JP2017009580A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結像光学系と結像面との間に適切なスペースを確保することが可能な検査装置を提供する。【解決手段】結像光学系としてのレンズ１５からの光束を二方向の光束に分光するプリズム１６と、プリズム１６で分光された一方の光束による画像に対応した信号を出力する第１の撮像モジュール１７と、プリズム１６で分光された他方の光束による画像に対応した信号を出力する第２の撮像モジュール１８とを備える検査装置において、プリズム１６と撮像モジュール１７、１８との間に偏光フィルタ２１、２２等の調光手段を配置し、プリズ１６ムの屈折率を１．５以上かつ２．１以下の範囲に設定し、かつレンズ１５の後端から結像面１９ａ、２０ａまでの光路長Ａに対してプリズム１６が占める割合を４７％以上かつ７２％以下の範囲に設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、容器等の検査対象物の検査に用いられる検査装置に関する。

容器等の各種の検査対象物を光学的手法により検査する検査装置として、検査対象物の容器をその底部側から照明し、容器の口部側から射出した光束を偏光ビームスプリッタにより二方向に分光し、分光された光束のそれぞれを一対のカメラに導くように構成された検査装置が知られている（例えば特許文献１参照）。レンズの後段に配置されたハーフミラーにより検査対象物からの光束を二方向に分光し、ハーフミラーを透過した光束を水平偏光フィルタを介して一方のカメラに入射させ、ハーフミラー上で反射した光束をさらなるミラーで反射させた上で垂直偏光フィルタを介して他方のカメラに入射させるよう構成された検査装置も知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−２４５４６号公報 特開２０１１−１６４０６１号公報

レンズ等の結像光学系の射出側後端と結像面との間にビームスプリッタや偏光フィルタ等の光学要素を配置する場合にはある程度のスペースが必要である。一方、結像光学系の射出側後端と結像面との間の光路長は結像光学系の構成に依存する物理量であり、そのスペースに配置されるべき光学部材の都合でむやみに変更できるものではない。したがって、結像光学系の構成によっては、十分なスペースが確保できないおそれがある。

そこで、本発明は、結像光学系と結像面との間に適切なスペースを確保することが可能な検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査装置は、検査対象物（１）の画像を結像させる結像光学系（１５）と、前記結像光学系から射出した光束を二方向の光束に分光するプリズム（１６）と、前記プリズムで分光された一方の光束による画像に対応した信号を出力する第１の検出手段（１７）と、前記プリズムで分光された他方の光束による画像に対応した信号を出力する第２の検出手段（１８）と、を具備し、前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間の少なくともいずれか一方には、前記プリズムから射出された光束の光学的特性を整える調光手段（２１、２２）が設けられ、前記プリズムの屈折率が１．５以上かつ２．１以下の範囲に設定され、かつ前記結像光学系の射出側の後端から前記第１及び第２の検出手段のそれぞれの結像面までの光路長（Ａ）に対して前記プリズムが占める割合（（ｄ／Ａ）×１００）が４７％以上かつ７２％以下の範囲に設定されたものである。

本発明の検査装置によれば、プリズムを分光に用いているため、光路の方向に沿ったプリズムの長さと屈折率とに応じて、結像光学系の後端から結像面までの見かけ上の光路長を拡大することができる。しかも、プリズムの屈折率の範囲、及びプリズムが光路長に対して占める割合を上記の通りに設定することにより、結像光学系と結像面との間に調光手段等を配置するための適切なスペースを確保することができる。

本発明の検査装置においては、前記結像光学系としてマウント（１５ａ）を有するレンズが設けられ、かつ前記射出側の後端が当該レンズのマウント面（１５ｂ）によって規定されてもよい。その場合、前記マウント面と前記結像面との間が空気層で占められていると仮定したときの当該レンズのフランジバックが１７ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下の範囲に設定され、前記プリズムが前記光路長において占める長さが１０ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下の範囲に設定されてもよい。これによれば、マウント面から結像面までの光路長を過不足なく拡大して、マウント面と結像面との間に調光手段等を配置するための適切なスペースを確実に確保することができる。

本発明の検査装置は前記検査対象物を照明する照明手段（１１）をさらに有し、前記照明手段には、前記検査対象物に照射される照明光の光学的特性を整える照明光調整手段（１４）が設けられ、前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか一方（一例として、プリズムと第２の検出手段との間）には、前記照明光調整手段にて調整された光束を遮るようにして前記調光手段（２２）が設けられてもよい。これによれば、調光手段にて光束を遮ることにより、検査対象物が相対的に明度の低い暗部として映し出された画像を取得することができる。検査対象物に異物の付着や欠陥の発生といった不具合が存在し、その不具合箇所からの光束の光学的特性が照明光調整手段にて調整された光束のそれから変化した場合には、検出手段が調光手段を介して取得する画像において不具合箇所の明度が上昇するといった変化が生じ得る。それにより、不具合箇所の見逃しが生じる可能性を低減し、検査の信頼性を高めることができる。前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方（一例として、プリズムと第１の検出手段との間）には、調光手段を配置しないか、又はプリズムから射出された光束を適宜に整える調光手段を配置し、それにより、別の観点からの検査を実行することができる。

また、本発明の検査装置においては、前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方（一例として、プリズムと第１の検出手段との間）には、前記照明光調整手段にて調整された光束を通過させるようにして前記調光手段（２１）が設けられてもよい。これによれば、検査対象物が相対的に明度の低い暗部として映し出された画像に加えて、検査対象物が相対的に明度の高い明部として映し出された画像をも取得することができる。例えば、検査対象物の不具合箇所の明度が低下するような場合には、検査対象物を相対的に明度の高い画像として取得することにより、不具合箇所の見逃しが生じる可能性をさらに低減し、検査の信頼性を一層高めることができる。

前記照明光調整手段として偏光フィルタ（１４）が設けられ、前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか一方には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタを通過した光束を遮る偏光フィルタ（２２）が前記調光手段として設けられてもよい。これによれば、照明光調整手段としての偏光フィルタの偏光方向と、検出手段側の偏光フィルタとの組み合わせにより、一方の検出手段に対して検査対象物からの光束を遮ることができる。

また、偏光フィルタを用いる場合において、前記プリズムは、前記結像光学系から射出した光束の一部を前記一方の光束として通過させる一方で、前記結像光学系から射出した光束の他の一部を前記プリズム内で奇数回反射させた後に前記他方の光束として射出させるように設けられ、前記照明光調整手段として円偏光型の偏光フィルタが設けられ、前記第１の検出手段は前記プリズムを通過した前記一方の光束による画像に対応した信号を出力するように設けられ、前記第２の検出手段は、前記プリズム内で反射した前記他方の光束による画像に対応した信号を出力するように設けられ、前記プリズムと前記第２の検出手段との間には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタと偏光方向が等しい円偏光型の偏光フィルタ（２２）が前記調光手段として設けられてもよい。この場合、プリズムにて奇数回反射した光束の偏光方向がプリズムを通過する光束のそれに対して反転する。したがって、照明光調整手段及び第２の検出手段に対応する調光手段として偏光方向が等しい円偏光型フィルタを用いても第２の検出手段に対して光束を遮るような作用を生じさせることができる。

また、照明光調整手段として偏光フィルタを設ける場合、前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタを通過した光束を通過させる偏光フィルタ（２１）が前記調光手段として設けられてもよい。これによれば、照明光調整手段としての偏光フィルタの偏光方向と、検出手段側の偏光フィルタとの組み合わせにより、他方の検出手段に対して検査対象物からの光束を導くことができる。

また、照明光調整手段として円偏光型の偏光フィルタを設ける上記の形態において、前記プリズムと前記第１の検出手段との間には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタと偏光方向が等しい円偏光型の偏光フィルタが前記調光手段として設けられてもよい。これによれば、プリズムを通過する光束の偏光方向は照明光調整手段を通過した光束の偏光方向と一致するため、第１の検出手段に光束を導くことができる。

さらに、前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方には、減光フィルタが前記調光手段として設けられてもよい。この場合には、プリズムから射出して他方の検出手段に向かう光束の光量を減光フィルタにて検査に適したレベルに整えることができる。

本発明の検査装置において、前記検査対象物が容器であり、前記結像光学系は、前記容器の口部側から内部を観察した画像を結像させるように設けられてもよい。これによれば、容器の内部が暗部として映し出される画像を含む複数の画像を同一の検査装置により取得することができる。

本発明の検査装置において、前記検査対象物が容器であり、前記結像光学系は、前記容器を当該容器の側方から観察した画像を結像させるように設けられてもよい。これによれば、側方から観察した状態の容器が暗部として映し出される画像を含む複数の画像を同一の検査装置により取得することができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上に説明したように、本発明の検査装置によれば、プリズムを分光に用い、かつプリズムの屈折率の範囲、及びプリズムが光路長に対して占める割合を上記の通りに設定することにより、プリズムと結像面との間に調光手段を配置するための適切なスペースを確保することができる。

本発明の一形態に係る検査装置の全体構成を示す図。 レンズの後端から結像面までの構成を拡大して示す図。 レンズから射出した光束を分光しない比較例を示す図。 図１の検査装置にて撮影された壜底部の画像の一例を示す図。 図１の検査装置にて撮影された壜底部の画像の他の例を示す図。 図１の検査装置にて容器を側方から検査する形態を示す図。 図６の検査装置にて撮影された画像の一例を示す図。 図６の検査装置にて撮影された画像の他の例を示す図。 図６の検査装置に対して一方の調光手段を変更した例を示す図。 図９の検査装置にて撮影された画像の一例を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る検査装置の全体構成を示す。図１の検査装置１０は、検査対象物としての一例の壜１の底部２の下方に、底部２と向い合うように配置された照明手段としての照明ユニット１１と、壜１の口部３の上方に口部３と向い合うように配置された撮影手段としての撮影ユニット１２とを備えている。なお、壜１の胴部４は直径が概ね一定の円筒形状である。

照明ユニット１１は、ＬＥＤ等を光源として、所定の波長域の照明光を射出する照明器１３と、その照明器１３から射出された照明光の光学的特性を整える照明光調整手段の一例としての偏光フィルタ１４とを備えている。偏光フィルタ１４は、照明器１３から射出される照明光のうち特定方向に振動する成分のみを通過させるようにして照明光の光学的特性を整える。偏光フィルタ１４は、一例として、振動方向が所定方向に変化する成分の光束のみを通過させる円偏光型の偏光フィルタである。

図２に詳しく示すように、撮影ユニット１２は、壜１から射出される光束に基づいて壜１の画像を結像させる結像光学系としてのレンズ１５と、そのレンズ１５から射出した光束を二方向の光束に分光するプリズム１６と、プリズム１６で分光された一方の光束による画像に対応した信号を出力する第１の検出手段としての第１の撮像モジュール１７と、プリズム１６で分光された他方の光束による画像に対応した信号を出力する第２の検出手段としての第２の撮像モジュール１８とを備えている。レンズ１５は、その光軸が検査対象の壜１の中心線と同軸となるようにして壜１の口部３と対向配置されている。レンズ１５は、壜１の口部から壜１の内部、特には底部２の内底面２ａを観察した画像を撮影できるようにその視野角θや焦点距離が定められている。

プリズム１６は形状及び大きさが互いに等しい一対の直角プリズムの斜面同士を貼り合わせた立方体形状のプリズムである。プリズム１６の接合面１６ａには、透過光と反射光のそれぞれの強度の比が１：１に調整されたハーフミラー層が設けられている。プリズム１６に入射した光束は、プリズム１６を入射方向に直線的に通過する光束と、接合面１６ａ上で入射方向と直交する方向に一回反射してプリズム１６から射出する光束とに分光される。プリズム１６を通過する光束と、プリズム１６の内部で反射する光束のそれぞれに関するプリズム１６内の光路長は互いに等しい（図２に示すプリズム１６の一辺の長さｄに等しい。）。第１及び第２の撮像モジュール１７、１８のそれぞれは、例えばＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子１９、２０を用いて被写体の光学画像を電子的な画像信号に変換して出力する。

プリズム１６と第１及び第２の撮像モジュール１７、１８との間には、プリズム１６から射出された光束の光学的特性を整える調光手段としての偏光フィルタ２１、２２が設けられている。偏光フィルタ２１、２２のうち、いずれか一方の偏光フィルタ２１（又は２２）は照明ユニット１１の偏光フィルタ１４にて偏光された光束を通過させるように設けられ、他方の偏光フィルタ２２（又は２１）は照明ユニット１１の偏光フィルタ１４にて偏光された光束を遮るように設けられている。例えば、偏光フィルタ１４が円偏光型の偏光フィルタであった場合、偏光フィルタ２１、２２も円偏光型の偏光フィルタが用いられる。しかも、偏光フィルタ２１にはプリズム１６を通過した光束が入射し、偏光フィルタ２２にはプリズム１６内部で奇数回（図示の形態では１回）反射することにより偏光方向が反転した光束が入射するため、偏光フィルタ２１、２２が通過させる光束の偏光方向は互いに等しい。

レンズ１５は、レンズ交換式カメラに用いられるレンズアッセンブリであり、その後端部には撮像モジュールに装着するためのマウント（一例として、いわゆるＣマウント）１５ａが設けられている。レンズ１５に内蔵された光学部材としてのレンズピース群のうち、最後端に位置するレンズピースはマウント１５ａよりも前側（被写体側）に位置している。つまり、レンズ１５の最後端はマウント１５ａの後端のマウント面１５ｂであり、マウント面１５ｂよりも後方にはレンズ１５の構成要素が突出しない。プリズム１６として、各辺の長さが等しいキューブ型プリズムが用いられているため、マウント１５ａのマウント面１５ｂから第２の撮像モジュール１８における固体撮像素子２０の結像面２０ａまでの光路長（光軸に沿った距離）は、マウント面１５ｂから第１の撮像モジュール１７における固体撮像素子１９の結像面１９ａまでの光路長Ａと等しい。

図３は、プリズム１６及び偏光フィルタ２１、２２を省略してレンズ１５を単一の撮像モジュール２３に取り付けた例を示している。撮像モジュール２３は、第１及び第２の撮像モジュール１７、１８と同一構成であるものとする。図３におけるマウント面１５ｂから撮像モジュール２３の固体撮像素子２４の結像面２４ａまでの光路長Ｘは、一般にフランジバックと呼ばれる物理量として知られている。フランジバックはレンズのマウントの規格に応じた一定値をとる。例えば、いわゆるＣマウントのレンズであればフランジバックは１７．５２６ｍｍである。ただし、そのフランジバックの規格値は、レンズのマウント面から結像面までが空気層で占められていると仮定したときの値である。

これに対して、図１及び図２に示す撮影ユニット１２において、マウント面１５ｂから結像面１９ａ、２０ａまでの光路長Ａは、上述したフランジバックとしての光路長Ｘよりも長い。その理由は、プリズム１６の屈折率が空気層のそれよりも大きく、プリズム１６の一辺の長さｄとプリズム１６の屈折率とに応じて光路の見かけ上の長さがプリズム１６を設けない場合よりも増加するためである。プリズム１６の屈折率をＮとすれば、プリズム１６の一辺の長さｄは厚さｄ／Ｎの空気層と等価である。そのため、偏光フィルタ２１、２２の影響を無視すれば、プリズム１６を設けた場合の光路長Ａと、フランジバックＸとの間には下式（１）の関係が成立する。

したがって、プリズム１６の一辺の長さｄが一定であれば、屈折率Ｎが大きいほどレンズ１５の後端のマウント面１５ｂと結像面１９ａ、２０ａとの間の光路長Ａが拡大する。それにより、偏光フィルタ２１、２２等の調光手段を配置するためのスペースをより大きく確保することができる。ただし、プリズム１６の屈折率Ｎが高いほどコストが上昇するといった弊害が生じる。そのため、屈折率Ｎは２．１以下、望ましくは１．９以下に設定するとよい。一方、屈折率Ｎが必要以上に小さいと、偏光フィルタ２１、２２等の調光手段を配置するためのスペースの確保が難しくなる。したがって、屈折率Ｎは１．５以上、望ましくは１．７以上に設定するとよい。なお、式（１）では偏光フィルタ２１、２２の影響を無視したが、マウント面１５ｂから結像面１９ａ、２０ａまでの間に、偏光フィルタ２１、２２や固体撮像素子１９、２０の保護ガラスといったプリズム１６以外の光学要素が存在する場合、それらの光学要素の光路方向の厚さと屈折率とに応じて光路長Ａは増加する。その影響が無視できない場合には、結像面１９ａ、２０ａの位置を定める際にそれらの光学要素の厚さ及び屈折率を考慮して光路長Ａを計算することになる。

また、プリズム１６の屈折率Ｎが一定であれば、プリズム１６の一辺の長さｄが大きいほど光路長Ａは拡大する。しかしながら、光路長Ａに占めるプリズム１６の一辺の長さｄが増加すると、偏光フィルタ２１、２２等の調光手段を配置するためのスペースの確保が難しくなる。したがって、光路長Ａに占めるプリズム１６が占める割合（ｄ／Ａの百分率）は、７２％以下、望ましくは６９％以下に設定するとよい。一方、上記割合が必要以上に小さいと、プリズム１６による光路長Ａの拡大効果が損なわれるおそれがある。したがって、上記の割合は４７％以上、望ましくは５５％以上に設定するとよい。

さらに、結像光学系の射出側の後端がレンズ１５のマウント面１５ｂによって規定される場合においては、マウント面１５ｂと結像面１９ａ、２０ａとの間が空気層で占められていると仮定したときのレンズ１５のフランジバックが１７ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下の範囲に設定され、プリズム１６が光路長Ａにおいて占める長さが１０ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下の範囲、望ましくは１２ｍｍ以上かつ１８ｍｍ以下の範囲に設定されてもよい。この場合には、レンズ１５から結像面１９ａ、２０ａまでの光路長Ａを過不足なく拡大して、マウント面１５ｂと結像面１９ａ、２０ａとの間に適切なスペースを確実に確保することができる。また、壜１等の容器を検査対象物とする場合には、その検査に適したレンズ１５や撮像モジュール１７、１８、あるいは偏光フィルタ２１、２２等の光学要素を無理なく配置することが可能であり、特には壜１の内部検査のように容器の口部から内部を観察した画像を取得して検査する場合にその効果が高い。ただし、検査対象物は壜１や容器に限定されるものではない。

なお、上記において、プリズム１６の一辺の長さｄを１３ｍｍとし、屈折率Ｎを１．８３とした場合、マウント面１５ｂから結像面１９ａ、２０ａまでの間が空気層で占められていると仮定したときのＣマウントのフランジバック１７．５２６ｍｍに対して光路長Ａを２３．８ｍｍまで拡大することができた。なお、光路長Ａの値は、偏光フィルタ２１、２２及び固体撮像素子１９、２０の保護ガラスの厚さ及び屈折率を考慮して計算されたものである。光路長Ａはレンズ１５のマウント面１５ｂから結像面１９ａ、２０ａまでの光路長として定義したが、レンズ１５のマント面１５ｂよりも後方にレンズ１５の構成要素が突出する場合には、その突出部分の最後端から結像面１９ａ、２０ａまでの光軸に沿った距離を光路長として取り扱えばよい。例えば、レンズ１５を構成する光学素材としてのレンズピースがマウント面１５ｂよりも突出する場合には、レンズピースの最後端から結像面までの距離を意味するバックフォーカスが光路長に相当する。

以上の検査装置１０によれば、壜１に対して偏光フィルタ１４を通過した照明光を照射し、第１の撮像モジュール１７にはプリズム１６を通過した光束を導き、第２の撮像モジュール１８にはプリズム１６内で奇数回（実施形態では１回）反射した光束を導き、かつ偏光フィルタ２１、２２の偏光方向を互いに一致させているので、２種類の検査を同一の装置１０にて実施することができる。例えば、偏光フィルタ１４の偏光方向を、撮影ユニット１２側の偏光フィルタ２１、２２と一致させた場合、プリズム１６を通過した光束は偏光フィルタ２１を通過して第１の撮像モジュール１７の結像面１９ａに導かれる。したがって、第１の撮像モジュール１７にて取得される画像において、壜１は相対的に明度の高い像として映し出される。一方、プリズム１６内で奇数回反射した光束はその偏光方向がプリズム１６への入射時のそれに対して反転するため、偏光フィルタ２２にてほぼ遮られる。そのため、第２の撮像モジュール１８の結像面２０ａには壜１を射出した光束が導かれないか、又は導かれたとしてもその光量は大きく低減される。したがって、第２の撮像モジュール１８にて取得される画像において、壜１は暗部として映し出される。

しかしながら、壜１の例えば底部２における内面等に透過性の異物が付着し、あるいは照明光の透過特性を乱す欠陥が発生する、といった不具合が生じている場合、その異物や欠陥を通過する際に光束の偏光方向が変化することがある。その場合、異物等を通過した光束の少なくとも一部は第１の撮像モジュール１７側の偏光フィルタ２１に遮られ、反対に異物等を通過した光束の少なくとも一部は第２の撮像モジュール１８側の偏光フィルタ２２を通り抜けることがある。そのため、第１の撮像モジュール１７にて取得された画像において異物等が暗部として検出され、第２の撮像モジュール１８にて取得された画像において異物等が明部として検出される。

図１に示す構成の検査装置１０を用いて実際の画像を撮影した例を説明する。ただし、照明ユニット１１側の偏光フィルタ１４と、撮影ユニット１２側の偏光フィルタ２１、２２とは偏光方向を一致させている。また、壜１の底部２の内面（又は外面でもよい。）における中心部には矩形状でかつ透過性を有する異物が配置されている。図４は、第１の撮像モジュール１７にて取得された画像の一例であり、図５は第２の撮像モジュール１８にて取得された画像の一例である。したがって、図４の画像においては、壜１の底部２が明度の高い円形の領域として映し出され、異物Ｆが相対的に明度の低い暗部として映し出されている。一方、図５の画像においては、壜１の底部２が明度の低い円形の領域として映し出され、異物Ｆが相対的に明度の高い明部として映し出されている。このように二種類の画像を取得する場合には、異物等を見逃す可能性を低減し、検査の信頼性を高めることができる。

以上に説明したように、本形態の検査装置１０によれば、二種類の画像を一台の検査装置１０にて同時に取得できるので、検査の効率を高め、かつ検査装置１０を設置するために必要なスペースを削減することができる。結像光学系としてのレンズ１５を一対の撮像モジュール１７、１８の間で共有しているので、撮像モジュール毎にレンズを設ける場合と比較してレンズの本数を削減し、かつ撮像モジュール１７、１８のそれぞれで取得される画像間にレンズの個体差に起因する差が生じることもない。レンズ１５にて集光された光束の分光にプリズム１６を用いているので、レンズ１５に固有の値であるフランジバックよりも光路長を実質的に増加させて調光手段のスペースを確保できる。レンズ１５の背後にプリズム１６を配置しているので、分光後の光束をレンズに入射させる場合よりもレンズ１５を被写体である壜１に近付けて配置することができる。それにより、壜１の内部を観察した画像を容易に取得することが可能である。

なお、図１の検査装置１０において、第１及び第２の撮像モジュール１７、１８から出力される画像は適宜の手法により検査に供することができる。例えば、図１に示すように、撮像モジュール１７、１８から出力される画像信号を画像処理部３０に導き、その画像処理部３０にてコントラスト調整等の画像処理を施した上で、処理後の画像信号を判定部３１に出力して異物等に相当する暗部や明部の有無を判定してもよい。あるいは、画像処理部３０の処理を得た画像をモニタに出力し、検査装置１０のユーザが異物等の有無を目視で判別してもよい。その他にも撮像モジュール１７、１８から出力される画像信号は、異物等に対応する暗部又は明部を検出できる限りにおいて、画像検査に用いられる適宜の手法により検査に供することができる。

本発明は上述した形態に限定されることなく、適宜の変形ないし変更が施された態様にて実施することが可能である。例えば、上記の形態では、照明ユニット１１側の偏光フィルタ１４の偏光方向と、撮像モジュール１７、１８側の偏光フィルタ２１、２２の偏光方向とを一致させているが、偏光フィルタ１４の偏光方向は偏光フィルタ２１、２２のそれに対して逆向きであってもよい。照明光調整手段及び調光手段は円偏光型の偏光フィルタに限らない。例えば、直線型の偏光フィルタを照明光調光手段として照明ユニット１１側に配置した場合、偏光フィルタ２１、２２のうちいずれか一方の偏光フィルタは偏光フィルタ１４と偏光方向を一致させ、他方の偏光フィルタは偏光フィルタ１４に対して偏光方向が直交するものとしてもよい。

照明光調整手段及び調光手段は偏光フィルタに限らず、検査対象物に対して照射される照明光の光学的特性を検査目的に応じて整え、かつ検出手段に導かれるべき光束の光学的特性を検査目的に応じて整えるものであれば、適宜に変更可能である。例えば、異物や欠陥を通過する際に光束の波長域が乱れる場合には、検査対象物に対して照射される照明光を特定の波長域に整えるフィルタを照明光調整手段として配置し、一方の検出手段に対してはその波長域の光束を通過させるフィルタを、他方の検出手段に対してはその波長域の光束を遮るフィルタを調光手段として配置してもよい。

上記の形態では、検査対象物としての壜１を底部２側から照明し、かつ壜１の口部から内部を観察した画像を撮影したが、壜１をその側方から照明するように照明手段を配置し、照明手段に対して壜を挟んで反対側から壜１を撮影するように検査装置が構成されてもよい。図６はその具体的形態の一例を示している。図６の形態において、検査装置１０は、照明ユニット１１及び撮影ユニット１２が壜１を挟んでそれぞれ壜１の胴部４と向かい合うように配置されている。つまり、図６の形態は、図１に対して壜１だけを反時計方向に９０°回転させた状態に相当する。レンズ１５は、その撮影の光軸が壜１の長手方向の中心線上を通るようにして壜１の胴部４と対向配置されている。レンズ１５は、壜１をその側方から胴部４を中心にほぼ全長に亘って観察した画像を撮影できるようにその視野角θや焦点距離が定められている。さらに、検査装置１０は、壜１をその全周に亘って検査できるように壜１を中心線回りに回転させるように構成されている。ただし、壜１に代えて、照明ユニット１１及び撮影ユニット１２が壜１の回りを回転するようにしてもよい。

図６に示す構成の検査装置１０を用いて実際の画像を撮影した例を説明する。ただし、照明ユニット１１側の偏光フィルタ１４と、撮影ユニット１２側の偏光フィルタ２１、２２とは偏光方向を一致させている。また、図６に示すように、壜１の胴部４の内面（又は外面でもよい。）の適当な位置に矩形状でかつ透過性を有する異物Ｆ配置されている。図７は、第１の撮像モジュール１７にて取得された画像の一例であり、図８は第２の撮像モジュール１８にて取得された画像の一例である。なお、図７及び図８の画像では壜１をその口部が左側に位置するようにして画像を示している。図７の画像においては、壜１が明度の高い領域として映し出され、異物Ｆが相対的に明度の低い暗部として映し出されている。一方、図８の画像においては、壜１が明度の低い領域として映し出され、異物Ｆが相対的に明度の高い明部として映し出されている。このように、本発明に係る検査装置は、壜１を側方から観察するようにして撮影する場合でも、二種類の画像を取得して異物等を見逃す可能性を低減し、検査の信頼性を高めることができる。

上述した図１及び図６の形態のそれぞれでは、調光手段として偏光フィルタ２１、２２が設けられているが、壜１等の容器を明部として撮影する側の第１の撮影モジュール１７においては、偏光フィルタ２１に代えて、図９に示すように減光フィルタ２３が調光手段として設けられてもよい。その場合、第２の撮影モジュール１８側の偏光フィルタ２２は上記形態と同様に照明ユニット１１側の偏光フィルタ１４を通過した光束を遮るようにその偏光特性が設定される。この場合、第１の撮影モジュール１７の減光フィルタ２３は、プリズム１６から射出された光束の光量が減少するように光束の光学的特性を整える。図９のように容器１を側方から撮影する形態において、減光フィルタ２３を用いた場合に第１の撮像モジュール１７の側で取得される画像の一例を図１０に示す。図１０の例でも胴部４には異物Ｆが付着されているが、その異物Ｆは明瞭には現れていない。一方、第２の撮影モジュール１８の側では図８と同様の画像が取得される。したがって、各撮影モジュール１７、１８にて取得された画像を比較すれば異物Ｆの存在を確実に判別することができる。なお、第２の撮影モジュール１８にて取得された画像のみを用いて異物Ｆの有無を判別する場合、第１の撮影モジュール１７にて取得された画像は、他の検査、例えば透過性を有しない異物といった種類が異なる異物、あるいは壜１の欠陥等の有無等の検査に用いられてもよい。図９の構成は、壜１の内部を口部から覗いた画像を撮影する形態でも適用可能である。偏光フィルタ２１に加えて減光フィルタ２３が設けられてもよい。

図９の形態では、プリズム１６と第１の撮像モジュール１７との間に減光フィルタ２３が設けられ、プリズム１６と第２の撮像モジュール１８との間に偏光フィルタ２２が設けられたが、第１の撮像モジュール１７側に偏光フィルタ２１が、第２の撮像モジュール１８側に減光フィルタ２３がそれぞれ設けられてもよい。この場合、偏光フィルタ２１は、プリズム１６を通過した画像を遮ることができるように、照明ユニット１１側の偏光フィルタ１４に対して偏光方向が逆向きとなるものを用いる必要がある。さらに、検査対象物からの光束を通過させる側に用いられる調光手段は、減光フィルタに限らず、光束を通過させる限りにおいて、適宜に変更可能である。

あるいは、いずれか一方の側の検出手段に対してのみ調光手段が設けられ、他方の側の検出手段に対しては調光手段が省略されてもよい。すなわち、調光手段は、プリズムと第１の検出手段との間、及びプリズムと第２の検出手段との間の少なくともいずれか一方に設けられていればよい。また、調光手段は偏光フィルタのように特定方向の光束のみを通過させる例に限らない。例えば、特定波長域の光束を遮るような光学特性を備えた光学フィルタをプリズムといずれか一方の検出手段（一例として、第１の検出手段側）との間に調光手段として配置し、検査対象物で欠陥等の不具合箇所の存在に起因して検査対象物を通過する光束の波長域に変化が生じる場合、その波長域のみを通過させ、あるいは遮るようにしてもよい。その他にも調光手段は適宜の選択が可能である。

照明手段は、光源から射出される照明光を反射光学系により壜１の適宜の位置に導くように構成されてもよい。同様に、撮影手段も、壜１の適宜の位置から射出される光束を反射光学系により撮影手段としてのレンズやカメラに導くように構成されてもよい。さらに、照明手段及びその照明光調光手段は必ずしも必須ではなく、自然光によって照明されている検査対象物に関して、本発明に従って二種類の画像を取得するように検査装置が構成されてもよい。

上記の形態では胴部が円筒形の壜を検査対象としたが、胴部の断面形状が非円形の壜、胴部の直径が変化する形状の壜等も本発明の検査対象とされてよい。検査対象物は壜の名称で呼ばれるものに限定されず、各種の形態の容器が検査対象物とされてよく、さらには容器以外の物体も適宜に検査対象物とされてよい。検査対象物を透過した光束による画像を取得する例に限らず、反射光による画像を取得するように検査装置が構成されてもよい。照明光は可視域の波長に限らず、可視外の波長域の照明光が用いられてもよい。

１ 壜（容器、検査対象物）
１０ 検査装置
１１ 照明ユニット（照明手段）
１２ 撮影ユニット（撮影手段）
１３ 照明器
１４ 偏光フィルタ（照明光調整手段）
１５ レンズ（結像光学系）
１５ｂ マウント面（結像光学系の後端）
１６ プリズム
１７ 第１の撮像モジュール（第１の検出手段）
１８ 第２の撮像モジュール（第２の検出手段）
１９、２０ 固体撮像素子
１９ａ、２０ａ 結像面
２１、２２ 偏光フィルタ（調光手段）
２３ 減光フィルタ（調光手段）

Claims (11)

1. 検査対象物の画像を結像させる結像光学系と、前記結像光学系から射出した光束を二方向の光束に分光するプリズムと、前記プリズムで分光された一方の光束による画像に対応した信号を出力する第１の検出手段と、前記プリズムで分光された他方の光束による画像に対応した信号を出力する第２の検出手段と、を具備し、
   前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間の少なくともいずれか一方には、前記プリズムから射出された光束の光学的特性を整える調光手段が設けられ、
   前記プリズムの屈折率が１．５以上かつ２．１以下の範囲に設定され、かつ
   前記結像光学系の射出側の後端から前記第１及び第２の検出手段のそれぞれの結像面までの光路長に対して前記プリズムが占める割合が４７％以上かつ７２％以下の範囲に設定されている検査装置。
2. 前記結像光学系としてマウントを有するレンズが設けられ、かつ前記射出側の後端が当該レンズのマウント面によって規定され、
   前記マウント面と前記結像面との間が空気層で占められていると仮定したときの当該レンズのフランジバックが１７ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下の範囲に設定され、
   前記プリズムが前記光路長において占める長さが１０ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下の範囲に設定されている請求項１に記載の検査装置。
3. 前記検査対象物を照明する照明手段をさらに有し、
   前記照明手段には、前記検査対象物に照射される照明光の光学的特性を整える照明光調整手段が設けられ、
   前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか一方には、前記照明光調整手段にて調整された光束を遮るようにして前記調光手段が設けられている請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方には、前記照明光調整手段にて調整された光束を通過させるようにして前記調光手段が設けられている請求項３に記載の検査装置。
5. 前記照明光調整手段として偏光フィルタが設けられ、
   前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか一方には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタを通過した光束を遮る偏光フィルタが前記調光手段として設けられている請求項３又は４に記載の検査装置。
6. 前記プリズムは、前記結像光学系から射出した光束の一部を前記一方の光束として通過させる一方で、前記結像光学系から射出した光束の他の一部を前記プリズム内で奇数回反射させた後に前記他方の光束として射出させるように設けられ、
   前記照明光調整手段として円偏光型の偏光フィルタが設けられ、
   前記第１の検出手段は前記プリズムを通過した前記一方の光束による画像に対応した信号を出力するように設けられ、
   前記第２の検出手段は、前記プリズム内で反射した前記他方の光束による画像に対応した信号を出力するように設けられ、
   前記プリズムと前記第２の検出手段との間には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタと偏光方向が等しい円偏光型の偏光フィルタが前記調光手段として設けられている請求項５に記載の検査装置。
7. 前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタを通過した光束を通過させる偏光フィルタが前記調光手段として設けられている請求項５に記載の検査装置。
8. 前記プリズムと前記第１の検出手段との間には、前記照明光調整手段としての偏光フィルタと偏光方向が等しい円偏光型の偏光フィルタが前記調光手段として設けられている請求項６に記載の検査装置。
9. 前記プリズムと前記第１の検出手段との間、及び前記プリズムと前記第２の検出手段との間のいずれか他方には、減光フィルタが前記調光手段として設けられている請求項３〜８のいずれか一項に記載の検査装置。
10. 前記検査対象物が容器であり、前記結像光学系は、前記容器の口部側から内部を観察した画像を結像させるように設けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の検査装置。
11. 前記検査対象物が容器であり、前記結像光学系は、前記容器を当該容器の側方から観察した画像を結像させるように設けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の検査装置。