JPH0320794Y2

JPH0320794Y2 -

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Publication number: JPH0320794Y2
Application number: JP8678587U
Authority: JP
Priority date: 1987-06-04
Filing date: 1987-06-04
Publication date: 1991-05-07
Also published as: JPS62197083U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は検査装置、特に物体の存在、物体に貼
着したラベルの位置ずれ、或は物体の色違等の広
範囲に亘る欠陥を検査し得る欠陥の検査装置に関
するものである。

従来、フオトダイオードを利用した物体の欠陥
検査装置が多種提案されているが、これ等従来の
物体の欠陥検査装置は、１個のフオトダイオード
に対する光の強弱を利用するもので、光の明暗に
対して閾値を設定し、これにより被検査物体の欠
陥を検出している。従つて、従来の欠陥検査装置
は、種々雑多、複雑又は微妙な物体の形状又は模
様等の検査は、殆んど不可能であつた。

更に、従来の欠陥検査装置は、異る色の光を発
する物体の部分を検査することは、殆んど不可能
であつた。

従つて、本考案の主目的は、広範囲に亘る物体
の欠陥の検査をなし得る、物体の検査装置を提供
せんとするものである。

本考案の他の目的は、物体の被検査部が、仮に
異る波長（カラー）の光を発していても、検査を
適確に行い得る検査装置を提供せんとするにあ
る。

以下、図面を参照して、上述した特徴を有する
本考案を説明する。

先づ、第１図を参照して本考案に使用するカラ
ーセンサの一例を説明する。これは、現在市販さ
れている半導体カラーセンサで、第１図Ａに示す
如く、１個の半導体（例えばシリコン）サブスト
レイト１の上面より下面に向い順次Ｐ型層２、Ｎ
型層３及びＰ型層４が形成されて、２個のPN接
合により２個のフオトダイオードD₁及びD₂が形
成されている。尚、同図に於て、５は、半導体サ
ブストレイト１の上面に被着した実質的に透明な
絶縁被膜であり、ａ及びｃは、夫々両フオトダイ
オードD₁及びD₂の一方の電極、ｂは、両フオト
ダイオードD₁及びD₂の他方の共通電極である。
従つて、このカラーセンサの等価回路は、第１図
Ｂの如くなる。

この第１図に示す半導体カラーセンサは、次の
如く作用する。即ち、例えば青色系の短波長の光
は、主として半導体サブストレイト１の表面近傍
で吸収され、赤色系の長波長の光は、主として半
導体サブストレイト１の深部で吸収される。換言
すれば、半導体カラーセンサのサブストレイト１
の厚さが光学フイルタの作用をなし、カラーセン
サの上方又は浅い方のフオトダイオードD₁は、
短波長の光に対する感度が高く、下方又は深い方
のフオトダイオードD₂は、長波長の光に対する
感度が高くなつている。これは、第２図の波長感
度特性図に於て、フオトダイオードD₁及びD₂に
対応する夫々の曲線Ａ及びＢに示される通りであ
る。尚、この曲線Ａ及びＢは、サブストレイト１
の特性に応じて変化する。

第３図は本考案の検査装置の回路構成の一例を
示す系統図である。同図に於て、１０は第１図に
示す２個のフオトダイオードD₁及びD₂より成る
カラーセンサで、カラーセンサ１０に到来する光
の異る、例えば２種の波長の光に対応するフオト
ダイオードD₁及びD₂よりの出力電流I₁及びI₂が、
電極ａ，ｂ及びｃを通じ、オペアンプ１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ、ダイオードD₃，D₄等より成る、
光の波長を検出する光波長検出器１１に供給され
る。即ち、フオトダイオードD₁より得られる短
波長、例えば青色の光に対応しフオトダイオード
D₁及びD₂並にオペアンプ１１ａ，１１ｂの接地
点を介して流れる検出電流I₁が、オペアンプ１１
ａ及びダイオードD₃に、又、フオトダイオード
D₂より得られる長波長、例えば赤色の光に対応
しフオトダイオードD₁及びD₂並にオペアンプ１
１ａ，１１ｂの接地点を介して流れる検出電流I₂
が、オペアンプ１１ｂ及びダイオードD₄に夫々
供給され、夫々対数圧縮され、それ等が、主とし
てオペアンプ１１ｃ等より成る減算回路１１ｄに
供給され、そこで減算され、出力電圧V₀となる。
この光波長検出器１１の出力電圧V₀は、次の如
く表わされる。

V₀∝logI₂−logI₁＝log（I₂／I₁） …(1) 上記(1)式より明らかな如く、カラーセンサ１０
への入射光の強度変化に関係なく、I₂／I₁は一定
であるので、光波長検出器１１よりの出力電圧
V₀は、カラーセンサ１０への入射光の強度変化
に対しては、変化しないこと、明らかであろう。
従つて、この出力電圧V₀は、第２図に示すカラ
ーセンサ１０の入射光に含まれる光の波長の成分
比に応じて変化し、この電圧V₀と入射光の波長
との関係は、第４図のグラフの曲線Ｃの如く変化
する。即ち、入射光の波長成分比に応じて、電圧
V₀は、＋側又は−側に変化する。

第３図に示す如く、光波長検出器１１の出力電
圧V₀は、次段のゼロバランス設定器１２に供給
される。このゼロバランス設定器１２は、オペア
ンプ１２ａ及び可変抵抗器の如き調節器１２ｂを
有し、光波長検出器１１の出力電圧V₀は、オペ
アンプ１２ａの一方の入力端に、その他方の入力
端に、調節器１２ｂを介して後述の如き電圧が印
加される。後述の検査の始めに、ゼロバランス設
定器１２、即ち、オペアンプ１２ａの出力電圧
V₁がゼロとなるように、調節器１２ｂを調節す
る。即ち、第４図のグラフに示される如く、光波
長検出器１１よりの出力電圧V₀は、カラーセン
サ１０への入射光の含む波長（光の色）の成分比
に応じて、−側から＋側に亘つて変化するので、
後述の検査に際して、カラーセンサ１０の或る一
定又は基準の視野内の光の色（カラー）成分比に
対応する光波長検出器１１の出力電圧V₀に対し、
ゼロバランス設定器１２の出力電圧V₁がゼロと
なるように、調節器１２ｂを調整する（ゼロバラ
ンスを取る）。換言すれば、カラーセンサ１０の
視野内の光の基準カラーの状態に対応する光波長
検出器１１の出力電圧V₀を、それが−側である
にせよ、＋側であるにせよ、打消し、ゼロバラン
ス設定器１２の出力V₁がゼロとなるように、調
節器１２ｂを調節する。このことは、ゼロバラン
ス設定器１２を、カラーセンサ１０の視野内の光
の基準のカラー成分比にセツトしたことを意味す
る。尚、ゼロバランス設定器１２のゼロバランス
が取れたか否かを確認するために、零中央目盛の
電位計１２ｃを、オペアンプ１２ａの出力側に接
続する。この電位計１２ｃの指針がゼロを指せ
ば、上述のゼロバランスが取れたことが知れる。
尚、このためには、他の多くの手段、又は方法が
考えられること、明らかであろう。

今、ゼロバランス設定器１２の出力電圧V₁を
ゼロに設定した状態で、カラーセンサ１０で物体
を見ると、その視野内の物体の光のカラー成分比
が設定以外のカラー成分比の際は、光波長検出器
１１の出力電圧V₀は、設定以前より、−又は＋側
に偏位する。従つて、ゼロバランス設定器１２の
出力、即ちオペアンプ１２ａの出力電圧V₁がゼ
ロではなく、−又は＋側に偏位する。

ゼロバランス設定器１２の次段に、オペアンプ
１３ａ，１３ｂ、ダイオードD₅，D₆、コンパレ
ータ１３ｃ等を含む許容誤差設定器１３を設け、
ゼロバランス設定器１２の出力電圧V₁を、オペ
アンプ１３ａ，１３ｂに供給する。この際、オペ
アンプ１３ａ，１３ｂの接続を次の如く選択す
る。即ち、ゼロバランス設定器１２の出力電圧
V₁が、ゼロより−又は＋側に偏位した時は、両
オペアンプ１３ａ，１３ｂは、共に、例えば＋側
の偏位としての出力を出す。オペアンプ１３ａ，
１３ｂの出力側に夫々接続したダイオードD₅及
びD₆を介して、オペアンプ１３ａ，１３ｂの＋
側の出力のみを取り出すようになし、両ダイオー
ドD₅，D₆の出力を共通にして（電圧V₂として）、
これをコンパレータ１３ｃの一方の入力端に供給
する。このコンパレータ１３ｃの他方の入力端
に、電圧調整手段、例えば可変抵抗器１３ｄの摺
動子を接続し、このコンパレータ１３ｃの他方の
入力端に加える電圧を任意に設定し得るようにな
す。このコンパレータ１３ｃは、可変抵抗器１３
ｄにより設定された以上の電圧が、その一方の入
力端に加わると、出力信号V₃を発生する。従つ
て、可変抵抗器１３ｄによる設定電圧を大きく取
つておけば、電圧V₂がゼロバランス設定器１２
に於て設定されたゼロから、よほど大きく偏位し
ていないかぎり、コンパレータ１３ｃは出力信号
V₃を出さないことになる。従つて、大きな誤差
まで許容することができる。この誤差の許容範囲
は、後述の実際の検査基準に合せるもので、可変
抵抗器１３ｄの調整により実施される。

許容誤差設定器１３の後段に、検出位置タイミ
ング部１４を設ける。これは、外部からのトリガ
信号により、或る規定時間でのカラーセンサ１０
からの入力を規定する作用をなす。即ち、例え
ば、第５図に示す如く、ビン１５の如き被検査物
体にラベル１６が貼つてあるか否か、ラベル１６
は適正か否かを、ビン１５がベルトコンベア１７
上を流れている際に検査する場合、例えば、
LSDの如き発光素子１８及びフオトダイオード
の如き光電変換素子１９より成る位置検出装置２
０を、ベルトコンベア１７に関して、所定位置
（検出位置）に設け、ビン１５が検出位置に到来
した時、位置検出装置２０よりトリガ信号を出す
如くなす。即ち、通常フオトダイオード１９が、
発光素子１８よりの光を受けているが、ビン１５
が所定位置に到来すると、発光素子１８よりフオ
トダイオード１９への光が、ビン１５により遮断
されるが、その時、フオトダイオード１９よりト
リガ信号が発生され、これが、第３図に示す検出
位置タイミング部１４の入力端１４ａに供給され
る。この入力端１４ａは、検出動作期間を定め
る、例えばワンシヨツトマルチバイブレータ１４
ｂの入力端に接続されているので、トリガ信号
が入力端１４ａを介して、ワンシヨツトマルチバ
イブレータ１４ｂの入力端に供給されると、こ
のバイブレータ１４ｂは、例えば数μsecの短い時
間巾のパルスを、アンド回路１４ｃの一方の入力
端に供給する。マルチバイブレータ１４ｂの出力
パルスの時間巾は、被検査物体が、仮に高速で移
動していても、検査に支障を生じないような範囲
の時間巾に選択されている。通常、この時間巾
は、上述の如く、数μsecで、実用上、問題はな
い。このアンド回路１４ｃの他方の入力端には、
許容誤差設定器１３の出力V₃が供給されている。
尚、カラーセンサ１０は、第５図に示す如く、被
検査物体であるビン１５が、所定位置（被検査位
置）に到達した時に、ビン１５の被検査部、例え
ばそのラベル１６の所定部分が、カラーセンサ１
０の視野内に入るように配置される。

今、ビン１５が被検査位置に到達し、トリガ信
号が、位置検出装置２０より入力端１４ａを介し
てワンシヨツトマルチバイブレータ１４ｂに供給
され、これが、上述の如く数μsecの時間巾のパル
スをアンド回路１４ｃに供給する。この時、許容
誤差設定器１３の許容誤差を越える電圧V₂が、
その内部に発生していると（これは、被検査物体
であるビン１５の、例えばラベル１６の貼着位置
が悪く、ビン１５か欠陥品である場合に相当す
る）、この電圧V₂が印加されているコンパレータ
１３ｃは、出力信号V₃を発生する（これは、上
述の如く、被検査物体が欠陥品であることを示
す）。この信号V₃がアンド回路１４ｃを通じてそ
の出力端１４ｄに、被検査物体が異常又は欠陥品
であることを示す信号として送出される。従つ
て、この被検査物体が異常又は欠陥品であること
を示す出力を、例えばランプ、ブザ等に供給し
て、被検査物体が異常又は欠陥品であることを知
らしめてもよいし、この欠陥品であるビン１５
を、ベルト１７より排除する排除機構を動作させ
るようにしてもよい。第３図に示す例では、検出
位置タイミング部１４の出力端１４ｄの信号を、
駆動回路２１を介してブザ又はランプ２２に供給
し、警報を発生した例である。一方、位置検出装
置２０がトリガパルスを発生した時に、所定の検
出位置に到達しているビン１５が正規、或は正規
品と見なし得るものであれば、許容誤差設定器１
３に於ける電圧V₂は、ゼロ、又はゼロでないと
しても、コンパレータ１３ｃの許容誤差範囲内に
入つている電圧であるので、コンパレータ１３ｃ
は出力を発生しない。従つて、この時は、アンド
回路１４ｃは出力を出さない。従つて、異常の警
報等は行われない。

上述した本考案の一例を、例えば茶色のビンに
白色ラベルが正規に貼着されているか否かを検査
するに適当する場合を例に挙げ、説明しよう。

第６図Ａは白色のラベル２３が貼着されている
茶色のビン２４の正面図、第６図Ｂ，Ｃ及びＤは
第６図Ａの〇印で示す被検査部分、即ちカラーセ
ンサ１０の視野内の拡大図で、第６図Ｃはラベル
２３が正規の位置（左右方向に於て正規の位置）
に貼着されている場合で、第６図Ｂ及びＤはラベ
ル２３が正規位置に貼着されていない状態（この
例では左右方向にづれている状態）を夫々示して
いる。本考案に於ては、ビン２４が被検出位置に
到達した時、〇印で示すカラーセンサ１０の視野
が、半分はラベル２３の白、残りの半分がビン２
４の茶色の時、即ち第６図Ｃに示す如く、ラベル
２３が正規の位置に貼着されている時、ゼロバラ
ンス設定器１２のゼロバランスを取り、且つ許容
誤差範囲を、その設定器１３に於て適当な値、例
えば、ラベル２３の正規位置よりのズレの許容範
囲（例えば１mm）に対応する値に選択する。

斯くすれば、被検査位置に到達したビン２４の
カラーセンサ１０の視野内（〇印）が、例えば、
第６図Ｂ及びＤの如き場合は、出力端に１４ｄに
異常を示す出力が得られ、ビン２４に貼着されて
いるラベル２３は正規でないことが検出される。
尚、カラーセンサ１０の視野内が、第６図Ｃの如
くでなく、第６図Ｂ及びＤの如き場合であつて
も、ラベル２３のズレが上述の如く、例えば１mm
以内であれば、これは、コンパレータ１３ｃの許
容誤差範囲内に入るので、出力端１４ｄに信号が
得られないことは、勿論である。

又、上例は、ラベルの左右方向のズレを検出し
たが、上下方向のズレも、カラーセンサ１０の視
野を、ラベルの上下方向の線に合せれば（第６図
Ａの点線〇印参照）、同様に検出し得ること、明
らかであろう。

更に、茶色と白色との組合せを検出する以外
に、その他任意の色の組合せも、同一のカラーセ
ンサを用いて検出し得ることも、明らかであろ
う。

更に、第３図に示す本考案の回路例では、アナ
ログを主体にして各出力信号を取扱つたが、Ａ／
Ｄコンバータを用いて、各出力信号をデジタル化
し、論理回路を用いて、同様の検出が出来るこ
と、当該業者には、明らかであろう。

又、３個以上のフオトダイオードを一体に設
け、３種以上の異る色に関連する物体の検査を行
い得ることも、明らかであろう。

尚、透明に、例えば白地の文字、模様等の検査
にも、適当な色のバイアス光を照射すれば、本考
案を適用し得ることは、明らかであろう。

その他、本考案の精神を逸脱することなく、多
くの変化変更がなし得ることは、当該業者に明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案に使用するカラーセンサの一
例の断面図、第１図Ｂはその等価回路図、第２図
は第１図に示すカラーセンサの特性図、第３図は
本考案の一例の系統的回路図、第４図は第３図の
回路の一部の出力の特性図、第５図及び第６図は
本考案が適用される被検査物及びその近傍を示す
図である。図に於て、１及び１０はカラーセンサ、１１は
光波長検出器、１２はゼロバランス設定器、１３
は許容誤差設定器、１４は検出位置タイミング部
を夫々示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】被検査物体よりの複数の異なる波長帯域の光に
応答して、夫々異なる検出信号を出力する光電変
換素子をシリコン等の基板上に二段重ねに構成さ
せたワン・チツプのカラーセンサを使用した検査
装置に於いて、上記カラーセンサよりの上記被検査物体に対応
する検出信号をオペアンプ及びダイオードより成
る複数個の増幅器で対数圧縮し、該対数圧縮され
た出力を減算回路に供給して減算出力電圧を得る
光波長検出器と、上記減算出力電圧を基準カラーに対応してゼロ
となるように調節するゼロバランス設定器と、上記被検査物体の検査の許容誤差範囲を予め設
定し、上記ゼロバランス設定器の出力を受け、こ
の入力レベルが該許容誤差範囲のレベルを越えた
時に異常信号を発生する許容誤差設定器と、上記被検査物体が所定位置に到達した時に電気
信号を出力する位置検出器と、上記位置検出器の出力信号を受けた時のみ上記
許容誤差設定器よりの異常信号を通過させる検出
位置タイミング器とよりなることを特徴とする検
査装置。