JP2023092933A - Inspection device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、搬送面上を搬送方向に搬送される対象物の異物又は欠陥を検出する検査装置及び検査方法に関するものである。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for detecting foreign matter or defects in an object conveyed on a conveying surface in a conveying direction.
例えば食品などの対象物に含まれる異物又は欠陥を検出するための検査装置として、対象物の画像を読み取るための画像読取装置が用いられる場合がある。下記特許文献1に開示されている透過検査装置では、2つの投光手段から対象物に光を照射し、対象物を透過した光に基づく画像を撮影する構成が採用されている。 2. Description of the Related Art An image reading device for reading an image of an object is sometimes used as an inspection device for detecting foreign substances or defects contained in an object such as food. A transmission inspection apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200001 employs a configuration in which two light projecting means irradiate an object with light, and an image is captured based on the light transmitted through the object.
対象物からの透過光を受光する受光手段としてラインセンサを用いた場合には、主走査方向に沿って隣接する複数の受光素子で透過光を受光することとなる。対象物に照射された光が対象物を透過する際には散乱光が生じることから、散乱光の影響を抑制するために、各受光素子に1対1に対応する複数の光軸に沿って光を照射する構成を採用することが考えられる。 When a line sensor is used as a light receiving means for receiving transmitted light from an object, the transmitted light is received by a plurality of light receiving elements adjacent along the main scanning direction. Scattered light is generated when the light irradiated to the object is transmitted through the object. It is conceivable to employ a configuration that irradiates light.
この場合、各光軸に沿って光を順次照射し、各光軸に対応する受光素子で透過光を順次受光することにより、主走査方向の走査を行うことができる。しかし、主走査方向の走査を行いながら対象物の画像を読み取る場合には、走査に時間がかかるため、高速での読取に限界があった。このような課題は、ラインセンサに限らず、ポイントセンサ又はエリアセンサにおいても生じ得る。 In this case, scanning in the main scanning direction can be performed by sequentially irradiating light along each optical axis and sequentially receiving the transmitted light by light receiving elements corresponding to each optical axis. However, when reading an image of an object while scanning in the main scanning direction, scanning takes a long time, so there is a limit to high-speed reading. Such a problem can occur not only in line sensors but also in point sensors or area sensors.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、散乱光の影響を抑制しつつ高速かつ高解像度で対象物の検査を行うことができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of inspecting an object at high speed and high resolution while suppressing the influence of scattered light. .
(1)本発明に係る検査装置は、搬送面上を搬送方向に沿って搬送される対象物の異物又は欠陥を検出する検査装置であって、照射部と、受光部とを備える。前記照射部は、前記搬送面をXY面、前記搬送方向をX軸、前記XY面における前記X軸に垂直な方向をY軸、前記XY面に垂直な方向をZ軸としたときに、前記XY面において二次元的に離間して配置された前記Z軸に平行な複数の光軸に沿って、コリメートされた複数の光ビーム、又は、コリメートされた光ビームをさらに集光した複数の光ビームを前記対象物に照射する。前記受光部は、少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位が、前記複数の光ビームと1対1の対応をするように配置され、前記対象物を透過した光を各画素で受光する。前記少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位の空間分解能は、前記光ビームの空間分解能以上である。前記複数の光軸の配置間隔は、XY面視において所定値以上、かつ、YZ面視において前記所定値未満である。 (1) An inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus for detecting foreign matter or defects in an object conveyed along a conveying direction on a conveying surface, and includes an irradiation section and a light receiving section. When the XY plane is the conveying surface, the X axis is the conveying direction, the Y axis is the direction perpendicular to the X axis in the XY plane, and the Z axis is the direction perpendicular to the XY plane, the irradiation unit A plurality of light beams that are collimated along a plurality of optical axes parallel to the Z-axis that are two-dimensionally spaced in the XY plane, or a plurality of lights obtained by further condensing the collimated light beams. A beam is directed at the object. In the light-receiving section, each pixel unit composed of at least one light-receiving element is arranged in a one-to-one correspondence with the plurality of light beams, and each pixel receives the light transmitted through the object. The spatial resolution of one pixel unit formed by the at least one light receiving element is equal to or greater than the spatial resolution of the light beam. The arrangement intervals of the plurality of optical axes are equal to or greater than a predetermined value when viewed from the XY plane and less than the predetermined value when viewed from the YZ plane.
このような構成によれば、複数の光軸に沿って照射され、対象物を透過した光を、各光軸に1対1に対応する各画素で同時に受光することができるため、高速で対象物の検査を行うことができる。 According to such a configuration, the light emitted along a plurality of optical axes and transmitted through the object can be simultaneously received by the pixels corresponding to the respective optical axes on a one-to-one basis. You can inspect things.
また、複数の光軸の配置間隔が、XY面視において所定値以上、かつ、YZ面視において前記所定値未満であるため、隣接する各画素への散乱光の入射を抑制しつつ、Y軸方向の解像度を高めることができる。したがって、散乱光の影響を抑制しつつ高速かつ高解像度で対象物の検査を行うことができる。 In addition, since the arrangement interval of the plurality of optical axes is equal to or greater than the predetermined value when viewed in the XY plane and less than the predetermined value when viewed in the YZ plane, the incidence of scattered light on adjacent pixels is suppressed, and the Y-axis Orientation resolution can be increased. Therefore, the object can be inspected at high speed and high resolution while suppressing the influence of scattered light.
(2)前記照射部は、コリメートされた複数の光ビーム、又は、コリメートされた光ビームをさらに集光した複数の光ビームを前記対象物に同時に照射してもよい。 (2) The irradiation unit may simultaneously irradiate the object with a plurality of collimated light beams or a plurality of light beams obtained by further condensing the collimated light beams.
このような構成によれば、複数の光ビームを対象物に同時に照射し、対象物を透過した光を、各光軸に1対1に対応する各画素で同時に受光することができるため、高速で対象物の検査を行うことができる。 According to such a configuration, a plurality of light beams can be applied to an object at the same time, and the light transmitted through the object can be simultaneously received by pixels corresponding to each optical axis on a one-to-one basis. can inspect the object.
(3)前記照射部には、複数のレーザ光源が配置されていてもよい。 (3) A plurality of laser light sources may be arranged in the irradiation section.
このような構成によれば、複数のレーザ光源から、複数の光軸に沿って対象物にレーザ光を照射することができる。 According to such a configuration, it is possible to irradiate the object with laser light from a plurality of laser light sources along a plurality of optical axes.
(4)前記照射部は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を前記複数の光軸に沿って分岐させる分岐機構とを備えていてもよい。 (4) The irradiation section may include a laser light source and a branching mechanism for branching the laser light emitted from the laser light source along the plurality of optical axes.
このような構成によれば、画素の数だけレーザ光源を設ける必要がないため、製造コストを低減することができる。 With such a configuration, it is not necessary to provide as many laser light sources as there are pixels, so the manufacturing cost can be reduced.
(5)前記分岐機構には、回折光学素子が含まれていてもよい。 (5) The branching mechanism may include a diffractive optical element.
このような構成によれば、回折光学素子を用いた簡単な構成で、レーザ光源から出射されるレーザ光を複数の光軸に沿って分岐させることができるため、製造コストを効果的に低減することができる。 According to such a configuration, the laser light emitted from the laser light source can be branched along a plurality of optical axes with a simple configuration using the diffractive optical element, thereby effectively reducing the manufacturing cost. be able to.
(6)前記受光部には、複数のポイントセンサが配置されていてもよい。 (6) A plurality of point sensors may be arranged in the light receiving section.
このような構成によれば、対象物を透過した光を、複数のポイントセンサにより、各光軸に1対1に対応する各画素で同時に受光することができる。 According to such a configuration, the light that has passed through the object can be simultaneously received by the pixels corresponding to the optical axes on a one-to-one basis using the plurality of point sensors.
(7)前記受光部には、複数のラインセンサが配置されていてもよい。 (7) A plurality of line sensors may be arranged in the light receiving section.
このような構成によれば、対象物を透過した光を、複数のラインセンサにより、各光軸に1対1に対応する各画素で同時に受光することができる。 According to such a configuration, the light transmitted through the object can be simultaneously received by each pixel corresponding to each optical axis on a one-to-one basis by means of a plurality of line sensors.
(8)前記受光部には、1つのエリアセンサ、又は、複数のエリアセンサが配置されていてもよい。 (8) One area sensor or a plurality of area sensors may be arranged in the light receiving section.
このような構成によれば、対象物を透過した光を、1つのエリアセンサ、又は、複数のエリアセンサにより、各光軸に1対1に対応する各画素で同時に受光することができる。 According to such a configuration, the light transmitted through the object can be simultaneously received by each pixel corresponding to each optical axis on a one-to-one basis by one area sensor or a plurality of area sensors.
(9)前記受光部には、前記対象物を透過した光の入射角を制限して前記受光素子に導く光学素子が備えられていてもよい。 (9) The light-receiving section may include an optical element that limits the angle of incidence of the light that has passed through the object and guides it to the light-receiving element.
このような構成によれば、隣接する各画素への散乱光の入射をより効果的に抑制することができる。 According to such a configuration, it is possible to more effectively suppress scattered light from entering each adjacent pixel.
(10)前記光学素子には、テレセントリックレンズが含まれていてもよい。 (10) The optical element may include a telecentric lens.
このような構成によれば、前記受光素子に入射する光の入射角を効果的に制限することができる。 According to such a configuration, it is possible to effectively limit the incident angle of the light incident on the light receiving element.
(11)前記光学素子には、屈折率分布型レンズが含まれていてもよい。 (11) The optical element may include a gradient index lens.
このような構成によれば、前記受光素子に入射する光の入射角を効果的に制限することができる。 According to such a configuration, it is possible to effectively limit the incident angle of the light incident on the light receiving element.
(12)前記検査装置は、前記受光部により得られる複数のデータに基づいて、二次元の画像データを生成する画像処理部をさらに備えていてもよい。 (12) The inspection apparatus may further include an image processing section that generates two-dimensional image data based on a plurality of data obtained by the light receiving section.
このような構成によれば、受光部により得られた複数のデータに基づいて生成される二次元の画像データを用いて、対象物に含まれる異物又は欠陥をより確実に検出することが可能である。 According to such a configuration, it is possible to more reliably detect foreign matter or defects contained in the object using two-dimensional image data generated based on a plurality of data obtained by the light receiving section. be.
(13)本発明に係る検査方法は、搬送面上を搬送方向に沿って搬送される対象物の異物又は欠陥を検出する検査方法であって、照射ステップと、受光ステップとを含む。前記照射ステップでは、前記搬送面をXY面、前記搬送方向をX軸、前記XY面における前記X軸に垂直な方向をY軸、前記XY面に垂直な方向をZ軸としたときに、前記XY面において二次元的に離間して配置された前記Z軸に平行な複数の光軸に沿って、コリメートされた複数の光ビーム、又は、コリメートされた光ビームをさらに集光した複数の光ビームを前記対象物に照射する。前記受光ステップでは、少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位が、前記複数の光ビームと1対1の対応をするように配置された受光部により、前記対象物を透過した光を各画素で受光する。前記少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位の空間分解能は、前記光ビームの空間分解能以上である。前記複数の光軸の配置間隔は、XY面視において所定値以上、かつ、YZ面視において前記所定値未満である。 (13) An inspection method according to the present invention is an inspection method for detecting foreign matter or defects in an object conveyed along a conveying direction on a conveying surface, and includes an irradiation step and a light receiving step. In the irradiation step, when the transport surface is the XY plane, the transport direction is the X axis, the direction perpendicular to the X axis in the XY plane is the Y axis, and the direction perpendicular to the XY plane is the Z axis, A plurality of light beams that are collimated along a plurality of optical axes parallel to the Z-axis that are two-dimensionally spaced in the XY plane, or a plurality of lights obtained by further condensing the collimated light beams. A beam is directed at the object. In the light-receiving step, a pixel unit composed of at least one light-receiving element receives light transmitted through the object by a light-receiving unit arranged in a one-to-one correspondence with the plurality of light beams. receive light. The spatial resolution of one pixel unit formed by the at least one light receiving element is equal to or greater than the spatial resolution of the light beam. The arrangement intervals of the plurality of optical axes are equal to or greater than a predetermined value when viewed from the XY plane and less than the predetermined value when viewed from the YZ plane.
本発明によれば、散乱光の影響を抑制しつつ高速かつ高解像度で対象物の検査を行うことができる。 According to the present invention, an object can be inspected at high speed and high resolution while suppressing the influence of scattered light.
1.検査装置の構成例
図1は、本発明の一実施形態に係る検査装置1の構成例を示す概略図である。この検査装置1は、例えば食品などの対象物Wに含まれる異物又は欠陥を検出するための装置である。
1. Configuration Example of Inspection Apparatus FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an
この検査装置1では、搬送方向D1(X軸方向)に搬送される対象物Wに照射部11から光を照射し、透過した光を受光部12で読み取ることにより、対象物Wに含まれる異物又は欠陥を検出することができる。検査装置1には、対象物Wを搬送方向D1に沿って搬送するための搬送機構2が備えられている。
In this
検査装置1は、照射部11及び受光部12を備えている。照射部11及び受光部12は、搬送機構2を挟んで互いに対向するように配置されている。これにより、照射部11から対象物Wに照射され、対象物Wを透過した光が、受光部12で受光されるようになっている。
The
照射部11は、対象物Wに対して、複数の光軸Lに沿ってレーザ光を照射する。具体的には、コリメートされた複数の光ビーム、又は、コリメートされた光ビームをさらに集光した複数の光ビームが、複数の光軸Lに沿って対象物Wに同時に照射される。本実施形態では、照射部11が、レーザダイオード111、回折光学素子112及びコリメートレンズ113などを備えている。回折光学素子112は、レーザダイオード111と搬送機構2との間に配置されており、コリメートレンズ113は、回折光学素子112と搬送機構2との間に配置されている。
The
レーザダイオード111は、レーザ光を出射するレーザ光源の一例である。レーザダイオード111から出射されるレーザ光の波長は、赤外域の波長(例えば780nm~1mm)である。より具体的には、近赤外域(例えば780nm~2μm)及び中赤外域(例えば2~4μm)の少なくとも一方の波長域のレーザ光がレーザダイオード111から出射される。このような波長域のレーザ光は、対象物Wを透過しやすい。
The
本実施形態では、1つのレーザダイオード111が設けられており、当該レーザダイオード111から搬送機構2に向けてレーザ光が出射される。レーザダイオード111からのレーザ光の出射方向は、対象物Wの搬送方向D1に直交しており、照射部11及び受光部12の対向方向に平行である。
In this embodiment, one
また、レーザダイオード111は、1つだけでなく、2つ以上設けられていてもよい。また、レーザ光源は、レーザダイオード111以外の光源により構成されていてもよい。具体的には、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)などの固体レーザやHeNe(ヘリウムネオン)などの気体レーザ、半導体レーザの一種である垂直共振器型面発光レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)などがレーザ光源として使用されてもよいし、コリメートレンズ又はファイバーなどがレーザ光源に含まれていてもよい。
Also, the number of
回折光学素子112は、レーザダイオード111から出射されるレーザ光を複数の光軸L(光軸L1)に沿って分岐させる分岐機構を構成している。すなわち、回折光学素子112に入射するレーザ光の光軸L0の数よりも、回折光学素子112から出射するレーザ光の光軸L1の数の方が多い。回折光学素子112は、各光軸L1に沿ったレーザ光の光量が均一となるように、レーザダイオード111から入射するレーザ光を分岐させる。
The diffractive
回折光学素子112は、いわゆるDOE(Diffractive Optical Element)であり、入射面112Aと出射面112Bとが平行に延びる板状に形成されている。入射面112Aは、レーザダイオード111から出射されるレーザ光の光軸L0に対して、直交方向に延びている。出射面112Bには微細構造が形成されており、当該微細構造によりレーザ光が回折することで、複数の光軸L1に分岐される。複数の光軸L1の少なくとも一部は、回折光学素子112に入射するレーザ光の光軸L0に対して傾斜していてもよいが、これに限られるものではない。
The diffractive
コリメートレンズ113は、回折光学素子112から複数の光軸L1に沿って出射されるレーザ光を、互いに平行な複数の光軸L2に変換する。コリメートレンズ113から出射されるレーザ光の各光軸L2は、対象物Wの搬送方向D1に直交しており、照射部11及び受光部12の対向方向に平行である。ただし、コリメートレンズ113から出射されるレーザ光の各光軸L2は、対象物Wの搬送方向D1に対して直交方向に限られるものではない。また、コリメートレンズ113から出射されるレーザ光が、集光レンズにより、各光軸L2に沿って集光されてもよい。
The
コリメートレンズ113から複数の光軸L2に沿って出射されるレーザ光は、搬送機構2により搬送される対象物Wに照射される。すなわち、対象物Wには、複数の位置にレーザ光が照射され、各位置から対象物W内に入射したレーザ光が、対象物W内を透過する。複数の光軸L(光軸L2)に沿って対象物Wに入射するレーザ光は、対象物W内を透過する際に、対象物Wに含まれる異物又は欠陥で反射又は吸収される場合がある。
A target object W transported by the
受光部12は、対象物Wを透過したレーザ光を受光する。受光部12には、複数のラインセンサが平面上に備えられている。本実施形態では、3つのラインセンサ(第1ラインセンサ121、第2ラインセンサ122及び第3ラインセンサ123)が設けられているが、これに限らず、複数のラインセンサが平面上に設けられていればよい。また、ラインセンサに限らず、ポイントセンサ又はエリアセンサなどの各種センサを用いることが可能である。例えば、受光部12には、複数のポイントセンサが平面上に配置されていてもよいし、1つのエリアセンサ、又は、複数のエリアセンサが平面上に配置されていてもよい。なお、ポイントセンサは、レーザ光の各光軸L2に対応付けられ、各光軸L2に沿って対象物Wを透過したレーザ光を個別に受光する。エリアセンサは、レーザ光の複数の光軸L2に対応付けられ、複数の光軸L2に沿って対象物Wを透過したレーザ光を同時に受光する。ただし、複数のラインセンサ、複数のポイントセンサ、又は、複数のエリアセンサは、平面上に配置された構成に限られるものではない。
The
第1ラインセンサ121、第2ラインセンサ122及び第3ラインセンサ123は、保持部材124により一体的に保持されている。これにより、各ラインセンサ121,122,123は、互いに相対的な位置関係がずれないように固定されている。各ラインセンサ121,122,123は、複数の受光素子125を備えている。各受光素子125は、例えばフォトダイオードにより構成されている。各受光素子125は、赤外域の波長(例えば780nm~1mm)、より具体的には、近赤外域(例えば780nm~2μm)及び中赤外域(例えば2~4μm)の少なくとも一方の波長域のレーザ光の強度を検出可能である。このような受光素子125としては、InGaAsセンサ又はSiフォトダイオードなどが挙げられる。各ラインセンサ121,122,123は長尺形状を有しており、各ラインセンサ121,122,123における複数の受光素子125の配列方向D2(Y軸方向)は、各ラインセンサ121,122,123が延びる方向と一致している。受光部12には、対象物Wを透過したレーザ光の入射角度を制限して受光素子125に導く光学素子が備えられていてもよい。この場合、光学素子としては、テレセントリックレンズ又は屈折率分布型レンズなどを例示することができる。この構成によれば、入射角度を制限することによって、隣接する各画素への散乱光の入射をより効果的に抑制することができ、各光軸の離間距離を短くすることが可能となる。
The
保持部材124に保持された第1ラインセンサ121、第2ラインセンサ122及び第3ラインセンサ123は、それぞれ対象物Wの搬送方向D1に対して交差する方向に沿って延びている。本実施形態では、各ラインセンサ121,122,123が、対象物Wの搬送方向D1に対して直交方向に延びるように、搬送方向D1に並べて配置されている。具体的には、各ラインセンサ121,122,123が、搬送方向D1に等間隔で離間するように配置され、互いに平行に延びている。
The
上記のように各ラインセンサ121,122,123が配置されることにより、各ラインセンサ121,122,123に備えられた複数の受光素子125がマトリックス状に配列される。すなわち、受光部12には、配列方向D2に沿った複数行、及び、搬送方向D1に沿った複数列に、複数の受光素子125が配列されている。受光部12では、マトリックス状に配列された複数の受光素子125により、対象物Wを透過した光が受光される。
By arranging the
搬送機構2は、例えばコンベアを含む構成である。本実施形態では、互いに平行に延びる2つの回転軸21に、無端状のベルト22が掛け回されることにより、ベルトコンベアからなる搬送機構2が構成されている。対象物Wは、搬送面を構成するベルト22の表面上に載置される。この状態で回転軸21を回転させることにより、ベルト22を回転させて、対象物Wを搬送方向D1に搬送することができる。上記搬送面はXY面を構成しており、XY面に垂直な方向がZ軸である。
The
対象物Wを透過した光を各ラインセンサ121,122,123で受光するために、ベルト22は光を透過する材料により形成されている。すなわち、対象物Wを透過したレーザ光は、ベルト22を透過し、各ラインセンサ121,122,123で受光される。
In order for the
ただし、搬送機構2は、対象物Wを透過した光を遮らないような構成であれば、上記のような構成に限られるものではない。例えば、2つの回転軸21の両端部にそれぞれベルトを掛け回し、これらのベルトに跨るように、対象物Wを載置した光を透過するトレイを設けて搬送するような構成などであってもよい。また、重力を利用した落下搬送の場合、搬送面はベルトなどの実体はなく、搬送方向は重力方向となる。
However, the
2.各ラインセンサにおける受光位置
図2は、各ラインセンサ121,122,123における受光位置について説明するための模式図である。受光部12に備えられた各ラインセンサ121,122,123は、互いに同一形状を有しており、それぞれ配列方向D2に沿って複数の画素126を有している。各画素126は、各受光素子125の受光面に対応している。
2. Light-receiving position of each line sensor FIG. Each
本実施形態では、各ラインセンサ121,122,123が、互いに配列方向D2にシフトした位置に配置されている。各ラインセンサ121,122,123同士の配列方向D2のシフト量は、画素126の配列方向D2に沿った幅の整数倍である。例えば図2の例において、第1ラインセンサ121に対する第2ラインセンサ122の配列方向D2のシフト量S1は、1画素である。また、第2ラインセンサ122に対する第3ラインセンサ123の配列方向D2のシフト量S2は、2画素である。ただし、各ラインセンサ121,122,123同士の配列方向D2のシフト量は、1画素又は2画素に限らず、3画素以上であってもよい。
In this embodiment, the
これにより、搬送方向D1に隣接するラインセンサ121,122,123の画素126同士が、搬送方向D1において重なっている。すなわち、各ラインセンサ121,122,123に備えられた複数の画素126は、各ラインセンサ121,122,123において配列方向D2に配列されているだけでなく、隣接するラインセンサ121,122,123同士で搬送方向D1にも配列されている。
As a result, the
本実施形態では、各ラインセンサ121,122,123に備えられた複数の画素126の全てにおいてレーザ光を受光するのではなく、一部の画素126のみでレーザ光を受光するようになっている。具体的には、図2においてハッチングで示すように、各ラインセンサ121,122,123において、配列方向D2に一定間隔で位置する画素126を受光位置126A,126B,126Cとして、各受光位置126A,126B,126Cでレーザ光が受光される。ただし、各ラインセンサ121,122,123において、各受光位置126A,126B,126Cに対応する位置にのみ受光素子125が設けられた構成であってもよい。
In this embodiment, not all of the plurality of
各受光位置126A,126B,126Cは、コリメートレンズ113から出射されるレーザ光の複数の光軸L2に対応している。すなわち、各光軸L2の延長線上に、各受光位置126A,126B,126Cが配置されている。したがって、光軸L2の数と、受光位置126A,126B,126Cの数は、同一である。各受光位置126A,126B,126Cは、各光軸L2と1対1に対応しており、搬送方向D1に沿って見たときに、配列方向D2の位置が互いに重ならないように設けられている。
Each
このように、複数の光ビームと受光素子を1画素単位で1対1の対応をさせることがクロストークを回避させる手段の一つである。1画素は、少なくとも1つの受光素子からなる。本実施形態では、各受光素子125が1画素を構成しているが、1画素が1つの受光素子からなる構成に限らず、1画素が複数の受光素子からなる構成であってもよい。
Thus, one means of avoiding crosstalk is to establish a one-to-one correspondence between a plurality of light beams and light-receiving elements on a pixel-by-pixel basis. One pixel consists of at least one light receiving element. In the present embodiment, each light receiving
少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位の空間分解能は、対象物Wの検査面上の光ビームの空間分解能以上である。ここで、光ビームの空間分解能は、対象物Wの検査面上における光ビームのビーム径に対応している。すなわち、少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位において、光ビームのビーム径以下で近接する2点を識別できる能力を有している。 The spatial resolution of one pixel unit formed by at least one light receiving element is greater than or equal to the spatial resolution of the light beam on the inspection surface of the object W. FIG. Here, the spatial resolution of the light beam corresponds to the beam diameter of the light beam on the inspection surface of the object W. FIG. In other words, it has the ability to identify two adjacent points within the beam diameter of the light beam in one pixel unit composed of at least one light-receiving element.
各受光位置126A,126B,126C間の距離は、対象物Wをレーザ光が透過する際に生じる散乱光が互いに入射することを抑制する距離であることが好ましい。したがって、対象物Wの種類に応じて、各受光位置126A,126B,126C間の距離を変更することも可能である。例えば、対象物Wの種類に応じて回折光学素子112を切り替えるなどして、回折光学素子112において分岐される各光軸L2間の距離を変更すれば、各光軸L2に沿ったレーザ光が入射する各受光位置126A,126B,126C間の距離を変更することができる。あるいは、コリメートレンズ113を焦点距離の異なるものに切り替えるなどして、各受光位置126A,126B,126C間の距離を変更することも可能である。
It is preferable that the distance between the light receiving positions 126A, 126B, and 126C is a distance that suppresses the scattered light generated when the laser light is transmitted through the object W from entering each other. Therefore, it is also possible to change the distance between each
互いに隣接する各ラインセンサ121,122,123間の距離Aは、上記の通り、対象物Wをレーザ光が透過する際に生じる散乱光が互いに入射することを抑制する距離であることが好ましい。したがって、対象物Wの種類に応じて、各ラインセンサ121,122,123間の距離Aを変更することも可能である。例えば、各ラインセンサ121,122,123を搬送方向D1にスライド可能な構成として、対象物Wの種類に応じたスライド量で各ラインセンサ121,122,123をスライドさせてもよい。
The distance A between the
ただし、各ラインセンサ121,122,123は、搬送方向D1に対して直交方向に延びるような構成に限らず、搬送方向D1に対して交差する方向に延びていればよい。この場合、各受光位置126A,126B,126Cは、搬送方向D1に対して交差する方向の位置が互いに重ならなければよい。
However, the
3.画像処理
図3は、各受光位置126A,126B,126Cでレーザ光を受光することにより得られるデータに基づく画像処理について説明するための模式図である。搬送方向D1に沿って搬送される対象物Wを透過したレーザ光は、各受光位置126A,126B,126Cに入射するが、上述の通り、各受光位置126A,126B,126Cは、配列方向D2の位置が互いに重ならないように設けられている。
3. Image Processing FIG. 3 is a schematic diagram for explaining image processing based on data obtained by receiving laser beams at the respective
これらの各受光位置126A,126B,126Cを、配列方向D2に沿った同一直線上に並べたと仮定すると、図3に示すように、配列方向D2に沿って各受光位置126A,126B,126Cが互いに隙間なく位置しており、搬送方向D1に沿って搬送される対象物Wからの透過光が、漏れなくいずれかの受光位置126A,126B,126Cで受光される。 Assuming that these light receiving positions 126A, 126B and 126C are arranged on the same straight line along the arrangement direction D2, as shown in FIG. Transmitted light from the object W, which is positioned without gaps and is transported along the transport direction D1, is received without omission at any one of the light receiving positions 126A, 126B, and 126C.
ただし、各ラインセンサ121,122,123の搬送方向D1の位置が異なっているため、各受光位置126A,126B,126Cにおける対象物Wからの透過光の受光開始タイミングは異なる。この受光開始タイミングの時間差は、各ラインセンサ121,122,123間の搬送方向D1の距離Aと、搬送方向D1に沿って搬送される対象物Wの搬送速度とに基づいて算出することができる。
However, since the positions of the
対象物Wを搬送しながら各ラインセンサ121,122,123でレーザ光を受光することにより得られる複数のデータは、それぞれ、配列方向D2において間隔を隔てて平行に延びる搬送方向D1に沿った複数のライン状のデータを含む。すなわち、第1ラインセンサ121でレーザ光を受光することにより得られるデータは、各受光位置126A間の距離に対応する間隔を隔てて互いに平行に延びる複数のライン状のデータを含む。同様に、第2ラインセンサ122でレーザ光を受光することにより得られるデータは、各受光位置126B間の距離に対応する間隔を隔てて互いに平行に延びる複数のライン状のデータを含む。また、第3ラインセンサ123でレーザ光を受光することにより得られるデータは、各受光位置126C間の距離に対応する間隔を隔てて互いに平行に延びる複数のライン状のデータを含む。
A plurality of data obtained by receiving laser beams with each of the
本実施形態では、これらの各ラインセンサ121,122,123で得られる複数のデータに基づいて、二次元の画像データを生成するための画像処理が行われる。具体的には、各ラインセンサ121,122,123で得られる複数のデータが、上述の受光開始タイミングの時間差に基づいて合成されることにより、時間差の影響が除去された二次元の画像データが生成される。すなわち、各受光位置126A,126B,126Cの配列方向D2の位置に応じた画像処理が行われる。このようにして生成される二次元の画像データは、図3に示すように配列方向D2に沿った同一直線上に各受光位置126A,126B,126Cが並べられた場合に得られる画像データと同様の画像データとなる。
In this embodiment, image processing for generating two-dimensional image data is performed based on a plurality of data obtained by each of these
4.電気的構成
図4は、検査装置1の電気的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る検査装置1の動作は、制御部3により制御される。制御部3は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含むプロセッサにより構成されている。制御部3は、CPUがプログラムを実行することにより、発光制御部31、受光処理部32、画像処理部33及び異物・欠陥検出部34などとして機能する。
4. Electrical Configuration FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the
発光制御部31は、レーザダイオード111に対する通電を制御することにより、レーザダイオード111からの発光をオン状態又はオフ状態に切り替える。本実施形態では、搬送機構2が駆動しているときには、レーザダイオード111がオン状態となるように制御される。ただし、搬送機構2により搬送される対象物Wの有無を検出するセンサ(図示せず)を設けた場合には、対象物Wが複数の光軸L2上を通過するときだけレーザダイオード111がオン状態となるように制御されてもよい。また、レーザダイオード111を手動でオン状態又はオフ状態に切り替えることができるような構成であってもよい。
The light
受光処理部32は、受光部12の各ラインセンサ(第1ラインセンサ121、第2ラインセンサ122及び第3ラインセンサ123)から入力される信号に対する処理を行う。各ラインセンサ121,122,123からは、複数の受光素子125における受光量に応じた強度のアナログ信号が出力され、そのアナログ信号がA/D変換器(図示せず)によりデジタル信号に変換された後、制御部3に入力される。
The light
画像処理部33は、受光処理部32で処理された各ラインセンサ121,122,123からの入力信号に基づいて、画像データを生成するための画像処理を行う。この画像処理では、図3を用いて説明した通り、各受光位置126A,126B,126Cでレーザ光を受光することにより得られる複数のデータに基づいて、二次元の画像データが生成される。
The
異物・欠陥検出部34は、画像処理部33により生成された二次元の画像データに基づいて、対象物Wに含まれる異物又は欠陥を検出する。例えば、対象物Wに含まれる異物又は欠陥でレーザ光が反射又は吸収されることにより生じる画像データ中の部分的な低明度の領域を特定すれば、当該領域を異物又は欠陥に対応する領域として検出することができる。このように、異物・欠陥検出部34は、画像データの解析により、対象物Wにおける異物又は欠陥の有無を検出することができる。また、異物・欠陥検出部34は、対象物Wにおける異物又は欠陥の位置又は大きさを検出することも可能である。
The foreign matter/
ただし、制御部3は、異物・欠陥検出部34として機能しないような構成であってもよい。この場合、単に対象物Wの画像を読み取る検査装置1が構成される。このような検査装置1により生成される画像データに基づいて、ユーザが目視により異物又は欠陥を確認することも可能である。
However, the
また、図3を用いて説明したような各ラインセンサ121,122,123における受光開始タイミングの時間差の影響が除去された二次元の画像データを生成しなくても、対象物Wに含まれる異物又は欠陥を検出することは可能である。すなわち、各ラインセンサ121,122,123で得られる複数のデータが、受光開始タイミングの時間差を考慮せずに合成されてもよいし、それらのデータを合成することなく異物又は欠陥を検出することも可能である。
Further, even if the two-dimensional image data in which the influence of the time difference between the light receiving start timings of the
分岐機構は、回折光学素子112により構成されるものに限らず、レーザ光を複数の光軸L2に沿って分岐させることができるものであれば、他の構成であってもよい。また、例えば複数のファイバーレーザを並べた構成なども採用可能である。すなわち、レーザ光を複数の光軸L2に沿って分岐させる構成に限らず、複数のレーザ光源が平面上に配置された構成であってもよい。当該平面は、複数のレーザ光の出射面を構成することとなる。ただし、複数のレーザ光源は、平面上に配置された構成に限られるものではない。
The branching mechanism is not limited to the one configured by the diffractive
5.各光軸間の距離
図5及び図6は、各光軸L2間の距離について説明するための図であり、図5はXY面視、図6はYZ面視を示している。図5に示すように、複数の光軸L2は、XY面において二次元的に離間して配置される。すなわち、複数の光軸L2がXY面において一方向にのみ並ぶような構成ではなく、図5のように少なくとも2方向に並んでいてもよい。また、図5のように複数の光軸L2が整列された構成ではなく、不規則に配置された構成でもよい。この場合、複数の光軸L2がランダムに配置されていてもよく、少なくとも一部の光軸L2がYZ面視において互いに重なっていてもよい。なお、複数の光軸L2は、XY面に垂直な方向であるZ軸に平行であるが、ここでの「平行」は、Z軸に対して若干傾斜した「略平行」も含む概念である。
5. Distance Between Optical Axes FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the distances between the optical axes L2. FIG. 5 shows the view from the XY plane, and FIG. 6 shows the view from the YZ plane. As shown in FIG. 5, the plurality of optical axes L2 are two-dimensionally spaced apart on the XY plane. That is, the plurality of optical axes L2 may be arranged in at least two directions as shown in FIG. 5 instead of being arranged in only one direction on the XY plane. Also, instead of the configuration in which the plurality of optical axes L2 are aligned as shown in FIG. 5, the configuration may be such that they are arranged irregularly. In this case, the plurality of optical axes L2 may be randomly arranged, and at least some of the optical axes L2 may overlap each other when viewed in the YZ plane. The plurality of optical axes L2 are parallel to the Z-axis, which is a direction perpendicular to the XY plane, but the concept of "parallel" here includes "substantially parallel" slightly inclined with respect to the Z-axis. .
図5に示すように、XY面視において、複数の光軸L2の配置間隔は、所定値V以上である。すなわち、Y方向に隣接する光軸L2間の配置間隔が所定値V以上であるだけでなく、Y方向とは異なる方向に隣接する光軸L2間の配置間隔も所定値V以上である。これは、XY面視において互いに隣接する全ての光軸L2間の配置間隔が所定値V以上であることを意味している。これにより、隣接する光軸L2からの散乱光の影響を受けにくくすることができる。 As shown in FIG. 5, the arrangement interval of the plurality of optical axes L2 is a predetermined value V or more in the XY plane view. That is, not only is the arrangement interval between the optical axes L2 adjacent in the Y direction equal to or greater than the predetermined value V, but also the arrangement interval between the optical axes L2 adjacent in a direction different from the Y direction is equal to or greater than the predetermined value V. This means that the arrangement interval between all the optical axes L2 adjacent to each other in the XY plane view is the predetermined value V or more. This makes it possible to reduce the influence of scattered light from the adjacent optical axis L2.
一方、YZ面視においては、図6に示すように、複数の光軸L2の配置間隔が所定値V未満である。すなわち、YZ面視において互いに隣接する全ての光軸L2間の配置間隔が所定値V未満であり、上述の通り、一部の光軸L2がYZ面視において互いに重なっていてもよい。 On the other hand, in the YZ plane view, the arrangement interval of the plurality of optical axes L2 is less than the predetermined value V, as shown in FIG. That is, the arrangement interval between all the optical axes L2 adjacent to each other in the YZ plane view is less than the predetermined value V, and as described above, some of the optical axes L2 may overlap each other in the YZ plane view.
6.作用効果
(1)本実施形態では、複数の光軸L(光軸L2)に沿って照射され、対象物Wを透過したレーザ光を、各光軸Lに1対1に対応する各画素(複数の受光位置126A,126B,126C)で同時に受光することができるため、高速かつ高解像度で対象物Wの検査を行うことができる。
6. Effect (1) In the present embodiment, the laser light that has been irradiated along a plurality of optical axes L (optical axis L2) and has passed through the object W is applied to each pixel ( Since light can be received simultaneously at a plurality of light receiving positions 126A, 126B, 126C), the object W can be inspected at high speed and high resolution.
また、図5及び図6に示すように、複数の光軸L2の配置間隔が、XY面視において所定値V以上、かつ、YZ面視において所定値V未満であるため、対象物Wを透過したレーザ光を複数の受光位置126A,126B,126Cで同時に受光する場合であっても、隣接する各受光位置126A,126B,126Cへの散乱光の入射を抑制することができ、かつ、解像度を保つことができる。したがって、散乱光の影響を抑制しつつ高速かつ高解像度で対象物Wの検査を行うことができる。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, since the arrangement interval of the plurality of optical axes L2 is equal to or greater than the predetermined value V in the XY plane view and less than the predetermined value V in the YZ plane view, Even when a plurality of light receiving positions 126A, 126B, and 126C simultaneously receive the laser beams thus obtained, it is possible to suppress the incidence of scattered light on the adjacent
(2)また、本実施形態では、分岐機構としての回折光学素子112でレーザ光を分岐させることにより、受光位置126A,126B,126Cの数だけレーザ光源を設ける必要がないため、製造コストを低減することができる。特に、本実施形態では、回折光学素子112を用いた簡単な構成でレーザ光を分岐させることができるため、製造コストを効果的に低減することができる。
(2) In addition, in the present embodiment, by branching the laser light with the diffraction
(3)また、本実施形態では、受光部12により得られた複数のデータに基づいて生成される二次元の画像データを用いて、対象物Wに含まれる異物又は欠陥をより確実に検出することが可能である。特に、本実施形態では、図3を用いて説明したような複数の受光位置126A,126B,126Cの配列方向D2の位置に応じた画像処理により、対象物Wの画像に対応する二次元の画像データを生成することができるため、より確実に対象物Wに含まれる異物又は欠陥を検出することが可能である。
(3) In addition, in the present embodiment, using two-dimensional image data generated based on a plurality of data obtained by the
1 検査装置
2 搬送機構
3 制御部
11 照射部
12 受光部
31 発光制御部
32 受光処理部
32 受光処理部
33 画像処理部
34 異物・欠陥検出部
111 レーザダイオード
112 回折光学素子
121,122,123 ラインセンサ
126A,126B,126C 受光位置
D1 搬送方向
D2 配列方向
1
Claims (13)
前記搬送面をXY面、前記搬送方向をX軸、前記XY面における前記X軸に垂直な方向をY軸、前記XY面に垂直な方向をZ軸としたときに、前記XY面において二次元的に離間して配置された前記Z軸に平行な複数の光軸に沿って、コリメートされた複数の光ビーム、又は、コリメートされた光ビームをさらに集光した複数の光ビームを前記対象物に照射する照射部と、
少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位が、前記複数の光ビームと1対1の対応をするように配置され、前記対象物を透過した光を各画素で受光する受光部とを備え、
前記少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位の空間分解能は、前記光ビームの空間分解能以上であり、
前記複数の光軸の配置間隔が、XY面視において所定値以上、かつ、YZ面視において前記所定値未満である、検査装置。 An inspection device for detecting foreign matter or defects in an object conveyed along a conveying direction on a conveying surface,
Two-dimensional on the XY plane, where the transport plane is the XY plane, the transport direction is the X axis, the direction perpendicular to the X axis in the XY plane is the Y axis, and the direction perpendicular to the XY plane is the Z axis. a plurality of collimated light beams, or a plurality of further focused light beams of the collimated light beams, along a plurality of optical axes parallel to the Z-axis that are spatially spaced apart from each other; an irradiation unit that irradiates to
a light-receiving unit in which one pixel unit composed of at least one light-receiving element is arranged so as to correspond one-to-one with the plurality of light beams, and the light transmitted through the object is received by each pixel;
the spatial resolution of one pixel unit formed by the at least one light receiving element is equal to or greater than the spatial resolution of the light beam;
The inspection apparatus, wherein the arrangement interval of the plurality of optical axes is equal to or greater than a predetermined value when viewed from the XY plane and is less than the predetermined value when viewed from the YZ plane.
前記搬送面をXY面、前記搬送方向をX軸、前記XY面における前記X軸に垂直な方向をY軸、前記XY面に垂直な方向をZ軸としたときに、前記XY面において二次元的に離間して配置された前記Z軸に平行な複数の光軸に沿って、コリメートされた複数の光ビーム、又は、コリメートされた光ビームをさらに集光した複数の光ビームを前記対象物に照射する照射ステップと、
少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位が、前記複数の光ビームと1対1の対応をするように配置された受光部により、前記対象物を透過した光を各画素で受光する受光ステップとを含み、
前記少なくとも1つの受光素子からなる1画素単位の空間分解能は、前記光ビームの空間分解能以上であり、
前記複数の光軸の配置間隔が、XY面視において所定値以上、かつ、YZ面視において前記所定値未満である、検査方法。 An inspection method for detecting foreign matter or defects in an object conveyed along a conveying direction on a conveying surface,
Two-dimensional on the XY plane, where the transport plane is the XY plane, the transport direction is the X axis, the direction perpendicular to the X axis in the XY plane is the Y axis, and the direction perpendicular to the XY plane is the Z axis. a plurality of collimated light beams, or a plurality of further focused light beams of the collimated light beams, along a plurality of optical axes parallel to the Z-axis that are spatially spaced apart from each other; an irradiation step of irradiating to
a light-receiving step of receiving light transmitted through the object by a light-receiving section in which one pixel unit composed of at least one light-receiving element is arranged so as to correspond one-to-one with the plurality of light beams; including
the spatial resolution of one pixel unit formed by the at least one light receiving element is equal to or greater than the spatial resolution of the light beam;
The inspection method, wherein the arrangement interval of the plurality of optical axes is equal to or greater than a predetermined value when viewed from the XY plane and is less than the predetermined value when viewed from the YZ plane.
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