JPH0350216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シート物等の被検査面を撮像装置
により光電的に走査して欠点を検出する装置に関
する。

例えば第１図に示すように、撮像装置１と光源
２との間に紙やフイルム等のシート状の被検査物
３を配し、透過光式に被検査物３を走査し、ピン
ホール４の如き欠点を検出する場合、基本的に次
のような信号処理を行なう。

上記撮像素子１がCCD（電荷結合素子）等の半
導体イメージセンサを用いて構成される場合、そ
の映像信号は第２図に例示するように高周波パル
スの形で出力される。この波形図は一走査分の映
像信号VSを示しており、Ｅな被検査物３の正常
部分の明かるさに対応した地合レベルであり、こ
の地合レベルＥには周知のように種々の要因によ
り低周波数の変動が現れる。また、ｎは被検査物
３のピンホール４に対応する欠点信号で、ピンホ
ール４を通して強い光が撮像装置１に入射するた
め、欠点信号ｎは地合レベルＥより高レベルのパ
ルス状の信号となる。

この欠点信号ｎを弁別するために映像信号VS
を適宜なしきい値で２値化する訳だが、浮動２値
化として良く知られているように映像信号VSを
適宜に積分するとともに適宜にレベルシフトする
ことにより、映像信号VS中の地合レベルＥの変
動に迫従するしきい値信号SHを作り、これで２
値化を行なつている。第３図はしきい値信号SH
を得る回路の要部である上記積分回路の具体例で
ある。この回路において、映像信号VSがダイオ
ードＤのカソード側に印加され、映像信号VSの
瞬時電圧がコンデンサＣの充電電圧Vc（この回路
の出力電圧である）以上のとき、ダイオードＤお
よび抵抗Ｒ１を通してコンデンサＣへ充電電流が
流れ、映像信号VSの順次電圧が電圧Vc以下のと
き、コンデンサＣから抵抗Ｒ２に放電電流が流れ
る。ここで抵抗Ｒ１およびＲ２を適宜に選んで、
コンデンサＣに対する充電経路の時定数を比較的
小さく、放電経路の時定数を比較的大きく設定す
る。出力電圧Vcは第２図に示すように地合レベ
ルＥの低周波数の変動に迫従し、かつパルス状の
欠点信号ｎには余り応答しない波形となる。この
信号Vcを適宜に増幅したり、あるいは一定電圧
を加算することによりレベルシフトし、地合レベ
ルＥより僅かに大きいしきい値信号SHが得られ
るのである。

以上が欠点弁別の基本である。ところで、撮像
装置１の出力には周知のように各走査の間で映像
信号がなくなる期間（帰線期間に相当するもの
で、ここではブランク期間と称す）が含まれる。
このブランク期間において上記積分回路のコンデ
ンサＣの充電電荷が放電するため、積分出力Vc
は徐々に低下し、しきい値信号SHも低下する。
このブランク期間でのしきい値の低下による誤弁
別を防ぐ目的で、従来は、ブランク期間ではしき
い値信号SHのレベルを保持する回路や、一定電
圧を積分回路の出力に加えてその一定電圧に保持
する回路が一般的に採用されているが、その効果
は以下に説明するように充分でない。

第４図はブランク期間BLにてしきい値信号SH
のレベルを保持する方式における映像信号VSと
しきい値信号SHの関係を示し、また第５図はブ
ランク期間BLにて一定電圧Ｖ１を積分回路の出
力に加え一定電圧Ｖ１に保持する方式における映
像信号VSとしきい値信号SHの関係を示す。な
お、両図における映像信号VSは上記のように高
周波パルスで出力される信号の包絡線で表されて
いる。

第４図ａに示した例は映像信号VSの地合レベ
ルが各走査の冒頭部分で比較的高く、走査終了部
分で比較的低くなるような一定の傾向を持つ傾き
を示している場合の例であり、逆に第４図ｂの例
は映像信号VSの地合レベルが走査冒頭部分で比
較的低く、走査終了部分で比較的高い場合の例で
ある。ここで、ブランク期間BLでしきい値信号
SHを保持するようにした場合、第４図ａの例で
は映像信号VSの冒頭部分で欠点がないにも拘わ
らず欠点弁別信号を出力してしまい、逆に第４図
ｂの例では、映像信号VSの冒頭部分に比較的小
さな欠点信号があつてもこれが検出されないとい
つた問題を生ずる。

また、第５図に示すようにブランク期間BLに
一定電圧を積分周力に加えて一定電圧Ｖ１に保持
する方式では、周図ａのように被検査物、光源等
の変化により映像信号VSの全体的なレベルが変
化した場合、ブランク期間BLにて積分回路の出
力に加え得る一定電圧Ｖ１を変えないと、走査冒
頭部分の欠点を検出できないという問題点があ
る。また同図ｂに示すようにブランク期間BLが
短くなつた場合、積分回路が一定電圧Ｖ１まで充
電できず、走査冒頭部分で誤つた欠点弁別をして
しまうという問題点もあつた。

この問題を解決するために、従来の他の方式と
して、走査冒頭部分の映像信号レベルを、包絡線
信号を作るための第１の積分回路とは別の第２の
積分回路にて保持し、これによつて保持されたレ
ベルを各走査間のブランク期間にて第１の積分回
路側に移すようにした方式がある。この方式の動
作波形を第６図に示している。この方式の問題点
としては次のように点があげられる。第６図に例
示した波形におて、第２走査の冒頭部分にレベル
の大きな欠点ｎが存在すると、上記第２の積分回
路にその大きなレベルが保持され、次の第３走査
の開始時に第２の積分回路の記憶レベルが上記第
１の積分回路に移されて欠点弁別が開始される訳
であるから、その第３走査の映像信号中に先のレ
ベルの大きな欠点がなくなつていて、代りに走査
冒頭部分にレベルの小さな欠点ｎが存在する場
合、しきい値信号SHがこの走査冒頭部分で映像
信号VSの地合レベルより大きく上昇しているた
め、この微少な欠点信号が検出できなくなる。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、映像信号の各走査間
のブランク期間に全く影響されず映像信号の走査
冒頭部分の地合レベル変動を追従記憶し、かつそ
の記憶したレベルを基に包絡線信号を作り、その
信号からしきい値信号を発生し、その結果誤弁別
の少い高精度な欠点検出が行なえるようにした欠
点検出装置を提供することにある。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第７図はこの発明に係る欠点検出装置の一実施
例を示すブロツク図であり、第８図および第９図
はこの欠点検出装置の各部の信号波形を示す。
CCDイメージセンサ等からなる撮像素子５は駆
動回路１２からの制御信号を受けて動作し、例え
ば第１図に示した態様で被検査物３上を光電的に
繰り返し走査する。

撮像素子５から出力されて増幅器６で増幅され
た映像信号VSは、欠点弁別用比較器１６におい
て後述のようにして得られるしきい値信号SHと
レベル比較され、これにより２値化された弁別信
号OUTが出力される。この発明に係る欠点検出
装置は、アツプダウンカウンタ１１と、このカウ
ンタ１１のデジタル計数出力を記憶するためのメ
モリ１７と、上記カウンタ１１のデジタル計数出
力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１４
と、このＤ／Ａ変換器１４の出力信号ｂと上記映
像信号VSのレベル比較をする比較器７と、上記
撮像素子５による走査期間中に上記カウンタ１１
を上記比較器７の出力に応じてVS＞ｂのときは
所定速度でアツプカウントさせるとともに、VS
＜ｂのときは所定速度でダウンカウントさせるア
ツプダウン制御手段と、上記撮像手段の走査信号
に周期して複数ｍ回毎の走査時にその走査直後の
上記カウンタ１１の出力を上記メモリ１７に記憶
させる記憶タイミング制御手段と、上記撮像手段
の走査信号に同期して各走査間のブランク期間中
の上記メモリ１７の記憶データを上記カウンタ１
１にプリセツトさせるプリセツトタイミング制御
手段とを備え、上記Ｄ／Ａ変換器１４の出力信号
ｂを増幅器１５によつて適宜に増幅して上記しき
い値信号SHを得るようにしている。

実施例について詳述すると、タイミング回路１
３からは、駆動回路１２にて作られる撮像素子５
の走査クロツク信号と同期した２相のクロツク信
号Ｔ１，Ｔ２が出力される。第８図に示すよう
に、クロツク信号Ｔ２は映像信号VS中に含まれ
ている各絵素パルスの立ち下がり直後に発生する
極めて幅の狭いパルス信号であり、またクロツク
信号Ｔ１は、クロツク信号Ｔ２より極く僅かに遅
れて発生するやはり幅の狭いパルス信号である。
クロツク信号Ｔ１，Ｔ２は撮像素子５の走査が行
われている期間にのみ発生し、各走査間のブラン
ク期間BLでは発生しない。

また、撮像素子５によりｍ回の走査毎にその走
査開始直後にタイミング回路１３か書き込みパル
スTWが出力される。また、撮像素子５による各
走査の終了直後にタイミング回路１３からプリセ
ツトパルスTPが出力されるように構成されてい
る。走査開始直後のパルス信号TWは上記メモリ
１７に対して書込みパルス信号として印加され、
走査終了後のパルス信号TPは上記カウンタ１１
にプリセツト信号として印加される。

映像信号VSとＤ／Ａ変換器１４の出力信号ｂ
とをレベル比較する比較器７の出力信号ｃがフリ
ツプフロツプ８のセツト入力側に印加され、上記
クロツク信号Ｔ１がこのフリツプフロツプ８のリ
セツト入力側に印加される。これにより、映像信
号VS中のある絵素パルスのレベルが信号ｂのレ
ベルより大きい場合、第８図ｃに示すように比較
器７からパルス信号が生じ、この信号によつてフ
リツプフロツプ８がセツトされる。逆に映像信号
VS中のある絵素パルスのレベルが信号ｂより低
い場合、比較器７の出力信号ｃはＬレベルのまま
で、フリツプフロツプ８はクロツク信号Ｔ１によ
つてリセツトされたままとなる。フリツプフロツ
プ８のセツト出力Ｑはアンドゲート９に印加さ
れ、リセツト出力はアンドゲート１０に入力さ
れる。２つのアンドケート９，１０にはタイミン
グ回路１３からの上記クロツク信号Ｔ２が入力さ
れる。そして、アンドゲート９の出力信号がカウ
ンタ１１のアツプカウント入力となり、アンドゲ
ート１０の出力信号がカウンタ１１のダウンカウ
ンタ入力となる。

上記の構成において、映像信号VS中の各絵素
パルスのレベルＤ／Ａ変換器１４の出力信号ｂよ
り大きいと、そのような絵素パルスが発生する度
にフリツプフロツプ８がセツトされ、その度にア
ンドゲート９からパルス信号UPが出力され、そ
の度にカウンタ１１か１づつアツプカウントされ
る。そのため、カウンタ１１の出力をアナログ変
換してなる信号ｂのレベルも増加していく。

上記とは逆に映像信号VS中の絵素パルスのレ
ベルが信号ｂより低い場合、フリツプフロツプ８
がリセツトされたままとなり、その状態でクロツ
ク信号Ｔ２が発生するため、このようなレベルの
低い絵素パルスが発生する度にアンドゲート１０
からパルス信号DWが出力され、その度にカウン
タ１１が１づつダウンカウントされる。その結
果、カウンタ１１の出力をアナログ変換してなる
信号ｂのレベルも減少する。

上記のようにして、映像信号VSのレベルが信
号ｂより大きければ信号ｂのレベルが増加させら
れ、逆に信号ｂより映像信号VSのレベルが小さ
ければ信号ｂのレベルが減少させられる。この結
果、Ｄ／Ａ変換器１４の出力信号ｂは映像信号
VSの包絡線信号に略等しくなる。

また、撮像素子５によるｍ走査毎にその走査開
始直後にタイミング回路１３から書込みパルス
TWが出力され、これによつてその時点のカウン
ト１１のデジタル計数出力がメモリ１７に記憶さ
れる。また、撮像素子５による各走査の終了直後
にタイミング回路１３からプリセツトパルスTP
が出力され、これによつてメモリ１７に記憶され
ているデータがカウンタ１１にプリセツトされ、
次に走査時にこのプリセツトされたデータを初期
値とし、上述したような包絡線信号を作る回路動
作が行われる。

上記のようにしメモリ１７に記憶されたレベル
を基準にして、映像信号レベルの変動に迫従した
包絡線信号の作成動作が行われる。その結果、第
９図に示すように、映像信号VSの地合レベルが
走査開始から走査終了に向けて一定の傾きを有し
ている場合ａ，ｂであつても、従来のように走査
冒頭部分にてしきい値信号SHが映像信号VSにク
ロスしたりあるいは逆に大きく掛離れたりして誤
弁別や弁別もれを生じてしまうことがなくなる。
周図ｃのように映像信号VSのレベルが大きく変
化した場合でも、同様にしきい値信号SHがこれ
に迫従し、誤弁別を生じることがない。また、メ
モリ１７へのデジタルデータの書込みおよびその
デジタルデータのカウンタ１１へのプリセツトは
瞬時にして行われるので、周図ｄに示したように
ブランク期間BLが極端に短くなつても何等問題
は生じない。

この発明の装置においては、上述したように、
走査開始直後のカウンタ１１の出力をメモリ１７
に記憶させる記憶タイミング制御手段の動作を、
撮像素子５の走査信号に周期して複数ｍ回の走査
毎に行なうようにしている。これに対し、上記記
憶タイミング制御手段の動作を各走査毎に行なつ
た場合、メモリ１７の記憶レベルが映像信号VS
の冒頭部レベルに敏感に反応し過ぎ、第６図に説
明した従来方式のように、映像信号VSの冒頭部
にレベルの大きな欠点信号が存在すると、メモリ
１７の記憶レベルがこれに応答して高くなつてし
まい、その大きなレベルの欠点信号がなくなつた
直後において誤弁別を生じてしまうという問題が
ある。それに対し、本願装置のように、記憶タイ
ミング制御手段の走査を複数ｍ回の走査毎に行な
うようにすると、映像信号VSの冒頭部レベルの
変動がハイカツトフイルタを通した形でメモリ１
７の記憶レベルに反映する事となり、比較的に高
周波成分である欠点信号のレベル変化にメモリ１
７の記憶レベルが影響を受け難しなり、その結果
先に説明した第６図のごとき護弁別を生ずるとい
う問題が防止できるのである。

上述のように、記憶タイミング制御手段の動作
周期ｍは上記ハイカツトフイルタの特性を決定づ
ける要因である。すなわち、ｍを大きくするほど
映像信号VSの冒頭部レベルの変動のうちの低い
周波数成分しかメモリ１７の記憶レベルとして反
映しなくなる。

従つて、記憶タイミング制御手段の動作周期ｍ
を幾つにするかは、映像信号VS中に現れる欠点
信号がどの程度の周波数成分であるかによつて決
まる事となる。そして、映像信号VS中に現れる
欠点信号の周波数成分は、被検査物３の撮像素子
に対する送り速度によつて変化する。従つて、被
検査物３の送り速度が変化するような場合、その
送り速度を第７図に示した速度検出部１８でもつ
て検出し、その検出速度に応じて上記動先周期ｍ
を比例的に変化させるようにすると、被検査物３
の送り速度の変動に影響されない安定した弁別基
準でもつて正確な欠点弁別を行なえるようにな
る。

第１０図に上記速度検出器１８の出力信号SP
１の周期に基づいて上記書込タイミング制御手段
の動作を行なわせる書込パルスTWを得るための
回路ブロツクとその各部の動作波形を示してい
る。同図において、速度検出器１８の出力信号
SP１は被検査物３の速度に比例した周期の方形
波信号で、この信号はＤフリツプフロツプ１９の
Ｔ入力に印加され、このフリツプフロツプ１９は
信号SP１の立ち上がりでもつてセツトされる。
またパルス信号Ｔ３は駆動回路１２から得られる
撮影素子５の走査と同期した信号で、各走査毎に
その走査開始直後に発生する幅の小さいパルスで
ある。このパルス信号Ｔ３とフリツプフロツプ１
９のＱ出力とがアンドゲート２０に入力され、フ
リツプフロツプ１９がセツトされているときにパ
ルス信号Ｔ３がアンドゲート２０を通過して書込
パルスTWとなる。アンドゲート２０の出力パル
スは遅延回路２１で僅かに遅延されてフリツプフ
ロツプ１９のＲ入力に印加され、これをリセツト
する。従つて、速度検出器１８の出力信号SP１
が立ち上がつてから最初に発生したパルス信号Ｔ
３が一発のみアンドゲート２０を通過し、フリツ
プフロツプ１９がリセツトされる。このようにし
て、速度検出器１８の出力に比例的に変化する周
期の書込パルスTWが得られるのである。

なお、上記の実施例では映像信号VSの地合レ
ベルＥよりレベルが大きくなる欠点信号の弁別に
ついて説明したが、地合レベルＥよりレベルが下
がる欠点信号の弁別についても上記と同様である
ことは言うまでもない。

以上詳細に説明したように、この発明に係る欠
点検出装置にあつては、コンデンサを含む積分回
路によつて映像信号の地合レベル変動に迫従した
包絡線信号を得るのではなくて、アツプダウンカ
ウンタによつてデジタル的に映像信号の地合レベ
ル信号に迫従したデータを得、これをＤ／Ａ変換
して包絡線信号を得るようにし、かつ、複数回の
走査毎にその走査開始直後のカウンタの出力をメ
モリに記憶し、その記憶データを走査終了後のブ
ランク期間にて上記カウンタにプリセツトするよ
うにしているので、種々の要因によつて生ずる映
像信号の低周波数のレベル変動に全く影響され
ず、極めて高精度な欠点弁別が行なれるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は欠点検出装置の概要の説明図、第２図
は映像信号の波形例を示す図、第３図は従来のし
きい値信号を得るための回路の要部を示す図、第
４図、第５図および第６図は従来の問題点を示す
波形図、第７図は本発明による欠点検出装置の一
実施例のブロツク図、第８図および第９図は第７
図に示す本発明の装置の各部の波形を示す図、第
１０図は速度検出器１８の出力周期に比例したメ
モリ１７の書込パルスTWを発生する回路および
その各部の波形をしめす図である。 ５……撮像素子、７……比較器、１１……アツ
プダウンカウンタ、１４……Ｄ／Ａ変換器、１６
……欠点弁別用比較器、１７……メモリ、１８…
…速度検出器、VS……映像信号、SH……しきい
値信号、OUT……欠点弁別信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検査対象物の被検査面を撮像手段により光電
   的に走査し、そして得られる映像信号と適宜なし
   きい値信号とを欠点弁別用比較器にてレベル比較
   することにより、上記検査対象物の被検査面の欠
   点を検出する装置であつて、 アツプダウンカウンタと、 このカウンタのデジタル計数出力を記憶するた
   めのメモリと、 上記カウンタのデジタル計数出力をアナログ信
   号に変換するＤ／Ａ変換器と、 このＤ／Ａ変換器の出力信号ｂを適宜に増幅ま
   たは減衰またはレベルシフトすることによつて上
   記しきい値信号を得るとともに、上記出力信号ｂ
   と上記映像信号ａとレベル比較をする比較器と、 上記撮像手段の走査期間中に上記カウンタを上
   記比較器の出力に応じて、上記映像信号ａのレベ
   ルが上記Ｄ／Ａ変換器の出力信号ｂよりも高いと
   きはアツプカウントさせるとともに、映像信号ａ
   のレベルがＤ／Ａ変換器の出力信号ｂよりも低い
   ときはダウンカウントさせるアツプダウン制御手
   段と、 上記撮像手段の走査信号に同期して複数回ごと
   の走査時にその走査直後の上記カウンタの出力を
   上記メモリに記憶させる記憶タイミング制御手段
   と、 上記撮像手段の走査信号に同期して各走査間の
   ブランク期間中に上記メモリの記憶データを上記
   カウンタにプリセツトさせるプリセツトタイミン
   グ制御手段と、 を備えていることを特徴とする欠点検出装置。 ２ 上記記憶タイミング制御手段の動作周期を、
   上記被検査物の上記撮影手段に対する送り速度に
   比例して変化させるように構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の欠点検出装置。