JPS635247A - 外観自動検査用照明装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は立体物等の検査対象物を照明して、この対象物
の疵や欠陥を検査する外観自動検査の照明装置に関する
ものである。

従来の技術 生産工程中の外観自動検査はあらゆる製品・半製品に適
用され、製品の良・不良を判別している。

この外観検査項目は、それぞれの製品が具備すべき性能
・特性に応じて種々雑多であるが、大別すると製品の色
や汚れなど物体色に関する検査項目と割れ・打こんなど
形状に関する検査項目にわけられる。

このうち、物体色の検査については紙やシート材の一部
のように検査対象物の形状が平面で、拡散反射特性をも
つものについては、検査用照明の方向性（照射角）に関
して大きな問題とならない。

しかし、鏡面性を帯びているものについては、どんな投
光照射を行なってもこの対象物の画像パターンには必ら
ず正反射成分の輝点がいくつか現われ、この画像を処理
して色や汚れを検出するのに多くの検査アルゴリズムと
時間を要する。そこでこの欠点をなくするため、通常は
第４図に示すように検査対象物のあらゆる方向から光を
照射する拡散照明を行ない、輝度の発生を防いでいる。

−方、検査対象物の割れや打こんを検査しようとすると
上記の拡散照明では検査・判別に有効な輝度パターンが
現われない。そこで、−方向から元を照射する投光照明
方弐全とって割れや打こんによって生ずる陰影を強調し
、疵検出を容易にしている。この投光照明の照射方向は
検査対象物により、また同じ対象物でも疵の種類に応じ
て変える必要があり、第５図に示すように投光照明装置
を機械的に動かす方法がとられてきた。また、スリット
パターンやグリッド（格子）パターンを投影して、これ
による画像を処理することによシ、外観自動検査のアル
ゴリズムの簡易化と検査スピードの向上をはかろうとす
るパターン照明も、上記照明装置とは別に実施されてき
た。

発明が解決しようとする問題点 このように、一つの検査対象物に対して多種の外観検査
を実施しようとすると、それぞれの検査目的に応じて照
明装置や撮像装置を必要とし、検査に要する時間も長く
なるなど外観自動検査用照明装置として実用性に乏しい
という間頂を有していた。

本発明は、このような従来の問題を解消するもので、拡
散照明、投光照明およびパターン照明を簡単な構成で電
気的に、短時間のうちに切換えることができる。外観自
動検査用照明装置を実現することを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、検査対象物に照射
可能な全立体角に配置した、光源、液晶シャッタマトリ
ックス、偏光板、投影レンズおよび光散乱液晶素子から
なる複数個の投影光学系ユニットと、これらの液晶シャ
ッタマトリックスと光散乱液晶素子を制御する液晶駆動
制御部とから構成している。

作用 本発明は上記の構成とすることにより、液晶シャッタマ
トリックスと光散乱液晶素子を電気的に制御して、拡散
照明、投光照明、パターン照明およびこれらの併存した
照明を高速時分割で選択提示を可能とするものである。

実施例 第１図は本発明の外観自動検査用照明装置の一実施例を
示すもので、光源１から出た光は液晶７ヤツタマトリツ
クス２を経て偏光板３．投影レンズ４９元散乱液晶素子
５を通過してのち検査対象物６に照射される。ここで、
光源１９ｇ晶シャッタマトリックス２．偏光板３．投影
レンズ４１元散乱液晶素子５が投影光学系ユニットを構
成する。

液晶シャッタマトリックス２はツイストモードで動作し
、第２図のように２１．２２．２３の谷パターンが独立
あるいは同時に、それぞれの偏光面’ｉ　９０’　変え
ることができる。このため、液晶シャッタマトリックス
が動作している時の偏光面と偏光板３の偏光面とを直交
させておけば、液晶シャッタマトリックスの各パターン
に電圧を印加して偏光面を９０°変えた時、元は透過し
、そのパターンに応じた像が検査対象物に照射されるこ
とになる。

したがって、これらの投影光学系ユニットを検査対象物
６の周りに２次元的に配置し、第２図の２１あるいは２
２のどちらかを単独で動作させると、検査対象物の表面
には上記２１あるいは２２の線状パターンが互いに重畳
されて連続しスリットパターンが生ずることになる。も
し、第２図の２１と２２を同時に動作させると検査対象
物の表面には十字パターンが重畳されて連続しグリッド
パターン（格子パターン）が現われる。

さらに、−部の投影光学系ユニットについて、第２図の
２１．２２．２３のすべてを動作させると、−定方向か
らの投光照明が可能になる。

このようにして、液晶シャッタマトリックスの動作パタ
ーンを電気的に制御することによシ、スリットパターン
やグリッドパターンなどのパター、ン照明と、−定角度
からの投光照明を容易に変更できる。

しかし、検査対象物が球面でその表面が鏡面性を帯びて
いる時、検査対象物の画像パターンには動作している投
影光学系の数だけ輝点が生ずることになる。これをなく
するため投影レンズ４と検査対象物６の間に光散乱液晶
素子５を挿入し、これに電圧を印加することによシ、光
散乱現象を起させる。同時に、すべての投影光学系ユニ
ットのすべての液晶マトリックスパターンを動作させる
。

これにより各投影光学系から出た元はすべて光散乱液晶
素子上で散乱され、検査対象物は完全な拡散照明で照射
されることになる。この場合第１図に示すように、各投
影光学系ユニ・ノドの光散乱液晶素子５は四角形とし、
互に接するように配置する必要がある。また拡散照明中
で一部の光散乱液晶素子の印加電圧を○にすることによ
りノくターン照明との併用が可能になる。なお、投影レ
ンズ４に分布屈折率レンズアン−を用いると、液晶シャ
ッタマトリックス２から検査対象物６までの物像間距離
を小さくすることができ、照明装置全体を一体化するの
に有力となる。

このほか、これらの複数の液晶シャッタマトリックス２
のそれぞれと、光散乱液晶素子６の印加電圧をアナログ
的に変えることにより照射光量を変えることができ、ま
た各投影光学系ユニット７の動作を個々に制御すること
により投光照明と拡散照明の混合照明が可能となり、検
査対象物の必要とする検査項目にもつとも適合した照射
パターンが選択でき、一つの対象物に対する検査項目の
多く全同時または短時間に実施できる特徴をもつ。

この照明装置はまた、疵の判別結果をフィードバックし
て照明方法の優先順位を変えていく、いわゆる学習効果
ｔもった外観検査システムを実現するうえで有力な装置
となる。第３図は、上記の外観検査システムの全体を示
すもので撮像素子９の画像信号をうけて画像処理判別部
１４が必要と定めた照明方法全液晶駆動制御部１３に伝
え、光散乱液晶素子５および液晶シャッタマトリ、νク
スの双方が動作して検査対象物６の照明方法を順次変え
ていく制御の流れ全示している。

発明の効果 本発明による外観自動検査用照明装置は、光源。

液晶シャッタマトリックス、偏光板、投影レンズおよび
光散乱液晶素子をもつ投影光学系ユニットを互いに光散
乱液晶素子が接するように併置し、これらの液晶シャッ
タマトリックスおよび光散乱液晶素子の双方を電気的に
制御することにより、拡散照明、投光照明、パターン照
明およびこれらの併存した照明方式を時分割で選択提示
することができ、極めて汎用性の高い外観検査料照明装
置として、その実用的価値はまことに大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による外観自動検査用照明装置の一実施
例を示す図、第２図は液晶シャッタマトリックスのパタ
ーン分割の一例を示す図、第３図は本発明による照明装
置を備えた外観自動検査装置のブロックダイヤグラムの
説明図、第４図は従来の拡散照明方式の説明図、第６図
は従来の投光照明方式の説明図である。 ８・・・・・・撮像素子、９・・・・・・撮像用レンズ
、１０・・・・・・拡散照明用光源、１２・・・・・・
投光照明装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 ６−・樗バ１１７番物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源、液晶シャッタマトリックス、偏光板、投影レンズ
   および光散乱液晶素子からなる複数個の投影光学系ユニ
   ットと、前記複数個の液晶シャッタマトリックスおよび
   光散乱液晶素子を電気的に制御する液晶駆動制御部とか
   ら構成され、拡散照明、投光照明およびパターン照明が
   電気的に切換えられる機能を有する外観自動検査用照明
   装置。