JP4668354B1 - 透明管の泡検出装置および泡検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便且つ高精度に透明管の泡を検出することが可能な透明管の泡検出装置および泡検出方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る泡検出装置１は、光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物５０に向けて光Ｌを照射する照明装置１０と、被検査物５０の軸方向から見た場合に、照明装置１０の光軸に対する光の上流側からの角度が鈍角となる方向から被検査物５０を撮像する撮像装置２０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスや樹脂等の光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物に存在する泡を検出する装置および方法に関する。

ガラス管の製造工程では、ガラス内部に泡（気泡）が生じる場合がある。この内部に生じた泡は、延伸工程において引き延ばされ薄い筋状となってガラス内部に残存し、後にガラス管を加工して各種部品（例えば、液晶ディスプレイのバックライト）を製造する際に、様々な不具合の要因となる。このため、ガラス管の製造においては、検査工程でガラス内部に残存する筋状の泡を欠陥として検出することが必須となっている。

従来、このような筋状の泡の検出は、熟練者の目視検査により行うのが一般的であった。しかしながら、目視検査は、時間と労力を要するため、生産性向上の妨げとなっていた。特に、液晶ディスプレイのバックライト用ガラス管の検査においては、外径が２〜４ｍｍ程度の細いガラス管を、顕微鏡を用いて検査する必要があるため、多大な時間と労力を要するものとなっていた。

また、透明なガラスの内部に生じた泡は、熟練者といえども正確に発見することが難しく、微細な泡を見逃す検出漏れや、欠陥とはみなされない疵または汚れ等を泡として検出する誤検出の発生を防ぐことが困難であった。

これに対し、ガラス管に垂直にレーザ光を照射し、ガラス内部の泡により生じた散乱光を検出することで残存する泡を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−６４２３１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の泡検出方法では、レーザ光を使用することからピンポイントの検出しか行うことができず、所定の検査範囲にわたって検査を行うにはガラス管の回転と共にレーザ光を軸方向に走査させる必要があり、検査に多大な時間を要するという問題があった。
また、光検出器によって検出した光の波形によって泡の存在を判定するようになっているものの、ガラス内部の泡や疵、汚れ等による散乱光は、円筒状のガラス管の内表面および外表面でさらに複雑に屈折、反射することから、波形の違いから泡による散乱光のみを正確に区別して検出することは困難であり、誤検出が多いという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、より簡便且つ高精度に透明管の泡を検出することが可能な透明管の泡検出装置および泡検出方法を提供しようとするものである。

（１）本発明は、光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物に向けて光を照射する照明装置と、前記被検査物の軸方向から見た場合に、前記照明装置の光軸に対する前記光の上流側からの角度が鈍角となる方向から前記被検査物を撮像する撮像装置と、を備え、前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向から見た場合に、前記光の上流側にオフセットされ、自身の光軸が前記被検査物の軸心と交差しないように配置されることを特徴とする、透明管の泡検出装置である。

（２）本発明はまた、前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向から見た場合に、自身の光軸と前記照明装置の光軸とが１１０乃至１５０度の角度で交差するように配置されることを特徴とする、上記（１）に記載の透明管の泡検出装置である。

（３）本発明はまた、前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向から見た場合に、自身の光軸に直交する方向において前記被検査物の軸心から前記被検査物の外半径の４０乃至６０％の距離に自身の光軸が位置するように配置されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の透明管の泡検出装置である。

（４）本発明はまた、前記照明装置は、スリット光またはスポット光を照射するように構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の透明管の泡検出装置である。

（５）本発明はまた、前記被検査物の軸方向から見た場合の前記スリット光または前記スポット光の幅は、前記被検査物の外径以下であることを特徴とする、上記（４）に記載の透明管の泡検出装置である。

（６）本発明はまた、前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向を幅方向として配置されるラインスキャンカメラであることを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の透明管の泡検出装置である。

（７）本発明はまた、光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物に向けて光を照射し、前記被検査物の軸方向から見た場合に前記光の光軸に対する前記光の上流側からの角度が鈍角となる方向であり、且つ前記被検査物の軸方向から見た場合に前記光の上流側にオフセットされた位置から前記被検査物を撮像することにより、前記被検査物内の泡に起因する屈折光または反射光を検出することを特徴とする、透明管の泡検出方法である。

（８）本発明はまた、前記被検査物の軸方向から見た場合に前記光の光軸に対する前記光の上流側からの角度が１１０乃至１５０度となる方向から前記被検査物を撮像することを特徴とする、上記（７）に記載の透明管の泡検出方法である。

本発明に係る透明管の泡検出装置および泡検出方法によれば、より簡便且つ高精度に透明管の泡を検出することが可能という優れた効果を奏し得る。

本発明の実施の形態に係る泡検出装置の構成を示した概略図である。 Ｚ方向から見た場合の集光レンズおよび撮像装置の配置を示した図である。 撮像装置によって撮像した画像の例を示した概略図である。 被検査物の管壁内部の泡に入射する光の径路の一例をＺ方向から見た場合を示した概略図である。 被検査物を透過するスリット光の径路の一例をＺ方向から見た場合を示した概略図である。 その他の位置にある泡に入射した光の径路の一例をＺ方向から見た場合を示した概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る泡検出装置１の構成を示した概略図である。同図に示されるように、泡検出装置１は、照明装置１０と、撮像装置２０と、回転装置３０と、制御装置４０と、を備え、ガラスや樹脂等の光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物５０の管壁５２内部に存在する筋状の泡６０を検出するものである。

本実施形態の泡検出装置１は、軸心５０ａを水平面内の一方向として配置した被検査物５０を照明装置１０によって上方から照明し、回転装置３０によって被検査物５０を軸心５０ａを中心に回転させながら、撮像装置２０によって鉛直下方から被検査物５０を撮像するように構成されている。なお、以下の説明では、水平面内において被検査物５０の軸心５０ａに直交する方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向、被検査物５０の軸心５０ａ方向をＺ方向とする。

照明装置１０は、メタルハライドランプを備える光源１２と、光源１２の光を誘導する光ファイバ１４と、光ファイバ１４からの光を集光したスリット光Ｌを被検査物５０に向けて照射する集光レンズ１６と、を備えている。集光レンズ１６は、図示を省略したスタンドによって支持されており、被検査物５０の斜め上方からスリット光Ｌを照射するように配置されている。

また、集光レンズ１６は、スリット光Ｌの幅方向がＺ方向、すなわち被検査物５０の軸心５０ａと平行となるように配置されている。従って、集光レンズ１６は、軸心５０ａ方向の所定の範囲にわたって被検査物５０を照明するようになっている。なお、スリット光Ｌの幅は、特に限定されるものではなく、撮像装置２０の撮像範囲（すなわち検査範囲）をカバーできる幅であればよい。従って、検査範囲を狭く設定している場合には、集光レンズ１６は、スポット光を照射するものであってもよい。

撮像装置２０は、本実施形態では、ラインスキャンカメラ（ラインセンサ）から構成されており、鉛直下方から被検査物５０の下側を撮像するように配置されている。撮像装置２０は、撮像範囲の幅方向がＺ方向となるように配置されており、軸心５０ａ方向の所定の検査範囲にわたって被検査物５０を撮像するようになっている。

回転装置３０は、被検査物５０が載置される２つのローラ３２と、モータ等から構成される駆動装置３４と、を備えている。駆動装置３４は、２つのローラ３２の少なくとも一方に接続されており、ローラ３２を回転駆動することによって被検査物５０を軸心５０ａを中心に回転させるようになっている。すなわち、本実施形態では、被検査物５０を回転させながら撮像装置２０による撮像を行うことにより、被検査物５０を全周にわたって撮像するようにしている。

なお、回転装置３０は、その他の既知の手法により被検査物５０を回転させるものであってもよい。また、被検査物５０を回転させるのではなく、照明装置１０および撮像装置２０を被検査物５０の周囲で回転させるようにしてもよい。さらに、回転装置３０に加えて、被検査物５０を軸心５０ａ方向に移動させる移動装置を設けることで、被検査物５０の軸心５０ａ方向の全長にわたって検査を行うことができるようにしてもよい。

制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびハードディスク等と共に、表示装置および入力装置等を備えたコンピュータである。制御装置４０は、照明装置１０、撮像装置２０および回転装置３０と電気的に接続され、これらの装置の動作を制御するものである。また、制御装置４０は、撮像装置２０が撮像した画像データを受信して画像処理を行い、被検査物５０の管壁５２内部に存在する泡６０を検出したか否かの判定を行う。

撮像した画像データおよび判定結果は、ハードディスク等の記憶手段に記憶されると共に表示装置に表示される。また、必要に応じて外部の機器に送信される。なお、画像処理および泡検出の判定を専用の装置で行うようにしてもよい。

図２は、Ｚ方向（軸心５０ａ方向）から見た場合の集光レンズ１６および撮像装置２０の配置を示した図である。同図に示されるように、撮像装置２０は、自身の光軸２０ａをＹ方向（鉛直方向）として被検査物５０の下方に配置されている。そして、本実施形態では、集光レンズ１６は、被検査物５０の上方において、自身の光軸１６ａが撮像装置２０の光軸２０ａと交差する角度θが約１４０度となるように配置されている。換言すれば、撮像装置２０は、Ｚ方向から見た場合に、集光レンズ１６（すなわち、スリット光Ｌ）の光軸１６ａに対するスリット光Ｌの上流側（集光レンズ１６側）からの角度θが約１４０度となる方向から被検査物５０を撮像するように配置されている。

ここで、集光レンズ１６の光軸１６ａに対するスリット光Ｌの上流側からの角度θとは、より詳細には、集光レンズ１６の光軸１６ａと撮像装置２０の光軸２０ａの交点をＩとした場合に、集光レンズ１６の光軸１６ａにおける交点Ｉよりもスリット光Ｌの上流側の部分からの角度のことである。従って、集光レンズ１６および撮像装置２０は、集光レンズ１６の光軸１６ａにおける交点Ｉよりもスリット光Ｌの上流側の部分と、撮像装置２０の光軸２０ａにおける交点Ｉよりも撮像装置２０側の部分とのなす角度θが約１４０度となるように配置されている。

集光レンズ１６および撮像装置２０をこのように配置することで、被検査物５０を撮像した場合に、管壁５２内部に存在する泡６０を周囲よりも明るい輝点（輝線）として明瞭なコントラストで捕らえることができる。具体的には、被検査物５０を透過した後のスリット光Ｌ１が撮像装置２０に直接入射するのを避けつつ、管壁５２内部の泡６０によって生じる屈折光の一部を、撮像装置２０の光軸２０ａに沿う方向に進行する検出光Ｌ２として、撮像装置２０に入射させることができる。すなわち、検出光Ｌ２は、撮像装置２０に入射する他の光よりも強い光として検出されることとなる。これにより、泡６０からの光である検出光Ｌ２は、周囲よりも明るい輝点または輝線として明瞭なコントラストで画像中に映し出されることとなるため、泡６０を高精度に検出することが可能となっている。

なお、集光レンズ１６および撮像装置２０は、図示を省略したスタンドに支持されており、このスタンドは、集光レンズ１６または撮像装置２０のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置、ならびに向き（光軸１６ａ、２０ａの方向）を調整可能な調整機構を備えている。

この調整機構により、被検査物５０から集光レンズ１６までの距離Ａを調節することで、被検査物５０に照射されるスリット光Ｌの光量を適宜に調節することができる。また、スリット光Ｌは若干拡散するため、距離Ａを調節することで、被検査物５０に入射するスリット光Ｌの幅および厚みを調節することができる。

また、被検査物５０から撮像装置２０までの距離Ｂを調節することで、撮像装置２０のＸ方向およびＹ方向の撮像範囲、ならびに撮像される画像の明るさを適宜に調節することができる。

また、この調整機構により、撮像装置２０の光軸２０ａの軸心５０ａに対するオフセット量Ｓ１（光軸２０ａに直交する方向における軸心５０ａからの距離）、および集光レンズ１６の光軸１６ａの軸心５０ａに対するオフセット量Ｓ２（光軸１６ａに直交する方向における軸心５０ａからの距離）を調節することもできる。この撮像装置２０のオフセット量Ｓ１および集光レンズ１６のオフセット量Ｓ２を適宜に調節することにより、被検査物５０を透過した後のスリット光Ｌ１や被検査物周囲に発生する散乱光等の影響を低減させることができるため、より明瞭なコントラストの画像を撮像することが可能となる。

図３は、撮像装置２０によって撮像した画像７０の例を示した概略図である。回転装置３０によって被検査物５０を回転させながら、撮像装置２０によって被検査物５０を撮像することにより、同図に示されるように、横方向をＺ方向（軸心５０ａ方向）、縦方向を被検査物５０の周方向とする画像７０が得られる。すなわち、被検査物５０の全周がＺ方向の所定の検査範囲で映し出された展開図のような画像７０が得られる。

上述のように、撮像装置２０は、集光レンズ１６の光軸１６ａに対する角度θが約１４０度となる方向から被検査物５０を撮像するため、画像７０のほとんどの部分は被検査物５０が暗く映し出された領域となる。しかし、被検査物５０の管壁５２内部に泡６０が存在している場合は、同図に示されるように、この泡６０によって屈折または反射した光の一部である検出光Ｌ２が周囲よりも明るい明領域７２として映し出される。本実施形態では、このように被検査物５０に存在する泡６０を画像として映し出すようにしているため、泡６０の有無を直感的に認識しやすくなっている。

この明領域７２は、泡６０の寸法に対応した寸法で映し出されていると考えられる。従って、明領域７２の横方向寸法Ｗおよび縦方向寸法Ｈを求めることにより、明領域７２が泡６０に起因するものであるか、外乱等のその他の要因によるものであるかを判断すると共に、検出した泡６０が欠陥とみなされる大きさであるか否かを判断することができる。

具体的には、制御装置４０は、撮像装置２０から受信した画像７０中に、周囲よりも所定の閾値以上に明るい明領域７２があるか否かを判定する。所定の閾値以上に明るい明領域７２があると判定した場合は、次に、この領域の横方向寸法Ｗおよび縦方向寸法Ｈを導出し、横方向寸法Ｗおよび縦方向寸法Ｈを予め設定した閾値（最小値および最大値）と比較する。そして、横方向寸法Ｗおよび縦方向寸法Ｈがいずれも予め設定した範囲内である場合に、当該被検査物５０には欠陥とみなされる泡６０が存在すると判定する。

所定の閾値以上に明るい明領域７２が複数ある場合には、それぞれの明領域７２について上記手順を実行する。これにより、当該被検査物５０中に欠陥とみなされる泡６０がいくつ存在するかを数えることができる。

なお、明領域７２の面積を導出し、導出した面積を閾値と比較することによって判定を行うようにしてもよい。また、被検査物５０を１回転させた画像のみに基づいて欠陥となる泡６０の有無を判定するのではなく、例えば被検査物５０を２〜３回転させた画像を撮像し、この画像中に周期的に存在する明領域７２に基づいて欠陥となる泡６０の有無を判定するようにしてもよい。

次に、被検査物５０の管壁５２内部に存在する泡６０を検出する原理について説明する。

図４は、被検査物５０の管壁５２内部の泡６０に入射する光Ｌｂの径路の一例をＺ方向から見た場合を示した概略図である。なお、同図では、被検査物５０の屈折率を１．５、泡６０内部の気体の屈折率を１．０とした場合の例を示している。

被検査物５０の管壁５２内部に存在する泡６０は、軸心５０ａに垂直な断面形状が略円形に形成されると共に、内部には空気等の気体が封入されている。従って、同図に示されるように、被検査物５０の管壁５２内部に存在する泡６０に入射する光Ｌｂは、泡６０内部と被検査物５０の屈折率の違いによって境界面６２において屈折または反射し、本来の進行方向から拡散する方向に進路を変更することとなる。

そして、本実施形態では、上述の角度θを約１４０度に設定することにより、これらの屈折光および反射光のうち、進行方向の変化率と光の強度とのバランスがよい図の領域Ｃ中の一部の屈折光を検出光Ｌ２として検出するようにしている。具体的には、被検査物５０の屈折率を１．５、泡６０内部の屈折率を１．０とした場合に、光Ｌｂの元の進行方向に対する上流側（光源側）からの角度αが凡そ１５０〜１７０度程度となる屈折光を検出光Ｌ２として検出するようにしている。

図５は、被検査物５０を透過するスリット光Ｌの径路の一例をＺ方向から見た場合を示した概略図である。なお、同図では、被検査物５０の屈折率を１．５、空気の屈折率を１．０とした場合の例を示している。同図に示されるように、集光レンズ１６から被検査物５０に照射されたスリット光Ｌは、被検査物５０の外表面５４に入射して管壁５２内部に進入し、さらに内表面５６から内部空間５８に進入する。そして、内部空間５８に進入したスリット光Ｌは、再度内表面５６から管壁５２内部に進入し、外表面５４から外部に射出する。

被検査物５０を透過するスリット光Ｌは、管壁５２と空気の界面である外表面５４および内表面５６において屈折し、それぞれの界面における屈折角は、軸心５０ａから離れるに従って大きくなる。なお、軸心５０ａを通過する光は外表面５４および内表面５６と直交する方向に進行するため、屈折しない。また、軸心５０ａから所定の距離以上離れた位置に入射するスリット光Ｌは、管壁５２内部に進入した後に内表面５６で全反射することとなるため、内部空間５８に進入することなく外表面５４から射出する全反射光Ｌ３となる。

本実施形態では、上述の角度θを約１４０度に設定することにより、内部空間５８から管壁５２内部に進入したスリット光Ｌが泡６０に入射する際に生じる屈折光のうちの領域Ｃの屈折光の一部を検出光Ｌ２として検出するようにしている。

具体的には、管壁５２内部に泡６０が存在し、同図に示されるように、内部空間５８から管壁５２内部に進入したスリット光Ｌが泡６０に入射すると、屈折光および反射光が生じることとなる。そして、これらの屈折光および反射光のうち、領域Ｃ中の所定の角度（同図に示す例では、α＝約１６８度）に屈折した屈折光Ｌｃは、被検査物５０の外表面５４に到達した際にさらに屈折し、集光レンズ１６の光軸１６ａに対する上流側（光源側）からの角度βが約１４０度となる方向に射出することとなる。

すなわち、β＝θとなり、泡６０によって生じる屈折光のうちの所定の屈折光Ｌｃは、撮像装置２０の光軸２０ａに沿う方向に射出することとなる。これにより、撮像装置２０は、この屈折光Ｌｃを周囲の光よりも強い検出光Ｌ２として検出することが可能となっている。

ここで、同図における直線２０ｂは、被検査物５０の外表面５４で屈折して撮像装置２０の光軸２０ａ方向に射出する光の管壁５２内部における進行方向である。従って、領域Ｃ中の所定の屈折光Ｌｃは、直線２０ｂに沿って管壁５２内部を進行すると共に、外表面５４で屈折して撮像装置２０の光軸２０ａに沿って射出することとなる。換言すれば、光軸２０ａに対応する直線２０ｂ上に泡６０が存在している場合、領域Ｃ中のいずれかの屈折光Ｌｃが直線２０ｂに沿って進行し、外表面５４で屈折して光軸２０ａに沿って射出することとなる。

図６は、その他の位置にある泡６０に入射した光の径路の一例をＺ方向から見た場合を示した概略図である。被検査物５０は、略円筒状であるため、内表面５６および外表面５４の位置に応じてスリット光Ｌの入射角が変化し、これに応じて屈折角も変化することとなる。しかし、同図に示されるように、軸心５０ａを通過するスリット光Ｌよりも撮像装置２０側（図の右側）において内部空間５８から管壁５２内部に進入するスリット光Ｌでは、泡６０に入射して生じる領域Ｃ中のいずれか（αが凡そ１５０〜１７０度の範囲内）の屈折光Ｌｃが外表面５４から撮像装置２０の光軸２０ａ方向に射出するようになっている。

すなわち、本実施形態では、Ｘ方向のいずれの位置に撮像装置２０を配置しても、泡６０によって生じる屈折光Ｌｃを周囲の光よりも強い検出光Ｌ２として検出することが可能となっている。このため、被検査物５０周囲の散乱光や外乱光の影響等に応じて撮像装置２０のＸ方向の位置を適宜に設定することが可能となり、検出精度をより高めることができる。

また、本実施形態では、設定した光軸２０ａに対応する直線２０ｂ上に泡６０が位置しているならば、泡６０の管壁５２内部における半径方向の位置によらず、屈折光Ｌｃを検出光Ｌ２として検出することができる。従って、被検査物５０を軸心５０ａを中心に回転させることにより、管壁５２内部における半径方向および周方向の全範囲にわたって漏れなく泡検出を行うことが可能となっている。

さらに、設定した光軸２０ａに対応する直線２０ｂ上以外に位置する泡６０によって生じる屈折光または反射光は、軸心５０ａに沿う検出光Ｌ２とはならないため、１つの泡６０が二重に検出されるようなことはない。また、外表面５４または内表面５６における疵や汚れ、付着物等に起因する屈折光または反射光も、軸心５０ａに沿う検出光Ｌ２とはならないため、このような疵や汚れ等が泡６０として誤検出されるようなことはない。

このように、本実施形態では、略円筒状の被検査物５０の外表面５４および内表面５６における屈折を利用して、泡６０によって生じる屈折光のうち、検出に最も適した領域Ｃ中の屈折光Ｌｃを検出光Ｌ２として検出するようにしている。これにより、撮像装置２０側の管壁５２内部に存在する泡６０を選択的に、明瞭なコントラストで映し出すことができるため、高精度な泡検出を行うことが可能となっている。

なお、角度θの値は、約１４０度に限定されるものではなく、照射されるスリット光Ｌの波長、これに対する被検査物５０の屈折率および透過率、スリット光Ｌの光量、被検査物５０周囲の外乱光等の条件に応じて適宜に設定することができる。

本出願の発明者らの実験によれば、被検査物５０がガラスや樹脂等の屈折率が１．４〜２程度の素材からなる場合、より強い検出光Ｌ２となる領域Ｃの屈折光Ｌｃを検出して検出精度を上げるためには、角度θは１１０〜１５０度の範囲内であることが好ましく、１３０〜１５０度の範囲内であればより好ましく、１３５〜１４５度の範囲内であることが最も好ましい。従って、本実施形態では、角度θを約１４０度に設定している。

また、領域Ｃ以外の屈折光または反射光を検出光Ｌ２として検出するようにしてもよい。被検査物５０を構成する素材の性質や、泡６０の状態等によっては、領域Ｃ以外の屈折光または反射光を検出した方が、検出精度を高めることができる。この場合、角度θを鈍角（９０度より大きく１８０度未満）の範囲内で適宜に設定することにより、泡６０によって生じる屈折光または反射光を十分に強い検出光Ｌ２として検出し、泡６０を検出することが可能となる。

図５に戻って、撮像装置２０の配置位置およびオフセット量Ｓ１は、特に限定されるものではないが、同図に示されるように、被検査物５０を透過した後のスリット光Ｌ１によって撮像した画像全体が明るくなり、コントラストが不明瞭になるのを避けるためには、撮像装置２０が集光レンズ１６側（スリット光Ｌの上流側）にオフセットして配置されることが好ましい。すなわち、撮像装置２０は、Ｚ方向から見た場合に、集光レンズ１６側（図の右側）にオフセットして配置され、被検査物５０の軸心５０ａと撮像装置２０の光軸が交差しないことが好ましい。さらに、全反射光Ｌ３やその周囲の散乱光による影響を避けつつ、適切なコントラストを得るためには、オフセット量Ｓ１は、被検査物５０の外半径Ｒの４０〜６０％の距離であることが好ましい。

また、Ｚ方向から見た場合の被検査物５０に入射するスリット光Ｌの幅（被検査物５０に入射するスリット光Ｌの厚み）Ｌｔは、特に限定されるものではないが、内表面５６で全反射する全反射光Ｌ３等の不要な散乱光が被検査物５０周囲に発生し、撮像した画像のコントラストが不明瞭になるのを避けるためには、被検査物５０の外径Ｄ以下であることが好ましく、被検査物５０の外半径Ｒ以下であればより好ましい。
また、スリット光Ｌの厚みＬｔを被検査物５０の外径以下または外半径Ｒ以下に設定した場合は、被検査物５０の内部空間５８から管壁５２内部に進入するスリット光Ｌのうち、十分な光量を有する部分が撮像装置２０の光軸２０ａに対応する直線２０ｂを通過するように、オフセット量Ｓ２を設定することが好ましい。さらにこの場合、オフセットＳ２は、全反射光Ｌ３が生じない距離に設定されることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係る泡検出装置１は、光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物５０に向けて光（スリット光Ｌ）を照射する照明装置１０と、被検査物５０の軸方向（軸心５０ａ方向またはＺ方向）から見た場合に、照明装置１０（集光レンズ１６）の光軸１６ａに対する光（スリット光Ｌ）の上流側からの角度θが鈍角となる方向から被検査物５０を撮像する撮像装置２０と、を備えている。

このように構成することで、被検査物５０の外表面５４および内表面５６における屈折をうまく活用し、泡６０に起因する屈折光または反射光を、被検査物５０を撮像した画像中において、周囲より明るい輝点または輝線として明瞭に映し出すことができる。特に、被検査物５０の内部空間５８から撮像装置２０側の管壁５２内部に進入したスリット光Ｌが泡６０に入射した際に生じる屈折光または反射光を選択的に映し出すことができるため、被検査物５０内の泡６０を高精度に検出することができる。
なお、被検査物５０の材質は、照射された光の少なくとも一部を透過させるものであればよく、例えば着色等されたものであってもよい。

また、撮像装置２０は、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合に、自身の光軸２０ａと照明装置１０（集光レンズ１６）の光軸１６ａとが１１０乃至１５０度の角度で交差するように配置されている。このようにすることで、泡６０に起因する屈折光のうち、検出に最適な領域Ｃの屈折光Ｌｃを、強い検出光Ｌ２として撮像装置２０で捕らえることが可能となるため、被検査物５０内の泡６０を高精度に検出することができる。

また、撮像装置２０は、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合に、光（スリット光Ｌ）の上流側（集光レンズ１６側）にオフセットされ、自身の光軸２０ａが被検査物５０の軸心５０ａと交差しないように配置されている。このようにすることで、被検査物５０を透過した後のスリット光Ｌ１の影響を少なくし、検出光Ｌ２を明瞭なコントラストで映し出すことができる。

また、撮像装置２０は、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合に、自身の光軸２０ａに直交する方向において被検査物５０の軸心５０ａから被検査物５０の外半径Ｒの４０乃至６０％の距離に自身の光軸２０ａが位置するように配置されている。このようにすることで、全反射光Ｌ３やその周囲の散乱光による影響を低減し、適切なコントラストの画像を得ることができる。

また、照明装置１０は、スリット光またはスポット光を照射するように構成されている。これにより、被検査物５０の軸方向の検査範囲を一度にカバーすることが可能となるため、検査時間を短縮することができる。

また、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合のスリット光またはスポット光の幅Ｌｔは、被検査物５０の外径Ｄ以下となっている。このようにすることで、被検査物５０の周囲における不要な散乱光の発生を低減し、明瞭なコントラストの画像を撮像することができる。

また、撮像装置２０は、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）を幅方向として配置されるラインスキャンカメラである。このようにすることで、検出光Ｌ２以外の光の検出を低減し、検出精度を高めることができる。

また、本実施形態に係る泡検出方法は、光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物５０に向けて光（スリット光Ｌ）を照射し、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合に光（スリット光Ｌ）の光軸１６ａに対する光（スリット光Ｌ）の上流側からの角度が鈍角となる方向から被検査物５０を撮像することにより、被検査物５０内の泡６０に起因する屈折光または反射光を検出するものである。

このようにすることで、被検査物５０の外表面５４および内表面５６における屈折をうまく活用し、泡６０に起因する屈折光または反射光を、被検査物５０を撮像した画像中において、周囲より明るい輝点または輝線として明瞭に映し出すことができる。特に、被検査物５０の内部空間５８から撮像装置２０側の管壁５２内部に進入したスリット光Ｌが泡６０に入射した際に生じる屈折光または反射光を選択的に映し出すことができるため、被検査物５０内の泡６０を高精度に検出することができる。

また、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合に光（スリット光Ｌ）の光軸に対する光（スリット光Ｌ）の上流側からの角度が１１０乃至１５０度となる方向から被検査物５０を撮像する。このようにすることで、泡６０に起因する屈折光のうち、検出に最適な領域Ｃの屈折光Ｌｃを、強い検出光Ｌ２として撮像装置２０で捕らえることが可能となるため、被検査物５０内の泡６０を高精度に検出することができる。

また、被検査物５０の軸方向（Ｚ方向）から見た場合に光（スリット光Ｌ）の上流側にオフセットされた位置から被検査物５０を撮像する。このようにすることで、被検査物５０を透過した後のスリット光Ｌ１の影響を少なくし、検出光Ｌ２を明瞭なコントラストで映し出すことができる。

なお、本実施形態では、撮像装置２０が下方から被検査物５０を撮像する例を示したが、上方または側方から撮像装置２０が被検査物５０を撮像するようにしてもよい。また、撮像装置２０として、エリアカメラを採用してもよい。

また、照明装置１０は、メタルハライドランプ以外にも、ナトリウムランプやキセノンランプ、ＬＥＤ等のその他の光源を備えるものであってもよく、被検査物５０の素材や寸法等によっては、レーザ光を照射するものであってもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の透明管の泡検出装置および泡検出方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の透明管の泡検出装置および泡検出方法は、ガラスや樹脂等の透明な素材からなる管や容器等の各種物品の検査の分野において利用することができる。

１ 泡検出装置
１０ 照明装置
１６ 集光レンズ
１６ａ 集光レンズ（スリット光）の光軸
２０ 撮像装置
２０ａ 撮像装置の光軸
５０ 被検査物
５０ａ 被検査物の軸心
Ｄ 被検査物の外径
Ｌｔ Ｚ方向から見た場合の被検査物に入射するスリット光Ｌの幅
Ｒ 被検査物の外半径
θ 集光レンズの光軸と撮像装置の光軸が交差する角度

Claims (8)

1. 光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物に向けて光を照射する照明装置と、
   前記被検査物の軸方向から見た場合に、前記照明装置の光軸に対する前記光の上流側からの角度が鈍角となる方向から前記被検査物を撮像する撮像装置と、を備え、
   前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向から見た場合に、前記光の上流側にオフセットされ、自身の光軸が前記被検査物の軸心と交差しないように配置されることを特徴とする、
   透明管の泡検出装置。
2. 前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向から見た場合に、自身の光軸と前記照明装置の光軸とが１１０乃至１５０度の角度で交差するように配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載の透明管の泡検出装置。
3. 前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向から見た場合に、自身の光軸に直交する方向において前記被検査物の軸心から前記被検査物の外半径の４０乃至６０％の距離に自身の光軸が位置するように配置されることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の透明管の泡検出装置。
4. 前記照明装置は、スリット光またはスポット光を照射するように構成されることを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の透明管の泡検出装置。
5. 前記被検査物の軸方向から見た場合の前記スリット光または前記スポット光の幅は、前記被検査物の外径以下であることを特徴とする、
   請求項４に記載の透明管の泡検出装置。
6. 前記撮像装置は、前記被検査物の軸方向を幅方向として配置されるラインスキャンカメラであることを特徴とする、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の透明管の泡検出装置。
7. 光透過性の素材からなる略円筒状の被検査物に向けて光を照射し、
   前記被検査物の軸方向から見た場合に前記光の光軸に対する前記光の上流側からの角度が鈍角となる方向であり、且つ前記被検査物の軸方向から見た場合に前記光の上流側にオフセットされた位置から前記被検査物を撮像することにより、前記被検査物内の泡に起因する屈折光または反射光を検出することを特徴とする、
   透明管の泡検出方法。
8. 前記被検査物の軸方向から見た場合に前記光の光軸に対する前記光の上流側からの角度が１１０乃至１５０度となる方向から前記被検査物を撮像することを特徴とする、
   請求項７に記載の透明管の泡検出方法。

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