JPH0411414Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は形状複雑な対象物の表面欠陥の有無等
を光学的に検査するために使用される欠陥検査用
カメラに関するものである。

（従来の技術） 従来、板ガラスや鋼板のような板状体の欠陥検
査には多数の画素を直線状に配列させた直線撮像
素子（リニアイメージセンサ）をテレビカメラの
レンズの軸線上に配置した欠陥検査用カメラが使
用されているが、このような欠陥検査用カメラは
対象物表面の明るさを直接電気信号に変換するも
のであるから、例えば碍子のような複雑な凹凸面
を有する対象物に使用したときには照明むらによ
る明るさの変化と欠陥による明るさの変化とを識
別することができない欠点がある。そこで本考案
者はテレビカメラの撮像面に２本の直線撮像素子
を近接させて並列に配置し、双方の直線撮像素子
から生ずる出力信号の差を演算することにより照
明むらの影響をキヤンセルするようにした視覚セ
ンサシステムを開発して先に特願昭59−67016号
として提案したところである。

ところが一般に直線撮像素子はそのセンサチツ
プの周囲にシフトレジスタ回路や出力回路が一体
的に組込まれて全体の幅が約10mm程度もあるため
に10mm以下の距離に近接配置することができず、
レンズ倍率をＭとすれば対象物表面上においては
10×Ｍmmも離れた線上の明るさを対比することと
なつて検査精度を一定値以上に向上させることが
できぬ問題があることが分つた。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は上記のような従来の問題点を解決し、
通常の直線撮像素子を利用して対象物表面の非常
に近接した２本の線上の明るさの対比を正確に行
わせることができる欠陥検査用カメラを目的とし
て完成されたものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、レンズの軸線上に該軸線に直交する
稜線を挟んで軸線に対して等角度に傾斜する対称
な２つの反射面を持つ反射鏡を取付けるととも
に、この反射鏡を送りねじにより軸線方向に進退
可能とし、またこれらの反射面からの反射光を受
けるカメラ内面上の２位置には、少なくとも一方
に画素の配列方向への取付位置の微調整機構が付
設された直線撮像素子を配したことを特徴とする
ものである。

（実施例） 次に本考案を図示の実施例について詳細に説明
すれば、１はレンズ２を備えたカメラ主体であ
り、３はレンズ２に軸線ｌ上に送りねじ４及びガ
イド５によつて進退動自在に取付けられた５角柱
状の反射鏡である。この反射鏡３は軸線ｌに直交
するよう位置付けられた稜線６を挟んで軸線ｌに
対して45°の等角度で左右に傾斜した対称な２つ
の反射面７，８を持つものであり、また、カメラ
内面上のこれらの反射面７，８からの反射光を受
ける２位置にはそれぞれ直線撮像素子９，１０が
配置されている。これらの直線撮像素子の少くと
も一方にはその画素の配列方向への取付位置の微
調整機構１１が付設されている。本実施例では微
調整機構１１はマイクロメータの送り機構を利用
したものであつて、そのアウタースリーブ１２を
カメラ主体１の外壁に固定するとともに、シンブ
ル１３を回転させることによつて10μmの精度で
移動できるスピンドル１４の先端に一方の直線撮
像素子９を取付けたものである。本実施例では微
調整機構１１としてマイクロメータの送り機構を
利用したがこれに限定されるものではなく、また
本実施例では他方の直線撮像素子１０はカメラ主
体１の内面に固定されたものとしたが、両方の直
線撮像素子９，１０に取付位置の微調整機構１１
を付設することもできる。これらの直線撮像素子
９，１０は第３図に示されるように駆動回路に設
けられた単一のクロツク信号発生器１５によつて
同時に駆動され、対応する画素から取出された電
気信号は差分回路１６へ同時に入力されてその差
信号を得るものである。

（作用） このように構成されたものは、第４図に示され
るように懸垂碍子等の対象物２０の上方に対象物
２０の半径方向と反射鏡３の稜線６の長手方向と
を一致させてセツトし、対象物２０を自転させつ
つその表面からの反射光をレンズ２により受光さ
せて使用するものであるが、レンズ２からの入射
光はその軸線ｌ上に設けられた反射鏡３の軸線ｌ
に直交する稜線６を挟んで軸線ｌに対して等角度
に傾斜させた対称な２つの反射面７，８によつて
左右に２分され、これらの反射面７，８からの反
射光を受けるカメラ内面上の２位置に配された直
線撮像素子９，１０によつて受光されて対象物２
０の半径方向の明るさの変化を示す電気信号に変
換され、演算処理部１７によつて処理されること
となる。このとき、第１図及び第３図からも明ら
かなように、軸線ｌから左右いずれかにわずかに
外れた光路から入射する光線が反射面７，８のい
ずれかにより振り分けられて直線撮像素子９また
は１０へ入ることとなり、このようなわずかな光
路の差を持つ光線の振り分けは反射鏡３によつて
行われるので、従来のように直線撮像素子９，１
０を近接配置しなくとも対象物２０の表面の非常
に近接した２本の線２１，２２上の明るさを適確
に把えて直線撮像素子９，１０により電気信号に
変換させることが可能となる。

このような直線撮像素子９，１０からの出力信
号は、対象物２０の表面に欠陥がない場合にはそ
れぞれの長手方向には変化があるものの各直線撮
像素子９，１０の相対応する画素からの出力信号
はそれぞれ同一であるために、直線撮像素子９か
らの出力信号と直線撮像素子１０からの出力信号
との差を演算すれば差信号はゼロとなる。これに
対して第４図に示すように対象物２０の表面に欠
陥３０が存在すれば線２１を把えた直線撮像素子
９の出力信号は第５図上段のように欠陥３０によ
る明るさの変化を含む波形となり、線２２を把え
た直線撮像素子１０の出力信号は第５図中段のよ
うな波形となる。従つて両者の差を演算すれば第
５図下段に示されるように欠陥信号のみとなつた
差信号を取り出すことができる。しかも、対比さ
れる線２１と線２２との間隔を極めて接近させる
ことができるので、非常に微細な欠陥３０をも検
出することができ、検査精度を著しく向上させる
ことができる。一方、対比される線２１と線２２
との間隔は必要以上に狭すぎると検出すべき欠点
も捉えられなくなる。従つて、最適な間隔は対象
物の移動速度、直線撮像素子９の走査速度、検出
すべき最小欠点の大きさに基づいて決定する必要
がある。この点、本考案においては反射鏡３を送
りねじ４により軸線方向に進退可能としてあるの
で、対比される線２１と線２２との間隔を容易に
最適な間隔に設定できる。

例えば、対象物の移動速度が250mm／sec、2048
ビツトCCDの直線撮像素子９の走査速度が
3msec、検出すべき最小欠点の大きさを１mmとし
た場合には、２本の線２１と線２２との間隔の最
適値は２mmとなり、送りねじ４により反射鏡３を
移動させることにより容易にこの間隔に設定する
ことができる。

またこのように、本考案の欠陥検査用カメラに
おいては２本の直線撮像素子９，１０の相対応す
る画素上に対象物２０上の隣接する２点の像が正
確に結ばれる必要があるが、従来のように２本の
直線撮像素子をテレビカメラの撮像面に近接させ
て並列配置する場合とは異なり、カメラ本体１の
離れた場所に別々に直線撮像素子を取付ける場合
には両者の位置合せが必ずしも容易ではない。即
ち、ひとつの画素は十数μmの大きさを有するの
みであるから、２本の直線撮像素子９，１０の画
素の配列方向への取付位置が十数μmずれていた
場合には対象物２０に欠陥がないにもかかわらず
照明むらによる明るさの変化による欠点信号を出
力することとなる。しかし、本考案においては直
線撮像素子９，１０の少くとも一方に取付位置の
微調整機構１１を付設したので、このような取付
位置のずれは一方の直線撮像素子９を画素の配列
方向へ10μmの精度で移動させて補正することが
でき、直線撮像素子９，１０をカメラ本体１の内
面上の離れた位置に取付けたことによる検査精度
の低下を防止することができる。

（考案の効果） 本考案は以上の説明からも明らかなように、通
常の直線撮像素子を利用して対象物表面の極めて
近接した２本の線上の明るさを電気信号に変換し
て対比することができ、しかも少くとも一方の直
線撮像素子に画素の配列方向への取付位置の微調
整機構を付設することにより直線撮像素子を離れ
た位置に取付けたことによる検査精度の低下を防
止することに成功したものである。また反射鏡を
送りねじにより軸線方向に進退可能としてあるの
で、対比される線と線との間隔を最適な間隔に容
易に設定できる。このように本考案は対象物の表
面の欠陥を精度良く適確に検査することができる
ものであるから、碍子その他の複雑な凹凸面を有
する対象物の欠陥をオンラインで適確に検査でき
る欠陥検査用カメラとしてその実用的価値は極め
て大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す水平断面図、第
２図はその垂直断面図、第３図はそのシステム構
成図、第４図は本考案の欠陥検査用カメラの使用
状態を示す一部切欠斜視図、第５図は各撮像素子
の出力信号及びその差信号の波形図である。 ２……レンズ、３……反射鏡、６……稜線、
７，８……反射面、９，１０……直線撮像素子、
１１……微調整機構、ｌ……レンズ２の軸線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. レンズ２の軸線ｌ上に該軸線ｌに直交する稜線
   ６を挟んで軸線ｌに対して等角度に傾斜する対称
   な２つの反射面７，８を持つ反射鏡３を取付ける
   とともに、この反射鏡３を送りねじ４により軸線
   ｌ方向に進退可能とし、またこれらの反射面７，
   ８からの反射光を受けるカメラ内面上の２位置に
   は、少なくとも一方に画素の配列方向への取付位
   置の微調整機構１１が付設された直線撮像素子
   ９，１０を配したことを特徴とする欠陥検査用カ
   メラ。