JP2004279282A

JP2004279282A - Appearance inspection apparatus of workpiece

Info

Publication number: JP2004279282A
Application number: JP2003072853A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takura; 和男田倉; Yoshiji Kono; 好二河野; Kunihide Ashizawa; 邦秀芦沢
Original assignee: OH TEC ELECTRONICS CORP; OH'TEC ELECTRONICS CORP
Current assignee: OH TEC ELECTRONICS CORP; OH'TEC ELECTRONICS CORP
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for suitably constituting an optical means for guiding a light, from a workpiece to a camera or a support means between the camera and the optical means, and for conveniently changing an imaging direction. <P>SOLUTION: The means is provided with a main mirror, having a rotation angle control mechanism rotatably supported by a support shaft parallel to an axis of a line sensor on an imaging line between the line sensor in the line CCD camera and the workpiece and having a reflection plane oriented in the predetermined direction, and an optical means for changing a viewing angle between the imaging line of the workpiece and making a radiation light from the imaging line enter the main mirror. The rotation angle of the main mirror is changed by the rotation angle control mechanism, and the incident light from the optical means is selected so as to make it enter the line sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次元検出器を用いてワ−クの外観を撮像してその検査を行うワ−クの外観検査装置に関し、とくに光学シート等のワ−クに付着した異物、ワークシートの傷の有無を検査するに好適な外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は薄型、軽量、低消費電力等の特徴から、テレビ、パソコン、ビデオカメラ、携帯電話、カーナビゲーションシステム等のディスプレイとして多用されるようになってきた。液晶ディスプレイは、光透過型であるため面光源を必要とし、通常バックライトユニットとしてまとめられた面光源が用いられる。
【０００３】
バックライトユニットは、通常は側面から一次元光源が入射する導光板の上に、光拡散シートやプリズムシート等の光学シートを積層して形成されている。かかる光学シートは損傷を受け易く、傷や異物が付着していると液晶表示画面へ導かれる光量が不均一になるため、その検査が重要である。
【０００４】
従来、かかるバックライトユニットの検査は、目視により行われることが多かった。しかし、目視検査では微少な傷や異物の判別に、かなりの熟練を要し、バックライトユニットの良否の判定を行う作業者の疲労度が大きく、必ずしも精度が上がらないという問題点がある。このため、目視によらないバックライトユニット等のワークの良否を自動的に検査する装置の開発が望まれており、近年では画像処理による良否の判別を行う検査装置の実用化が進んでいる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４１３４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
画像処理によるバックライトユニットの検査においては、微細な傷や付着している異物を確実に検出することが課題となる。そのための一方策は、解像度を高くすることであり、一次元センサーを走査して、例えば、搬送されるワ−クを固定した一次元のＣＣＤカメラで撮像して、二次元画像を得ることにより、二次元センサーを用いるよりも解像度を高くすることである。
【０００７】
しかし、バックライトユニットのような光学シートの積層体では、各シートの界面にできたこすり傷や、良否の判別の境界領域にあるような微少な表面に付着した異物、あるいは積層体中に混入した微量な異物のような良否の判別が非常に難しいものを検査しなければならない。このような微細な傷や微少な異物の付着したバックライトユニットの良否を目視により検査するには、照明光の入射方向やバックライトユニットを傾けたりして、その観察方向を変えることが有効である。これはバックライトユニットの見る角度により、傷や異物の反射光の角度が変化し、反射光の角度により傷や異物が見えたり、見えなかったりするためである。
【０００８】
従来のバックライトユニットを検査する装置は、照明として、導光板からの入射光や外部照明、あるいは透過光を用い検査対象物を発光させ、ＣＣＤカメラにより検査対象物を撮像し、撮像した画像をコンピュータで処理し判別する構成が一般的である。しかし、導光板からの入射光により、検査対象物をＣＣＤカメラで撮像し、その外観を検査する装置の場合、照明方向が固定されてしまう。このため、ＣＣＤカメラが撮像するバックライトユニットの方向が固定され、その結果、不良品であるにもかかわらず良品と判定されてしまうという問題点がある。
【０００９】
ステージ上に載置されたバックライトユニットを機械的なメカニズムにより傾けることによりその撮像方向を変える検査装置もある。しかし、搬送されるバックライトユニットを傾けて、その撮像方向を変えるには、複雑な機構が必要である。また、ピントのぶれが生じたり焦点距離が変わるため、撮像する毎にカメラの焦点を合わす必要があるという問題点がある。
【００１０】
従って、バックライトユニットをＣＣＤカメラで撮像し、その外観検査を行う装置においては、バックライトユニットから放射される光をカメラに導く光学手段に工夫をして、如何に簡便に撮像方向を変化させるかが課題となる。この課題はバックライトユニットの外観検査に限らず、導光板、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）等に共通するものであり、本明細書においては、バックライトユニット、導光板、ＰＤＰを総称してワークと称する。
【００１１】
そこで本発明は、一次元センサーを用いてワ−クの外観を撮像し、その検査を行うワ−クの外観検査装置において、ワ−クからカメラに光を導く光学手段又はカメラと光学手段との支持機構を適切に構成して、簡便に撮像方向を変化させ得る手段を提供することを目的とする。また、この光学手段を用いたワーク外観検査装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の撮像素子が一軸上に並んだラインセンサーと該ラインセンサーの軸と直角な方向にワ−クを相対移動させる移動手段を備え、該移動手段により相対移動するワ−クの表面の所定の撮像線上、例えばワークの端部から、その外観を前記ラインセンサーにより連続的に撮像して該ワークの表面や内部に混入している異物を検査するワ−クの外観検査装置である。
【００１３】
本発明の外観検査装置は、ラインセンサーと撮像線を結ぶ直線又は折れ線上に主ミラーが配置されている。この主ミラーは、ラインセンサーの軸と平行な支軸により回転可能に支持され、かつその反射面が所定の方向、即ち、ワークからの放射光を反射した光がラインセンサーに向くように支軸の周りの回転角を制御する回転角制御機構を備えている。
【００１４】
また、本発明の外観検査装置は、ワ−クの撮像線を見込む角度を可変にして、この撮像線からの放射光を主ミラーに入射せしめる光学手段を備えている。
【００１５】
上記回転角制御機構により主ミラーの回転角を変更することで、光学手段からの入射光を選択してラインセンサーに入射させることが可能となる。これは、ワ−クの撮像方向を変えることと同じである。即ち、本発明の検査装置は、従来ワーク自体を傾ける、あるいは照明やカメラの角度を変えるといった機械的なメカニズムに依存して、ワークの微少な傷やこれに付着している微量な異物、あるいはワーク（積層体）中に混入した異物の検査を行っていたものを、簡便な光学的な手段により実現した。
【００１６】
この光学手段の一構成は、主ミラーの中心を通りラインセンサーの軸と直交する平面上に配置され、ワ−クの撮像線を見込む角度が相互に相違し、かつ撮像線からの入射光を主ミラーの中心に向けて反射するような取付角で取り付けられた複数の副ミラーで構成し、主ミラーの回転角制御機構により、主ミラーの回転角を変更することで、副ミラーのいずれかからの反射光を選択してラインセンサーに入射させることで実現する。
【００１７】
上記副ミラーは、主ミラーの中心を通りワ−クの移動方向と平行な線上で、主ミラーを挟んでその両側に一対配置され、副ミラーのそれぞれが、主ミラーからの距離を可変にして、これを係脱可能に係止する係止手段により固定され、かつ副ミラーのそれぞれが、その各取付位置において、前記ワ−クの撮像線上からの入射光を主ミラーの中心に向けて反射するような取付角の調整手段を備えている。この係止手段により副ミラーの位置を変更して、撮像線を見込む角度を可変にするとともに、回転角制御機構により主ミラーの回転角を変更して、前記副ミラーのいずれかの反射光を選択して、前記ラインセンサーに入射させるように構成する。このように構成することで、副ミラーと主ミラーの間隔を変えることのみで、ワークの放射光のうち主ミラーに向けて反射させる反射光を変えることができる。
【００１８】
本発明の概観検査装置は、ラインセンサーを内蔵するカメラ、主ミラー及び副ミラーを一体に取り付けたフレームを、ワ−クの撮像線付近を通り前記ラインセンサーの軸と平行な軸を回転中心として、ワ−クの移動方向の前後に傾斜させる傾動機構を備え、この傾動機構でフレームを傾斜させることにより、ワ−クの撮像方向を変える機構を備える。この機構により、上述した主ミラーと副ミラーとの距離を変えることに代えて、ワークの撮像方向を変えることが可能である。
【００１９】
本発明の上記光学手段の他の構成は、この光学手段に含まれる反射面が楕円柱状の凹面鏡であって、該凹面鏡を、その楕円の長軸がラインセンサー及び撮像線の中心間を結ぶ線上に位置し、楕円柱の柱状面がラインセンサーの軸と平行になり、かつ撮像線が楕円の一方の焦点上又はその付近に位置するように配置するとともに、主ミラーを楕円の他方の焦点上又はその付近に配置して、ワ−クの撮像線上からの入射光が凹面鏡で反射されて主ミラーに入射し、この主ミラーで反射された反射光が前記ラインセンサーに入射するようにしたものである。楕円鏡の特性である２焦点のうちの一つの焦点の近傍にワークを設置し、他の焦点の近傍に主ミラーを設けることにより、主ミラーにはワークから様々な角度で放射される放射光が入射する。この入射した光のうちからラインセンサーに反射させる光を主ミラーの角度を変えることで、ワークの撮像方向を光学的に変えることができる。
【００２０】
本発明の上記光学手段の他の構成としては、柱状面がラインセンサーの軸と平行に配置された対物側柱状凸レンズと接眼側柱状凸レンズとを含み、この対物側及び接眼側の柱状凸レンズの光軸中心がラインセンサー及び撮像線の中心間を結ぶ線上に位置するように配置し、ワ−クの撮像線が対物側柱状凸レンズの焦点又はその付近に位置するように配置するとともに、主ミラーを接眼側柱状凸レンズの焦点又はその付近に位置するように配置して、ワ−クの撮像線上から放射状に拡散して対物側柱状凸レンズに入射した光のうち、特定方向成分のみを主ミラーによりラインセンサーに入射させるように構成したものである。この入射した光のうちからラインセンサーに反射させる光を主ミラーの角度を変えることで、ワークの撮像方向を光学的に変えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、主ミラーと一対の副ミラーで構成した撮像方向を光学的に変化させる光学手段の一実施の形態を示した図である。ラインセンサーを内蔵するラインＣＣＤカメラ１１、ワークの一例であるバックライトユニット１４、光源３５、主ミラー１２、副ミラー３１、３２から構成する。なお、光源３５に代えてバックライトユニット１４の電極（通常その裏面に電極がある）に直接電源を供給して、バックライトユニット１４を発光させても良い。
【００２２】
バックライトユニット１４の放射光は、副ミラー３１で反射し主ミラー１２に入射する。主ミラー１２に入射した光線は、図に示すようにラインＣＣＤカメラ１１のラインセンサーに向けて反射するようにその角度が調整されている。ラインＣＣＤカメラ１１のラインセンサーは、ワーク１４の撮像線の幅以上を一度に撮影できる。
【００２３】
副ミラー３１により撮像が終了すると、主ミラー１２を回転させて、副ミラー３２からの反射光をラインＣＣＤカメラ１１のラインセンサーに向けて出射するようにミラー１２の角度を調整する。これによりワーク１４をθ１の角度で見込んだ像を、右側（副ミラー３１から）と左側（副ミラー３２）からθ１の角度で撮像線を撮像することができる。ワーク１４をラインセンサーと直角の方向に搬送しながら連続して撮像することで、ワーク１４の表面全体を検査することができる。図１においては、ワーク１４を搬送手段１５により搬送することで、ワーク１４の表面全部の撮像を行うが、ワーク１４を固定し、ラインＣＣＤカメラ１１と光学手段とを移動することでワーク１４の表面全部を撮像しても良い。
【００２４】
図２は、本発明の第二の実施の形態である外観検査装置の光学手段の構成を示す概念図である。基本は図１の光学手段と同じであるが、副ミラー３１、３２に加えて、副ミラー３３、３４が含まれる。このようにすることで、θ１の見込角度で撮像ラインを撮影することに加え、θ２の見込角度でワーク１４の検査を行うことができる。副ミラーの数を多くすることにより、複数の見込角度でワークの撮影をオンラインで行うことが可能となる。
【００２５】
図３は、本発明の第三の実施形態である外観検査装置の光学手段の構成を示す概念図である。ワ−クの撮像方向を可変にするための光学手段として楕円柱状の凹面鏡を用いる。この装置は、図３に示すように、ラインセンサー（図示していない）を内蔵した固定カメラ１１、回転可能な主ミラー１２、固定された凹面鏡１３、ワ−ク１４の搬送手段１５及びワ−クの照明装置１６を含んで構成されている。
【００２６】
主ミラー１２には、ラインセンサーの軸に平行な支軸１７が設けられ、これが軸受１８で回転可能に支承され、図示していないが回転角制御機構（後述する実施例においては、パルスモータを使用した。）で、支軸１７の周りの回転角を任意に制御できるように構成されている。
【００２７】
凹面鏡１３は、内側の反射面が楕円柱状（断面が楕円形の柱状体の一部）で、柱状方向における中央での楕円の長軸が、カメラ１１の中心とワ−ク１４上の所定の撮像線（図中破線で表示）の中心を結ぶ線上に位置し、かつその柱状面（楕円面に直角な柱状体の側面）がラインセンサーの軸に平行になるように配置されている。また、ワ−ク１４の撮像線が、凹面鏡１３の楕円の長軸の一方の（ラインＣＣＤカメラ１１から遠い方の）焦点上又はその付近に位置するように配置され、かつ主ミラー１２の中心が楕円の長軸の他方の焦点上又はその付近に位置するように配置されている。
【００２８】
図４は、この楕円鏡を用いた外観検査装置において撮像方向を可変にする原理の説明図である。内面が反射面である楕円鏡の一方の焦点から出射した光は、周知のように、出射方向の如何を問わず他方の焦点に入射する。したがって、一方の焦点にワ−ク１４の撮像線を位置させ、他方の焦点に主ミラー１２を配置すれば、主ミラー１２の角度を変えるだけで、ワ−ク１４の撮像線を見込む角度が異なる方向からの光をカメラ１１に入射させることができる。図４では、主ミラー１２が実線の位置にある時は、凹面鏡１３の点Ｐからの反射光をラインＣＣＤカメラ１１に送り、主ミラー１２が破線の位置にある時は、点Ｑからの反射光をカメラに送ることになるから、主ミラー１２の回転角度を変えるだけで、ワ−ク１４を異なる方向から撮像し得る。
【００２９】
この第三の実施の形態である外観検査装置は、主ミラー１２を回転させるだけで、他の光学手段は固定したままで、ワ−ク１４の撮像方向を可変にすることができることから、外観検査装置の構成を極めて簡単にすることができる。また、格別に制御手段等を必要しないことから、コストを低廉にし得るとともに操作も簡単になるという特徴を有する。なお、図３の外観検査装置において、ラインＣＣＤカメラ１１とワ−ク１４とを結ぶ線を中心にして、凹面鏡１３を一対対称に配置すれば、ワ−クの搬送方向前後から、方向を変えて撮像することができ、撮像方向の選択の自由度をより一層拡げることができる。
【００３０】
図５は、本発明の第四の実施の形態である外観検査装置の構成を示す概念図である。この外観検査装置は、ワ−ク１４の撮像方向を可変にするための光学手段として、一対の柱状凸レンズを用いることを特徴とする。この外観検査装置は、ラインセンサー（図示していない）を内蔵した固定カメラ１１、回転可能な主ミラー１２、固定された対物側柱状凸レンズ２１及び接眼側柱状凸レンズ２２、ワ−ク１４の搬送手段１５及びワ−クの照明装置１６を含んで構成されている。
【００３１】
主ミラー１２には、ラインセンサーの軸に平行な支軸１７が設けられ、これが軸受１８で回転可能に支承され、図示していないが回転角制御機構で、支軸１７の周りの回転角を任意に制御できるように構成されている点は図３の外観検査装置と同じである。
【００３２】
対物側柱状凹レンズ２１及び接眼側柱状凹レンズ２２は、ともに断面が一様な凸レンズ状の柱状体で、その中心がラインＣＣＤカメラ１１の中心とワ−ク１４上の所定の撮像線（図中破線で表示）の中心を結ぶ線上に位置し、かつその柱状面（レンズ状断面に直角な柱状体の側面）がラインセンサーの軸に平行になるように配置されている。
また、ワ−ク１４の撮像線が、対物側柱状凹レンズ２１の焦点上又はその付近に位置するように配置され、かつ主ミラー１２の中心が接眼側柱状凹レンズ２２の焦点上又はその付近に位置するように配置されている。
【００３３】
図６は、この外観検査装置において撮像方向を可変にする原理の説明図である。ワ−ク１４の撮像線は、対物側柱状凸レンズ２１の焦点上にあるから、これから放射状に拡散して対物側柱状凸レンズ２１に入射した光は、レンズの出側で平行光となる。この平行光が接眼側柱状凸レンズ２２に入射して、その焦点に集光される。したがって、接眼側柱状凸レンズ２２の焦点に主ミラー１２を配置すれば、主ミラー１２の角度を変えるだけで、ワ−ク１４の撮像線を見込む角度の異なる方向からの光をラインＣＣＤカメラ１１に入射させることができる。図６では、主ミラー１２が実線の位置にある時は、対物側柱状凸レンズ２１の点Ｒに入射した光をカメラに送り、主ミラー１２が破線の位置にある時は、点Ｓに入射した光をカメラに送ることになるから、主ミラー２の回転角度を変えるだけで、ワ−ク１４を異なる方向から撮像し得る。
【００３４】
第四の実施の形態である光学手段を組み込んだ外観検査装置も、主ミラー１２を回転させるだけで、他の光学手段は固定したままで、ワ−ク１４の撮像方向を可変にすることができる。このため、装置の構成を極めて簡単にすることができる。また、格別な制御手段等を必要しないため、設備コストを安価にし得るとともに操作も簡単になる。
【００３５】
【実施例】
図７は本発明の一実施例であるワーク外観検査装置１の概略図を示したものである。この外観検査装置１は、ラインＣＣＤカメラ１１、光学手段（主ミラー１２、副ミラー３１・３２、光学手段支持フレーム３７、傾斜ガイドレール３８）、ラインＣＣＤカメラ１１と光学手段とを移動させるスライダー３９、及び主ミラー１２を回転させる回転機構５０を含んで構成されている。
【００３６】
この実施例における光学手段は、上述した第一の実施の形態の光学手段を利用するが、ワーク１４の撮像をワークの搬送によるのではなく、スライダー３９により、光学手段とラインＣＣＤカメラとを移動させることで検査を行うものである。なお、本実施例のワーク１４は、バックライトユニットであり、ラインＣＣＤカメラ１１は、１ライン（バックライトユニットの幅方向）が５０００画素、一画素は２０μｍ角である。また、輝度分解能は１０２４階調（１０ｂｉｔｓ）である。
【００３７】
ワーク１４は光源１６により発光し、放射光を副ミラー３１に出射する。副ミラー３１は、これと水平に設けられている主ミラー１２にワーク１４からの光を反射する。主ミラーの反射光は、ラインＣＣＤカメラ１１のラインセンサー（図示していない）に入射し、副ミラー３１方向から見たワーク１４の最初の撮像線の画像を撮影する。
【００３８】
最初の撮像線の撮像が完了すると、スライダー３９によりラインＣＣＤカメラ１１と光学手段が所定の位置まで移動し、次の撮像線を同様に撮影する。これをワーク１４の表面全体に渡り行う。
【００３９】
次に、スライダー３９によりラインＣＣＤカメラ１１と光学手段を最初の位置まで移動する。そして、移動回転機構５０により主ミラー１２を回転して、副ミラー３２が反射するワーク１４の放射光をラインＣＣＤカメラ１１のラインセンサーに入射するように主ミラー１２の角度を調整する。最初の撮像線の撮像が完了すると、スライダー３９によりラインＣＣＤカメラ１１と光学手段が所定の位置まで移動し、次の撮像線を同様に撮影する。これをワーク１４の表面全体に渡り行い、ワーク１４全ての撮像線の撮影が完了する。
【００４０】
ワーク１４を見込む角度は、主ミラー１２と副ミラー３１との距離によって決定される。この距離の調節は距離調節用留め具４０を用いて、副ミラー３１、３２の設置場所を変えることにより行う。距離調節用留め具４０の穴の間隔は、この実施例において、ラインセンサーと撮像線とを結ぶ線と、撮像線と副ミラー３１とを結ぶ線との角度（図１でいうθ１）が５度ピッチとなるよう設定した。
【００４１】
ラインＣＣＤカメラ１１と光学手段は、光学手段支持フレーム３７を傾斜ガイドレール３８に沿って傾けることができる。図８は、ラインＣＣＤカメラ１１等を傾けたときの様子を示したものである。この実施例においては、ワーク１４を光源１６により直接発光させているが、外部照明により照らし、この反射光を利用してもよい。この実施例においては、ラインＣＣＤカメラ１１の傾斜角度を０〜７０度とし、外部照明によりワーク１４を照射する角度を０〜８０度の範囲で照射することで良好な外観検査結果を得ることができた。
【００４２】
図９は、実施例における外観検査装置のブロック図を示したものである。ラインＣＣＤカメラ１１で撮像された画像は、パソコンの画像処理ボードで処理される。パソコンは次の撮像線を撮影するために、一軸ロボットドライバーに移動位置制御信号（ＲＳ２３２Ｃ）を送る。一軸ロボットドライバーから駆動信号が一軸ロボット（サーボモータ）に送られ、スライダー３９の移動によりラインＣＣＤカメラ１１と光学系が所定の位置まで移動する。
【００４３】
主ミラー１２の回転は、パソコンからソレノイドバルブにミラー制御信号を送り、ソレノイドバルブがロータリーアクチュエータを駆動することで行われる。これにより、主ミラー１２は、副ミラー３１又は３２からの入射光がラインＣＣＤカメラ１１のラインセンサーに入射する角度まで回転する。
【００４４】
図１０は、この外観検査装置における画像処理のフローチャートを示したものである。検査に先立って、ワーク１４の検査エリアと非検査エリアの登録を行う（Ｓ１）。ワークの角の部分等、検査の必要でない所を指定し、撮像線と撮像エリアを決定する。この実施例の外観検査装置では、検査を行うエリア１箇所、検査を行わないエリア８箇所が登録できるようにした。
【００４５】
次に平均化処理の実行の有無を決定する（Ｓ２）。平均化処理とは、傷欠陥のような面積は大きいが輝度差が非常に小さい欠陥を顕在化させるための処理である。平均化は撮像線（バックライトユニットの幅）×２０μｍ（一画素の長さ：２０μｍ角／画素）の整数倍で指定できる。輝度差が大きく、微細な欠陥の検出には平均化処理をしないことも可能である。
【００４６】
平均化処理をする場合は、指定された面積で平均化処理を行い（Ｓ３）、平均化処理をしない場合は欠陥抽出処理に進む（Ｓ４）。欠陥抽出処理とは、検査を行う部分とその周辺の部分とを比較して、検査部分に欠陥があるかどうかを抽出する処理である。欠陥抽出処理においては、ワーク１４が載置されて場所の輝度が必ずしも一定ではないので、近傍のブロック毎に差分を演算し、浮動的に抽出しきい値をつくり、欠陥部分を抽出する。
【００４７】
欠陥抽出処理が終了するとフィルター処理を行う（Ｓ５）。抽出された画像には、欠陥とは判定する必要のないもの（疑似欠陥という。）が含まれている場合がある。かかる場合には、画像の分解能を一律に落とすことにより、その画像に含まれる疑似欠陥を以降のステップで無視できるように処理する。
【００４８】
フィルター処理が終了後、ワーク１４の良否検査を行い（Ｓ６）、引き続きワーク検査を行う場合はＳ２に戻り行わない場合は判定を終了する。
【００４９】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、一次元センサー（ラインセンサー）を用いてワ−クからカメラに光を導く光学手段又はカメラと光学手段との支持機構を適切に構成でき、簡便に撮像方向を変化させることができる。これにより、極めて高い精度でワークの検査を行うことができる。また、光学手段を可変することで、ワークの撮像方向を変えることができるため、低コストで高性能な外観検査装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】主ミラーと一対の副ミラーで構成した撮像方向を光学的に変化させる光学手段を示した図。
【図２】主ミラーと複数対の副ミラーで構成した撮像方向を光学的に変化させる光学手段を示した図。
【図３】楕円柱状の凹面鏡を用いて撮像方向を光学的に変化させる光学手段を示した図。
【図４】楕円柱状の凹面鏡を用いて撮像方向を光学的に変化させたときの光路を示した図。
【図５】対物側柱状凸レンズ及び接眼側柱凸レンズとを用いて構成した光学手段を示した図。
【図６】対物側柱状凸レンズ及び接眼側柱凸レンズとを用いて構成した光学手段の光路を示した図
【図７】ワークの外観検査装置の概観を示した図。
【図８】ラインＣＣＤカメラを傾斜させたときのイメージ図
【図９】ワークの外観検査装置の全体ブロック図
【図１０】画像処理のフローチャート図
【符号の説明】
１ワーク検査装置
１１ラインＣＣＤカメラ
１２主ミラー
１３楕円柱状の凹面鏡
１４ワーク
１５搬送装置
１６光源
１７支持軸
１８軸受
２１対物側柱状凸レンズ
２２接眼側柱凸レンズ
３１、３２副ミラー
４０距離調節用留め具
５０回転機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work appearance inspection apparatus for imaging the appearance of a work by using a one-dimensional detector and inspecting the work, and particularly relates to foreign matter adhered to the work such as an optical sheet and a scratch on the work sheet. The present invention relates to a visual inspection device suitable for inspecting presence / absence of an image.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices have been widely used as displays for televisions, personal computers, video cameras, mobile phones, car navigation systems, and the like because of their features such as thinness, light weight, and low power consumption. Since the liquid crystal display is a light transmission type, a surface light source is required, and a surface light source integrated as a backlight unit is usually used.
[0003]
The backlight unit is usually formed by laminating optical sheets such as a light diffusion sheet and a prism sheet on a light guide plate on which a one-dimensional light source enters from the side. Such an optical sheet is easily damaged, and if a scratch or a foreign substance is attached, the amount of light guided to the liquid crystal display screen becomes uneven. Therefore, the inspection is important.
[0004]
Conventionally, such inspection of the backlight unit has often been performed visually. However, the visual inspection requires considerable skill in discriminating minute scratches and foreign matter, and the operator who judges the quality of the backlight unit has a large degree of fatigue, and the accuracy is not necessarily improved. For this reason, development of an apparatus that automatically inspects the quality of a work such as a backlight unit without visual observation is desired, and in recent years, an inspection apparatus that determines the acceptability by image processing has been put into practical use.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-341345
[Problems to be solved by the invention]
In the inspection of a backlight unit by image processing, it is an issue to reliably detect fine scratches and attached foreign matter. One measure for that is to increase the resolution. By scanning a one-dimensional sensor, for example, capturing a conveyed work with a fixed one-dimensional CCD camera to obtain a two-dimensional image. , Higher resolution than using a two-dimensional sensor.
[0007]
However, in the case of a laminate of optical sheets such as a backlight unit, rubbing scratches formed at the interface of each sheet, foreign matter adhering to a minute surface such as a boundary area for quality judgment, or mixing in the laminate. It is necessary to inspect an object which is very difficult to judge whether it is good or not, such as a minute amount of foreign matter. In order to visually inspect the quality of the backlight unit to which such fine scratches and minute foreign matter adhere, it is effective to change the observation direction by tilting the incident direction of the illumination light or the backlight unit. is there. This is because the angle of the reflected light of the flaw or foreign matter changes depending on the angle of the backlight unit, and the flaw or the foreign matter is visible or invisible depending on the angle of the reflected light.
[0008]
A conventional device for inspecting a backlight unit emits light from an inspection target using incident light from a light guide plate, external illumination, or transmitted light as an illumination, captures an image of the inspection target using a CCD camera, and displays the captured image. In general, the processing is performed by a computer and the determination is performed. However, in the case of a device that images an object to be inspected with a CCD camera using light incident on the light guide plate and inspects its appearance, the illumination direction is fixed. For this reason, there is a problem in that the direction of the backlight unit that captures images by the CCD camera is fixed, and as a result, the product is determined to be non-defective even though it is defective.
[0009]
There is also an inspection device that changes the imaging direction by tilting a backlight unit mounted on a stage by a mechanical mechanism. However, in order to tilt the backlight unit to be conveyed and change its imaging direction, a complicated mechanism is required. In addition, there is a problem that the camera needs to be focused each time an image is taken because the focus shifts or the focal length changes.
[0010]
Therefore, in a device that images the backlight unit with a CCD camera and performs an appearance inspection, how to easily change the imaging direction by devising optical means for guiding light emitted from the backlight unit to the camera. Is an issue. This problem is not limited to the appearance inspection of the backlight unit, but is common to a light guide plate, a PDP (Plasma Display Panel), and the like. In this specification, the backlight unit, the light guide plate, and the PDP are collectively referred to as a work. Name.
[0011]
Accordingly, the present invention provides an apparatus for inspecting the appearance of a work which uses a one-dimensional sensor to image the appearance of the work and inspects the work. It is an object of the present invention to provide a means that can appropriately change the imaging direction by appropriately configuring the supporting mechanism. Another object of the present invention is to provide a work appearance inspection apparatus using the optical means.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a line sensor in which a plurality of image sensors are arranged on one axis, and a moving means for relatively moving the work in a direction perpendicular to the axis of the line sensor. A work appearance inspection apparatus for continuously imaging the appearance of the work from a predetermined imaging line on the surface, for example, from the end of the work by the line sensor, and inspecting foreign matter mixed into the surface or inside of the work. is there.
[0013]
In the appearance inspection device of the present invention, the main mirror is arranged on a straight line or a polygonal line connecting the line sensor and the imaging line. The main mirror is rotatably supported by a spindle parallel to the axis of the line sensor, and has a reflecting surface in a predetermined direction, that is, a spindle such that light reflected from the work is reflected toward the line sensor. Is provided with a rotation angle control mechanism for controlling the rotation angle around the rotation angle.
[0014]
Further, the appearance inspection apparatus of the present invention is provided with optical means for changing the angle at which the imaging line of the work is viewed and for allowing the radiation from the imaging line to enter the main mirror.
[0015]
By changing the rotation angle of the main mirror by the rotation angle control mechanism, it becomes possible to select the incident light from the optical unit and make it incident on the line sensor. This is the same as changing the imaging direction of the work. In other words, the inspection apparatus of the present invention depends on a mechanical mechanism, such as tilting the work itself or changing the angle of the illumination or the camera, so that the work may have a small scratch or a minute foreign matter adhering thereto, or What inspected foreign substances mixed in the work (laminated body) was realized by simple optical means.
[0016]
One configuration of the optical means is disposed on a plane passing through the center of the main mirror and orthogonal to the axis of the line sensor, has different angles for viewing the imaging line of the work, and controls the incident light from the imaging line. It is composed of a plurality of sub-mirrors mounted at an installation angle that reflects toward the center of the main mirror, and the rotation angle of the main mirror is changed by the rotation angle control mechanism of the main mirror, so that one of the sub-mirrors is changed. It is realized by selecting the reflected light from the and making it incident on the line sensor.
[0017]
The sub-mirrors are arranged in pairs on both sides of the main mirror on a line passing through the center of the main mirror and parallel to the direction of movement of the work, and each of the sub-mirrors has a variable distance from the main mirror. Are fixed by locking means for releasably locking them, and each of the sub-mirrors reflects the incident light from the imaging line of the work toward the center of the main mirror at each of its mounting positions. There is provided a means for adjusting the mounting angle. The position of the sub-mirror is changed by the locking means to change the angle of view of the imaging line, and the rotation angle of the main mirror is changed by the rotation angle control mechanism to reflect any reflected light of the sub-mirror. It is configured to be selected and incident on the line sensor. With this configuration, it is possible to change the reflected light reflected toward the main mirror among the radiated light of the work only by changing the distance between the sub mirror and the main mirror.
[0018]
An overview inspection apparatus according to the present invention comprises a camera having a built-in line sensor, and a frame in which a main mirror and a sub-mirror are integrally mounted. A tilting mechanism for tilting the frame back and forth in the moving direction of the work, and a mechanism for changing the imaging direction of the work by tilting the frame with the tilting mechanism. With this mechanism, it is possible to change the imaging direction of the workpiece, instead of changing the distance between the main mirror and the sub mirror described above.
[0019]
According to another configuration of the optical means of the present invention, the reflection surface included in the optical means is an elliptic cylindrical concave mirror, and the concave mirror is drawn on a line connecting the center of the line sensor and the imaging line with the major axis of the ellipse. , The columnar surface of the elliptical cylinder is parallel to the axis of the line sensor, and the imaging line is arranged at or near one focal point of the ellipse, and the main mirror is placed on the other focal point of the ellipse. Or, the light is reflected by a concave mirror and is incident on a main mirror, and the light reflected by the main mirror is incident on the line sensor. It is. The work is installed near one of the two focal points, which is the characteristic of an elliptical mirror, and the main mirror is installed near the other focal point. Is incident. By changing the angle of the main mirror of the light reflected from the incident light to the line sensor, the imaging direction of the workpiece can be changed optically.
[0020]
Another configuration of the optical means of the present invention includes an objective-side columnar convex lens and an eyepiece-side columnar convex lens whose columnar surfaces are arranged parallel to the axis of the line sensor. It is arranged so that the axis center is located on the line connecting the center of the line sensor and the imaging line, the imaging line of the work is located at or near the focal point of the objective-side columnar convex lens, and the main mirror is It is arranged so as to be located at or near the focal point of the eyepiece-side columnar convex lens, and only a specific direction component of the light that is diffused radially from the imaging line of the work and incident on the objective-side columnar convex lens is lined by the main mirror. It is configured to be incident on the sensor. By changing the angle of the main mirror of the light reflected from the incident light to the line sensor, the imaging direction of the workpiece can be changed optically.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an optical unit configured by a main mirror and a pair of sub-mirrors to optically change an imaging direction. It comprises a line CCD camera 11 having a built-in line sensor, a backlight unit 14 as an example of a work, a light source 35, a main mirror 12, and sub mirrors 31 and 32. Note that, instead of the light source 35, power may be supplied directly to the electrodes of the backlight unit 14 (usually electrodes are provided on the back surface) to cause the backlight unit 14 to emit light.
[0022]
The light emitted from the backlight unit 14 is reflected by the sub mirror 31 and enters the main mirror 12. The angle of the light beam incident on the main mirror 12 is adjusted so as to be reflected toward the line sensor of the line CCD camera 11 as shown in the figure. The line sensor of the line CCD camera 11 can photograph at once the width of the imaging line of the work 14 or more.
[0023]
When the imaging by the sub-mirror 31 is completed, the main mirror 12 is rotated, and the angle of the mirror 12 is adjusted so that the reflected light from the sub-mirror 32 is emitted toward the line sensor of the line CCD camera 11. This makes it possible to capture an image of the workpiece 14 at an angle of θ1 and an imaging line at an angle of θ1 from the right side (from the sub-mirror 31) and the left side (sub-mirror 32). By continuously imaging the work 14 while transporting the work 14 in a direction perpendicular to the line sensor, the entire surface of the work 14 can be inspected. In FIG. 1, the entire surface of the workpiece 14 is imaged by transporting the workpiece 14 by the transport unit 15, but the workpiece 14 is fixed and the workpiece 14 is moved by moving the line CCD camera 11 and the optical unit. The entire surface may be imaged.
[0024]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of an optical unit of a visual inspection device according to a second embodiment of the present invention. The basic structure is the same as that of the optical unit shown in FIG. By doing so, the work 14 can be inspected at the expected angle of θ2 in addition to photographing the imaging line at the expected angle of θ1. By increasing the number of sub-mirrors, it becomes possible to shoot a workpiece online at a plurality of possible angles.
[0025]
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of an optical unit of a visual inspection device according to a third embodiment of the present invention. An elliptic cylindrical concave mirror is used as an optical means for changing the imaging direction of the work. As shown in FIG. 3, the apparatus comprises a fixed camera 11 having a built-in line sensor (not shown), a rotatable main mirror 12, a fixed concave mirror 13, a conveying means 15 for a work 14, and a work. The lighting device 16 includes a lighting device 16.
[0026]
The main mirror 12 is provided with a support shaft 17 parallel to the axis of the line sensor, which is rotatably supported by a bearing 18. Although not shown, a rotation angle control mechanism (in an embodiment described later, a pulse motor is used). Used), so that the rotation angle around the support shaft 17 can be arbitrarily controlled.
[0027]
The concave mirror 13 has an inner reflecting surface having an elliptical cylindrical shape (a part of a columnar body having an elliptical cross section), and the major axis of the ellipse at the center in the columnar direction is defined by the center of the camera 11 and a predetermined position on the work 14. It is located on a line connecting the centers of the imaging lines (indicated by broken lines in the figure), and is arranged so that its columnar surface (the side surface of the columnar body perpendicular to the elliptical surface) is parallel to the axis of the line sensor. Also, the imaging line of the work 14 is arranged so as to be located on or near one focal point (farther from the line CCD camera 11) of the long axis of the ellipse of the concave mirror 13, and the center of the main mirror 12. Are located on or near the other focal point of the major axis of the ellipse.
[0028]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of making the imaging direction variable in a visual inspection device using this elliptical mirror. As is well known, light emitted from one focal point of an elliptical mirror whose inner surface is a reflecting surface is incident on the other focal point regardless of the emitting direction. Therefore, if the imaging line of the work 14 is located at one focal point and the main mirror 12 is arranged at the other focal point, the angle of view of the imaging line of the work 14 can be obtained only by changing the angle of the main mirror 12. Light from different directions can enter the camera 11. In FIG. 4, when the main mirror 12 is at the position of the solid line, the reflected light from the point P of the concave mirror 13 is sent to the line CCD camera 11, and when the main mirror 12 is at the position of the broken line, the light is reflected from the point Q. Since light is sent to the camera, the work 14 can be imaged from different directions only by changing the rotation angle of the main mirror 12.
[0029]
In the appearance inspection apparatus according to the third embodiment, the imaging direction of the work 14 can be changed by simply rotating the main mirror 12 and keeping other optical means fixed. The configuration of the inspection device can be extremely simplified. Further, since no special control means or the like is required, there is a feature that the cost can be reduced and the operation is simplified. In the appearance inspection apparatus shown in FIG. 3, if the concave mirrors 13 are arranged symmetrically with respect to the line connecting the line CCD camera 11 and the work 14, the direction can be changed from the front and rear of the work transport direction. And the degree of freedom in selecting the imaging direction can be further expanded.
[0030]
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration of a visual inspection device according to a fourth embodiment of the present invention. This appearance inspection apparatus is characterized by using a pair of columnar convex lenses as optical means for changing the imaging direction of the work 14. This visual inspection apparatus includes a fixed camera 11 having a built-in line sensor (not shown), a rotatable main mirror 12, a fixed objective-side columnar convex lens 21, an eyepiece-side columnar convex lens 22, and a conveying means for a work 14. 15 and a work lighting device 16.
[0031]
The main mirror 12 is provided with a support shaft 17 parallel to the axis of the line sensor. The support shaft 17 is rotatably supported by a bearing 18. Although not shown, a rotation angle control mechanism (not shown) controls the rotation angle around the support shaft 17. The point that it can be arbitrarily controlled is the same as the appearance inspection apparatus of FIG.
[0032]
Each of the objective-side columnar concave lens 21 and the eyepiece-side columnar concave lens 22 is a columnar body of a convex lens shape having a uniform cross section, and the center thereof is the center of the line CCD camera 11 and a predetermined imaging line on the work 14 (broken line in the figure). (Indicated by) is arranged on a line connecting the centers of the line sensors, and the columnar surface thereof (the side surface of the columnar body perpendicular to the lens-shaped cross section) is parallel to the axis of the line sensor.
The imaging line of the work 14 is arranged so as to be located on or near the focal point of the objective-side columnar concave lens 21, and the center of the main mirror 12 is located at or near the focal point of the eyepiece-side columnar concave lens 22. It is arranged to be.
[0033]
FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of making the imaging direction variable in this visual inspection device. Since the imaging line of the work 14 is located at the focal point of the objective-side columnar convex lens 21, the light which is radially diffused from this and enters the objective-side columnar convex lens 21 becomes parallel light on the exit side of the lens. This parallel light enters the eyepiece-side columnar convex lens 22 and is collected at the focal point. Accordingly, if the main mirror 12 is disposed at the focal point of the eyepiece side columnar convex lens 22, light from directions different in the angle of view of the imaging line of the work 14 can be transmitted to the line CCD camera 11 only by changing the angle of the main mirror 12. Can be incident. In FIG. 6, when the main mirror 12 is at the position indicated by the solid line, the light incident on the point R of the objective-side columnar convex lens 21 is sent to the camera, and when the main mirror 12 is at the position indicated by the broken line, the light is incident on the point S. Since light is sent to the camera, the work 14 can be imaged from different directions simply by changing the rotation angle of the main mirror 2.
[0034]
The visual inspection apparatus incorporating the optical means according to the fourth embodiment can also change the imaging direction of the work 14 by simply rotating the main mirror 12 and keeping the other optical means fixed. it can. Therefore, the configuration of the apparatus can be extremely simplified. Further, since no special control means or the like is required, the equipment cost can be reduced and the operation is simplified.
[0035]
【Example】
FIG. 7 is a schematic view of a work appearance inspection apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. This visual inspection apparatus 1 includes a line CCD camera 11, optical means (main mirror 12, sub mirrors 31 and 32, optical means support frame 37, inclined guide rail 38), and a slider 39 for moving the line CCD camera 11 and the optical means. , And a rotation mechanism 50 for rotating the main mirror 12.
[0036]
The optical means in this embodiment uses the optical means of the first embodiment described above, but the imaging of the work 14 is not performed by transporting the work, but the optical means and the line CCD camera are moved by the slider 39. The inspection is performed by causing the inspection. The work 14 in the present embodiment is a backlight unit, and the line CCD camera 11 has 5000 pixels per line (in the width direction of the backlight unit) and 20 μm square pixels. The luminance resolution is 1024 gradations (10 bits).
[0037]
The work 14 emits light from the light source 16 and emits radiated light to the sub mirror 31. The sub-mirror 31 reflects light from the work 14 to the main mirror 12 provided horizontally with the sub-mirror 31. The reflected light from the main mirror enters a line sensor (not shown) of the line CCD camera 11, and captures an image of the first imaging line of the work 14 viewed from the direction of the sub mirror 31.
[0038]
When the imaging of the first imaging line is completed, the slider 39 moves the line CCD camera 11 and the optical unit to a predetermined position, and similarly captures the next imaging line. This is performed over the entire surface of the work 14.
[0039]
Next, the slider 39 moves the line CCD camera 11 and the optical unit to the initial position. Then, the main mirror 12 is rotated by the moving / rotating mechanism 50, and the angle of the main mirror 12 is adjusted so that the radiation light of the work 14 reflected by the sub mirror 32 is incident on the line sensor of the line CCD camera 11. When the imaging of the first imaging line is completed, the slider 39 moves the line CCD camera 11 and the optical unit to a predetermined position, and similarly captures the next imaging line. This is performed over the entire surface of the work 14, and the imaging of all the imaging lines of the work 14 is completed.
[0040]
The angle at which the work 14 is viewed is determined by the distance between the main mirror 12 and the sub mirror 31. This adjustment of the distance is performed by using the distance adjusting fastener 40 and changing the installation location of the sub mirrors 31 and 32. In this embodiment, the interval between the holes of the distance adjusting fastener 40 is such that the angle (θ1 in FIG. 1) between the line connecting the line sensor and the imaging line and the line connecting the imaging line and the sub mirror 31 is 5. It was set to be a degree pitch.
[0041]
The line CCD camera 11 and the optical unit can tilt the optical unit support frame 37 along the inclined guide rail 38. FIG. 8 shows a state where the line CCD camera 11 and the like are tilted. In this embodiment, the work 14 is caused to emit light directly by the light source 16, but the reflected light may be illuminated by external illumination and used. In this embodiment, a good appearance inspection result can be obtained by setting the inclination angle of the line CCD camera 11 to 0 to 70 degrees and irradiating the work 14 with an external illumination at an angle of 0 to 80 degrees. did it.
[0042]
FIG. 9 is a block diagram of a visual inspection device according to the embodiment. The image captured by the line CCD camera 11 is processed by an image processing board of a personal computer. The personal computer sends a movement position control signal (RS232C) to the single-axis robot driver to photograph the next imaging line. A drive signal is sent from the uniaxial robot driver to the uniaxial robot (servo motor), and the movement of the slider 39 moves the line CCD camera 11 and the optical system to predetermined positions.
[0043]
The rotation of the main mirror 12 is performed by sending a mirror control signal from a personal computer to a solenoid valve, and the solenoid valve driving a rotary actuator. As a result, the main mirror 12 rotates to an angle at which the incident light from the sub mirror 31 or 32 enters the line sensor of the line CCD camera 11.
[0044]
FIG. 10 shows a flowchart of image processing in the visual inspection apparatus. Prior to the inspection, an inspection area and a non-inspection area of the work 14 are registered (S1). A portion that does not need to be inspected, such as a corner portion of a work, is designated, and an imaging line and an imaging area are determined. In the appearance inspection apparatus of this embodiment, one area to be inspected and eight areas not to be inspected can be registered.
[0045]
Next, it is determined whether or not to execute the averaging process (S2). The averaging process is a process for revealing a defect having a large area such as a flaw defect but a very small luminance difference. The averaging can be designated by an integral multiple of the imaging line (width of the backlight unit) × 20 μm (length of one pixel: 20 μm square / pixel). The averaging process can be omitted for detecting a minute defect having a large luminance difference.
[0046]
When performing the averaging process, the averaging process is performed on the designated area (S3). When the averaging process is not performed, the process proceeds to the defect extraction process (S4). The defect extraction process is a process of comparing a portion to be inspected with a peripheral portion to extract whether or not the inspection portion has a defect. In the defect extraction processing, since the luminance of the place where the work 14 is placed is not always constant, a difference is calculated for each neighboring block, an extraction threshold value is floated, and a defective portion is extracted.
[0047]
When the defect extraction processing is completed, a filter processing is performed (S5). The extracted image may include an image that does not need to be determined as a defect (called a pseudo defect). In such a case, the processing is performed so that the pseudo defects included in the image can be ignored in the subsequent steps by uniformly reducing the resolution of the image.
[0048]
After the filtering process is completed, a pass / fail inspection of the work 14 is performed (S6). If the work is to be continuously inspected, the process returns to S2, and if not, the determination ends.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical means for guiding light from a work to a camera using a one-dimensional sensor (line sensor) or a support mechanism for the camera and the optical means can be appropriately configured, and the present invention is simplified. The imaging direction can be changed. Thereby, the inspection of the work can be performed with extremely high accuracy. In addition, since the imaging direction of the work can be changed by changing the optical means, a low-cost and high-performance visual inspection apparatus can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical unit configured by a main mirror and a pair of sub-mirrors to optically change an imaging direction.
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical unit that is configured by a main mirror and a plurality of pairs of sub mirrors and that optically changes an imaging direction.
FIG. 3 is a diagram showing an optical unit that optically changes an imaging direction using an elliptic cylindrical concave mirror.
FIG. 4 is a diagram showing an optical path when an imaging direction is optically changed using an elliptic cylindrical concave mirror.
FIG. 5 is a diagram showing an optical unit configured using an objective-side columnar convex lens and an eyepiece-side columnar convex lens.
FIG. 6 is a diagram showing an optical path of an optical unit configured using an objective-side columnar convex lens and an eyepiece-side columnar convex lens. FIG. 7 is a diagram showing an overview of a work appearance inspection apparatus.
FIG. 8 is an image when a line CCD camera is tilted. FIG. 9 is an overall block diagram of a work appearance inspection apparatus. FIG. 10 is a flowchart of image processing.
Reference Signs List 1 work inspection device 11 line CCD camera 12 main mirror 13 elliptic concave mirror 14 work 15 transfer device 16 light source 17 support shaft 18 bearing 21 objective side columnar convex lens 22 eyepiece side columnar convex lens 31, 32 sub mirror 40 Distance adjusting fastener 50 Rotation mechanism

Claims

軸に沿って撮像素子列を備えたラインセンサーと該ラインセンサーの軸に直角な方向にワ−クを相対移動させる移動手段を備え、該移動手段により相対移動するワ−クの所定の撮像線上の外観を前記ラインセンサーにより連続的に撮像して該ワークの表面を検査するワ−クの外観検査装置であって、
前記ラインセンサーと前記撮像線を結ぶ直線又は折れ線上に配置され、前記ラインセンサーの軸と平行な支軸により回転可能に支持され、かつその反射面が所定の方向に向くように前記支軸の周りの回転角を制御する回転角制御機構を備えた主ミラーと、
前記ワ−クの撮像線を見込む角度を可変にして、該撮像線からの放射光を前記主ミラーに入射せしめる光学手段とを備え、
前記回転角制御機構により前記主ミラーの回転角を変更して、前記光学手段からの入射光を選択して前記ラインセンサーに入射させることにより、前記ワ−クを撮像する撮像方向を可変にしたことを特徴とする外観検査装置。A line sensor provided with an image sensor array along an axis, and a moving means for relatively moving the work in a direction perpendicular to the axis of the line sensor, on a predetermined imaging line of the work relatively moved by the moving means. A work appearance inspection apparatus for continuously imaging the appearance of the work by the line sensor and inspecting the surface of the work;
It is arranged on a straight line or a broken line connecting the line sensor and the imaging line, is rotatably supported by a support shaft parallel to the axis of the line sensor, and has a support surface of the support shaft so that its reflection surface faces a predetermined direction. A main mirror having a rotation angle control mechanism for controlling the rotation angle of the surroundings,
Optical means for changing the angle at which the imaging line of the work is viewed, and for allowing the radiation from the imaging line to enter the main mirror;
The rotation angle of the main mirror is changed by the rotation angle control mechanism, and the incident light from the optical means is selected and made incident on the line sensor, thereby changing the imaging direction for imaging the work. A visual inspection apparatus characterized by the above-mentioned.

前記光学手段が、前記主ミラーの中心を通り前記ラインセンサーの軸と直交する平面上に配置され、前記ワ−クの撮像線を見込む角度が相互に相違し、かつ前記撮像線からの入射光を前記主ミラーの中心に向けて反射するような取付角で取り付けられた複数の副ミラーであって、
前記回転角制御機構により前記主ミラーの回転角を変更して、前記副ミラーのいずれかからの反射光を選択して前記ラインセンサーに入射させることにより、前記ワ−クを撮像する撮像方向を可変にしたことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。The optical means is arranged on a plane passing through the center of the main mirror and orthogonal to the axis of the line sensor, the angles at which the imaging lines of the work are viewed from each other are different from each other, and the incident light from the imaging lines is different. A plurality of sub-mirrors mounted at mounting angles that reflect toward the center of the main mirror,
The rotation angle of the main mirror is changed by the rotation angle control mechanism, and the reflected light from any of the sub-mirrors is selected and made incident on the line sensor to change the imaging direction for imaging the work. 2. The visual inspection device according to claim 1, wherein the visual inspection device is variable.

前記副ミラーが、前記主ミラーの中心を通りワ−クの移動方向と平行な線上で、前記主ミラーを挟んでその両側に一対配置され、該副ミラーのそれぞれが、前記主ミラーからの距離を可変にしてこれを係脱可能に係止する係止手段により固定され、かつ該副ミラーのそれぞれが、その各取付位置において、前記ワ−クの撮像線上からの入射光を前記主ミラーの中心に向けて反射するような取付角の調整手段を備え、
前記係止手段により前記副ミラーの位置を変更して前記撮像線を見込む角度を可変にするとともに、前記回転角制御機構により前記主ミラーの回転角を変更して、前記副ミラーのいずれかの反射光を選択して前記ラインセンサーに入射させるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の外観検査装置。A pair of sub-mirrors are disposed on both sides of the main mirror on a line passing through the center of the main mirror and parallel to the direction of movement of the work, and each of the sub-mirrors is at a distance from the main mirror. Are fixed by locking means for locking and releasably locking them, and each of the sub-mirrors, at each of its mounting positions, transmits incident light from the imaging line of the work to the main mirror. Equipped with means for adjusting the mounting angle so that it reflects toward the center,
The position of the sub-mirror is changed by the locking means to change the angle at which the imaging line is viewed, and the rotation angle of the main mirror is changed by the rotation angle control mechanism to change any one of the sub-mirrors. 3. The visual inspection apparatus according to claim 2, wherein the reflected light is selected to be incident on the line sensor.

前記ラインセンサーを内蔵するカメラ、前記主ミラー及び前記副ミラーを一体に取り付けたフレームを、前記ワ−クの撮像線付近を通り前記ラインセンサーの軸と平行な軸を回転中心として、ワ−クの移動方向の前後に傾斜させる傾動機構を備え、該傾動機構で前記フレームを傾斜させることにより、前記ワ−クの撮像方向を可変にしたことを特徴とする請求項２又は３記載の外観検査装置。A camera incorporating the line sensor, a frame in which the main mirror and the sub-mirror are integrally mounted, and having a rotation centered on an axis parallel to the axis of the line sensor passing near the imaging line of the work. 4. The visual inspection according to claim 2, further comprising a tilting mechanism for tilting the frame back and forth, and tilting the frame by the tilting mechanism to change the imaging direction of the work. apparatus.

請求項１に記載の光学手段は、該光学手段に含まれる反射面が楕円柱状の凹面鏡であって、該凹面鏡を、その楕円の長軸が前記ラインセンサー及び前記撮像線の中心間を結ぶ線上に位置し、
楕円柱の柱状面が前記ラインセンサーの軸と平行になり、かつ前記撮像線が楕円の一方の焦点上又はその付近に位置するように配置するとともに、前記主ミラーを楕円の他方の焦点上又はその付近に配置して、
前記ワ−クの撮像線上からの入射光が前記凹面鏡で反射されて前記主ミラーに入射し、
該主ミラーで反射された反射光が前記ラインセンサーに入射するように構成し、前記主ミラーを前記支軸の周りに回転させることにより前記ワ−クの撮像方向を可変にしたものであることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。The optical means according to claim 1, wherein the reflecting surface included in the optical means is an elliptic cylindrical concave mirror, and the concave mirror is on a line connecting the center of the line sensor and the imaging line with the major axis of the ellipse. Located in
The columnar surface of the elliptical cylinder is parallel to the axis of the line sensor, and the imaging line is arranged so as to be located on or near one focal point of the ellipse, and the main mirror is placed on the other focal point of the ellipse or Place it near that,
Incident light from the imaging line of the work is reflected by the concave mirror and enters the main mirror;
The light reflected by the main mirror is configured to be incident on the line sensor, and the imaging direction of the work is made variable by rotating the main mirror around the support shaft. The visual inspection device according to claim 1, wherein:

請求項１に記載の光学手段は、柱状面が前記ラインセンサーの軸と平行に配置された対物側柱状凸レンズと接眼側柱状凸レンズとを含み、
前記の対物側及び接眼側の柱状凸レンズの光軸中心が前記ラインセンサー及び前記撮像線の中心間を結ぶ線上に位置するように配置し、
前記ワ−クの撮像線が前記対物側柱状凸レンズの焦点又はその付近に位置するように配置するとともに、前記主ミラーを前記接眼側柱状凸レンズの焦点又はその付近に位置するように配置して、
前記ワ−クの撮像線上から放射状に拡散して前記対物側柱状凸レンズに入射した光のうち、特定方向成分のみを、前記主ミラーにより前記ラインセンサーに入射させるように構成し、
前記主ミラーを前記支軸の周りに回転させることにより、前記ワ−クの撮像方向を可変にしたものであることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。The optical means according to claim 1, wherein the columnar surface includes an objective-side columnar convex lens and an eyepiece-side columnar convex lens arranged in parallel with the axis of the line sensor,
Arranged such that the optical axis center of the columnar convex lens on the objective side and the eyepiece side is located on a line connecting the center of the line sensor and the imaging line,
The main mirror is arranged so that the imaging line of the work is located at or near the focal point of the objective-side columnar convex lens, and the main mirror is arranged so as to be located at or near the focal point of the eyepiece-side columnar convex lens.
Of the light incident on the objective-side columnar convex lens diffusely radiating from the imaging line of the work, only a specific direction component is incident on the line sensor by the main mirror;
2. The visual inspection apparatus according to claim 1, wherein an image pickup direction of the work is made variable by rotating the main mirror around the support shaft.

前記ワークが、液晶表示装置のバックライトユニットであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の外観検査装置。The visual inspection device according to claim 1, wherein the work is a backlight unit of a liquid crystal display device.