JP2008058023A - 光学式検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査感度を向上させるとともに、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能となる光学式検査装置を提供する。
【解決手段】蛍光発生ユニット５に、蛍光を上方へ反射させるテーパ部６ａと反射部１２ｃと、蛍光を通過させる貫通穴１３ａ，１４ａと形成することで、光検出器７を被検査物２とは反対側に配置することとし、光検出器７が被検査物２や検査光源ユニット３と干渉することを防止し、各部品同士の距離を近づける。これによって、検査面積を広げた場合であっても、被検査物２の孔部への検査光量を増加させ、孔部を通過した検査光の蛍光板への入射量を増加させて、被検査物２の孔部に対する検査感度を向上させることを可能とする。また、被検査物２のエッジ部付近の孔部に対しても、十分な検査光量を確保して、装置全体として検査感度を均一とすることを可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検査物において孔が存在するか否かを光学的に検査する光学式検査装置に関するものである。

従来の光学式検査装置として被検査物へ検査光を照射する光源と、その光源と対向して配置される蛍光部材と、その蛍光部材の端部に対して横向きに配置された光検出器とを備え、光源と蛍光部材との間に被検査物を配置して測定するものが知られている（例えば、非特許文献１）。この光学式検査装置によれば、被検査物の孔部を通過した検査光により蛍光部材が蛍光を発し、両端の光検出器がその蛍光を検出することで、被検査物に孔部が存在するか否かを検査する。
MICHEL F. LAGUESSE著, "Optical Detection and Localization of Holes inStrips Using a Fluorescent Fiber Sensor",Transaction on Instrumentation andMeasurement,(US),February 1990,p.242-246

ここで、上記光学式検査装置にあっては、検査面積を広げて測定した場合に検査感度が低下してしまうという問題があり、特に被検査物のエッジ部付近の孔部に対する検査感度の低下が著しく、装置全体としての検査感度が不均一となるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、検査面積を広く確保した場合であっても、被検査物の孔部に対する検査感度を向上させるとともに、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能となる光学式検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光学式検査装置は、被検査物に孔部が存在するか否かを検査する光学式検査装置において、被検査物が配置される検査空間の一方側に配置され、検査空間に向かって検査光を投射する検査光源と、検査空間の他方側に配置され、検査光が入射することによって蛍光を発する蛍光板を有し、検査空間の反対側の面が蛍光を反射するようにされた蛍光発生部と、蛍光発生部を挟んで検査空間と反対側に設けられ、蛍光を検出する光検出器と、を備え、蛍光発生部は、光検出器が望む領域に蛍光を通過させる蛍光出力部を有し、かつ、蛍光板の内部の蛍光を蛍光出力部を介して光検出器に向かうように反射させる蛍光反射部を有することを特徴とする。

この光学式検査装置では、被検査物に形成された孔部を通過した検査光によって発生した蛍光を、蛍光反射部で反射させて光検出器で検出している。そのため、光検出器が被検査物とは反対側に配置されることとなるため、光検出器が横側からはみ出て被検査物や光源と干渉することが防止され、各部品同士の距離を近づけることができる。これによって、検査面積を広げた場合であっても、被検査物の孔部への検査光量を増加させるとともに、孔部を通過した検査光の蛍光板への入射量を増加させることができるため被検査物の孔部に対する検査感度を向上させることが可能とされる。また、被検査物のエッジ部付近の孔部に対しても、十分な検査光量を確保することができるため、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能とされる。

ここで、蛍光板は矩形状であり、その４つの隅部に対応して蛍光発生部は蛍光出力部および蛍光反射部をそれぞれ有し、光検出器は４つの蛍光出力部をそれぞれ望むように４つ設けられていることが好ましい。このような構成を採用した場合、４箇所で蛍光を検出することとなるので、検査感度を向上することが可能とされる。また、蛍光板の四隅で蛍光を検出することができるため、孔部が被検査物のどの位置に形成されていても、偏りなく確実に蛍光を検出することができるため、装置全体として検査感度を均一とすることが可能とされる。

また、蛍光反射部は、蛍光板の４つの隅部にそれぞれ形成された光反射性の傾斜面を含んで構成されることが好ましい。このような構成を採用した場合、効率よく、且つ、確実に蛍光を光検出器へ向かって反射させることが可能とされる。

また、検査光源は、蛍光板に対面して発光する面状の光源であることが好ましい。このような構成を採用した場合、検査光源から投射された検査光が被検査物に対して広い範囲にわたって照射されるので、被検査物の広い範囲における孔部の有無を検査することが可能とされ、また、被検査物のエッジ部付近の孔部に対しても十分に検査光を投射させることができるため、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能とされる。

本発明に係る光学式検査装置は、検査面積を広く確保した場合であっても、被検査物の孔部に対する検査感度を向上させるとともに、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能となる。

以下、本発明に係る光学式検査装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光学式検査装置１を示す斜視図であり、図１（ａ）は上方から見た斜視図、図１（ｂ）は下方から見た斜視図を示している。光学式検査装置１は、被検査物２を配置する検査空間２ａに対して下方側に設けられる検査光源ユニット（光源）３と、上方側に設けられる光検査ユニット４とから構成される。この光学式検査装置１は、検査光源ユニット３から被検査物２に向かって投射された検査光のうち、被検査物２に存在する孔部を通過した検査光が光検査ユニット４における蛍光発生ユニット（蛍光発生部）５の蛍光板６に入射し、それによって発せられた蛍光を蛍光発生ユニット５上方に配置された光検出器７が検出することによって、被検査物２に孔部が存在するか否かを検査するものである。

被検査物２としては、金属板やラミネートフィルムのプレス加工品、金属箔、磁気フィルム、塗膜及び蒸着膜などの微細な孔部が品質に大きな影響を与えるようなものが対象となる。この被検査物２は、図示されないベルトコンベヤ等の移動装置により運搬され、光学式検査装置１にセットされる。

検査光源ユニット３は、上方の検査空間２ａに配置された被検査物２へ向かって検査光を投射するものであり、出射部８ａから検査光を出射する直方体状の検査光源部８と、その検査光源部８の上面をふさぐとともに、出射部８ａを露出させるように中央に長方形状の開口部９ａが形成された矩形平板状の設置板９と、開口部９ａを取り囲むようにして設置板９の上面に設けられた枠型のパッキン１１とを備えている。

被検査物２は、その下面がパッキン１１と密着するようにして配置される。これによって、出射部８ａから出射された検査光は、漏れなく被検査物２に照射される。

検査光源ユニット３から出射される検査光は、蛍光板６に含まれる蛍光物質を励起し得る波長の光である。この検査光は、検査光源部８の内部に配置された蛍光灯や半導体発光素子（半導体レーザ光源、発光ダイオード等）などにより発生させてもよく、また、複数の半導体発光素子を面状に配列させたものにより発生させてもよい。これによって、被検査物２に対して広い範囲にわたって検査光を照射することができるので、被検査物２の孔部の有無を広い範囲にわたって検査することが可能とされ、また、被検査物２のエッジ部付近の孔部に対しても十分に検査光を投射させることができるため、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能とされる。

図２は光検査ユニット４を分解して示した分解斜視図である。蛍光発生ユニット５は、フレーム１２に蛍光板６と反射部材１３と遮光部材１４とを固定することにより構成され、遮光部材１４の上面の各隅部には光検出器７が配置される。

蛍光板６は、矩形平板状であり、例えば蛍光物質を含有するアクリルやビニール等の樹脂からなる。このような蛍光板６は、検査光が下面である入射面６ｂに入射することによって蛍光板６を形成する蛍光物質が励起され、入射点を基点として蛍光を発する。

この蛍光板６は、入射面６ｂが検査光源ユニット３の出射部８ａと対向するようにして配置されており、その大きさは、設置板９に形成された開口部９ａよりも大きくされている。また、各隅部がカットされることにより、下面から上面に向かって拡がるようなテーパ部（蛍光反射部）６ａが形成されている。このように、テーパ部６ａを隅部に形成することによって、蛍光板６内を伝播する蛍光を上方へ全反射させることが可能とされている、また、テーパを各隅部に形成しているため、側面に形成する場合に比べてカット作業が容易とされている。なお、このテーパ部６ａは蛍光板６を成形する段階で予め形成しておいてもよい。

蛍光板６の上面（検査空間と反対側の面）６ｃには、その面を覆うようにして蛍光板６よりも大きい矩形平板状の反射部材１３が配置される。この反射部材１３によって、蛍光板６内を伝播する蛍光のうち、全反射されないものを、外に漏らさないように反射させることができる。

また、反射部材１３の各隅部には、蛍光板６の各隅部のテーパ部６ａと対向する位置に、蛍光を通過させるための長方形状の貫通穴（蛍光出力部）１３ａが形成されている。この貫通穴１３ａの長縁部は、蛍光板６のテーパ部６ａにおける上面６ｃ側の縁部と平行となるようにされている。また、この貫通穴１３ａの内周部は上方へ向かって拡がるようなテーパ状とされており、このテーパの角度は蛍光板６のテーパ部６ａの角度と同一とされている。

反射部材１３の上面には、その面を覆うようにして反射部材１３よりも大きい矩形平板状の遮光部材１４が配置される。この遮光部材１４が外部からの光を遮断して、蛍光板６が外部からの光と反応することを防止している。また、この遮光部材１４の各隅部には、反射部材１３の各隅部の貫通穴１３ａのそれぞれと連通するように、蛍光を通過させるための長方形状の貫通穴１４ａが形成されている。この貫通穴１４ａの内周部は貫通穴１３ａと同一角度のテーパ状とされており、反射部材１３と遮光部材１４とを重ね合わせたときに、貫通穴１３ａのテーパと貫通穴１４ａのテーパとは、四方の面のそれぞれが同一平面となるようにされている。また、これらのテーパ部分には蛍光を反射するような反射処理が施されている。

上述の蛍光板６、反射部材１３及び遮光部材１４を固定するフレーム１２は、矩形平板状の非透光性部材に対して、その中央に蛍光板６等をはめ込むための凹部１２ａを形成することにより設けられる。この凹部１２ａは、蛍光板６の入射面６ｂ、側面及びテーパ部６ａと一致するように形成され、更に、その上方は反射部材１３及び遮光部材１４がはめ込まれるようにされている。そして、凹部１２ａの深さは、各部品をはめ込んだときに、遮光部材１４の上面とフレーム１２の上面が同一平面となるような深さとされている。また、凹部１２ａの底面の中央には、蛍光板６の入射面６ｂが下方からの検査光を受光できるように長方形状の開口部１２ｂが形成されている。なお、この開口部１２ｂは、検査光源ユニット３の設置板９に形成された開口部９ａと同一形状とされている。

凹部１２ａにおける蛍光板６と接触する部分及び開口部１２ｂの内周部は、アルミニウム等のコーティングなどの反射処理が施されることによって、蛍光板６内を伝播してきた蛍光に対して反射可能とされている。

特に、凹部１２ａの蛍光板６のテーパ部６ａと対応する面は、テーパ部６ａと一致するように、下方から上方へ向かって拡がるようなテーパ形状とされるとともに、上述の反射処理がなされるため、蛍光板６内を伝播した蛍光のうち、全反射しなかったものを漏らさず上方向けて反射させるような反射部（蛍光反射部）１２ｃが形成されることとなる。なお、反射処理は、蛍光板６に直接施してもよく、その場合は、全反射が起こるか否かに関わらず、蛍光は蛍光板６の面で反射することとなる。

遮光部材１４の上面の各隅部には、蛍光板６から発せられた蛍光を検出する光検出器７が配置されており、この光検出器７の検出面と貫通穴１４ａとが対向するような位置関係とされる。なお、この光検出器７には、例えば光電子増倍管や半導体受光素子（フォトダイオード等）などが用いられる。

フレーム１２の下面には、開口部１２ｂを取り囲むようにして、枠型のパッキン１６が設けられている。このパッキン１６は、被検査物２の上面を密着させて挟み込むものであり、これによって、外部からの光が蛍光板６の入射面６ｂに入射することを防止する。

以上のように構成された光学式検査装置１の作用効果について、図３を参照しながら説明する。

図３は、図１に示されたIII−III線に沿っての断面図である。なお、明確化のため、蛍光板６のハッチングは省略して示している。また、図３において点線で示す部分は、蛍光に対して反射可能とされた面である。

まず、パッキン１１とパッキン１６の間に設置された被検査物２へ向かって検査光源ユニット３から検査光を投射する。このとき、被検査物２に孔部が存在すると、検査光はその孔部を通過して蛍光板６の入射面６ｂに入射される。そして、蛍光板６は、検査光の入射点を起点として蛍光を発する。

発生した蛍光の一部は全反射によって蛍光板６内部を面方向へ向かって伝播することとなる。また、全反射しない蛍光も、反射部材１３やフレーム１２の凹部１２ａの底面などで反射されることによって、外部へ漏れることが防止されることとなる。そして、伝播した蛍光のうち、蛍光板６の隅部まで伝播したものは、蛍光板６の各隅部のテーパ部６ａにて全反射により、あるいは反射部１２ｃによって、上方へ向かって反射されることとなる。

反射された蛍光は、反射部材１３の貫通穴１３ａ及び遮光部材１４の貫通穴１４ａを通過して、光検出器７によって検出され、これによって被検査物２に孔部が存在していると判断される。また、一定時間が経過しても蛍光が検出されなかった場合は、被検査物２には孔部は存在していなかったと判断される。

このように、本実施形態に係る光学式検査装置１では、光検出器７が被検査物２とは反対側に配置されることとなるため、光検出器７が横側からはみ出て被検査物２や検査光源ユニット３と干渉することが防止され、各部品同士の距離を近づけることができる。これによって、検査面積を広げた場合であっても、被検査物２の孔部への検査光量を増加させるとともに、孔部を通過した検査光の蛍光板６への入射量を増加させることができるため被検査物２の孔部に対する検査感度を向上させることが可能とされている。また、被検査物２のエッジ部付近の孔部に対しても、十分な検査光量を確保することができるため、孔部の場所によらず装置全体として検査感度を均一とすることが可能とされている。

また、４箇所で蛍光を検出することとなるので、検査感度を向上することが可能とされている。また、蛍光板６の四隅で蛍光を検出することができるため、孔部が被検査物２のどの位置に形成されていても、偏りなく確実に蛍光を検出することができるため、装置全体として検査感度を均一とすることが可能とされている。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、図４（ａ）に示すように、蛍光部材を貫通穴１３ａ及び貫通穴１４ａの内部の空間に更に設けてもよく、また図４（ｂ）に示すように、蛍光板の各隅部にテーパを形成することに代えて曲面を形成することによって蛍光反射部を設けてもよい。特に、光検出器７として受光面の狭いサイドオンＰＭＴを用いる場合は、図４（ｃ）に示すように、貫通穴１３ａ及び貫通穴１４ａにテーパを設けずストレート状とすることにより、蛍光を反射させて受光部の中央に導くことが好ましい。

また、各隅部のみならず、蛍光板の側面に蛍光反射部を形成してもよい。また、蛍光板等は四角形に限らず、その他の多角形として、その各隅部で蛍光を検出してもよい。

本発明の実施形態に係る光学式検査装置を示す斜視図であり、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。 光検査ユニットの構成部品を分解して示した分解斜視図である。 図１に示されたIII−III線に沿っての断面図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、変形例に係る光学式検査装置を示す図であり、図３に相当する断面図である。

符号の説明

１…光学式検査装置、２…被検査物、２ａ…検査空間、３…光源ユニット（光源）、５…蛍光発生ユニット、６…蛍光板、６ａ…テーパ部（蛍光反射部）、６ｃ…上面（検査空間と反対側の面）、７…光検出器、１２ｃ…反射部（蛍光反射部）、１３ａ，１４ａ…貫通穴（蛍光出力部）。

Claims (4)

1. 被検査物に孔部が存在するか否かを検査する光学式検査装置において、
   前記被検査物が配置される検査空間の一方側に配置され、前記検査空間に向かって検査光を投射する検査光源と、
   前記検査空間の他方側に配置され、前記検査光が入射することによって蛍光を発する蛍光板を有し、前記検査空間の反対側の面が前記蛍光を反射するようにされた蛍光発生部と、
   前記蛍光発生部を挟んで前記検査空間と反対側に設けられ、前記蛍光を検出する光検出器と、
   を備え、
   前記蛍光発生部は、
   前記光検出器が望む領域に前記蛍光を通過させる蛍光出力部を有し、かつ、
   前記蛍光板の内部の蛍光を前記蛍光出力部を介して前記光検出器に向かうように反射させる蛍光反射部を有することを特徴とする光学式検査装置。
2. 前記蛍光板は矩形状であり、その４つの隅部に対応して前記蛍光発生部は前記蛍光出力部および前記蛍光反射部をそれぞれ有し、
   前記光検出器は４つの前記蛍光出力部をそれぞれ望むように４つ設けられている請求項１記載の光学式検査装置。
3. 前記蛍光反射部は、前記蛍光板の４つの隅部にそれぞれ形成された光反射性の傾斜面を含んで構成される請求項２記載の光学式検査装置。
4. 前記検査光源は、前記蛍光板に対面して発光する面状の光源である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学式検査装置。

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