JP2677351B2 - 立体状被検体外面検査装置 - Google Patents
立体状被検体外面検査装置Info
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- JP2677351B2 JP2677351B2 JP61258530A JP25853086A JP2677351B2 JP 2677351 B2 JP2677351 B2 JP 2677351B2 JP 61258530 A JP61258530 A JP 61258530A JP 25853086 A JP25853086 A JP 25853086A JP 2677351 B2 JP2677351 B2 JP 2677351B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、立体状被検体の外面検査装置に関し、詳し
くは、光路長延長効果を適用した立体状被検体の外面検
査装置に関する。 〔従来の技術〕 近年ではオプトエレクトロニクスの発展に伴い、光セ
ンサが利用される分野もその範囲が広く、またその種類
においても枚挙にいとまがないが、かかる光センサ装置
に使用される光学的手段において、例えば反射光と直射
光との双方がセンサに受光される場合、その光路長に差
異が生じることから対物レンズの焦点深度内に双方が収
まらず、従って検出される撮像にぼけが生じる。また、
上述の光センサ装置を用いて立体的な被検体の外観や品
位を自動的に検出する外観検査装置が本出願人による特
願昭60−25282号および特願昭61−210635号公報におい
て開示されているが、これらの装置においてもその光学
的手段に反射手段が設けられていることにより上述のよ
うな現象が発生する。 第3A図〜第3C図は特願昭61−210635号公報に開示され
た外観検査装置の例を示す。ここで、１は被検体、２は
中央部を凹ませた搬送装置であり、被検体１は搬送装置
２によって搬送される途中において撮像装置３のCCDラ
インセンサ（以下で光センサという）４によりその光学
画像が検出されて電気信号に変換される。５はその撮像
装置３に設けられた光学系である。 すなわち、被検体１は両側からの光源６によって照射
されるが、その光は光源６と被検体１との間に設けられ
たすりガラス７によって散乱光となり、直接撮像装置３
には入射されないようになっている。８は光源６および
すりガラス７を保持しているボックスであり、ボックス
８の上板９およびすりガラス７にはそれぞれスリット9A
および7Aが設けられていて、被検体１からの光束は、ス
リット7Aを介してミラー10により反射され、更に上板の
スリット9Aを経て、撮像装置３に入射される。 そこで、このように構成された外観検査装置およびそ
の光センサ装置においては、その光センサ４によって得
られる各面の像に互いに重なり合う部分が生じるが、不
図示の処理回路のメモリから読出すときに、各像の中央
部分を選択して読出すことによりシェーデイングの少な
い連続情報を得ることができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述した外観検査装置等のように、そ
の光路の途中に反射装置を設け、反射装置からの反射光
の光束と照射された物体からの直接光の光束とが撮像装
置に入力するようにした装置にあっては、先に述べたよ
うに反射光の光束の方が直接光の光束より光路長が長く
なるという問題点がある。 そこで、従来は被検体と、撮像装置との間の距離が十
分長く保たれるようにするか、あるいはプリズムにより
左右の像を屈折反射させるか等の手段がとられてきた
が、かかる手段による焦点深度の合わせ方は、前者の場
合装置全体が大きくなり、また後者の場合はプリズムが
特殊な形態のものだけにコストが高くなる。 本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、簡単な構
成で焦点深度を撮像手段の表面においてほぼ一致させ、
全体の規模を大きくすることなく、明確かつ正確に被検
体表面を検査することのできる立体状被検体の外面検査
装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 かかる目的を達成するために、本発明は、ラインセン
サを有し、光源により照射された立体状被検体の上面お
よび側面を撮像する撮像手段と、前記被検体の側方に配
設され、当該被検体の側面からの光を反射させる反射手
段と、前記被検体の上面からの直接光および前記反射手
段からの反射光の双方を前記撮像手段に導く光学系と、
前記ラインセンサの両側表面近傍に接して配設され、前
記反射手段により反射された光を透過させる屈折ガラス
とを具備し、該屈折ガラスを透過させることによって得
られる光路延長効果により、前記被検体の上面からの直
接光と、前記反射手段により反射され、前記屈折ガラス
を透過させた前記被検体側面からの光との焦点深度を前
記ラインセンサの表面上でほぼ一致させるようにしたこ
とを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明によれば、反射手段を介して被検体側面から反
射された光と、被検体上面からの直接の光とが屈折ガラ
スにより焦点深度を一致させるように光路長延長効果に
よって修正されるので、被検体表面から得られる映像に
ぼけが生じることなく正確な外面検査を実施することが
できる。 〔実施例〕 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具
体的に説明する。 第1A図〜第1C図は本発明に適用するガラス等透光物質
内の光の屈折に関する原理を示す。先に述べた外観検査
装置においては被検体１と光センサ４との間に光束が存
在する。そこで、いま仮にそのような光学系５のレンズ
と被検体１との間の光路に平板ガラス20を介在させたと
すると、第1A図に示すように、被検体１上の１点０から
ガラス20上の点Ｐに導かれた光はここで▲▼のよう
に屈折され、点Ｑから再び▲▼と平行な光線▲
▼となって大気中に出て行く。なお、ガラス20に垂直に
導入された光は光線▲▼のように屈折することがな
い。 このことは、点０からの光があたかも点０′から投光
されたかのような効果、すなわち光路の短縮効果が得ら
れることを示している。 また、光学系５のレンズと光センサ４との間に第1B図
に示すように平板ガラス20を介在させたとすると、第1A
図とは逆の効果が生じ、点Ｂからの光線はガラス20内で
▲▼のように屈折され、位置Ｉ′で結像されるべき
ものが、位置Ｉで結像されるという光路の延長効果が得
られる。 更にまた、一般的に物体と結像レンズとの関係につい
て述べると、第1C図に示すように、物体11Aがレンズ12
から離れた位置O2にある場合の像13Aはレンズ12に近い
方の位置I2に結像され、逆にレンズ12に近いO1にある物
体11Bの像13Bはレンズ12から遠い位置I1に結像される。
しかしてこのことは、例えば第3A図に示したような光学
的検出装置の場合、左右のミラー10によって反射された
光束による光センサ４上の映像がセンサ４の中央部に直
接投光された光束による映像に比べてその光路長が長く
なることによって前者の映像の方がレンズの手前の方で
結像されることを意味する。 そこで、上述したレンズの手前に、第1B図のところで
説明したようにして平板ガラス20を設けたとすれば、そ
の延長効果により結像を中央部の映像に合わせて得るこ
とができる。ちなみに、ガラスの屈折率をｎ、厚さをｄ
とするとその延長長さはnd/n＋１で表わされるが、レン
ズと被検体との間の距離をレンズの焦点距離に比べて十
分に大きくとることができるので、被検体の像は焦点の
近くで密集した状態に結像されることになり、厚さｄが
薄く（例えば0.3mmのフリントガラス）ても出願人が行
った実験では十分な所要長の延長長さを発生させること
が可能であった。 第2A図および第2B図は本発明立体状被検体の外面検査
装置の一例を示す。なお、本例では第3A図〜第3C図の場
合と同様撮像装置３の光センサ４にCCDラインセンサを
使用するのでミラー10は幅の狭いものでよいが、２次元
センサを用いる場合には幅の広いミラーを使用する。 ここで、被検体１上面側からの光束は、光学系５によ
りセンサ４の中央部に入射され結像するが、側面側から
の光束はミラー10によって反射され、同じく光学系５を
介してセンサ４の左右に入射されて結像する。そこで、
本例ではセンサ４の上述した左右の位置に平板ガラス20
を配設するように構成する。なお左右の平板ガラス20は
それぞれセンサ４への受光が妨げられないようにしてセ
ンサ４上またはその手前側の位置に不図示のホルダ等に
よって取付けられればよいが、かかるセンサ４において
は、第2B図に示すようにそのCCD素子列21とこれらを保
護している石英ガラス22との間に間隙としての空気層23
が介在するので、平板ガラス20をセンサ４に密着させる
ようにしても、支障なく、先に説明したような光路の延
長効果を発生させることができる。また、その他の構成
については第3A図〜第3C図と同様であるのでその説明を
省略する。 以上の説明では延長効果を得るために平板ガラスを設
けるようにしたが、必らずしも一定した長さの延長効果
を得る必要がなく、むしろ、延長効果をセンサ４の中心
寄りと外縁寄りとで変化させるようにすることも考えら
れるので、センサ４のライン方向に対して曲率または傾
斜を有するレンズ型のガラスを設けるようにしてもよ
い。 なお、平板ガラス等センサ４に設けるガラスの中心寄
り縁部については、先に述べたように処理回路のメモリ
から各像を読出すときに、それぞれの中央部分の選択読
出しを行うので、映像に影響を及ぼすようなことはな
い。 〔発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明によれば、ラインセ
ンサを有し、光源により照射された立体状被検体の上面
および側面を撮像する撮像手段と、前記被検体の側方に
配設され、当該被検体の側面からの光を反射させる反射
手段と、前記被検体の上面からの直接光および前記反射
手段からの反射光の双方を前記撮像手段に導く光学系
と、前記ラインセンサの両側表面近傍に接して配設さ
れ、前記反射手段により反射された光を透過させる屈折
ガラスとを具備し、該屈折ガラスを透過させることによ
って得られる光路延長効果により、前記被検体の上面か
らの直接光と、前記反射手段により反射され、前記屈折
ガラスを透過させた前記被検体側面からの光との焦点深
度を前記ラインセンサの表面上でほぼ一致させるように
したので、異なる光路での光路長を一致させて結像させ
ることができ、シェーディングが少なくぼけのない明瞭
な像を得ることによって正確な誤の無い外観検査を連続
的に実施することができる。
くは、光路長延長効果を適用した立体状被検体の外面検
査装置に関する。 〔従来の技術〕 近年ではオプトエレクトロニクスの発展に伴い、光セ
ンサが利用される分野もその範囲が広く、またその種類
においても枚挙にいとまがないが、かかる光センサ装置
に使用される光学的手段において、例えば反射光と直射
光との双方がセンサに受光される場合、その光路長に差
異が生じることから対物レンズの焦点深度内に双方が収
まらず、従って検出される撮像にぼけが生じる。また、
上述の光センサ装置を用いて立体的な被検体の外観や品
位を自動的に検出する外観検査装置が本出願人による特
願昭60−25282号および特願昭61−210635号公報におい
て開示されているが、これらの装置においてもその光学
的手段に反射手段が設けられていることにより上述のよ
うな現象が発生する。 第3A図〜第3C図は特願昭61−210635号公報に開示され
た外観検査装置の例を示す。ここで、１は被検体、２は
中央部を凹ませた搬送装置であり、被検体１は搬送装置
２によって搬送される途中において撮像装置３のCCDラ
インセンサ（以下で光センサという）４によりその光学
画像が検出されて電気信号に変換される。５はその撮像
装置３に設けられた光学系である。 すなわち、被検体１は両側からの光源６によって照射
されるが、その光は光源６と被検体１との間に設けられ
たすりガラス７によって散乱光となり、直接撮像装置３
には入射されないようになっている。８は光源６および
すりガラス７を保持しているボックスであり、ボックス
８の上板９およびすりガラス７にはそれぞれスリット9A
および7Aが設けられていて、被検体１からの光束は、ス
リット7Aを介してミラー10により反射され、更に上板の
スリット9Aを経て、撮像装置３に入射される。 そこで、このように構成された外観検査装置およびそ
の光センサ装置においては、その光センサ４によって得
られる各面の像に互いに重なり合う部分が生じるが、不
図示の処理回路のメモリから読出すときに、各像の中央
部分を選択して読出すことによりシェーデイングの少な
い連続情報を得ることができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述した外観検査装置等のように、そ
の光路の途中に反射装置を設け、反射装置からの反射光
の光束と照射された物体からの直接光の光束とが撮像装
置に入力するようにした装置にあっては、先に述べたよ
うに反射光の光束の方が直接光の光束より光路長が長く
なるという問題点がある。 そこで、従来は被検体と、撮像装置との間の距離が十
分長く保たれるようにするか、あるいはプリズムにより
左右の像を屈折反射させるか等の手段がとられてきた
が、かかる手段による焦点深度の合わせ方は、前者の場
合装置全体が大きくなり、また後者の場合はプリズムが
特殊な形態のものだけにコストが高くなる。 本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、簡単な構
成で焦点深度を撮像手段の表面においてほぼ一致させ、
全体の規模を大きくすることなく、明確かつ正確に被検
体表面を検査することのできる立体状被検体の外面検査
装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 かかる目的を達成するために、本発明は、ラインセン
サを有し、光源により照射された立体状被検体の上面お
よび側面を撮像する撮像手段と、前記被検体の側方に配
設され、当該被検体の側面からの光を反射させる反射手
段と、前記被検体の上面からの直接光および前記反射手
段からの反射光の双方を前記撮像手段に導く光学系と、
前記ラインセンサの両側表面近傍に接して配設され、前
記反射手段により反射された光を透過させる屈折ガラス
とを具備し、該屈折ガラスを透過させることによって得
られる光路延長効果により、前記被検体の上面からの直
接光と、前記反射手段により反射され、前記屈折ガラス
を透過させた前記被検体側面からの光との焦点深度を前
記ラインセンサの表面上でほぼ一致させるようにしたこ
とを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明によれば、反射手段を介して被検体側面から反
射された光と、被検体上面からの直接の光とが屈折ガラ
スにより焦点深度を一致させるように光路長延長効果に
よって修正されるので、被検体表面から得られる映像に
ぼけが生じることなく正確な外面検査を実施することが
できる。 〔実施例〕 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具
体的に説明する。 第1A図〜第1C図は本発明に適用するガラス等透光物質
内の光の屈折に関する原理を示す。先に述べた外観検査
装置においては被検体１と光センサ４との間に光束が存
在する。そこで、いま仮にそのような光学系５のレンズ
と被検体１との間の光路に平板ガラス20を介在させたと
すると、第1A図に示すように、被検体１上の１点０から
ガラス20上の点Ｐに導かれた光はここで▲▼のよう
に屈折され、点Ｑから再び▲▼と平行な光線▲
▼となって大気中に出て行く。なお、ガラス20に垂直に
導入された光は光線▲▼のように屈折することがな
い。 このことは、点０からの光があたかも点０′から投光
されたかのような効果、すなわち光路の短縮効果が得ら
れることを示している。 また、光学系５のレンズと光センサ４との間に第1B図
に示すように平板ガラス20を介在させたとすると、第1A
図とは逆の効果が生じ、点Ｂからの光線はガラス20内で
▲▼のように屈折され、位置Ｉ′で結像されるべき
ものが、位置Ｉで結像されるという光路の延長効果が得
られる。 更にまた、一般的に物体と結像レンズとの関係につい
て述べると、第1C図に示すように、物体11Aがレンズ12
から離れた位置O2にある場合の像13Aはレンズ12に近い
方の位置I2に結像され、逆にレンズ12に近いO1にある物
体11Bの像13Bはレンズ12から遠い位置I1に結像される。
しかしてこのことは、例えば第3A図に示したような光学
的検出装置の場合、左右のミラー10によって反射された
光束による光センサ４上の映像がセンサ４の中央部に直
接投光された光束による映像に比べてその光路長が長く
なることによって前者の映像の方がレンズの手前の方で
結像されることを意味する。 そこで、上述したレンズの手前に、第1B図のところで
説明したようにして平板ガラス20を設けたとすれば、そ
の延長効果により結像を中央部の映像に合わせて得るこ
とができる。ちなみに、ガラスの屈折率をｎ、厚さをｄ
とするとその延長長さはnd/n＋１で表わされるが、レン
ズと被検体との間の距離をレンズの焦点距離に比べて十
分に大きくとることができるので、被検体の像は焦点の
近くで密集した状態に結像されることになり、厚さｄが
薄く（例えば0.3mmのフリントガラス）ても出願人が行
った実験では十分な所要長の延長長さを発生させること
が可能であった。 第2A図および第2B図は本発明立体状被検体の外面検査
装置の一例を示す。なお、本例では第3A図〜第3C図の場
合と同様撮像装置３の光センサ４にCCDラインセンサを
使用するのでミラー10は幅の狭いものでよいが、２次元
センサを用いる場合には幅の広いミラーを使用する。 ここで、被検体１上面側からの光束は、光学系５によ
りセンサ４の中央部に入射され結像するが、側面側から
の光束はミラー10によって反射され、同じく光学系５を
介してセンサ４の左右に入射されて結像する。そこで、
本例ではセンサ４の上述した左右の位置に平板ガラス20
を配設するように構成する。なお左右の平板ガラス20は
それぞれセンサ４への受光が妨げられないようにしてセ
ンサ４上またはその手前側の位置に不図示のホルダ等に
よって取付けられればよいが、かかるセンサ４において
は、第2B図に示すようにそのCCD素子列21とこれらを保
護している石英ガラス22との間に間隙としての空気層23
が介在するので、平板ガラス20をセンサ４に密着させる
ようにしても、支障なく、先に説明したような光路の延
長効果を発生させることができる。また、その他の構成
については第3A図〜第3C図と同様であるのでその説明を
省略する。 以上の説明では延長効果を得るために平板ガラスを設
けるようにしたが、必らずしも一定した長さの延長効果
を得る必要がなく、むしろ、延長効果をセンサ４の中心
寄りと外縁寄りとで変化させるようにすることも考えら
れるので、センサ４のライン方向に対して曲率または傾
斜を有するレンズ型のガラスを設けるようにしてもよ
い。 なお、平板ガラス等センサ４に設けるガラスの中心寄
り縁部については、先に述べたように処理回路のメモリ
から各像を読出すときに、それぞれの中央部分の選択読
出しを行うので、映像に影響を及ぼすようなことはな
い。 〔発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明によれば、ラインセ
ンサを有し、光源により照射された立体状被検体の上面
および側面を撮像する撮像手段と、前記被検体の側方に
配設され、当該被検体の側面からの光を反射させる反射
手段と、前記被検体の上面からの直接光および前記反射
手段からの反射光の双方を前記撮像手段に導く光学系
と、前記ラインセンサの両側表面近傍に接して配設さ
れ、前記反射手段により反射された光を透過させる屈折
ガラスとを具備し、該屈折ガラスを透過させることによ
って得られる光路延長効果により、前記被検体の上面か
らの直接光と、前記反射手段により反射され、前記屈折
ガラスを透過させた前記被検体側面からの光との焦点深
度を前記ラインセンサの表面上でほぼ一致させるように
したので、異なる光路での光路長を一致させて結像させ
ることができ、シェーディングが少なくぼけのない明瞭
な像を得ることによって正確な誤の無い外観検査を連続
的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図および第1B図は本発明に適用するガラスによる屈
折原理を説明するための光路の２態様をそれぞれ示す線
図、第1C図は凸レンズ系による物体映像の結像点の変化
を示す光線図、第2A図は本発明立体状被検体の外面検査
装置の概要を示す模式図、第2B図はその光センサ装置の
詳細な説明図、第3A図は本発明の適用が可能な外観検査
装置の構成図、第3B図および第3C図はその照明ボックス
のそれぞれ側面図および上面図である。 １……被検体、 ２……搬送装置、 ３……撮像装置、 ４……光センサ、 ５……光学系、 ６……光源、 ７……すりガラス、 7A,9A……スリット、 ８……ボックス、 ９……上板、 10……ミラー、 11A,11B……物体、 12……レンズ、 13A,13B……像、 20……平板ガラス、 21……CCD素子列、 22……石英ガラス、 23……空気層。
折原理を説明するための光路の２態様をそれぞれ示す線
図、第1C図は凸レンズ系による物体映像の結像点の変化
を示す光線図、第2A図は本発明立体状被検体の外面検査
装置の概要を示す模式図、第2B図はその光センサ装置の
詳細な説明図、第3A図は本発明の適用が可能な外観検査
装置の構成図、第3B図および第3C図はその照明ボックス
のそれぞれ側面図および上面図である。 １……被検体、 ２……搬送装置、 ３……撮像装置、 ４……光センサ、 ５……光学系、 ６……光源、 ７……すりガラス、 7A,9A……スリット、 ８……ボックス、 ９……上板、 10……ミラー、 11A,11B……物体、 12……レンズ、 13A,13B……像、 20……平板ガラス、 21……CCD素子列、 22……石英ガラス、 23……空気層。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ラインセンサを有し、光源により照射された立体状
被検体の上面および側面を撮像する撮像手段と、 前記被検体の側方に配設され、当該被検体の側面からの
光を反射させる反射手段と、 前記被検体の上面からの直接光および前記反射手段から
の反射光の双方を前記撮像手段に導く光学系と、 前記ラインセンサの両側表面近傍に接して配設され、前
記反射手段により反射された光を透過させる屈折ガラス
と を具備し、 該屈折ガラスを透過させることによって得られる光路延
長効果により、前記被検体の上面からの直接光と、前記
反射手段により反射され、前記屈折ガラスを透過させた
前記被検体側面からの光との焦点深度を前記ラインセン
サの表面上でほぼ一致させるようにしたことを特徴とす
る立体状被検体外面検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61258530A JP2677351B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 立体状被検体外面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61258530A JP2677351B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 立体状被検体外面検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63113518A JPS63113518A (ja) | 1988-05-18 |
| JP2677351B2 true JP2677351B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17321494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61258530A Expired - Lifetime JP2677351B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 立体状被検体外面検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677351B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3995030B2 (ja) | 1996-09-17 | 2007-10-24 | コグネックス・テクノロジー・アンド・インベストメント・コーポレーション | 半導体パッケージの検査装置 |
| JP4688192B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2011-05-25 | 株式会社メガトレード | 表面検査装置 |
| JP4274154B2 (ja) | 2005-05-31 | 2009-06-03 | 富士ゼロックス株式会社 | 立体表示装置 |
| JP4111231B2 (ja) | 2006-07-14 | 2008-07-02 | 富士ゼロックス株式会社 | 立体表示システム |
| JPWO2012039298A1 (ja) * | 2010-09-21 | 2014-02-03 | 東レ株式会社 | 糸状製品の検査装置および検査方法 |
| CN114754700B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-08-18 | 江苏立晶工业科技有限公司 | 一种挡风玻璃的曲率检测方法和装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS527746A (en) * | 1975-07-09 | 1977-01-21 | Canon Inc | Multifocal-point microscope |
| JPS6049886A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ加工ヘッド |
| JPS61191909A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-26 | Ikegami Tsushinki Co Ltd | 被検体の表面撮像装置 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP61258530A patent/JP2677351B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63113518A (ja) | 1988-05-18 |
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