて、照度を調整することができる。

同一規格の蛍光管で構成された縦列配置型灯具（図７における右側の照明装置）と横列配置型灯具（図７における左側に照明装置）を用いて、図８に示すように反射板から１００mmの位置の照度の比較試験行った結果下記の表および図９に示す結果が得られた。

下記表は、横列配置型灯具の金口からの距離を100mmとした際の照度を１とし、他の条件における照度との比較を示したものである。

上記の表および図９に示すとおり、金口からすべての位置において縦列配置型灯具は横列配置型灯具より高照度が得られた。

図３、４にもとづいて本発明の高照度照明装置（並列配置型灯具）２０の実施例を説明する。

上記実施例の単独型灯具１０を、図３、４に示すように、一対の灯具１０、１０からの光を同一焦点に集光するように照射方向を内方に向け同一入射角で投光するように配置するとともに、筐体２１内に間隙をおいて並設して並列配置型灯具２０を構成する。
なお、筐体２１の上面には、ラインセンサカメラ（CCDカメラ）３０と縦列配置型灯具２０を一直線に配置した場合、上方から被検査体５０を覗けるように、並列配置型灯具２０を形成する一対の単独型灯具１０、１０間に形成された間隙に対向する検査用透孔２２が設けられている。

図５、６にもとづいて本発明の高照度照明装置（単独型灯具１０および並列配置型灯具２０）を用いた欠点検出装置の実施例を説明する。

図５は、本発明の高度照明装置（単独型灯具１０および並列配置型灯具２０）を欠点検出装置に利用した実施例であり、欠点検出装置は、被検査体の下方に配置された縦列配置型灯具１０と、被検査体の上方に配置された並列配置型灯具２０と、並列配置型灯具２０に設けられた検査用透孔２２を通して被検査体５０の検査面を撮像するラインセンサカメラ（CCDカメラ）３０とで構成されている。

単独型灯具１０から被検査体５０に照射された光は被検査体５０を透過してラインセンサカメラ（CCDカメラ）３０に入り、並列配置型灯具２０から被検査体５０に照射された光は被検査体５０の表面で反射されラインセンサカメラ（CCDカメラ）３０に入り、そこで電気信号へと変換され、その電気信号はラインセンサカメラ（CCDカメラ）３０から信号処理器（図示せず）に送られたのち、検出回路・判定回路を経て欠点と認識される。
なお、縦列配置型灯具１０は被検査体５０が透光性のある場合下方から照射して検査面の照度を増加させるものであり、被検査体５０が非透過性の素材からなる場合には、単独型灯具１０による被検査体の下方からの照射は不要である。

欠点が検出されると、信号処理器はマーカー、回転灯、プリンター等を作動させたり、PC画面に欠点画像を表示するなどして、欠点の存在を報知する。

図６は、図５に示した欠点検出装置の、ラインセンサカメラ（CCDカメラ）および照明装置の配置を示したものであり、投光方式として、被検査体の性状により、透過方式、反射方式、両方式の組合せを採用することができる。

上記のように、本発明の高照度照明装置は、シートの欠点検査に利用できる。
また、印刷物等の検査にも使用できる。複数のインキを使用して印刷が行われる印刷物には、位置ずれ文字欠け等の欠点が生じることがしばしばあり、このような印刷物の欠点は早期に発見して、原因を取り除くことが好ましく、そのため印刷物の欠点検出のための検査装置としての利用も可能である。

また、本発明の高照度照明装置を用いた欠点検出装置は、汚れ、ピンホール、付着した異物の検出ができるので、印刷業界のみならず、フィルム業界、紙業界、不織布業界、プラスチック業界、金属業界、FPD業界、基板業界等、シート状体、板状体を扱う業界で利用することができる。

高照度照明装置（単独型灯具）の断面図である。 高照度照明装置（単独型灯具）の集光状態の説明図である。 高照度照明装置（並列配置型灯具）の断面図である。 高照度照明装置（並列配置型灯具）の集光状態の説明図である。 欠点検出装置に適用した実施例の概略図である。 ラインセンサカメラ（ＣＣＤカメラ）および高照度照明装置の配置である。 本発明の効果の説明図である。 照度試験条件の説明図である。 照度試験結果の説明図である。

符号の説明

１０ 単独型灯具（縦列配置型灯具）
１１ 蛍光管
１２ 金口
１３ 集光用反射板
１４ 第１の湾曲面
１５ 第２の湾曲面
２０ 並列配置型灯具
２１ 筐体
２２ 検査用透孔
３０ ラインセンサカメラ（CCDカメラ）
４０ 照度計
５０ 被検査体（シート状物）
６０ 横列配置型灯具

Claims (5)

1. 照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具である単独型灯具からなる高照度照明装置。
2. 照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具からなる単独型灯具を構成すると共に、該単独型灯具一対を、各灯具からの光を同一焦点に集光するように並列配列した並列配置型灯具からなる高照度照明装置。
3. 被検査体の下方に、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成された縦列配置型灯具からなる単独型灯具を被検査体の下方に配置し、照射方向に沿って配置された複数本の蛍光管と、各蛍光管からの光を同一焦点に集光するように反射させる左右一対の反射板からなる集光型反射板とで構成した縦列配置型灯具一対を、各縦列配置型灯具からの光を同一焦点に集光するように被検査体の上方に配置した縦列配置型灯具を並列配置した並列配置型灯具からなることを特徴とする高照度照明装置。
4. 一対の単独型灯具間に検査用間隙を設けたことを特徴とする請求項２または３の高照度照明装置。
5. 被検査体の下方に配置された縦列配置型灯具からなる単独型灯具と、被検査体の上方に間隙をもって並列配置された一対の縦列配置型灯具からなる並列配置型灯具と、縦列配置型灯具に設けられた検査用透孔を通して被検査体の検査面を撮像するラインセンサカメラ（CCDカメラ）とで構成し、上記単独型灯具から被検査体に照射され被検査体を透過した光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）で受光し、上記並列配置型灯具から被検査体に照射され被検査体の表面で反射した光をラインセンサカメラ（CCDカメラ）で受光し、受光した光の量を電気信号に変換し、その電気信号にもとづき被検査体の欠点を検出する欠点検出装置。