JP2015068670A - シート状物の欠点検査装置およびシート状物の欠点検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート長手方向に平行なキズを検出する際に、高感度かつシート幅方向で均一な感度を有するキズ欠点検査装置およびキズ欠点検査装置を提供すること。【解決手段】シート状物を搬送する過程において、ライン状光照射手段からの照射される光の光軸と光検出器の撮像軸とがなす角度θ１が全幅に亘り一定とする。これを実現するために、複数の点光源が一列に並んだライン状の光照射手段と複数の受光素子が一列に並んだライン状の撮像手段とを有し、(i)各点光源から照射される光の照射光軸と仮想測定面とのなす角度が全て同じであり、(ii)各点光源から照射される光が仮想測定面と交わる各交点において、交点とその交点を検査範囲として含む前記受光素子とを結ぶ撮像光軸と、その交点を通る照射光の照射光軸とのなす角度が全ての交点において同じである、シート状物の欠点検査装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、シート状物の欠点検査装置および欠点検査方法に関する。

従来から、表面が平滑なシートあるいはフィルムなどのシート状物に存在するキズ等の欠点の有無を検査することを目的として、走行するシート状物にライン状光照射手段から発せられる光を照射し、キズ等の欠点が存在した場合、そのキズによる散乱光をカメラで読み取り、シート状物上のキズ等の欠点を検出する方法および装置がある。このような装置においては、シート状物幅方向に対して平行またはそれに近い方向に、蛍光灯などのライン状光照射手段および撮像手段を配置してキズ散乱光を受光し検出することが一般的である。

そして、得られた受光量の強弱でキズの強弱を判断し、品質上問題となる強いキズを有する製品の流出防止や品質管理を行うことが一般的である。欠点検査は、シート状物に光を反射させて検査する場合と光を透過させて検査する場合があるが、図６Ａ、図６Ｂに、透明なシート上に存在するキズ等の欠点Ｄに光を透過させて検出する原理を示す。図６Ａ、図６Ｂおいて、ライン状光照射手段３０は図の紙面に垂直な方向に延びて配置されており、シート２０上にキズ欠点Ｄが存在しているとする。一般的に、シート２０の幅方向とライン状光照射手段３０の長手方向が一致することが多い。図６Ａ、図６Ｂに示すように、シート幅方向（ライン状光照射手段３０の長手方向と同じ）をＸ方向とし、シート２０が走行する、つまり、シートの移動方向をＹ方向とする。また、シート２０の面（ＸＹ面）に垂直な方向をＺ方向として表す。

シート２０を挟んでライン状光照射手段３０と撮像手段４０を配置し、撮像手段４０に付随したレンズの法線方向１６は、ライン状光照射手段３０の光軸（図では点線）とはずして配置されている。そのためシート２０の表面に欠点がない場合には、図６（Ａ）のように、シートにおいて光が何ら散乱されることなく透過するため、撮像手段４０には光は入光しない。しかし、シート２０の表面にキズ等の欠点Ｄが存在する場合には、図６（Ｂ）に示すように欠点Ｄによって発生する透過散乱光１０のうち、撮像手段４０に向かう成分１２が撮像手段４０に入光して、その欠点Ｄを検出することができる。

この場合、キズの方向に対して垂直な入射面をもつ光を照射した場合、つまり、シート長手方向に伸びるキズＤ１は散乱光が強く検出しやすいが、キズの方向に対して平行な入射面をもつ光を照射した場合、つまり、シート長手方向に平行に伸びるキズＤ２に対しては、散乱光が弱く検出しにくかった。

そこで、特許文献１に記載のシート長手方向Ｘに平行なキズＤ２を高感度に検出する技術が知られている。図７は、特許文献１に記載の実施形態における模式的斜視図である。図７に示すように、特許文献１には光ファイバからなるライン状光照射手段５０、撮像手段４０などから検査装置が開示されている。撮像手段４０は、光を検知する固体撮像装置として、ラインＣＣＤカメラ等のモニターカメラで読み取ることが開示されている。光ファイバからなるライン状光照射手段５０は、少なくとも２系列の光ファイバ束３ａと３ｂで構成され、各系列の光ファイバ出射端から出射する光の光軸方向θ５０ａおよびθ５０ｂを変えるようにし、シート２０の長手方向Ｘに平行なキズＤ２に対して垂直な入射面をもつ光を照射して検出する技術である。θ５０ａ、θ５０ｂは、各系列でＸ方向に亘って一定であり、このような照明を斜光照明といい、θ５０ａ，θ５０ｂをクロスさせた斜光照明はクロス斜光照明という。

特開平２−１１０３５６号公報

しかしながら、特許文献１の検査方法には次のような問題点がある。この問題点を図８を用いて説明する。Ｙ方向に伸びる、形状、寸法などが全く同一でＸ方向（シート２０の幅方向）の位置だけが異なるキズＤ２ａとＤ２ｂを検出する場合、ある程度の指向性と強度分布を有する散乱光１０がどちらも生じる。この散乱光１０の分布と強度は照射光１３の強度、照射光１３がＸ軸となす角度θ１０ａ、およびキズの強度、形状、サイズ等に依存するが、キズの位置には依存しないため、キズＤ２ａおよびＤ２ｂによって生じる散乱光１０は分布、強度ともに同一となる。

この散乱光１０のうち、撮像手段４０が受光する光は、撮像手段４０に向かう光１２（図中矢印）である。したがって、キズＤ２ａおよびＤ２ｂはシート２０の幅方向の位置以外は全く同一であるにも関わらず、撮像手段４０のほぼ正面に位置するキズＤ２ｂの受光量と、撮像手段４０の正面にないキズＤ２ａの受光量に差が生じてしまう。一般的に検査機におけるキズの強弱判定は受光量に依るため、上記の場合、キズがシート２０の幅方向どの位置に発生したかによって受光量の強弱を誤判定したり、十分な受光量が得られず欠点の見逃が発生してしまう。

すなわち、シート幅方向の各位置でのキズの感度が異なり、その原因は、ライン状光照射手段３０の照射光軸６と、シート２０上の該照射点におけるカメラ撮像軸１６のなす角度θ１がＹ軸上位置で異なることにある。ここでカメラ撮像軸とは、照射光軸とシート状物との交点と、撮像手段上で前記交点が結像する点を結んだ軸線のことをいう。

さらに、微小なキズＤ２を高感度に検知するには、撮像手段４０などが有する受光素子に直接入射を避け散乱光１０のみを受光させる必要があるが、散乱光１０のうち、撮像手段４０が受光する光は、撮像手段４０に向かう散乱光の一部の光１２のみであり、前記斜光照明の光ファイバなどの出射端面の法線角度によっては、キズＤ２の散乱光の強さが十分に得られない場合がある。

以上の理由から、シート長手方向Ｙに平行なキズを高感度に、かつ、シート幅方向Ｘに亘って均一に検出することは非常に意義のあるものでる。

本発明者らは、照射光軸６と撮像手段４０の撮像軸１６のなす角度θ１がキズ強度と相関があることを見出し、θ１をシート２０の幅方向に亘って同等にする技術を開発し、先に特許出願２０１２−０７６４９５を出願した 。この技術の実施形態を図９に示す。図９では、ライン状光照射手段の各点光源から照射される光の光軸が所定の点２２において交わるように各点光源が配置され、かつ、前記所定の点２２が撮像手段４０などの撮像手段から外れるように配置され、さらに、前記所定の点２２が前記撮像手段内のレンズなどの光集光手段２１を含む平面内２４であって前記撮像手段を中心とした周辺領域に存在するように配置している。これにより、シート２０上に存在するキズ欠点Ｄ２ａとＤ２ｂにおいて、照射光軸６とカメラ撮像光軸２５がなす角度θ１を同一にすることができる。すなわち、Ｙ方向の各位置での照射光軸６と撮像手段４０の撮像光軸２５がなす角度θ１を一定に保つ技術が開示されている。

しかしながら、各点光源の出射端の角度は、図９に示すように、ライン状光照射手段５０を構成する各点光源の照射光軸６がシート幅方向に異なっている。そのため、Ｙ方向各位置に存在するキズに対する照射角度が異なってしまい、キズＤ２ａとＤ２ｂからの散乱強度が同一にはならず、撮像手段４０で検出する光量に差が発生する可能性がある。その結果、キズがシート２０の幅方向（Ｙ方向）どの位置に発生したかによって受光量の強弱を誤判定したり、十分な受光量が得られず欠点の見逃が発生してしまうという懸念がある。また、ライン状光照射手段から照射せれる光の光軸が所定の点２２で交わるように設計するため、たとえば、光検出装置であるカメラやレンズの視野角や取付け位置の変更の対応が難しいという問題点もある。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、シート長手方向Ｙに平行なキズを検出する際に高感度、かつ、シート幅方向に亘って均一な感度を有するキズ検査装置およびキズ検査方法を提供する。

上記課題を解決するために、本発明のシート状物の欠点検査装置は以下のいずれかの構成を有する。
（１） 複数の点光源が一列に並んだライン状の光照射手段と、
複数の受光素子が一列に並んだライン状の撮像手段と、を有し、
前記各点光源から照射される光の照射光軸がお互いに平行でありと仮想測定面とのなす角度が全て同じであり、
前記各点光源から照射される光が仮想測定面と交わる各交点において、交点とその交点を検査範囲として含む前記受光素子とを結ぶ撮像光軸と、その交点を通る照射光の照射光軸とのなす角度が、全ての交点において一定同じである、
シート状物の欠点検査装置。
（２） 前記光照射手段がライン状の直線的に延在した延びた長尺物であって、複数の光源が直線上に並ぶ方向の軸と、前記撮像手段がライン状の直線的に延在した延びた長尺物であって、受光素子が直線上に並ぶ方向の軸とが平行である、（１）のシート状物の欠点検査装置。
（３） 前記光照射手段が、放射される光線の全ての中心軸が平行となるようにと仮想測定面とのなす角度が全て同じになるように連続的に並べられたライン状の導光手段を備えたものである、（１）又は（２）のシート状物の欠点検査装置。
（４） 前記導光手段が光ファイバである、（３）のシート状物の欠点検査装置。
（５） 前記光ファイバの開口数が０．１５〜０．３５である、（４）のシート状物の欠点検査装置。
（６） 前記撮像手段が、複数の受光素子が等間隔に連続的に並べられ、連続的に並べられた結像用のレンズを備えたものである、（１）から（５）のいずれかのシート状物の欠点検査装置。
（７） 前記結像用のレンズが等倍で受光素子に結像を行うレンズである、（６）のシート状物の欠点検査装置。
（８） 前記各点光源の配列方向とこれら各点光源から照射される光の照射光軸とのなす角度が６０度以上９０度未満である、（１）から（７）のいずれかのシート状物の欠点検査装置。
（９） 前記結像用レンズの画角の半値角の大きさα（°）、前記光ファイバの出射角の半値角の大きさβ（°）、および前記照射光軸と前記撮像光軸とのなす角度の大きさθ１（°）が以下の数式を満たす、（４）から（８）のいずれかのシート状物の欠点検査装置。
α＋β−１０°≦９０°−θ１≦α＋β＋１０°。

また、本発明のシート状物の欠点検査方法は以下のいずれかの特徴を有する。
（１０） 本発明のシート状物の欠点検査装置を使用してシート状物の欠点の検査を行う、シート状物の欠点検査方法。
（１１） 光照射手段と撮像手段とでシート状物の欠点を検査する方法であって、前記光照射手段からシート状物幅方向で照射光軸の角度が全て一定なライン状の光を強度が均一になるように照射し、前記撮像手段によりシート状物幅方向で撮像光軸の角度が全て一定なライン状の撮像を行い、前記照射光軸と前記撮像光軸のなす角をシート状物面の各点において同じにする、シート状物の欠点検査方法。

また、本発明のシート状物の製造方法は、シート状物の製造工程中において、本発明のシート状物の欠点検査装置を使用して、または本発明のシート状物の欠点検査方法でシート状物の検査を行う。

本発明によれば、シート長手方向Ｙに平行なキズを検出する際に高感度、かつ、シート幅方向に亘って均一かつ高い感度の欠点検出が可能となる。

本発明の一実施形態を示す模式的全体概略図である。 本発明の一実施形態を示す模式的Ｘ方向拡大断面図である。 本発明のライン状光照射手段の一実施形態を示す模式的Ｘ方向拡大断面図である。 本発明のライン状撮像手段の一実施形態を示す概略的斜視図である。 本発明のライン状光照射手段とライン状撮像手段からなる各光軸の好ましい一実施形態を示す、概略Ｘ方向断面図である。 シート状物に光を透過させて検査する場合の欠点検出原理の説明図である。 特許文献１に記載の実施形態における模式的斜視図である。 特許文献１に記載の実施形態における模式的Ｘ方向拡大断面図である。 特許文献２に記載の実施形態における模式的Ｘ方向拡大断面図である。 実施例におけるライン状撮像手段の断面図である。 実施例における測定結果である。 図１の実施形態をＸ方向から見た概略図である。

以下に、本発明にかかる欠点検査装置および欠点検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本発明において「シート状物」とは、例えばフィルムなどのシートもしくは板状の物体であるが、これに限られたものではない。ただし、透過光学系で検査する場合は、透明または半透明である必要がある。また、「欠点」とはシート状物の内または外に存在するキズ、異物、汚れ、凹凸などを示している。また、「照射光軸」とは、光照射手段の点光源から放射された光の中心軸を指す。また、「撮像手段」とは、光を電気信号に変換できるものを指し、例えば受光素子が１次元に配置されたラインセンサカメラが好適に用いられるが、これに限らず２次元に配置されたエリアセンサカメラや光電子増倍管などを用いても良い。また、「光集光手段」とは、撮像手段へ光を導くものを指し、一般的にレンズのことをいう。また、「撮像光軸」とは仮想測定面上の点と、その点を検査領域として含む撮像手段の光受光素子とを結ぶ線を指す。また、ライン状光照射手段の「短手方向」とは、ライン状光照射手段の出射端面内における短手方向を示している。また、「仮想測定面」とは、シートが存在しない場合に設定する、本来の検査面のことである。反射光学系を有する検査機において、シート状物を配置した場合の検査面を示している。

図１に本発明の一実施形態を示す模式的全体概略を示す。本実施形態においては、図１に示すように、シート状物は表面が平滑で透明なシート２０であり、製造時における搬送工程によって図中Ｙ方向に一定の速度で走行している。このシート２０の平面に向かってライン状光照射手段１から光が照射され、シート２０を透過した光において欠点Ｄ２（Ｄ２は上述のようにシート幅方向に垂直でＹ方向に伸びるキズにあたる）の散乱光を検出する撮像手段５が配置されている。

撮像手段４は、はパーソナルコンピュータ１４に接続され、撮像手段４からの出力信号を予め決められたプログラムに従って画像処理することによってシート２０上に存在する欠点Ｄ２を検出する。また、撮像手段４にはレンズ５が付随している。

ライン状光照射手段１とライン状撮像手段４とは、仮想測定面を挟んで平行に配置されている。ここで図１では、直線的に延びるライン状照射手段１と直線的に延びるライン状撮像手段４とが仮想測定面を挟んで平行に配置されているが、本発明はこの形態に限定されるものではない。ライン状光照射手段１の一部分とライン状撮像手段４の一部分とが平行で、かつライン状光照射手段１の全体およびライン状撮像手段４の全体に亘ってそのような平行関係を持っていればよい。例えば、ＸＹ平面上で湾曲したライン状光照射手段１と、そのライン状光照射手段１の湾曲と同じ程度にＸＹ平面上で湾曲したライン状撮像手段４とが、仮想測定面を挟んで平行に配置されている形態でもよい。また、仮想測定面が湾曲しているのであれば、その仮想測定面の湾曲と同じ程度に湾曲したライン状照射手段１とライン状撮像手段４とが仮想測定面を挟んで平行に配置されていてもよい。上記いずれの形態も、本発明において「ライン状光照射手段１とライン状撮像手段４とが平行に配置されている」形態である。これらの中でも、図１に示すような直線的に延びるライン状照射手段１と直線的に延びるライン状撮像手段４とが、それぞれの直線方向が平行となるように配置されている形態が、装置の構造が簡単で、後述する照射光軸と撮像光軸の関係を満たす構成とし易いので好ましい。

ライン状撮像手段４に対しシート状物を相対的に移動することで画像を取得する。相対的に移動すればよいので、シート状物を搬送しライン状撮像手段４を固定しても、シート状物を固定しライン状撮像手段４を移動しても、シート状物およびライン状撮像手段４の両方を移動してもよいが、シート状物を搬送しライン状撮像手段４を固定する構成が好ましい。

次に、図２に本発明の一実施形態のＸＺ平面における拡大断面図を示す。本実施形態においては、シート幅方向に亘って、ライン状光照射手段１からの光の照射光軸６とライン状光撮像手段４へ向かう撮像光軸１６とからなる角度θ１を一定とし、かつ、ライン状光照射手段１からの光の照射光軸６とシート面２０（仮想測定面）とのなす角度が、どの照射光軸６においても同じである。なお、図２の形態では、ライン状光照射手段４が直線的に延びているので、各照射光軸６が互いに平行となっている。ライン状光撮像手段１へ向かう撮像光軸１６とは、照射光軸６とシート２０との交点と、この交点を検査範囲として含む光撮像手段とを結ぶ線のことであり、この図２の実施形態であればシート面に対して法線方向に伸びる軸のことである。このような条件を満たす光学系として、ライン状光照射手段１と相対して配置された、ライン状の撮像手段４が、シート２０を挟んで配置されている。ライン状の撮像手段４の光の光軸も互いに平行であり、これにより、前記ライン状光照射手段１からの光の照射軸６と光検出装置へ向かう光軸１６とからなる角度θ１をシート幅方向に亘り一定に保つ構成を得ている。

この場合、光検出を行い複数の受光素子の受光面が隣接して配置されたライン状撮像手段４の長手方向と、ライン状光照射手段１の長手方向とが平行になっておりＺ軸方向に一定の角度を持って対向し、かつ、ライン状光照射手段１の各点光源から照射光軸が互いに平行であり、照射光軸が交わらない状態となっている。ライン状光照射手段１から斜めに出射された光６は、シート２０上の欠点Ｄ２ａとＤ２ｂに到達する。キズ欠点ではキズによる散乱光１０が発生し、その散乱光１０のうちいくらかがライン状光検出器４に向かう光１２となる。ライン状光検出器４は、シート面２０側受光面にある複数の隣接した受光素子で、散乱光１２を受光しキズ欠点を検出する。

（幅方向感度均一化の原理）
次に、上記で示す構成によって透明シート上の欠点検出感度をシート幅方向で均一にできる原理について図２を用いて説明する。形状、寸法などが全く同一でシート幅方向の位置だけが異なるキズＤ２ａとＤ２ｂを検出する場合を考える。

この場合に、均一な受光量を得るには次の２つの要件を満たすことが必要条件である。
（１）キズＤ２ａとＤ２ｂから発生する散乱光の強さを同一とする。
（２）照射光軸６と撮像光軸１６のなす角度θ１はキズ強度と相関があり、θ１がシート２０の幅方向に亘って同等となること。

（１）については、ライン状照明光源１の各点光源として光ファイバを用いた場合、配光分布は中央をピークとする強度分布を有している。たとえば、Ｄ２ｂの照射光軸が中央から外れている場合、キズに対し強い散乱光が発生しにくい。一方、配光分布の中央ピーク強度が照射されるＤ２ａは散乱光が得られやすい。この違いを発生させないために、キズＤ２ａとＤ２ｂへの各点光源からの光を同一角度で照射する必要があり、平行斜光照明で構成することが適している。つまり、図２に示すように、各点光源からの各照射光軸とシート面（仮想測定面）とのなす角度が、いずれの照射光軸についても同じであり、得られる散乱光１０は幅方向に亘り同一となっている。

（２）については、（１）で生じた異なる位置の散乱光は同一の分布をもっているのに対し、θ１が異なる場合、受光する散乱光の成分が異なり感度差が生じる。そこでキズからの散乱光の受光成分を一定にするためにはθ１をそろえることが必要である。ライン状の撮像手段４には、密着イメージセンサを用いロッドレンズをライン状に並べたもので結像するもので、照射光軸６と撮像光軸１６とのなす角度θ１をシートの幅方向に亘って同一とでき感度差が生じない。したがって、同一形態で幅方向位置のみが異なるキズに対して同等の受光量、すなわち同等の検出感度が得られる。

ライン状光照射手段１について、図３を用いて説明する。ライン状光照射手段４は、光ファイバの出射端をライン状に配列して、その出射角度を幅方向に一定に調整したもので、斜め方向への照射が可能となっている。θ１０は斜光の角度であり、ライン状光照射手段の長手方向と照射光軸６のなす角のことである。ライン状光照射手段１は、発光部１１から発する光を、ライン状に配列した光ファイバ９に導き、集光レンズ８を介して、平行斜光を出射している。また、光ファイバの代わりに、発光部の前方に中空柱状体を直線上に配置し、出射光を中空柱状体に導き、そこから特定方向の光のみ出射してもよい。さらに、上記を組み合わせて、光ファイバの前方に中空柱状体を配置してもよい。また、発光部１１としてハロゲンランプ、導光路として光ファイバ束を用い、ライン状光照射手段１は、ハロゲンランプに接続された光ファイバ束を分割し、出射端を長手方向にライン状に配列することで、シート２０の幅方向にわたって均一な光を照射角度としても良い。また、発光ダイオード等、小型素子にレンズ等で指向性を持たせたうえでＹ方向に配列させ、ライン状光照射手段１を実現してもよい。

斜光角度θ１０が小さすぎる場合、キズで生じる散乱光１０が撮像手段４に検出されにくいため感度が低くなる、よって、斜光角度θ１０は６０度以上９０度未満が好ましい。

また、ライン状光照射手段１は上述の関係を満たせばＹ方向で１８０度回転させてもよい。縦キズの壁面に両側から光を照射することができ、より感度を均一化できる。したがって、例えば上述のとおりに光ファイバ９を用いて構成される第一のライン状光照射手段と、該ライン状光照射手段を紙面上で左右を対称に反転させた光ファイバ束９を用いて構成される第二のライン状光照射手段の、２系列のライン状光照射手段を配列する構成としてもよい。

光ファイバの開口数は、小さいほど集光性が高まり、欠点をより高感度に検出できるため、開口数は好ましくは０．１５〜０．３５であり、例えば石英光ファイバである。

ライン状光照射手段１は、シート幅方向であるＹ方向に延在しており、ライン状光照射手段１の光量が幅方向端部で小さいので、シート状物の端部でも中央と同じ照射光量が得るために、その幅はシート幅よりも広いことが好ましい。

ライン状撮像手段４は、複数の受光素子の受光面が隣接して配置されたライン状光検出素子となっている。このような撮像手段４の１実施形態例として、ライン状のイメージセンサ（密着イメージセンサや近接イメージセンサとも呼ばれる）やライン状に複数の検出素子を並べたラインセンサが好ましい。図４にライン状撮像手段４の概略構成図を示す。図４は、密着イメージセンサを用いた実施形態の一例を示す模式的Ｘ方向断面図である。ロッドレンズ７にセルフォック（登録商標）レンズを用いた光学系は主光線が光軸に平行であるため周辺が殆ど歪まない等倍光学系である。等倍光学系を構成するレンズは、セルフォック（登録商標）レンズ以外にも、ロッドレンズ（三菱レイヨンの名称）や、テレセントリックレンズが挙げられ、それらΦ１ｍｍ程度の正確な円柱形状の結像系レンズである。これらのレンズを複数個、緻密にスキャンサイズ分だけライン状にならべて１列に配列されている。これらのレンズは、被写体からセンサまでの結像距離が非常に短いため、比較的コンパクトなライン状光検出器４を作成しやすい。たとえば、被検査体からライン状光検出器４までの結像距離は、９ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。これは、撮像手段４０等での結像距離が２００〜８００ｍｍ（レンズによる）なのと比較して小さい。

図１２では、シート２０を挟んで配置される透過散乱光学系を採用し、ライン状光照射手段１の出射面の法線１５とＹ軸のなす角度θ３は６０度以上１２０度以下であり、例えば９０度である。また、撮像手段４の法線１６とＹ軸のなす角度θ４は６０度以上１２０度以下であり例えば９０度である。ただし、撮像手段４がシート２０に対してライン状光照射手段１と同一側に配置されるような反射光学系とすることも可能で、この場合θ３またはθ４が１２０度以上となってもよい。ここで、θ３もしくはθ４は、搬送工程においてシート２０が上下に変位または振動してしまった場合でも、シート２０上での照射光分布、および撮像手段４の撮像点ずれによる感度変化の影響を小さくするため、それぞれ６０度以上１２０度以下であることが好ましい。より好ましくは７０度以上１１０度以下である。

図５を用いてライン状光照射手段１の照射光軸６とライン状撮像手段４の撮像光軸１６のなす角θ１の実施形態について説明する。図５においてロッドレンズ７と光ファイバ９が対向して配置されている。ロッドレンズに集光される光の範囲の角度を画角といい、その半分の角度をα（°）とする。光ファイバから光の広がる範囲の角度を出射角度であり、その半分の角度をβ（°）とする。ライン状光照射手段１からの照射光軸とライン状撮像手段４の撮像光軸のなす角度θ１は、光照射手段からの光が撮像手段に直接入射しない限りで小さいほど、欠点で生じる散乱光を効果的に受光できるため好ましい。Ｙ方向に対しては斜光照明の短手方向はシリンドリカルレンズにより集光されほぼ平行光になっており、開口数の大きな光ファイバでも撮像手段に直接光が入射することはない。Ｘ方向に対しては光ファイバによって集光されており、受光素子へはロッドレンズの開口数を超えた光は集光されないため、ファイバの傾斜角度は、放射される光がロッドレンズへの直接入射を僅かに避ける角度とするのがよく、次式の範囲であることが好ましい。
α＋β−１０°≦９０°−θ１≦α＋β＋１０°
なお、次式のときにファイバからの放射光とレンズの集光が接する条件であり、最も好ましい。
α＋β＝９０°−θ１

以下本発明の実施態様の１つを実施例と比較例を挙げて説明する。

［実施例１］
以下に本実施形態の実施例として、平行斜光照明を用いてキズサンプルの搬送方位と検出感度の相関を調べた。また、シート幅方向での検出感度について調べた。

図２と同じ構成を有する装置を用いた。撮像手段として三菱電機製の密着イメージセンサＫＤ６Ｒ３０９ＡＸ−ＮＬを用いた。図１０に断面図を示す。光照射手段には日星電機製の斜光照明を用いた。画像処理装置には密着イメージセンサに接続されたＰＣを用いた。キズサンプルの搬送手段にはシグマ光機の１軸自動ステージを用い、サンプルは１軸自動ステージの移動部に取り付けた鉄板の治具に板磁石で固定した。１軸自動ステージの搬送速度はコントローラから発するパルスで変更でき、ＲＳ２３２ＣケーブルでコントローラとＰＣを接続し、ＰＣからの命令で搬送速度を制御した。キズサンプルの撮像はｖｉｓｕａｌＣ＋＋で作成したソフトウェアを使用し、キズサンプルの搬送速度と密着イメージセンサの撮像の同期を取り実施した。キズサンプルは厚さ５０ｕｍのＰＥＴフィルムで長さ０．２ｍｍ程度の縦キズが表面に存在する。キズサンプルの搬送方位は搬送方向とキズの方向がそろっている場合を０度として時計回りに４５度ずつ０〜１８０度で測定した。また、図６Ａにおいては、フィルムＹ方向と密着イメージセンサの撮像面を対向させ、角度θ６は９０度とした。つまり、密着イメージセンサの撮像面とフィルムを平行とした。また、図６Ａにおいては、フィルムＹ方向と光源の照射光軸との角度θ５は７８度とした。キズの感度の評価は、各画素の輝度値で行い、正常部（地合）の平均輝度ｍとキズにおける輝度の最大値を信号Ｓの差Ｓ−ｍで評価し、各水準の平均値を基準とした相対値で図１１に測定結果を示す。「斜光」で示した折れ線グラフが本実施例での結果である。本実施形態方法では対象とする縦キズの検出感度を高感度化できることを示せた。

図１１において、搬送方向０度と１８０度において、通常と比較して、斜光（本発明のい実施態様）では、どちらも検出感度を高くできた。搬送方位０度と１８０度の感度に差が見られるが、これはキズサンプルにおいて、キズを形成する２つの斜面があり、それぞれの斜面が異なっているためである。

シート幅方向の検出感度の均一性について、光照射手段と撮像手段の有効幅の端部と中央部にキズサンプルを配置して評価したところ、検出感度のばらつきは１０％以内と良好であった。参考までに、従来の縮小光学系カメラを用いると、２００ｍｍ幅の端部の検出感度が中央の検出感度と比較して、４０％程度低くなる。

［比較例１］
比較例として、図２と同じ構成とし、ライン状撮像手段には実施例１の三菱電機製の密着イメージセンサＫＤ６Ｒ３０９ＡＸ−ＮＬを用いたが、光照射手段にアイテックシステム製の白色ＬＥＤ直線照明を用いた。照明角度θ５は７５度、カメラ角度θ６は９０度とした、その他の測定条件は全て実施例１と同様である。図１１に測定結果を示す。「通常」で示した折れ線グラフが本比較例での結果である。キズの検出が可能であったが、横キズで感度が高く、縦キズの感度が低くなっている。

本発明は、シート状、板状物体上に存在するキズ欠点の検査に限らず、微小凹凸、異物などの欠点検査にも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

１ ライン状光照射手段
２ 直流電源
３ 光ファイバ束
３ａ 第１の光ファイバ束
３ｂ 第２の光ファイバ束
４ ライン状光撮像手段
５ ライン状に配列された光検出素子集合体
６ ライン状光照射手段の照射光軸
７ ロッドレンズ
８ シリンドリカルレンズ
９ 光ファイバ
１０ キズ散乱光
１１ ライン状に配列された発光素子集合体
１２ キズ散乱光のライン状検出器５に向かう成分
１３ 光ファイバ出射端面
１４ ライン状光照射手段のＸ方向配置
１５ ライン状光照射手段出射端面列の方向
１６ ライン状光撮像手段の撮像光軸
１７ 光ファイバ出射端面の垂直方向
２０ シート
２５ カメラ撮像光軸
３０ 光源
３２ 処理回路基板
３３ 信号ケーブル
３４ パーソナルコンピュータ
３５ ディスプレイ
４０ カメラとレンズからなる撮像手段
５０ 光ファイバライン状光源
θ１ 照射光軸と、該照射点におけるカメラ撮像軸のなす角度
θ２ 照射光軸と、散乱光の主軸のなす角度
θ３ ライン状光照射手段のＹ軸中心とした回転角度
θ４ レンズ法線がＹ軸となす角度
θ５ ライン状光照射手段の照射面の法線がＸ軸となす角度
θ６ レンズの法線がＸ軸となす角度
θ５０ａ、θ５０ｂ 各系列の光ファイバが、Ｙ軸となす角度
Ｄ 欠点
Ｄ１ シート長手方向に垂直に伸びるキズ欠点
Ｄ２ シート長手に平行な方向に伸びるキズ欠点
Ｘ シート幅方向
Ｙ シート長手方向
Ｚ シート面法線方向

Claims (12)

1. 複数の点光源が一列に並んだライン状の光照射手段と、
   複数の受光素子が一列に並んだライン状の撮像手段と、を有し、
   前記各点光源から照射される光の照射光軸と仮想測定面とのなす角度が全て同じであり、
   前記各点光源から照射される光が仮想測定面と交わる各交点において、交点とその交点を検査範囲として含む前記受光素子とを結ぶ撮像光軸と、その交点を通る照射光の照射光軸とのなす角度が、全ての交点において同じである、
   シート状物の欠点検査装置。
2. 前記光照射手段がライン状の直線的に延びた長尺物であって、複数の光源が直線上に並ぶ方向の軸と、前記撮像手段がライン状の直線的に延びた長尺物であって、受光素子が直線上に並ぶ方向の軸とが平行である、請求項１のシート状物の欠点検査装置。
3. 前記光照射手段が、放射される光線の全ての中心軸と仮想測定面とのなす角度が全て同じになるように連続的に並べられたライン状の導光手段を備えたものである、請求項１又は２のシート状物の欠点検査装置。
4. 前記導光手段が光ファイバである、請求項３のシート状物の欠点検査装置。
5. 前記光ファイバの開口数が０．１５〜０．３５である、請求項４のシート状物の欠点検査装置。
6. 前記撮像手段が、複数の受光素子が等間隔に連続的に並べられ、連続的に並べられた結像用のレンズを備えたものである、請求項１から５のいずれかのシート状物の欠点検査装置。
7. 前記結像用のレンズが等倍で受光素子に結像を行うレンズである、請求項６のシート状物の欠点検査装置。
8. 前記各点光源の配列方向とこれら各点光源から照射される光の照射光軸とのなす角度が６０度以上９０度未満である、請求項１から７のいずれかのシート状物の欠点検査装置。
9. 前記結像用レンズの画角の半値角の大きさα（°）、前記光ファイバの出射角の半値角の大きさβ（°）、および前記照射光軸と前記撮像光軸とのなす角度の大きさθ１（°）が以下の数式を満たす、請求項４から８のいずれかのシート状物の欠点検査装置。
   α＋β−１０°≦９０°−θ１≦α＋β＋１０°
10. 請求項１〜９のいずれかのシート状物の欠点検査装置を用いてシート状物の欠点の検査を行う、シート状物の欠点検査方法。
11. 光照射手段と撮像手段とでシート状物の欠点を検査する方法であって、前記光照射手段からシート状物幅方向で照射光軸の角度が全て一定なライン状の光を強度が均一になるように照射し、前記撮像手段によりシート状物幅方向で撮像光軸の角度が全て一定なライン状の撮像を行い、前記照射光軸と前記撮像光軸のなす角をシート状物面の各点において同じにする、シート状物の欠点検査方法。
12. シート状物の製造工程中において、請求項１から９のいずれかシート状物の欠点検査装置を使用して、もしくは請求項１０または１１のシート状物の欠点検査方法でシート状物の検査を行う、シート状物の製造方法。

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