JPH06504377A - 改良されたｔｄｉ検査用照明システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ４、変位信号を受け入れる手段は、一般に連続した標本の速さを表わす変位信号 を受け入れる手段であり、その長さは実質的に照明領域を超えている請求項２に 記載のビデオ検査照明システム。

５、コントロー５１段は、０．　１μ秒から１００μ秒の範囲の時間で電流のパ ルスを供給する手段を含む請求項４に記載のビデオ検査照明システム。

６、コントローラ手段は、１μ秒から１０８秒の範囲の時間で電流のパルスを供 給する手段を含む請求項５に記載のビデオ検査照明システム。

７、照明領域中に配置された関連した標本の一部を、周辺光および選択された波 長の光のうちの少なくとも１つからマスクする手段をさらに含む請求項６に記載 のビデオ検査照明システム。

８、第１の固定手段は、さらに第１の発光ダイオードの配列を一般に半円筒状の 配置の内側に固定する手段を有する請求項７に記載のビデオ検査照明システム。

９、発光ダイオードの第２の配列と、第２の配列から発する光の少なくとも一部 が屈折したのち関連した標本を通して、−Ｃに第１の配列の発光ダイオードを指 向するように発光ダイオードの第２の配列を固定する第２の固定装置をさらに含 む請求項８に記載のビデオ検査照明システム。

１０、第２の固定手段は、発光ダイオードの第２の配列を一般に平面状に配置す る固定手段を含む請求項９に記載のビデオ検査照明システム。

１１、発光ダイオードの配列と、 発光ダイオードの配列から発する光が一般に連続して動く関連した標本の一部を 指向するように発光ダイオードの配列を固定するのに適した手段と、選択された 走査期間中関連した標本の配列に対する速さを表わす変位信号を受け入れる手段 と、 関連した標本の一部が該配列の発光ダイオードの複数の列で順次照明されるよう に、該配列の選択された発光ダイオードに電流のパルスを変位信号に従って走査 期間中選択的に供給するコントローラ手段と、変位信号をコントローラ手段へ伝 送する伝送手段と、発光ダイオードの配列によって発生した光が関連した標本を 露光したのちに受け入れられるように適合した感光トランスジューサの配列とを 含むビデオ検査システム。

１２、感光トランスジューサ素子の配列は、＊数の一般的に平行な列として形成 され一般に関連した標本の移動方向に垂直に固定されており、ここで感光トラン スジューサ素子の配列は、発光素子の選択された列に蓄積された以前の露光を示 すデータが周期的に隣接したトランスジューサ素子へ伝送されるように配列の個 々の列に選択的にアドレスする選択手段を含んでいる請求項１１に記載のビデオ 検査システム。

１３゜変位信号を受け入れる手段は、ウェッブ状材料の一般的に連続した流れの 線速度を受け入れる手段を含み、ここで選択手段は、選択的アドレス操作を連続 的に制御することによって、ウェッブ状材料の一般的に均等な直線部分を連続的 に照明するように、個りの列に選択的にアドレス操作を行う１段を含む請求項１ ２に記載のビデオ検査システム。

１４、発光ダイオードは可視光線を発生するものである請求項１３に記載のビデ オ検査システム。

１５、発光素子の配列と、 それぞれの照明素子のサブセットから放散される円錐形状の光が関連した標本の 選択された領域を指向するように、配列を発光素子の複数の発光素子サブセット に固定するのに適した固定手段と、 関連した標本の発光素子の配列に対する線速度を表わす変位信号を受け入れる手 段と、 関連した標本の単一部分が、分離された発光素子のサブセットによって連続して 照明されるように、操作期間中変位信号に従ってそれぞれの照明素子のサブセッ トを選択的に有効な強度に制御するコントローラ手段と、変位信号をコントロー ラ手段へ伝送する手段と、集光された発光素子の配列により発生した光が、関連 した標本に露光したのち、該光を受け入れることに適した感光トランスジューサ 素子の配列とを有し、ここで、感光トランスジューサの配列は複数の感光トラン スジューサのサブセットとして形成され、そして感光トランスジューサの配列は 、個々の感光トランスジューサのサブセントに選択的にアドレスする選択手段を 含み、該選択手段は、関連標本の一般的に均等な部分を連続的に繰返し照明する ように、個々の分離した照明素子のサブセントに対応する選択された個々のトラ ンスジューサ素子のサブセットに連続的にアドレスする手段を含む照明ビデオ検 査システム。

１６、固定する手段は、それぞれの発光素子の配列を一般に平行な複数の列とし て固定する装置をさらに含む請求項１５に記載の照明ビデオ検査システム。

１７、発光素子は可視光線を発生するものである請求項１６に記載の照明ビデオ 検査システム。

１日０発光ダイオードのそれぞれの列のダイオードから放散される円錐形状の光 が、選択された走査期間中関連した標本の一般に直線状の領域を指向するように 配置された、集光された発光ダイオードの一般に平行な複数の配列に対する関連 した標本の直線状変位を表わす変位信号を受け入れる工程と、関連した標本の単 一部分が配列の発光ダイオードの複数の列に連続して照明されるように、走査期 間中、変位信号に従って発光ダイオードのそれぞれの列の有効強度を選択的に！ ［ｆｌｆｆする工程と、関連した標本に露光した後の集光された発光ダイオード の配列によって脅生した光を受け入れるのに適した複数のトランスジューサ素子 に、発光ダイオードにより発生した光を受け入れる工程とからなるビデオ検査方 法。

１９、発光ダイオードの複数の列の個りの列を選択的にアドレスする工程を特徴 とする請求項１８に記載のビデオ検査方法。

２０、ウェッブ状材料の一般的に連続した流れの直線状速度を表わす変位信号を 受け入れる工程および 選択的アドレス操作の連続制御によりウェッブ状材料の一般的に均等な直線状部 分を連続して照明するために個々の列に選択的にアドレスする工程を特徴とする 請求項１９に記載のビデオ検査方法。

２１、発光ダイオードは可視光線を発生するものである請求項２ｏに記載のビデ オ検査方法。

２２、発光ダイオードの第１の配列と、関連標本の表面の選択された部分の光の 強度が土として発光ダイオードの選択されたサブセットによるように照明領域に 配置されるのに適合した１ｉ！１の固定手段と、 選択された走査期間中、関連標本の第１の配列に対する直線状の変位を表わす変 位信号を受け入れる下段と、 走査期間中発光ダイオードに電流を供給する手段と、関連は木を第１の配列の光 に露光して得られる複数の関連標本の画像を同調してｉｆ！化するビデオ受像下 段と、 関連標本の第１の配列に対する直線状の変位どビデオ受像器を同調させるために 変位信号をビデオ受像器へ伝送する手段とを含むビデオ検査システム。

２３、変位信号を受け入れる１段は、個々の標本の流れのそれぞれの速度を表わ す変位信号を受け入れる手段を含む請求項２２に記載のビデオ検査システム。

２４、固定する手段は第４の配列の発光ダイオードを、該ダイオードから放散す る光が関連標本に選択された角度で指向され乙ように整列する手段を含む請求項 ２３に記載のビデオ検査システム。

２５．光が関連標本を照射したのちに、該光をビデオ受像１段へ供給するレンズ 手段を含む請求項２４に記載のビデオ検査システム。

２Ｇ、レンズ装置は遠近補正レンズを含む請求項２４に記載のビデオ検査システ ム。

２７、発光ダイオードは可視光線を発生するものである請求項２６に記載のビデ オ検査システム。

明細書 改良されたＴＤＩ検査用照明システム 発朋企背量 本願は、機械による観察技術に関し、そしてさらに詳しくは高速自動ビデオ検査 に関する０本願は、特に、布、紙、マイラ、シート状金属等の連続したウェッブ 状材料の自動ビデオ検査に適用することが可能であり、特にこのような材料を引 用して説明するが、本願は、標本が一連の検査用カメラの視野を通過するもので あれば、標本が連続でも個々に分かれていてもいわゆる連続して動く標本の検査 に適用でき、また比較的低水準の照明を使用するシステム等にも広く適用するこ とができる。

機械による観察システムは、高速ビデオ検査を確立して工業上確固たる地位を得 ている。このような機械による観察システムは、一般に、標本を照明する照明シ ステムと、標本から反射される光を検知するカメラとから構成されている。カメ ラによって受け入れられた映像からデジタル化された映像が形成される。この映 像を表わすデータは、さらにあらかじめ定められた標本の物理的特性と照合され て標本の受容可否の判定に利用される。

初期の領域配列ビデオ検査システムは、典型的には、検査用カメラの筒端に入り 、一般に均一な連続体の標本の検査に適用された。これらのシステムは、単一の 照明期間で充分な照明を採用した。さらに他の初期のシステムは、インデックス カメラを使用していた。このカメラは、大きい通常は平面状の標本の細かい部分 についてその数を漸進的に増加させて標本の一連の映像を完成するものである。

実質的な製品がウェッブ状またはシート状材料の連続した流れとして生産される 。前述のシステムは相当な数の検査は充分適しているが、高速で動くウェッブ状 材料の連続した流れの矛盾のない詳細な検査映像を得る手段ではない、このよう な材料の自動化された検査を行う初期の試みは、連続した照明を併用したライン 走査カメラに依存していた。ストロボスコープシステムもまた利用されたが、こ のシステムは強力な照明の期間を必要とした。それゆえ、ウェッブ状材料の連続 した流れに対して詳細な高速ビデオ検査を可能にし、または広範囲の標本に対し て、従来の不充分な照明強度でも改善された画像精度および画像強度を得ること ができるシステムの提供が望まれる。

最近、カメラ、特にチャージ・カップルド・デバイス（Ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕρ ｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ））カメラの進歩により、米国特許第４，９２２ ，３３７号および米国特許第４．９４９．３３７号に記載されているような遅延 時間集積化（ｔｉｍｅ　ｄｅｌａｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　（Ｔ　Ｄ　Ｉ　 ）　）技術がもたらされた。ＴＤＩは、連続したウニ７ブまたは他の標本の移動 する方向に関して垂直に配列されたＣＣＤ素子の列からなるＣＯＤ配列を使用す る。連続した光源からの光が、標本の一般に線状の断面からＣＣＤ素子の１つの 列に反射する。その列で得られた画像データは、ＣＣＤ配列中の次の平行な素子 の列にシフトされ、そこで標本の同じ断面から反射した付加的な光束が集積化さ れる。したがって、標本の単一の断面による低い光度の影響が繰返し得られる。

その結果、得られる結合された映像は実質的なノイズ要素を平均化し、捉えた映 像中に改善されたシグナル対ノイズ比を与える。このことにより、ウェッブまた は他の標本を横断する連続した一連の高い精度を存する線状画像を得ることがで きる。

前述のＴＤＩ技術は実質的な改良を与えるものであるが、−力感つかの不利益も ある。より慣用的なビデオ検査システムと同様に、ＴＤＩ検査技術も照明技術よ り数値処理に集中する。従来の技術は、それぞれの線状断面画像のある種の”ボ ケ”を増進する。しばしば同じシステムによって異なる品位のウェッブまたは全 く異なったウェッブ状材料を検査することがある。同様に、ウェッブでないシス テムでは種々の機会に著しく異なった標本に遭遇する。このような場合、反射率 の差異を補償しなければならない、このことは典型的には検査用アルゴリズム・ ソフトウェアの中で補償することにより達成される。これにも限界があり、すな わち絶対的光感度の限界はＣＣＤに固有であり、一旦感度のしきい値を超えると 情報は失われ、補償は不可能になる。

慣用的な照明において、照明強度を変えることもまた可能であるが、白熱光光源 には固有の色温度変化があり、蛍光光源を効果的に改善するための厳密な周波数 または電流の調節は困難かつ高価である。

本発明は、上述のすべての間Ｉａおよびその他の問題を解決する新規かつ改良さ れたビデオ検査および照明システムを目的とし、改良された完全性を有し、ウェ ッブ状材料その他の標本の流れの連続検査を可能にするビデオ検査システムを提 供する。

改良された照明ビデオ検査システムは、発光素子の配列を有している。該配列中 の発光素子は、−個以上の分離したサブセントとして制御できるように固定され ている。関連した標本の前記配列に対する線速度を表わす信号がコントローラへ 送られる０次いで、該コントローラは、発光素子を短時間、選択的に発光させる 。該発光素子配列の発した光は、標本に露光したのち、感光トランスジェーサ配 列に受け入れられる。該トランスジェーサ配列中のトランスジユーサの列は連続 したウェッブ状材料または他の標本と同調している。

本願の他のａ様によれば、標本に対して感光トランスジューサの反対側に複数の 発光素子を配置することによって付加的なバック・ライティング（ｂａｃｋ　ｌ ｉｇｈｔｉｎｇ）を得ることができる。

本願の効果は、シートまたはウェッブ状材料その他の標本の連続した流れの詳細 な検査を達成するビデオ検査システムの提供にある。

本願の他の効果は、ウェッブ状材料の連続した領域の凍結した画像を得ることを 可能にしたシステムの掛倶にある。

本願のさらに他の効果は、ウェッブ状材料の連続した流れの中の選択された領域 から得られる多くの画像データのセットを蓄積可能にすることにより、比較的低 い照度において、また広範囲のウェッブ状材料に適用できるシステムにおいて、 従来よりも高速度で、詳細な検査を可能にするシステムの提供にある。

さらに他の効果は、捕捉した画像に対して改善されたシグナル−ノイズ比を達成 する検査システムの提供にある。

さらに他の効果は、改良された特性、一貫性、安定性および信鯨性を有する照明 を採用した検査システムの提供にある。

さらに他の効果は、本明細書を読み理解することによって当業者に明らかにな本 発明は、ある部分および部分の配置について物理的な形態をとるが、その好まし い態様がこの明細書中で詳細に説明され、その一部が添付図面中に示される。

ここで、 図１は、発光ダイオードの配列を用いたビデオ検査システムの説明図、図２は、 ウェッブ状材料の検査用画像を得るために配置した３基のカメラの平面図、 図３は、二重カメラを使用する態様の説明図、図４は、ウェッブ状材料の連続し て動く流れを検査するためのシフト時間対位置のグラフ、 図５は、図１に示すシステムに用いられる照明とＣＣＤサブシステムの説明図、 図６は、本発明のＴＤＩにより改良された照明検査システムの動作を示すフロー チャート、 図７は、図１および図５に示す第１次照明配列の他の実施態様の説明図である。

しいおよび　の　の゛　なｉ゛ 図によって説明するが、図は本願の好ましい実施Ｉｌｌ様および変更された実施 態様を示すことを目的とするもので、これらを限定することを目的とするもので はない１図１は改良されたビデオ検査システムＡの説明図であり、該システムは 、改良された照明システムまたは手段Ｂ、データ採取システムまたは手段Ｃおよ びコンビエータシステムまたは手段りを有している。

前記照明システムＢは、複数の発光素子１０の配列から形成される。該発光素子 は好ましくは複数の発光ダイオード（”ＬＥＤｓ”）のような固態発光素子で構 成される０発光ダイオードは、応答が早く、耐用時間が長（、かつ光出力が安定 している点で有利である。

現在の固態発光素子は、赤外線から青色までの色彩範囲で使用可能である。それ ぞれは照明に対して明らかな利点を有している。光の波長または波長帯は、選択 される検査との関連により選択される。さらに照明エネルギーと光の色の比率Ｅ ＝ｈ・υで考慮される。ここで、Ｅ＝エネルギー、υ＝光の周波数、ｈ＝ニブラ ンク定数である。初期の発光ダイオード検査システムは、典型的にはこの周波数 ／エネルギー関係から赤外線または赤色の素子を採用したが、短い露光時間を克 服するために大きい光量を必要とした。一定時間にわたる検査を集積化した定常 状態の照明ＴＤＩは、実質的に照明光たりの光量が少ないので、種々の周波数の 組合わせによる照明を可能する。繰返し集積化する照明露光／画像捕捉シーケン スは、出力効率が低いにもかかわらず、緑色の発光ダイオードのみならず青色の 発光ダイオードさえも使用可能にした。特別な検査に対しては混合スペクトルが 有利に使用される。複数の光の波長による影響は標本の種々の色彩を検知できる 手段と同様に、３次元情報を提供する０種々のスペクトルの影響を分離するため に、選択されたスペクトルに対して感度を有する複数のカメラを使用することが 好ましい、このことを達成するために、選択されたチャージ・カップルド、デバ イス（ＣＯＤ）、配列、フィルタまたはスプリッタの使用が好ましい。

好ましい実施ａｌｌでは、発光ダイオードは一般に狭いビームまたはダイオード から発散する円錐形に焦点を合わせられる。該円錐は一般に選択された角度を有 する。しかしながら、焦点を合わせられた発光ダイオードと同様の効果は、発光 ダイオードと標本の距離を広げ、より広いビームと組合わせて使用することによ っても得ることができる。

典型的な集光型発光ダイオードは、弾丸状のケーシングを有しており、該ケーシ ングはダイオードの発する光を細いビームまたは円錐形に投影するレンズとして の機能を有している。どのような焦点とするか、どのように機器を配置するか、 またどのような照明角度を選ぶかは、適用例によって異なる。慣用的に使用可能 な集光型発光ダイオードの光のビームは一般に広がり角度が頂点において２０° 、またはダイオードに垂直な中心線からｌＯｏである０本発明のシステムの発光 ダイオードの角度の選択は適用例に大きく依存する。より集光する発光ダイオー ドは、発生する光の最大量を小さい領域に集中すると同時に照明の均一性を保持 する。このことは特定の領域により強力な照明を行い、該領域の照明強度を独立 して制御可能とし、また発光ダイオード単体、グループまたはサブセットの角度 の調節を可能にする。

発光ダイオードは、ダイオードを形成するＰＮ結合に損傷を与える恐れのある熱 の蓄積を防ぐため、持続時間を充分に短くすれば、想到高い電流でパルスするこ とができる。持続時間が１から２００μ秒の範囲では、このような高い電流を供 給しても発光ダイオードは、全くまたはきわめてわずかしか損傷しないことがわ かった。以下に記載するように、この持続時間は、急速に動く標本の画像を”凍 結”するにも充分であり、これにより静止画像を得ることができる。好ましい実 施Ｂ樟において、ＣＣＤ配列には２４０本の走査線が適用される。したがって、 標本のそれぞれの直線状の断面に対して２４０回のパルスと２４０回の露光が集 積化される。

このシステムは、ＴＤＩの光蓄積性によって与えられる約４μ秒の持続時間で、 発光ダイオードのｌＯの全部または一部が同時にフラッシュする。しかしながら 、このシステムにおいては０．　１μ秒から１００μ秒の範囲での操作が最も有 利である。この持続時間の間にそれぞれの発光ダイオードは、１ｍＡから１００ Ｍａの間の適切な電流が供給される。７３Ｍａの電流が受け入れ可能であること が確認された。このようなパルシングを達成することができる好適な電源は、当 業者によく知られているので、ここでは記載しない。４μ秒の時間は、ＮＴＳＣ ビデオ信号の代表的水平走査時間と比較して、低い負荷サイクルを有利に提供す るので選択される。１５．７５ＫＨｚの走査速度は、６３μ秒の水平走査時間を 与える。したがって、前記４μ秒のパルスは４／６３の負荷サイクルを与える。

この特定の速度と実際の負荷サイクルは、特定の応用例に実施される走査速度に 比例する。

図１に示す実施態様において、発光ダイオード１０は、ブラケットまたは固定手 段１２によって、一般には半円筒状の配列（ａｒｒａｙ）　１６に固定される。

このような配列構造は、長方形の照明領域１４に一般に均一な照明をするのに有 利である。この構造は、好ましくは柔軟なプリント回路板の部分の両端に固定さ れた２つの半球状のプリント回路板から形成される０発光ダイオードは、前記配 列の内側の部分に取付けられ、そして可能な限り相互に近づけて配置し、照明を 最高にし、かかるこれらの間の移行を最小にし、それによってより均一な照明領 域を形成することが好ましい、この特定の構造は好ましい実施態様に用いられる が、種々の標本の照明に対して他の多様な配列構造を使用できることを理解すべ きである。

角度をつけた照明、すなわち１個またはそれ以上の発光ダイオードから標本に伝 達し、標本の表面から１８０°未滴の定められた角度で反射してカメラへ到達す る照明は、ある種の表面欠陥の改良された検査法として有用である。このような システムは、ＣＣＤ配列中での進行を通じて画像特性を保持するため、希望によ り遠近補正レンズ（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ　Ｉｅｎｓ ｅ）を使用することができる。

このような遠近補正レンズは、配列から標本へ到る光の方向を垂直でない角度に することができるので、他の方法ではこのような配置において発生する人為物（ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）を排除する６例えば、長方形の配列からの角度をつけた（ 垂直でない）光が標本を照明するときは、梯形の照明領域を形成する。さらに、 その結果得られる画像ビデオ像も同様に歪められる。遠近補正レンズを使用する ことにより、レンズそれ自体の反射画像を排除することができ、このようにして 反射性の高い材料を検査する場合には、画像化したウェッブ状材料は望ましい均 一性を得る。

発光ダイオードｌＯは、複数のグループまたはサブセント２ｏに分割される。

サブセット２０それぞれの発光ダイオードは、ともに接続２２を介して電源およ び接続面２４により制御される０発光ダイオードをグループ化することにより、 関連する標本の選択された小部分に沿って強度を制御する手段または選択された 照明角度をつける手段が提供される。このような構造は、周辺の素子の出力を増 加することにより、劣化または消えた素子を補償する機能をも有している。さら にその構造は、カメラセンサのある与えられた領域に到達する反射光の減少にも 対応する。

図４に示すＡにおいて、発光素子１０の一部は、バンク・ライティング配列２６ を形成している。背面からの照明は、光透過性の標本または一部が光透過性の撞 木の検査に対してしばしば有利に使用される。図示された実施Ｂ様において、バ ンク・ライティング配列２６は一般に平面状に固定されている。このような平面 状の配置は、バック・ライティングの適用として一般的に最も適しているが、他 の多様な配置も有用であることを理解すべきである。１次配列部分１６の光源と 同様に、バンク　ライティング配列２６の発光ダイオードは複数のサブセット２ ８に構成され、電源および接続面２４に接続される。説明を容易にするため、こ れらの接続は図１から削除されている。このようなサブセットの形成は、上述し た１次配列部分１６の配置と１（Ｉｆｆした制御性を与える。

図１に、拡散器３０の横断面が示される。この拡散器３０は、配列１６の形と＊ Ｗした半円筒形状に形成するのが好ましく、前記配列１６の内側に配置される。

任意に設けられる拡散器は配列のＬＥＤｓ間の移行を円滑にし、より均一な照明 領域を形成する。

また図１には、ウェッブ状材料の流れの一部分３８も記載されている。該ウェッ ブ状材料は一般に記載された方向へ連続して移動する。再度記載するが、ここで 使用するウェッブ状材料とは、紙、布、シート状金属、プラスチック、積層物等 のいわゆるシート状材料を指すものである０本願のシステムは、分離された標本 システムにも有利に使用することができる。しかしながら、記載を簡単にするた めに、ここでは一般にウェッブ状材料の場合のみについて述べる。コンベア駆動 装置（図示せず）が、ウェッブ状材料３８を一般的な高速度で照明領域１４を通 して駆動する。ウェッブ状材料の位置は、タコメータ４０のような位置／速度セ ンサによって測定される。１次配列部分１６の発光ダイオード１０からの光はウ ェッブ３８から反射する。監視領域４２からの反射光はカメラ４６のレンズ４４ を通して受け入れられる０図１には、ただ１つのカメラの横断面が示されている が、以下に示すようにしばしば複数のカメラが有利に使用される。前記監視領域 ４２は、可能な限り周辺の光、すなわち１次（または２次）照明配列１６（２８ ）の発する光以外の光から分離されている。

図１の実施態様において、カメラ４６のレンズ４４は、開口部５２を通して若干 照明領域１４の内側に延びて取付けられている。レンズ４４は、カメラ自体によ る画像人為物を最小にするため、好ましくはピンホールユニットとして形成され る。このようなレンズ構成は典型的には直径３／８インチ以下である。半円筒状 の１次配列部分１６のような左右対称的配列において、開口部は一般に該配列の 中心部に位置するのが好ましく、１台のカメラを使用すべきである。そして複数 のカメラを使用する実施ａ様においては、等間隔に配置される。このシステムは 、好ましい実施態様として、ピンカー・インターナショナルＩｎｃ、社製のＴＤ Ｉ　カメラ　ＶＩＳＩＯＮＥＥＲ４０５０を使用しティる。

好ましい実施態様において、カメラ４６はＣＣＤ配列を有している。ＣＣＤ配列 は、通常、感光トランスジューサ素子のＭＸＮ長方形配列であり、ここでＭおよ びＮはＯではない正の整数で、通常２の倍数である。好ましい実施Ｂ樺のカメラ はＣＣＤ素子の２４４列として機能し、それぞれの列は６１０個の画素を有して いる。

図１の配置において、カメラ４６はウェッブ４０に関してそれぞれの列が、一般 的にウェッブの移動方向に対して直角になるように配置されている。典型的なＣ ＣＤ配列は、黒白システムに対しては、選択された数のグレイ・スケール・レベ ル（ｇｒａｙ　５ｃａｌｅ　１ｅｖｅｌｓ）に感応し、カラー・システムに対し ては３原色に対して感応する。

一般に入手可能なＣＣＤカメラは、慣用的な陰極線管（ＣＲＴ”）におけるラス ク走査と同様に、トランスジューサ素子の列に独立してアドレスすることが可能 である。ＣＣＤ素子は、繰返し露光される光の強度を表わす電気信号を供給する 積算器としても作動する。ＣＣＤ）ランスジヱーサ素子は光強度のデータを蓄積 する能力をも有している。この性質は、動いている標本が一般に暗い監視領域に あるとき、ストロボまたはパルス光源により、標本またはその部分の静止画像を 得るために有効である。

カメラ４６は、遊星、垂直、水平の性質を有する焦点調節システム４８を有する ことが有利である。センサと被検査材料との間の直交性（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｙ）が保持されなければならない、このような調節は、人為的に、またはデジ タルコンビエータシステムＤにより提供される信号により、カメラ同調および制 御ラインのデータ伝送によって行うことができる。

カメラ４６から得られた画像データは、ビデオ信号ライン６０を通じてデジタル コンピュータシステムＤ５より詳しくは該システム中のコンビエータ６２へ伝送 される。該コンピュータ６２は、中央制御装置（ＣＰＶ）、記憶装置、Ｉ１０ユ ニットおよび適切なソフトウェアと接続面２４を有し、さらにウェッブの速度セ ンサ４０を伴っている。該コンピュータ６２は、デジタル化された画像データを 許容性を表わすデータと比較することによって標本の許容性を決定する。

図１の実施ｍ様では、１台のカメラのみが記載されているが、幾つかの応用例で は複数のカメラを使用することが有利である０図２は、ウェッブ３８に対して相 互に直線状に３台のカメラ４６ａ、４６ｂおよび４６ｃを配置した実施例を示す 。前記複数のカメラの監視領域は標本の全断面を覆うように直線状に整列されて いる。このようにカメラを固定することによって、比較的幅の広いウェッブの断 面を充分に包含する延長された監視領域４２を得ることができる。

図３は、カメラ４６自体が複数のカメラで形成されている実施例を示している。

この実施例において標本からの光は、部分的に銀メッキした鏡７０へ伝達される 。

その一部は直接カメラ４６′のレンズ４４′へ通過する。光の他の部分は、鏡７ ２で反射してカメラ４６′のレンズ４４′へ到達する０図３に示すような二重ま たは多重のカメラ構造の使用は、標本の選択された部分に特殊な検査を行うため 解像度を高める場合や、光学的フィルタを使用する場合に有効な手段を与える。

例えば、検査されるウェッブ状材料に継ぎ目または傷跡がある場合、第２のカメ ラはそこに焦点を合わせて精密な調査を行うことができる。同様に、図３に７２ ′の数字を付し鎖線で示した第３のカメラは、他の部分の解析に有用である。こ のような多重カメラの個々のカメラへの照明において、光の分割は本来の強度を 減少させるので（露光時間が短い場合）、それぞれのカメラに充分な光を供給す るには強力な照明が必要となるから、光分割器の環境は一般に望ましい結果また は設計を生しない。

ある応用では、例えば図２に示すように、適切な倍率と時計速度を持った多重の カメラを２台または３台有するモジュールを使用することができる。

図４および図５を参照すると、グラフは、カメラ４６中のＣＣＤの動作を説明す るものである。このグラフで、位置は横軸に、シフト時間は縦軸にとられている 。ＣＣＤに間してすでに記載したように、トランスジューサ素子はＣＣＤ中にＭ ＸＮの格子状に整列されている。ＣＣＤ素子のそれぞれの列のデータは典型的に はレーザ型様式で順次アクセスし、読み取られる。この性質は、ウェッブ状材料 の標本表面の複数の直線状断面から一連の直線状の走査を行うことによって得る ことができる。ＣＣＤ配列の走査線のアクセスはウェッブ状材料３８の速度と同 調していることが好ましい、非連続照明を行う場合、一連の照明または光のパル スは、グラフ中の長方形８０によって示される。多重カメラを使用する場合、そ れぞれの列または走査線はすべてのカメラの間で同調していることが望ましい。

もしそれが有利であれば、１本の走査線に対して多重のパルスを通用してもよい 。

ＣＣＤとウニ、ブ状材料との同調は、ウェッブ状材料の速度の調節またはＣＣＤ の列の増加によって達成できる。好ましい実施態様において、ＣＣＤの列の増加 は、以下に記載するように、シフトコントロールを変化することによるウェッブ 状材料の速度の変化に従って変更される。

図５を特に参照してＣＣＤ配列８２の配置を示す、デジタルコンピュータシステ ムＤは、キーボード、ＣＲＴおよび記憶媒体が図示され、かつコンピュータ６２ を有し、センサ４０から送られるウェッブ状材料の速度を表わす信号を受信する 。この情報は、シフトレジスタ９０として図示された列走査回路を経て、ＣＣＤ 配列素子８８の列８６の走査のシーケンスに順次利用される。多重カメラを使用 する実施態様においては、同様の連続操作がそれぞれのＣＣＤ配列に適用される 。ウェッブ状材料の進行は連続的に監視され、列選択回路９０により実行される シフト時間はその進行によって変更される０図４のグラフは、ウェッブ状材料の 速度に従ったシフト時間と変化を示す。

図６を参照すると、本発明のＴＤＩ照明の動作を示すフローチャートが記載され ている。動作は、スタートステップ１００で開始され、Ｉ１０ステップ１０２へ 進行する。ステップ１０２において、ウェッブ状材料の速度を表わす信号はタコ メータ４０から得られる。ステップ１０４において、ウェッブ状材料の速度のデ ータは、シフトレジスタまたはＣＣＤカメラのシフトレジスタをステップ１０２ で得られたウェッブ状材料の速度のデータと同調させることに利用される。ステ ップ１０６において、ＬＥＤの配列は、好ましい実施態様に記載したように約４ μ秒の短い持続時間で脈動的に点灯される。この持続時間は、ウェッブ状材料の 速度と同調しているために、前回のシフト操作が落ち着く時点に同調する。その ためスミア−（Ｎ像のにじみ）を最小限にとどめることができる。照明の強度も またこのステップに関連して変更することができる。

ステップ１０日において、デジタルコンピュータは、シフトレジスタ９０のシフ ト動作を指令してＣＣＤ配列８２の列のレジスタ９２への進行を生起する。した がって、このときに前の列８６Ｎの内容は次いでステップ１１０においてレジス タ９２へ伝送される。このデータは、次いでステップ１１２において画像プロセ ッサ９４を経てデジタルコンピュータシステムＤへ伝送される。この段階で、標 本の許容性を決定するデータ上での適切なアルゴリズムが達成される。

ステップ１１４では、照明強度調整データを受け入れてステップ１０６における 強度の選択的調節を可能にする。ステップ１１６において、検査の完了はステッ プ１１８で終了させ、検査の継続はステップ１０２へと戻るように処理される。

図７は、図１および図５に示した１次配列１６の他の実施態様を示す、この実施 態様において、１次配列１６’は一連の長方形の平面状部分１６ａ′〜１６ｄ′ から形成されている０図１および図５に示した半円筒状配列のように、配列１６ ′の内側部分にはウェッブ状材＄４３８’に向かって蜜に配置されたＬＥＤを有 している。この実施態様は、配列１６’を通常の平面状印刷回路板材料から作製 することにより、有利に実行できる。この配置は、ウェッブ状材Ｆ１３Ｂ’を取 り囲む照射領域１４′に実質的に均一な照明を提供する。半円筒状配列に類領し ている程度に応して多かれ少なかれ長方形のサブセクションを利用することが望 ましい、さらに他の形体の配列も利用できる。このような配列の形体は、ウェッ ブ状材料の性質、寸法および希望する照明の質を提供するための照明の角度、強 度によって指定される０例えば半球型、′ティファニイ・ランプ型その他が使用 できる。

変調配列選択ＣＣＤ　（ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ｒｏｗ　５ｅｌｅｃｔ　 ＣＣＤ）　ｆｉｌ造を使用することにより、複数のカメラまたはムービングカメ ラを使用することなく、連続して動くウェッブ状材料の単一の直線の一部（サブ セクション）を多重読み取りするシステムが提供される。多重読み取りによって 得られたデータは、検査を行うに当たりさらに高い信軌性を与える。ＣＣＤの一 部（サブセクション）に対して、適切な角度と強度で特別な照明を行うことも有 利に実行できる。

本発明を好ましい実施態様および変更された実施態様に基づいて記述したが、こ の明細嘗を読み、理解することにより、その改良、変更が想到されることは明ら かである。このようなすべての改良および変更は、付随するクレームおよびその 均等の範囲に入る限り本発明に含まれるものである。

図６ ．．　ＰＣＴ／ＬＩＳ　９２１００１０Ｂ国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．発光ダイオードの第１の配列と、 第１の配列中のそれぞれの発光ダイオードから放散する光が照明領域中に配置さ れた関連した標本を指向し、該関連した標本の表面の選択された部分の照明強度 が発光ダイオードの選択されたサブセットに主に起因するように、第１の配列を 適切に固定する第１の固定手段と、 選択された走査期間中関連した標本の第１の配列に対する直線状の変位を表わす 変位信号を受け入れる手段と、 関連した標本の一般的に直線状の断面が複数回照明されるように、走査周期を通 して発光ダイオードに電流のパルスを、変位信号に従って選択的に供給するコン トローラ手段と、 変位信号を該コントローラ手段へ伝送する伝送手段とを含むビデオ検査照明シス テム。 ２．コントローラ手段は、関連したＣＣＤ配列のそれぞれの走査線の発光素子へ 電流のパルスを供給する手段を含む請求項１に記載のビデオ検査照明システム。 ３．発光素子は可視光線を発生するものである請求項２に記載のビデオ検査照明 システム。 ４．変位信号を受け入れる手段は、一般に連続した標本の速さを表わす変位信号 を受け入れる手段であり、その長さは実質的に照明領域を超えている請求項２に 記載のビデオ検査照明システム。 ５．コントローラ手段は、０．１μ秒から１００μ秒の範囲の時間で電流のパル スを供給する手段を含む請求項４に記載のビデオ検査照明システム。 ６．コントローラ手段は、１μ秒から１０μ秒の範囲の時間で電流のパルスを供 給する手段を含む請求項５に記載のビデオ検査照明システム。 ７．照明領域中に配置された関連した標本の一部を、周辺光および選択された波 長の光のうちの少なくとも１つからマスクする手段をさらに含む請求項６に記載 のビデオ検査照明システム。 ８．第１の固定手段は、さらに第１の発光ダイオードの配列を一般に半円筒状の 配置の内側に固定する手段を有する請求項７に記載のビデオ検査照明システム。 ９．発光ダイオードの第２の配列と、第２の配列から発する光の少なくとも一部 が屈折したのち関連した標本を通して、一般に第１の配列の発光ダイオードを指 向するように発光ダイオードの第２の配列を固定する第２の固定装置をさらに含 む請求項８に記載のビデオ検査照明システム。 １０．第２の固定手段は、発光ダイオードの第２の配列を一般に平面状に配置す る固定手段を含む請求項９に記載のビデオ検査照明システム。 １１、発光ダイオードの配列と、 発光ダイオードの配列から発する光が一般に連続して動く関連した標本の一部を 指向するように発光ダイオードの配列を固定するのに適した手段と、選択された 走査期間中関連した標本の配列に対する速さを表わす変位信号を受け入れる手段 と、 関連した標本の一部が該配列の発光ダイオードの複数の列で順次照明されるよう に、該配列の選択された発光ダイオードに電流のパルスを変位信号に従って走査 期間中選択的に供給するコントローラ手段と、変位信号をコントローラ手段へ伝 送する伝送手段と、発光ダイオードの配列によって発生した光が関連した標本を 露光したのちに受け入れられるように適合した感光トランスジューサの配列とを 含むビデオ検査システム。 １２．感光トランスジューサ素子の配列は、複数の一般的に平行な列として形成 され一般に関連した標本の移動方向に垂直に固定されており、ここで感光トラン スジューサ素子の配列は、発光素子の選択された列に蓄積された以前の露光を示 すデータが周期的に隣接したトランスジューサ素子へ伝送されるように配列の個 々の列に選択的にアドレスする選択手段を含んでいる請求項１１に記載のビデオ 検査システム。 １３．変位信号を受け入れる手段は、ウェッブ状材料の一般的に連続した流れの 線速度を受け入れる手段を含み、ここで選択手段は、選択的アドレス操作を連続 的に制御することによって、ウェッブ状材料の一般的に均等な直線部分を連続的 に照明するように、個々の列に選択的にアドレス操作を行う手段を含む請求項１ ２に記載のビデオ検査システム。 １４．発光ダイオードは可視光線を発生するものである請求項１３に記載のビデ オ検査システム。 １５．発光素子の配列と、 それぞれの照明素子のサブセットから放散される円錐形状の光が関連した標本の 選択された領域を指向するように、配列を発光素子の複数の発光素子サブセット に固定するのに適した固定手段と、 関連した標本の発光素子の配列に対する線速度を表わす変位信号を受け入れる手 段と、 関連した標本の単一部分が、分離された発光素子のサブセットによって連続して 照明されるように、操作期間中変位信号に従ってそれぞれの照明素子のサブセッ トを選択的に有効な強度に制御するコントローラ手段と、変位信号をコントロー ラ手段へ伝送する手段と、集光された発光素子の配列により発生した光が、関連 した標本に露光したのち、該光を受け入れることに適した感光トランスジューサ 素子の配列とを有し、ここで、感光トランスジューサの配列は複数の感光トラン スジューサのサブセットとして形成され、そして感光トランスジューサの配列は 、個々の感光トランスジューサのサブセットに選択的にアドレスする選択手段を 含み、該選択手段は、関連標本の一般的に均等な部分を連続的に繰返し照明する ように、個々の分離した照明素子のサブセットに対応する選択された個々のトラ ンスジューサ素子のサブセットに連続的にアドレスする手段を含む照明ビデオ検 査システム。 １６．固定する手段は、それぞれの発光素子の配列を一般に平行な複数の列とし て固定する装置をさらに含む請求項１５に記載の照明ビデオ検査システム。 １７．発光素子は可視光線を発生するものである請求項１６に記載の照明ビデオ 検査システム。 １８．発光ダイオードのそれぞれの列のダイオードから放散される円錐形状の光 が、選択された走査期間中関連した標本の一般に直線状の領域を指向するように 配置された、集光された発光ダイオードの一般に平行な複数の配列に対する関連 した標本の直線状変位を表わす変位信号を受け入れる工程と、関連した標本の単 一部分が配列の発光ダイオードの複数の列に連続して照明されるように、走査期 間中、変位信号に従って発光ダイオードのそれぞれの列の有効強度を選択的に調 節する工程と、 関連した標本に露光した後の集光された発光ダイオードの配列によって発生した 光を受け入れるのに適した複数のトランスジューサ素子に、発光ダイオードによ り発生した光を受け入れる工程とからなるビデオ検査方法。 １９．発光ダイオードの複数の列の個々の列を選択的にアドレスする工程をさら に有する請求項１８に記載のビデオ検査方法。 ２０．ウェッブ状材料の一般的に連続した流れの直線状速度を表わす変位信号を 受け入れる工程および 選択的アドレス操作の連続制御によりウェッブ状材料の一般的に均等な直線状部 分を連続して照明するために個々の列に選択的にアドレスする工程をさらに有す る請求項１９に記載のビデオ検査方法。 ２１．発光ダイオードは可視光線を発生するものである請求項２０に記載のビデ オ検査方法。 ２２．発光ダイオードの第１の配列と、関連標本の表面の選択された部分の光の 強度が主として発光ダイオードの選択されたサブセットによるように照明領域に 配置されるのに適合した第１の固定手段と、 選択された走査期間中、関連標本の第１の配列に対する直線状の変位を表わす変 位信号を受け入れる手段と、 走査期間中発光ダイオードに電流を供給する手段と、関連標本を第１の配列の光 に露光して得られる複数の関連標本の画像を同調して集積化するビデオ受像手段 と、 関連標本の第１の配列に対する直線状の変位とビデオ受像器を同調させるために 変位信号をビデオ受像器へ伝送する手段とを含むビデオ検査システム。 ２３．変位信号を受け入れる手段は、個々の標本の流れのそれぞれの速度を表わ す変位信号を受け入れる手段を含む請求項２２に記載のビデオ検査システム。 ２４．固定する手段は第１の配列の発光ダイオードを、該ダイオードから放散す る光が関連標本に選択された角度で指向されるように整列する手段を含む請求項 ２３に記載のビデオ検査システム。 ２５．光が関連標本を照射したのちに、該光をビデオ受像手段へ供給するレンズ 手段を含む請求項２４に記載のビデオ検査システム。 ２６．レンズ装置は遠近補正レンズを含む請求項２４に記載のビデオ検査システ ム。 ２７．発光ダイオードは可視光線を発生するものである請求項２６に記載のビデ オ検査システム。