JP2006201015A

JP2006201015A - 直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置

Info

Publication number: JP2006201015A
Application number: JP2005012478A
Authority: JP
Inventors: Hidetomo Sasaki; 英知佐々木; Tomoko Mita; とも子三田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】紫外光を使った表面検査装置が、高価で入手し難いという課題を解決することを目的とする。
【解決手段】紫外波長域を含む可視光源装置１と、該光源装置より発する可視光をガイドする多成分ガラス素材を用いたライン状ライトガイド２と、該光源装置より発する光の波長域のうち前記ライン状ライトガイドの多成分ガラス素材にてガイド可能な紫外波長域の光を選択する光学フィルター４と、前記ライン状ライトガイド先端から発する紫外波長域の光を直線ライン状の紫外照明光に変換するプレート状ライトガイド３とから構成された直線ライン状照明手段と、該照明手段のプレート状ライトガイド３下端側から発する直線ライン状紫外照明光Ｌ1 により照明された被検査体Ｂの表面からの正反射光及び拡散反射光を紫外光感度域にて画像として検出する光像検出手段１１とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、あらゆる被検査体の表面、特にシート、フィルム、印刷物等の被検査体の表面を直線ライン状紫外照明光にて照明して、その表面の欠陥を画像として検出するための直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置に関する。

色々な物の表面の欠陥を検出する手法としては、可視光、散乱光を用いて検出する手法が多く用いられているが、近年、可視光より短い短波長光、すなわち紫外光を用いて検出すると、可視光では検出できなかったような、より小さな傷、ヘコミなどを検出することができる。

ところが、紫外光を使った検査装置では、紫外光の光源、紫外光用のライトガイド、紫外照明光を用いたＣＣＤカメラ、レンズ等、全て紫外光用の物を揃えて作り込まなければならず、現状では、かなり高価なものとなる。

下記に本発明に関連する非特許文献を記載する。
機械工学便覧Ｂ．応用編（日本機械学会編 1993.7.30 発行）B4-158頁光学ガラス

そこで、本発明は、従来の技術、すなわち、紫外光を使った表面検査装置が、高価で入手し難いという課題を解決することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る発明は、紫外波長域を含む可視光源装置と、該可視光源装置より発する可視光をガイドする多成分ガラス素材を用いたファイバーにより作製されたライン状ライトガイドと、該可視光源装置より発する光の波長域のうち前記ライン状ライトガイドの多成分ガラス素材にてガイド可能な紫外波長域の光を選択する紫外光透過光学フィルターと、前記ライン状ライトガイド先端から発する紫外波長域の光を直線ライン状の紫外照明光に変換するプレート状ライトガイドとから構成された直線ライン状照明手段と、該直線ライン状照明手段のプレート状ライトガイド先端側から発する直線ライン状紫外照明光により照明された被検査体の表面からの正反射光及び拡散反射光を紫外光感度域にて画像として検出するＣＣＤカメラ等の光像検出手段とから構成されることを特徴とする直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置において、前記プレート状ライトガイドには、１基乃至複数基の前記可視光源装置のランイ状ライトガイトが接続されている直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項１又は２に係る直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置において、前記光像検出手段が、リニア型又はエリア型のＣＣＤカメラである直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置である。

本発明によれば、可視光域のコンポーネントを使い、その中に僅かにある紫外感度、紫
外透過率、紫外波長域を使用して検査するようにした直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置であり、紫外光を使った検査装置が高価であるため、本発明における直線ライン状紫外照明手段によって、可視光源装置から発する光を、紫外光のみを透過する光学フィルターを用いて紫外波長域のみの光としてフィルタリングし、多成分ガラス素材を用いたライトガイドによってガイド可能な紫外波長域とした後に、直線ライン状の紫外照明光としたものであり、本発明における直線ライン状紫外照明手段によって直線ライン状に照明される被検査体の表面にて反射した紫外光は、紫外域波長３６０ｎｍ以上、４００ｎｍ未満の紫外域における長波長側に６０〜７０％程度の高い透過率を持つレンズ（例えば、高純度ガラス原料（例えば光学ガラスＢＫ７を用いた高透過率レンズ）を透し、ＣＣＤカメラ等の光像検出手段（電子撮像素子）のわずかにある紫外光波長域の感度を利用して、被検査体表面の画像（映像）として撮像が可能であり、その被検査体表面の状態を検査することが可能になる。

また、本発明検査装置の直線ライン状紫外照明手段を用いることにより、可視照明光を紫外照明光に変換して、可視光より短い短波長光、すなわち紫外光を用いて検査できるため、従来は可視光では検出が困難であった被検査体の表面のより微細な傷、ヘコミなどを検出することが可能になり、紫外光に対応した検査装置を作り込むと高価な検査装置になる点を解消して、可視光域での可視光源装置を用いた安価な直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置を提供できるものである。

従来の紫外光用の検査装置では、前述した通り、カメラ、レンズ、ライトガイドなどの略全ての検査装置の構成部品には、紫外光に対応した部品を使うのが常であり、そのために全て高価で入手しにくく、手軽に作ることができなかったが、このように、本発明検査装置は、紫外光（３５０ｎｍ〜４００ｎｍ未満までの帯域光）を使った紫外光照明による検査装置が略可視光用検査装置と同等の価格と構造難易度にて提供できるものである。

本発明の直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置を、その実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。

図１は、本発明装置Ａの全体斜視図であり、１は、紫外波長域を含む可視光源装置、４は、可視光源装置より発する光の波長域のうち前記ライン状ライトガイドの多成分ガラス素材にてガイド可能な紫外波長域の光を選択する紫外光透過光学フィルター、２は、可視光源装置１の光発生位置に基端部２ａが接続されて、該可視光源装置１から発する紫外波長域を含む可視光をライン状にガイドするライン状ライトガイド、３は、そのライン状ライトガイド２の先端部２ｂが接続された矩形状のプレート状ライトガイド、１１は、ＣＣＤカメラ等の光像検出手段、１２は、紫外域波長３６０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の紫外域の長波長側に６０〜７０％程度の高い透過率を持つ撮像レンズ部（例えば光学ガラスＢＫ７を用いた高透過率レンズ）、Ｂは、被検査体、Ｓは被検査体Ｂの幅Ｗ方向に照射された照明幅ｄの直線ライン状紫外照明光である。

前記矩形状のプレート状ライトガイド３は、その下端部を被検査体Ｂに向かって、その検査体Ｂの幅Ｗ方向に平行に固定配置されている。

前記可視光源装置１から発した紫外波長域を含む可視光は、紫外波長域の光を選択する紫外光透過光学フィルター４を透って、ライン状ライトガイドの多成分ガラス素材にてガイド可能な紫外波長域のみの光Ｌ1 を、該可視光源装置１に接続したライン状ライトガイド２の基端部２ａに入射し、その基端部２ａからライン状ライトガイド２に沿って、そのガイド２先端部２ｂにライン状にガイドする。

ライン状ライトガイド２の先端部２ｂは、被検査体Ｂの幅Ｗ方向に平行に固定配置した矩形状のプレート状ライトガイド３の上端部に接続して取り付けられていて、紫外波長域のみの光Ｌ1 はライン状ライトガイド２の先端部２ｂからプレート状ライトガイド３内部に照射され、そのガイド３内部を透って下端部から、照明幅ｄの直線ライン状紫外照明光Ｌ1 として、被検査体Ｂの表面に照射されるようになっている。なお、本発明装置において、可視光源装置１は１基乃至複数基を配置することができ、また、ライン状ライトガイド２は、各可視光源装置１に対して１本乃至複数本を接続することができ、また、プレート状ライトガイド３の上端部に対しては１本乃至複数本を接続することができる。

図１に示す紫外波長域を含む可視光源装置１は、水銀放電ランプを用いた紫外波長域を含む可視光を発するランプハウス型の可視光源装置であり、このランプから発する光線は紫外光域から可視光域までの様々な波長の光を発するものであり、実際は、２００ｎｍ〜７００ｎｍ近傍までの様々な波長の光が発せられる。

２００ｎｍ〜７００ｎｍ近傍までの様々な波長のうち、可視光域の波長は、４００ｎｍ以上〜７００ｎｍ以下程度であるが、紫外光域の波長は、２００ｎｍ〜４００ｎｍ未満程度であり、その紫外光域の波長の中では、特に３００ｎｍ〜４００未満ｎｍ、あるいは３６０ｎｍ〜４００ｎｍ未満程度までの紫外光が最も強く発せられる。

本発明装置のように紫外波長域を含む可視光源装置１による光源を使う直線ライン状紫外照明光Ｌによる検査の場合、まず、光像検出手段１１であるカメラ（例えばリニア型ＣＣＤカメラ）の感度は、紫外光域よりも可視光域に強く出ているため、たとえ紫外光によって被検査体の何かを光像として検出したとしても、よりカメラ感度の高い可視光によって紫外光による被検査体の光像は全て消されてしまうか、映像として判別し難くなる。

そのために、紫外波長域を含む可視光源装置１による光源光のうち、波長４００ｎｍ以上の可視光は全てカットして、紫外光のみとする必要がある。また、紫外光であっても、３５０ｎｍ以下の短波長の紫外光は、ライン状ライトガイド２、プレート状ライトガイド３などのライトガイドに一般的に用いられる多成分グラスファイバーや、レンズに劣化をもたらす現象があるため、これもまたカットする必要がある。

よって、本発明装置においては、紫外波長域を含む可視光源装置１のランプハウス中には、波長３５０ｎｍ〜４００ｎｍ未満までの光Ｌ1 を透すフィルター４が装着されるものである。

可視光源装置１からは、ライン状ライトガイド２とプレート状ライトガイド３とがこの順に接続され、フィルター４を透過した光Ｌ1 を、プレート状ライトガイド３によって照明幅ｄの直線ライン状紫外照明光Ｌ1 として、その照明光Ｌ1 によって照明された被検査体Ｂ（例えば、連続的に移動するシートＢ、あるいは静止状態のシートＢ）の表面にて反射した反射光Ｌ2 による光像が、光像検出手段１１のレンズ１２を通して、リニア型ＣＣＤカメラ（ラインＣＣＤカメラ）等の光像検出手段１１にて撮像される。

本発明におけるライン状ライトガイド２とプレート状ライトガイド３の材質には、透明な多成分ガラス（例えば住田光学ガラス（株）製、多成分ガラスファイバー、ＵＶＦ−４０）を使用するので、紫外光照明に使用するフィルター４による選択された照明光Ｌ1 の紫外光波長としては、そのライトガイドの材質に対して透過率のある（僅かにある）長波長側の紫外域光を使用するものである。

上記のような構成部品を使用して構成される本発明検査装置は、通常の光学部品の品揃えだけで、紫外光の長波長域を照明光とする直線ライン状紫外照明光を用いた表面検査装
置等の検査装置となるものである。

本発明の直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置の全体斜視図。

符号の説明

Ａ…検査装置
Ｂ…被検査体
１…紫外光を含む可視光源装置
２…ライン状ライトガイド
２ａ…ガイド基端部
２ｂ…先端部
３…プレート状ライトガイド
４…光学フィルター
１１…光像検出手段
１２…光学レンズ部

Claims

紫外波長域を含む可視光源装置と、該可視光源装置より発する可視光をガイドする多成分ガラス素材を用いたファイバーにより作製されたライン状ライトガイドと、該可視光源装置より発する光の波長域のうち前記ライン状ライトガイドの多成分ガラス素材にてガイド可能な紫外波長域の光を選択する紫外光透過光学フィルターと、前記ライン状ライトガイド先端から発する紫外波長域の光を直線ライン状の紫外照明光に変換するプレート状ライトガイドとから構成された直線ライン状照明手段と、該直線ライン状照明手段のプレート状ライトガイド先端側から発する直線ライン状紫外照明光により照明された被検査体の表面からの正反射光及び拡散反射光を紫外光感度域にて画像として検出するＣＣＤカメラ等の光像検出手段とから構成されることを特徴とする直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置。
前記プレート状ライトガイドには、１基乃至複数基の前記可視光源装置のランイ状ライトガイトが接続されている請求項１記載の直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置。
前記光像検出手段が、リニア型又はエリア型のＣＣＤカメラである請求項１又は２記載の直線ライン状紫外照明光を用いた検査装置。