JP2006098198A - 透明部材の欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート状部材の表面に形成された傷等の状態によらず、傷等を正確に検出できる透明部材の欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】透明な被検査部材Ｓにおける欠陥検査装置１であって、検出手段１０が、透過光を受光する受光部３と、受光部３に、透過光を集光するレンズ２とを備えており、光照射手段２０が、一対の発光手段を備えており、一対の発光手段のうち、一の発光手段が、被検査部材Ｓの表面に沿って延びた発光体を備えており、他の発光手段が、検出手段１０側から見て、その軸方向が、一の発光手段における発光体の軸方向と交差するように配設された発光体を備えており、該他の発光手段における発光体が、被検査部材Ｓの表面における法線方向と平行であって、発光体の軸方向における端部、および、被検査部材Ｓにおける検出手段１０の画角内に位置する部分と交差する全ての交差平面が、一の発光手段における発光体と交差するように配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明部材の欠陥検査装置に関する。ディスプレイ等に使用される透明なシート状部材は、製造工程において、その表面や内部に傷や凹凸や歪み等の欠陥が発生する可能性がある。かかるシート状部材の欠陥検出には、シート状部材の表面に光を照射してその反射光の状態から欠陥を検出する方法や、シート状部材の裏面から光を照射してその透過光の状態から欠陥を検出する方法が使用される。
本発明は、かかる透明なシート状部材の欠陥を透過光の状態に基づいて検出する欠陥検査装置に関する。

透過光の状態に基づいて欠陥を検出する技術として、以下のごとき技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
図１２に示すように、透過光の状態に基づいて欠陥を検出する場合には、検査されるシート状部材Ｓを挟むように検出手段Ｄと光源ＬＥを配置し、光源ＬＥから照射される光Ｌ１の走行方向と、検出手段Ｄの光軸Ｄａが同軸状に位置しないように配置される。
このため、シート状部材Ｓに光源ＬＥから光Ｌ１を照射したときに、シート状部材Ｓの表面に傷Ｃがない場合には、検出手段Ｄに直接光Ｌ１が入光しないのでシート状部材Ｓは暗くなるのに対し、シート状部材Ｓの表面に傷Ｃがあれば、光源ＬＥから照射された光Ｌ１が傷Ｃにおいて散乱し、散乱した光Ｌ２が検出手段Ｄに直接入光する。すると、検出手段Ｄによって撮影された映像では、シート状部材Ｓにおいて傷Ｃの部分が明るくなるので、傷Ｃの有無および傷Ｃの位置を特定することができる。

しかるに、傷Ｃにおける光Ｌ１の散乱は、光Ｌ１の走行方向と傷Ｃの軸方向Ｃａが直交する場合に最も強く散乱するが（図１２（Ｂ））、光源ＬＥから照射される光Ｌ１の光軸を含みかつシート状部材Ｓの表面と直交する平面と、傷Ｃの軸方向Ｃａを含みかつシート状部材Ｓの表面と直交する平面が同一平面であったり（図１３（Ｂ））、両平面のなす角が小さい場合には、傷Ｃにおける光Ｌ１の散乱が弱くなり、光Ｌ１の光軸方向に透過する光の光量が多くなり、傷Ｃで散乱し検出手段Ｄに入光する光の量が少なくなる。すると、傷Ｃの部分と、傷Ｃのないシート状部材Ｓの表面との明るさの差が小さくなる。通常、傷Ｃの有無は、傷Ｃのないシート状部材Ｓの表面に対する明るさによって判断され、検出される光Ｌ２の強度が所定のしきい値を越えた場合に傷Ｃと認識される。しかし、傷Ｃにおける光Ｌ１の散乱が弱くなれば検出される光Ｌ２の強度も弱くなるため、光Ｌ２の強度が所定のしきい値以下であれば、傷Ｃが存在していても傷Ｃを検出できず、傷の検出精度が低下してしまう。

特開２００３−４６４５号

本発明は上記事情に鑑み、シート状部材の表面に形成された傷等の状態によらず、傷等を正確に検出できる透明部材の欠陥検査装置を提供することを目的とする。

第１発明の透明部材の欠陥検査装置は、透明な被検査部材に光を照射する光照射手段と、該光照射手段から前記被検査部材に照射される光のうち該被検査部材を透過した透過光を検出する検出手段とを備えた欠陥検査装置であって、前記検出手段が、前記透過光を受光する受光部と、該受光部に、前記透過光を集光するレンズとを備えており、前記光照射手段が、一対の発光手段を備えており、該一対の発光手段のうち、一の発光手段が、前記被検査部材の表面に沿って延びた発光体を備えており、他の発光手段が、前記検出手段側から見て、その軸方向が、前記一の発光手段における発光体の軸方向と交差するように配設された発光体を備えており、該他の発光手段における発光体が、前記被検査部材の表面における法線方向と平行であって、該発光体の軸方向における端部、および、前記被検査部材における前記検出手段の画角内に位置する部分と交差する全ての交差平面が、前記一の発光手段における発光体と交差するように配設されていることを特徴とする。
第２発明の透明部材の欠陥検査装置は、第１発明において、前記一の発光手段が、前記検出手段側から見て、互いに対向する一対の発光体を備えており、前記他の発光手段が、前記検出手段側から見て、互いに対向する一対の発光体を備えており、該他の発光手段における一対の発光体が、前記被検査部材の表面における法線方向と平行であって、該発光体の軸方向における端部、および、前記被検査部材における前記検出手段の画角内に位置する部分と交差する全ての交差平面が、前記一の発光手段における一対の発光体のいずれか一方と交差するように配設されていることを特徴とする。
第３発明の透明部材の欠陥検査装置は、第１発明において、各発光手段が、各発光手段と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、前記検出手段のレンズの光軸に対して前記被検査部材に照射される光の走行方向のなす角度が、前記受光部と前記被検査部材を通過する主光線のうち、前記検出手段のレンズの光軸に対する傾きが最も大きい主光線に対応する最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されていることを特徴とする。
第４発明の透明部材の欠陥検査装置は、第３発明において、前記一対の発光手段のうち、前記一の発光手段が、前記検出手段のレンズの光軸方向において、前記被検査部材に近い第１発光手段であり、前記他の発光手段が、前記検出手段のレンズの光軸方向において、該第１発光手段よりも前記被検査部材から離れた第２発光手段であり、前記第２発光手段が、該第２発光手段の発光体と前記第１発光手段との間において、該第２発光手段の発光体から放出される光の一部が前記被検査部材に照射されるように配置された遮光手段とを備えており、該遮光手段が、前記第２発光手段の発光体と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、該検出手段のレンズの光軸に対して前記第２発光手段の発光体から前記被検査部材に照射される光のなす角度が、前記最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されていることを特徴とする。
第５発明の透明部材の欠陥検査装置は、第４発明において、前記検出手段が、複数の受光部を備えており、前記遮光手段が、レンズの光軸方向に沿って並んだ複数の遮光部を備えており、該複数の遮光部が、前記第２発光手段の発光体から放出される光を遮断する複数の遮断部材を備えており、前記複数の遮断部材が、隣接する遮断部材の間に前記第２発光手段の発光体から放出される光を通過させる隙間が形成され、かつ、前記第２発光手段の発光体と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、前記隙間を通過し前記被検査部材に照射される光と前記検出手段のレンズの光軸のなす角度が、前記被検査部材における前記光が照射されている照射部分を画角内に含む受光部と前記照射部分を通過する主光線のうち、前記検出手段のレンズの光軸に対する傾きが最も大きい主光線に対応する最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されていることを特徴とする。
第６発明の透明部材の欠陥検査装置は、第４発明において、前記検出手段が、複数の受光部を備えており、前記第２発光手段が複数の発光体を備えており、前記遮光手段が、前記検出手段の各受光部における主光線の延長線上に位置し、前記第２発光手段の発光体から放出される光を遮断する複数の遮断部材を備えており、前記複数の遮断部材が、隣接する遮断部材の間に前記第２発光手段の発光体から放出される光を通過させる隙間が形成され、かつ、前記第２発光手段における一の発光体と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、該一の発光体から放出され前記隙間を通過して前記被検査部材に照射される光と前記検出手段のレンズの光軸のなす角度が、前記被検査部材における前記光が照射されている照射部分を画角内に含む受光部と前記照射部分を通過する主光線のうち、前記検出手段のレンズの光軸に対する傾きが最も大きい主光線に対応する最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されていることを特徴とする。

第１発明によれば、被検査部材に形成される傷等の軸方向にかかわらず、傷等に対して、いずれか一方の発光手段から照射される光が必ず傷等の軸方向と直交する方向から照射されるので、傷等における光の散乱を強くすることができ、傷等で散乱し受光部に入光する光を所定の強度以上、言い換えれば、傷等として認識できる強度以上に保つことができ、傷等の検出精度を高めることができる。
第２発明によれば、検出手段側から見て、傷等に対して３６０度全方向から光を照射することができるので、傷全体を強く光らせることができるので、傷等の検出精度をより一層高めることができる。
第３発明によれば、一対の発光手段から照射される光が、直接検出手段の受光部に入光することを防ぐことができる。よって、被検査部材の傷等において散乱する光だけを受光部で検出することができるから、被検査部材の傷等を正確に検出することができる。
第４発明によれば、遮光手段によって、第２発光手段の発光体から放出される光が直接検出手段の受光部に入光することを防ぐことができる。よって、被検査部材の傷等において散乱する光だけを受光部で検出することができるから、被検査部材の傷等を正確に検出することができる。しかも、第２発光手段の一部を検出手段の画角内に配置することも可能になるから、装置をコンパクトに構成することができる。
第５発明によれば、複数の遮断部の遮断部材によって、第２発光手段の発光体から放出される光が受光部に直接入光することを防ぐことができる。しかも、被検査部材に照射される光量の位置による差を小さくすることができるから、被検査部材の位置による検査精度の差を最小限に抑えることができる。
第６発明によれば、遮光手段の遮断部材によって、第２発光手段の複数の発光体から放出される光が受光部に直接入光することを防ぐことができる。しかも、被検査部材に照射される光量の位置による差を小さくすることができるから、被検査部材の位置による検査精度の差を最小限に抑えることができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の欠陥検査装置は、例えば、ガラスやフィルム、プラスティック等を素材とする透明な被検査部材の傷や凹凸、歪み等を、透明な被検査部材を透過する透過光を利用して検出する装置であって、透明な部材に光を照射する手段に特徴を有するものである。
なお、本発明の欠陥検査装置によって検査される被検査部材として、連続して搬送される連続シートや、所定の大きさに加工された枚葉シート等が挙げられるが、以下では、連続シートの場合を例示する。

まず、本発明の欠陥検査装置の詳細を説明する前に、本発明において採用されている光を照射する手段の原理について説明する。
図１１において、符号Ｓは透明な被検査部材を示しており、符号ＲＡは被検査部材Ｓにおいて検出手段１０の画角内に位置する部分（以下、検査領域ＲＡという）を示しており、符号ＬＥ１，ＬＥ２は被検査部材Ｓに対して光を照射する一対の光源を示している。なお、検出手段１０は紙面と垂直な方向から被検査部材Ｓを観測しているものとする。
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一対の光源ＬＥ１，ＬＥ２のうち、光源ＬＥ１を、被検査部材Ｓの表面に沿って延びた軸を揺する棒状の発光体とし、光源ＬＥ２をその軸方向が光源ＬＥ１の軸方向と直交するように配設すると、検査領域ＲＡには、一対の光源ＬＥ１，ＬＥ２からの光が照射される。
ところが、図１１（Ａ）に示すように、検査領域ＲＡの点Ｐ１において、検出手段１０の方向（紙面と垂直な方向）から見たときに、点Ｐ１と光源ＬＥ２の軸方向の端部ａ１とを結ぶ線Ｌ２が光源ＬＥ１と交差せず、この点Ｐ１と光源ＬＥ１の軸方向の端部ｂ１とを結ぶ線Ｌ１と線Ｌ２との間に隙間Ａができる場合には、隙間Ａの方向からは点Ｐ１に対して光が照射されないことになる。すると、被検査部材Ｓにおいて、点Ｐ１の部分に形成された傷の軸方向が、隙間Ａの方向と直交する方向を向いている場合には（図１１（Ａ）のＡＸの方向）、傷に対して直交する方向から光が照射されなくなり、傷において散乱する光の強度が弱くなり、この方向の傷が検出できなくなるおそれがある。
また、検査領域ＲＡの点Ｐ２において、検出手段１０の方向から見たときに、点Ｐ２と光源ＬＥ２の軸方向の端部ａ２とを結ぶ線Ｌ３が光源ＬＥ１と交差せず、この点Ｐ２と光源ＬＥ１の軸方向の端部ｂ２とを結ぶ線Ｌ４と線Ｌ３との間に隙間Ｂができる場合には、隙間Ｂの方向から点Ｐ１には光が照射されないことになり、上記と同様に、点Ｐ２の部分に形成された傷の軸方向が、隙間Ｂの方向と直交する方向を向いている場合には（図１１（Ａ）のＢＸの方向）、この方向の傷が検出できなくなるおそれがある。

一方、図１１（Ｂ）に示すように、線Ｌ１が光源ＬＥ１の軸方向の端部ｂ１を通過する場合等、線Ｌ２が光源ＬＥ１と交差するような場合には、点Ｐ１の部分に形成された傷に対して１８０度の方向から光が照射されるから、傷の方向にかかわら、光源ＬＥ１，ＬＥ２のいずれかの光源から放出される光が、必ず傷の軸方向と直交する。また、線Ｌ３が光源ＬＥ１と交差するような場合にも、点Ｐ２の部分に形成された傷に対して１８０度の方向から光が照射されるから、傷の方向にかかわら、光源ＬＥ１，ＬＥ２のいずれかの光源から放出される光が、必ず傷の軸方向と直交する。
したがって、光源ＬＥ１の軸方向と光源ＬＥ２の軸方向が交差し、しかも、検出手段１０の方向から見たときに、光源ＬＥ２の軸方向の両端ａ１，ａ２と検査領域ＲＡを通過する線が光源ＬＥ１と交差する場合には、検査領域ＲＡに存在する傷に対して、光源ＬＥ１，ＬＥ２のいずれかの光源から放出される光を、傷の軸方向と直交する方向から光を照射することができるのである。

つぎに、本実施形態の欠陥検査装置１を説明する。
図１は本実施形態の欠陥検査装置１の概略正面図である。図２は本実施形態の欠陥検査装置１の概略側面図である。図３（Ａ）は図１のＣ−Ｃ線矢視図であり、（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線矢視図である。図１〜図３において、符号Ｓは、本実施形態の欠陥検査装置１によって欠陥が検査される被検査部材を示している。
この被検査部材Ｓの上方には、欠陥検査装置１の検出手段１０が配置されている。この検出手段１０は、レンズ２と受光部３とを備えており、レンズ２の光軸ＣＰが被検査部材Ｓと直交するように配設されている。
なお、欠陥検査装置１の検出手段１０は、レンズ２の光軸ＣＰが被検査部材Ｓと直交していなくてもよいが、レンズ２の光軸ＣＰが被検査部材Ｓと直交していれば、レンズ２の画角内において被検査部材Ｓから受光部３までの距離の差を小さくできるので好適である。

受光部３は、例えば、ＣＣＤ等のようにレンズ２によって集光された光の強度を検出し、検出した光の強度に応じた電気信号に変換することができる機能を有する機器である。なお、受光部３は、光の強度に応じた電気信号に変換することができる機能を有する機器であればよく、とくに限定はない。
そして、検出手段１０は、レンズ２の前後の焦点が、被検査部材Ｓの表面上、および、受光部３上にそれぞれ位置するように調整されている。このレンズ２における前後の焦点のうち、レンズ２の前側焦点、つまり、被検査部材Ｓの表面上に形成されるレンズ２の焦点が検出手段１０の焦点である。しかも、検出手段１０は、被検査部材Ｓの位置において、検出手段１０の幅方向画角Ｂ内に被検査部材Ｓが位置するように構成されているから、検出手段１０によって被検査部材Ｓの幅方向の全体を同時に検査することができるのである。
なお、検出手段１０は、レンズ２と受光部３の間、または、レンズ２の前方に絞りを備えていてもよい。この場合には、受光部３が受光する光量を調整することができる、言い換えれば、光を集光する範囲を調整することができる。

一方、被検査部材Ｓの下方には、前記検出手段１０との間に被検査部材Ｓを挟むように、光照射手段２０が配設されている。この光照射手段２０は、一対の発光手段２１，２２を備えている。
一方の発光手段２１（第１発光手段）は、例えば、棒状の蛍光灯等の発光体２１ａを備えており、発光体２１ａは、その軸方向が前記被検査部材Ｓの幅方向（図１では左右方向）と平行に配設されている。また、発光体２１ａは、その長さが被検査部材Ｓの幅方向の長さ、つまり、被検査部材Ｓの位置における検出手段１０の幅方向画角Ｂよりも長いものが使用されている。
他方の発光手段２２（第２発光手段）は、例えば、棒状の蛍光灯等の発光体２２ａを２本備えている。この２本の発光体２２ａは、その軸方向が互いに前記被検査部材Ｓの搬送方向（図２では左右方向）と平行、言い換えれば、第１発光手段２１の発光体２１ａの軸方向と直交するように配設されている。また、発光体２２ａは、その長さが被検査部材Ｓの位置における検出手段１０の搬送方向画角Ａ（図２参照）よりも長いものが使用されており、その両端が、検出手段１０の方向から見て、発光手段２１における一対の発光体２１ａの軸方向と交差するように配設されている。しかも、発光体２２ａの軸方向の両端ａ１，ａ２（図３（Ａ）参照）と被検査部材Ｓにおける検出手段１０の画角内に位置する部分（以下、検査領域ＲＡという）を通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である（被検査部材Ｓと直交する）全ての平面が、２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、発光体２２ａは配設されている。

このため、被検査部材Ｓにおいて一対の発光手段２１，２２に囲まれている部分、つまり、検査領域ＲＡには、その上方から被検査部材Ｓを見て（図３（Ａ））、言い換えれば、検出手段１０側から被検査部材Ｓを見て、３６０度全方向から光が照射されるから、検査領域ＲＡ内の傷には、必ずその軸方向と直交する方向から光が照射されるので、傷等における光の散乱を強くすることができ、傷等で散乱し受光部３に入光する光を所定の強度以上、言い換えれば、傷等として認識できる強度以上に保つことができ、傷等の検出精度を高めることができる。
しかも、一対の発光手段２１，２２の発光体２１ａ，２２ａが互いに直交し、かつ、それぞれが被検査部材Ｓと略平行となっているので、より効果的かつ広い範囲で、いずれか一方の発光体からの光を必ず傷等の軸方向と直交する方向から光を照射させることができる。

なお、発光体２１ａ，２２ａは、それぞれ一本だけでもよいが、この場合には、検査領域ＲＡ内の傷に対して被検査部材Ｓに対して１８０度の方向からしか光を照射できない部分があるのに対し、図１に示すように、それぞれ２本ずつ、互いに対向するように設ければ、検出手段１０から被検査部材Ｓを見て、検査領域ＲＡ内の傷に対して３６０度全方向から光を照射することができるので、好適であり、とくに、傷が非常にシャープであって、傷の表面が平滑な面となっている場合等には、傷の検出精度をより一層高めることができる。
さらになお、一対の発光手段２１，２２の発光体２１ａ，２２ａは直交していなくてもよい。この場合でも、発光体２２ａの軸方向の両端ａ１，ａ２と検査領域ＲＡを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が、２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、一対の発光手段２１，２２の発光体２１ａ，２２ａが配設されていれば、検査領域ＲＡ内の傷に３６０度全方向から光が照射することができる。
さらになお、発光手段２２の発光体２２ａは、棒状でなくてもよい。この場合でも、検出手段１０側から被検査部材Ｓを見たときに、発光体２２ａにおける発光体２１ａの軸方向と直交する方向の端部と検査領域ＲＡとを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が、発光体２１ａと交差するように発光体２２ａは配設されていればよい。

また、図１に示すように、第２発光手段２２は、発光体２２ａから放出され、被検査部材Ｓの照射される全ての照射光の走行方向が、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対して限界角度θ１よりも大きくなるように調整されている。この限界角度θ１は、第２発光手段２２の発光体２２ａと検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰとを含む平面（図１）において、検出手段１０の受光部３、レンズ２の中心２ａおよび被検査部材Ｓを通過する主光線Ｍのうち、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対する傾きが最も大きい主光線Ｍを最大主光線ＭＬとすると、この主光線ＭＬに対応する軸外限界光線ＭＬＲのうち検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対してなす角度が大きい最大軸外限界光線ＭＬＭと検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰとのなす角度である。
同様に、第１発光手段２１は、発光体２１ａから放出され、被検査部材Ｓの照射される全ての照射光の走行方向が、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対して限界角度θ２よりも大きくなるように調整されている（図２）。

ここで、図９に示すように、軸外限界光線ＭＬＲとは、受光部３の任意の点３ａと、この点３ａを通過する主光線Ｍが被検査部材Ｓと交わる交点Ｓｂ、およびレンズ２の両端を結ぶ線であり、この軸外限界光線ＭＬＲおよびその延長線に囲まれた範囲（ハッチング部）に光源ＬＥが位置すれば、光源ＬＥから放出される光は受光部３に直接入力され、軸外限界光線ＭＬＲおよびその延長線に囲まれた範囲外に光源ＬＥが位置すれば、その光源ＬＥから放出される光は、屈折や反射等の作用を受けなければ、受光部３には直接入力しないのである。そして、受光部３の点３ａが受光部３の端縁に位置したときに、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対する傾きが最も大きい最大主光線ＭＬとなり、この最大主光線ＭＬに対応する軸外限界光線ＭＬＲのうち、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰを挟んで被検査部材Ｓの端縁Ｓｂと逆側のレンズ２端部を通過する軸外限界光線ＭＬＲが、最大軸外限界光線ＭＬＭとなり、この最大軸外限界光線ＭＬＭと検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰとのなす角度θが限界角度θ１または限界角度θ２となるのである。
したがって、図１および図２に示すように、一対の発光手段２１，２２の発光体２１ａ，２２ａから被検査部材Ｓの照射される全ての照射光の走行方向が、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対して限界角度θ１，θ２よりも大きくなるように調整するために、一対の発光手段２１，２２の発光体２１ａ，２２ａは最大軸外限界光線ＭＬＭよりも外方、つまり、最大軸外限界光線ＭＬＭよりもレンズ２の光軸ＣＰから離れた位置に配設されるのである。

かかる構成であるから、一対の発光手段２１，２２の発光体２１ａ，２２ａによって被検査部材Ｓに対して光を照射すれば、光は透過光となって被検査部材Ｓを透過するが、被検査部材Ｓに傷などの欠陥がない場合、透過光は、受光部３には入光しない。このため、受光部３から発信される電気信号はほぼ一定となり、被検査部材Ｓに傷などの欠陥がないことを判断することができる。
被検査部材Ｓに傷が存在すれば、傷によって光が散乱し、この散乱光だけがレンズ２を通って受光部３に入光する（図１２参照）。すると、散乱光の光量の分だけ受光部３から発信される電気信号が変化するから、この変化により被検査部材Ｓの傷などを検出することができる。
しかも、検出手段１０から被検査部材Ｓを見て、３６０度全方向から光が照射されているから、被検査部材Ｓに形成される傷等の軸方向にかかわらず、傷等に対して、発光体２１ａ，２２ａから照射される光のうち、いずれか一方から照射される光が必ず傷等の軸方向と直交する方向からも照射される。すると、傷等における光の散乱を強くすることができ、被検査部材Ｓに形成される傷等の軸方向にかかわらず、傷等で散乱し受光部３に入光する光を所定の強度以上、言い換えれば、傷等として認識できる強度以上に保つことがで、傷等の検出精度を高めることができる。

また、図３（Ｂ）、図４、図５に示すように、第２発光手段２２の発光体２２ａを、第１発光手段２１の発光体２１ａと平行な軸を有する光源としてもよい。
この場合には、第２発光手段２２の発光体２２ａを検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰ方向において、第１発光手段２１の発光体２１ａよりも下方、つまり、第１発光手段２１の発光体２１ａよりも被検査部材Ｓから離して配設し、かつ、受光部３から見たときに、第１発光手段２１の発光体２１ａと重ならないように配置する。そして、第１発光手段２１の発光体２１ａとの間に、第２発光手段２２の発光体２２ａから放出される光が被検査部材Ｓに照射されることを制限する遮光手段２５を配置する。つまり、遮光手段２５によって、第２発光手段２２の発光体２２ａから放出される光の一部が被検査部材Ｓに照射されるように配置する。しかも、遮光手段２５より外方に位置する発光体２２ａの部分から照射される光が、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対してなす角度が、限界角度θ１よりも大きくなるように配設する。すると、第２発光手段２２を第１発光手段２１の発光体２１ａの軸方向と直交するように配設した場合と同様に、第２発光手段２２の発光体２２ａから放出される光が直接検出手段１０の受光部３に入光することを防ぐことができる。しかも、第２発光手段２２の発光体２２ａは、受光部３から見たときに、第１発光手段２１の発光体２１ａと重ならないように配置されているから、両者から放出される光が重ならないので、被検査部材Ｓに対して、検出手段１０から被検査部材Ｓを見て、３６０度全方向から光を照射することができ、傷等の検出精度を高めることができる。

そして、図５に示すように、発光体２２ａを２本の発光体２１ａの間、つまり、検出手段１０の搬送方向画角Ａ内に配置するようにすれば、被検査部材Ｓの搬送方向における光照射手段２０の長さを短くできるので、欠陥検査装置１をコンパクトな構成とすることができる。
具体的には、受光部３が幅２８ｍｍ×奥行き７μｍであって、レンズ２がｆ５０、被検査部材Ｓの幅が４００の場合、レンズ２の光軸ＣＰ方向において、レンズ２の中心から被検査部材Ｓ、発光体２１ａ，２２ａまでの距離がそれぞれ２８０ｍｍ、６００ｍｍであれば、被検査部材Ｓから遮光手段２５までの距離を５２０ｍｍとし、レンズ２の光軸ＣＰの延長線から遮光手段２５の端部までの距離を３５７ｍｍとすれば、上記のごとき条件を満たすように欠陥検出装置１を構成することができる。

なお、図３（Ｂ）に示すように、発光体２２ａにおける発光体２１ａの軸方向と直交する方向の端部ａ１，ａ２と図示しない検査領域ＲＡを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が、２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、発光体２２ａは配設されている必要がある。このため、発光体２２ａにおける発光体２１ａの軸方向と直交する方向の長さ、言い換えれば、発光体２２ａの幅が広いものを使用する必要がある。ただし、幅の狭い棒状の蛍光灯等を使用しても、その蛍光灯等の下方を覆うように反射板を配置すれば、幅が広い蛍光灯を使用した場合と同等の効果をえることができる（図７参照）。この場合にも、反射板における発光体２１ａの軸方向と直交する方向の端部ａ１，ａ２と図示しない検査領域ＲＡを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が、２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、反射板が配設されていれば、検査領域ＲＡ内の傷に３６０度全方向から光が照射することができる。
さらになお、被検査部材Ｓの搬送方向では、遮光手段２５より外方には発光体２２ａが存在しない、または、遮光手段２５より外方に発光体２２ａが存在してもその部分から照射される光が、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対してなす角度が、限界角度θ２よりも大きくなるように、遮光手段２５を配設することは言うまでもない。

さらに、検出手段１０に複数の受光部３を設けてもよい。この場合、検査領域を複数の受光部３で分割して検査することができ、１つの受光部３が検査する領域が狭くなる、言い換えれば、１つの受光部３が撮影する領域を小さくすることができるので、被検査部材Ｓをより細かく検査することができ、検査精度を高めることができる。例えば、検出手段１０に、ラインＣＣＤを設けた場合には、ラインＣＣＤの各画素が、それぞれ受光部３に該当することになる。そして、ラインＣＣＤの軸方向、つまり、受光素子の並んでいる方向を被検査部材Ｓの幅方向と平行に配置すれば（図６）、被検査部材Ｓの幅方向全体を同時にかつより細かく検査することができる。そして、かかる検出手段１０を使用する場合には、第２発光手段２２の発光体２２ａおよび遮光手段２５を以下のような構成とすれば、各受光部３の幅方向画角内に位置する被検査部材Ｓに対して発光体２２ａから照射される光の強度さをほぼ均一にすることができるで、被検査部材Ｓの位置にかかわらず、同等の検出精度で傷等を検出することができる。しかも、各受光部３の画角内に位置する被検査部材Ｓに対して、３６０度全方向から光を照射することができるから、傷等の検出精度を高めることができるので好適である。

図６に示すように、第２発光手段２２の発光体２２ａは棒状の光源であり、その軸方向が被検査部材Ｓの幅方向と平行、言い換えれば、ラインＣＣＤの軸方向と平行になるように配設されている。このため、各受光部３におけるいずれかの主光線の延長線上には、第２発光手段２２の発光体２２ａが位置している。
しかも、図７に示すように、発光体２２ａの下方には、発光体２２ａを下方から覆うように、発光体２２ａから照射された光を被検査部材Ｓに向けて反射する反射部材２２ｂが設けられている。

また、図６および図７に示すように、この第２発光手段２２の発光体２２ａと被検査部材Ｓとの間であって第１発光手段２１の発光体２１ａよりも下方には、第２発光手段２２の発光体２２ａから放出される光が被検査部材Ｓに照射されることを制限する上下一対の遮光部２６，２７が設けられている。この上下一対の遮光部２６，２７は、いずれも複数枚の遮断部材２８から構成されている。上下一対の遮光部２６，２７において、複数の遮断部材２８は、第２発光手段２２の発光体２２ａの軸方向に沿って並んだ状態で配設されている。そして、各遮光部２６，２７において隣接する遮断部材２８、つまり、第２発光手段２２の発光体２２ａの軸方向において隣に位置する遮断部材２８同士の間には、隙間２６ｈ，２７ｈがそれぞれ設けられているから、第２発光手段２２の発光体２２ａから放出される光の一部を下方の遮光部２６の隙間２６ｈおよび上方の遮光部２７の隙間２７ｈを通して被検査部材Ｓに照射することができるのである。そして、一つの隙間２６ｈと一つの隙間２７ｈを通過する光（以下、通過光ＬＳという）が照射される照射部分ＳＡに対しては、発光体２２ａおよび反射部材２２ｂにおいて、この隙間２６ｈおよび隙間２７ｈを通して照射部分ＳＡから視認できる部分が、それぞれ独立した発光体のように取り扱うことができるのである。

また、図８に示すように、被検査部材Ｓにおいて、通過光ＬＳが照射される照射部分ＳＡは、被検査部材Ｓの一部分に過ぎないため、この照射部分ＳＡを画角内に含む受光部３も一部の受光部３（以下、撮影受光部という）に限られる。そして、第２発光手段２２の発光体２２ａと検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰとを含む平面において（図６および図８参照）、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対して通過光ＬＳがなす角度が、撮影受光部と照射部分ＳＡを通過する最大主光線ＭＬに対応する最大軸外限界光線ＭＬＭと検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰとのなす限界角度θ１よりも大きくなるように、上下一対の遮光部２６，２７の遮断部材２８が配設されている。

このため、複数の受光部３を設けても、上下一対の遮光部２６，２７によって通過光ＬＳが撮影受光部３に対して直接入光することを防ぐことができる。
また、照射部分ＳＡに対しては、発光体２２ａおよび反射部材２２ｂにおいて、この隙間２６ｈおよび隙間２７ｈを通して照射部分ＳＡから視認できる部分が、それぞれ独立した発光体のように取り扱うことができる。すると、反射部材２２ｂにおいて隙間２６ｈおよび隙間２７ｈを通して照射部分ＳＡから視認できる部分に位置する端縁ａ１，ａ２と撮影受光部の検査領域ＲＡとを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、反射部材２２ｂが配設されていれば、各受光部３の画角内に位置する被検査部材Ｓに対して、３６０度全方向から光を照射することができ、傷等の検出精度を高めることができるので好適である
しかも、反射部材２２ｂによって反射される光によって、発光体２２ａから放出される光のうち被検査部材Ｓに照射される通過光ＬＳの光量を多くすることができるから、被検査部材Ｓに照射される通過光ＬＳの光量と、発光体２１ａから被検査部材Ｓに照射される光の光量との差を小さくできるので、傷の軸方向にかかわらず、ほぼ同等の検出精度で傷を検出することができる。

さらに、上下の遮光部２６，２７の隙間２６ｈ，２７ｈが被検査部材Ｓの幅方向に沿って並んで形成されているから、被検査部材Ｓの幅方向に沿って複数箇所から被検査部材Ｓに光を照射することができる。しかも、各受光部３におけるいずれかの主光線の延長線上には、第２発光手段２２の発光体２２ａが位置しているから、通過光ＬＳの走行距離は、被検査部材Ｓの幅方向の位置にかかわらずほぼ同等となり、被検査部材Ｓの照射される光量の位置による差を小さくすることができ、被検査部材Ｓの位置による検査精度の差を最小限に抑えることができる。

なお、照射部分ＳＡを画角内に含まない受光部３では、照射部分ＳＡがその受光部３における検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対する傾きが最も大きい主光線ＭＬに対応する軸外限界光線ＭＬＲおよびその延長線に囲まれた範囲外に位置するから、通過光ＬＳがその受光部３に対して直接入光しないのは言うまでもない。
さらになお、上記のごとき条件を満たすのであれば、遮光部は２以上設けてもよく、遮光部を設ける数は特に限定されない。

さらになお、反射部材２２ｂを設けなくても、発光体２２ａとして、発光体２１ａよりも明るいもの、つまり、放出する光量が多いものを使用すれば、反射部材２２ｂを設けた場合と同様の効果を得ることができるので、好適である。この場合には、発光体２２ａにおいて発光体２１ａの軸方向と直交する方向の端部が、その端部と撮影受光部の検査領域ＲＡとを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、発光体２２ａを配設する必要がある。
さらになお、被検査部材Ｓの搬送方向では、遮断部材２８より外方には発光体２２ａや反射部材２２ｂが存在しない、または、遮光手段２５より外方に発光体２２ａ等が存在してもその部分から照射される光が、検出手段１０のレンズ２の光軸ＣＰに対してなす角度が、限界角度θ２よりも大きくなるように、遮断部材２８を配設することは言うまでもない。

また、下方の遮光部２７に代えて、下方の遮光部２７の隙間２７ｈの位置に、例えば、下方の遮光部２７の隙間２７ｈに、公知の蛍光灯や発光ダイオード（ＬＥＤ）、他端が光源に接続された光ファイバーの一端等の光源を配置しても、上記と同様の効果を得ることができる。そして、この場合にも、光源において発光体２１ａの軸方向と直交する方向の端部が、その端部と撮影受光部の検査領域ＲＡとを通過し、かつ、被検査部材Ｓの法線方向と平行である全ての平面が２つの発光体２１ａのうちいずれか一方または両方と交差するように、光源を配設する必要がある。

本発明の欠陥検査装置を使用して透明シートの傷を撮影した場合において、第１発光手段の発光体、第２発光手段の発光体の両方を点灯した場合と、第１発光手段の発光体、第２発光手段の発光体のいずれか一方のみを点灯した場合において、傷の検出状況を比較した。なお、第１発光手段の発光体のみを点灯した場合は、従来から使用される欠陥検査装置と実質同等の構成となる。
本発明の欠陥検出装置は、上下一対の遮光部を有する装置であり（図６、図７参照）本発明の欠陥検出装置の具体的な構成は、検査手段として、ラインＣＣＤにおける受光部のうち幅２８ｍｍ奥行き７μｍの領域に位置する４０００個の画素を使用した。つまり、７μｍ×７μｍの画素を４０００個使用して撮影した。また、レンズは、ｆ５０のレンズ（ニコン製：型式Ａｉｆ５０Ｆ１．４Ｓ：使用時の絞り２．８）を使用し、発光手段には、第１発光手段の発光体としてリフィレクター式蛍光管、第２発光手段の発光体としてツイン蛍光管を使用した。
また、レンズの光軸方向において、被検査部材から、受光部の表面、第１発光手段の発光体、第２発光手段の発光体、上方の遮光部、下方の遮光部までの距離が、それぞれ８２５ｍｍ、２８０ｍｍ、６００ｍｍ、４００ｍｍ、５２０ｍｍとなるように配置しており、上方の遮光部において、各遮光部材の幅が１１ｍｍ、遮光部材の間隔が、９．５〜１０ｍｍ、下方の遮光部において、各遮光部材の幅が１５ｍｍ、および遮光部材間の隙間の間隔が、９．０〜９．５ｍｍとなるように配設しており、被検査部材の幅方向において、レンズの光軸から最も近い隙間までの距離が、各遮光部材の幅の半分の距離、つまり、上方の遮光部では５．５ｍｍ、上方の遮光部では７．５ｍｍとなるように配設している。
なお、上下の遮光部の各遮光部材の位置は、第２発光手段の発光体を発光させた状態において、受光部の受信する光量を受信部が発信する信号の波形を確認しながら、全ての受信部に直接第２発光手段の発光体からの光が入光しないように調整している。このため、遮光部材間の隙間の間隔は一定ではなく、位置によって若干の差が生じている。

被検査部材は、透明であって幅４００ｍｍに形成された連続シートを使用し、その連続シートに傷を形成した状態で、１００ｍ／分の送り速度で移動させながら検査を行った。傷は、連側シートの送り方向に沿って形成されている。

図１４は、本発明の欠陥検査装置を使用して透明シートの傷を撮影した写真であって、（Ａ）は第１発光手段の発光体、第２発光手段の発光体の両方を点灯した場合であり、（Ｂ）は第１発光手段の発光体のみを点灯した場合であり、（Ｂ）は第２発光手段の発光体のみを点灯した場合である。図１４において、連続シートは上下方向に沿って搬送されており、第１発光手段の発光体の光は上下方向から照射されており、第２発光手段の発光体の光は左右方向から照射されている。
図１４（Ｂ）に示すように、第１発光手段の発光体のみを点灯した場合には、傷に対して軸方向と直交する方向から光が照射されていないため、傷の軸方向に対して斜め方向からも光が照射されているにもかかわらず、傷の位置は、他の部分とほとんど同じ明るさであり、傷は全く検出できない。つまり、傷による光の散乱が弱く、ＣＣＤの各画素には傷の検出に十分な光量の光が入光されていないことが確認できる。
これに対し、図１４（Ｃ）に示すように、第２発光手段の発光体のみを点灯した場合、つまり、傷に対して軸方向と直交する方向から光が照射されている場合には、丸で囲まれている部分に位置する傷が、他の部分に比べて明るくなっており、傷によって散乱されＣＣＤの各画素に入光されている光が、傷の検出に十分な光量であることが確認できる。つまり、傷の軸方向に対して斜め方向から照射されていても、傷を十分に認識できない可能性があり、傷を確実に検出するには、傷に対してその軸方向と直交する方向から光を照射する必要があることが確認できる。
そして、図１４（Ａ）に示すように、第１発光手段の発光体、第２発光手段の発光体の両方を点灯した場合には、傷に対して軸方向と直交する方向から光が照射されているため、傷を十分に光して検出できる程度の光がＣＣＤの画素に入光されていることが確認できる。そして、第１発光手段の発光体からの光が連続シートに照射されているため、第２発光手段の発光体のみを点灯した場合に比べて、傷とその他の部分の明るさの差が小さくなっているが、傷の部分とその他の部分を十分に識別できる程度に明るさの差が生じていることが確認できる。

本発明の欠陥検出装置は、ガラスやフィルム、プラスティック等を素材とする透明な被検査部材の傷や凹凸、歪み等を検出する装置に適している。

本実施形態の欠陥検査装置１の概略正面図である。 本実施形態の欠陥検査装置１の概略側面図である。 図１ののＣ−Ｃ線矢視図であり、（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線矢視図である。 他の実施形態の欠陥検査装置１の概略正面図である。 他の実施形態の欠陥検査装置１の概略側面図である。 他の実施形態の欠陥検査装置１の概略正面図である。 他の実施形態の欠陥検査装置１の概略側面図である。 他の実施形態の欠陥検査装置１の要部拡大説明図である。 主光線および軸外限界光線の説明図である。 他の実施形態の欠陥検査装置１の概略側面図である。 本発明の原理を説明した図である。 従来の透過光の状態に基づいて欠陥を検出する技術の説明図である。 従来の透過光の状態に基づいて欠陥を検出する技術の説明図である。 本発明の欠陥検査装置を使用して透明シートの傷を撮影した写真であって、（Ａ）は第１発光手段の発光体、第２発光手段の発光体の両方を点灯した場合であり、（Ｂ）は第１発光手段の発光体のみを点灯した場合であり、（Ｂ）は第２発光手段の発光体のみを点灯した場合である。

符号の説明

１ 欠陥検査装置
２ レンズ
３ 受光部
１０ 検出手段
２０ 光照射手段
２１ 第１発光手段
２１ａ 発光体
２２ 第２発光手段
２２ａ 発光体
２５ 遮光手段
２６ 遮光部
２７ 遮光部
２８ 遮断部材
Ｓ 被検査部材

Claims (6)

1. 透明な被検査部材に光を照射する光照射手段と、該光照射手段から前記被検査部材に照射される光のうち該被検査部材を透過した透過光を検出する検出手段とを備えた欠陥検査装置であって、
   前記検出手段が、
   前記透過光を受光する受光部と、
   該受光部に、前記透過光を集光するレンズとを備えており、
   前記光照射手段が、一対の発光手段を備えており、
   該一対の発光手段のうち、一の発光手段が、前記被検査部材の表面に沿って延びた発光体を備えており、
   他の発光手段が、
   前記検出手段側から見て、その軸方向が、前記一の発光手段における発光体の軸方向と交差するように配設された発光体を備えており、
   該他の発光手段における発光体が、
   前記被検査部材の表面における法線方向と平行であって、該発光体の軸方向における端部、および、前記被検査部材における前記検出手段の画角内に位置する部分と交差する全ての交差平面が、前記一の発光手段における発光体と交差するように配設されている
   ことを特徴とする透明部材の欠陥検査装置。
2. 前記一の発光手段が、前記検出手段側から見て、互いに対向する一対の発光体を備えており、
   前記他の発光手段が、前記検出手段側から見て、互いに対向する一対の発光体を備えており、
   該他の発光手段における一対の発光体が、
   前記被検査部材の表面における法線方向と平行であって、該発光体の軸方向における端部、および、前記被検査部材における前記検出手段の画角内に位置する部分と交差する全ての交差平面が、前記一の発光手段における一対の発光体のいずれか一方と交差するように配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の透明部材の欠陥検査装置。
3. 各発光手段が、
   各発光手段と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、前記検出手段のレンズの光軸に対して前記被検査部材に照射される光の走行方向のなす角度が、前記受光部と前記被検査部材を通過する主光線のうち、前記検出手段のレンズの光軸に対する傾きが最も大きい主光線に対応する最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の透明部材の欠陥検査装置。
4. 前記一対の発光手段のうち、前記一の発光手段が、前記検出手段のレンズの光軸方向において、前記被検査部材に近い第１発光手段であり、前記他の発光手段が、前記検出手段のレンズの光軸方向において、該第１発光手段よりも前記被検査部材から離れた第２発光手段であり、
   前記第２発光手段が、
   該第２発光手段の発光体と前記第１発光手段との間において、該第２発光手段の発光体から放出される光の一部が前記被検査部材に照射されるように配置された遮光手段とを備えており、
   該遮光手段が、
   前記第２発光手段の発光体と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、該検出手段のレンズの光軸に対して前記第２発光手段の発光体から前記被検査部材に照射される光のなす角度が、前記最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されている
   ことを特徴とする請求項３記載の透明部材の欠陥検査装置。
5. 前記検出手段が、複数の受光部を備えており、
   前記遮光手段が、
   レンズの光軸方向に沿って並んだ複数の遮光部を備えており、該複数の遮光部が、前記第２発光手段の発光体から放出される光を遮断する複数の遮断部材を備えており、
   前記複数の遮断部材が、
   隣接する遮断部材の間に前記第２発光手段の発光体から放出される光を通過させる隙間が形成され、
   かつ、前記第２発光手段の発光体と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、前記隙間を通過し前記被検査部材に照射される光と前記検出手段のレンズの光軸のなす角度が、前記被検査部材における前記光が照射されている照射部分を画角内に含む受光部と前記照射部分を通過する主光線のうち、前記検出手段のレンズの光軸に対する傾きが最も大きい主光線に対応する最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されている
   ことを特徴とする請求項４記載の透明部材の欠陥検査装置。
6. 前記検出手段が、複数の受光部を備えており、
   前記第２発光手段が複数の発光体を備えており、
   前記遮光手段が、前記検出手段の各受光部における主光線の延長線上に位置し、前記第２発光手段の発光体から放出される光を遮断する複数の遮断部材を備えており、
   前記複数の遮断部材が、
   隣接する遮断部材の間に前記第２発光手段の発光体から放出される光を通過させる隙間が形成され、
   かつ、前記第２発光手段における一の発光体と前記検出手段のレンズの光軸とを含む平面において、該一の発光体から放出され前記隙間を通過して前記被検査部材に照射される光と前記検出手段のレンズの光軸のなす角度が、前記被検査部材における前記光が照射されている照射部分を画角内に含む受光部と前記照射部分を通過する主光線のうち、前記検出手段のレンズの光軸に対する傾きが最も大きい主光線に対応する最大軸外限界光線と前記検出手段のレンズの光軸とのなす角度よりも大きくなるように配設されている
   ことを特徴とする請求項４記載の透明部材の欠陥検査装置。