KR20210060466A - 시트 형상물의 결점 검사용 조명, 시트 형상물의 결점 검사 장치, 및 시트 형상물의 결점 검사 방법 - Google Patents

시트 형상물의 결점 검사용 조명, 시트 형상물의 결점 검사 장치, 및 시트 형상물의 결점 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시트 형상물에 조명광을 조사하는, 시트 형상물의 폭방향이 길이 방향인 장척의 광조사 수단과, 광조사 수단으로부터 시트 형상물로의 광로 간에 위치하고, 광조사 수단의 길이 방향에 평행한 방향으로, 차광부와 개구부가 교대로 배열된 제 1 차광 수단과, 상기 광조사 수단으로부터 시트 형상물로의 광로 간에서 제 1 차광 수단과 시트 형상물 사이에 위치하고, 광 조사 수단의 길이 방향에 평행 한 방향으로 차광부와 개구부가 교대로 배열된 제 2 차광 수단을 갖고, 제 2 차광 수단의 차광부와 광조사 수단 사이에 제 1 차광 수단의 개구부가 있고, 제 1 차광 수단의 개구부가 제 2 차광 수단의 차광부보다 그 광조사 수단의 길이 방향에 평행 한 방향의 길이가 짧은 것을 특징으로 한다.

Description

시트 형상물의 결점 검사용 조명, 시트 형상물의 결점 검사 장치, 및 시트 형상물의 결점 검사 방법
본 발명은 시트 형상물의 결점 검사용 조명, 시트 형상물의 결점 검사 장치, 및 시트 형상물의 결점 검사 방법에 관한 것이다.
종래, 표면이 평활한 시트 형상물에 존재하는 상처 등의 결점의 유무를 검사하는 것을 목적으로 해서, 시트 형상물에 광을 조사하여 상처 등의 결점이 존재했을 경우, 그 상처에 의한 산란광을 판독하고, 시트 형상물 상의 상처 등의 결점을 검출하는 검사 장치 및 검사 방법이 있다. 이와 같은 검사 장치에 있어서는, 시트 형상물의 폭방향에 대하여 평행 또는 그것에 가까운 방향으로, 형광등 등의 라인 형상 광조사 수단 및 촬상 수단을 배치해서 결점에 의한 산란광을 수광해 검출하는 것이 일반적이다.
그리고, 얻어진 산란광의 수광량의 강약(광량값의 대소)으로 결점(예를 들면 상처)의 강약을 판단하고, 품질상 문제가 되는 강한 결점을 갖는 제품의 유출 방지나 품질 관리를 행하는 것이 일반적이다.
상기 방법으로 투명한 시트 형상물 상에 존재하는 상처 등의 결점 검사는, 시트 형상물에 광을 반사시켜서 검사하는 경우와 광을 투과시켜서 검사하는 경우가 있다. 상기 방법으로 연속적으로 반송되는 투명한 시트 형상물 상에 존재하는 상처 등의 결점 검출 원리를 도 13∼도 16을 사용해서 이하에 설명한다. 도 13, 도 14는 검사 대상물에 광을 반사시켜서 검사할 경우의 결점 검출 원리의 설명도, 도 15, 도 16은 검사 대상물에 광을 투과시켜서 검사할 경우의 결점 검출 원리의 설명도이다. 도 13, 도 14 내에 있어서는, 라인 형상 조사 광원(12)은 도면의 지면에 수직인 방향으로 연장되어 배치되어 있고, 시트 형상물(5) 상의 결점(100)(도 14, 도 16 참조)도 마찬가지로 지면에 수직인 방향으로 연장되어 존재하고 있다고 한다. 또한 일반적으로, 시트 형상물(5)의 폭방향과 라인 형상 조사 광원(12)의 길이 방향이 일치하는 경우가 많기 때문에 도면의 지면 수직 방향(Y 방향)을 시트 폭방향(광원 길이 방향), 지면 좌우 방향(X 방향)을 시트 형상물(5)이 연속적으로 반송되는 반송 방향이며, 시트 길이 방향(광원 폭방향), 지면 상하 방향(Z 방향)을 시트 연직 방향(촬상 수단 광축 방향)으로 한다.
우선 도 13 및 도 14에 시트 형상물(5)에 대해서 동일면측에 라인 형상 조사 광원(12)과 촬상 수단(6)을 배치하고, 시트 형상물(5)의 표면에 존재하는 폭방향(Y 방향)에 평행한 결점(100)에 의한 반사 산란광을 검출함으로써 결점을 검출할 경우를 나타낸다. 여기에서, 촬상 수단(6)의 광학 중심선(8)은, 라인 형상 조사 광원(12)으로부터 출사되어 시트 형상물에서 정반사된 광의 광축(10)(정반사 광축)에 대하여 비켜서 배치되어 있다. 그 때문에 시트 형상물(5)의 표면에 결점이 없을 경우에는, 도 13과 같이 시트 형상물(5)의 표면의 법선(여기에서는 Z 방향)에 대하여 입사광과 선대칭인 방향으로만 광이 반사되어서, 촬상 수단(6)에는 광은 입광되지 않는다. 그러나, 시트 형상물(5)의 표면에 폭방향(Y 방향)에 평행한 결점(100)이 존재할 경우에는, 도 14에 나타내는 바와 같이 폭방향(Y 방향)에 평행한 결점(100)에 의해 반사 산란광(14)이 발생한다. 반사 산란광(14) 중, 촬상 수단(6)을 향하는 성분(15)이 촬상 수단(6)에 입광되어서 그 결점을 검출할 수 있다.
이어서, 도 15 및 도 16에 시트 형상물(5)을 사이에 두고 라인 형상 조사 광원(12)과 촬상 수단(6)을 배치하고, 시트 형상물(5)의 표면에 존재하는 폭방향(Y 방향)에 평행한 결점(100)에 의한 투과 산란광을 검출함으로써 결점을 검출할 경우를 나타낸다. 여기에서 촬상 수단(6)의 광학 중심선(8)은, 라인 형상 조사 광원(12)의 광축에 대하여 어긋나 배치되어 있다. 그 때문에 시트 형상물(5)의 표면에 결점이 없을 경우에는, 도 15와 같이 시트에 있어서 광이 조금도 산란되지 않고 직선 형상으로 투과하기 때문에, 촬상 수단(6)에는 광은 입광되지 않는다. 그러나, 시트 형상물(5)의 표면에 폭방향(Y 방향)에 평행한 결점(100)이 존재할 경우에는, 도 16에 나타내는 바와 같이 폭방향(Y 방향)에 평행한 결점(100)에 의해 투과 산란광(16)이 발생한다. 투과 산란광(16) 중, 촬상 수단(6)을 향하는 성분(17)이 촬상 수단(6)에 입광되어서 그 결점을 검출할 수 있다.
그러나 상기 방법에 있어서는, 상처의 방향에 대하여 수직인 입사면을 가지는 광을 조사한 경우는 산란광이 강하고 감도는 높지만, 상처의 방향에 대하여 평행한 입사면을 가지는 광을 조사한 경우는 산란광이 약하고 감도가 낮다. 따라서, 상기 방법에서, 일반적인 라인 형상 조사 광원인 형광등이나 평행 다발의 광섬유 라이트와 같은 광원을 사용했을 경우, 시트 폭방향(Y 방향)에 평행한 상처의 검출 감도는 높지만, 시트 길이 방향(X 방향)에 평행한 상처의 검출 감도는 낮다는 문제가 있었다.
그래서, 시트 길이 방향(X 방향)에 평행한 상처를 고감도로 검출하는 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 도 17은 특허문헌 1에 개시되어 있는 실시형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 특허문헌 1에는 광섬유로 이루어지는 라인 형상 광조사 수단(18), 촬상 수단(6) 등으로 이루어지는 검사 장치가 개시되어 있다. 촬상 수단(6)은 광을 검지하는 고체 촬상 장치로서 라인 CCD 카메라 등의 모니터 카메라로 판독하는 것이 개시되어 있다. 광섬유로 이루어지는 라인 형상 광조사 수단(18)은 적어도 2계열의 광섬유 다발(18a와 18b)로 구성되고, 각 계열은 광섬유 출사단으로부터 출사되는 광의 광축 방향이, Z 방향에 대하여 각각 θ7a 및 θ7b의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 도 17에 있어서, 광섬유 다발(18a, 18b)은 광의 출사단이 서로 다른 방향을 향하고 있다. 이 검사 장치는, 시트 형상물(5)의 길이 방향(X)에 평행한 결점(101)에 대하여 수직인 입사면을 가지는 광을 조사해서 검출하는 기술이다. 각도(θ7a, θ7b)는 어느 계열 모두 X 방향에 걸쳐 일정하고, 이와 같은 조명을 사광 조명이라고 하며, 각도(θ7a, θ7b)를 크로스시킨 사광 조명은 크로스 사광 조명이라고 한다.
일본 특허공개 2008-216148호 공보
그러나, 특허문헌 1의 검사 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 이 문제점을 도 17을 사용하여 설명한다. 길이 방향(X 방향)에 평행한 결점(101)을 검출할 경우, 특허문헌 1의 검사 방법에서는 어느 정도의 지향성과 강도 분포를 갖는 투과 산란광(16)이 발생한다. 이 투과 산란광(16)의 분포와 강도는, 조사광(13)의 강도, 조사광(13)이 X 방향에 있어서 Z 방향의 축으로 하는 각도(θ7a, θ7b), 및 상처의 강도, 형상, 사이즈 등에 의존하지만, 상처의 위치에는 의존하지 않기 때문에, 길이 방향(X 방향)에 평행한 결점(101)에 의해 발생하는 투과 산란광(16)은, 상처의 강도가 강한 것일수록 강하고, 상처의 강도가 약한 것일수록 약해진다. 일반적으로 검사기에 있어서의 상처의 강약 판정은 수광량에 따르지만, 상기의 경우, 상처의 강도가 약한 것은 충분한 수광량이 얻어지지 않아 결점의 간과가 발생해 버린다.
이와 같은 간과를 피하기 위해서, 일반적으로는 조사광(13)이 X 방향에 있어서 Z 방향의 축으로 하는 각도(θ7a 및 θ7b)를, 촬상 수단(6)에 대하여 직접 입사광이 들어가서 검사에 지장이 나오지 않는 정도까지 각도를 작게 하는 것이 행해진다. 이것에 의해, 상처에 의해 발생하는 투과 산란광(16)이 상처의 강도에 대하여 상대적으로 강해지고, 충분한 수광량이 얻어져 결점 검출할 수 있게 된다.
그러나, 특허문헌 1의 검사 방법에서는 라인 형상 광조사 수단(18)으로부터 조사하는 광의 각도(θ7a, θ7b)를 제어하는 기구로서, 광섬유를 사용하고 있다. 광섬유는, 일반적으로는 그 재질에 의해 광의 개구 각도(φ)(광섬유 출사단으로부터의 광의 확대 각도)가 정해지기 때문에, 예를 들면 일반적으로 잘 사용되는 다성분 유리 섬유의 경우, 광의 개구 각도(φ)는 70도, 저렴한 플라스틱 섬유의 경우, 광의 개구 각도(φ)는 60도, 고가의 석영 섬유의 경우, 광의 개구 각도(φ)는 25도이다. 또한 그 광출사 방향에 대한 광 강도의 분포는 섬유단에 수직인 중심 방향이 가장 강하고, 그곳으로부터 주위 방향으로 넓어지는 성분은 잠시 약해진다. 그 때문에, 광섬유의 개구 각도가 일정한 확대를 가지고, 또한 주변 각도 부분에서는 광 강도의 저하가 피해지지 않기 때문에, 상처의 강도가 약한 것을 검출하는 것에는 한계가 있다.
또한, 상기와 같이 광섬유로부터 출사되는 광은, 광출사 방향에 대한 광 강도의 분포가 섬유단에 수직인 중심 방향이 가장 강하고, 그곳으로부터 주위 방향으로 넓어지는 성분은 잠시 약해진다. 그러나, 주위 방향으로 넓어지는 성분은 약하다고는 해도, 광섬유의 광출사 끝면이나 측면 등으로부터 확산광으로서 새어 나오는 일정량의 광성분이 존재한다. 그 때문에, 촬상 수단(6)의 광축 중심의 바로 아래에 광섬유로 이루어지는 라인 형상 광조사 수단(18)을 설치하면, 광섬유로부터 새어 나오는 광성분이 촬상 수단(6)에 직접 입사되는 것이 피해지지 않는다. 그 때문에, 새어 나오는 광성분이 촬상 수단(6)으로 영상화될 때에 휘도값이 포화해서 상처를 검출하는 지장이 되지 않도록, 광량을 충분히 약하게 설정하지만 있다. 이 경우, 상처에 의해 발생하는 투과 산란광(16)을 상대적으로 강하게 할 수 없기 때문에, 충분한 수광량이 얻어지지 않는 점으로부터 상처의 강도가 약한 것을 검출하는 것에는 한계가 있다.
또한, 광섬유로 이루어지는 라인 형상 광조사 수단(18)을 촬상 수단(6)의 광축 중심의 바로 아래로부터 시트 길이 방향(X 방향)으로 경사시킨 상태로 해서 설치함으로써 상기 광섬유로부터 새어 나오는 광성분이 촬상 수단(6)에 직접 입사되지 않도록 하고, 촬상 수단(6)으로 영상화될 때에 휘도값이 포화하지 않도록 해서 광량을 강하게 설정할 수도 있다. 그러나, 이 구성에서는 광의 조사 방향은 길이 방향(X 방향)과 폭방향(Y 방향)의 합성 방향으로 이루어지고, 길이 방향(X 방향)에 평행한 결점(101)에 대하여 수직인 방향으로부터의 광을 조사할 수 없고, 길이 방향(X 방향)에 평행한 결점(101)의 검출 감도를 충분히 확보할 수 없다.
이상의 이유로부터 시트 길이 방향(X 방향)에 평행한 상처를 고감도로 검출하는 것은 매우 의의가 있는 것이다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 시트 형상물의 반송 방향에 평행한 상처를 고감도로 검출하는 시트 형상물의 결점 검사용 조명, 시트 형상물의 결점 검사 장치 및 시트 형상물의 결점 검사 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명은, 시트 형상물의 결점 검사에 사용되는 조명으로서,
시트 형상물에 조명광을 조사하는, 상기 시트 형상물이 상기 조명에 대하여 이동하는 제 1 방향과 상기 시트 형상물의 표면 상에 있어서 직교하는 제 2 방향으로 연장되는 장척의 광조사 수단과,
상기 광조사 수단으로부터 상기 시트 형상물로의 광로 간에 위치하고, 상기 제 2 방향에 평행한 방향으로 차광부와 개구부가 교대로 배열된 제 1 차광 수단과,
상기 광조사 수단으로부터 상기 시트 형상물로의 광로 간에 있어서, 상기 제 1 차광 수단과 상기 시트 형상물 사이에 위치하고, 상기 제 2 방향에 평행한 방향으로 차광부와 개구부가 교대로 배열된 제 2 차광 수단을 갖고,
상기 제 1 및 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향에 있어서 상기 제 2 차광 수단의 차광부와 상기 광조사 수단 사이에 상기 제 1 차광 수단의 개구부가 있고,
상기 제 1 차광 수단의 개구부가, 상기 제 2 차광 수단의 차광부보다 상기 제 2 방향의 길이가 짧다.
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명은, 상기 제 1 차광 수단의 차광부 및/또는 상기 제 2 차광 수단의 차광부가, 상기 광조사 수단을 향한 측에, 상기 광조사 수단의 측에 볼록하게 되는 광반사 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는,
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명과,
상기 결점 검사용 조명으로부터 출사되고, 상기 시트 형상물을 투과한 광을 촬상하는 촬상 수단과,
상기 촬상 수단이 취득한 촬상 데이터에 의거하여 상기 시트 형상물에 발생한 결점을 검출하는 화상 처리 수단을 갖는다.
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 상기 광조사 수단의 길이 방향과 상기 촬상 수단의 촬상 방향이 평행하고,
상기 촬상 수단이, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행하고, 상기 결점 검사용 조명으로부터 조사된 광이 상기 시트 형상물을 투과하는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물을 투과한 광의 투과 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가, 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는,
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명과,
상기 결점 검사용 조명으로부터 출사되고, 상기 시트 형상물에서 반사된 광을 촬상하는 촬상 수단과,
상기 촬상 수단이 취득한 촬상 데이터에 의거하여 상기 시트 형상물에 발생한 결점을 검출하는 화상 처리 수단을 구비한다.
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 상기 광조사 수단의 길이 방향과 상기 촬상 수단의 촬상 방향이 평행하며,
상기 촬상 수단이, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행하고, 상기 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광이 상기 시트 형상물에 반사되는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물에서 정반사된 광의 반사 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가, 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 상기 촬상 수단이 텔레센트릭 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 상기 촬상 수단이 촬상 방향의 길이와 동일한 길이의 1차원 수광 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 상기 1차원 수광 수단이 밀착 이미지 센서인 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 방법은, 조명 수단과 촬상 수단을 이용하고, 조명 수단으로부터 출사되어서 시트 형상물을 투과한 광을 촬상 수단으로 촬상함으로써, 시트 형상물의 결점의 유무를 검사하는 방법이고,
상기 조명 수단에 의해, 상기 시트 형상물을 투과하는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물을 투과한 광의 투과 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 광을, 시트 형상물이 상기 조명 수단에 대하여 이동하는 제 1 방향과 상기 시트 형상물의 표면 상에 있어서 직교하는 제 2 방향을 따라 출사하고,
촬상 방향이 시트 형상물의 제 2 방향에 평행하고, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행한 상기 촬상 수단에 의해 촬상하고,
상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상 데이터를 이용하여 상기 시트 형상물의 결점의 유무를 판정한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 방법은 조명 수단과 촬상 수단을 이용하고, 조명 수단으로부터 출사되어서 시트 형상물을 반사한 광을 촬상 수단으로 촬상함으로써, 시트 형상물의 결점의 유무를 검사하는 방법이고,
상기 조명 수단에 의해, 상기 시트 형상물에 반사되는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물에서 반사된 정반사광의 반사 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 광을, 시트 형상물이 상기 조명 수단에 대하여 이동하는 제 1 방향과 상기 시트 형상물의 표면 상에 있어서 직교하는 제 2 방향을 따라 출사하고,
촬상 방향이 시트 형상물의 제 2 방향에 평행하고, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행한 상기 촬상 수단에 의해 촬상하고,
상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상 데이터를 이용하여 상기 시트 형상물의 결점의 유무를 판정한다.
본 발명에 의하면, 시트 형상물의 반송 방향에 평행한 상처를 검출할 때에 높은 감도의 결점 검출이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사 장치의 일실시형태의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 일실시형태의 모식도이다.
도 3은 변형예 1에 따른 촬상 수단으로서, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태이며, 촬상 수단의 렌즈에 텔레센트릭 렌즈를 설치한 구성의 모식도이다.
도 4는 변형예 2에 따른 촬상 수단으로서, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태이며, 촬상 수단에 근접 이미지 센서를 설치한 구성의 모식도이다.
도 5는 변형예 3에 따른 결점 검사 조명으로서, 도 2의 시트 형상물의 결점 검사용 조명에 있어서, 제 1 차광 수단에 광반사 부재를 설치한 구성의 모식도이다.
도 6은 변형예 4에 따른 결점 검사 조명으로서, 도 2의 시트 형상물의 결점 검사용 조명에 있어서, 제 2 차광 수단에 광반사 부재를 설치한 구성의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 다른 일실시형태(변형예 5)이며, 제 1 차광 수단과 제 2 차광 수단 사이에 투명한 판 형상체를 설치한 구성의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 일실시형태(변형예 6)이며, 제 1 차광 수단에 광반사 부재를 설치한 구성의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 일실시형태(변형예 7)이며, 제 2 차광 수단에 광반사 부재를 설치한 구성의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태(변형예 8)이며, 결점 검사용 조명과 촬상 수단이 반사 구성으로 배치된 모식도이다.
도 11은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태(변형예 9)이며, 결점 검사용 조명과 촬상 수단이 반사 구성으로 배치된 모식도이다.
도 12는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태(변형예 10)이며, 라인 형상 조사 광원을 설치한 구성의 모식도이다.
도 13은 검사 대상물에 광을 반사시켜서 검사할 경우의 결점 검출 원리의 설명도이다.
도 14는 검사 대상물에 광을 반사시켜서 검사할 경우의 결점 검출 원리의 설명도이다.
도 15는 검사 대상물에 광을 투과시켜서 검사할 경우의 결점 검출 원리의 설명도이다.
도 16은 검사 대상물에 광을 투과시켜서 검사할 경우의 결점 검출 원리의 설명도이다.
도 17은 특허문헌 1에 개시되어 있는 실시형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
이하에, 시트의 결점 검사용 조명, 시트의 결점 검사 장치, 및 시트 형상물의 결점 검사 방법의 실시형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 「시트 형상물」이란, 예를 들면 필름 등의 시트 또는 판 형상의 물체이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 단, 투과 광학계에서 검사하는 경우는 투명 또는 반투명일 필요가 있다. 「결점」이란 시트 형상물의 표면 또는 내부에 존재하는 상처, 이물, 오염, 요철 등을 나타내고 있다. 또한, 「촬상 수단」이란, 광을 전기 신호로 변환할 수 있는 것을 가리키고, 예를 들면 수광 소자가 1차원으로 배치된 라인 센서 카메라가 적합하게 사용된다. 단, 라인 센서 카메라에 한하지 않고, 2차원으로 배치된 영역 센서 카메라나 광전자 증배관 등을 사용해도 좋다. 「광축」이란 검사면으로부터 촬상 수단의 광 수광 소자를 향하는 선을 가리킨다.
(실시형태)
<시트 형상물의 결점 검사 장치>
본 발명의 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사 장치에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명, 촬상 수단 및 화상 처리 수단을 구비하고 있으면 좋고, 다른 수단을 더 구비하고 있는지는 특별히 한정되지 않는다. 그 때문에, 이하에 나타내어지는 다른 수단은 예시이며, 적당히 설계 변경될 수 있다.
도 1을 참조해서 본 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사 장치의 일실시형태의 모식도이다. 이하, 시트 형상물(5)이 연속적으로 반송되는 반송 방향이며, 시트 형상물(5)의 길이 방향(광원 폭방향)을 X 방향, 시트 형상물의 폭방향을 Y 방향, 길이 방향 및 폭방향과 직교하는 연직 방향(촬상 수단 광축 방향)을 Z 방향으로 한다. X 방향, Y 방향 및 Z 방향은 서로 직교한다. 또한, 시트 형상물의 폭방향은, 시트 형상물의 표면 상에 있어서 시트 형상물의 길이 방향(반송 방향)과 직교한다. 도 1의 (a)는 X 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 1의 (b)는 Y 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. X 방향은 제 1 방향, Y 방향은 제 2 방향, Z 방향은 제 3 방향에 상당한다. 이 결점 검사 장치는, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명, 결점 검사용 조명으로부터 출사되어 시트 형상물(5)을 투과한 광을 촬상하는 촬상 수단(6), 및 촬상 수단(6)이 취득한 촬상 데이터에 의거하여 시트 형상물(5)에 발생한 결점을 검출하는 화상 처리 수단(7)으로 구성되어 있다. 이 결점 검사 장치는 결점 검사용 조명과 촬상 수단(6)이 투과 구성으로 배치된 일례이다.
<시트 형상물의 결점 검사용 조명>
계속해서, 도 1 및 도 2를 참조해서, 본 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사용 조명에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 일실시형태의 모식도이다. 광조사 수단(1)은 발광부(1a)로부터 출사되는 광을 시트 형상물(5)에 조사한다. 광조사 수단(1)은 그 길이 방향이 시트 형상물(5)의 폭방향(Y 방향)에 평행해지도록 배치되어 있다. 발광부(1a)는 광조사 수단(1)의 시트 형상물을 향한 방향의 일면에 구비되고, 확산광을 출사하는 발광면을 갖는다. 광조사 수단(1)은 시트 형상물(5)의 폭방향(Y 방향)을 따라 광을 출사한다. 확산광은 완전 확산광인 것이 바람직하기 때문에, 발광부(1a)는 형광관이나 확산판 부착 LED 조명 등으로 구성된다. 발광부(1a)는 LED나 광섬유 등의 다수의 점 형상 발광체를 나란히 배열한 구성이라도 좋다. 발광색은 특별히 지정은 없고, 분광 파장 특성이 평탄한 백색광, 적색, 녹색, 청색 등의 단색광, 자외광이나 적외광 등의 가시광선 이외의 파장 대역의 광을 사용할 수 있고, 또는 이들 어느 하나의 파장 대역의 광을 조합시켜도 좋다.
발광부(1a)의 바로 위에는 제 1 차광 수단(2)이 구비되어 있다. 제 1 차광 수단(2)은 차광부(2a)와 개구부(2b)를 구비하고 있다. 차광부(2a)와 개구부(2b)는 교대로 폭방향(Y 방향)에 평행한 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)는 광조사 수단으로부터 조사되는 광을 차광할 수 있는 재질이면 어떤 재질로 구성되어도 좋다. 예를 들면 띠 형상의 금속판의 개구부(2b)에 상당하는 부분을 구멍을 뚫어서 제작된, 차광부(2a)와 개구부(2b)가 연속적으로 배치된 금속판이 적합하게 사용된다. 차광성을 확보할 수 있는 것이면 수지판을 사용해도 좋다. 또한, 차광성이 없는 투명성이 높은 띠 형상의 판을 사용해서, 그 판의 차광부(2a)에 상당하는 부분에 차광성의 도료를 도포하거나, 차광성의 판을 접합시킨 구성이라도 좋다. 어느쪽이든 차광부(2a)에는 차광성을 확보할 수 있는 부재가 사용되는 것이 중요하다.
제 1 차광 수단(2)과 시트 형상물(5) 사이에는 제 2 차광 수단(3)이 구비되어 있다. 제 2 차광 수단(3)도 제 1 차광 수단(2)과 동일하게 차광부(3a)와 개구부(3b)를 구비하고 있고, 차광부(3a)와 개구부(3b)는 교대로 폭방향(Y 방향)에 평행한 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 차광부(3a)에서 광조사 수단(1)으로부터 출사되는 광 중, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)를 투과한 광의 일부를 차광한다. 차광부(3a)에 차광성을 확보할 수 있는 부재가 사용되고 있으면, 제 2 차광 수단(3)도 제 1 차광 수단(2)과 마찬가지의 구성이어도 좋다.
제 2 차광 수단(3)의 개구부(3b)와 발광부(1a) 사이에는, 제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)가 수직 방향(Z 방향)에 있어서 개구부(3b)의 중심 위치와 일치하도록 배치된다. 또한, 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)와 발광부(1a) 사이에는, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)가 수직 방향(Z 방향)에 있어서 차광부(3a)의 중심 위치와 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)는 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)보다 폭방향(Y 방향)의 길이가 짧게 되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 광조사 수단(1)으로부터의 수직 방향(Z 방향)의 광출사 성분 중 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)를 투과한 광은, 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)에서 차광되어 시트 형상물(5)에 조사되지 않는다. 한편, 광조사 수단(1)으로부터 출사되고, 수직 방향으로부터 폭방향(Y 방향)에 경사져서 진행하는 광성분 중, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b) 및 제 2 차광 수단(3)의 개구부(3b)를 투과한 광이 시트 형상물(5)에 조사된다.
제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)의 폭을 A1, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)의 폭을 B1, 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)의 폭을 A2, 제 2 차광 수단(3)의 개구부(3b)의 폭을 B2, 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3)의 거리를 H, 제 1 차광 수단(2)의 두께를 T1, 제 2 차광 수단(3)의 두께를 T2라고 하면, 제 1 차광 수단(2)으로부터 시트 형상물(5)에 대하여 출사되고, 2개의 차광부(2a, 3a)를 투과하는 광의 최소 출사 각도(θ1)와 최대 출사 각도(θ2)는 각각 하기 식 1, 식 2로 구할 수 있다. 또한, 출사 각도는 광(광의 진행 방향)과, 촬상 수단(6)의 광축 방향(Z 방향)이 이루는 각도이다.
(식 1)
θ1=arctan((A2-B1÷(2×H))
(식 2)
θ2=arctan((B2+(A2+B1)÷2)÷(H+T1+T2))
(촬상 수단)
촬상 수단(6)은, 결점 검사용 조명으로부터 시트 형상물(5)에 대하여 출사된 광이 시트 형상물(5) 상의 결점(100)을 통해 산란·굴절·반사된 광 중, 촬상 수단(6)의 광축(광학 중심선(8)) 방향의 성분을 수광하고, 화상 데이터로서 출력한다. 이것에 대하여, 시트 형상물(5)이 결점(100)을 갖지 않을 경우, 촬상 수단(6)은 광학 중심선(8) 방향의 성분의 광은 수광하지 않는다. 촬상 수단(6)은 1차원 수광 수단을 구비하는 라인 센서 카메라와 광학 렌즈를 조합시킨 구성이 적합하게 사용된다. 촬상 수단(6)이 1차원 수광 수단을 구비할 경우, 촬상 수단(6)에 의한 주사 방향이 시트 형상물(5)의 길이 방향(반송 방향)과 평행이 되도록 촬상 수단(6)이 배치된다. 그 밖에도, 2차원 수광 수단을 구비한 영역 센서 카메라와 광학 렌즈를 조합시킨 구성을 사용해도 좋다.
(화상 처리 수단)
화상 처리 수단(7)은 촬상 수단(6)으로부터의 화상 데이터를 수취하고, 화상 데이터에 결점(결점(100)의 상)이 포함되어 있으면 검출한다. 화상 처리 수단(7)은 일반적인 결점 검사용 화상 처리를 구비하고 있으면 좋다. 예를 들면, 휘도 편차 보정을 실시하는 휘도 편차 보정 수단, 특정의 주파수 성분 결점 후보만 화상 데이터로부터 추출을 행하는 공간 필터, 결점 후보의 휘도 명암에 의해 결점 후보의 축소를 행하는 2진화 수단, 면적이나 길이 등의 단수 또는 복수의 형상 정보의 조합에 의해, 결점인지의 여부 또는 결점의 정도를 판별하는 판별 수단, 시트 형상물(5)의 길이 방향(X)에 있어서 어느 일정한 길이 주기로 발생하는 결점의 주기성을 판단하는 주기 판정 수단 등을 구비하고 있으면 좋다. 화상 처리 수단(7)에 의한 판별 결과는, 화상 처리 수단(7)이 구비하는 출력 수단에 의해 통지되거나, 또는, 외부 장치에 출력된다. 외부 장치에 출력된 판정 결과는 외부 장치가 구비하는 출력 수단에 의해 출력되는지 판정 정보로서 격납된다.
본 실시형태의 시트 형상물의 결점 검사 장치는, 결점 검사용 조명을 구성하는 광조사 수단(1)의 길이 방향과 촬상 수단(6)의 촬상 방향이 평행하고, 촬상 수단(6)의 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행한 것이 바람직하다. 이것에 의해, 시트 형상물(5)의 촬상 범위 전역에 있어서, 촬상 수단(6)의 광축과 결점 검사용 조명으로부터 출사되는 광(예를 들면, 출사 각도(θ1∼θ2)의 범위의 광)이 이루는 각도가, 촬상 범위의 어느 위치에 있어서도 일정해진다. 그 결과, 결점이 촬상 범위의 어느 위치에 있었다고 해도 동일 감도로 검출할 수 있다. 여기에서 말하는 「촬상 방향」이란, 예를 들면, 1차원 수광 수단의 일부를 구성하는 1차원 촬상 소자의 주사 방향, 즉 1차원 촬상 소자의 배치 방향을 가리킨다. 또한, 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광이 시트 형상물(5)을 투과 또는 반사하는 각 위치에 있어서, 시트 형상물(5)을 투과한 광의 투과 방향 또는 시트 형상물(5)을 반사한 광의 정반사 방향과 촬상 수단(6)의 광축이 이루는 각도가, 촬상 수단(6)의 개구 각도보다 큰 것이 바람직하다. 이것에 의해, 시트 형상물(5)에 결점이 존재하지 않을 때에, 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광이 촬상 수단(6)에 수광될 일이 없으므로 검사 감도가 향상된다. 여기에서 말하는 「촬상 수단의 개구(개구 각도)」란, 촬상 수단(6)에 입사해서 수광 가능한 광 중, 촬상 수단(6)의 광축에 대하여 이루는 각도의 최대 각도를 가리킨다. 촬상 수단(6)의 개구(각도)보다 작은 각도의 광은 촬상 수단(6)으로 수광되지만, 개구(각도)보다 큰 각도의 광은 수광되지 않는다.
이상 설명한 실시형태에 따른 결점 검사 장치가 구비하는 결점 검사용 조명은, 시트 형상물에 조명광을 조사하는, 시트 형상물의 폭방향이 길이 방향인 장척의 광조사 수단(1)과, 광조사 수단(1)으로부터 시트 형상물(5)로의 광로 간에 위치하고, 광조사 수단(1)의 길이 방향에 평행한 방향으로, 차광부(2a)와 개구부(2b)가 교대로 배열된 제 1 차광 수단(2)과, 광조사 수단(1)으로부터 시트 형상물(5)로의 광로 간에서, 제 1 차광 수단(2)과 시트 형상물(5) 사이에 위치하고, 광조사 수단(1)의 길이 방향에 평행한 방향으로, 차광부(3a)와 개구부(3b)가 교대로 배열된 제 2 차광 수단(3)을 갖고, 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)와 광조사 수단(1) 사이에 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)가 있고, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)가 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)보다 그 광조사 수단(1)의 길이 방향에 평행한 방향의 길이가 짧다. 본 실시형태에 의하면, 촬상 수단(6)의 광축(광학 중심선(8)) 방향의 성분을 차광해서, 결점 유래의 확산광을 확실히 검출할 수 있기 때문에, 시트 형상물의 길이 방향 및 이 길이 방향과 직교하는 방향에 평행한 상처를 각각 검출할 때에, 높은 감도의 결점 검출을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 장척의 시트 형상물(5)이 롤투롤 반송 프로세스에 의해 길이 방향(X)에 대하여 반송되어도 좋고, 매엽 상태의 시트 형상물(5)이 1축 또는 2축의 직선 반송 장치에 파지시켜서 반송되어도 좋다. 또한, 시트 형상물(5)을 움직이지 않도록 고정 또는 일시 정지시켜서, 촬상 수단(6) 및 결점 검사용 조명을 1축 또는 2축의 직선 반송 장치에 파지한 상태에서 반송하여, 시트 형상물(5)의 전체면을 촬상해도 좋다. 시트 형상물(5), 또는 촬상 수단(6) 및 결점 검사용 조명의 반송시에는, 로터리 인코더나 리니어 인코더를 이용하여 반송의 속도와 촬상 수단(6)의 촬상 타이밍을 동기시켜도 좋다.
(변형예 1)
촬상 수단(6)은 광학 렌즈에 텔레센트릭 렌즈를 구비해도 좋다. 상세를 도 3에 의해 설명한다. 도 3은 변형예 1에 따른 촬상 수단으로서, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 일실시형태이며, 촬상 수단의 렌즈에 텔레센트릭 렌즈를 설치한 구성의 모식도이다. 텔레센트릭 렌즈(6a)는 일반적인 광학 렌즈와 다르고, 개구 조리개가 렌즈의 초점 위치에 있는 렌즈의 것으로서, 주광선이 렌즈 광축에 대하여 렌즈의 물체측(시트 형상물(5)측), 상측(촬상 수단측), 또는 양측에서 평행(화각이 0도)하게 된다. 그 때문에 텔레센트릭 렌즈(6a)의 유효 시야 내에서는, 촬상 수단(6)은 광축이 일정한 방향이 되기 때문에, 상기한 시트 형상물의 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광이 시트 형상물(5)을 투과 또는 반사하는 각 위치에 있어서, 시트 형상물(5)을 투과 또는 반사한 광의 방향과 촬상 수단(6)의 광축이 이루는 각도를, 촬상 수단(6)의 개구 각도보다 크게 하는 것을 용이하게 실현할 수 있다.
(변형예 2)
또한, 촬상 수단은, 시트 형상물(5)의 폭방향(Y 방향)의 촬상 영역의 길이(촬상 방향의 길이)와 동일 길이의 1차원 수광 수단을 구비해도 좋다. 보다 구체적으로는, 1차원 수광 수단에는 밀착 이미지 센서를 사용해도 좋다. 상세를 도 4에 의해 설명한다. 도 4는 변형예 2에 따른 촬상 수단으로서, 촬상 수단에 근접 이미지 센서를 설치한 구성의 모식도이다. 근접 이미지 센서(11)는, 밀착 이미지 센서 또는 CIS(Contact Image Sensor)로도 호칭되는 것으로, 촬상 시야와 동일 폭의 1차원 수광 센서 어레이(11a)와 그 앞면에 설치되고, 등배 결상계 렌즈의 로드 형상 렌즈 어레이(11b)를 구비한다. 일반적인 광학 렌즈와 카메라를 조합시킨 구성의 광학계가, 촬상 시야와 이미지 센서의 대소 관계에 의해 축소 또는 확대 배율을 갖기 때문에 그 배율에 따라 광학계에 화각이 발생하는 것에 대해서, 근접 이미지 센서(11)는 등배 광학계가 되기 때문에 화각이 평행(0도)하게 된다. 그 때문에 근접 이미지 센서(11)의 유효 시야 내에서는 촬상 수단(6)의 광축이 대강 일정해진다.
본 변형예 2에 의하면, 촬상 방향의 길이와 1차원 수광 수단의 폭을 일치시킴으로써 상기한 시트 형상물의 결점 검사용 조명으로부터 조사된 광이 시트 형상물(5)을 투과 또는 반사하는 각 위치에 있어서, 시트 형상물(5)을 투과 또는 반사한 광의 방향과 상기 촬상 수단(6)의 광축이 이루는 각도를, 촬상 수단(6)의 개구 각도보다 크게 하는 것을 용이하게 실현할 수 있다.
(변형예 3)
본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명은 도 2에 도시한 이외의 구성을 더 구비하고 있어도 좋다. 도 5를 참조한다. 도 5는 변형예 3에 따른 결점 검사 조명으로서, 도 2의 시트 형상물의 결점 검사용 조명에 있어서, 제 1 차광 수단(2)에 광반사 부재(2c)를 설치한 구성의 모식도이다. 제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)의 광조사 수단(1)측에, 발광부(1a)로부터의 광을 반사나 산란시키는 것이 가능한 광반사 부재(2c)가 설치되어 있다. 광반사 부재(2c)는 광조사 수단(1)의 측에 볼록하게 되는 형상이다. 본 변형예 3에 의하면, 제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)에서 차단되어 시트 형상물(5)까지 조사되지 않는 광출사 성분을, 광반사 부재(2c)에서 반사나 산란시켜서 광로를 바꿈으로써 개구부(2b) 및 개구부(3b)를 투과시켜서 시트 형상물(5)에 조사할 수 있게 된다. 이와 같이 하여 광반사 부재(2c)를 거쳐 시트 형상물(5)에 조사되는 광은, 최소 출사 각도(θ3)로부터 최대 출사 각도(θ4)까지의 각도 범위의 광이 된다. 광반사 부재(2c)는, 폭방향(Y)을 좌우 방향으로 해서, 좌우 동 정도의 광량 및 경사의 광을 조사하는 것이 바람직하므로, 좌우 대칭인 삼각형상이 바람직하지만, 필요한 출사 각도 범위에 따른 형상이면 좋다.
(변형예 4)
도 6을 참조한다. 도 6은 변형예 4에 따른 결점 검사 조명으로서, 도 2의 시트 형상물의 결점 검사용 조명에 있어서, 제 2 차광 수단(3)에 광반사 부재(3c)를 설치한 구성의 모식도이다. 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)의 광조사 수단(1)측에, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)를 투과한 광을 반사나 산란시키는 것이 가능한 광반사 부재(3c)가 설치되어 있다. 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)는 투과했지만, 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)에서 차단되어 시트 형상물(5)까지 조사되지 않는 광출사 성분을, 광반사 부재(3c)에서 반사나 산란시켜서 광로를 바꿈으로써, 개구부(3b)를 투과시켜서 시트 형상물(5)에 조사할 수 있게 된다. 이와 같이 하여 광반사 부재(3c)를 거쳐 시트 형상물(5)에 조사되는 광은, 최소 출사 각도(θ5)로부터 최대 출사 각도(θ6)까지의 각도 범위의 광이 된다. 광반사 부재(3c)도 상기 광반사 부재(2c)와 동일하게, 폭방향(Y)을 좌우 방향으로 해서, 좌우 동 정도의 광량 및 경사의 광을 조사하는 것이 바람직하므로, 좌우 대칭인 삼각형상이 바람직하지만, 필요한 출사 각도 범위에 따른 형상이면 좋다.
본 변형예 3, 4에 의하면, 광반사 부재(2c) 또는 광반사 부재(3c)를 구비함으로써 실시형태에 있어서 광조사 수단(1)으로부터 출사되고, 차광부(2a) 또는 차광부(2b)에 차단되어 시트 형상물(5)에 조사되지 않은 광출사 성분의 일부를, 시트 형상물(5)에 조사시킬 수 있으므로, 광의 이용 효율이 향상된다.
(변형예 5)
도 7을 참조한다. 도 7은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 다른 일실시형태(변형예 5)로서, 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3) 사이에 투명한 판 형상체(4)를 설치한 구성의 모식도이다. 투명한 판 형상체로서는 유리판이나 투명 수지판 등이 적합하게 사용된다. 본 변형예 5에 의하면, 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3)에 공기가 개재할 경우에 비해서 광의 굴절률이 높아지기 때문에, 그 만큼만 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3)의 거리(H)(도 2 참조)를 짧게 할 수 있다.
(변형예 6)
또한, 도 8은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 일실시형태(변형예 6)로서, 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3) 사이에 투명한 판 형상체(4)를 설치하고, 또한 제 1 차광 수단에 광반사 부재(2c)를 설치한 구성의 모식도이다. 제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)의 광조사 수단(1)측에, 발광부(1a)로부터의 광을 반사나 산란시키는 것이 가능한 광반사 부재(2c)가 설치되어 있다. 이 도 8의 실시형태에서의 광반사 부재(2c) 및 판 형상체(4)의 효과, 소재, 형상은, 도 5의 실시형태에서의 광반사 부재(2c), 도 7의 실시형태에서의 판 형상체(4)와 동일하다.
(변형예 7)
또한, 도 9는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명의 일실시형태(변형예 7)로서, 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3) 사이에 투명한 판 형상체(4)를 설치하고, 또한, 제 2 차광 수단에 광반사 부재(3c)를 설치한 구성의 모식도이다. 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)의 제 1 차광 수단(2)측에, 제 1 차광 수단(2)의 개구부(2b)를 투과한 광을 반사나 산란시키는 것이 가능한 광반사 부재(3c)가 설치되어 있다. 이 도 9의 실시형태에서의 광반사 부재(3c) 및 판 형상체(4)의 효과, 소재, 형상은, 도 6의 실시형태에서의 광반사 부재(3c), 도 7의 실시형태에서의 판 형상체(4)와 동일하다.
또한, 제 1 차광 수단(2)의 차광부(2a)에 광반사 부재(2c)를 설치하는 구성, 제 2 차광 수단(3)의 차광부(3a)에 광반사 부재(3c)를 설치하는 구성, 및 제 1 차광 수단(2)과 제 2 차광 수단(3) 사이에 투명한 판 형상체(4)를 설치하는 구성은, 각각 단독에서도 복수를 조합시켜도 좋다.
(변형예 8)
도 10을 참조한다. 도 10은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태(변형예 8)로서, 결점 검사용 조명과 촬상 수단(6)이 반사 구성으로 배치된 모식도이다. 도 10의 (a)는 X 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 10의 (b)는 Y 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 10에서는, 광조사 수단(1)이 X 방향과 평행하게 광을 출사해서, 이 광의 일부가 제 1 차광 수단(2) 및 제 2 차광 수단(3)을 통과하여 빔 스플리터(9)에 입사된다. 또한, 시트 형상물(5)로부터 빔 스플리터(9)를 통과한 광이 촬상 수단(6)에 입사된다. 빔 스플리터(9)는, X 방향으로부터 입사된 광을 Z 방향 (여기에서는 시트 형상물(5)측)으로 구부림과 아울러, Z 방향으로부터 입사된 광을 통과시킨다. 이 결점 검사 장치에서는, 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광은, 촬상 수단의 광학 중심선(8) 상에 배치된 빔 스플리터(9)로 구부려져 시트 형상물(5)에 조사되고, 시트 형상물(5)에서 반사된 광이 빔 스플리터(9)를 통과해서 촬상 수단(6)에 의해 수광된다.
(변형예 9)
도 11을 참조한다. 도 11은 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 또 다른 일실시형태(변형예 9)로서, 결점 검사용 조명과 촬상 수단(6)이 반사 구성으로 배치된 모식도이다. 도 11의 (a)는 X 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 11의 (b)는 Y 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 결점 검사용 조명은, 그 광축이, 시트 형상물(5)의 면에 대하여 수직 방향(Z 방향)으로부터 경사진 각도로 배치되어 있다. 촬상 수단(6)은, 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광이 시트 형상물(5)에서 정반사되고, 그 반사된 광을 수광하는 위치에 배치되어 있다.
(변형예 10)
도 12를 참조한다. 도 12는 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사 장치의 다른 일실시형태(변형예 10)로서, 본 발명의 시트 형상물의 결점 검사용 조명에 추가해서 라인 형상 조사 광원(12)을 설치한 구성의 모식도이다. 도 12의 (a)는 X 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 12의 (b)는 Y 방향으로부터 본 결점 검사 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 변형예 10에서는, 상술한 실시형태의 구성에 대하여 라인 형상 조사 광원(12)을 더 구비한다. 라인 형상 조사 광원(12)은 광조사 수단(1)과 평행하게 설치되고, 필름 형상물의 결점 검사용 조명이 시트 형상물(5)에 대하여 조사하는 위치에 광을 조사하도록 배치해도 좋다. 또한, 라인 형상 조사 광원(12)은 시트 형상물(5)의 반송 방향에 대하여 상류측, 하류측 중 어느쪽에 배치해도 좋고, 양측에 배치해도 좋다. 또한, 라인 형상 조사 광원(12)은 촬상 수단(6)에 대하여는 시트 형상물(5)을 끼워 넣은 광이 투과되는 위치에 배치해도 좋고, 시트 형상물(5)에 대하여 조사한 광이 반사되는 위치에 배치해도 좋다. 라인 형상 조사 광원(12)을 구비함으로써, 예를 들면 시트 형상물의 폭방향(Y)으로 긴 결점(100)의 검사 감도를 아울러 가질 수 있다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은, 시트 형상, 판 형상 물체 상에 존재하는 결점의 검사에 한하지 않고, 미소 요철, 이물 등의 결점 검사에도 응용할 수 있지만, 그 응용 범위가 이것들에 한정되는 것은 아니다.
1 : 광조사 수단
1a : 발광부
2 : 제 1 차광 수단
2a : 차광부
2b : 개구부
2c : 광반사 부재
3 : 제 2 차광 수단
3a : 차광부
3b : 개구부
3c : 광반사 부재
4 : 투명한 판 형상체
5 : 시트 형상물
6 : 촬상 수단
6a : 텔레센트릭 렌즈
7 : 화상 처리 수단
8 : 촬상 수단의 광학 중심선
9 : 빔 스플리터
10 : 정반사 광축
11 : 근접 이미지 센서
11a : 1차원 수광 센서 어레이
11b : 로드 형상 렌즈 어레이
12 : 라인 형상 조사 광원
13 : 조사광
14 : 반사 산란광
15 : 반사 산란광 중 촬상 수단을 향하는 성분
16 : 투과 산란광
17 : 투과 산란광 중 촬상 수단을 향하는 성분
18 : 광섬유로 이루어지는 라인 형상 광조사 수단
18a, 18b : 광섬유 다발
100 : 결점
101 : 길이 방향(Y)에 평행한 결점
θ1 : 2개의 차광 수단을 투과하는 광의 최소 출사 각도
θ2 : 2개의 차광 수단을 투과하는 광의 최대 출사 각도
θ3 : 제 1 차광 수단의 차광부에 존재하는 반사부를 통해 투과되는 광의 최소 출사 각도
θ4 : 제 1 차광 수단의 차광부에 존재하는 반사부를 통해 투과되는 광의 최대 출사 각도
θ5 : 제 2 차광 수단의 차광부에 존재하는 반사부를 통해 투과되는 광의 최소 출사 각도
θ6 : 제 2 차광 수단의 차광부에 존재하는 반사부를 통해 투과되는 광의 최대 출사 각도
θ7a, θ7b : 광섬유 다발로부터 출사되는 광의 광축 각도
φ : 광섬유로부터 출사되는 광의 개구 각도

Claims (11)

  1. 시트 형상물의 결점 검사에 사용되는 조명으로서,
    시트 형상물에 조명광을 조사하는, 상기 시트 형상물이 상기 조명에 대하여 이동하는 제 1 방향과 상기 시트 형상물의 표면 상에 있어서 직교하는 제 2 방향으로 연장되는 장척의 광조사 수단과,
    상기 광조사 수단으로부터 상기 시트 형상물로의 광로 간에 위치하고, 상기 제 2 방향에 평행한 방향으로 차광부와 개구부가 교대로 배열된 제 1 차광 수단과,
    상기 광조사 수단으로부터 상기 시트 형상물로의 광로 간에 있어서, 상기 제 1 차광 수단과 상기 시트 형상물 사이에 위치하고, 상기 제 2 방향에 평행한 방향으로 차광부와 개구부가 교대로 배열된 제 2 차광 수단을 갖고,
    상기 제 1 및 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향에 있어서 상기 제 2 차광 수단의 차광부와 상기 광조사 수단 사이에 상기 제 1 차광 수단의 개구부가 있고,
    상기 제 1 차광 수단의 개구부가, 상기 제 2 차광 수단의 차광부보다 상기 제 2 방향의 길이가 짧은 시트 형상물의 결점 검사용 조명.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차광 수단의 차광부 및/또는 상기 제 2 차광 수단의 차광부가, 상기 광조사 수단을 향한 측에 상기 광조사 수단의 측에 볼록하게 되는 광반사 부재를 구비한 시트 형상물의 결점 검사용 조명.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 시트 형상물의 결점 검사용 조명과,
    상기 결점 검사용 조명으로부터 출사되고, 상기 시트 형상물을 투과한 광을 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단이 취득한 촬상 데이터에 의거하여 상기 시트 형상물에 발생한 결점을 검출하는 화상 처리 수단을 갖는 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광조사 수단의 길이 방향과 상기 촬상 수단의 촬상 방향이 평행하며,
    상기 촬상 수단이, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행하고,
    상기 결점 검사용 조명으로부터 출사된 광이 상기 시트 형상물을 투과하는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물을 투과한 광의 투과 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가, 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 시트 형상물의 결점 검사용 조명과,
    상기 결점 검사용 조명으로부터 출사되고, 상기 시트 형상물에서 반사된 광을 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단이 취득한 촬상 데이터에 의거하여 상기 시트 형상물에 발생한 결점을 검출하는 화상 처리 수단을 갖는 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광조사 수단의 길이 방향과 상기 촬상 수단의 촬상 방향이 평행하며,
    상기 촬상 수단이, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행하고,
    상기 결점 검사용 조명으로부터 조사된 광이 상기 시트 형상물에 반사되는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물에서 정반사된 광의 반사 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는는 각도가, 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 촬상 수단이 텔레센트릭 렌즈를 구비한 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  8. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 촬상 수단이 촬상 방향의 길이와 동일한 길이의 1차원 수광 수단을 구비한 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 1차원 수광 수단이 밀착 이미지 센서인 시트 형상물의 결점 검사 장치.
  10. 조명 수단과 촬상 수단을 사용하고, 조명 수단으로부터 출사되어서 시트 형상물을 투과한 광을 촬상 수단으로 촬상함으로써 시트 형상물의 결점의 유무를 검사하는 방법으로서,
    상기 조명 수단에 의해, 상기 시트 형상물을 투과하는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물을 투과한 광의 투과 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 광을, 시트 형상물이 상기 조명 수단에 대하여 이동하는 제 1 방향과 상기 시트 형상물의 표면 상에 있어서 직교하는 제 2 방향을 따라 출사하고,
    촬상 방향이 시트 형상물의 제 2 방향에 평행하고, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행한 상기 촬상 수단에 의해 촬상하고,
    상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상 데이터를 이용하여, 상기 시트 형상물의 결점의 유무를 판정하는 시트 형상물의 결점 검사 방법.
  11. 조명 수단과 촬상 수단을 이용하고, 조명 수단으로부터 출사되어서 시트 형상물을 반사한 광을 촬상 수단으로 촬상함으로써 시트 형상물의 결점의 유무를 검사하는 방법으로서,
    상기 조명 수단에 의해, 상기 시트 형상물에 반사되는 각 위치에 있어서, 상기 시트 형상물에서 반사된 정반사광의 반사 방향과 상기 촬상 수단의 광축이 이루는 각도가 상기 촬상 수단의 개구 각도보다 큰 광을, 시트 형상물이 상기 조명 수단에 대하여 이동하는 제 1 방향과 상기 시트 형상물의 표면 상에 있어서 직교하는 제 2 방향을 따라 출사하고,
    촬상 방향이 시트 형상물의 제 2 방향에 평행하고, 상기 촬상 방향의 각 위치에서의 광축이 서로 평행한 상기 촬상 수단에 의해 촬상하고,
    상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상 데이터를 이용하여, 상기 시트 형상물의 결점의 유무를 판정하는 시트 형상물의 결점 검사 방법.
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