KR20120007443A - 광 조사 장치 및 조광 방법 - Google Patents

Abstract

라인 센서 카메라의 라인 주기와 비교해서 PWM 주기가 충분히 짧지 않더라도, 소망한 광량을 각 라인 주기에 공급할 수 있어 촬상된 화상에서의 명암차가 나는 것을 방지할 수 있는 광 조사 장치를 제공한다.
검사 대상(W)에 광을 조사하는 광 조사 기구(1)와, 소정 PWM 주기로 점등 기간 및 소등 기간을 교대로 반복하는 PWM 제어에 의해, 상기 광 조사 기구를 소정 밝기로 제어하는 PWM 제어부(2)를 구비하고, 라인 센서 카메라의 각 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간이 1 기간분 또는 수 기간분이고, 상기 PWM 주기가 상기 라인 주기와 동기함과 아울러 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 커지는 만큼 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 많아지도록 설정한다.

Description

광 조사 장치 및 조광 방법{LIGHT IRRADIATING DEVICE AND LIGHT SOURCE ADJUSTING METHOD}

본 발명은 예를 들면, 라인 형상의 광을 조사하여 워크(제품)에서의 흠집 유무나 마크 독취 등의 검사용으로서 바람직하게 이용할 수 있는 것에 관한 것이다.

종래, 검사 대상(워크)인 WEB(연속물：예를 들면, 필름·종이·금속판 등)이나 BATCH(매엽품, 개별품：예를 들면, 컷 필름·컷 초자(硝子)·드럼 등)의 인라인 고속 검사를 실행하는 경우, 라인 센서 카메라를 이용하여 이송되고 있는 워크의 표면을 차례로 연속적으로 화상 정보로서 수집하고, 화상 정보 처리 장치에서 밝기가 다른 부위를 검출하는 등으로 하여 표면 결함 등을 검출하도록 하고 있다. 그리고 그때에 이용하는 조명 장치로서, 대표적으로는 할로겐 램프나 형광등을 이용한 것이 알려져 있지만, 최근에는 특허 문헌 1에 제시된 것과 같이, 속응성(速應性)이나 광도 안정성, 수명 등이 뛰어난 LED를 복수, 열(列) 형상으로 나열한 LED 조명 장치도 개발되어 있다. 이와 같은 LED 조명 장치는 PWM 제어에 의해 소정 PWM 주기로서의 점등 기간과 소등 기간의 비를 변경함으로써 조광되고 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 산업용의 검사에서 이용되는 라인 센서 카메라는 한 장의 화상을 촬상하는 경우에, 도 9에 도시된 바와 같이 도면의 상부에서 하부로 향하여 1 라인마다 셔터를 눌러서 연속으로 촬상하고, 이들 연속으로 촬상된 화상을 연결함으로써 1 프레임 분의 화상으로 하고 있다. 이 때문에, 라인 센서 카메라로 촬상하는 경우, 통상의 카메라에 있어서는 1매 분의 화상을 촬상하기 위해서 1회만 셔터를 개방하면 좋은 것과 비교하면, 라인 센서 카메라에서의 셔터가 눌리진 주기인 라인 주기는 매우 짧은 시간으로 되어 있다. 또한 최근 이송되는 워크의 속도를 보다 빠르게 하여, 검사 시간을 단축하는 것이 요구되고 있고, 분해능(分解能)을 유지하기 위해서는 라인 주기를 보다 짧게 할 필요가 있다. 이 때문에, 보다 셔터 스피드가 빠른 라인 센서 카메라가 계속해서 개발되고 있고, 워크로부터의 광을 수광하기 위한 라인 주기도 보다 짧은 시간으로 되고 있다.

이와 같이 라인 주기가 짧아지고 있는 것에 대해서, 종래와 같이 1 라인 주기당 수집되는 광량을 임의로 제어할 수 있어, 결함 검사 등에 적절한 화상을 라인 센서 카메라로 촬상할 수 있도록 하기 위해서, LED를 조광 제어하기 위한 PWM 주기를 보다 짧게하여 조광하는 것이 실행되고 있다. 이것은 각 라인 주기로 촬상된 화상 간에 명암차를 발생시키지 않으면서도, 임의의 조광을 실행할 수 있도록 하려면, 도 10(a)에 도시된 바와 같이 라인 주기에 대해서 PWM 주기는 100분의 1 정도의 길이일 필요가 있다고 생각할 수 있기 때문이다.

그런데, LED를 PWM 제어에 의해 조광하는 경우에 있어서, 라인 센서 카메라의 라인 주기의 단시간화에 비하면 PWM 주기의 단시간화는 지연되어 있고, 최근 라인 센서로 촬상할 때에 소망한 밝기로 조광한 다음에 촬상하는 것이 어려워지고 있다. PWM 주기를 짧게 하는 즉, LED의 점등 기간을 매우 짧게 할 수 없는 이유의 하나로서는 점등 기간을 지나치게 짧게 하면, 도 10 (b)에 도시된 것과 같이 지령 전압에 대해서 실제의 광량에 큰 1차 지연이 발생하여, 추종하지 않게 되어 버리는 것을 들 수 있다. 이와 같은 LED 자체가 가지는 응답성의 한계에 의해 PWM 주기를 지나치게 짧게 하면, 소망한 광량으로 검사 대상을 조명할 수 없게 되어, 결함 등을 검출할 수 있는 화상을 라인 센서 카메라로 촬상할 수 없게 되어 버린다.

이에, PWM 주기를 짧게 하여 고속으로 온 오프의 절환을 실행하지 않고 예를 들면, 스트로보(strobo) 발광과 같이 1 라인 주기에 대해서 1회만 소정 시간 LED를 점등시키고, 소정 시간 경과 후는 소등시킴으로써 각 라인 주기에 포함되는 광량을 동일하게 하는 것도 생각할 수 있다.

그렇지만, 초고속으로 제조되는 제품의 검사에 있어서는 종횡비를 1：1로 할 수 없는 경우가 많이 있다. 그 경우, 1 라인 주기에 대해서 1회만의 LED 점등으로는 결함 등의 간과가 발생할 가능성이 있다. 이것에 대해서 도 11을 참조하면서 설명한다.

도 11은 도 9의 점선 부분의 확대도이며, 1 라인의 화상은 라인 센서 카메라를 구성하는 수광 소자가 1회의 셔터로 촬상하는 1 화소가 가로 일렬로 나열된 형태로 구성되어 있는 것을 나타내고 있다. 수광 소자는 정방 형상의 경우, 1 라인 주기와 제조 라인 속도가 적절한 경우는 종횡비가 1：1의 정방 형상의 화소가 되지만, 1 라인 주기에 비해 제조 라인 속도가 매우 고속인 경우에는 이동하고 있는 방향으로 확장된 종횡비가 1：n 이라고 하는 장방(長方) 형상의 화소가 된다.

도 11에 도시된 바와 같이 예를 들면 셔터가 개방되었을 때에만 소정 시간 동안에 1회만 LED를 점등시키는 경우를 생각한다. 이 경우, 장방 형상의 화소 중에서 먼저 카메라를 통과하고 있는 측은 조명되지만, 소정 시간 경과 후의 소등하고 있는 동안은 워크가 조명되지 않아, 후의 나머지의 부분은 어둡게 촬상되게 된다. 만약, 조명되고 있지 않은 영역에 흠집이나 결함 등이 있었을 경우에는, 그 정보가 화소에 기여하지 않기 때문에 간과가 생겨 버린다.

[특허 문헌 1] 일본국 특개 2001－215115호 공보

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 모두 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 종래와 같이 라인 센서의 라인 주기가 짧아지는 것에 맞추어, 조광용의 PWM 주기도 보다 짧아져야만 한다는 고정 관념으로부터 벗어나, 검사 대상을 촬상하는 라인 센서 카메라의 라인 주기와 비교해서 PWM 주기가 충분히 짧지 않더라도, 소망한 광량을 각 라인 주기에 공급할 수 있어 라인 주기마다의 화상 내에서 명암차가 발생하는 것을 방지하고, 후의 화상 검사 등에서 흠집이나 결함 등의 간과를 방지할 수 있어, 정밀도 높은 검사를 실행할 수 있도록 하는 광 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 광 조사 장치는 1 라인의 촬상을 행해지는 간격인 소정 라인 주기를 가짐과 아울러 복수의 수광 소자를 일렬로 나열하여 구성된 라인 센서 카메라에 대해서 상대 이동하는 검사 대상을 소정 밝기로 촬상하기 위해서 이용되는 광 조사 장치로서, 상기 검사 대상에 광을 조사하는 광 조사 기구와, 소정 PWM 주기로 점등 기간 및 소등 기간을 교대로 반복하는 PWM 제어에 의해, 상기 광 조사 기구를 소정 밝기로 제어하는 PWM 제어부를 구비하고, 각 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간이 1 기간분 또는 수(數) 기간분이고, 상기 PWM 주기가 상기 라인 주기와 동기 함과 아울러 상기 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 커지는 만큼 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 많아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 조광 방법은 1 라인의 촬상이 행해지는 간격인 소정 라인 주기를 가짐과 아울러 복수의 수광 소자를 일렬로 나열하여 구성된 라인 센서 카메라 에 의해 검사 대상을 소정 밝기로 촬상하기 위해서 이용되는 광 조사 장치로서, 상기 검사 대상에 광을 조사하는 광 조사 기구와, 소정 PWM 주기로 점등 기간 및 소등 기간을 교대로 반복하는 PWM 제어에 의해, 상기 광 조사 기구를 소정 밝기로 제어하는 PWM 제어부를 구비한 광 조사 장치의 조광 방법으로서, 각 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간을 1 기간분 또는 수 기간분으로 하고, 상기 PWM 주기가 상기 라인 주기와 동기함과 아울러 상기 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 커지는 만큼 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 많아지도록 설정되는 설정 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이라면, 상기 라인 주기와 상기 PWM 주기가 동기하고 있으므로, 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간은 동일한 수가 되어, 각 라인 주기에서의 수광한 광량을 동일하게 할 수 있다. 또한 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수가 1 기간분 또는 수 기간분이 되도록 라인 주기에 대해서 PWM 주기가 설정되어 있으므로, PWM 주기를 라인 주기와 거의 동일하게, 또는 몇 분의 1 정도만큼 짧은 주기로 해 둘 수 있어 그만큼 빠른 PWM 제어를 조광에 이용하지 않을 수 있어, 예를 들면 LED 등에서 1차 지연이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 점등 기간 중의 광량도 소망한 것으로 제어할 수 있다.

즉, PWM 제어를 고속화함으로써 라인 주기의 단시간화에 대응하도록 하고 있던 경우에는, LED의 응답성에 의해 정해져 있던 한계에 의해 셔터 속도가 매우 빠른 라인 센서 카메라를 이용하고 있는 경우에는, 각 라인 주기에 수광하는 광량을 바람직하게 일정하게 할 수 없었던 것을 해결할 수 있다. 또, 만일 라인 센서 카메라의 성능 향상이 계속되고, LED를 조광하기 위한 PWM 주기를 그만큼 짧게 할 수 없다고 하더라도, 각 라인 주기에 있어서 소망한 광량을 충분히 공급하여, 라인 주기마다 1 라인의 화상에서 밝기의 불균일을 없앨 수 있다.

따라서, 고속으로 검사 대상을 촬상함과 아울러 그 화상도 검사마다 적합한 광량으로 미시적(微視的)으로도 거시적(巨視的)으로도 균일하게 촬상할 수 있으므로, 고속이고 정밀도가 좋은 검사를 실행할 수 있게 된다.

상기 라인 주기와 상기 PWM 주기를 동기시키기 위한 구체적인 실시 양태로서는, 상기 점등 기간이 개시되는 타이밍과, 상기 라인 센서 카메라가 촬상을 개시하는 타이밍이 정렬되어 있는 것을 들 수 있다. 이와 같은 것이라면, 각각의 개시점을 일치시키므로, 라인 주기와 PWM 주기의 동기를 취하기 쉽다.

구체적인 점등 기간 수의 설정으로서는, 상기 수광 소자가 정방 형상이며, 당해 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 1：n인 경우에, 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 n의 소수점 이하를 올림한 수가 되도록 상기 PWM 주기가 설정되는 것을 들 수 있다. 이와 같은 것이라면, 점등 회수를 가능한 한 줄이면서, 빠짐없이 전체에 광을 조사할 수 있으므로, PWM 주기를 지나치게 짧게 하지 않고 명암차가 없는 화상으로 할 수 있다.

1회의 셔터로 라인 센서 카메라에 들어가는 광의 총량을 동일하게 하여, 점등 기간의 수에 관계없이 동일한 밝기의 화상으로 하려면, 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 길이의 합계가 일정값이 되도록 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 검사 장치 및 검사 방법에 의하면, 상기 라인 주기와 상기 PWM 주기를 동기시키고, 또한 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간이 1 기간분 또는 수 기간분이 되도록 PWM 주기가 라인 주기에 대해서 설정되어 있으므로, PWM 주기를 라인 주기에 대해서 극단적으로 짧게 할 필요가 없고, 광 조사 기구에서 1차 지연 등이 발생하는 일 없이 확실하게 소망한 광량으로 발생시킬 수 있고, 또한 각 라인 주기에의 점등 기간의 수를 동일하게 할 수 있다. 1 라인 주기에 촬상되는 1 화소의 종횡비가 클수록 점등 기간의 수가 많아지므로, 결함의 간과를 방지할 수 있다. 또, 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수가 동일하므로, 각 라인 주기에서 수광하는 광량을 소망한 값으로 동일하게 할 수 있어 정밀도가 높은 좋은 화상 검사를 실행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 광 조사 장치를 이용한 검사 장치의 모식적 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에서의 검사 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 제1 실시 형태에서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형 실시예에서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 또 다른 변형 실시예에서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태가 다른 변형 실시예에서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 광 조사 장치를 이용한 검사 장치의 모식도이다.
도 8은 제2 실시 형태에서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 9는 라인 센서 카메라에 의한 촬상 방법에 대해서 설명하는 모식도이다.
도 10은 종래의 검사 장치에서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 11은 수광 소자가 촬상하는 화소의 형상 및 조명되는 범위에 대해서 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에서의 광 조사 장치(100)는 예를 들면, 검사 대상(W, 워크)인 WEB으로 불리는 연속물인 필름의 표면 결함 등을 인라인 고속 검사하기 위한 검사 장치(S)에 이용되는 것이다.

이 검사 장치(S)는, 도 1에 도시된 바와 같이 검사 대상(W)인 투광성 필름이나 종이를 한 방향에 일정 속도로 이송하면서 그 표면을 촬상하는 것으로서, 상기 검사 대상(W)을 상측에서부터 촬상하는 라인 센서 카메라 그룹(C)과, 상기 라인 센서 카메라 그룹(C)으로 촬상하는 검사 영역을 소정 밝기로 조명하기 위한 상기 광 조사 기구(1)와, 상기 광 조사 기구(1) 및 상기 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)의 제어를 실행하는 제어 기구(2)를 구비하는 것이다. 여기서, 상기 광 조사 기구(1)와, 상기 제어 기구(2)의 일부가 본원 청구항에서의 광 조사 장치(100)에 상당한다.

상기 라인 센서 카메라 그룹(C)은 복수의 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)를 정방 형상의 수광 소자가 늘어서 있는 방향에 일치하도록 일렬로 나열하여 마련하고 있는 것으로, 상기 검사 대상(W)을 횡단하여 촬상할 수 있도록 배치되어 있다. 따라서, 라인 센서 카메라 그룹(C)의 촬상 범위는 도 1에 도시된 바와 같이 라인 형상으로 구성되게 된다. 상기 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)는 1 라인의 촬상이 행해지는 간격인 소정 라인 주기에서 상기 검사 대상(W)의 검사 대상(W) 영역을 촬상하는 것이다. 보다 구체적으로는, 상기 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)는 고속으로 셔터가 눌려서, 연속으로 1 라인마다의 촬상을 실행하는 것으로서, 상기 라인 주기에서 수광 소자에 수광된 광량에 기초하여 1 라인분의 화상이 생성되고, 그 1 라인마다의 화상을 복수개 연결함으로써, 1 프레임 주기분의 화상으로 하도록 구성되어 있다. 이 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)로 촬상된 화상으로부터 검사 대상(W)의 표면에 흠집 등의 결함이 없는지 여부가 도시하지 않은 결함 판단부에 의해 판단하도록 구성되어 있다.

상기 광 조사 기구(1)는 상기 검사 대상(W)의 하측으로부터 상기 라인 카메라측으로 향해 당해 검사 대상(W)에 광을 조사하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광 조사 기구(1)의 선단에는 LED가 일렬로 나열되어 마련되어 있고, 그 LED의 광 사출측에 마련된 도시하지 않은 렌즈에 의해서 집광되어, 검사 대상(W)에 라인 광을 조사하도록 구성되어 있다.

상기 제어 기구(2)는 CPU나 메모리, I／O인터페이스, 통신 인터페이스 등을 구비한 메인 보드와, 광 조사부(11)에 각각 대응시켜 마련한 복수의 구동 보드와,상기 보드들을 수용하는 케이싱과, 케이싱에 장착된 스위치나 볼륨, 커넥터 등으로 이루어진 것이다. 구동 보드는 예를 들면, 래치 회로, D／A컨버터, 전류 출력 회로 등을 구비하고 있다. 그리고 상기 메모리의 소정 영역에서 설정한 프로그램에 따라서 CPU나 다른 각부가 협동함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 접수부(23), 라인 주기 제어부(22), 동기부(24), 점등 기간 설정부(25), PWM 제어부(21) 등으로서의 기능을 발휘한다.

각 부에 대해서 설명한다.

상기 접수부(23)는 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)를 어떠한 라인 주기에서 검사 대상(W)을 촬상할 것인가에 대해서 지시하는 라인 주기 지시 신호, 조명 기구를 어떠한 밝기로 조광할 것인가에 대한 조광 지시 신호를 수신하는 것이다.

상기 라인 주기 제어부(22)는 상기 접수부(23)로 접수된 라인 주기 지시 신호로 지시받는 라인 주기에서 상기 검사 대상(W)을 촬상하도록 상기 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)를 제어하는 것이다.

상기 PWM 제어부(21)는 후술하는 동기부(24)에 의해 설정되는 PWM 주기, 후술하는 점등 기간 설정부(25)에 의해 설정되는 1 라인 주기 정도의 점등 기간으로 상기 광 조사 기구(1)를 조광 제어하는 것이다.

상기 동기부(24)는 상기 라인 주기 제어부(22)로부터 라인 주기를 취득하고, 그 라인 주기에 동기하는 길이임과 아울러, 상기 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 1：n인 경우에, 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 n의 소수점 이하를 올림한 수가 되도록 PWM 주기를 상기 PWM 제어부(21)에 설정하는 것이다. 여기서, 상기 동기부(24)가 상기 PWM 제어부(21)에 설정하는 PWM 주기는 점등 기간이 1 또는 수 기간 중에서 적당하게 설정되는 것이고, 본 실시 형태에서는 촬상되는 화소의 종횡비가 1：a(a는 1 이하의 값)이므로, 라인 주기가 1 주기분에 대해서 1 기간분만큼 점등 기간이 있도록 설정된다. 따라서, 1 라인 주기에 포함되는 PWM 주기도 1 주기분이 되므로, 라인 주기와 PWM 주기가 동일한 길이로 설정되게 된다. 또, 이 동기부(24)는 상기 라인 주기 제어부(22)와 상기 PWM 제어부(21)를 동시에 제어를 개시시켜서, 각각의 제어 주기를 동기시키도록 구성되어 있다.

상기 점등 기간 설정부(25)는 상기 PWM 제어부(21)의 PWM 주기의 1 주기에 서의 점등 기간의 길이를 설정하는 것이다. 구체적으로는, 상기 점등 기간 설정부(25)는 라인 주기의 길이와, 동기부(24)에서 설정되는 PWM 주기의 1 주기분의 길이와, 상기 접수부(23)에서 접수된 조광 신호를 각각으로부터 취득하고, 상기 광 조사 기구(1)의 방사 출력과 1 라인 주기에서의 점등 기간의 합계 길이와의 곱인 1 라인 주기에서의 광량이 미리 정한 값이 되도록 점등 기간의 길이를 설정하는 것이다. 즉, 촬상되는 화상의 밝기가 소망한 밝기가 되도록, 라인 주기에 대해서 점등 기간을 결정하고 있게 된다. 또한, 화소의 종횡비가 다른 값이 되어, 1 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수가 변화했더라도, 점등 기간의 합계의 길이가 동일해지도록 하고 있고, 각각의 점등 기간은 등분되도록 하고 있다. 또, 1 라인 주기의 종료시점에서는 소등 기간이 오도록 PWM 주기 및 점등 기간의 길이가 설정되도록 하고 있다.

이와 같이 구성된 광 조사 장치(100)를 이용한 검사 장치(S)에서 검사 대상(W)을 촬상한 경우의 라인 주기와 PWM 주기의 관계를 도 3에 도시된 그래프를 참조하면서, 본 실시 형태의 효과에 대해서 설명한다.

도 3에는 위에서부터 4단에는 각 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)의 라인 주기가, 최하단에는 PWM 주기가 도시되어 있다. 각 라인 센서 카메라(C1, C2, C3, C4)의 라인 주기는 개시점을 일치시켜 완전하게 동기시키고 있다. 즉, 검사 대상(W)의 촬상되는 열이 동일한 장소가 되도록 타이밍이 일치되어 있게 된다. 또, 라인 주기가 1 주기에 대해서 PWM 주기도 1 주기로 설정하고 있음과 아울러, 라인 주기와 PWM 주기가 동기하고 있는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 각 라인 주기에는 동일한 수의 점등 기간이 포함되어 있어서, 확실하게 각 라인 주기의 밝기를 동일하게 되도록 할 수 있다. 또, 종래라면, 라인 주기에 대해서 100분의 1 정도의 PWM 주기로 설정되어 있어 매우 고속의 PWM 제어가 필요했지만, 본 실시 형태에서는 라인 주기와 PWM 주기의 길이가 동일하게 되어 있으므로, 그만큼 고속의 PWM 제어를 실행하지 않아도 된다. 즉, 라인 주기가 보다 짧아진다고 하더라도, PWM 제어를 고속으로 하여, PWM 주기를 짧게 하지 않아도 되기 때문에, LED가 응답 속도의 한계에 의해 조광 신호에 추종할 수 있어 되어, 소망한 밝기로 조광하지 못하고, 각 라인 주기의 화상의 밝기를 제어할 수 없게 된다고 하는 문제를 방지할 수 있다.

따라서, 검사 대상(W)을 보다 고속으로 이송하면서, 라인 센서 카메라(C1, C2, C3,C4)를 보다 짧은 라인 주기로 촬상하여 검사를 실행한다고 하더라도, 1 라인마다의 화상의 밝기를 소망한 값으로 할 수 있으므로, 검사의 속도와 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 화소의 종횡비가 거의 1：1인 경우에 있어서 점등 기간이 1개만 들어가게 되므로, 화소 전체를 거의 균일하게 조명할 수 있어, 결함 등의 간과를 방지할 수 있다.

제1 실시 형태에 대해서의 변형 실시 형태에 대해서 설명한다.

상기 실시 형태에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 라인 주기의 개시점과 PWM 주기의 개시점을 일치시키고 있지만, 동기하고 있는 것이라면, 각각의 개시점이 도 4 (a)에 도시된 바와 같이 대기 시간이 설정되어 있음으로써, 개시점이 일치하지 않아도 상관없다. 이 경우, 셔터의 개폐 타이밍인 라인 주기의 개시점, 종료점에서는 점등 기간이 없게 해 두면, 항상 라인 주기마다 인가되는 광량을 일정하게 할 수 있다. 또한 도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 1 라인 주기에 대해서 2개의 점등 기간이 포함되도록 해도 상관없다. 이와 같이, 라인 주기와 PWM 주기를 개시점을 일치시켜 동기시키는 것이 아니라, PWM 주기에 대해서 대기 시간을 설정하여 개시점을 늦추어 동기시켜도 상관없다.

또, 화소의 종횡비가 1：1 이었다고 하더라도, LED의 응답성이 지령에 대해서 추종할 수 있다면 도 5에 도시된 바와 같이 1 라인 주기에 대해서, PWM 주기가 2 주기분이어도 상관없다. 요컨대 1 라인 주기에 대해서, 수 주기분의 PWM 주기가 포함되는 것이면 좋다. 또한, 라인 주기와 PWM 주기가 동기하고 있다는 것은 완전하게 주기가 일치하고 있는 것에만 한정되는 것이 아니고, 도 5 등에 도시된 바와 같이, 라인 주기와 PWM 주기가 일정한 관계 예를 들면, 정수배 등의 관계를 가지고 있는 것이면 좋다. 즉, 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수가 항상 동일한 수가 되는 관계로 설정해 두면 좋다. 이 경우, 화소의 종횡비가 1：2인 경우에는 1 라인 주기에 대해서 4 기간분의 점등 기간이 존재하도록 상기 동기부를 구성하면 좋다.

상기 제1 실시 형태에서는, 제어 기구에 의해 PWM 제어부의 PWM 주기, 점등 기간의 길이가 설정되도록 구성되어 있었지만 예를 들면, 오퍼레이터에 의해 PWM 주기, 점등 기간의 길이가 라인 주기에 대해서 상술한 바와 같은 관계를 가지도록 설정되는 것이어도 상관없다.

또, 상기 제1 실시 형태에서는 라인 주기를 기준으로 하여 PWM 주기를 결정하도록 하고 있지만, 라인 주기와 PWM 주기 두 개를 모두를 변경, 설정하여 각 라인 주기로 수광되는 광량을 동일하게 하고, 각 라인의 화상의 밝기가 동일하게 되도록 조정을 해도 상관없다.

본 명세서에서의 PWM 제어란, 반복되는 제어 주기가 항상 일정한 것, 및 제어 주기가 변경되는 것도 포함한 개념이다. 보다 구체적으로는, 도 6 (a)에 도시된 바와 같이, 라인 주기에 대해서 항상 PWM 주기가 일정하도록 구성할 수도 있고, 도 6 (b)에 도시된 바와 같이 라인 주기마다 PWM 주기가 변경되는 것이어도 상관없다. 도 6(b)과 같이 PWM 주기가 변경되는 경우에서도, 각 라인 주기와 PWM 주기가 동기함과 아울러, 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 총 길이가 동일하면, 라인마다의 화상의 밝기를 동일한 밝기로 할 수 있다.

상기 제1 실시 형태에서는, 상기 광 조사 기구는 검사 대상의 하측으로부터 광을 조사하고, 그 투과광을 이용하여 검사하였지만, 예를 들면 검사 대상의 상측으로부터 광을 조사하여 그 때의 반사광을 촬상하도록 해도 상관없다. 라인 센서 카메라가 수광 소자를 복수열에 걸쳐서 마련하고 있는 것이고, 라인마다에 수광, 촬상을 교대로 실행하는 것인 경우에도 상기 실시 형태와 동일한 방법에 의해서 촬상되는 화상마다의 밝기를 균일하게 할 수 있다. 또, 촬상하는 라인마다에 있어서 1 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 기간수가 동일하고, 또한 그 수가 1개 또는 몇 개이더라도 상관없다.

상기 제1 실시 형태에서는 복수의 라인 센서 카메라를 수광 소자가 나열되어 있는 방향에 일치시켜 일렬로 마련하고 있었지만, 단독의 라인 센서 카메라로 검사 대상 영역을 촬상하도록 해도 상관없다.

다음으로 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 각 부재에 대응하는 것에는 동일한 부호를 부여한다.

제2 실시 형태의 검사 장치(S)는 도 7 (a)에 도시된 바와 같이 상기 제1 실시 형태에 이용한 것과 거의 동일한 광 조사 장치(100)와 검사 대상(W)을 반송하기 위한 반송 기구(3)를 구비하고, 상기 반송 기구(3)로부터 검사 대상(W)의 이동거리 또는 속도를 취득하고, 그것들에 기초하여 라인 센서 카메라의 셔터를 누르는 타이밍을 제어하도록 한 것이다.

구체적으로는, 상기 반송 기구(3)는 검사 대상(W)이 재치(載置)되는 테이블(31)이, 서보 모터(33)와 볼 나사(32)로 이루어진 구동계에 의해 소정 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구성되어 있는 것으로, 상기 서보 모터(33)에 설치된 회전 엔코더(34)로부터 신호를 취득하여 라인 주기가 결정되도록 구성되어 있는 것이다.

제2 실시 형태의 라인 주기 제어부(22)는 회전 엔코더(34)가 소정 각도 회전하는데 걸리는 시간을 라인 주기로 하는 것이다. 구체적으로는, 예를 들면, 회전 엔코더(34)가 소정 각도 회전한 것이 검출되면 그 검출 신호를 트리거하고, 라인 센서 카메라(C)의 셔터가 1회 눌리도록 구성되어 있다. 여기서, 도 7 (b)에 도시된 바와 같은 반송 기구가 정속으로 테이블을 이동하도록 지령을 내리고 있다고 하더라도, 속도 불균일이 발생한다. 따라서, 회전 엔코더가 소정 각도 회전하는데 걸리는 시간은 정속 운전 중이라고 하더라도 항상 일정하다고는 할 수 없다. 즉, 회전 엔코더의 펄스를 트리거로 하면, 각 라인 주기에는 편차가 발생하게 된다.

제2 실시 형태에 있어서는, 동기부(24)는 각 라인 주기의 편차를 고려하여 PWM 주기 및 점등 기간 수가 설정되도록 되어 있다. 구체적으로는, 상기 동기부(24)는 각 라인 주기의 평균인 평균 라인 주기에 있어서 수광 소자가 촬상하는 화소의 종횡비로부터 각 라인 주기에 포함해야 할 점등 기간의 수가 설정되도록 되어 있다. 또, 각 라인 주기가 개시될 때마다 새로운 PWM 주기가 개시되도록 하여 1 라인 주기마다 PWM 주기가 각각 개별적으로 동기하도록 구성되어 있는 점이 제1 실시 형태와는 다르다. 또, 각 라인 주기의 종료 시점에서 소등 기간이 오도록 PWM 주기 및 점등 기간의 길이를 설정하고 있다.

이와 같이 구성된 제2 실시 형태의 검사 장치(S)에 있어서의 라인 주기와 PWM 주기의 관계에 대해서 도 8의 그래프를 이용하여 설명한다.

소정의 전송 속도로 테이블이 정속 운전되고 있고, 평균 라인 주기로 촬상되는 1 화소의 종횡비가 대략 1：1인 경우에는, 도 8 (a)에 도시된 것처럼, 라인 주기의 편차에 관계없이, 각 라인 주기에는 항상 1 기간분의 길이에 a의 점등 기간이 포함되게 된다.

회전 엔코더의 펄스 간격이 도 8 (a)에 도시된 경우보다 2배가 된 경우에는, 1 라인 주기로 촬상되는 1 화소의 종횡비는 1：2가 되므로, 도 8 (b)에 도시된 바와 같이 1 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수는 2개가 되고, 각각의 점등 기간의 길이는 a/2로 설정된다.

마찬가지로 회전 엔코더의 펄스 간격이 도 8 (a)에 도시된 경우보다 3배가 된 경우에는, 도 8 (c)에 도시된 바와 같이 각 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수는 3개가 되고, 그 길이는 a/3으로 설정되게 된다.

이와 같이 화소의 종횡비에 따라 1 라인 주기에 포함되는 점등 기간의 수를 변경함으로써, 도 8 (d)에 도시된 바와 같이, 화소 전체를 밝게 할 수 있어 결함의 간과를 방지할 수 있다.

제2 실시 형태의 변형 실시예에 대해서 설명한다.

제2 실시 형태에서는 각 라인 주기의 길이에 편차가 있다고 하더라도 항상 동일한 개수만큼 점등 기간이 포함되도록 구성하고 있지만, 라인 주기의 길이마다 점등 기간수를 변경하는 것이어도 상관없다. 예를 들면, 반송 기구를 소정 속도로 정속으로 움직였을 때의 속도 불균일을 미리 취득해 두어, 라인 주기의 편차를 예측하고, 각각의 라인 주기에 있어서의 화소의 종횡비에 적절한 점등 기간수를 미리 설정해 두도록 해도 상관없다.

그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에 있어서, 여러 가지 변형이나 실시 형태의 편성을 실행하여도 상관없다.

100: 광 조사 장치
1: 광 조사 기구
21: PWM 제어부
C1, C2, C3, C4: 라인 센서 카메라

Claims (5)

1 라인의 촬상이 행해지는 간격인 소정 라인 주기를 가짐과 아울러, 복수의 수광 소자를 일렬로 나열하여 구성된 라인 센서 카메라에 대해서 상대 이동하는 검사 대상을 소정 밝기로 촬상하기 위해서 이용되는 광 조사 장치로서,
상기 검사 대상에 광을 조사하는 광 조사 기구와,
소정 PWM 주기로 점등 기간 및 소등 기간을 교대로 반복하는 PWM 제어에 의해, 상기 광 조사 기구를 소정 밝기로 제어하는 PWM 제어부를 구비하고,
각 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간이 1 기간분 또는 수(數) 기간분이고,
상기 PWM 주기가 상기 라인 주기와 동기함과 아울러, 상기 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비(aspect ratio)가 커지는 만큼 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 많아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.

청구항 1에 있어서, 상기 점등 기간이 개시되는 타이밍과, 상기 라인 센서 카메라가 촬상을 개시하는 타이밍이 일치되어 있는 광 조사 장치.

청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 수광 소자가 정방 형상이고, 당해 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 1：n인 경우에, 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 n의 소수점 이하를 올림한 수가 되도록 상기 PWM 주기가 설정되는 광 조사 장치.

청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 길이의 합계가 일정값이 되도록 설정되어 있는 광 조사 장치.

1 라인의 촬상이 행해지는 간격인 소정 라인 주기를 가짐과 아울러, 복수의 수광 소자를 일렬로 나열하여 구성된 라인 센서 카메라에 대해서 상대 이동하는 검사 대상을 소정 밝기로 촬상하기 위해서 이용되는 광 조사 장치로서, 상기 검사 대상에 광을 조사하는 광 조사 기구와, 소정 PWM 주기로 점등 기간 및 소등 기간을 교대로 반복하는 PWM 제어에 의해 상기 광 조사 기구를 소정 밝기로 제어하는 PWM 제어부를 구비한 광 조사 장치의 조광 방법으로서,
각 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간을 1 기간분 또는 수 기간분으로 하고,
상기 PWM 주기가 상기 라인 주기와 동기함과 아울러, 상기 수광 소자가 1 라인 주기에 촬상하는 1 화소의 종횡비가 커지는 만큼 1 라인 주기에 포함되는 상기 점등 기간의 수가 많아지도록 설정되는 설정 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 조광 방법.

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