JP5359919B2 - 可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する方法および装置に関する。

従来より、電子写真プロセスを有した複写機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）などのカラーの画像形成装置では、中間転写ベルト上でＹＭＣＫの各色のトナー像が合成され、これが用紙に転写される。中間転写ベルトとして、射出成型によってシート状に形成されたものが用いられることがある。中間転写ベルトは、通常、その表面が鏡面に形成されるものであり、表面に傷がないかどうかを検査する必要がある。

従来より、シート状または紙状などの可撓性の対象物について、その表面の傷の有無の検査をインラインで行って生産の歩留まりを上げたいという要望がある。その検査において、対象物が鏡面性の表面である場合には検査が難しいが、いくつかの方法が提案されている。鏡面性の表面の傷を検出する方法には大きく分けて次の２通りがある。
（１） 対象物の傷なしの部分の正反射光を捉えるように照明光源およびカメラを配置し、正反射光のない低輝度部分を傷として検出する
（２） 対象物の傷の正反射光を捉えるよう照明光源およびカメラを配置し、正反射光のある高輝度部分を傷として検出する
また、カメラの周囲に配置したリング状のライトガイドを用いて平面状の検査物を照明し、検査物の周辺の傾き部分からの正反射によって検査物の存在を検出する装置が提案されている（特許文献１）。

また、拡散照明を用いて様々な方向から対象物を照明するとともに、対象物の表面の正反射光がカメラに入射しないように構成した傷検査装置が提案されている（特許文献２）。

特開平５−７１９３４ 特開２００７−２１８８８９

しかし、上記（２）の方法による場合には、傷の形状は様々であり、傷の形状によって照明光源とカメラとの最適な位置関係が異なるので、様々な形状の傷に対応しようとすると様々な方向への反射光を捉える必要がある。このため、カメラを数多く配置しなければならないなど、構成が複雑になる欠点がある。

また、特許文献１の装置では、特殊なライトガイドを用いる必要があり、また一度に検出できる範囲が狭いという欠点がある。

また、特許文献２の装置では、傷の形状などによっては正反射光がカメラに入射しないため、傷の検出漏れが生じる率が高い。これを防ぐためには、多数のカメラを設置する必要があり、装置が複雑になるという欠点がある。

また、上記（１）の方法による場合には、対象物への入射光およびカメラへの入射光がいずれも平行光に近い必要がある。つまり、照明のために例えば点光源を用いた場合には、点光源による正反射光がカメラに入光するような対象物の表面の範囲が狭くなってしまう。そのため、一度に検査できる範囲が狭いという問題がある。

本発明は、可撓性を有する検査対象物の表面の状態について、一度に広い範囲を検査することのできる方法および装置を提供することを目的とする。

本発明に係る方法は、可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する方法であって、検査対象物を、断面が１つまたは複数の焦点を持った凹状の曲面を描くように変形させるステップと、検査対象物の凹状の曲面を描いた表面に照明光を当て、その正反射光を前記焦点に対応する位置に配置した受光センサにより受光するステップと、前記受光センサの出力に基づいて検査対象物の表面の状態を検出するステップと、を有する。

また、本発明に係る装置は、可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置であって、検査対象物を、断面が１つまたは複数の焦点を持った凹状の曲面を描くように変形させる変形手段と、検査対象物の凹状の曲面を描いた表面を照明する照明手段と、検査対象物の表面による正反射光を受光するために前記焦点に対応する位置に配置された受光センサと、前記受光センサの出力に基づいて検査対象物の表面の状態を検出する検出手段と、を備える。

本発明によると、可撓性を有する検査対象物の表面の状態について、一度に広い範囲を検査することができる。

本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。 図１の検査装置において搬送ローラの軸心に沿った方向の反射光の状態を示す図である。 画像に現れた傷の例を示す図である。 検査装置における処理手順の概略を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。 第２の実施形態の検査装置の光学系の配置を示す図である。 第２の実施形態の検査装置における区分された検査範囲を説明する図である。 本発明の変形例の検査装置の構成を示す図である。 変形例の検査装置によって得られる画像の領域の例を示す図である。

以下、シート状の検査対象物ＷＫの表面の傷を検査する検査装置の実施形態について説明する。
〔第１の実施形態〕
まず、第１の実施形態の検査装置１について説明する。

検査装置１における検査対象物ＷＫは、可撓性を有したシート状で帯状のものである。検査対象物ＷＫは、その表面が金属光沢物などのような鏡面性を有している。つまり、検査対象物ＷＫの表面での反射光は、乱反射成分に比較して正反射成分が極めて大きい。検査対象物ＷＫの表面に傷がある場合に、傷の部分では正反射とはならない。その場合に、傷の形状または深さなどに応じて、通常の正反射の方向とは異なった方向に局部的な正反射が起こったり、また乱反射などが起こる。

図１において、検査装置１は、変形搬送部１１、照明部１２、撮像部１３、および制御部１４などを備える。

変形搬送部１１は、検査対象物ＷＫを、断面が１つの焦点を持った凹状の曲面ＫＭを描くように変形させながら搬送する。

すなわち、変形搬送部１１は、ガイドの役割を果たす透明の円筒状の主ローラ２１、補助ローラ２２ａ，２２ｂ、および図示しない回転駆動装置などを備える。主ローラ２１は、ガラスまたは合成樹脂などによって形成される。回転駆動装置によって補助ローラ２２ａ，２２ｂが一定の速度で回転駆動され、補助ローラ２２ａ，２２ｂに接して載置された主ローラ２１が回転する。

回転する主ローラ２１の外周面に沿って、検査対象物ＷＫが矢印Ｘ１の方向に一定の速度で搬送される。検査対象物ＷＫは、主ローラ２１に接している間において、その表面が円筒面状の曲面ＫＭを描く。

つまり、検査対象物ＷＫのその部分の断面は円弧状であり、円弧の中心が焦点ＳＴである。曲面ＫＭは、搬送方向Ｘ１に対して直角であって焦点ＳＴを通る中心軸ＴＪを持った円筒面の一部である。円筒面は図の下方に凹となっている。

照明部１２は、光源ＫＧ、遮光箱１２１、および遮光板１２２などを備える。光源ＫＧは点光源であり、曲面ＫＭの中心である焦点ＳＴ、つまり中心軸ＴＪ上の一箇所に配置される。光源ＫＧから照射された光は、主ローラ２１を半径方向、つまり主ローラ２１の厚さ方向に透過し、検査対象物ＷＫの曲面ＫＭの内側の表面を照明する。その反射光も主ローラ２１を透過する。

遮光箱１２１は、光源ＫＧが曲面ＫＭの所定の範囲のみを照明するよう、つまり所定の範囲以外には照明光がいかないよう、光源ＫＧを囲う。また、遮光板１２２は、光源ＫＧから出た光が主ローラ２１の内部で多重反射など不要な反射を行わないように遮光する。つまり、遮光板１２２は、例えば、ハーフミラー２４で反射した光が他の場所で反射して測定範囲を照射するのを防ぐ。

図１には、遮光箱１２１および遮光板１２２の形状および位置の一例が示されているのみであるので、それらと異なった種々の形状および配置とすることが可能である。特に遮光板１２２については、複数の遮光板１２２を必要な箇所に配置すればよい。

撮像部１３は、光源ＫＧによる照明光の光路中に配置されたハーフミラー２４、レンズ２５、および複数の画像センサ（受光センサ）２６などを備える。

光源ＫＧから照射された光は、検査対象物ＷＫの表面で反射する。検査対象物ＷＫの表面が傷のない通常の表面である場合には、反射光は正反射光となる。図１において、反射光は焦点ＳＴに向かうが、その途中でハーフミラー２４で反射され、焦点ＳＴと光学的に等価な位置に複数配置された画像センサ２６のいずれかに入光する。

すなわち、図１に示されるように、円筒面の中心軸ＴＪに直交する平面内で見ると、光源ＫＧから出た光は検査対象物ＷＫの表面までは放射状に拡がる。しかし、検査対象物ＷＫの表面が凹の円弧状に曲がっているため、それによる正反射光は、円弧状の中心にある光源ＫＧに向かう方向の狭い範囲に集光される。正反射光は、さらにハーフミラー２４で反射され、画像センサ２６に入光する。

このことにより、検査対象物ＷＫを曲げない場合と比べて、検査対象物ＷＫの表面によるより広い範囲の正反射光を、１つの画像センサ２６で捉えることができる。

他方、検査対象物ＷＫＢの表面に傷がある場合には、傷の部分については正反射光とはならず、その部分の正反射光の量が他の部分よりも少なくなる。したがって、その分だけ画像センサ２６に入射する光の輝度が低下する。輝度の低下した部分を検出することによって、傷を検出することが可能である。

なお、図２（Ａ）に示されるように、光源ＫＧから出る光のうち、中心軸ＴＪに対して直角でない光、つまり中心軸ＴＪに沿う方向の成分を持った光は、検査対象物ＷＫの表面で反射された後、中心軸ＴＪの沿った外側の方向に拡がる。

画像センサ２６は、本実施形態ではＣＣＤなどの２次元の撮像領域を持つ撮像素子である。複数の画像センサ２６は、図２（Ｂ）に示すように、円筒面の中心軸ＴＪに平行であって、ハーフミラー２４を介して光源ＫＧつまり焦点ＳＴと光学的に等価な位置を通る直線ＴＪＴ上に並ぶように配置されている。これによって、中心軸ＴＪの方向についての検査範囲の拡大が図られている。

なお、図２（Ｂ）に示すように、画像センサ２６の光軸は、放射状となるよう傾けてあり、その放射の中心は、ハーフミラー２４による反射と検査対象物ＷＫの表面による反射とを介して光源ＫＧと光学的に等価な位置である。

しかし、画像センサ２６の光軸は放射状でなくてもよい。つまり、例えば図２（Ｃ）に示すように、画像センサ２６を検査対象物ＷＫの表面に対して平行に配置し、レンズ２５の光軸と画像センサ２６の中心とをズラした形式のもの、つまりシフトレンズ形式としてもよい。シフトレンズ形式とすることによって、検査対象物ＷＫの表面のいずれの位置に対してもピントが合うようになる。

制御部１４は、撮像部１３により得られた画像Ｇに基づいて、検査対象物ＷＫの表面の状態、つまりここでは検査対象物ＷＫの表面の傷の有無、を検出するための演算などを行う。制御部１４はまた、検査装置１の全体を制御する。このような制御部１４は、ハードウエア回路によって構成し、または、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路素子、その他のハードウエア回路を用いたコンピュータなどとして構成することも可能である。

以下、さらに詳しく説明する。

図１において、検査対象物ＷＫは、主ローラ２１に沿って円弧状に曲げられ、一定の速度ＶでＸ１方向に搬送される。検査対象物ＷＫの表面は、照明部１２によって照明され、その反射光がハーフミラー２４で反射され、撮像部１３に入射する。

撮像部１３による撮像は、予め定められた一定の時間間隔Δｔで連続的に行われる。その時間間隔Δｔは、撮像する範囲に相当する角度を搬送の角速度で除した値とすることができる。これにより、検査対象物ＷＫの表面は、重複することなく、また隙間が空くことなく連続して、撮像される。

なお、検査対象物ＷＫの表面を多少重複するように撮像してもよい。その場合に、重複した部分については、重複する２つの画像Ｇのうち、予め定められた方の画像を優先的に検査に使用するようにしてもよい。また、重複した分については平均化を行ってノイズ低減を図ってもよい。

撮像部１３により撮像された画像Ｇは、基準となる時刻、例えば検査対象物ＷＫの基準位置通過時からの経過時間とともに、順次取り込まれる。取り込まれた画像Ｇは、制御部１４に設けられたメモリまたは外部の適当なメモリに保存される。例えば、画像Ｇは制御部１４に接続されたパ−ソナルコンピュータＰＣに転送され、そこでメモリＭＭに保存される。

このとき、取り込まれた各画像Ｇは、円筒形状を引き延ばして平面にしたものに相当する画像ＧＷに変換される。この画像ＧＷの１画素に対応する検査対象物ＷＫの表面領域の大きさ（Δｘ，Δｙ）を予め求めておく。

画像ＧＷの１画素のサイズ（Δｘ，Δｙ）は、例えば、検査対象物ＷＫに代えてサイズの分かった格子状のチャートを撮像することによって求めてもよい。

保存された画像ＧＷを解析することにより、例えば入射した光の強さ（輝度）に応じて、画像中のいずれの部分またはいずれの画素が傷の部分であるか、または傷の候補部分であるかが判断される。

すなわち、例えば、検査対象物ＷＫについて、予め、傷がない場合の画像に基づく各画素の輝度値（定常輝度値）を測定しておく。そして、検査時に撮像され保存された画像ＧＷに対して、輝度値が定常輝度値未満である画素を特定する。そのような画素が連続したものを、傷の候補部分（傷候補画素）として抽出する。

図３（Ａ）には、検査対象物ＷＫを示す画像ＧＷにおいて、傷候補画素またはそれが連続したものが、傷候補画像ＫＫＧとして示されている。

図３（Ｂ）に示すように、傷候補画像ＫＫＧの長さＬ１および太さＬ２を計測する。計測した傷候補画像ＫＫＧの長さＬ１および太さＬ２が、所定の長さＬＬ１以上であり、かつ所定の太さＬＬ２以上である場合に、それを傷Ｋとして検出する。なお、傷候補画像ＫＫＧの単純な大きさに基づいて傷Ｋを検出するようにしてもよい。

傷Ｋが検出された場合には、その検査対象物ＷＫは傷Ｋがあって不良品である旨の表示または警報を出力する。また、必要に応じて、その傷Ｋの画像を図示しない表示装置の表示面に表示する。また、傷Ｋの画像を検査対象物ＷＫにおける位置情報とともにメモリなどに記録する。

例えば、検出された傷Ｋについて、その重心位置（ｘ，ｙ）を検査対象物ＷＫにおける座標に変換し、検査対象物ＷＫにおける傷Ｋの位置を特定する。そして、特定された傷Ｋの位置を、その傷Ｋの局所画像および撮像時間とともにメモリに記録する。

なお、検査対象物ＷＫにおける座標（Ｘ，Ｙ）は、検査対象物ＷＫの検査開始時の最初に撮像された画像の始点を原点（０，０）とし、検査対象物ＷＫの搬送方向とは逆の方向をＸ、それに直交する方向をＹとすればよい（図３参照）。

なお、検査対象物ＷＫの検査開始時の最初に撮像された画像の中心に対応する位置を原点としてもよい。

また、検査開始からｋ番目に撮影された画像の座標（ｘ，ｙ）から、検査対象物ＷＫにおける座標（Ｘ，Ｙ）への変換は、次のようにして行うことができる。

Ｘ＝（ｋ・Ｓｘ＋ｘ）・Δｘ
Ｙ＝ｙ・Δｙ
ここで、距離Ｓｘは、各画像Ｇのシフト量であり、画像Ｇ上の画素数で表すことができる。つまり、シフト量（画素数）Ｓｘは、検査対象物ＷＫの搬送速度Ｖ、画像Ｇにおける搬送方向Ｘ１に沿った１画素のサイズΔｘを用いて、次の式で表すことができる。

Ｓｘ＝Ｖ・Δｔ／Δｘ
搬送速度Ｖに代えて主ローラ２１の角速度θを用いた場合には、次の式で表すことができる。

Ｓｘ＝π・θ・Δｔ／Δｘ
なお、検査対象物ＷＫの画像ＧＷにおいて、Ｘ方向は検査対象物ＷＫの搬送方向Ｘ１と逆の方向である。また、画像ＧＷにおいて、右上端が座標の原点（０，０）であり、原点（０，０）から下方へＹ方向、原点（０，０）から左方へＸ方向となる。

次に、検査装置１による検査対象物ＷＫの傷Ｋの検査手順を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

図４において、撮像部１３から複数の画像Ｇを取り込んでパ−ソナルコンピュータなどの処理装置に転送する（＃１１）。検査対象物ＷＫの画像ＧＷを作成し、画像ＧＷに基づいて傷Ｋを検出する（＃１２）。その際に、例えば、まず傷候補画素または傷候補画像を抽出し、それがしきい値よりも大きい場合に傷Ｋであると判定してもよい。

検出された傷Ｋについて、その局所画像および座標位置などを表示装置の画面に表示し、またメモリに記録する（＃１３）。

これらの処理を、全ての検査対象物ＷＫについての検査が終わるまで繰り返す（＃１４）。

このように、本実施形態の検査装置１によると、可撓性を有するシート状の検査対象物ＷＫの表面の傷Ｋについて、簡単な構成にもかかわらず一度に広い範囲を検査することができ、検査を短時間で行うことができる。したがって、検査対象物ＷＫの傷Ｋの検査を、速い送り速度であってもインラインで容易に行うことができる。

また、主ローラ２１によって検査対象物ＷＫを搬送しながら曲面ＫＭを形成するので、平面状の通常のシート状のものを容易に検査することができる。

上に述べた例では、照明部１２の光源ＫＧが１つの点光源である場合について説明したが、複数の光源ＫＧを中心軸ＴＪに沿って配置してもよい。また、光源ＫＧとして線状に延びる線光源を用いてもよい。いずれにしても、検査対象物ＷＫに対し、その幅方向つまり中心軸ＴＪに沿った方向の全部を画像センサ２６によって同時に撮像できるようにしておくことが望ましい。

上に述べた例では、検査対象物ＷＫを連続的に搬送したが、画像センサ２６を１つのみとし、検査対象物ＷＫを所定距離搬送した時点で搬送を一旦停止し、画像センサ２６を移動させて複数回の撮像を行ってもよい。

上に述べた例では、画像センサ２６は、ＣＣＤなどの２次元センサ（エリアセンサ）を用いたが、画像内の位置を特定することなく、画像内に傷が含まれるか否かのみを判定したい場合には、フォトダイオードなどを用いて強度レベルの変化を検知することでもよい。

上に述べた例では、透明な円筒状の主ローラ２１を用い、主ローラ２１によって検査対象物ＷＫが隠れてしまうのを防いだが、検査対象物ＷＫの両端縁のみを主ローラで支持するようにしてもよい。その場合に、主ローラとして不透明のものを用いても、検査対象物ＷＫは両端縁のみが隠れるのみであり、両端縁以外の内側は空いているので直接に検査を行うことができる。このようにすると、主ローラ２１による光の反射および埃の付着などを避けることができる。ただし、検査対象物ＷＫの位置が不安定となることがあるため、被写界深度を深くするような光学系を用いることが望ましい。例えば、Ｆ値の大きい光学系を用いたり、ＥＤＯＦ（Extended Depth of Field ）の光学系と画像処理とを組み合わせたりすればよい。

なお、画像センサ２６と光源ＫＧの配置について、種々のバリエーションが可能である。例えば、画像センサ２６と光源ＫＧの位置を入れ替えてもよい。また、ハーフミラー２４を用いることなく、点光源である光源ＫＧと画像センサ２６とを中心軸ＴＪ上に交互に所定の間隔で配置してもよい。

なお、円弧方向に広い範囲を一度に画像センサ２６で捉えようとすると、奥行きの範囲が大きくなり、部分的に焦点がぼける可能性がある。その場合には、絞りを絞ったりまたはＦ値の大きな光学系を用いることにより、被写界深度を大きくすることで対処可能である。

または、像面湾曲の大きなシリンドリカルレンズを、検査対象物ＷＫとの間に中心軸ＴＪと平行に配置することにより、画像端でのボケを軽減するようにしてもよい。または、検査対象物ＷＫの各部までのおおよその距離が分かっているので、レンズの設計値計算によってぼけ関数をデコンボリューションしてもよい。

また、円筒を平面に投影することにより、位置座標の補正が必要である。このような補正は、上に述べたような格子状のチャート、または目盛りの入った検査対象物ＷＫを撮像することによって行うことが可能である。
〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態の検査装置１Ｂについて説明する。

検査装置１Ｂについての検査対象物ＷＫＢは、第１の実施形態における検査対象物ＷＫを無端状（ループ状）としたものである。

すなわち、図５において、検査対象物ＷＫＢは、可撓性を有したシート状であってかつベルト状のものである。検査対象物ＷＫＢは、その表面が金属光沢物などのような鏡面性を有している。

検査対象物ＷＫＢは、射出成形または押出成形などの工程を経て製作される。検査対象物ＷＫＢは、例えば、円筒のシート状体として成形機から一定の速度で下方に押し出され、所定の長さにカッティングされることによってベルト状の検査対象物ＷＫＢとなる。

図５に示されるように、検査対象物ＷＫＢは、その搬送経路に配置された４組のガイドローラ４１ａ〜ｄ、４２ａ〜ｄ、４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄからなる２つの変形搬送部３１ａ，３１ｂによって、円筒の中心軸（円筒軸）ＴＪＢを中心とした楕円形となるように２回にわたって変形される。

すなわち、円筒状に成形されて搬送されてきた検査対象物ＷＫＢは、まず、２組のガイドローラ４１ａ〜ｄ、４２ａ〜ｄによって、下方へ搬送されつつ、図５（Ｂ）に示されるような楕円形に変形される。検査対象物ＷＫＢは、２組のガイドローラ４１（４１ａ〜ｄ）、４２（４２ａ〜ｄ）を通過した後に円筒形に戻るが、さらに、次の２組のガイドローラ４３（４３ａ〜ｄ）、４４（４４ａ〜ｄ）によって、下方へ搬送されつつ、図５（Ｃ）に示されるような楕円形に変形される。

このように、検査対象物ＷＫＢは、４組のガイドローラ４１〜４４によって、長軸方向が互いに直交する２つの楕円形ＫＭＤ１，２となるように連続的に変形される。そして、それぞれの楕円形ＫＭＤ１，２の内側において、検査対象物ＷＫＢの内側の表面の検査が行われる。

すなわち、検査装置１Ｂは、図５（Ａ）における上側の楕円形ＫＭＤ１の部分に配置された第１検査部ＳＢ１、および下側の楕円形ＫＭＤ２の部分に配置された第２検査部ＳＢ２を有する。

図６（Ａ）（Ｂ）において、第１検査部ＳＢ１には、上に述べた変形搬送部３１ａの他に、照明部３２ａおよび撮像部３３ａ，３３ｂが設けられる。

照明部３２ａは、光源ＫＧ１、遮光箱３２１，３２３、および遮光板３２２，３２４などを備える。光源ＫＧ１は点光源であり、楕円形ＫＭＤ１の１つの焦点ＳＴ１１に配置される。

撮像部３３ａ，３３ｂは、上下方向つまり中心軸ＴＪＢに沿った方向に互いに並べて配置され、かつ、いずれも楕円形ＫＭＤ１の他の１つの焦点ＳＴ１２に配置される。

すなわち、撮像部３３ａ，３３ｂは、焦点ＳＴ１２に配置されたレンズ４５ａ，４５ｂ、および画像センサ４６ａ，４６ｂなどを備える。画像センサ４６ａ，４６ｂは、いずれもＣＣＤなどの２次元の撮像領域を持つ撮像素子である。

光源ＫＧ１から照射された光は、楕円形ＫＭＤ１の内側の表面の２ヵ所の領域（ＫＭＤ１Ａ，Ｂ）を照明する。照明された領域に傷がない場合に、反射光は正反射光となり、レンズ４５ａ，４５ｂを介して画像センサ４６ａ，４６ｂに入光する。検査対象物ＷＫＢの表面に傷がある場合には、傷の部分については正反射光とはならず、したがって画像センサ４６ａ，４６ｂに入射する光の輝度が低下する。

図６（Ｃ）（Ｄ）において、第２検査部ＳＢ２には、上に述べた変形搬送部３１ｂの他に、照明部３２ｂおよび撮像部３３ｃ，３３ｄが設けられる。

照明部３２ｂは、光源ＫＧ２、遮光箱３２５，３２７、および遮光板３２６，３２８などを備える。光源ＫＧ２は点光源であり、楕円形ＫＭＤ２の１つの焦点ＳＴ２１に配置される。

撮像部３３ｃ，３３ｄは、上下方向つまり中心軸ＴＪＢに沿った方向に互いに並べて配置され、かつ、いずれも楕円形ＫＭＤ２の他の１つの焦点ＳＴ２２に配置される。

すなわち、撮像部３３ｃ，３３ｄは、焦点ＳＴ２２に配置されたレンズ４５ｃ，４５ｄ、および画像センサ４６ｃ，４６ｄなどを備える。画像センサ４６ｃ，４６ｄは、いずれもＣＣＤなどの２次元の撮像領域を持つ撮像素子である。

光源ＫＧ２から照射された光は、楕円形ＫＭＤ２の内側の表面の２ヵ所の領域（ＫＭＤ２Ａ，Ｂ）を照明する。照明された領域に傷がない場合に、反射光は正反射光となり、レンズ４５ｃ，４５ｄを介して画像センサ４６ｃ，４６ｄに入光する。検査対象物ＷＫＢの表面に傷がある場合には、傷の部分については正反射光とはならず、したがって画像センサ４６ｃ，４６ｄに入射する光の輝度が低下する。

すなわち、図７に示すように、検査対象物ＷＫＢの内側の表面の１周分を４つの領域ＫＭＤ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂに区画し、その４つの領域を第１検査部ＳＢ１および第２検査部ＳＢ２によって別個に撮像し、４つの画像Ｇを得る。得られた４つの画像Ｇを、例えば制御部に接続されたパ−ソナルコンピュータＰＣ（図１参照）に転送し、そこで検査対象物ＷＫＢの内側の表面の全体を引き延ばして平面にしたものに相当する画像ＧＷに変換（合成）する。

なお、画像ＧＷへの変換に際しては、４つの画像Ｇを、検査対象物ＷＫＢの搬送速度および撮像時刻などに基づいて、検査対象物ＷＫＢの同じ円周上にある画素列を抽出し、楕円形ＫＭＤを引き延ばした画像として合成する。

なお、画像の合成における座標変換を行うに当たっては、校正用の楕円筒チャートを使用し、合成後の画像ＧＷのＸ方向における座標位置に対応する各画像Ｇ中における位置を予め求めておき、予め定められた方の画像Ｇ中の対応画素を、合成後の画像ＧＷの画素とすればよい。校正用の楕円筒チャートとして、例えば、内側に格子が印刷されたものを用いればよい。

上に述べたように、第２の実施形態の検査装置１Ｂによると、可撓性を有するベルト状の検査対象物ＷＫＢの表面の傷Ｋについて、簡単な構成にもかかわらず一度に広い範囲を検査することができ、検査を短時間で行うことができる。したがって、検査対象物ＷＫの傷Ｋの検査を、速い送り速度であってもインラインで容易に行うことができる。

特に、検査対象物ＷＫＢを楕円形に変形し、その２つの焦点ＳＴに光源ＫＧと画像センサとを配置するので、簡単な構成であるにもかかわらず、光源ＫＧからでた光の正反射光を画像センサによって容易に集光することができる。

上に述べた例では、円筒状の検査対象物ＷＫＢを楕円形に変形させたが、第１の実施形態のように円筒状のまま搬送し、ハーフミラーを用いて光源ＫＧと画像センサとを配置する構成としてもよい。

ただし、その場合に、第１検査部ＳＢ１または第２検査部ＳＢ２のように検査を行う位置において円形状を保持できるよう、ガイドローラを配置するなどの円形状保持機構を用いることが望ましい。次に、そのような変形例について説明する。

図８において、円筒状の検査対象物ＷＫＣの内部に、照明部５２および撮像部５３が設けられる。照明部５２は、光源ＫＧＣ、ハーフミラー２４Ｃ、および遮光板５２１などを備える。

光源ＫＧＣは点光源であり、円筒形ＫＭＥの中心である焦点ＳＴＣ、つまり中心軸ＴＪＣ上の一箇所に配置される。ハーフミラー２４Ｃは、円錐面状であり、その中心軸が中心軸ＴＪＣと一致するように配置されている。

撮像部５３は、中心軸が中心軸ＴＪＣと一致するように配置されたレンズ６１、および画像センサ６２などを備える。画像センサ６２は、ＣＣＤなどの２次元の撮像領域を持つ撮像素子である。

光源ＫＧＣから照射された半径方向の光は、ハーフミラー２４Ｃを透過して検査対象物ＷＫの内側の表面を照明する。その反射光は、同じ経路に沿って戻り、ハーフミラー２４Ｃの外周面で反射し、レンズ６１を介して画像センサ６２に入光する。

したがって、画像センサ６２によって、ハーフミラー２４Ｃの光軸（中心軸ＴＪ）の周りに映し出される同心円状の画像Ｇが撮像される。この画像Ｇは、検査対象物ＷＫの内側の表面の輪切り画像である。

検査対象物ＷＫの表面に傷がない場合に、反射光は正反射光となり、画像Ｇ１は、図９（Ａ）に示される円筒状の領域ＫＭＥ１に対応して、図９（Ｂ）に示されるようにドーナツ状となる。検査対象物ＷＫが搬送方向Ｘ１に移動することによって、検査対象物ＷＫの表面上の領域ＫＭＥ１が移動し、それぞれの領域ＫＭＥ１についての画像Ｇが順次得られる。

得られた画像Ｇを、例えば制御部に接続されたパ−ソナルコンピュータＰＣ（図１参照）に転送し、そこで検査対象物ＷＫＣの内側の表面の全体を引き延ばして平面にしたものに相当する画像ＧＷ（図示せず）に変換（合成）する。

なお、画像ＧＷへの変換は、校正用の円筒チャートを使用して予め撮像しておき、その対応関係を求めておくことで容易に可能である。また、ハーフミラー２４Ｃを円錐面形状としたが、球面形状、双曲面形状、放物面形状など、種々の形状とすることも可能である。

上に述べた実施形態においては、撮像部１３，３３，５３で得られた画像Ｇをパ−ソナルコンピュータＰＣに転送し、そこで画像ＧＷに変換して傷Ｋを検出したが、例えば制御部１４の内部において、そのような処理を行って傷Ｋを検出してもよい。

上に述べた実施形態において、画像Ｇを取り込むための処理、画像ＧＷに変換するための処理、また傷Ｋを検出するための処理などは、上に述べた以外の種々の処理または方法とすることが可能である。

その他、光源ＫＧ、照明部１２，３２，５２、撮像部１３，３３，５３、制御部１４、または検査装置１，１Ｂ，１Ｃの各部または全体の構成、構造、回路、形状、個数、配置などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。

１，１Ｂ，１Ｃ 検査装置（検査対象物の表面の状態を検査する装置）
１２，３２，５２ 照明部（照明手段）
１３，３３，５３ 撮像部
１４ 制御部（検出手段）
２１ 主ローラ（変形手段）
２２ａ，２２ｂ 補助ローラ
２６ 画像センサ（受光センサ）
３２ａ 照明部（第１の照明手段）
３２ｂ 照明部（第２の照明手段）
４１〜４２ ガイドローラ（ローラ、変形手段、移動手段、第１のローラ群）
４３〜４４ ガイドローラ（ローラ、変形手段、移動手段、第２のローラ群）
４６ａ，４６ｂ 画像センサ（第１の撮像センサ）
４６ｃ，４６ｄ 画像センサ（第２の撮像センサ）
ＰＣ パ−ソナルコンピュータ（検出手段）
ＷＫ 検査対象物
ＫＭ 曲面
ＫＭＤ 楕円形（楕円筒面）
ＫＭＤ１ 楕円形（第１の楕円筒面）
ＫＭＤ２ 楕円形（第２の楕円筒面）
ＫＭＥ 円筒面
ＴＪ 中心軸
ＳＴ 焦点
Ｋ 傷

Claims (10)

1. 可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する方法であって、
   検査対象物を、断面が１つまたは複数の焦点を持った凹状の曲面を描くように変形させるステップと、
   検査対象物の凹状の曲面を描いた表面に照明光を当て、その正反射光を前記焦点に対応する位置に配置した受光センサにより受光するステップと、
   前記受光センサの出力に基づいて検査対象物の表面の状態を検出するステップと、
   を有することを特徴とする可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する方法。
2. 前記受光センサが受光すべき正反射光の量が他より少ない部分がある場合に、それによって検査対象物の表面に傷があることを検出する、
   請求項１記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する方法。
3. 可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置であって、
   検査対象物を、断面が１つまたは複数の焦点を持った凹状の曲面を描くように変形させる変形手段と、
   検査対象物の凹状の曲面を描いた表面を照明する照明手段と、
   検査対象物の表面による正反射光を受光するために前記焦点に対応する位置に配置された受光センサと、
   前記受光センサの出力に基づいて検査対象物の表面の状態を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
4. 前記検出手段は、前記受光センサが受光すべき正反射光の量が他より少ない部分がある場合に、それによって検査対象物の表面に傷があることを検出する、
   請求項３記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
5. 前記変形手段は、検査対象物をその表面が円筒面を描くように変形させるものであり、
   前記照明手段および前記受光センサは、いずれも前記円筒面の中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置される、
   請求項３または４記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
6. 前記変形手段は、その外周面に沿って検査対象物を変形させる透明の円筒状のローラである、
   請求項５記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
7. 前記変形手段は、検査対象物をその表面が楕円筒面を描くように変形させるものであり、
   前記照明手段は、前記楕円筒面の１つの中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置され、
   前記受光センサは、前記楕円筒面の他の１つの中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置される、
   請求項３または４記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
8. 検査対象物と前記受光センサとを前記中心軸の方向に相対的に移動させる移動手段を備える、
   請求項３ないし７のいずれかに記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
9. 前記受光センサは、前記中心軸に沿って複数個配置されている、
   請求項３ないし７のいずれかに記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。
10. 前記変形手段は、
    無端ベルト状の検査対象物をその表面が第１の楕円筒面を描くように変形させかつ検査対象物の幅方向に搬送する第１のローラ群と、
    前記第１のローラ群の下流に配置され、検査対象物をその表面が前記第１の楕円筒面と長軸が直交する第２の楕円筒面を描くように変形させかつ検査対象物の幅方向に搬送する第２のローラ群と、を含み、
    前記照明手段は、
    前記第１の楕円筒面の１つの中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置された第１の照明手段と、
    前記第２の楕円筒面の１つの中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置された第２の照明手段と、を含み、
    前記受光センサは、
    前記第１の楕円筒面の他の１つの中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置され、前記第１の楕円筒面の長軸と対向する両側の面を撮像する第１の撮像センサと、
    前記第２の楕円筒面の他の１つの中心軸上の位置またはそれと等価な位置に配置され、前記第２の楕円筒面の長軸と対向する両側の面を撮像する第２の撮像センサと、を含み、
    前記検出手段は、前記第１の撮像センサおよび前記第２の撮像センサの出力に基づいて検査対象物の内側の表面の状態を検出する、
    請求項３または４記載の可撓性を有する検査対象物の表面の状態を検査する装置。

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