JPH0411415Y2 - - 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。また、直線撮像
素子は厳密な工程管理下において製造されるもの
ではあるが、その受光感度特性は画素の配列方向
に数パーセントの範囲内で変動するものがあるの
で、２本の直線撮像素子が異なる受光感度特性を
示す場合にはやはり検査精度が低下する問題があ
ることが明らかとなつた。

（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うえ、直線撮像素子の受光感
度特性の相違による検査精度の低下を防止して高
い検査精度を得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） 上記の問題点を解決するためになされた本考案
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進退動自在に取付けるとと
もに、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、少なくとも一方の前面に
製造上のバラツキによる画素の配列方向への受光
感度特性の変動パターンに対応する濃度分布を持
つ光量加減フイルタ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９，１０
は製造上のバラツキによりその画素の配列方向に
受光感度特性が変動する場合のあることは前述の
とおりであるが、これによる不均一を補正するた
めに本考案においては少なくとも一方の直線撮像
素子の前面に光量加減フイルタ１１が付設されて
いる。

数多くの直線撮像素子の受光感度特性を測定し
てみると、全ビツトにわたり平坦な特性を示すも
ののほかに、第６図に示すようにビツトの一端か
ら他端に向かつて上昇する傾向を示すものと、第
７図のようにビツトの中央が上がる特性を示すも
のと、第８図のようにビツトの中央が下がる特性
を示すものとの３種類がある。なお、第６図に対
応するもののオシログラフによる出力特性を第９
図に示し、第７図に対応するもののオシログラフ
による出力特性を第１０図に示す。

従つて各図の右側に示したように受光感度特性
の変動パターンに対応させて高感度部分の濃度を
高くした濃度分布を持つ３種類の光量加減フイル
タ１１を準備しておき、直線撮像素子の受光感度
特性の変動パターンに対応する濃度分布を持つ光
量加減フイルタ１１を選択するものとすれば、直
線撮像素子９，１０の受光感光感度をその全長に
わたり均一なものとすることができる。なお、本
実施例では一方の直線撮像素子９をマイクロメー
タの送り機構を利用した位置の微調整機構１２に
よつて10μmの精度で画素の配列方向に移動でき
るようにし、２本の直線撮像素子９，１０の画素
を正確に対応させることができるようにした。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１３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１４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１５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。

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、直線撮像素子の前面には製造上のバラツ
キによる画素の配列方向への受光感度特性の変動
パターンに対応する濃度分布を持つ光量加減フイ
ルタ１１が付設されているので、各直線撮像素子
９，１０はみかけ上全長にわたつて均一な受光感
度特性を持つこととなり、２本の直線撮像素子
９，１０間の受光感度特性の相違による検査精度
の低下はほぼ完全に防止されることとなる。

このように受光感度特性が補正された直線撮像
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。

（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、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。しかも少くとも一方の直線撮像素子の前面
に画素の配列方向への受光感度特性の変動パター
ンに対応する濃度分布を持つ光量加減フイルタを
付設することにより２本の直線撮像素子の製造上
のバラツキによる受光感度特性の相違による検査
精度の低下を防止することに成功したものであ
る。

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、第６図、第
７図、第８図は直線撮像素子の受光感度特性の変
動パターンとそれに対応する光量加減フイルタを
示す模式図、第９図は第６図に対応する直線撮像
素子の受光感度特性を示すオシログラフの出力波
形図、第１０図は第７図に対応する直線撮像素子
の受光感度特性を示すオシログラフの出力波形図
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……光量加減フイルタ、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を進退動自
   在に取付けるとともに、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、
   少なくとも一方の前面に製造上のバラツキによる
   画素の配列方向への受光感度特性の変動パターン
   に対応する濃度分布を持つ光量加減フイルタ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。